BR112018000851B1 - Cartucho de análise de amostras, placas de circuito para o mesmo e método de amplificação - Google Patents

Cartucho de análise de amostras, placas de circuito para o mesmo e método de amplificação Download PDF

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Thomas Congdon
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    • B01L2400/0683—Valves, specific forms thereof phase change valves; Meltable, freezing, dissolvable plugs; Destructible barriers mechanically breaking a wall or membrane within a channel or chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6816—Hybridisation assays characterised by the detection means
    • C12Q1/6825—Nucleic acid detection involving sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K2099/0082—Microvalves adapted for a particular use
    • F16K2099/0084—Chemistry or biology, e.g. "lab-on-a-chip" technology
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N2001/022—Devices for withdrawing samples sampling for security purposes, e.g. contraband, warfare agents
    • G01N2001/027—Devices for withdrawing samples sampling for security purposes, e.g. contraband, warfare agents field kits / quick test kits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

SISTEMAS E MÉTODOS PARA DETECÇÃO E QUANTIFICAÇÃO APRIMORADAS DE ANALITOS. São descritos neste documento dispositivos, sistemas e métodos para detectar moléculas de interesse dentro de uma amostra coletada. Em certas concretizações, são revelados sistemas de análise de amostras independentes, os quais incluem um componente leitor reutilizável, um componente de cartucho descartável e um componente de coleta de amostra descartável. O componente leitor pode se comunicar com um dispositivo de computação remoto para a transmissão digital de protocolos de teste e resultados de teste. Em várias concretizações reveladas, os sistemas, componentes e métodos são configurados para identificar a presença, ausência e/ou quantidade de ácidos nucleicos, proteínas ou outros analitos de interesse específicos, por exemplo, a fim de testar a presença de um ou mais patógenos ou contaminantes em uma amostra.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDOS CORRELATOS
[0001] O presente Pedido reivindica prioridade ao Pedido Provisório dos EUA no 62/194.101, depositado no dia 17 de julho de 2015, cujo conteúdo incorpora-se ao presente documento por referência na íntegra.
CAMPO TÉCNICO
[0002] Em termos gerais, a presente invenção refere-se ao campo da detecção de moléculas. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a dispositivos, sistemas e métodos microfluídicos para detectar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos específicos em uma amostra coletada.
ANTECEDENTES
[0003] As tecnologias convencionais para identificar a presença, ausência e/ou quantidade de ácidos nucleicos, proteínas e/ou outras moléculas de interesse em uma amostra geralmente requerem equipamentos de laboratório caros e a experiência de profissionais médicos altamente treinados. Por conseguinte, essas análises são tipicamente realizadas em laboratórios ou unidades médicas. Essa detecção de moléculas é importante, por exemplo, para detectar a presença de patógenos, doenças, contaminações, overdoses e intoxicações em uma pessoa ou outro animal ou no ambiente. Infelizmente, hoje em dia, algumas pessoas precisam encarar longos tempos de espera antes que os testes apropriados sejam realizados e antes de os resultados serem gerados e analisados. Em razão dessas longas esperas e da inconveniência de se deslocar até um laboratório ou unidade médica, as doenças e contaminações geralmente se espalham e podem causar dano significativo antes que a presença da referida doença ou contaminação seja sequer identificada.
SUMÁRIO
[0004] Existe uma necessidade significativa por tecnologias aprimoradas para a detecção e quantificação de moléculas. Neste documento, são descritos dispositivos que podem detectar moléculas de interesse em menos tempo e com menos experiência técnica do que os dispositivos convencionais usados hoje em dia. Os dispositivos podem ser usados por consumidores em ambientes não clínicos, por exemplo, em escolas, escritórios e em casa. Além disso, os dispositivos podem ser usados por consumidores ao chegar a uma farmácia ou unidade de saúde e gerar resultados rapidamente, de tal modo que os resultados já estejam disponíveis quando o consumidor for conversar com um farmacêutico ou profissional de saúde. Os dispositivos deste documento podem ser configurados para minimizar riscos biológicos.
[0005] Um aspecto da presente invenção refere-se a um sistema para detectar moléculas. Em várias modalidades, o sistema inclui um dispositivo de cartucho, um dispositivo de leitura, acoplável de maneira removível ao dispositivo de cartucho, e um dispositivo de colheita de amostra.
[0006] Reagentes de preparo de amostra podem ser usados no sistema e podem incluir várias partículas magnéticas, cada uma com moléculas de afinidade ligadas à sua superfície, vários agentes de detecção, cada um dos quais pode incluir um agente de sinalização, vários reagentes de amplificação e/ou vários agentes para facilitar o acesso a um analito alvo e a ligação entre o analito alvo e as moléculas de afinidade ligadas à superfície e os agentes de detecção.
[0007] De acordo com um aspecto, é proposto um cartucho de análise de amostra para detectar ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um ou mais analitos. O cartucho de análise de amostra pode incluir um túnel de entrada, um reservatório, uma lançadeira de reagente e/ou um sensor, cada um dos quais pode situar-se dentro de um alojamento do cartucho. O túnel de entrada pode estender-se a partir de uma abertura e pode ser configurado para permitir a introdução de um dispositivo de colheita de amostra com uma parte distal adaptada para ser exposta a uma amostra. O reservatório pode ser configurado para conter um fluido, que pode ser preenchido previamente dentro do reservatório ou não. A lançadeira de reagente pode ser disposta entre o reservatório e a abertura em uma primeira posição, e a lançadeira de reagente pode ter uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A lançadeira de reagente pode ser configurada para alojar uma esfera de reagente que compreende reagentes (por exemplo, reagentes de preparo de amostra) entre as extremidades primeira e segunda. A primeira extremidade pode ser configurada para vedar o reservatório em relação ao túnel de entrada na primeira posição. A lançadeira de reagente pode ser projetada para mover-se dentro do túnel de entrada, quando submetida a uma força maior do que uma força limite, a uma segunda posição, de tal modo que a esfera de reagente e a amostra entrem no reservatório. O reservatório pode ser vedado continuamente em relação ao túnel de entrada proximal à lançadeira de reagente durante o movimento da primeira posição à segunda. O sensor pode ser configurado para analisar o fluido misturado à esfera de reagente e à amostra e configurado ainda para gerar um sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade dos um ou mais analitos dentro da amostra.
[0008] A segunda extremidade da lançadeira pode possuir uma abertura dimensionada para limpar o excesso de amostra de uma ponta do dispositivo de colheita de amostra, de tal modo que, no máximo, um volume predeterminado da amostra misture-se ao fluido dentro do reservatório. O reservatório pode ser vedado pelo dispositivo de colheita de amostra inserido parcialmente na segunda extremidade da lançadeira durante o movimento da primeira à segunda posição. O cartucho pode ter um ou mais membros de travamento configurados para travar irreversivelmente o dispositivo de colheita de amostra dentro do túnel de entrada na segunda posição.
[0009] A lançadeira pode incluir um ou mais compartimentos de amostra configurados para alojar, no máximo, um volume predeterminado da amostra e um ou mais compartimentos de esfera de reagente configurados para alojar a esfera de reagente e, como opção, esferas de reagente adicionais. Em algumas modalidades, os um ou mais compartimentos de amostra e os um ou mais compartimentos de esfera de reagente não são expostos ao fluido dentro do reservatório na primeira posição. Os um ou mais compartimentos de amostra e os um ou mais compartimentos de esfera de reagente podem ser expostos ao fluido dentro do reservatório na segunda posição. A lançadeira pode ter uma divisória de compartimentos configurada para separar ao menos um comprimento de amostra de ao menos um compartimento de esfera de reagente. A divisória de compartimento pode ter uma fenda configurada para facilitar a mistura quando disposta dentro do reservatório de preparo de amostra na segunda posição.
[0010] Os reagentes podem incluir um ou mais de várias partículas sólidas, várias moléculas de afinidade e/ou vários agentes de sinalização. Os reagentes podem incluir várias partículas magnéticas configuradas para ser retidas magneticamente sobre um elétrodo de trabalho do sensor. Ao menos uma partícula magnética das várias partículas magnéticas pode ser configurada para liga-se indiretamente a um agente de sinalização.
[0011] O cartucho pode incluir um canal de análise, por exemplo, dentro do alojamento de cartucho. Ao menos parte do sensor pode ser disposta no canal de análise, e o fluido misturado à esfera de reagente e à amostra pode deslocar-se à ao menos parte do sensor através do canal de análise.
[0012] O cartucho pode incluir uma chave de contato, um material de vedação configurado para vedar fluidicamente o fluido dentro do reservatório e/ou um perfurador de vedação, e cada um desses componentes pode situar-se dentro do alojamento de cartucho. A introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada faz com que: (i) a lançadeira mova-se da primeira posição à segunda, (ii) o perfurador de vedação perfure o material de vedação para dar vazão ao fluido no reservatório, e/ou (iii) a chave de contato seja ativada.
[0013] De acordo com outro aspecto, é proposto um cartucho de análise de amostra para detectar ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um ou mais analitos. O cartucho de análise de amostra pode incluir um túnel de entrada, um reservatório, um material de vedação e/ou um perfurador de vedação, cada um dos quais pode situar-se dentro de um alojamento do cartucho. O túnel de entrada pode estender-se a partir de uma abertura e ser configurado para permitir a introdução de um dispositivo de colheita de amostra com uma parte distal adaptada para ser exposta a uma amostra. O reservatório pode ser configurado para conter um fluido, que pode ser preenchido previamente ou não. O material de vedação pode ser configurado para vedar fluidicamente o fluido dentro do reservatório. O perfurador de vedação pode ser disposto parcialmente dentro do túnel de entrada e ser configurado para sofrer contato do dispositivo de colheita de amostra dentro do túnel de entrada e mover-se, em resposta à força exercida pelo dispositivo de colheita de amostra, para fazer com que o material de vedação seja perfurado para dar vazão ao fluido no reservatório.
[0014] O perfurador de vedação pode ser configurado para mover-se em uma primeira direção e uma segunda direção, diferente da primeira, para perfurar o material de vedação. A primeira direção pode ser substancialmente paralela ao movimento do dispositivo de colheita de amostra dentro do túnel de entrada, e a segunda direção pode ser substancialmente perpendicular à primeira. O perfurador de vedação pode incluir um ou mais perfuradores. O perfurador de vedação pode compreender um cursor configurado para mover-se em uma primeira direção, e os um ou mais perfuradores podem ser configurados para mover-se em uma segunda direção, diferente da primeira, para perfurar o material de vedação.
[0015] O reservatório pode ser um reservatório de preparo de amostra e pode ser configurado para conter reagentes de preparo de amostra que podem estar dentro do fluido e/ou ser introduzidos, por exemplo, pela introdução de uma ou mais esferas de reagente. O cartucho pode incluir ainda um reservatório de lavagem e/ou um reservatório de substrato. O perfurador de vedação pode ser configurado para fazer com que o material de vedação seja perfurado para dar vazão aos respectivos fluidos no reservatório de preparo de amostra, no reservatório de lavagem e no reservatório de substrato. O perfurador de vedação pode incluir um engate disposto dentro do túnel de entrada, e o engate pode ser configurado para engatar-se a uma zona de engate do dispositivo de colheita de amostra quando este estiver dentro do túnel de entrada.
[0016] O cartucho pode incluir uma chave de contato que pode ser disposta em uma placa de circuito dentro do alojamento. A chave de contato pode ser configurada para ser ativada quando da introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada. O movimento do perfurador de vedação pode provocar a ativação da chave de contato. O perfurador de vedação pode ser configurado para perfurar em sequência o material de vedação sobre o reservatório de colheita de amostra, sobre o reservatório de lavagem e sobre o reservatório de substrato, em qualquer ordem. O perfurador de vedação pode ser configurado para sair por um ou mais orifícios perfurados no material de vedação após perfurá-lo para dar vazão ao fluido no reservatório.
[0017] O cartucho pode incluir uma chave de contato e uma lançadeira disposta dentre o reservatório e a abertura em uma primeira posição. A lançadeira pode ter uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, e a primeira extremidade pode ser configurada para vedar o reservatório em relação ao túnel de entrada na primeira posição. A lançadeira de reagente pode ser configurada para mover-se dentro do túnel de entrada a uma segunda posição em que a amostra é movida ao reservatório. A introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada faz com que: (i) a lançadeira mova-se da primeira posição à segunda, (ii) o perfurador de vedação perfure o material de vedação para dar vazão ao fluido no reservatório, e/ou (iii) a chave de contato seja ativada. O cartucho pode incluir um ou mais membros de travamento configurados para travar irreversivelmente o dispositivo de colheita de amostra dentro do túnel de entrada na segunda posição. Os um ou mais membros de travamento podem travar irreversivelmente o dispositivo de colheita de amostra dentro do túnel de entrada durante a introdução parcial e/ou completa do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada.
[0018] A introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada pode fazer com que o perfurador de vedação perfure o material de vedação para dar vazão ao fluido no reservatório antes de a lançadeira mover-se da primeira posição à segunda. Como alternativa, ou em aditamento, a introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada pode fazer com que o perfurador de vedação perfure o material de vedação para dar vazão ao fluido no reservatório durante o movimento da lançadeira da primeira posição à segunda.
[0019] De acordo com ainda outro aspecto, é proposto um cartucho de análise de amostra para detectar ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um ou mais analitos. O cartucho de análise de amostra pode incluir um túnel de entrada, um reservatório, um canal de análise e/ou uma placa de circuito, cada um dos quais pode situar-se dentro de um alojamento do cartucho. O túnel de entrada pode estender-se a partir de uma abertura e ser configurado para permitir a introdução de um dispositivo de colheita de amostra com uma parte distal adaptada para ser exposta a uma amostra. O reservatório pode ser configurado para conter um fluido e ser configurado para receber a amostra na parte distal do dispositivo de colheita de amostra. O canal de análise pode ser configurado para receber, a partir do reservatório, o fluido com a amostra e reagentes compreendendo várias partículas magnéticas misturadas nele. A placa de circuito pode incluir um sensor com um elétrodo de trabalho, e o sensor pode ser configurado para ser exposto ao fluido misturado no canal de análise e para gerar um sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade dos um ou mais analitos dentro da amostra. O elétrodo de trabalho pode ser mascarado com várias estrias configuradas para promover uma distribuição homogênea das várias partículas magnéticas sobre o elétrodo de trabalho e para promover a resistência ao movimento das várias partículas magnéticas para fora do elétrodo de trabalho.
[0020] De acordo com ainda outro aspecto, é proposto um kit para detectar ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um ou mais analitos. O kit pode incluir um dispositivo de colheita de amostra, um cartucho de análise de amostra e/ou um leitor de análise de amostra. O dispositivo de colheita de amostra pode ter uma parte distal adaptada para ser exposta a uma amostra. O cartucho de análise de amostra pode incluir um túnel de entrada, um reservatório, um canal de análise e/ou uma placa de circuito, cada um dos quais pode situar-se dentro de um alojamento do cartucho. O túnel de entrada pode estender-se a partir de uma abertura e pode ser configurado para permitir a introdução do dispositivo de colheita de amostra. O reservatório pode ser configurado para conter um fluido e configurado para receber a amostra na parte distal do dispositivo de colheita de amostra. O canal de análise pode ser configurado para receber, a partir do reservatório, o fluido com a amostra e reagentes compreendendo várias partículas magnéticas misturadas nele. A placa de circuito pode incluir um sensor configurado para ser exposto ao fluido misturado no canal de análise e gerar um sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade dos um ou mais analitos dentro da amostra. O leitor de análise de amostra pode ser configurado para receber o cartucho de análise de amostra. O leitor de análise de amostra pode ter geradores magnéticos primeiro e segundo configurados para ser dispostos em adjacência a um elétrodo de trabalho simples do sensor quando o cartucho de análise de amostra for inserido no leitor de análise de amostra. Os geradores magnéticos primeiro e segundo podem ser configurados para gerar um campo magnético sobre o comprimento do elétrodo de trabalho simples para promover uma distribuição homogênea das várias partículas magnéticas sobre o comprimento do elétrodo de trabalho simples.
[0021] O recebimento do cartucho de análise de amostra no leitor de análise de amostra pode causar o acoplamento elétrico entre o cartucho de análise de amostra e o leitor de análise de amostra. O cartucho de análise de amostra pode ser configurado para transmitir o sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade dos um ou mais analitos dentro da amostra ao leitor de análise de amostra para processamento. O leitor de análise de amostra pode ser configurado para transmitir o sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade dos um ou mais analitos dentro da amostra processado a um computador. O kit pode incluir um meio legível por computador com instruções que, quando executadas por um processador do computador, fazem com que uma tela do computador exiba informações indicativas da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo.
[0022] Um alojamento do cartucho de análise de amostra pode incluir uma superfície inferior com uma depressão para geradores magnéticos. O recebimento do cartucho de análise de amostra no leitor de análise de amostra pode fazer com que os gerador magnéticos primeiro e segundo movam-se parcialmente para dentro da depressão para geradores magnéticos. A depressão para geradores magnéticos pode ser formada em adjacência ao elétrodo de trabalho simples.
[0023] De acordo com outro aspecto, é proposto um cartucho de análise de amostra para detectar ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um ou mais analitos. O cartucho de análise de amostra pode incluir um túnel de entrada, um reservatório, um calefator, um canal de análise e/ou um sensor, cada um dos quais pode situar-se dentro de um alojamento do cartucho. O túnel de entrada pode estender-se a partir de uma abertura e ser configurado para permitir a introdução de um dispositivo de colheita de amostra com uma parte distal adaptada para ser exposta a uma amostra. O reservatório pode ser configurado para conter um fluido e configurado para receber a amostra na parte distal do dispositivo de colheita de amostra. O reservatório pode incluir uma saída com um material passível de mudança de fase nele para obstruir uma seção transversal inteira da saída. O calefator pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase para que este deixe de obstruir a seção transversal inteira da saída. O canal de análise pode ser configurado para receber, a partir do reservatório e através da saída, o fluido com a amostra e reagentes compreendendo várias partículas magnéticas misturadas nele. O sensor pode ser configurado para ser exposto ao fluido misturado no canal de análise e gerar um sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade dos um ou mais analitos dentro da amostra. O calefator pode ser mascarado com um material de mascaramento configurado para isolar eletricamente o calefator em relação ao sensor. O material de mascaramento pode ser uma máscara de solda.
[0024] O cartucho pode incluir um reservatório de lavagem e um calefator do reservatório de lavagem. O reservatório de lavagem pode ser configurado para conter um fluido de lavagem e pode incluir uma saída do reservatório de lavagem com um material passível de mudança de fase nela para obstruir uma seção transversal inteira da saída do reservatório de lavagem. O calefator do reservatório de lavagem pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase na saída do reservatório de lavagem, de tal modo que o material passível de mudança de fase deixe de obstruir a seção transversal inteira da saída do reservatório de lavagem para que o fluido de lavagem entre no canal de análise e desloque-se ao sensor. O calefator do reservatório de lavagem pode ser mascarado com um material de mascaramento configurado para isolar eletricamente o calefator do reservatório de lavagem em relação ao sensor.
[0025] O cartucho pode incluir um reservatório de substrato e um calefator do reservatório de substrato. O reservatório de substrato pode ser configurado para conter um fluido de substrato e pode incluir uma saída do reservatório de substrato com um material passível de mudança de fase nela para obstruir uma seção transversal inteira da saída do reservatório de substrato. O calefator do reservatório de substrato pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase na saída do reservatório de substrato, de tal modo que o material passível de mudança de fase deixe de obstruir a seção transversal inteira da saída do reservatório de substrato para que o fluido de substrato entre no canal de análise e desloque-se ao sensor. O calefator do reservatório de substrato pode ser mascarado com um material de mascaramento configurado para isolar eletricamente o calefator do reservatório de substrato em relação ao sensor.
[0026] De acordo com ainda outro aspecto, é proposto um cartucho de análise de amostra para detectar ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um ou mais analitos. O cartucho de análise de amostra pode incluir um reservatório de preparo de amostra, um reservatório de substrato, um canal de análise, um isolante fluídico e/ou um ou mais calefatores, cada um dos quais pode situar-se dentro de um alojamento do cartucho. O reservatório de preparo de amostra pode ser configurado para conter um fluido e pode ser configurado para receber uma amostra a partir de um dispositivo de colheita de amostra. O reservatório de preparo de amostra pode incluir uma saída do reservatório de preparo de amostra com um material passível de mudança de fase nela para vedá-la. O reservatório de substrato pode ser configurado para conter um fluido compreendendo um substrato químico. O reservatório de substrato pode incluir uma saída do reservatório de substrato com um material passível de mudança de fase nela para vedá-la. Cada um dos reservatórios de preparo de amostra e de substrato pode fazer, ao menos às vezes, comunicação fluida com o canal de análise. O isolante fluídico pode ser de um material passível de mudança de fase. Ao menos um dos um ou mais calefatores pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase dentro da saída do reservatório de preparo de amostra, de tal modo que o material passível de mudança de fase libere a saída do reservatório de preparo de amostra para permitir que o fluido com a amostra misturada nele escoe para o canal de análise. Ao menos um dos um ou mais calefatores pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase do isolante fluídico após a saída do reservatório de preparo de amostra ser liberada, de tal modo que o material passível de mudança de fase do isolante fluídico escoe para o canal de análise para isolar fluidicamente o reservatório de preparo de amostra do reservatório de substrato. Ao menos um dos um ou mais calefatores pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase dentro da saída do reservatório de substrato, após o isolante fluídico isolar fluidicamente o reservatório de preparo de amostra do reservatório de substrato, de tal modo que o material passível de mudança de fase libere a saída do reservatório de substrato para permitir que o fluido compreendendo o substrato químico escoe para o canal de análise mas não para o reservatório de preparo de amostra.
[0027] Os um ou mais calefatores podem incluir um calefator do reservatório de preparo de amostra, um calefator do isolante fluídico e/ou um calefator do reservatório de substrato. O calefator do reservatório de preparo de amostra pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase dentro da saída do reservatório de preparo de amostra. O calefator do isolante fluídico pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase do isolante fluídico. O calefator do reservatório de substrato pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase dentro da saída do reservatório de substrato. O calefator do reservatório de preparo de amostra, o calefator do isolante fluídico e o calefator do reservatório de substrato podem ser, cada um deles, mascarados com um material de mascaramento configurado para isolar eletricamente o respectivo calefator em relação a um sensor no canal de análise.
[0028] O cartucho pode incluir um reservatório de lavagem configurado para conter um fluido de lavagem. O reservatório de lavagem pode incluir uma saída do reservatório de lavagem com um material passível de mudança de fase nela para vedá-la. Ao menos um dos um ou mais calefatores pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase dentro da saída do reservatório de lavagem, após o isolante fluídico isolar fluidicamente o reservatório de preparo de amostra do reservatório de substrato, mas antes de os um ou mais calefatores aquecerem o material passível de mudança de fase dentro da saída do reservatório de substrato, de tal modo que o material passível de mudança de fase libere a saída do reservatório de lavagem para permitir que o fluido de lavagem escoe para o canal de análise para lavar agentes de sinalização desvinculados de partículas magnéticas advindos do reservatório de preparo de amostra para fora de um sensor no canal de análise. O fluido com o substrato químico pode ser configurado para lavar agentes de sinalização desvinculados de partículas magnéticas advindos do reservatório de preparo de amostra para fora de um sensor no canal de análise.
[0029] De acordo com outro aspecto, é proposto um cartucho de análise de amostra para detectar ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um ou mais analitos. O cartucho de análise de amostra pode incluir um túnel de entrada, um reservatório, uma lançadeira e/ou um sensor, cada um dos quais pode situar-se dentro de um alojamento do cartucho. O túnel de entrada pode estender-se a partir de uma abertura e ser configurado para permitir a introdução de um dispositivo de colheita de amostra com uma parte distal adaptada para ser exposta a um fluido de amostra. O reservatório pode ser configurado para conter um fluido, que pode ser preenchido previamente ou não. A lançadeira pode ser disposta entre o reservatório e a abertura em uma primeira posição. A lançadeira pode ter uma primeira extremidade e uma segunda extremidade e pode definir um compartimento de amostra entre as extremidades primeira e segunda. O compartimento de amostra pode ser configurado para receber o fluido de amostra comprimido a partir da parte distal do dispositivo de colheita de amostra. A lançadeira pode ser configurada para mover-se dentro do túnel de entrada, quando submetida a uma força maior do que uma força limite, a uma segunda posição, de tal modo que o compartimento de amostra com o fluido de amostra mova-se ao reservatório. O sensor pode ser configurado para ser exposto ao fluido misturado ao fluido de amostra, e o sensor pode ser configurado ainda para gerar um sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade dos um ou mais analitos dentro do fluido de amostra.
[0030] A lançadeira pode definir ainda um compartimento de esfera de reagente entre as extremidades primeira e segunda. O compartimento de esfera de reagente pode ser configurado para alojar uma ou mais esferas de reagente compreendendo reagentes. O compartimento de esfera de reagente pode situar-se fora do reservatório na primeira posição e dentro do reservatório na segunda posição. O compartimento de amostra pode ser configurado para receber, no máximo, um volume predeterminado do fluido de amostra comprimido a partir da parte distal do dispositivo de colheita de amostra. O cartucho pode incluir um compartimento de sobrefluxo configurado para receber um volume do fluido de amostra a partir do compartimento de amostra acima do volume predeterminado.
[0031] A esfera de reagente compreende reagentes necessários para consumar a amplificação do analito alvo. A esfera de reagente pode ser de qualquer dimensão apropriada, exemplos não exaustivos dos quais incluem um diâmetro entre cerca de 1 mm e cerca de 7 mm, ou, como alternativa, entre cerca de 2 mm e cerca de 5 mm, ou, como alternativa, de cerca de 3 mm, ou, como alternativa, menor que cerca de 7 mm, ou, como alternativa, menor que cerca de 5 mm, ou, como alternativa, menor que cerca de 4 mm. A esfera de reagente pode ser de qualquer formato apropriado, por exemplo, esférica, cilíndrica, cônica ou elíptica.
[0032] Os componentes da esfera de reagente são pré-selecionados para o analito e para seu método de amplificação e detecção e/ou quantificação subsequentes. Em um aspecto, os componentes da esfera de reagente compreendem reagentes para a detecção e quantificação de um hormônio, outra molécula pequena ou uma proteína ou fragmento. Em outro aspecto, os componentes da esfera de reagente compreendem reagentes para a detecção e/ou quantificação de um ácido nucleico por um método que compreende amplificar o ácido nucleico.
[0033] Um kit pode ser proposto, o qual inclui o cartucho de análise de amostra e o dispositivo de colheita de amostra. O dispositivo de colheita de amostra pode incluir uma parte capilar na parte distal. A parte capilar pode ser configurada para sorver e absorver o fluido de amostra. A parte capilar pode ser comprimida para expelir o fluido de amostra no compartimento de amostra. O compartimento de amostra pode ser configurado para receber, no máximo, um volume predeterminado do fluido de amostra comprimido a partir da parte distal do dispositivo de colheita de amostra. O cartucho de análise de amostra pode incluir ainda um compartimento de sobrefluxo configurado para receber um volume do fluido de amostra a partir do compartimento de amostra acima do volume predeterminado. A parte capilar do dispositivo de colheita de amostra pode ser configurada para sorver e absorver o fluido de amostra acima do volume predeterminado para permitir que o usuário meça a quantidade de fluido comprimida ao compartimento de amostra e ao compartimento de sobrefluxo. Ao menos uma parte da parte capilar pode ser disposta de maneira corrediça dentro de um envoltório do dispositivo de colheita de amostra.
[0034] O cartucho de análise de amostra pode incluir ainda um ou mais membros de travamento configurados para travar irreversivelmente o dispositivo de colheita de amostra dentro do túnel de entrada quando o dispositivo de colheita de amostra for inserido por completo no túnel de entrada. O dispositivo de colheita de amostra pode compreender ainda um indicador de colheita de amostra configurado para alertar visualmente o usuário com relação ao volume de fluido de amostra que foi coletado. O indicador de colheita de amostra pode ser um fio colorido embutido na parte capilar que torna-se cada vez mais exposto visualmente à medida que o volume de amostra coletado cresce.
[0035] De acordo com outro aspecto, são propostos composições e métodos para detectar e/ou quantificar ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um analtio alvo dentro de uma amostra em um cartucho. O método pode incluir misturar, dentro de um fluido em um reservatório do cartucho, várias moléculas de afinidade, vários agentes de desvinculação, vários agentes de sinalização, várias moléculas competidoras pré-ligadas a moléculas de ligação com competidor, cada uma das várias moléculas competidoras possuindo uma marca, e a amostra com vários analitos alvo de amostra pré-ligados a moléculas de ligação de amostra; desvincular ao menos uma molécula competidora da molécula de ligação com competidor pré- ligada a ela usando ao menos um agente de desvinculação dos vários agentes de desvinculação; desvincular ao menos um analito alvo de amostra da molécula de ligação de amostra pré-ligada a ele usando ao menos um agente de desvinculação dos vários agentes de desvinculação; ligar a marca da molécula competidora desvinculada a um agente de sinalização dos vários agentes de sinalização; ligar a molécula competidora desvinculada a uma molécula de afinidade das várias moléculas de afinidade; e/ou gerar um sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade do analito alvo de amostra dentro do cartucho. A esfera de reagente pode ser de muitas dimensões, exemplos não exaustivos das quais incluem um diâmetro entre cerca de 1 mm e cerca de 7 mm, ou, como alternativa, entre cerca de 2 mm e cerca de 5 mm, ou, como alternativa, de cerca de 3 mm, ou, como alternativa, menor que cerca de 7 mm, ou, como alternativa, menor que cerca de 5 mm, ou, como alternativa, menor que cerca de 4 mm. Embora a esfera de reagente seja ilustrada como uma esfera, a presente invenção não se limita a tanto e muitos formatos podem ser usados e muitas esferas de reagente, cada uma contendo um mesmo reagente ou reagentes diferentes, podem ser usadas.
[0036] De acordo com outro aspecto, são propostos composições e métodos para amplificar e detectar e/ou quantificar ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um analtio alvo, por exemplo, um ácido nucleico alvo (ácido desoxirribonucleico (DNA) ou ácido ribonucleico (RNA)) dentro de uma amostra em um cartucho. O método compreende ou, como alternativa, consiste essencialmente em preparar vários amplicons com vários elementos de captura misturando dentro de um fluido em um reservatório do cartucho: várias enzimas para facilitar uma reação de amplificação, por exemplo, polimerases; transcriptases reversas; várias contas magnéticas com moléculas de afinidade acopladas a elas; e vários iniciadores diretos e reversos, que podem ser marcados ou não.
[0037] Em outro aspecto, são propostos neste documento composições e métodos para uso, em que a esfera de reagente contém ainda vários iniciadores diretos selecionados para amplificar o ácido nucleico alvo e tendo acoplados a cada um deles um elemento espaçador e um elemento de captura; vários iniciadores reversos selecionados para amplificar o ácido nucleico alvo e tendo acoplados a cada um deles um elemento espaçador e um agente de sinalização ou um elemento de captura de sinalização; vários nucleotídeos ou análogos desses (dNTPs) para a reação de amplificação.
[0038] Em outro aspecto, a esfera de reagente contém ainda um iniciador reverso selecionado para ligar-se a um ácido nucleico alvo, o iniciador reverso compreendendo um elemento espaçador que é conjugado direta ou indiretamente a um elemento de captura repórter. Em outro aspecto, a esfera de reagente contém ainda uma quantidade de transcriptase reversa eficaz para facilitar a reação de amplificação.
[0039] Em ainda outro aspecto, a esfera de reagente também contém vários elementos de afinidade com repórter conjugados a um elemento repórter.
[0040] Em outro aspecto, a esfera de reagente também pode conter proteínas de ligação de fita simples, por exemplo, de cerca de 9 a cerca de 18 aminoácidos, conhecidas pelos versados na técnica, tal como, entre outras, a SSB da E. coli ou a GP 32 dos fagos.
[0041] Em um aspecto, a esfera de reagente contém ainda vários ácidos nucleicos controle modelo de DNA. Em outro aspecto, a esfera de reagente contém, como alternativa ou em aditamento, vários ácidos nucleicos controle modelo de RNA.
[0042] Em ainda outro aspecto, a esfera de reagente pode conter vários iniciadores específicos à transcriptase reversa para facilitar a transcrição reversa do RNA em cDNA. Em ainda outro aspecto, a esfera de reagente também pode conter vários iniciadores reversos selecionados para servir como controle interno tendo acoplados a cada um deles um elemento espaçador e um agente de sinalização; e vários iniciadores diretos selecionados para servir como controle interno tendo acoplados a cada um deles um elemento espaçador e um elemento de captura.
[0043] Além dos iniciadores marcados, a esfera de reagente pode conter uma quantidade eficaz de vários iniciadores não marcados projetados para amplificar ao menos a mesma região alvo mas, como opção, sequências ao lado da sequência alvo. A presença de iniciadores não marcados pode tornar a amplificação mais eficiente visto que iniciadores marcados podem ser mais estericamente impedidos uma vez que ligam-se a outros elementos, por exemplo, partículas sólidas ou agentes de sinalização.
[0044] A esfera de reagente pode conter ainda uma quantidade eficaz de um ou mais agentes de lise para libertar o ácido nucleico, modelos e/ou controle(s) alvo de uma célula, micróbio ou vírus na amostra.
[0045] Em outro aspecto, a esfera de reagente contém uma quantidade eficaz de uma helicase para desenrolar o dsDNA para carregar iniciadores ou RecA ou seus análogos, tais como UvsX ou RAD51. Além disso, a esfera de reagente pode conter mutL, enzimas RecFOR, UvsY.
[0046] Em um aspecto, os reagentes de amplificação são selecionados para qualquer uma ou mais outras reações de amplificação, por exemplo, métodos PCR ou amplificação isotérmica. O elemento repórter e/ou o elemento de captura localizam-se nos terminais 5' do ácido nucleico ou ao longo da sequência de ácido nucleico, isto é, internos à extremidade 5'. O repórter e/ou o elemento de captura ligam-se de maneira covalente ou não covalente ao ácido nucleico.
[0047] Em um aspecto, os elementos são incluídos em uma esfera de reagente de amostra e misturados à amostra no reservatório. Quando da desintegração, os reagentes entram em contato com o ácido nucleico alvo e ocorrem a hibridização dos iniciadores ao ácido nucleico alvo e a amplificação do alvo através de uma sequência de fusão enzimaticamente orientada e construção do DNA ou, em caso de RNA alvo, uma molécula de DNA complementar (cDNA) é primeiramente criada a partir do ácido nucleico alvo de RNA e o cDNA de fita dupla contendo a sequência alvo então serve como modelo para nova amplificação. A esfera de reagente pode ser de muitas dimensões, exemplos não exaustivos das quais incluem um diâmetro entre cerca de 1 mm e cerca de 7 mm, ou, como alternativa, entre cerca de 2 mm e cerca de 5 mm, ou, como alternativa, de cerca de 3 mm, ou, como alternativa, menor que cerca de 7 mm, ou, como alternativa, menor que cerca de 5 mm, ou, como alternativa, menor que cerca de 4 mm. Embora a esfera de reagente seja ilustrada como uma esfera, a presente invenção não se limita a tanto e muitos formatos podem ser usados e muitas esferas de reagente, cada uma contendo um mesmo reagente ou reagentes diferentes, podem ser usadas. O elemento espaçador separando o iniciador de uma marca compreende um polímero, por exemplo, hexaetileno glicol ou trietileno glicol. Como alternativa, ele pode ser um polímero de carbono linear, por exemplo, hexano, pentano, contendo de cerca de 1 a cerca de 18 átomos de carbono ou mais.
[0048] Como os versados na técnica perceberão, combinações das modalidades acima, necessárias para promover a amplificação de um ácido nucleico alvo, são consideradas dentro do âmbito da presente invenção.
[0049] Os reagentes e suas quantidades são pré-selecionados para facilitar a amplificação específica dos ácidos nucleicos alvo. Para fins de ilustração, exemplos não exaustivos de transcriptases reversas incluem vírus da leucemia murina de Moloney (MMLV), ou um derivado dele, ou vírus da mieloblastose aviária (AMV), ou um derivado dele. A transcriptase reversa preferida dependerá do alvo e pode não ser a mesma entre péletes para alvos diferentes, como perceber-se-á para que a esfera de reagente possa ser usada em várias aplicações de teste diferentes modificando as sequências dos iniciadores e elementos de captura, as concentrações de iniciadores, as concentrações de partículas, os agentes de afinidade, os agentes de lise, as polimerases, as transcriptases reversas e outras enzimas para melhor coincidir com a condição óptica para cada tipo de alvo (por exemplo, quantificação do HIV vs. detecção do influenza podem ter condições de reação diferentes).
[0050] Polimerases podem incluir vários tipos diferentes; dentro da categoria das polimerases com deslocamento de fita, as opções incluem, por exemplo, a Bsu DNA polimerase ou um fragmento dela, tal como um fragmento grande da Bsu DNA polimerase, Bst DNA polimerase ou um fragmento grande dela, tal como um fragmento grande da Bst DNA polimerase, phi29 DNA polimerase. Perceber-se-á que, para polimerases e transcriptases reversas, geralmente é uma propriedade desejada ter certos mutantes, tais como polimerases isentas de atividade da exonuclease ou para a transcriptase reversa isenta de atividade da RNase H.
[0051] Temperaturas de reação preferidas para uma reação isotérmica podem depender do método e das condições de reação e podem incluir cerca de 65 graus Celsius, como é geralmente o caso para LAMP, e 55 graus Celsius, para a Reação de Amplificação por Enzima de Corte. Uma faixa de temperatura de reação preferida, mas não exaustiva, é entre cerca de 37 e 42 graus para a parte transcriptase reversa de uma reação de amplificação se o ácido nucleico alvo for um RNA. A Amplificação Dependente da Helicase, Amplificação por Deslocamento de Fita, Amplificação pela Polimerase Recombinase, todas ocorrem a cerca de 37 graus Celsius ou entre 37 graus Celsius e 42 graus Celsius. A Figura 20 ilustra o perfil de temperatura de uma reação isotérmica ocorrendo em um reservatório a cerca de 40 graus Celsius.
[0052] Pode ser desejado incluir proteínas de ligação de fita simples (SSB) para facilitar várias técnicas de amplificação isotérmica uma vez que essas proteínas ajudam a estabilizar o desenrolamento e polimerização por deslocamento de fita de fitas complementares durante a amplificação. Exemplos incluem, entre outros, RB 49 GP 32, RB 69 GP 32, T4 GP32, proteína SSB da E. coli, e outras.
[0053] Em alguns aspectos, a esfera de reagente e o método utilizam ainda uma helicase para desenrolar o dsDNA para carregar iniciadores. Exemplos não exaustivos incluem enzimas, tais como a uvrD helicase da E. coli, T4 Gene 41 helicase, e muitas outras. Recombinases que facilitam o carregamento de iniciadores no dsDNA para fusão enzimática do DNA dúplex para o anelamento de iniciadores podem incluir RecA da E. coli, RAD51 recombinase humana, DMC1 recombinase meiótica humana, ou análogos de fago, tais como T4 UvsX, RB 49 UvsX, RB 69 UvsX e muitas outras. Como é de conhecido dos versados na técnica, combinações de helicase e SSB são úteis para facilitar a amplificação isotérmica. Fatores acessórios, tais como MutL, podem ser adicionados para facilitar a amplificação dependente da helicase. Combinações de recombinases e SSB podem ser úteis na RPA e, por vezes, fatores acessórios, tais como o RecFOR da E. coli e/ou UvsY de vários fagos, são empregados também para facilitar a reação ajudando a enzima primária (RecA) ou (uvrD) na amplificação pela polimerase recombinase e amplificação dependente da helicase, respectivamente.
[0054] As concentrações de iniciadores para reações de amplificação isotérmica, tais como SDA, HDA e RPA, podem ser entre 0,1 e 10 micromolares, de preferência perto de 0,5 micromolares. Uma mistura de iniciadores para LAMP pode ser preparada com todos os 4 ou 6 iniciadores (com Loop). Uma Mistura de Iniciadores 10X poderia conter: 16 μM de FIP, 16 μM de BIP, 2 μM de F3, 2 μM de BE, 4 μM de LoopF, 4 μM de LoopB. dNTPs podem ser incluídos a concentrações tais como entre 1 micromolar e 500 micromolares, de preferência em torno de 200 micromolares. SDA, HDA, RPA podem exigir uma alta quantidade de ATP uma vez que algumas das enzimas que permitem a fusão enzimática e carregamento de iniciadores no dsDNA exigem ATP para funcionar, e, portanto, um total de 100 micromolares a 4 milimolares de ATP podem ser usados dentro de uma reação
[0055] As quantidades de polimerase podem variar dependendo do alvo, mas podem ser na faixa de 1 unidade a 1.000 unidades por reação. Trancriptases reversas também podem ser incluídas nessa faixa para uma reação bem-sucedida. O magnésio é um cofator essencial para a atividade da polimerase e pode ser incluído na esfera de reagente ou no reservatório em quantidades bem conhecidas na técnica, tais como de 5 a 50 milimolares, tipicamente em torno de 10 milimolares.
[0056] Métodos e composições para a ligação não covalente de moléculas que também podem prover uma marca ou sinal para detecção são conhecidos na técnica. Exemplos não exaustivos desses incluem avidina ou conjugação estreptavidina-biotina. Modificações à biotina são conhecidas na técnica e enquadram-se no âmbito da presente invenção. Exemplos não exaustivos dessas incluem biotina dT, biotina-TEG, biotina dupla, PC biotina e destioBiotina-TEG disponibilizada comercialmente pela Integrated DNA Technologies (vide idtdna.com/pages/decoded/decoded-articles/core- concepts/decoded/2012/09/20/which-biotin-modification-to-use-, último acesso 16 de julho de 2016.) A presente invenção também inclui o uso de químicas de conjugação adicionais para a ligação de ácidos nucleicos com proteínas, tal como quando um iniciador é conjugado diretamente a um agente de sinalização, em que, em um aspecto, o agente de sinalização é uma enzima, tal como HRP. Exemplos não exaustivos de unir covalentemente uma proteína ou polipeptídeo a outro grupamento incluem ligar o grupamento a um grupo reativo reticulante, por exemplo, carbodiimidas, imidoésteres e maleimidas. Vide, por exemplo, Bioconjugate Techniques, 3a Ed., Hermanson, G.T. (2013).
[0057] Como os versados na técnica perceberão, os componentes da esfera de reagente são selecionados para facilitar a amplificação do ácido nucleico alvo e/ou alvos e/ou controles pelo método apropriado. Em um aspecto, os reagentes são selecionados para a amplificação com círculo de rolagem (RCA) ou amplificação isotérmica mediada por loop. Em outro aspecto, eles são selecionados para a amplificação pelo método LAMP. Em outro aspecto, eles são selecionados para a amplificação por deslocamento de fita (SDA). Em outro aspecto, eles são selecionados para a amplificação pela polimerase recombinase (RPA). Em outro aspecto, eles são selecionados para a amplificação dependente da helicase (HDA). Em outro aspecto, eles são selecionados para a reação espiral pela polimerase (PSR). Em outro aspecto, eles são selecionados para a reação de amplificação por enzima de corte (NEAR). Conforme indicado acima, cada tipo de reação específico possui sua própria combinação preferida de enzimas e componentes que permitem a amplificação eficiente e seletiva do alvo e/ou alvos e/ou ácidos nucleico controle internos e são conhecidos pelos versados na técnica.
[0058] Cada uma das moléculas de afinidade das várias moléculas de afinidade pode ligar-se a uma partícula sólida. A partícula sólida pode ser feita de material magneticamente responsivo e/ou pode ser feita de material magneticamente não responsivo. O material magneticamente não responsivo pode ser nanopartículas de ouro.
[0059] Os vários analitos alvo de amostra pré-ligados a moléculas de ligação de amostra podem incluir moléculas de 25-hidróxi Vitamina D2 ou 25-hidróxi Vitamina D3 pré-ligadas a moléculas de proteína de ligação com vitamina D. As várias moléculas competidoras pré-ligadas a moléculas de ligação de amostra podem incluir moléculas de 25-hidróxi Vitamina D2 ou 25-hidróxi Vitamina D3 marcadas com biotina e pré- ligadas a moléculas de proteína de ligação com vitamina D. Ao menos um das várias moléculas de afinidade, vários agentes de desvinculação, vários agentes de sinalização e várias moléculas competidoras pré- ligadas a moléculas de ligação com competidor pode ser armazenado dentro de uma esfera de reagente.
[0060] Conforme observado acima, os iniciadores (diretos e reversos para o ácido nucleico alvo e modelos controle) são projetados com base na sequência de nucleotídeos do ácido nucleico alvo a ser amplificado e detectado se presente. Métodos para projetar iniciadores ideais com base em uma sequência alvo são conhecidos na técnica, vide, por exemplo, simgene.com/Primer3; quill.com; molbiol-tools.caPCR; e ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast/, todos acessados pela última vez no dia 15 de julho de 2016, e variam de acordo com o método de amplificação adotado, por exemplo, amplificação com círculo de rolagem (RCA), amplificação isotérmica mediada por loop (LAMP), amplificação por deslocamento de fita (SDA), amplificação pela polimerase recombinase (RPA), amplificação dependente da helicase (HDA), reação espiral pela polimerase (PSR) e reação de amplificação por enzima de corte (NEAR).
[0061] De acordo com ainda outro aspecto, é proposto um cartucho de análise de amostra para detectar ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um ou mais analitos. O cartucho de análise de amostra pode incluir uma esfera de reagente, um reservatório e/ou um sensor, cada um dos quais pode situar-se dentro de um alojamento do cartucho. A esfera de reagente pode incluir várias moléculas competidoras pré-ligadas a moléculas de ligação com competidor, cada uma das várias moléculas competidoras pode possuir uma marca ou ser ligada a um agente de sinalização. Em outro aspecto, a esfera de reagente compreende ou, como alternativa, consiste essencialmente nos reagentes necessários para a amplificação e detecção de um ácido nucleico alvo. O reservatório pode ser configurado para conter um fluido de reservatório, que pode ou não ser preenchido previamente no reservatório. O reservatório pode ser configurado para permitir a mistura, dentro do fluido do fluido de reservatório, de várias moléculas de afinidade, vários agentes de desvinculação, vários agentes de sinalização, várias moléculas competidoras pré-ligadas a moléculas de ligação com competidor e uma amostra advinda de um dispositivo de colheita de amostra, a amostra tendo vários analitos alvo de amostra pré-ligados a moléculas de ligação de amostra. Um agente de desvinculação dos vários agentes de desvinculação pode ser configurado para desvincular uma molécula competidora da molécula de ligação com competidor pré-ligada a ela ou um analito alvo de amostra da molécula de ligação de amostra pré-ligada a ele. A marca da molécula competidora desvinculada pode ser configurada para ligar-se a um agente de sinalização e a molécula competidora desvinculada pode ser configurada para ligar-se a uma molécula de afinidade das várias moléculas de afinidade. Em outro aspecto, o reservatório é configurado para conter um fluido de reservatório, que pode ou não ser preenchido previamente no reservatório. O reservatório pode ser configurado para permitir a mistura, dentro do fluido de reservatório, de várias enzimas para facilitar uma reação de amplificação, por exemplo, polimerases, transcriptases reversas; várias contas magnéticas com uma molécula de afinidade acoplada a cada uma delas; vários iniciadores diretos selecionados para amplificar o ácido nucleico alvo e tendo ligado a cada um deles um elemento espaçador; vários iniciadores reversos selecionados para amplificar o ácido nucleico alvo e tendo acoplados a cada um deles um elemento espaçador e um agente de sinalização ou um elemento de captura de sinalização; vários nucleotídeos ou análogos desses (dNTPs) para a reação de amplificação; vários ácidos nucleicos controle modelo de DNA; e vários iniciadores reversos selecionados para servir como controle interno tendo acoplados a cada um deles um elemento espaçador e um agente de sinalização; e vários iniciadores diretos selecionados para servir como controle interno tendo acoplados a cada um deles um elemento espaçador e um elemento de captura. Em um aspecto, os reagentes de amplificação são selecionados para qualquer um ou mais outros métodos PCR ou amplificação isotérmica.
[0062] Em outro aspecto, a esfera de reagente e/ou reservatório contém uma quantidade eficaz de um agente de lise para lisar uma amostra compreendendo uma célula, por exemplo, uma amostra bacteriana, para liberar DNA, RNA e/ou proteínas intracelulares que servem como analitos. Exemplos não exaustivos de agentes de lise incluem NP-40, CHAPS, desoxicolato, Triton X-100, NP40 e Tween 20.
[0063] Em outro aspecto, a esfera de reagente e/ou reservatório contêm um inibidor da RNAse e/ou inibidor da DNAse e/ou inibidor da protease em uma quantidade tal para inibir a atividade da RNAse, DNAse ou protease nativa ou endógena à amostra sendo adicionada para análise.
[0064] Elementos espaçadores podem ser vantajosos porque, em alguns casos, o iniciador pode participar melhor da reação de amplificação se a parte ácido nucleico do iniciador for mais distante da marca onde outros eventos de bloqueio estérico poderiam estar ocorrendo ou já ter ocorrido, tal como ligar-se a uma partícula ou a um agente de sinalização, ambos os quais podem ser volumosos. O elemento espaçador separando o iniciador de uma marca compreende um polímero, por exemplo, hexaetileno glicol, trietileno glicol, um espaçador fosfaramidita C3, um espaçador PC, hexanediol, disponibilizados comercialmente pela Integrated DNA Technologies (vide idtdna.com/site/Catalog/Modifications/Category/6, último acesso no dia 16 de julho de 2016).
[0065] O sensor pode ser configurado para ser exposto ao fluido de reservatório misturado e pode ser configurado ainda para gerar um sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade do analito alvo de amostra dentro da amostra. Por exemplo, partículas do fluido de reservatório misturado compreendendo agentes de sinalização podem localizar-se em um canal de análise sobre o sensor e os agentes de sinalização localizados podem reagir com substratos advindos de uma solução de substrato para gerar sinais elétricos detectáveis pelo sensor. O sensor pode enviar o sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade do analito alvo de amostra dentro da amostra usando os sinais elétricos advindos da reação.
[0065] O reservatório pode ser configurado ainda para permitir a mistura de várias partículas sólidas dentro do fluido de reservatório. Cada partícula sólida pode ser pré-ligada a uma molécula de afinidade das várias moléculas de afinidade. As várias partículas sólidas podem ser feitas de material magneticamente responsivo e/ou feitas de material magneticamente não responsivo. O material magneticamente não responsivo pode ser nanopartículas de ouro. Os vários analitos alvo de amostra pré-ligados a moléculas de ligação de amostra podem incluir moléculas de 25-hidróxi vitamina D3 e/ou 25-hidróxi vitamina D2 pré- ligadas a moléculas de proteína de ligação. O material magneticamente responsivo pode ser magneticamente retido sobre o sensor.
[0066] De acordo com ainda outro aspecto, é proposto um cartucho de análise de amostra. O cartucho de análise de amostra pode incluir um túnel de entrada, um reservatório, uma lançadeira e/ou uma pinça, cada um dos quais pode situar-se dentro de um alojamento do cartucho. O túnel de entrada pode estender-se a partir de uma abertura e ser configurado para permitir a introdução de um dispositivo de colheita de amostra com uma parte distal adaptada para ser exposta a uma amostra. O reservatório pode ser configurado para conter um fluido. A lançadeira pode ser disposta no túnel de entrada entre o reservatório e a abertura em uma primeira posição. A pinça pode ser disposta no túnel de entrada e acoplada à lançadeira na primeira posição. A pinça pode desacoplar-se da lançadeira durante a introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada. A lançadeira pode mover-se dentro do túnel de entrada da primeira posição a uma segunda posição, após a pinça desacoplar-se da lançadeira, de tal modo que a lançadeira seja disposta ao menos parcialmente dentro do reservatório na segunda posição.
[0067] O cartucho de análise de amostra pode incluir um sensor configurado para ser exposto ao fluido misturado à amostra. O sensor pode gerar um sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um ou mais analitos dentro da amostra. A lançadeira pode ter uma primeira extremidade e uma segunda extremidade proximal à primeira no túnel de entrada. A segunda extremidade da lançadeira pode ser configurada para ser disposta dentro de um duto da pinça na primeira posição. A primeira extremidade da lançadeira pode formar uma parede do reservatório na primeira posição.
[0068] A pinça pode ter um ou mais braços de travamento configurados para acoplar a pinça à lançadeira na primeira posição. Os um ou mais braços de travamento podem ser configurados para ser flexionados para desacoplá-los da lançadeira em resposta a uma força exercida contra eles pelo dispositivo de colheita de amostra durante a introdução deste no túnel de entrada.
[0069] O cartucho de análise de amostra pode incluir um material de vedação, configurado para vedar fluidicamente o fluido dentro do reservatório, e um perfurador de vedação, disposto parcialmente dentro do túnel de entrada. O perfurador de vedação pode ser configurado para sofrer contato do dispositivo de colheita de amostra dentro do túnel de entrada e mover-se, em resposta à força exercida pelo dispositivo de colheita de amostra, de modo a perfurar o material de vedação para dar vazão ao fluido no reservatório. A pinça pode ter uma fenda e uma parte do perfurador de vedação pode estender-se através da fenda ao túnel de entrada para permitir o contato entre o perfurador de vedação e o dispositivo de colheita de amostra.
[0070] O cartucho de análise de amostra pode incluir uma chave de contato. A pinça pode ter uma parte defletora disposta em adjacência à chave de contato e configurada para flexionar-se a fim de ativar a chave de contato em resposta a uma força exercida sobre a parte defletora pelo dispositivo de colheita de amostra durante a introdução deste no túnel de entrada. A parte defletora da pinça pode incluir um braço configurado para flexionar-se para baixo para ativar a chave de contato. A chave de contato pode ser posicionada no túnel de entrada, de tal modo que a ativação da chave de contato indique a introdução total do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada.
[0071] A lançadeira pode ser configurada para alojar uma esfera de reagente compreendendo reagentes entre as extremidades primeira e segunda da lançadeira. De preferência, a esfera de reagente não é exposta ao fluido no reservatório na primeira posição mas é exposta ao fluido no reservatório na segunda posição.
[0072] De acordo com ainda outro aspecto, é proposto um cartucho de análise de amostra. O cartucho de análise de amostra pode incluir um túnel de entrada, um reservatório, uma pinça e/ou uma chave de contato, cada um dos quais pode situar-se dentro de um alojamento do cartucho. O túnel de entrada pode estender-se a partir de uma abertura e pode permitir a introdução de um dispositivo de colheita de amostra com uma parte distal adaptada para ser exposta a uma amostra. O reservatório pode ser configurado para conter um fluido. A pinça pode ser disposta no túnel de entrada entre o reservatório e a abertura. A pinça pode ter uma parte defletora e um duto dimensionado para receber a parte distal do dispositivo de colheita de amostra dentro dele. A chave de contato pode ser disposta em adjacência à parte defletora da pinça. A parte defletora pode ser configurada para flexionar-se a fim de ativar a chave de contato em resposta a uma força exercida sobre a parte defletora pelo dispositivo de colheita de amostra durante a introdução deste no túnel de entrada.
[0073] O cartucho de análise de amostra pode incluir uma lançadeira disposta dentro do túnel de entrada e configurada para alojar uma ou mais esferas de reagente compreendendo reagentes entre as extremidades primeira e segunda da lançadeira. A parte defletora da pinça pode ser um braço configurado para flexionar-se para baixo para ativar a chave de contato. A chave de contato pode ser posicionada de tal modo que a ativação da chave de contato indique a introdução total do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada.
[0074] O cartucho de análise de amostra pode incluir um sensor configurado para ser exposto ao fluido misturado à amostra. O sensor pode gerar um sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um ou mais analitos dentro da amostra.
[0075] De acordo com outro aspecto, é proposto um cartucho de análise de amostra. O cartucho de análise de amostra pode incluir um túnel de entrada, um reservatório, uma lançadeira e/ou um sonicador, cada um dos quais pode situar-se dentro de um alojamento do cartucho. O túnel de entrada pode estender-se a partir de uma abertura e pode permitir a introdução de um dispositivo de colheita de amostra com uma parte distal adaptada para ser exposta a uma amostra. O reservatório pode ser configurado para conter um fluido. A lançadeira pode definir um primeiro compartimento e um segundo compartimento. Os compartimentos primeiro e segundo podem ser configurados para ser dispostos dentro do reservatório em uma posição de mistura. O sonicador pode ser configurado para emitir ondas acústicas para mover o fluido no reservatório em um padrão ondular entre os compartimentos primeiro e segundo a fim de misturar o fluido no reservatório.
[0076] A lançadeira pode incluir uma divisória de compartimentos configurada para separar o primeiro compartimento do segundo. A divisória de compartimentos pode ser um flange. O fluido escoando em torno da divisória de compartimentos pode facilitar a formação do padrão ondular. A divisória de compartimentos pode ter uma fenda configurada para permitir que o fluido escoe através da divisória de compartimentos através dela durante a mistura. O primeiro compartimento pode ser um compartimento de esfera de reagente, configurado para alojar uma esfera de reagente incluindo reagentes, e o segundo compartimento pode ser um compartimento de amostra, configurado para receber a amostra a partir do dispositivo de colheita de amostra, por exemplo, expelida a partir do dispositivo de colheita de amostra e/ou na parte distal do dispositivo de colheita de amostra. A esfera de reagente pode incluir, conforme descrito acima, reagentes para a amplificação de um ácido nucleico alvo, por exemplo, polimerases, iniciadores e agentes de sinalização. Os compartimentos primeiro e segundo de preferência não são dispostos dentro do reservatório em uma posição pré-mistura.
[0077] O sonicador pode ser um transdutor piezelétrico, tal como um disco piezocerâmico. O sonicador pode formar uma parede do reservatório, por exemplo, parte da parede inferior do reservatório. O reservatório pode ser simétrico. Cada uma das paredes do reservatório pode encontrar-se com as demais a um ângulo maior que um ângulo predeterminado, tal como de 60°, para facilitar o esvaziamento de fluido através de uma saída do reservatório. O sonicador pode ser posicionado descentralizado do reservatório para facilitar a mistura do fluido dentro do reservatório.
[0078] O cartucho de análise de amostra pode incluir uma placa de circuito impresso acoplada ao sonicador através de um ou mais contatos de mola. O sonicador pode acoplar-se eletricamente à placa de circuito impresso somente através dos um ou mais contatos elásticos. O sonicador pode ser ativado em resposta a um sinal advindo de um processador, por exemplo, o processador do leitor.
[0079] O cartucho de análise de amostra pode incluir um sensor de temperatura configurado para detectar uma temperatura indicativa da temperatura do fluido no reservatório. O sensor de temperatura pode ser disposto em uma placa de circuito impresso posicionado em adjacência ao sonicador.
[0080] O cartucho de análise de amostra pode incluir ainda uma chave de contato configurada para indicar a introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada. O sonicador pode ser configurado para emitir as ondas acústicas após o acionamento da chave de contato. Por exemplo, o leitor pode instruir o sonicador a emitir as ondas acústicas após o leitor receber um sinal elétrico indicando que a chave de contato foi ativada.
[0081] As ondas acústicas emitidas pelo sonicador podem ser configuradas para amplificar isotermicamente as reações do fluido misturado no reservatório.
[0082] De acordo com outro aspecto, é proposto um método para a amplificação isotérmica de um ácido nucleico alvo, se presente, em um cartucho de análise de amostra. O método compreende ou, como alternativa, consiste em, no reservatório, colocar uma esfera de reagente, conforme descrita acima e contendo vários reagentes pré- selecionados para a amplificação e detecção do ácido nucleico alvo, em contato com a amostra a fim de produzir um complexo amplicon-agente de sinalização acoplado à partícula sólida. O amplicon compreende um dúplex de ácidos nucleicos compreendendo: um complexo de iniciador reverso, que compreende um ácido nucleico compreendendo o ácido nucleico alvo acoplado a um elemento espaçador que, por sua vez, acopla-se a um agente de sinalização, e um complexo de iniciador direto, que compreende um ácido nucleico compreendendo a sequência alvo acoplada em uma extremidade a um elemento de captura. Em outro aspecto, o complexo iniciador reverso compreende ainda um elemento de afinidade de sinalização conjugado a um agente de sinalização e a um elemento espaçador. O complexo amplicon-agente de sinalização, por sua vez, é conjugado a um elemento de afinidade na partícula sólida que, por sua vez, pode ser ligada ou retida à superfície do sensor sobre um campo magnético. O complexo amplicon-agente de sinalização, por sua vez, é conjugado a um elemento de afinidade na partícula sólida que, por sua vez, pode ser retida à superfície do sensor sobre um campo magnético. Se o analito estiver presente, o sensor detecta e/ou quantifica o amplicon marcado com agente de sinalização.
[0083] Um sonicador pode emitir ondas acústicas em direção ao reservatório para promover a amplificação do ácido nucleico alvo no reservatório. Conforme mencionado acima, o complexo amplicon-agente de sinalização pode ser reagido com um substrato advindo de um reservatório de substrato. Por exemplo, a reação pode ocorrer sobre um sensor em um canal de análise. Um sinal indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de ácido nucleico amplificado pode ser gerado. O sinal pode ser transmitido do cartucho a outro dispositivo, tal como um leitor.
[0084] Uma esfera de reagente pode ser retida em uma lançadeira. A lançadeira pode ser disposta em um túnel de entrada do cartucho. A esfera de reagente pode compreender reagentes para a amplificação de um ácido nucleico alvo por uma reação isotérmica, conforme mencionado acima. Os reagentes podem compreender uma polimerase, iniciadores para a amplificação do ácido nucleico alvo e um agente de sinalização para a detecção da amplificação do ácido nucleico alvo. Uma ou mais moléculas de afinidade podem ser ligadas de maneira covalente ou não covalente a uma partícula sólida para a detecção do ácido nucleico alvo.
[0085] De acordo com outro aspecto, é proposto um kit. O kit pode incluir um reservatório, um sonicador, um sensor de temperatura e/ou um processador. O reservatório pode ser configurado para conter um fluido e receber uma amostra coletada por um dispositivo de colheita de amostra. O sonicador pode ser configurado para emitir ondas acústicas para misturar o fluido e a amostra no reservatório. O sensor de temperatura pode ser configurado para gerar um sinal indicativo da temperatura do fluido no reservatório. O processador pode ser configurado para ativar o sonicador para emitir as ondas acústicas e para monitorar o sinal advindo do sensor de temperatura. O processador pode ser configurado ainda para modificar a emissão das ondas acústicas a partir do sonicador se o sinal indicar uma temperatura do fluido no reservatório fora de um limite. Um cartucho de análise de amostra pode incluir o reservatório, o sonicador, e/ou o sensor de temperatura, cada um dos quais pode situar-se dentro de um alojamento do cartucho, e um leitor pode incluir o processador. O leitor pode ser configurado para ser acoplado eletricamente ao cartucho de análise de amostra.
[0086] O cartucho de análise de amostra pode incluir uma placa de circuito impresso e o sensor de temperatura pode ser disposto na placa de circuito impresso posicionado em adjacência ao sonicador. O cartucho de análise de amostra pode incluir uma chave de contato configurada para gerar um sinal para indicar a introdução do dispositivo de colheita de amostra em um túnel de entrada do cartucho de análise de amostra. O processador do leitor pode ser configurado para receber o sinal advindo da chave de contato e para ativar o sonicador após o recebimento do sinal advindo da chave de contato. O processador pode modificar a emissão das ondas acústicas a partir do sonicador diminuindo o ciclo de atividade do sonicador se o sinal indicar que a temperatura do fluido no reservatório está acima do limite. O processador pode modificar a emissão das ondas acústicas a partir do sonicador aumentando o ciclo de atividade do sonicador se o sinal indicar que a temperatura do fluido no reservatório está abaixo do limite. O processador pode modificar a emissão das ondas acústicas a partir do sonicador desativando o sonicador se o sinal indicar que a temperatura do fluido no reservatório está acima do limite.
[0087] As ondas acústicas emitidas pelo sonicador podem ser configuradas para amplificar isotermicamente as reações do fluido misturado no reservatório. O cartucho de análise de amostra pode incluir uma esfera de reagente disposta dentro do cartucho de análise de amostra. O sonicador pode ser configurado para emitir as ondas acústicas para misturar o fluido, a esfera de reagente e a amostra no reservatório. A esfera de reagente pode incluir polimerases, iniciadores e agentes de sinalização. O cartucho de análise de amostra pode incluir uma lançadeira configurada para alojar a esfera de reagente.
[0088] De acordo com outro aspecto, é proposto um sensor para uso em um cartucho microfluídico. O sensor pode incluir um elétrodo de trabalho de controle positivo, um elétrodo de trabalho e/ou um elétrodo de trabalho de controle negativo. O elétrodo de trabalho de controle positivo pode incluir moléculas de afinidade pré-ligadas ao elétrodo de trabalho de controle positivo. Por exemplo, as moléculas de afinidade podem ser pré-ligadas a uma superfície do elétrodo de trabalho de controle positivo disposta dentro de um canal de análise do cartucho. O elétrodo de trabalho de controle positivo pode ser configurado para gerar um primeiro sinal com base em uma reação entre agentes de sinalização ligados direta ou indiretamente às moléculas de afinidade e um substrato químico. Os agentes de sinalização podem advir de uma ou mais esferas de reagente. O substrato químico pode advir do fluido armazenado no reservatório de substrato. O elétrodo de trabalho pode ser configurado para gerar um segundo sinal com base em uma reação entre os agentes de sinalização localizados no elétrodo de trabalho e o substrato químico. O elétrodo de trabalho de controle negativo pode incluir uma monocamada automontada. Por exemplo, a monocamada automontada pode situar-se em uma superfície do elétrodo de trabalho de controle negativo disposta dentro de um canal de análise do cartucho. O elétrodo de trabalho de controle negativo pode ser configurado para gerar um terceiro sinal com base em uma reação entre os agentes de sinalização localizados no elétrodo de trabalho de controle negativo e o substrato químico. Como perceber-se-á, “primeiro”, “segundo” e “terceiro” servem para diferenciar termos e não necessariamente indicam a ordem.
[0089] O segundo sinal pode ser indicativo de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um ou mais analitos dentro de uma amostra. O primeiro sinal pode ser indicativo da confiabilidade de um teste. Por exemplo, o teste pode ser determinado confiável se o primeiro sinal indicar uma quantidade da reação dentro de uma faixa predeterminada. O terceiro sinal é indicativo da confiabilidade de um teste. Por exemplo, o teste pode ser determinado confiável se o terceiro sinal indicar uma quantidade da reação abaixo de um limite.
[0090] Um cartucho pode incluir o sensor. O cartucho pode ter um canal de análise, e o elétrodo de trabalho de controle positivo, o elétrodo de trabalho e o elétrodo de trabalho de controle negativo podem ser dispostos no canal de análise.
[0091] Também é proposto um kit incluindo o cartucho. O kit pode incluir um processador configurado para processar o segundo sinal para gerar informações indicativas de ao menos uma dentre a presença, ausência ou quantidade de um ou mais analitos dentro de uma amostra. O processador pode processar o primeiro sinal para determinar se o primeiro sinal indica uma quantidade da reação dentro de uma faixa predeterminada. O processador pode gerar um alerta se a quantidade estiver fora da faixa predeterminada. O processador pode processar o terceiro sinal para determinar se o terceiro sinal indicar uma quantidade da reação abaixo de um limite. O processador pode gerar um alerta se a quantidade estiver acima do limite. O processador pode ser um componente de um leitor.
[0092] O elétrodo de trabalho pode ser mascarado com várias estrias configuradas para promover uma distribuição homogênea de várias partículas magnéticas ligadas direta ou indiretamente a agentes de sinalização localizados sobre o elétrodo de trabalho e para promover a resistência ao movimento das várias partículas magnéticas para fora do elétrodo de trabalho.
[0093] O elétrodo de trabalho pode incluir uma monocamada automontada. Por exemplo, a monocamada automontada pode situar-se em uma superfície do elétrodo de trabalho disposta dentro de um canal de análise do cartucho.
[0094] O elétrodo de trabalho pode incluir moléculas de afinidade pré- ligadas a ele Por exemplo, as moléculas de afinidade podem ser pré- ligadas a uma superfície do elétrodo de trabalho disposta dentro de um canal de análise do cartucho.
[0095] Esses métodos e dispositivos podem ser usados, por exemplo, para determinar: de qual doença, de várias, uma pessoa está sofrendo; de qual fármaco ou tóxico, de vários, uma pessoa está sofrendo reação adversa; ou qual substância química, de vários, contaminou a água. Outros exemplos incluem quantificar as concentrações de vários agentes, incluindo, entre outros, vitaminas, hormônios, proteínas ou outros analitos de interesse dentro do corpo de um paciente, patógenos transmitidos pela água ou por alimentos, crescimento e/ou contaminação microbianos de equipamentos médicos, e outros contaminantes potencialmente causadores de doença em animais de estimação e animais de fazenda. Exemplos de contaminados incluem, entre outros, patógenos virais, bacterianos e fúngicos, infecção da corrente sanguínea (BSI), pneumonia (por exemplo, pneumonia associada à ventilação [VAP]), infecção do trato urinário (UTI) e infecção de sítio cirúrgico (SSI), Staphylococcus aureus, Staphylococcus aureus resistente à meticilina, Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Stenotrophomonas maltophilia, Clostridium difficile, Tuberculosis, Gastroenteritis, Enterococcus resistente à vancomicina, doença de Legionnaires, febre Puerperal, MRSA e E. coli. Exemplos de patógenos transportados por alimentos incluem, entre outros, shigella, salmonella, vibrio, Yersinia, Listeria, Escherichia coli e Campylobacter. A aplicação dessa tecnologia não se limita a patógenos ou analitos importantes para a saúde de pacientes humanos, mas também inclui a saúde e manutenção de animais de estimação e de fazenda, isto é, usos veterinários.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0096] As modalidades exemplificativas são descritas abaixo com referência aos desenhos anexos, nos quais números iguais indicam elementos iguais. Nos desenhos:
[0097] As FIGs. 1A e 1B ilustram representações esquemáticas de um sistema de detecção de analitos exemplificativo para analisar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra coletada e para visualizar resultados de análise, em que a FIG. 1 ilustra os componentes dissociados e a FIG. 1B ilustra os componentes acoplados para análise e carregando.
[0098] A FIG. 1C ilustra uma representação esquemática de outro sistema de detecção de analitos exemplificativo para analisar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra coletada e para visualizar resultados de análise, no qual não é incluído um carregador.
[0099] As FIGs. 2A e 2B ilustram vistas em perspectiva de um dispositivo de colheita de amostra exemplificativo para uso no sistema de detecção.
[0100] A FIG. 3 ilustra uma vista em perspectiva de um dispositivo de cartucho exemplificativo para uso no sistema de detecção.
[0101] As FIGs. 4A e 4B ilustram vistas em perspectiva do dispositivo de cartucho com o dispositivo de colheita de amostra travado nele para análise da amostra coletada, em que a FIG. 4A ilustra a superfície superior do dispositivo de cartucho e a FIG. 4B ilustra a superfície inferior do dispositivo de cartucho.
[0102] A FIG. 5 é uma vista explodida do dispositivo de cartucho exemplificativo ilustrando componentes internos que podem situar-se dentro do alojamento do cartucho.
[0103] As FIGs. 6A, 6B e 6C ilustram uma placa de circuito exemplificativa e uma camada exemplificativa que podem ser usadas dentro do alojamento do dispositivo de cartucho, em que a FIG. 6A ilustra a placa de circuito, a FIG. 6B ilustra a camada e a FIG. 6C ilustra a camada disposta sobre a placa de circuito e acoplada a ela.
[0104] As FIGs. 7A, 7B e 7C ilustram outra placa de circuito exemplificativa e outra camada exemplificativa que podem ser usadas dentro do alojamento do dispositivo de cartucho, em que a FIG. 7A ilustra a placa de circuito, a FIG. 7B ilustra a camada e a FIG. 7C ilustra a camada disposta sobre a placa de circuito e acoplada a ela e um bloco absorvente.
[0105] As FIGs. de 7D a 7F ilustram sensores exemplificativos alternativos que podem ser usados dentro do alojamento do dispositivo de cartucho.
[0106] A FIG. 8A ilustra um componente interno exemplificativo acoplado a uma placa de circuito exemplificativa por uma camada posicionada entre eles, todos os quais podem ser dispostos dentro do alojamento do dispositivo de cartucho.
[0107] As FIGs. 8B e 8C ilustram vistas aproximadas de certos componentes da placa de circuito e uma válvula para uso no alojamento do dispositivo de cartucho.
[0108] A FIG. 8D ilustra uma vista aproximada de componentes alternativos da placa de circuito e uma válvula para uso no alojamento do dispositivo de cartucho.
[0109] As FIGs. 9A e 9B ilustram lançadeiras exemplificativas que podem ser dispostas no alojamento do dispositivo de cartucho, em que cada uma das lançadeiras é ilustrada alojando uma esfera de reagente.
[0110] A FIG. 10A é uma vista em corte transversal em perspectiva ilustrando um dispositivo de colheita de amostra parcialmente inserido em um túnel de entrada de um dispositivo de cartucho.
[0111] A FIG. 10B é uma vista em corte transversal em perspectiva ilustrando uma ponta do dispositivo de colheita de amostra entrando em uma lançadeira disposta no túnel de entrada do dispositivo de cartucho.
[0112] A FIG. 10C é uma vista superior ilustrando uma orientação exemplificativa de elementos perfurantes sobre os reservatórios dentro do alojamento do dispositivo de cartucho.
[0113] A FIG. 10D é uma vista em corte transversal em perspectiva ilustrando o engate entre o dispositivo de colheita de amostra e um cursor de um perfurador de vedação dentro do túnel de entrada do dispositivo de cartucho, em que uma parte do dispositivo de cartucho é removida.
[0114] A FIG. 10E é uma vista lateral em corte transversal ilustrando o engate entre o dispositivo de colheita de amostra e o perfurador de vedação e a vedação entre o dispositivo de colheita de amostra e a lançadeira, em que o reservatório de preparo de amostra permanece vedado pela lançadeira.
[0115] A FIG. 10F é uma vista superior ilustrando o engate entre o dispositivo de colheita de amostra e o perfurador de vedação em uma posição pré-vazão.
[0116] A FIG. 10G é uma vista em corte transversal em perspectiva ilustrando o elemento perfurante e o cursor do perfurador de vedação em uma posição pré-vazão, em que o material de vedação sobre o reservatório de preparo de amostra dentro do dispositivo de cartucho ainda não foi perfurado.
[0117] A FIG. 10H é uma vista lateral em corte transversal ilustrando a passagem das posições pré-mistura e pré-vazão para as posições de mistura e vazão dentro do túnel de entrada do dispositivo de cartucho.
[0118] A FIG. 10I é uma vista superior ilustrando o movimento do dispositivo de colheita de amostra que provoca o movimento do perfurador de vedação à posição de vazão.
[0119] A FIG. 10J é uma vista em corte transversal em perspectiva ilustrando o elemento perfurante perfurando o material de vedação sobre o reservatório de preparo de amostra dentro do dispositivo de cartucho.
[0120] A FIG. 10K é uma vista lateral em corte transversal ilustrando o dispositivo de colheita de amostra nas posições de vazão e mistura, em que o material de vedação sobre o reservatório de preparo de amostra é perfurado e a amostra coletada e a esfera de reagente são misturadas dentro do fluido no reservatório de preparo de amostra, que foi novamente vedado pela lançadeira.
[0121] A FIG. 10L é uma vista em corte transversal em perspectiva ilustrando o dispositivo de colheita de amostra nas posições de vazão e mistura dentro do dispositivo de cartucho.
[0122] A FIG. 10M é uma vista em corte transversal em perspectiva ilustrando o dispositivo de colheita de amostra nas posições de vazão e mistura dentro do reservatório de preparo de amostra do componente interno do dispositivo de cartucho.
[0123] As FIGs. 10N, 10O e 10P são vistas laterais em corte transversal ilustrando a mistura aprimorada do fluido no reservatório de preparo de amostra à amostra coletada e à esfera de reagente por meio de um elemento sonicador.
[0124] As FIGs. de 11A a 11E ilustram um perfurador de vedação alternativo em que a introdução de um dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada do dispositivo também ativa uma chave para representar a introdução correta do dispositivo de colheita de amostra.
[0125] As FIGs. de 12A a 12E ilustram vistas laterais em corte transversal de um dispositivo de colheita de amostra alternativo e um dispositivo de cartucho alternativo para coletar e analisar uma amostra de fluido.
[0126] A FIG. 13A é uma vista explodida de outro dispositivo de cartucho exemplificativo ilustrando componentes internos que podem situar-se dentro do alojamento do cartucho.
[0127] As FIGs. de 13B a 13SS ilustram vistas em perspectiva de dispositivos de colheita de amostra exemplificativos que podem ser usados no sistema de detecção.
[0128] As FIGs. de 14A a 14D ilustram pinças exemplificativas que podem ser dispostas no alojamento do dispositivo de cartucho, em que as FIGs. 14A e 14C ilustram vistas em perspectiva e as FIGs. 14B e 14D ilustram vistas em corte transversal das pinças das FIGs. 14A e 14C, respectivamente.
[0129] A FIG. 15A ilustra uma vista em corte transversal através do centro do túnel de entrada de um cartucho exemplificativo na posição de pré-mistura, pré-vazão e armazenamento.
[0130] A FIG. 15B ilustra uma vista em corte transversal do cartucho exemplificativo e um dispositivo de colheita de amostra exemplificativo totalmente inserido no túnel de entrada na posição de mistura, vazão e análise.
[0131] As FIGs. 15C e 15D ilustram vistas em perspectiva do cartucho exemplificativo com o dispositivo de colheita de amostra exemplificativo inserido nele na posição pré-vazão (FIG. 15C) e na posição de vazão (FIG. 15D).
[0132] As FIGs. de 16A a 16E são vistas laterais em corte transversal ilustrando a introdução do dispositivo de colheita de amostra no cartucho.
[0133] As FIGs. 16F e 16G são vistas superiores em corte transversal ilustrando a introdução mais distal do dispositivo de colheita de amostra no cartucho.
[0134] As FIGs. de 16H a 16J são vistas em corte transversal ilustrando a introdução mais distal do dispositivo de colheita de amostra no cartucho, em que o dispositivo de colheita de amostra é inserido por inteiro no túnel de entrada na posição de mistura, vazão e análise na FIG. 16J.
[0135] As FIGs. de 17A a 17D ilustram várias vistas de um sonicador exemplificativo acoplado eletricamente a uma placa de circuito através de contatos de mola para uso dentro de um alojamento de cartucho exemplificativo.
[0136] As FIGs. 18A e 18B são vistas em corte transversal lateral e superior, respectivamente, de outro dispositivo de cartucho exemplificativo.
[0137] A FIG. 19 ilustra um processo exemplificativo para monitorar a temperatura durante a mistura aprimorada pelo sonicador.
[0138] A FIG. 20 é um gráfico ilustrando a temperatura medida ao longo do tempo durante a mistura aprimorada pelo sonicador.
[0139] A FIG. 21A ilustra uma vista em perspectiva de um dispositivo de leitura exemplificativo para uso no sistema de detecção.
[0140] A FIG. 21B é uma vista explodida do dispositivo de leitura exemplificativo da FIG. 21A ilustrando componentes internos que podem situar-se dentro do alojamento do leitor.
[0141] A FIG. 22A ilustra uma vista em corte transversal em perspectiva do dispositivo de leitura exemplificativo.
[0142] A FIG. 22B é uma vista lateral em corte transversal ilustrando um dispositivo de cartucho (com um dispositivo de colheita de amostra parcialmente inserido nele) inserido parcialmente no dispositivo de leitura exemplificativo.
[0143] As FIGs. 22C e 22D são vistas em corte transversal em perspectiva e lateral, respectivamente, ilustrando o dispositivo de cartucho inserido no dispositivo de leitura exemplificativo na posição de análise.
[0144] As FIGs. 23A e 23B são gráficos ilustrando as forças de campo magnético sobre o comprimento de um elétrodo de trabalho simples para um ímã simples (FIG. 23A) e um ímã duplo (FIG. 23B).
[0145] A FIG. 24 ilustra um fluxograma de uma modalidade de um método para detectar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo em uma amostra.
[0146] A FIG. 25A ilustra uma vista em perspectiva de um carregador exemplificativo que pode ser usado no sistema de detecção.
[0147] A FIG. 25B é uma vista explodida do carregador exemplificativo da FIG. 25A ilustrando componentes internos que podem situar-se dentro do alojamento do carregador.
[0148] As FIGs. 26A e 26B ilustram representações esquemáticas de moléculas e reações observadas em uma modalidade do sistema de detecção de analitos da presente invenção.
[0149] As FIGs. 26C e 26D ilustram representações esquemáticas de moléculas e reações observadas em outra modalidade do sistema de detecção de analitos da presente invenção.
[0150] As FIGs. 27A e 27B ilustram representações esquemáticas de moléculas e reações observadas em ainda outra modalidade do sistema de detecção de analitos da presente invenção.
[0151] A FIG. 28A é uma representação esquemática das moléculas dentro de uma amostra em um dispositivo de colheita de amostra.
[0152] A FIG. 28B é uma representação esquemática das moléculas dentro de duas esferas de reagente para reagir com as moléculas dentro da amostra coletada.
[0153] A FIG. 28C é uma representação esquemática das moléculas dentro de uma esfera de reagente simples para reagir com as moléculas dentro da amostra coletada.
[0154] A FIG. 28D é uma representação esquemática das moléculas ilustrando a amostra coletada sendo introduzida em um reservatório de preparo de amostra.
[0155] A FIG. 28E é uma representação esquemática das moléculas ilustrando a mistura das moléculas da amostra coletada às moléculas do reagente de preparo de amostra dentro do fluido do reservatório de preparo de amostra.
[0156] As FIGs. 28F, 28G e 28H são representações esquemáticas das moléculas ilustrando reações entre as moléculas da amostra coletada e as moléculas do reagente de preparo de amostra dentro do fluido do reservatório de preparo de amostra.
[0157] A FIG. 29A é um gráfico ilustrando as leituras de um sensor eletroquímico vs. a concentração de um analito alvo usando moléculas de ligação com competidor pré-ligadas, e a FIG. 29B ilustra um gráfico comparando as leituras do sensor eletroquímico vs. concentração quando uma molécula de ligação com competidor não é pré-ligada.
[0158] A FIG. 30A é outra representação esquemática das moléculas dentro de uma amostra em um dispositivo de colheita de amostra.
[0159] A FIG. 30B é outra representação esquemática das moléculas dentro de duas esferas de reagente para reagir com as moléculas dentro da amostra coletada.
[0160] A FIG. 30C é outra representação esquemática das moléculas dentro de uma esfera de reagente simples para reagir com as moléculas dentro da amostra coletada.
[0161] A FIG. 30D é outra representação esquemática das moléculas ilustrando a amostra coletada sendo introduzida em um reservatório de preparo de amostra.
[0162] A FIG. 30E é outra representação esquemática das moléculas ilustrando a mistura das moléculas da amostra coletada às moléculas do reagente de preparo de amostra dentro do fluido do reservatório de preparo de amostra.
[0163] As FIGs. 30F, 30G e 30H são representações esquemáticas das moléculas ilustrando reações entre as moléculas da amostra coletada e as moléculas do reagente de preparo de amostra dentro do fluido do reservatório de preparo de amostra.
[0164] As FIGs. de 31A a 32H ilustram um processo exemplificativo para detectar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra em um cartucho.
[0165] As FIGs. de 32A a 32K ilustram um processo exemplificativo para detectar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra em um cartucho usando amplificação isotérmica.
[0166] A FIG. 33 ilustra uma representação esquemática do sistema de detecção de analitos exemplificativo das FIGs. 1A e 1B ligado comunicativamente a um ou mais servidores através de uma rede.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE CERTAS MODALIDADES
[0167] Na descrição detalhada a seguir, far-se-á referência aos desenhos anexos, que constituem parte da presente revelação. As modalidades ilustradas nos desenhos e a descrição devem ser consideradas exemplificativas e não exaustivas. Conforme usado neste documento, o termo “exemplificativo” significa “que serve como exemplo ou ilustração” e não deve ser interpretado necessariamente como preferido ou vantajoso em relação a outras modalidades. É possível adotar outras modalidades e fazer modificações sem com isso divergir do âmbito nem da essência da matéria inventiva apresentada neste documento. Os aspectos da invenção, conforme descritos e ilustrados neste documento, podem ser reorganizados, combinados e concebidos em uma variedade de configurações diferentes, todas as quais são explicitamente contempladas e constituem parte da presente revelação.
[0168] Vários dispositivos, sistemas, kits e métodos revelados neste documento destinam-se a isolar, marcar e detectar um analito alvo em uma amostra coletada de uma prova. Em certas modalidades, faz-se uso de reações químicas para permitir essa detecção.
[0169] Várias modalidades de sistemas descritos neste documento visam criar um ambiente autossuficiente onde qualquer uma das reações químicas possa ocorrer de maneira automatizada total ou substancialmente sem intervenção humana, por exemplo, conforme descrito na Publicação de Patente dos EUA de mesma cessionária n° 2014/0336083 em nome de Khattak, na Patente dos EUA n° 9.034.168 em nome de Khattak, na Patente dos EUA n° 9.052.275 em nome de Khattak, na Patente dos EUA n° 9.086.417 em nome de Khattak, na Patente dos EUA n° 9.207.244 em nome de Khattak, na Patente dos EUA n° 9.207.245 em nome de Khattak, e na Patente dos EUA n° 9.360.491 em nome de Sever, cujos conteúdos incorporam-se ao presente documento por referência na íntegra. Em algumas concepções descritas neste documento, uma ou mais reações químicas prosseguem sem necessidade de que o operador adicione ou remova reagentes do sistema. Em certas modalidades, os sistemas são fechados para que os riscos biológicos, como o risco de derramar a amostra coletada de uma prova, sejam minimizados. Em várias modalidades, esses sistemas incluem ao menos um dispositivo de colheita de amostra, um dispositivo de cartucho e um dispositivo de leitura. Algumas modalidades exemplificativas desses dispositivos são descritas em detalhes abaixo.
[0170] As FIGs. 1A e 1B ilustram um sistema de detecção de analitos exemplificativo construído de acordo com os princípios da presente invenção. O sistema de detecção 100 pode incluir um dispositivo de colheita de amostra 200, um dispositivo de cartucho 300, um dispositivo de leitura 400, um carregador 500 e/ou um sistema de interface de detecção baseado em software 600. O dispositivo de detecção 100 pode ser usado para detectar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo.
[0171] O dispositivo de colheita de amostra 200 é configurado para ser exposto a uma amostra para análise. Por exemplo, o dispositivo de colheita de amostra 200 pode ser exposto a uma amostra biológica, tal como, entre outras, sangue, plasma, urina, saliva, muco, material celular e/ou outro material biológico para determinar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro da amostra. Em aditamento, ou como alternativa, o dispositivo de colheita de amostra é exposto a uma superfície sólida ou de outro tipo suspeita de abrigar um analito alvo, por exemplo, um patógeno transmitido por alimentos, sendo a superfície uma superfície para cozinhar ou preparar de alimentos.
[0172] O dispositivo de cartucho 300 é configurado para analisar a amostra coletada com o dispositivo de colheita de amostra 200. O dispositivo de cartucho 300 pode incluir um túnel de entrada 301, que se estende da abertura 302 ao alojamento do cartucho. O túnel de entrada 301 é configurado para permitir a introdução do dispositivo de colheita de amostra 200, conforme ilustra a FIG. 1B, para que a amostra coletada possa ser analisada dentro do dispositivo de cartucho 300. Com base na análise, o dispositivo de cartucho 300 é configurado para gerar sinais elétricos indicativos da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro da amostra.
[0173] O leitor 400 é configurado para acoplar-se eletricamente ao dispositivo de cartucho 300 para permitir a transmissão dos sinais elétricos indicativos da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro da amostra gerados pelo dispositivo de cartucho 300. O dispositivo de cartucho 300 pode acoplar-se eletricamente ao leitor 400 inserindo o dispositivo de cartucho 300 na abertura de leitor 401 do leitor 400, conforme ilustra a FIG. 1B, de tal modo que respectivos conectores elétricos do dispositivo de cartucho 300 e do leitor 400 entrem em contato uns com os outros. O leitor 400 pode compreender um meio legível por computador com instruções que, quando executadas por um processador do leitor 400, fazem com que os componentes elétricos do cartucho 300 pratiquem etapas para analisar a amostra no dispositivo de colheita de amostra 200. De preferência, as instruções não são executadas até que o dispositivo de cartucho 300 ligue-se eletricamente ao leitor 400 e o dispositivo de colheita de amostra 200 esteja disposto adequadamente dentro do dispositivo de cartucho 300, por exemplo, conforme ilustram as FIGs. 1B ou 4A.
[0174] Em uma modalidade, o dispositivo de colheita de amostra 200 e o dispositivo de cartucho 300 são, cada um deles, descartáveis e projetados para só ser usados uma única vez, ao passo que o leitor 400 é projetado para ser usados várias vezes e para receber muitos dispositivos de cartucho diferentes ao longo de sua vida, de tal modo que muitas amostras sejam analisadas pelo leitor 400 para determinar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro das respectivas amostras. Espera-se que essa configuração promova o uso higiênico do sistema, visto que os componentes expostos à amostra são descartáveis, ao mesmo tempo em que reduz gastos, visto que os componentes com elementos eletrônicos, mais caros, por exemplo, o leitor 400, podem ser usados repetidas vezes.
[0175] O carregador 500 é configurado para carregar uma ou mais baterias dentro do leitor 400, por exemplo, por meio de respectivas bobinas indutoras dentro dos alojamentos do carregador 500 e leitor 400. O carregador 500 pode ser conectado a uma tomada convencional, por exemplo, por um cabo ou cabo com conversor de força de CA para CC, para carregar componentes dentro do carregador 500 a fim de permitir o carregamento do leitor 400.
[0176] Como os versados na técnica perceberão prontamente, o sistema de detecção não precisa necessariamente de um carregador. Por exemplo, com referência à FIG. 1C, um sistema de detecção 100' é construído à semelhança do sistema de detecção 100 das FIGs. 1A e 1B, onde componentes semelhantes são identificados por números de referência iguais com apóstrofo. Sendo assim, por exemplo, o dispositivo de cartucho 300' na FIG. 1C corresponde ao dispositivo de cartucho 300 das FIGs. 1A e 1B etc. Como é perceptível comparando as FIGs. 1C e 1B, o sistema de detecção 100' não inclui um carregador 500. Em uma modalidade desse tipo, o leitor 400' pode ser conectado a uma tomada convencional, por exemplo, por um cabo ou cabo com conversor de força de CA para CC, para alimentar os componentes do leitor 400' e/ou leitor 400' pode incluir uma bateria adequada, tal como uma bateria substituível ou bateria recarregável, e circuitos para carregar a bateria recarregável, bem como um cabo de alimentação destacável.
[0177] Nas FIGs. 1A e 1B, um sistema de interface de detecção baseado em software 600 é instalado e opera em um dispositivo de computação 601 para permitir que o usuário analise os resultados de teste de detecção de analitos, por exemplo, em uma tela 602 do dispositivo de computação 601. O dispositivo de computação 601 pode ser, por exemplo, um smartphone, smartwatch, tablet, dispositivo para vestir, laptop ou outro computador. Conforme ilustram as FIGs. 1A e 1B, o leitor 400 pode se comunicar com o dispositivo de computação 601 de maneira sem fio para transmitir dados indicativos da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo com base nos sinais elétricos gerados dentro do dispositivo de cartucho 300. Em aditamento, ou como alternativa, uma conexão com fio removível, tal como uma conexão por cabo, pode ser estabelecida entre o leitor 400 e o dispositivo de computação 601. O sistema de interface de detecção baseado em software 600 pode compreender um meio legível por computador com instruções que, quando executadas por um processador do dispositivo de computação 601, fazem com que a tela 602 exiba informações indicativas da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo.
Dispositivos de Coleta de Amostra e Cartuchos
[0178] O dispositivo de colheita de amostra de várias modalidades é configurado para coletar uma amostra de uma prova. Os dispositivos de colheita de amostra podem ser configurados para coletar células e outros materiais biológicos de qualquer região ou localização desejada, por exemplo, do lado de dentro da bochecha, da garganta, de uma fossa nasal, de um ouvido, da urina, do sangue, do plasma, da saliva ou de outra parte do corpo. Um dispositivo de colheita de amostra exemplificativo inclui uma unidade que sorve uma gotícula de sangue ou urina para um pequeno canal capilar. Em outras modalidades, o dispositivo de colheita de amostra pode ser configurado para coletar material biológico, particulados ou outras substâncias químicas do ambiente, tal como, por exemplo, do ar ou da água, ou de uma superfície física ou outra estrutura.
[0179] O dispositivo de colheita de amostra de várias modalidades tem formato e dimensão tais para coletar uma amostra grande o suficiente de uma localização apropriada de uma prova para que seja possível, usando os outros dispositivos descritos abaixo, detectar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro da e/ou sobre a prova. Por exemplo, para alguns analitos alvo, tais como associados a um vírus causador de sintomas tipo gripe ou resfriado, o dispositivo de colheita de amostra pode ser uma zaragatoa para introdução na narina; a zaragatoa tem uma dimensão e formato tais para coletar uma quantidade suficiente de amostra da fossa nasal de uma pessoa para permitir a detecção de analitos alvo associados ao vírus causador de sintomas tipo gripe ou resfriado, se presente no indivíduo. No caso de outros analitos alvo, tais como, por exemplo, associados à faringite séptica, o dispositivo de colheita de amostra pode ser uma zaragatoa de garganta para raspar células suficientes da garganta ou boca de um indivíduo. Em outro exemplo, o dispositivo de colheita de amostra apropriado para coletar um analito alvo associado ao HIV pode compreender uma lanceta para colheita de sangue. Em outro exemplo, um dispositivo de colheita de amostra configurado para coletar urina pode ser apropriado para coletar analitos alvo para vários testes, inclusive, por exemplo, testes para acompanhar os níveis de testosterona, os níveis de fármaco, os níveis de vitamina e/ou a fertilidade. Um dispositivo de colheita de amostra para coletar fluido, tal como urina, sangue, plasma ou saliva, pode incluir elementos para comprimir uma parte capilar do dispositivo a fim de expelir a amostra absorvida nela para analisá-la. Em ainda outro aspecto, o dispositivo de colheita de amostra tem dimensões tais para coletar uma amostra de uma superfície sólida, por exemplo, sobre um dispositivo médico, sobre equipamentos médicos ou da superfície de um dispositivo para preparar de alimentos, tal como uma tábua ou superfície plana de corte.
[0180] Com referência às FIGs. 2A e 2B, é ilustrado um dispositivo de colheita de amostra 200. O dispositivo de colheita de amostra 200 é configurado para coletar uma pequena quantidade de uma amostra a ser analisada e para ser introduzido total ou parcialmente no dispositivo de cartucho 300 após a colheita da amostra. O dispositivo de colheita de amostra 200 pode incluir uma parte distal 201, uma parte proximal 202 e uma haste 203 estendendo-se entre elas. A parte distal 201 pode incluir uma ponta 204 com um tubo 205 dentro dela. O dispositivo de colheita de amostra 200 também pode incluir um punho 206, uma zona de vedação proximal 207, uma zona de vedação distal 208 e/ou uma zona de engate 209.
[0181] A parte distal 201, incluindo a ponta 204, é configurada para ser exposta a uma amostra de tal modo que, no máximo, um volume predeterminado da amostra seja recolhido no tubo 205 para análise. Espera-se que a colheita de um volume predeterminado da amostra promova precisão à análise de analitos na medida em que uma quantidade substancialmente conhecida da amostra será analisada. A ponta 204 pode ser transparente para permitir que o usuário verifique se a amostra foi recolhida no tubo 205. A ponta 204 pode ter uma extremidade arredondada, conforme ilustrado, embora vários formatos possam ser adotados, incluindo qualquer formato de ponta cego ou substancialmente cego. A ponta 204 pode ser configurada para coletar uma amostra de qualquer região ou localização desejada, por exemplo, do lado de dentro da bochecha, da garganta, da boca, de uma fossa nasal, de um ouvido, da urina, do sangue, do plasma, da saliva ou de outra parte do corpo.
[0182] A parte proximal 202 pode incluir um punho 206 com dimensão e formato tais para ser segurado pela mão de um usuário. O punho 206 pode incluir protuberâncias agarráveis, conforme ilustrado. O punho 206 também pode travar o dispositivo de colheita de amostra 200 dentro do túnel de entrada do dispositivo de cartucho 300. O dispositivo de colheita de amostra 200 também pode incluir uma zona de vedação proximal 207 configurada para vedar o túnel de entrada do dispositivo de cartucho 300 quando o dispositivo de colheita de amostra 200 for inserido no túnel de entrada. A zona de vedação proximal 207 pode incluir uma protuberância estendendo-se em torno da haste 203 e de dimensão maior que a abertura do túnel de entrada a fim de fechar o túnel de entrada. Como tal, a protuberância também pode travar o dispositivo de colheita de amostra dentro do túnel de entrada do dispositivo de cartucho 300. O punho 206 pode ser quebrável ou de alguma outra forma removível do restante do dispositivo de colheita de amostra 200 após introduzir o restante do dispositivo de colheita de amostra 200 no dispositivo de cartucho 300.
[0183] A haste 203 é alongada para tornar a colheita fácil e higiênica, com a mão do usuário distante do sítio de colheita. Por exemplo, a haste 203 pode ser alongada de tal modo que a ponta 204 possa ser exposta a uma amostra no lado de dentro da bochecha, da garganta, da boca, de uma fossa nasal, de um ouvido, da urina do sangue, do plasma, da saliva etc. para coletar fluido, células e outros materiais biológicos, ao passo que o punho 206 não é exposto à amostra. A haste 203, a ponta 204 e o punho 206 podem ser feitos do mesmo material ou de materiais diferentes. A haste 203, a ponta 204 e o punho 206 podem ser feitos de plástico. O dispositivo de colheita de amostra 200 pode ser pré-embalado em uma embalagem estéril e preferivelmente configurado para ser usado uma só vez.
[0184] O dispositivo de colheita de amostra 200 pode ter uma zona de vedação distal 208 para facilitar a formação de uma vedação estanque a líquido entre o dispositivo de colheita de amostra 200 e o dispositivo de cartucho 300 após a introdução do dispositivo de colheita de amostra 200 no dispositivo de cartucho 300. Por exemplo, a zona de vedação distal 208 pode ter dimensão e formato tais para vedar a amostra coletada na ponta 204 e o fluido dentro de um reservatório de preparo de amostra do dispositivo de cartucho 300 dentro do dispositivo de cartucho 300. A zona de vedação distal 208 pode ser de uma dimensão radial maior que a ponta 204. Por exemplo, a zona de vedação distal 208 pode incluir um ombro estendendo-se mais além do eixo longitudinal do dispositivo de colheita de amostra 200 do que a ponta 204, de tal modo que o ombro encoste contra uma parte do dispositivo de cartucho 300, por exemplo, uma lançadeira, para formar a vedação estanque a líquido. Assim, a amostra pode ser vedada dentro do dispositivo de cartucho 300 de modo a reduzir o vazamento e a exposição da amostra fora do cartucho. Além disso, o ombro pode servir para mover um perfurador de vedação a fim de dar vazão a um ou mais reservatórios dentro do dispositivo de cartucho 300 antes, durante ou após a formação da vedação estanque a líquido.
[0185] O dispositivo de colheita de amostra 200 pode incluir uma zona de engate 209 configurada para engate com um ou mais componentes do dispositivo de cartucho 300. Por exemplo, a zona de engate 209 pode ser configurada para acoplar-se, permanente ou temporariamente, a um perfurador de vedação do dispositivo de cartucho para mover o perfurador de vedação dentro do dispositivo de cartucho em resposta ao movimento do dispositivo de colheita de amostra 200. A zona de engate 209 também pode facilitar o engate fixo entre o dispositivo de colheita de amostra 200 e o dispositivo de cartucho para que o dispositivo de colheita de amostra 200 seja acoplado de maneira irreversível e imóvel ao cartucho quando o dispositivo de colheita de amostra 200 for inserido por uma distância predeterminada no túnel de entrada do cartucho. A zona de engate 209 pode ser uma ranhura em torno da haste 203, conforme ilustrado, ou pode ser várias ranhuras estendendo-se por uma distância mais curta do eixo longitudinal do que a superfície regular da haste e/ou pode ser uma ou mais protuberâncias estendendo-se a uma distância maior do eixo longitudinal do dispositivo de colheita de amostra 200.
[0186] Em várias modalidades, um cartucho é formado por um alojamento, o qual define um espaço fechado e possui vários elementos que permitem que o cartucho execute um ou mais dos itens a seguinte: receber uma amostra com analitos alvo de um dispositivo de colheita de amostra, armazenar a amostra junto com reagentes de preparo de amostra, prover um espaço para misturar e ligar os analitos alvo a reagentes de preparo de amostra, prover uma zona de análise onde os analitos alvo vinculados localizam-se sobre sensores para detecção, prover um meio fluido para transportar os analitos alvo vinculados até a zona de análise, armazenar e prover um substrato capaz de sofrer uma reação detectável quando apresentado aos analitos alvo vinculados, prover um meio líquido para transportar o substrato aos analitos alvo vinculados na zona de análise, e prover uma zona de coleta de rejeitos onde são armazenados rejeitos.
[0187] Em várias modalidades, o cartucho é um sistema substancialmente fechado, em que as reações necessárias para detectar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo ocorrem dentro do cartucho. Diz-se que o cartucho dessas modalidades é “substancialmente fechado” porque as únicas entradas necessárias ao sistema de cartucho são uma ou mais das seguintes: uma amostra de uma prova, energia para facilitar a mistura e vinculação, e uma força magnética para facilitar a localização dos analitos alvo vinculados dentro de uma zona de análise; as únicas saídas do cartucho são sinais elétricos. Em várias modalidades, o cartucho é específico ao analito alvo, sendo os reagentes de preparo de amostra incluídos selecionados para detectar um ou mais analitos alvo específicos. Diferentes tipos de cartucho incluem diferentes reagentes destinados a identificar diferentes analitos alvo. Por exemplo, diferentes tipos de cartucho podem incluir inflamação, influenza, testosterona, fertilidade, HIV e Vitamina D, cada um dos quais pode incluir reagentes específicos à aplicação para identificar diferentes analitos alvo.
[0188] Com referência agora à FIG. 3, um cartucho exemplificativo é ilustrado. O dispositivo de cartucho 300 pode incluir um túnel de entrada 301, que se estende da abertura 302 na superfície dianteira 303 ao alojamento de cartucho 304. O alojamento de cartucho 304 pode ser em forma de prisma substancialmente retangular, conforme ilustrado, embora a presente invenção não se limite a tanto. O alojamento de cartucho 304 possui uma superfície dianteira 303, uma superfície superior 305, uma superfície lateral direita 306, uma superfície lateral esquerda 307 (ilustrada na FIG. 4A), uma superfície inferior 308 (ilustrada na FIG. 4B) e uma superfície traseira 309 (ilustrada na FIG. 4B). O alojamento de cartucho 304 pode ser formado por um único componente ou por vários componentes. Por exemplo, o alojamento de cartucho 304 pode incluir um primeiro componente de tampa 310, configurado para ser acoplado lateralmente a um segundo componente de tampa 311, de tal modo que os componentes internos do dispositivo de cartucho 300 sejam alojados dentro deles.
[0189] As FIGs. 4A e 4B ilustram o dispositivo de colheita de amostra 200 inserido no túnel de entrada 301 do dispositivo de cartucho 300 em uma posição de mistura. Na posição de mistura, a zona de vedação proximal 207 do dispositivo de colheita de amostra 200 pode vedar o túnel de entrada 301 na abertura 302 para reduzir ou eliminar vazamentos a partir do túnel de entrada 301. O túnel de entrada 301 pode ser formado integralmente pelo alojamento 304 do dispositivo de cartucho 300 ou pode ser acoplado de maneira destacável ao alojamento de cartucho 304. Conforme ilustra a FIG. 4B, o dispositivo de cartucho 300 pode incluir um conector elétrico 312 configurado para acoplamento elétrico com o leitor, por exemplo, por um conector elétrico do leitor. Logo, sinais indicativos da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo podem ser transmitidos do dispositivo de cartucho 300 ao leitor através do conector elétrico 312. O conector elétrico 312 pode ser posicionado na superfície inferior 308 e na superfície traseira 309 para facilitar o acoplamento com o conector elétrico dentro da abertura do leitor.
[0190] A superfície inferior 308 do dispositivo de cartucho 300 pode incluir uma primeira parte de rampa 313, uma segunda parte de rampa 314 e uma depressão para geradores magnéticos 315. A primeira parte de rampa 313 é configurada para rebaixar gradativamente um ou mais geradores magnéticos do leitor durante a introdução do dispositivo de cartucho 300 na abertura do leitor. A primeira parte de rampa 313 pode começar na depressão do alojamento de cartucho 304 onde o conector elétrico 312 é posicionado e descer em declive à superfície inferior 308. À medida que o dispositivo de cartucho 300 é inserido além da primeira parte de rampa 313, os geradores magnéticos permanecem em uma posição rebaixada até fazer contato com a segunda parte de rampa 314, que sobe em aclive à depressão para geradores magnéticos 315. A segunda parte de rampa 314 é configurada para guiar gradativamente os um ou mais geradores magnéticos do leitor à depressão para geradores magnéticos 315. A depressão para geradores magnéticos 315 é disposta abaixo de um ou mais elétrodos de trabalho do dispositivo de cartucho 300, de tal modo que os um ou mais geradores magnéticos do leitor subam à depressão para geradores magnéticos 315 e sejam dispostos em adjacência aos um ou mais elétrodos de trabalho quando o dispositivo de cartucho 300 for inserido por inteiro no leitor. A segunda parte de rampa 314 também facilita a remoção do dispositivo de cartucho 300 do leitor ao rebaixar gradativamente os um ou mais geradores magnéticos do leitor durante a remoção do cartucho.
[0191] Com referência agora à FIG. 5, é ilustrada uma vista explodida do dispositivo de cartucho 300. O dispositivo de cartucho 300 inclui um componente interno 316 - que inclui um reservatório de preparo de amostra 317, um reservatório de lavagem 318 e um reservatório de substrato 319 - um material de vedação 320, um perfurador de vedação 321 - que pode incluir um cursor 322 e um perfurador 323 - uma lançadeira 324, um dessecante 325, um componente de túnel de entrada 326, um elemento sonicador 327, um bloco absorvente 328, uma camada 329, um canal de análise 330 e uma placa de circuito 331 ligada eletricamente à memória 332. Os componentes internos podem ser dispostos dentro do alojamento 304, por exemplo, entre os componentes de tampa primeiro 310 e segundo 311. Como alternativa, um ou mais componentes internos podem ser dispostos dentro de um alojamento, ao passo que outros componentes internos podem ser dispostos dentro de outro(s) alojamento(s). No caso de vários alojamentos, esses diferentes alojamentos podem ser configurados para acoplar-se uns aos outros.
[0192] O componente interno 316 é configurado para definir um ou mais reservatórios, ilustrativamente um reservatório de preparo de amostra 317, um reservatório de lavagem 318 e um reservatório de substrato 319. O componente interno 316 pode definir ainda uma parte do canal de análise 330, tal como estabelecendo o limite superior do canal de análise 330 quando o dispositivo de cartucho 300 é montado. O componente interno 316 pode alojar outros componentes internos, tais como um bloco absorvente 328. Além disso, o componente interno 316 pode ser feito de um material adequado, tal como plástico, e pode ter uma base dimensionada em um formato substancialmente retangular para acomodar a placa de circuito 331.
[0193] O reservatório de preparo de amostra 317 é configurado para conter um fluido, de preferência um líquido com reagentes de preparo de amostra. Por exemplo, o fluido pode ser água, solução salina, água/solução salina misturadas a uma ou mais partículas magnéticas, moléculas de afinidade, moléculas de conexão, agentes de sinalização, moléculas de ligação com competidor, moléculas competidoras, marcas e/ou agentes de sinalização, conforme descrito em mais detalhes abaixo. O reservatório de preparo de amostra 317 é posicionado em adjacência à extremidade distal do túnel de entrada 301 de tal modo que o túnel de entrada 301 conduza ao reservatório de preparo de amostra 317. Conforme descrito mais abaixo, o reservatório de preparo de amostra 317 pode ser formado parcialmente pelo elemento sonicador 327, por exemplo, como parte da superfície inferior ou toda dela, o que facilita a mistura do fluido e das partículas adicionais no fluido. Além disso, o reservatório de preparo de amostra 317 pode ser formado parcialmente por uma extremidade da lançadeira 324 durante o estado pré-mistura e formado parcialmente por outra parte da lançadeira 324 durante o estado de mistura quando uma ou mais esferas de reagente e a amostra são dispostas no reservatório de preparo de amostra 317. Assim, o reservatório de preparo de amostra 317 permanece fluidicamente vedado, no estado pré-mistura, pela lançadeira 324 e, no estado de mistura, também pela lançadeira 324, e vedado fluidicamente continuamente durante todo o movimento do estado pré-mistura ao estado de mistura, impedindo assim que o fluido vaze proximalmente além da lançadeira 324. O reservatório de preparo de amostra 317 é posicionado de tal modo que, quando da introdução do dispositivo de colheita de amostra 200 no túnel de entrada 301, a parte distal 301, que contém a amostra, por exemplo, na ponta 204 e/ou tubo 205, entre no reservatório de preparo de amostra 317. Quando o dispositivo de colheita de amostra 200 entra no reservatório de preparo de amostra 317, este torna-se adicionalmente preenchido com partículas de amostra, inclusive um ou mais analitos alvo, se presentes na amostra. O fluido pode ser gentilmente misturado, por exemplo, pelo elemento sonicador 327, às uma ou mais esferas de reagente e à amostra para suspender e hibridizar as partículas dentro do reservatório de preparo de amostra 317. Os analitos alvo na amostra podem hibridizar e/ou ligar-se ao menos às partículas magnéticas e/ou às moléculas de afinidade presentes dentre os reagentes de preparo de amostra, formando assim complexos ligados a partículas magnéticas e/ou complexos molécula de afinidade-alvo. O reservatório de preparo de amostra 317 é configurado para permitir a liberação, por exemplo, através de uma saída, do fluido com a amostra e os reagentes de preparo de amostra misturado dentro dele ao canal de análise 330 para analisar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro da amostra. A saída do reservatório de preparo de amostra 317 pode ser vedada por uma válvula acionada por calor. Quando a válvula abre, o fluido advindo do reservatório de preparo de amostra 317 atua como meio de transporte, fazendo com que os complexos ligados a partículas magnéticas e/ou complexos molécula de afinidade- alvo e outras partículas fluam do reservatório de preparo de amostra 317 ao canal de análise 330. Vantajosamente, o fluido que atua como meio de mistura e meio de armazenamento dentro do reservatório de preparo de amostra 317 também atua como meio de fluxo para transportar os conteúdos do reservatório de preparo de amostra 824 a uma zona de análise dentro do canal de análise 317 sem necessidade de uma bomba.
[0194] O reservatório de lavagem 318 é configurado para conter um fluido, de preferência um líquido, configurado como solução de lavagem. O reservatório de lavagem 318 é configurado ainda para permitir a liberação, por exemplo, através de uma saída, da solução de lavagem ao canal de análise 330 para mover as partículas no fluido misturado previamente liberado do reservatório de preparo de amostra 317 que não estão vinculadas a uma partícula magnética ou a uma molécula de afinidade de superfície pré-ligada para fora de um elétrodo de trabalho e/ou para fora de um elétrodo de trabalho de controle positivo no canal de análise. A saída do reservatório de lavagem 318 pode ser vedada por uma válvula acionada por calor. Quando a válvula abre, a solução de lavagem flui do reservatório de lavagem 318 ao canal de análise 330, removendo assim todos ou praticamente todos os agentes de detecção não ligados e/ou agentes de ligação competitiva não ligados do canal de análise 330. Em um aspecto, todas as moléculas não ligadas flutuando livremente, ou a maioria delas, advindas do reservatório de preparo de amostra 317 são lavadas do canal de análise 330 para reduzir o risco de que qualquer ligação não específica de significância e/ou um sinal não específico gerado por agentes de sinalização flutuando livremente, por exemplo, HRP, de significância ocorram dentro de uma zona de análise do canal de análise 330.
[0195] O reservatório de substrato 319 é configurado para conter um fluido, de preferência uma solução de substrato compreendendo um substrato, tal como um substrato químico. O fluido do reservatório de substrato 319 pode incluir um substrato que sofre reação na presença de um agente de sinalização advindo do reservatório de preparo de amostra 317. Por exemplo, o substrato do reservatório de substrato 319 sofre uma reação de oxidação na presença de uma enzima oxidante advinda do reservatório de preparo de amostra 317. O fluido pode ser uma solução de substrato que inclui moléculas aceitantes, tais como peróxido de hidrogênio, e o substrato, que pode ser um substrato enzimático, tal como moléculas de tetrametilbenzidina (TMB) e/ou dicloridrato de o-fenilenodiamina (OPD). Em um exemplo, o substrato pode ser um substrato de ensaio imunossorvente ligado a enzima (ELISA) comercialmente disponível. De preferência, o substrato é oxidável e/ou redutível. As moléculas aceitantes podem ser configuradas para receber elétrons removidos do substrato pelo agente de sinalização (oxidando assim o substrato) durante a reação entre o substrato e o agente de sinalização. Por exemplo, quando as moléculas aceitantes são peróxido de hidrogênio, uma reação oxidase entre o substrato, por exemplo, TMB, OPD, e o agente de sinalização, por exemplo, HRP, SBP, faz com que os elétrons sejam removidos do substrato e doados às moléculas aceitantes (por exemplo, peróxido de hidrogênio) durante a reação oxidase, de tal modo que as moléculas aceitantes se convertam em outra molécula (por exemplo, água). Em algumas modalidades, ferricianeto é usado como substrato (e reagido com um agente de sinalização, que pode ser um corante de oxidação, tal como Azul Metileno, advindo do reservatório de preparo de amostra 317). O reservatório de substrato 319 é configurado ainda para permitir a liberação, por exemplo, através de uma saída, do fluido com o substrato ao canal de análise 330. A saída do reservatório de substrato 319 pode ser vedada por uma válvula acionada por calor. Quando a válvula abre, o fluido advindo do reservatório de substrato 319 atua como meio de transporte fazendo com que o substrato químico flua do reservatório de substrato 319 ao canal de análise 330.
[0196] Os versados na técnica perceberão que, embora sejam ilustrados três reservatórios, em várias modalidades, os vários reservatórios podem incluir dois reservatórios ou quatro ou mais reservatórios e podem adotar configurações espaciais alternativas. Por exemplo, o reservatório de lavagem 318 e o reservatório de substrato 319 poderiam ser combinados em um reservatório configurado para conter um fluido que atuasse como solução de lavagem e contendo substratos químicos Além disso, embora os reservatórios sejam de preferência preenchidos previamente com os respectivos fluidos descritos cima, a presente invenção não se limita a tanto e um ou mais reservatórios podem ser esvaziados no estado sem uso e preenchidos com o respectivo fluido durante o estado de mistura.
[0197] O material de vedação 320 é configurado para vedar fluidicamente o fluido em um ou mais reservatórios. Por exemplo, o material de vedação 320 pode vedar fluidicamente os respectivos fluidos no reservatório de preparo de amostra 317, reservatório de lavagem 318 e reservatório de substrato 319. O material de vedação 320 pode ser uma peça de material inteiriça configurada para cobrir todos os reservatórios, conforme ilustrado, ou pode ser peças distintas, cada uma delas configurada para cobrir um ou mais reservatórios dentro do dispositivo de cartucho 300. O material de vedação 320 pode ser qualquer material que capaz de vedar fluidicamente o fluido, tal como uma folha metálica. De preferência, o material de vedação 320 é uma membrana impermeável a líquido.
[0198] O perfurador de vedação 321 é configurado para perfurar o material de vedação 320 para dar vazão ao fluido no reservatório de preparo de amostra 317, reservatório de lavagem 318 e/ou reservatório de substrato 319. O perfurador de vedação 321 pode ser configurado para sofrer contato da parte distal 201, por exemplo, em um ombro ou na zona de engate 209, do dispositivo de colheita de amostra 200 dentro do túnel de entrada 301 e para mover-se dentro do alojamento 304, em resposta à força exercida pelo dispositivo de colheita de amostra 200, de modo que o material de vedação 320 seja perfurado para dar vazão ao fluido no reservatório de preparo de amostra 317, reservatório de lavagem 318 e/ou reservatório de substrato 319. O perfurador de vedação 321 é disposto dentro do alojamento 304 e pode ser disposto parcialmente dentro do túnel de entrada 301. Em uma modalidade, o perfurador de vedação 321 é configurado para mover-se em uma primeira direção, por exemplo, lateralmente, em resposta à introdução do dispositivo de colheita de amostra 200 no túnel de entrada 301, e em uma segunda direção, por exemplo, verticalmente, para perfurar o material de vedação 320.
[0199] O perfurador de vedação 321 pode ser uma peça inteiriça ou pode incluir várias peças. Ilustrativamente, o perfurador de vedação 321 inclui um cursor 322 e um perfurador 323. O cursor 322 é disposto dentro do alojamento 304 e pode ser disposto parcialmente dentro do túnel de entrada 301. Por exemplo, o cursor 322 pode ter um engate adaptado para ser disposto dentro do túnel de entrada 301. O engate pode ser configurado para acoplar-se temporária ou permanentemente a um dispositivo de colheita de amostra 200, por exemplo, em um ombro ou na zona de engate 209, para permitir o movimento do cursor 322 em reposta à introdução do dispositivo de colheita de amostra 200 no túnel de entrada 301. O engate pode ter uma dimensão tal para encaixar dentro de uma ranhura da zona de engate 209, por exemplo, em forma de U, como ilustrado, ou para receber uma protuberância da zona de engate 209. O cursor 322 pode ser configurado para mover-se dentro do alojamento 304, em resposta à força exercida pelo dispositivo de colheita de amostra 200 resultante do usuário empurrando o dispositivo de colheita de amostra distalmente para dentro do túnel de entrada 301, de modo que o material de vedação 320 seja perfurado pelo perfurador 323 para dar vazão ao fluido no reservatório de preparo de amostra 317, reservatório de lavagem 318 e/ou reservatório de substrato 319. O perfurador 323 pode ser um ou mais elementos perfurantes com extremidades pontiagudas o bastante para rasgar o material de vedação 320. Conforme descrito em detalhes abaixo, o perfurador 323 pode incluir três perfuradores diferentes, cada um deles disposto dentro do alojamento 304 acima de um dentre o reservatório de preparo de amostra 317, o reservatório de lavagem 318 ou o reservatório de substrato 319. À medida que o cursor 322 move-se dentro do túnel de entrada 301, conforme provocado pela introdução do dispositivo de colheita de amostra 200, ele faz contato com o perfurador 323 e move-o na direção para perfurar o material de vedação 320. Em uma modalidade, o cursor 322 é configurado para mover-se em uma primeira direção, por exemplo, lateralmente/substancialmente em paralelo ao movimento do dispositivo de colheita de amostra 200, em resposta à introdução do dispositivo de colheita de amostra 200 no túnel de entrada 301, de modo a fazer com que o perfurador 323 mova- se em uma segunda direção, por exemplo, verticalmente, para perfurar o material de vedação 320.
[0200] A lançadeira 324 é configurada para ser disposta dentro do alojamento 304, de preferência entre o reservatório de preparo de amostra 317 e a abertura 302. Por exemplo, a lançadeira 324 pode ser disposta dentro do túnel de entrada 301 quando o cartucho estiver em um estado sem uso, de tal modo que a extremidade distal da lançadeira 324 forme uma parede do reservatório de preparo de amostra 317 para vedar o fluido dentro dele. A lançadeira 324 pode definir um ou mais compartimentos configurados para receber a amostra coletada do dispositivo de colheita de amostra 200 quando este for introduzido no túnel de entrada 301. A lançadeira 324 também pode definir um ou mais compartimentos adicionais configurados para alojar uma ou mais esferas de reagente. A lançadeira 324 pode ser configurada para mover- se dentro do alojamento 304, quando submetida a uma força limite, por exemplo, provocada pelo contato do dispositivo de colheita de amostra 200 com a lançadeira 324, a uma segunda posição, de modo que os um ou mais compartimentos de amostra com a amostra e/ou os um ou mais compartimentos de esfera de reagente com as uma ou mais esferas de reagente dentro deles sejam dispostos no fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317. A extremidade proximal da lançadeira 324 pode, conjuntamente dentro do dispositivo de colheita de amostra 200, reconstituir a parede do reservatório de preparo de amostra 317 para vedar o fluido dentro dele quando a amostra e/ou as uma ou mais esferas de reagente estiverem no reservatório de preparo de amostra 317. Assim, o reservatório de preparo de amostra 317 permanece fluidicamente vedado no estado sem uso pela lançadeira 324 e no estado de mistura pela lançadeira 324. Além disso, à diferença de uma membrana rompível alojando reagentes, a lançadeira 324 pode permanecer intacta à medida que a amostra é movida ao reservatório de preparo de amostra 317 para análise.
[0201] O dessecante 325 pode ser disposto dentro do alojamento 304 e em comunicação fluídica com uma ou mais esferas de reagente alojadas na lançadeira 324. O dessecante 325 é configurado para absorver a umidade que entra no alojamento 304 a fim de reduzir a exposição das uma ou mais esferas de reagente à umidade no estado sem uso. O dessecante 325 pode ser um bloco ou pode ser disposto ao menos parcialmente dentro do túnel de entrada 301. O dessecante 325 pode ter um duto dimensionado para permitir que o dispositivo de colheita de amostra seja inserido através dele.
[0202] O componente de túnel de entrada 326 forma parte do túnel de entrada 301 e tem uma dimensão e formato tais para manter a lançadeira 324 dentro do túnel de entrada 301. Por exemplo, o componente de túnel de entrada 326 pode ser em forma de U para alojar uma lançadeira amplamente cilíndrica.
[0203] O elemento sonicador 327 é disposto dentro do alojamento 304 e de preferência em adjacência ou de maneira integrada ao reservatório de preparo de amostra 317 para permitir a mistura do fluido dentro dele. O elemento sonicador 327 é configurado para transmitir quantidades controladas de energia ao reservatório de preparo de amostra e pode incluir componentes piezelétricos. O elemento sonicador 327 pode ser disposto no ou formar a parede inferior do reservatório de preparo de amostra 317. O elemento sonicador 327 pode ser eletricamente isolado, por exemplo, usando um relé, dos demais componentes elétricos dentro do alojamento 304, tal como os componentes na placa de circuito 331, incluindo o sensor e os calefatores. A energia de sonicação pode ser controlada para obter a mistura e ligação de componentes dentro do reservatório de preparo de amostra 317 ao mesmo tempo em que limita os danos causados às frágeis sondas de DNA ou outras moléculas, tais como anticorpos e enzimas. O elemento sonicador 327 pode incluir um disco piezelétrico sensível à pressão. O elemento sonicador 327 também pode incluir uma bolha com alto teor de água disposta entre o reservatório de preparo de amostra 317 e o disco piezelétrico. Essa bolha com alto teor de água pode ser fixada sob o reservatório de preparo de amostra 317 no processo de fabricação do cartucho. A bolha com alto teor de água pode facilitar a distribuição da energia sônica do sonicador 327 ao reservatório de preparo de amostra 317 com o mínimo de atenuação. A bolha pode ser substituída por outro meio de sonicação apropriadamente condutor, e o componente que atua como meio de sonicação pode ser seco por fora, sem nenhum resíduo líquido presente.
[0204] O bloco absorvente 328 é disposto dentro do alojamento 304 na extremidade mais a jusante do canal de análise 330. O bloco absorvente 328 sorve o fluido do canal de análise 330, encorajando o fluido assim a fluir a jusante rumo ao bloco absorvente 328. O bloco absorvente 328 pode atuar como um receptáculo de rejeitos, coletando todos os fluidos e partículas rejeitados depois que eles fluírem através do canal de análise 330. A dimensão e o grau de absorvência do bloco absorvente 328 podem ser selecionados para medir o fluxo de fluidos e partículas dentro do canal de análise 330. Por exemplo, o volume de fluido que o bloco absorvente 328 pode sorver deve ser grande o bastante para drenar todo o fluido do reservatório de preparo de amostra 317 e do reservatório de lavagem 318 e atrair o fluido transportando o substrato químico advindo do reservatório de substrato 319. Essa condição pode servir como o limite inferior de absorvência.
[0205] A camada 329 é disposta entre o componente interno 316 e a placa de circuito 331 e constitui parte do canal de análise 330. A camada 329 pode ser uma camada adesiva configurada para acoplar o componente interno 316 à placa de circuito 331. Por exemplo, a camada 329 pode ser uma fita adesiva dupla-fase que pode ser hidrófila para suportar o fluxo capilar de fluido.
[0206] O canal de análise 330 pode ser definido por uma parede (ou mais) do componente interno 316, uma parede (ou mais) da camada 329 e/ou uma parede (ou mais) do componente de placa de circuito 331. Por exemplo, a parede superior do canal de análise 330 pode ser definida pelo componente interno 315, as paredes laterais do canal de análise 330 podem ser definidas pela camada 329, e a parede inferior do canal de análise 330 pode ser definida pela placa de circuito 331. Além disso, cada reservatório 317, 318, 319 inclui uma saída que o conecta ao canal de análise 330. Assim, o fluido dentro de cada um dos reservatórios pode fluir através de suas respectivas saídas e entrar no canal de análise 330. O canal de análise 330 pode estender-se dos reservatórios ao bloco absorvente 328. De preferência, um ou mais sensores na placa de circuito 331 são posicionados ao menos em parte dentro do canal de análise 330.
[0207] A placa de circuito 331 é disposta dentro do alojamento 304 e pode ser acoplada ao componente interno 316, por exemplo, pela camada 329. A placa de circuito 331 inclui componentes elétricos, por exemplo, um ou mais dentre: resistores, condutores elétricos, vias e sensores necessários para a detecção de analitos alvo. Embora descritos separadamente, perceber-se-á que os componentes elétricos da placa de circuito 331 não precisam ser elementos estruturais separados. Um ou mais componentes elétricos e/ou circuitos podem exercer uma, algumas ou todas as funções dos vários componentes descritos neste documento.
[0208] Uma memória 332 é disposta dentro do alojamento 304 e ligada eletricamente à placa de circuito 331. A memória 332 pode ser qualquer tipo de memória adequado para armazenar dados relacionados ao dispositivo de cartucho 300, tal como uma EPROM, EEPROM, memória flash ou seus semelhantes. A memória 332 pode armazenar dados tais como informações sobre o tipo de cartucho (por exemplo, inflamação, influenza, testosterona, fertilidade, Vitamina D), informações de identificação do cartucho (por exemplo, número de série) e/ou informações de calibragem. Quando o dispositivo de cartucho 300 é conectado eletricamente ao dispositivo de leitura 400, este pode receber dados transmitidos a partir da memória 332 para facilitar a determinação da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo usando esses dados. Em uma modalidade, um ou mais dispositivos de cartucho de um grupo seleto de cartuchos (por exemplo, um lote de fabricação de cartuchos em comum) podem ser testados usando uma quantidade conhecida de analitos alvo para determinar propriedades elétricas associadas a um ou mais analitos alvo detectados pelo sensor dos dispositivos testados. Informações de calibragem com base nos resultados do teste podem ser armazenadas na memória 332 no grupo seleto de cartuchos para determinar com precisão e consistência a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo usando os sinais elétricos gerados pelo sensor do cartucho e as informações de calibragem. A memória 332 também pode armazenar informações de confiabilidade dos resultados de teste, tais como uma faixa(s) de parâmetro(s) predeterminada(s), por exemplo, tensão elétrica, que podem ser comparadas a sinais elétricos gerados por um elétrodo de trabalho de controle positivo para determinar se os um ou mais parâmetros estão dentro das faixa predeterminadas, conforme descrito abaixo.
[0209] Com referência agora às FIGs. 6A, 6B e 6C, são ilustradas uma placa de circuito e camada exemplificativas, onde a FIG. 6A ilustra uma placa de circuito 331, a FIG. 3B ilustra uma camada 329, e a FIG. 6C ilustra uma camada 329 disposta sobre a placa de circuito 331 e ligada à mesma.
[0210] Conforme ilustra a FIG. 6A, a placa de circuito 331 pode incluir elementos calefatores 333, 334, 335, 336 e/ou 337 e o sensor 338, que pode incluir um elétrodo de referência 339, um elétrodo de trabalho 340, um contra elétrodo 341, um elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 e/ou um elétrodo de referência 343. O elétrodo de trabalho 340 pode ser mascarado com uma ou mais estrias 344 e o elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 pode ser mascarado com uma ou mais estrias 345. A placa de circuito 331 pode incluir ainda contatos 346 e 347 para conectar eletricamente a placa de circuito 331 ao elemento sonicador 327 através de fios, embora o elemento sonicador 327 também possa ser conectado eletricamente à placa de circuito 331 por um contato de mola, conforme descrito abaixo.
[0211] Os elementos calefatores 333, 334, 335, 336 e 337 são configurados para gerar calor dentro do alojamento 304, por exemplo, com base em sinais elétricos transmitidos a partir do leitor 400 em tempos especificados em um protocolo armazenado dentro da memória do leitor 400. Cada um dos elementos calefatores 333, 334, 335, 336 e 337 pode fazer parte da placa de circuito 331. Por exemplo, os elementos calefatores 333, 334, 335, 336 e 337 podem ser um elemento calefator resistivo com a aparência de um traço serpentiforme localizado no lado inferior da placa de circuito 331 circundando uma via. Em outras modalidades, o elemento calefator é localizado fora do cartucho, por exemplo, no leitor. Em várias modalidades em que um elemento calefator resistivo é usado, a fim de gerar calor, permite-se que a corrente flua através do elemento calefator resistivo, por exemplo, pelo acionamento de um transistor. A corrente que atravessa o elemento calefator resistivo gera calor por aquecimento Joule. O calor é conduzido à via graças ao contato físico entre o elemento calefator resistivo e a própria via. Os elementos calefatores 333, 334, 335, 336 e 337 podem ser mascarados, por exemplo, com uma máscara de solda, para manter a transferência térmica ao mesmo tempo em que promovem isolamento elétrico em relação ao sensor 338 para minimizar interferências com sinais elétricos detectados pelo sensor 338.
[0212] O elemento calefator 333 pode ser posicionado em adjacência a uma saída do reservatório de preparo de amostra 317. A saída pode ter um material passível de mudança de fase nela para obstruir toda a sua seção transversal, vedando fluidicamente assim a saída. O elemento calefator 333 pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase na saída do reservatório de preparo de amostra 317 para que o material passível de mudança de fase libere a saída do reservatório de preparo de amostra 317 a fim de permitir que o fluido com a amostra misturada nele contido no reservatório de preparo de amostra 317 escoe para o canal de análise 330. O elemento calefator 333 pode ser provocado a aquecer o material passível de mudança de fase em um tempo especificado pelo protocolo armazenado na memória do leitor 400, por exemplo, após o leitor 400 detectar o dispositivo de cartucho 300 conectado eletricamente a ele e após o leitor 400 detectar a introdução correta do dispositivo de colheita de amostra 200 no dispositivo de cartucho 300.
[0213] O elemento calefator 334 pode ser posicionado em adjacência a uma saída do reservatório de lavagem 318. A saída pode ter um material passível de mudança de fase nela para obstruir toda a sua seção transversal, vedando fluidicamente assim a saída. O elemento calefator 334 pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase na saída do reservatório de lavagem 318 para que o material passível de mudança de fase libere a saída do reservatório de lavagem 318 a fim de permitir que a solução de lavagem contida no reservatório de lavagem 318 escoe para o canal de análise 330. O elemento calefator 334 pode ser provocado a aquecer o material passível de mudança de fase em um tempo especificado pelo protocolo armazenado na memória do leitor 400, por exemplo, um tempo predeterminado após o leitor 400 provocar o aquecimento do elemento calefator 333 e/ou um tempo predeterminado após o leitor 400 provocar o aquecimento do elemento calefator 336.
[0214] O elemento calefator 335 pode ser posicionado em adjacência a uma saída do reservatório de substrato 319. A saída pode ter um material passível de mudança de fase nela para obstruir toda a sua seção transversal, vedando fluidicamente assim a saída. O elemento calefator 335 pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase na saída do reservatório de substrato 319 para que o material passível de mudança de fase libere a saída do reservatório de substrato 319 a fim de permitir que o fluido com os substratos contido no reservatório de lavagem 319 escoe para o canal de análise 330. O elemento calefator 335 pode ser provocado a aquecer o material passível de mudança de fase em um tempo especificado pelo protocolo armazenado na memória do leitor 400, por exemplo, um tempo predeterminado após o leitor 400 provocar o aquecimento do elemento calefator 334.
[0215] O elemento calefator 336 pode ser posicionado em adjacência a um isolante fluídico que pode compreender um material passível de mudança de fase. O elemento calefator 336 pode ser configurado para aquecer o material passível de mudança de fase do isolante fluídico após a saída do reservatório de preparo de amostra ser liberada 317, de tal modo que o material passível de mudança de fase do isolante fluídico escoe para o canal de análise 330 a fim de isolar fluidicamente o reservatório de preparo de amostra 317 do reservatório de substrato 319. O elemento calefator 336 pode ser provocado a aquecer o material passível de mudança de fase em um tempo especificado pelo protocolo armazenado na memória do leitor 400, por exemplo, um tempo predeterminado após o leitor 400 provocar o aquecimento do elemento calefator 333.
[0216] O elemento calefator 337 pode ser posicionado em adjacência a uma bolsa de gás, por exemplo, ar, dentro do canal de análise 330. O elemento calefator 337 pode ser configurado para aquecer a bolsa de ar para fazer com que o ar se expanda e faça pressão sobre o material passível de mudança de fase, facilitando assim o movimento do material passível de mudança de fase no canal de análise 330. O elemento calefator 336 pode ser provocado a aquecer o material passível de mudança de fase em um tempo especificado pelo protocolo armazenado na memória do leitor 400, por exemplo, um tempo predeterminado após o leitor 400 provocar o aquecimento do elemento calefator 333. Espera- se que o posicionamento do elemento calefator 337 na direção a jusante dos elementos calefatores 333, 334 e 335 reduza a formação de bolhas no canal de análise 330.
[0217] Os condutores elétricos (ilustrados na FIG. 8) da placa de circuito 331 podem ser providos para estabelecer conexões elétricos e continuidade com um dispositivo de leitura. Os condutores elétricos podem ser ligados eletricamente aos elementos calefatores 333, 334, 335, 336, 337, ao sensor 338, incluindo cada um dentre o elétrodo de referência 339, o elétrodo de trabalho 340, o contra elétrodo 341, o elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 e o elétrodo de referência 343, aos contatos 346, 347 e à memória 332. Assim, esses componentes podem receber corrente elétrica quando ativados pelo dispositivo de leitura. Vantajosamente, embora os condutores elétricos sejam expostos na parte de conector elétrico na superfície inferior da placa de circuito 331 (ilustrada na FIG. 4B), os condutores elétricos ligando eletricamente os conectores aos componentes podem ser sem traços na superfície superior da placa de circuito 331, conforme ilustra a FIG. 6A. A configuração sem traços da placa de circuito 331 entre a parte de conector elétrico e esses componentes forma uma superfície superior lisa da placa de circuito 331 a fim de reduzir as interferências de conexão, promovendo assim a adesão segura, com a camada 329. Interferências de conexão poderiam causar vazamento quando o fluido entrasse no canal de análise 330 devido a más-formações das camadas 329 causadas por essas interferências.
[0218] Os elementos calefatores 333, 334, 335, 336, 337 podem ser formados por um condutor e cada um pode incluir uma via. Uma via é um produto padrão nas placas de circuito impresso e é tipicamente usada para permitir que traços de sinal em uma camada de uma placa de circuito continuem eletricamente em outra camada. As vias viabilizam a continuidade elétrica através de várias camadas. Essas vias são excelentes condutoras de calor; elas são capazes de transferir calor a uma localização bem precisa sem afetar as áreas circundantes porque o material circundante que compõe a maioria das placas de circuito é um excelente isolante térmico. Sendo assim, em várias modalidades, muitas vias são incluídas na placa de circuito 331 como elementos calefatores, e cada via é disposta sob, sobre ou adjacente a uma válvula acionada por calor sujeita a mudança de fase disposta em uma saída de reservatório a fim de estabelecer um elemento de acionamento de válvula. A precisão da transferência térmica inerente às vias permite o mínimo de comunicação cruzada entre válvulas localizadas próximas umas das outras; assim, o momento de acionamento da válvula pode ser minuciosamente controlado para cada válvula. As válvulas podem ser feitas de um material passível de mudança de fase, tal como cera, por exemplo, cera hidrófila, e as vias atuam como condutores de calor para derreter a cera em momentos exatos, conforme regido por um dispositivo de leitura. Quando da mudança de fase, por exemplo, fusão, de uma válvula de cera disposta na saída de um reservatório, a saída deixa de ser obstruída e o reservatório ganha uma abertura através da qual seus conteúdos fluidos podem seguir ao canal de análise. Os orifícios nas vias podem ser preenchidos com material de enchimento, por exemplo, solda, e as vias podem ser mascaradas, por exemplo, com uma máscara de solda, para manter a transferência térmica ao mesmo tempo em que promovem o isolamento elétrico em relação ao sensor 338 para minimizar interferências com sinais elétricos detectados pelo sensor 338.
[0219] A fim de garantir a fusão completa da cera no momento exato, em várias modalidades, as válvulas de cera são minuciosamente construídas dentro das saídas dos reservatórios. Por exemplo, em algumas modalidades, é preferível que as válvulas de cera tenham a altura mínima necessária para obstruir a saída do reservatório; essa altura mínima minimiza a distância que o calor deve percorrer para derreter a cera. Um método exemplificativo para construir uma barreira de cera com essas características envolve aplicar cera fundida a uma via pré-aquecida. Vantajosamente, quando a via é pré-aquecida, leva mais tempo para que a válvula de cera solidifique em comparação a uma via na temperatura ambiente; sendo assim, a cera tem mais tempo para aplainar e expandir-se para fora antes de endurecer. A “placagem” da cera é desejável para minimizar a altura, o que maximizará a chance de um acionamento por fusão adequado da válvula. Além disso, o aquecimento da via permite uma maior área de contato entre a cera e a via, de tal modo que uma proporção maior da cera sofre calor, maximizando assim as chances de um acionamento correto da válvula. O método de aquecer a via antes da deposição da cera é adicionalmente aprimorado pelo método a seguir: a abertura do reservatório é alinhada sobre a via para que, quando a cera fundida for aplicada à via pré- aquecida, a abertura na base do reservatório seja espacialmente próxima da via de tal modo que, quando a cera enrijecer, a cera grude simultaneamente a várias paredes internas do reservatório e à própria via. Isso é vantajoso para aprimorar o rendimento na fabricação de válvulas intactas que obstruem totalmente a abertura para o canal de análise de tal modo que não ocorra nenhum fluxo involuntário de fluido a partir do reservatório.
[0220] O sensor 338 pode ser configurado para ser exposto ao fluido no canal de análise 330 e para gerar um sinal indicativo da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos dentro da amostra. O sensor 338 pode detectar sinais elétricos resultantes de reações químicas sobre o sensor 338. Por exemplo, o fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra 317 pode ser introduzido no canal de análise 330 e agentes de sinalização no fluido misturado podem localizar-se sobre o sensor 338 (por exemplo, em resposta a campos magnéticos contendo partículas magnéticas (se presentes) direta ou indiretamente ligadas aos agentes de sinalização). As reações químicas podem ocorrer quando o fluido advindo do reservatório de substrato 319 reage com as partículas do fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra 317 localizadas sobre o sensor 338. Por exemplo, uma solução de substrato com um substrato pode ser introduzida a partir do reservatório de substrato 319, e o sensor 338 pode detectar sinais elétricos resultantes das reações entre o substrato (por exemplo, TMB, OPD) e os agentes de sinalização (por exemplo, HRP, SBP) localizados sobre o sensor 338. As reações podem fazer com que elétrons sejam removidos do substrato pelos agentes de sinalização (elétrons esses que podem ser doados a moléculas aceitantes da solução de substrato), gerando assim sinais elétricos detectáveis pelo sensor 338. Esses sinais elétricos detectados podem ser usados para gerar o sinal indicativo da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos dentro da amostra. O sinal pode ser transmitido ao dispositivo de leitura 400, por exemplo, através dos respectivos conectores elétricos do dispositivo de cartucho 300 e dispositivo de leitura 400.
[0221] O sensor 338 pode incluir um elétrodo de referência 339, um elétrodo de trabalho 340, um contra elétrodo 341, um elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 e/ou um elétrodo de referência 343. O sensor 338 é disposto no canal de análise 330, e a área do canal de análise 330 acima do sensor 338 pode ser chamada de “zona de análise”. O sensor 338 é localizado estrategicamente para que, quando a placa de circuito 331 for incluída dentro do cartucho 300 montado com uma superfície da placa de circuito 331 formando uma parede do canal de análise 330, o sensor 338 seja disposto ao menos em parte dentro do canal de análise 330. Embora só seja ilustrado um sensor, vários sensores podem ser incluídos, cada um espaçado em relação aos demais e, de preferência, todos alinhados dentro do canal de análise 330. Além disso, o elétrodo de trabalho 340 e o elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 podem ser dispostos a montante e a jusante um do outro, ou vice-versa, e o sensor 338 pode incluir elétrodos de trabalho adicionais além do elétrodo de trabalho 340 e do elétrodo de trabalho de plano de fundo 342.
[0222] O sensor 338 pode ser um sensor eletroquímico que forma uma célula eletroquímica dentro do canal de análise 330. O elétrodo de referência 339 pode ser configurado para criar um diferencial de tensão elétrica entre ele próprio e o elétrodo de trabalho 340. O contra elétrodo 341 pode prover elétrons (por exemplo, do substrato removido pelos agentes de sinalização) que se reúnem no elétrodo de trabalho 340 quando o ambiente elétrico criado pelo elétrodo de referência 339 e elétrodo de trabalho 340 resultar em carga positiva sobre o elétrodo de trabalho 340. Como explicado acima, uma reação de oxidação pode ocorrer no sensor 338 se uma enzima oxidante (por exemplo, um agente de sinalização descrito neste documento, tal como HRP, SBP, que pode ser introduzido no canal de análise 330 a partir do reservatório de preparo de amostra 317) ligada indiretamente a uma partícula (por exemplo, uma partícula magnética, que pode ser introduzida no canal de análise 330 a partir do reservatório de preparo de amostra 317) se fizer presente no sensor 338 e um substrato químico apropriado (por exemplo, TMB, OPD) for introduzido no canal de análise 330 (por exemplo, a partir do reservatório de substrato 319). Nessas modalidades, o elétrodo de trabalho 340 libera elétrons para repor os elétrodos removidos do substrato pela enzima oxidante em uma quantidade proporcional à quantidade de enzima oxidante presente. A liberação de elétrons a partir do elétrodo de trabalho 340 (por exemplo, a partir do substrato reagindo com o agente de sinalização sobre o elétrodo de trabalho 340) gera uma corrente que pode ser detectável como um sinal em um circuito conectado ao sensor 338. O sensor 338 pode assim detectar indiretamente a presença, ausência e/ou quantidade de enzimas oxidantes localizadas na zona de análise. Um processador, por exemplo, dentro do dispositivo de leitura descrito abaixo, correlaciona a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo à presença, ausência e/ou quantidade de enzimas oxidantes. As funções desse processador são descritas em mais detalhes abaixo. Um ou mais campos magnéticos podem ser usados para facilitar a localização das enzimas ou outros agentes de sinalização dentro da zona de análise. Vantajosamente, nessas modalidades, nenhuma molécula de afinidade precisa ser pré-ligada ao sensor 338 para obter a localização, o que, do contrário, retardaria significativamente o processo de quantificação de analitos devido aos limites da cinética de hibridização baseada em difusão. Detalhes dos campos magnéticos também são dados abaixo.
[0223] O sensor 338 pode incluir superfícies de ouro feitas através de um processo ENIG. Em outras modalidades, utilizam-se sensores de ouro ou folheados a ouro que não foram fabricados por um processo ENIG. Os versados na técnica perceberão que há muitos processos de galvanização para deposição catalítica e autocatalítica do ouro usados para criar blocos eletricamente ativos na indústria das placas de circuito impresso. O elétrodo de trabalho 340 pode ter uma química de superfície formada por uma monocamada automontada, tal como etileno glicol tiolado e/ou um ditiol, tal como hexaetileno glicol ditiol, para maior estabilidade. A natureza hidrófila dos grupos de cabeça dessa química de superfície facilita o fluxo e a resistência contra proteínas. Em aditamento, ou como alternativa, a superfície de um ou mais dos elétrodos pode ser preenchida com ácido mercaptoundecanoico, mercaptohexanol ou outro enchimento adequado. A superfície de um ou mais dos elétrodos dentro do sensor 338 pode ser formada pela adição e incubação sequenciais do etileno glicol ditiol e do enchimento a temperaturas não elevadas.
[0224] O elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 pode ser sensores de ruído eletroquímico ambiente espaçados dentro do canal de análise 330 em relação ao sítio de localização das partículas magnéticas. O elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 pode ser usado para quantificar o ruído ambiente a jusante ou a montante do elétrodo de trabalho 340, dependendo da ordem selecionada do elétrodo de trabalho 340 e elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 dentro do canal de análise 330. Esse ruído pode se dar, por exemplo, por causa da presença de uma enzima ligada de maneira não específica. Durante o processamento dos resultados de detecção, um processador no leitor 400 pode aplicar um algoritmo para remover os um ou mais sinais de elétrodo de trabalho de plano de fundo (advindos do elétrodo de trabalho de plano de fundo 342) do sinal do sensor de detecção (advindo do elétrodo de trabalho 340) para levar em conta e/ou eliminar o ruído do sistema e para permitir assim a quantificação ou detecção adequadas dos um ou mais analitos alvo. O sinal advindo do elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 pode ser usado para a detecção e diagnóstico de erros em um cartucho funcionando inadequadamente, por exemplo, conforme atestado por um sinal do elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 com valor(es) elétrico(s) fora de uma faixa(s) predeterminada(s).
[0225] O elétrodo de referência 343 pode ser configurado para criar um diferencial de tensão elétrica entre ele próprio e o elétrodo de trabalho de plano de fundo 342. O contra elétrodo 341 também pode prover elétrons que se reúnem no elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 quando o ambiente elétrico gerado pelo elétrodo de referência 343 e pelo elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 resulta em carga positiva sobre o elétrodo de trabalho de plano de fundo 342.
[0226] Em algumas modalidades, a detecção é executada usando um circuito eletroquímico padrão que utiliza um potencial de polarização gerado no elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 para que a reação de oxidação/redução prossiga. O potencial é mantido ao potencial de redução do substrato químico (baixo o bastante para que haja pouca redução não específica de espécies redutíveis na solução), permitindo assim que o fluxo de elétrons às moléculas oxidadas seja quantificado usando uma topologia de circuito corrente para tensão elétrica baseada em um amplificador operacional (op amp) no dispositivo de leitura 400 conectado eletricamente ao elétrodo de trabalho 340.
[0227] Uma molécula de substrato comum, a tetrametilbenzidina, pode ser usada para a HRP. Quando presente, a HRP oxida as moléculas da TMB, e essas moléculas, por sua vez, são reduzidas pelo elétrodo de trabalho 340. Como esse evento acontece em proporção à quantidade de HRP presente, que, por sua vez, é proporcional à quantidade do analito alvo presente, decorre uma mudança na medição do amplificador operacional de corrente para tensão elétrica. Ao usar um conversor analógico para digital, o sinal real pode ser enviado a um processador para processamento. Conforme descrito em mais detalhes abaixo, em várias modalidades, o processador e componentes de processamento de sinal são providos dentro do dispositivo de leitura.
[0228] O elétrodo de trabalho 340 pode ser mascarado, por exemplo, mascarado com solda, com várias estrias 344 configuradas para promover uma distribuição e retenção homogêneas das várias partículas magnéticas liberadas a partir do reservatório de preparo de amostra 317 sobre o elétrodo de trabalho 340. A precisão na detecção de analitos pode sofrer impacto adverso da lavagem prematura de partículas magnéticas durante a análise devido, por exemplo, à força sobre as partículas na direção de fluxo do canal de análise causada pela liberação da solução de lavagem a partir do reservatório de lavagem 318 e/ou do fluido com os substratos químicos a partir do reservatório de substrato 319 ser maior que a força rumo aos geradores magnéticos do leitor 400 dispostos abaixo do elétrodo de trabalho 340 durante a análise. Essas estrias 344 promovem resistência ao movimento das várias partículas magnéticas para fora do elétrodo de trabalho 340. Além disso, o elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 pode ser mascarado, por exemplo, mascarado com solda, com várias estrias 345, embora essas estrias não sejam necessárias no elétrodo de trabalho de plano de fundo 342 e sejam meramente exemplificativas de uma modalidade alternativa.
[0229] Em modalidades alternativas, o sensor 338 pode ser configurado para analisar o fluido no canal de análise 330 e gerar um sinal indicativo da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos dentro da amostra, em que o sinal é visível. Por exemplo, o alojamento do dispositivo de cartucho pode incluir uma janela que permita ao usuário visualizar, por exemplo, por uma câmera, a fluorescência e quantificar essa fluorescência para determinar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos dentro da amostra.
[0230] Com referência agora à FIG. 6C, a camada 329 é disposta sobre superfície superior da placa de circuito 331 de tal modo que o sensor 338 seja disposto ao menos em parte no canal de análise 330. Os elementos calefatores 333, 334, 335, 336 e 337 podem ser cobertos, em parte ou por completo, por máscaras 348, 349, 350, 351 e 352, respectivamente. As máscaras 348, 349, 350, 351 e 352 podem ser máscaras de solda. A máscara 348 é configurada para manter a transferência térmica do elemento calefator 333 ao material passível de mudança de fase na saída do reservatório de preparo de amostra 317 em um nível de energia suficiente para provocar uma mudança de fase do material ao mesmo tempo em que promove isolamento elétrico entre o elemento calefator 333 e o sensor 338 a fim de minimizar interferências por parte do elemento calefator 333 aos sinais elétricos detectados pelo sensor 338. A máscara 349 é configurada para manter a transferência térmica do elemento calefator 334 ao material passível de mudança de fase na saída do reservatório de lavagem 318 em um nível de energia suficiente para provocar uma mudança de fase do material ao mesmo tempo em que promove isolamento elétrico entre o elemento calefator 334 e o sensor 338 a fim de minimizar interferências por parte do elemento calefator 334 aos sinais elétricos detectados pelo sensor 338. A máscara 350 é configurada para manter a transferência térmica do elemento calefator 335 ao material passível de mudança de fase na saída do reservatório de substrato 319 em um nível de energia suficiente para provocar uma mudança de fase do material ao mesmo tempo em que promove isolamento elétrico entre o elemento calefator 335 e o sensor 338 a fim de minimizar interferências por parte do elemento calefator 335 aos sinais elétricos detectados pelo sensor 338. A máscara 351 é configurada para manter a transferência térmica do elemento calefator 336 ao material passível de mudança de fase do isolante fluídico em um nível de energia suficiente para provocar uma mudança de fase do material ao mesmo tempo em que promove isolamento elétrico entre o elemento calefator 336 e o sensor 338 a fim de minimizar interferências por parte do elemento calefator 336 aos sinais elétricos detectados pelo sensor 338. A máscara 352 é configurada para manter a transferência térmica do elemento calefator 337 à bolsa de gás no canal de análise 330 acima do elemento calefator 337 em um nível de energia suficiente para causar o movimento a jusante do material passível de mudança de fase no canal de análise 330 ao mesmo tempo em que promove isolamento elétrico entre o elemento calefator 337 e o sensor 338 a fim de minimizar interferências por parte do elemento calefator 337 aos sinais elétricos detectados pelo sensor 338.
[0231] Com referência agora às FIGs. 7A, 7B e 7C, a placa de circuito 331' e a camada 329' são construídas à semelhança da placa de circuito 331 e da camada 329 das FIGs. 6A, 6B e 6C, salvo que os elementos calefatores 333', 334', 335', 336' e 337' são posicionados em uma configuração diferente na placa de circuito 331' e o canal de análise 330' é reformulado de acordo. Além disso, a FIG. 7C ilustra o bloco absorvente 328 acoplado à camada 329' na extremidade a jusante do canal de análise 330'.
[0232] Com referência agora às FIGs. 7D e 7E, são ilustrados exemplos de sensores alternativos que podem ser usados nos cartuchos descritos neste documento. O sensor 338” pode incluir um elétrodo de referência 339”, um elétrodo de trabalho 340”, um contra elétrodo 341”, um elétrodo de trabalho de controle negativo 342” (também chamado neste documento de elétrodo de trabalho de plano de fundo) e/ou um elétrodo de trabalho de controle positivo 376. O sensor 338” detecta sinais elétricos gerados por reações químicas no sensor 338” conforme descrito acima para o sensor 338. O sensor 338” é disposto no canal de análise da mesma maneira que o sensor 338 descrito acima. Embora só seja ilustrado um sensor, vários sensores podem ser incluídos, cada um espaçado em relação aos demais e, de preferência, todos alinhados dentro do canal de análise. De preferência, o fluido flui dos reservatórios ao canal de análise e desloca-se sobre os elétrodos na ordem a seguir: elétrodo de controle positivo 376, elétrodo de referência 339”, contra elétrodo 341”, elétrodo de trabalho 340” e elétrodo de trabalho de controle negativo 342”.
[0233] O sensor 338” pode ser um sensor eletroquímico que forma uma célula eletroquímica dentro do canal de análise. O elétrodo de trabalho de controle positivo 376 pode ter moléculas de afinidade pré-ligadas à sua superfície para obter a localização de enzimas oxidantes, ou de outros agentes de sinalização, sobre ele. As moléculas de afinidade podem ser anticorpos ligados à superfície. O elétrodo de trabalho de controle positivo 376 pode ser configurado para detectar a corrente gerada por reações entre uma enzima oxidante, ou outros agentes de sinalização, ligada indiretamente às moléculas de afinidade e um substrato químico adequado introduzido no canal de análise, por exemplo, a partir do reservatório de substrato. Nessas modalidades, o elétrodo de trabalho de controle positivo 376 libera elétrons para repor os elétrodos removidos do substrato pela enzima oxidante em uma quantidade proporcional à quantidade de enzima oxidante presente. A liberação de elétrons a partir do elétrodo de trabalho de controle positivo 376 gera uma corrente que pode ser detectada como um sinal em um circuito conectado ao sensor 338”. Um processador, por exemplo, dentro do dispositivo de leitura descrito abaixo, processa o sinal para determinar se ele indica uma quantidade de enzimas oxidantes, ou de outro agente de sinalização, dentro de uma faixa predeterminada armazenada na memória do cartucho e/ou dispositivo de leitura. Se a quantidade detectada estiver dentro dessa faixa, o processador pode examinar o cartucho e continuar processando sinais para determinar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro da amostra. O sinal advindo do elétrodo de trabalho de controle positivo 376 pode ser usado para a detecção e diagnóstico de erros em um cartucho funcionando inadequadamente, por exemplo, conforme atestado por um sinal do elétrodo de trabalho de controle positivo 376 com valor(es) elétrico(s) fora de uma faixa(s) predeterminada(s). Por exemplo, o processador do leitor pode gerar um alerta de erro se o sinal advindo do elétrodo de trabalho de controle positivo 376 estiver fora de uma faixa predeterminada e/ou pode considerar uma leitura do elétrodo de trabalho 340” aceitável se dentro da faixa predeterminada.
[0234] O elétrodo de referência 339” pode ser configurado para criar um diferencial de tensão elétrica entre ele próprio e o elétrodo de trabalho 340”. O contra elétrodo 341” pode prover elétrons que reúnem-se no elétrodo de trabalho 340” quando o ambiente elétrico gerado pelo elétrodo de referência 339” e pelo elétrodo de trabalho 340” resulta em carga positiva sobre o elétrodo de trabalho 340”. O elétrodo de referência 339 e/ou o contra elétrodo 341” podem ter uma química de superfície formada por uma monocamada automontada, tal como etileno glicol tiolado e/ou um ditiol, tal como hexaetileno glicol ditiol, para maior estabilidade. A natureza hidrófila dos grupos de cabeça dessa química de superfície facilita o fluxo e a resistência contra proteínas. Em aditamento, ou como alternativa, a superfície do elétrodo de referência 339 e/ou do contra elétrodo 341” pode ser preenchida com ácido mercaptoundecanoico, mercaptohexanol ou outro enchimento adequado.
[0235] O sensor 338” pode ser usado quando partículas magnéticas não estiverem presentes no cartucho. Por exemplo, o elétrodo de trabalho 340” pode ter moléculas de afinidade pré-ligadas à sua superfície para obter a localização de enzimas oxidantes, ou de outros agentes de sinalização, sobre ele. As moléculas de afinidade podem ser anticorpos ligados à superfície. O elétrodo de trabalho 340” pode ser configurado para detectar a corrente gerada por reações entre uma enzima oxidante, ou outros agentes de sinalização, ligada indiretamente às moléculas de afinidade e um substrato químico adequado introduzido no canal de análise, por exemplo, a partir do reservatório de substrato. Nessas modalidades, o elétrodo de trabalho 340” libera elétrons para repor os elétrodos removidos do substrato pela enzima oxidante em uma quantidade proporcional à quantidade de enzima oxidante presente. A liberação de elétrons a partir do elétrodo de trabalho 340” gera uma corrente que pode ser detectada como um sinal em um circuito conectado ao sensor 338”. O sensor 338 pode assim detectar indiretamente a presença, ausência e/ou quantidade de enzimas oxidantes localizadas na zona de análise. Um processador, por exemplo, dentro do dispositivo de leitura descrito abaixo, correlaciona a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo à presença, ausência e/ou quantidade de enzimas oxidantes. As funções desse processador são descritas em mais detalhes abaixo.
[0236] O elétrodo de trabalho 340” ilustrativamente não inclui várias estrias visto que o sensor 338” pode ser usado para detectar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo sem o uso de partículas magnéticas.
[0237] O elétrodo de trabalho de controle negativo 342” pode ser sensores de ruído eletroquímico ambiente espaçados dentro do canal de análise em relação ao sítio de localização. O elétrodo de trabalho de controle negativo 342” pode ser usado para quantificar o ruído ambiente a jusante do elétrodo de trabalho 340”. Esse ruído pode se dar, por exemplo, por causa da presença de uma enzima ligada de maneira não específica. Durante o processamento dos resultados de detecção, um processador no leitor 400 pode aplicar um algoritmo para remover os um ou mais sinais de elétrodo de controle negativo (advindos do elétrodo de trabalho de controle negativo 342”) do sinal do sensor de detecção (advindo do elétrodo de trabalho 340”) para levar em conta e/ou eliminar o ruído do sistema e para permitir assim a quantificação ou detecção apropriadas dos um ou mais analitos alvo. O sinal advindo do elétrodo de trabalho de controle negativo 342” pode ser usado para a detecção e diagnóstico de erros em um cartucho funcionando inadequadamente, por exemplo, conforme atestado por um sinal do elétrodo de trabalho de controle negativo 342” com valor(es) elétrico(s) fora de uma faixa(s) predeterminada(s). Por exemplo, o processador do leitor pode gerar um alerta de erro se o sinal advindo do elétrodo de trabalho de controle negativo 342” estiver acima de um limite e/ou pode considerar uma leitura do elétrodo de trabalho 340” como aceitável se estiver dentro do limite.
[0238] O elétrodo de trabalho de controle negativo 342” pode ter uma química de superfície formada por uma monocamada automontada, tal como etileno glicol tiolado e/ou um ditiol, tal como hexaetileno glicol ditiol, para maior estabilidade. A natureza hidrófila dos grupos de cabeça dessa química de superfície facilita o fluxo e a resistência contra proteínas. Em aditamento, ou como alternativa, a superfície do elétrodo de trabalho de controle negativo 342” pode ser preenchida com ácido mercaptoundecanoico, mercaptohexanol ou outro enchimento adequado.
[0239] Com referência agora à FIG. 7E, o sensor 338”' pode ser usado quando partículas magnéticas estiverem presentes no cartucho. Assim como o sensor 338”, o sensor 338”' inclui um elétrodo de trabalho de controle positivo 376', um elétrodo de referência 339”', um contra elétrodo 341”' e um elétrodo de trabalho de controle negativo 342”' estruturados à semelhança dos componentes também com apóstrofo da FIG. 7D descrita acima. O elétrodo de trabalho 340”' pode ser estruturalmente semelhante ao elétrodo de trabalho 340 descrito acima com referência à FIG. 6A. Sendo assim, o sensor 338”' é particularmente bem apropriado para a detecção de analitos alvo usando um ou mais campos magnéticos para facilitar a localização das enzimas ou outros agentes de sinalização dentro da zona de análise.
[0240] Com referência agora à FIG. 7F, é ilustrado um exemplo de sensor alternativo que pode ser usado nos cartuchos descritos neste documento. O sensor 338”“ é estruturado da mesma maneira que o sensor 338”', salvo que o elétrodo de trabalho de controle negativo 342”” é posicionado entre o elétrodo de trabalho de controle positivo 376” e o elétrodo de referência 339””. De preferência, o fluido flui dos reservatórios ao canal de análise e desloca-se sobre os elétrodos na ordem a seguir: elétrodo de trabalho de controle positivo 376”, elétrodo de trabalho de controle negativo 342””, elétrodo de referência 339””, contra elétrodo 341”” e elétrodo de trabalho 340””.
[0241] Com referência à FIG. 8A, o componente interno 316 é ligado à placa de circuito 331, por exemplo, através da camada 329 posicionada entre eles. O componente interno 316 pode incluir um reservatório de preparo de amostra 317 com uma saída 353 com uma válvula 354 posicionada em adjacência ao elemento calefator 333, um reservatório de lavagem 318 com uma saída 355 com uma válvula 356 posicionada em adjacência ao elemento calefator 334, e um reservatório de substrato 319 com uma saída 357 com uma válvula 358 posicionada em adjacência ao elemento calefator 335. Cada um dos reservatórios 317, 318 e 319 faz, ao menos às vezes, comunicação fluida com o canal de análise 330 de tal modo que o fluido que deixa os reservatórios, por exemplo, através das respectivas saídas quando as respectivas válvulas são abertas, flua ao canal de análise 330. Além disso, o isolante fluídico 359 pode ser posicionado em adjacência ao elemento calefator 336 e em comunicação fluídica com o canal de análise 330.
[0242] As válvulas 354, 356 e 358 podem ser localizadas dentro das saídas 353, 355 e 357, respectivamente, na base dos reservatórios 317, 318 e 319, respectivamente, do cartucho 300. As saídas 353, 355 e 357 podem ser, cada uma delas, formada por um orifício em uma parede inferior do componente interno 316 acima do canal de análise 330. Cada uma das válvulas 354, 356 e 358 pode ser feita de um material passível de mudança de fase sensível ao calor, tal como, por exemplo, uma cera hidrófila. Antes da ativação, a cera ou outro material sensível ao calor da válvula encontra-se na fase sólida ou semissólida e tem uma dimensão e formato tais para preencher toda a seção transversal da saída para que nenhum fluido escape do respectivo reservatório 824 ao canal de análise 832. As válvulas 354, 356 e 358 podem ser alinhadas diretamente acima de um ou mais elementos calefatores (com uma máscara de solda entre eles) ou outro elemento condutor de calor localizado. Esse alinhamento permite a aplicação localizada de calor para induzir uma mudança de fase à válvula sem causar a mudança de fase de nenhuma das válvulas vizinhas. Em várias modalidades, a mudança de fase funde ou transforma de alguma outra forma o material sensível ao calor para que ele deixe obstruir a saída por inteiro, mas, em vez disso, permita que o fluido no respectivo reservatório flua ao canal de análise 330.
[0243] Além disso, o isolante fluídico 359 pode ser feito de um material passível de mudança de fase sensível ao calor, tal como, por exemplo, uma cera hidrófila. Antes do acionamento, a cera ou outro material sensível ao calor encontra-se na fase sólida ou semissólida e é disposto fora da rota de fluxo entre as saídas dos respectivos reservatórios e o sensor 338 dentro do canal de análise 330. O isolante térmico 359 pode ter dimensão e formato tais para bloquear a rota de fluxo no canal de análise 330 entre uma saída de um reservatório, por exemplo, o reservatório de preparo de amostra 317, e a saída de outro reservatório, por exemplo, do reservatório de substrato 319, quando o isolante fluídico for ativado, por exemplo, pelo elemento calefator 336. O isolante fluídico 359 pode ser alinhado diretamente acima do elemento calefator 336 (com uma máscara de solda entre eles) ou outro elemento condutor de calor localizado. Esse alinhamento permite a aplicação localizada de calor para induzir uma mudança de fase ao isolante fluídico 359 sem causar a mudança de fase de nenhuma das válvulas vizinhas. Em várias modalidades, a mudança de fase funde ou transforma de alguma outra forma o material sensível ao calor para que ele flua ao canal de análise a fim de bloquear a saída 353 do reservatório de preparo de amostra 317 a partir do canal de análise 330. Assim, o fluido advindo do reservatório de substrato 319, quando liberado ao canal de análise 330, não entra no reservatório de preparo de amostra 317 e não interage com agentes de sinalização residuais oriundos do reservatório de preparo de amostra 317.
[0244] O material de cera disposto sobre a via ou uma máscara de solda sobre a via, e que obstrui a abertura do respectivo reservatório ou isola o canal de análise, pode ser um material hidrófilo, tal como hexadecanol ou octodecanol. Isso vantajosamente promove, em vez de obstruir, o fluxo de fluido para além de quaisquer lascas de cera que solidifiquem dentro de qualquer área do canal de análise após o acionamento. De preferência, esses materiais também têm uma temperatura de fusão entre 50 e 100 graus Celsius, o que permite o acionamento com consumo de energia aceitável para um dispositivo operado com bateria e, ainda assim, que este permaneça desativado em ambientes de manuseio e armazenamento geral e/ou durante um protocolo de sonicação. A quantidade de cera por válvula pode ser abaixo de 1 microlitro em seu estado líquido, a quantidade pode ser menor que ou igual a 0,5 microlitro, e a quantidade pode ser maior que 2 nanolitros. Usar uma quantidade mínima de cera nas válvulas é uma forma de reduzir qualquer obstrução do canal de análise e maximizar o acionamento completo das válvulas quando é aplicado calor. Cada válvula também possui um sistema de retroalimentação e controle que permite obter um perfil térmico consistente na via para o acionamento consistente da válvula. Além disso, esse sistema de retroalimentação e controle pode incorporar elementos de sensoriamento para permitir que o sistema confirme que cada válvula foi acionada corretamente.
[0245] Conforme ilustra a FIG. 8A, a placa de circuito 331 pode ter condutores elétricos expostos 360 no conector elétrico 312. Em uma modalidade, os condutores elétricos 360 são expostos somente na superfície inferior da placa de circuito 331, embora os condutores elétricos 360 possam ser expostos na superfície superior da placa de circuito 331 mas preferivelmente sem traços conforme ilustrado. Conforme descrito acima, o conector elétrico 312 permite a conexão elétrica com um conector elétrico correspondente no dispositivo de leitura 400 para que o dispositivo de cartucho 300 possa transmitir sinais indicativos da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra coletada detectados pelo sensor do dispositivo de cartucho 300.
[0246] O componente interno 316 pode incluir um alojamento de bloco absorvente 361 com dimensão e formato tais para conter um bloco absorvente 328. O alojamento de bloco absorvente 361 pode incluir vários orifícios de vazão 362 para permitir a exposição do bloco absorvente 328 dentro do alojamento de bloco absorvente 361 ao ambiente dentro do alojamento 304 do dispositivo de cartucho 300.
[0247] O túnel de entrada 301 do dispositivo de cartucho 300 pode incluir uma fenda 363 configurada para permitir que o perfurador de vedação 321 seja disposto ao menos em parte dentro do túnel de entrada 301. A fenda 363 pode situar-se na extremidade proximal do componente de túnel de entrada 326 conforme ilustrado. A fenda 363 pode ter dimensão e formato tais para permitir que o engate 324 do cursor 321 seja disposto dentro do túnel de entrada 301. Além disso, a fenda 363 pode ser de um comprimento suficiente para permitir que o cursor 322 corra, quando o engate 324 fizer contato com o dispositivo de colheita de amostra dentro do túnel de entrada 301, distalmente de uma posição pré-vazão a uma posição de vazão.
[0248] Com referência agora às FIGs. 8B e 8C, é ilustrada uma vista aproximada de determinados componentes da placa de circuito 331 e uma válvula. A FIG. 8B ilustra um condutor 364 acoplado a um resistor 365, por exemplo, um resistor de alumínio, que é acoplado ao elemento calefator 333, e a FIG. 8C ilustra ainda uma máscara 348 disposta entre o elemento calefator 333 e a válvula 354. Como os versados na técnica perceberão, embora ilustrem-se detalhes do elemento calefator 333, máscara 348 e válvula 354, essa configuração pode ser usada com referência aos elementos calefatores 334, 335, 336 e 337 com suas respectivas máscaras e válvulas, isolantes fluídicos e bolsas de ar. A corrente advinda do dispositivo de leitura 400 passa a partir do condutor 364 e através do resistor 365 para gerar calor por aquecimento Joule. O calor é conduzido ao elemento calefator 333 graças ao contato físico entre o resistor 365 e o elemento calefator 333. O elemento calefator 333 gera calor através da máscara 348 para provocar a mudança de fase do material passível de mudança de fase da válvula 354 ao mesmo tempo em que promove isolamento elétrico em relação ao sensor 338 a fim de minimizar interferências por parte do elemento calefator 333 com os sinais elétricos detectados pelo sensor 338.
[0249] Com referência agora à FIG. 8D, é ilustrada uma vista aproximada de componentes alternativos da placa de circuito 331' e uma válvula. A FIG. 8D ilustra condutores 364', por exemplo, ilhas de solda, acoplados a um resistor 365’, por exemplo, um resistor de alumínio. À diferença da configuração ilustrada nas FIGs. 8B e 8C, o condutor 364' não é acoplado ao elemento calefator 333' (que inclui uma via na placa de circuito 331’) de tal modo que uma máscara disposta entre o elemento calefator 333’ e a válvula 354’ não se faz necessária. Como os versados na técnica perceberão, embora ilustrem- se detalhes do elemento calefator 333' e válvula 354', essa configuração pode ser usada com referência aos elementos calefatores 334, 335, 336 e 337 com suas respectivas válvulas, isolantes fluídicos e bolsas de ar. A corrente advinda do dispositivo de leitura 400 passa a partir do condutor 364' e através do resistor 365' para gerar calor por aquecimento Joule. A via do elemento calefator 333' é disposta entre os, e isolada eletricamente dos condutores 364' acoplados ao resistor 365'. O calor é conduzido ao elemento calefator 333' por contato indireto entre o resistor 365' e o elemento calefator 333'. O elemento calefator 333' gera calor para provocar a mudança de fase do material passível de mudança de fase da válvula 354' ao mesmo tempo em que promove isolamento elétrico em relação ao sensor a fim de minimizar interferências por parte do elemento calefator 333' com os sinais elétricos detectados pelo sensor.
[0250] As FIGs. 9A e 9B ilustram várias lançadeiras que podem ser dispostas dentro do túnel de entrada do dispositivo de cartucho. Com referência à FIG. 9A, uma lançadeira 324 pode incluir uma primeira extremidade 366, um compartimento de esfera de reagente 367, uma divisória de compartimentos 368 com uma fenda 369, um compartimento de amostra 370, uma segunda extremidade 371 com uma abertura 372 através dela e/ou vigas 373, 374.
[0251] A lançadeira 324 é configurada para ser disposta dentro do alojamento de cartucho, de preferência dentro do túnel de entrada entre o reservatório de preparo de amostra e a abertura que define o início do túnel de entrada em um estado pré-mistura. Nesse estado pré-mistura, a primeira extremidade 366 pode formar uma parede do reservatório de preparo de amostra para vedar o fluido dentro dele. A primeira extremidade 366 pode incluir um ou mais membros de vedação, por exemplo, anéis O-ring, para reforçar a vedação estanque a líquido que podem ser feitos em parte de clorobutila. A área entre a primeira extremidade 366 e a divisória de compartimentos 368 pode ser chamada de compartimento de esfera de reagente 367. O compartimento de esfera de reagente 367 é configurado para alojar uma ou mais esferas de reagente, por exemplo, a esfera de reagente 375. No estado pré-mistura, o compartimento de esfera de reagente 367 é preferivelmente vedado do fluido no reservatório de preparo de amostra. A divisória de compartimentos 368 pode ser usada para dividir compartimentos na lançadeira 324, por exemplo, o compartimento de esfera de reagente 367 e o compartimento de amostra 370. A divisória de compartimentos 368 pode incluir uma fenda 369 que permite que o fluido flua através da divisória de compartimentos 368 quando esta for disposta dentro do fluido do reservatório de preparo de amostra em um estado de mistura. Permitir que o fluido flua através da fenda 369 melhora a mistura entre a amostra, a esfera de reagente e o fluido no reservatório de preparo de amostra. Além disso, a fenda 369 permite uma comunicação fluídica aprimorada entre a esfera de reagente 375 e o dessecante 325 disposto dentro do alojamento de cartucho no estado pré-mistura. Deve-se ter em mente que, ainda que isso não seja mencionado explicitamente, o compartimento pode conter esferas de reagente iguais ou diferentes umas das outras e pode ser pré- selecionado para detecção e/ou quantificação do analito alvo.
[0252] No estado pré-mistura, a segunda extremidade 371 é disposta entre a primeira extremidade 366 e a abertura que define o início do túnel de entrada. A segunda extremidade 371 pode incluir uma abertura 372, que é configurada para permitir que a amostra coletada seja inserida através dela e no compartimento de amostra 370. Por exemplo, a abertura 372 pode ser dimensionada um pouco mais larga do que a ponta do dispositivo de colheita de amostra para que possa deslocar-se através da abertura 372 enquanto que a abertura 372 limpa o excesso de amostra da ponta. Assim, no máximo, um volume predeterminado da amostra é inserido no compartimento de amostra 370. A área entre a segunda extremidade 371 e a divisória de compartimentos 368 pode ser chamada de compartimento de amostra 370. A lançadeira 324 pode incluir uma ou mais vigas 373, 374 configuradas para acoplar a primeira extremidade 366 à segunda 371 e para ser acopladas à divisória de compartimentos 368. As vigas 373, 374 são preferivelmente posicionadas mais próximas da superfície superior do alojamento de cartucho quando no túnel de entrada para evitar interferência com a mistura fluida no estado de mistura.
[0253] A lançadeira 324 pode deslocar-se de uma primeira posição, em um estado pré-mistura, a uma segunda posição, em um estado de mistura, por exemplo, em resposta ao exercício de uma força além de uma força limite contra a lançadeira 324 pelo dispositivo de colheita de amostra. No estado de mistura, a primeira extremidade 366, o compartimento de esfera de reagente 367 e o compartimento de amostra 370 podem ser dispostos dentro do reservatório de preparo de amostra. Logo, a amostra e as uma ou mais esferas de reagente podem ser misturadas dentro do fluido no reservatório de preparo de amostra. A segunda extremidade 371 da lançadeira 324 pode reconstituir a parede do reservatório de preparo de amostra para vedar o fluido dentro dele quando a amostra e/ou as uma ou mais esferas de reagente estiverem no reservatório de preparo de amostra. De preferência, a parte distal do dispositivo de colheita de amostra veda fluidicamente a abertura 372 para que o fluido não escape do reservatório de preparo de amostra para o túnel de entrada no estado de mistura. A segunda extremidade 371 pode incluir um ou mais membros de vedação, por exemplo, anéis O-ring, para reforçar a vedação estanque a líquido. Assim, o reservatório de preparo de amostra permanece fluidicamente vedado, no estado pré- mistura, pela primeira extremidade 366 e, no estado de mistura, pela segunda extremidade 371 e pelo dispositivo de colheita de amostra, bem como durante o movimento do estado pré-mistura ao estado de mistura. Além disso, à diferença de uma membrana rompível alojando reagentes, a lançadeira 324 pode permanecer intacta à medida que a amostra é movida ao reservatório de preparo de amostra 317 para análise.
[0254] A esfera de reagente 375 pode incluir uma ou mais partículas magnéticas, moléculas de afinidade, moléculas de conexão, agentes de sinalização, moléculas de ligação com competidor, moléculas competidoras, marcas, agentes de sinalização, iniciadores, sondas de ácido nucleico, e/ou polimerases, e outras enzimas ou componentes conforme descrito em mais detalhes neste documento, e os componentes, material de encapsulação e dimensões podem ser iguais ou diferentes uns dos outros. Em um aspecto, a esfera de reagente 375 é formada congelando (isto é, baixando a temperatura de um volume de líquido (tal como entre 5 microlitros e 30 microlitros)) a uma temperatura para induzir uma mudança de fase ao líquido. A temperatura pode variar dependendo dos componentes do líquido. Em outro aspecto, o líquido compreende ainda excipientes conhecidos pelos versados na técnica da liofilização, tais como lioprotetores, para a conservação funcional dos reagentes que podem ser sensíveis à temperatura, por exemplo, ácidos nucleicos e/ou componentes proteicos, dentro do volume de líquido conforme ele sofre o processo de congelamento e secagem para se tornar uma esfera de reagente 375. Estabilizantes, tais como dissacarídeos, como sacarose e trehalose, ou outros lioprotetores, tais como polietileno glicol de vários pesos moleculares, e agentes de volume ou massa, tais como manitol, glicina, povidona, e outros conhecidos na técnica podem compreender alguns dos constituintes da esfera de reagente 375, além dos reagentes citados neste documento. A porcentagem (p/v) dos excipientes dentro do volume de líquido a ser seco por congelamento para formar a esfera de reagente 375 pode variar de cerca de 0,1% a cerca de 30% e ser combinada de várias formas, geralmente com uma combinação de um dissacarídeo, como lioprotetor, e um agente de massa ou agente de volume para acrescentar estrutura. A esfera de reagente 375 pode ser de muitas dimensões, exemplos não exaustivos das quais incluem um diâmetro entre cerca de 1 mm e cerca de 7 mm, ou, como alternativa, entre cerca de 2 mm e cerca de 5 mm, ou, como alternativa, de cerca de 3 mm, ou, como alternativa, menor que cerca de 7 mm, ou, como alternativa, menor que cerca de 5 mm, ou, como alternativa, menor que cerca de 4 mm. Embora a esfera de reagente 375 seja ilustrada como uma esfera, a presente invenção não se limita a tanto e muitos formatos podem ser usados e muitas esferas de reagente, cada uma contendo um mesmo reagente ou reagentes diferentes, podem ser usadas. Como é habitual na técnica, esse líquido, quando formado contendo os componentes e excipientes, pode ser congelado por congelamento flash em nitrogênio líquido ou por congelamento em prateleira dentro de uma máquina liofilizadora. Depois de congelar, o referido volume congelado é submetido potencialmente a tratamentos de anelamento para a cristalização dos agentes de massa, secagem primária e secagem secundária, quando a água é removida até que uma porcentagem pequena o bastante (por exemplo, de <8%, de preferência de <5% e de preferência em torno de 1%) permaneça no produto seco por congelamento final, que é a esfera de reagente 375.
[0255] Com referência agora à FIG. 9B, uma lançadeira 324' é construída à semelhança da lançadeira 324 da FIG. 9A, salvo que a divisória de compartimentos 368' é sólida, sem uma fenda, e vigas as 377, 378 e 379 são posicionadas em orientações diferentes na lançadeira 324'.
[0256] Como os versados na técnica perceberão, embora as FIGs. 9A e 9B ilustrem lançadeiras com um único compartimento de amostra e um único compartimento de esfera de reagente, a presente invenção não se limita a tanto e as lançadeiras podem definir um ou mais compartimentos configurados para receber a amostra coletada a partir do dispositivo de colheita de amostra quando inserida no túnel de entrada 301 e um ou mais compartimentos adicionais configurados para alojar uma ou mais esferas de reagente.
[0257] Com referência agora às FIGs. de 10A a 10P, é descrita a introdução de uma amostra coletada por um dispositivo de colheita de amostra em um dispositivo de cartucho. Antes da introdução no túnel de entrada 301 do dispositivo de cartucho 300, o dispositivo de colheita de amostra 200 é exposto a uma amostra, por exemplo, no lado de dentro da bochecha, na garganta, na boca, em uma fossa nasal, em um ouvido, de urina, de sangue, de plasma, de saliva etc. A ponta 204 do dispositivo de colheita de amostra 200 é projetada para reter uma fração da amostra para permitir a análise da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro da amostra usando o dispositivo de cartucho 300 e o dispositivo de leitura 400. O dispositivo de cartucho 300 pode ser acoplado eletricamente ao dispositivo de leitura 400 antes ou depois de inserir o dispositivo de colheita de amostra 200 no dispositivo de cartucho 300.
[0258] Com referência à FIG. 10A, a extremidade distal do dispositivo de colheita de amostra 200 é primeiramente inserida na abertura que define o início do túnel de entrada 301. A lançadeira 324 é disposta dentro do túnel de entrada 301 em uma posição pré-mistura em que a primeira extremidade 366 da lançadeira 324 forma uma parede do reservatório de preparo de amostra 317 a fim de vedar fluidicamente o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317. Nessa posição pré-mistura, a esfera de reagente 375 alojada pela lançadeira 324 encontra-se dentro do túnel 301 e não é exposta ao fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317. À medida que a extremidade distal do dispositivo de colheita de amostra 200 move-se distalmente no túnel de entrada 301, o dispositivo de colheita de amostra 200 faz contato com o engate 380 do cursor 322. Por exemplo, a zona de vedação distal 208 pode fazer contato com o engate 380, conforme ilustrado. A zona de vedação distal 208 pode ser angulada para facilitar o movimento do engate 380 além da zona de vedação distal 208 à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200 move-se mais distalmente, ou a zona de vedação distal 208 pode ser um ombro dimensionado para causar o movimento do cursor 322.
[0259] Conforme ilustra a FIG. 10B, a ponta 204 (com uma amostra nela e/ou dentro do tubo 205) entra no compartimento de amostra 370 da lançadeira 324 através da abertura 372 da segunda extremidade 371. De preferência, à medida que a ponta 204 entra no compartimento de amostra 370, a lançadeira 324 permanece substancialmente em posição dentro do túnel de entrada 301 e a primeira extremidade 366 da lançadeira 324 continua constituindo uma das paredes do reservatório de preparo de amostra 317 a fim de vedar o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317. Além disso, a primeira extremidade 366 da lançadeira 324 pode continuar formando uma das paredes do reservatório de preparo de amostra 317 a fim de vedar o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317 (e a lançadeira 324 pode permanecer substancialmente na posição pré-mistura) até que a parte de vedação distal 208 faça contato com a segunda extremidade 371 para vedar fluidicamente a abertura 372. O exercício de uma força maior do que uma força limite contra a lançadeira 324 (por exemplo, na segunda extremidade 371) pelo dispositivo de colheita de amostra 200 (na parte de vedação distal 208) move a lançadeira 324 da posição pré-mistura à posição de mistura, na qual a amostra no dispositivo de colheita de amostra 200 e a esfera de reagente 375 são misturadas dentro do fluido do reservatório de preparo de amostra 317.
[0260] Além disso, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200 (por exemplo, a ponta 204) é inserido na lançadeira 324 (por exemplo, através da abertura 372), a lançadeira 324 remove o excesso de amostra do dispositivo de colheita de amostra 200, prevenindo assim a amostra removida de entrar na lançadeira 324. Por exemplo, as paredes da segunda extremidade 371 que definem a abertura 372 podem limpar o excesso de amostra da ponta 204 à medida que esta é inserida através da abertura 372. Toda ou substancialmente toda a amostra na superfície externa da ponta 204 pode ser removida deixando somente a amostra disposta dentro do tubo 205. O tubo 205 pode conter, no máximo, um volume predeterminado de amostra, por exemplo, cerca de 2 μl. Remover o excesso de amostra do dispositivo de colheita de amostra 200 melhora a precisão, exatidão e/ou consistência da análise uma vez que, no máximo, um volume predeterminado de amostra é inserido no reservatório de preparo de amostra 317 na posição de mistura.
[0261] Com referência agora às FIGs. de 10C a 10K, é descrito um processo exemplificativo para perfurar o material de vedação disposto sobre um ou mais reservatórios no dispositivo de cartucho por interação entre o dispositivo de colheita de amostra e o perfurador de vedação dentro do dispositivo de cartucho. Conforme descrito acima, o perfurador de vedação 321 pode incluir um cursor 322 e um perfurador 323.
[0262] A FIG. 10C é uma vista superior de uma parte do dispositivo de cartucho 300 ilustrando uma possível orientação de elementos perfurantes sobre os reservatórios. O perfurador 323 pode ter um primeiro elemento perfurante 381 com uma extremidade perfurante disposta sobre o reservatório de preparo de amostra 317, um segundo elemento perfurante 382 com uma extremidade perfurante disposta sobre o reservatório de lavagem 318 e/ou um terceiro elemento perfurante 383 com uma extremidade perfurante disposta sobre o reservatório de substrato 319. No estado pré-mistura, os elementos perfurantes 381, 382 e 383 são dispostos sobre seus respectivos reservatórios, mas ainda não perfuraram o material de vedação que veda o fluido dentro dos respectivos reservatórios. Os elementos perfurantes 381, 382 e 383 podem ser acoplados (por exemplo, em uma extremidade oposta à extremidade perfurante) ao alojamento do dispositivo de cartucho.
[0263] A FIG. 10D é uma vista em perspectiva do dispositivo de colheita de amostra 200 dentro do túnel de entrada do dispositivo de cartucho 300, com metade do alojamento de cartucho removida para ilustrar o cursor 322 com clareza. O cursor 322 pode incluir uma primeira pista 384 configurada para engatar e mover o primeiro perfurador 381 a uma posição de perfuração, uma segunda pista 385 configurada para engatar e mover o segundo perfurador 382 a uma posição de perfuração e/ou uma terceira pista 386 configurada para engatar e mover o terceiro perfurador 383 a uma posição de perfuração. À medida que o dispositivo de colheita de amostra 200 move-se distalmente através do túnel 301, de preferência o cursor 322 não se move dentro do alojamento de cartucho e permanece em uma posição pré-vazão até que o dispositivo de colheita de amostra 200 engate-se com firmeza ao cursor 322. O cursor 322 pode engatar-se com firmeza ao dispositivo de colheita de amostra 200 acoplando temporária ou permanentemente o engate 380 do cursor 322 à zona de engate 209 do dispositivo de colheita de amostra 200. O engate 380 é disposto no túnel de entrada 301 (por exemplo, pendendo abaixo, ao menos às vezes, da fenda 363 da FIG. 8A). O engate 380 pode ter uma dimensão tal para encaixar dentro de uma ranhura na zona de engate 209, por exemplo, protuberante e/ou em forma de U, como ilustrado, ou para receber uma protuberância da zona de engate 209.
[0264] A FIG. 10E é uma vista lateral em corte transversal representando o perfurador de vedação na posição pré-perfuração e a lançadeira na posição pré-mistura. Conforme ilustrado, o dispositivo de colheita de amostra 200 move-se distalmente no túnel de entrada 301 de tal modo que o engate 380 do cursor engate-se à zona de engate 209 do dispositivo de colheita de amostra 200 e a zona de vedação distal 208 do dispositivo de colheita de amostra 200 vede fluidicamente a abertura da segunda extremidade 371 da lançadeira 324. De preferência, a primeira extremidade 366 continua vedando fluidicamente o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317 ao menos até que o dispositivo de colheita de amostra 200 vede fluidicamente a segunda extremidade 371 da lançadeira 324. Assim, as uma ou mais esferas de reagente alojadas na lançadeira 324 e a amostra coletada dentro da lançadeira 324 permanecem fora de contato fluídico com o fluido no reservatório de preparo de amostra 317. O cursor 322 e a lançadeira 324 podem ser posicionados dentro do alojamento de cartucho de tal modo que o engate 380 do cursor 322 engate-se à zona de engate 209 do dispositivo de colheita de amostra 200 ao mesmo tempo, ou aproximadamente ao mesmo tempo, que a zona de vedação distal 208 do dispositivo de colheita de amostra toca e veda fluidicamente a segunda extremidade 371 da lançadeira 324. Nessa modalidade, o cursor 322 e/ou a lançadeira 324 ainda não se moveram dentro do dispositivo de cartucho 300 até essa hora.
[0265] As FIGs. 10F e 10G também ilustram o posicionamento do cursor e do perfurador na posição pré-vazão ilustrada na FIG 10E. Conforme ilustra a FIG. 10F, quando o engate 380 do curso 322 engata- se à zona de engate 209 do dispositivo de colheita de amostra 200 na posição pré-vazão, os elementos perfurantes 381, 382 e 383 ainda não foram flexionados para baixo em direção a seus respectivos reservatórios pelo cursor 322. Nessa posição pré-vazão, as pistas 384, 385 e 386 ainda não fizeram contato com os elementos perfurantes 381, 382 e 383, respectivamente. Conforme ilustra a FIG. 10G, na posição pré-vazão, o elemento perfurante 391 é disposto sobre o material de vedação 320 que veda o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317, mas sem perfurá-lo. Na FIG. 10G, a pista 384 do cursor 322 ainda não fez contato com o elemento perfurante 381 do perfurador 323.
[0266] Com referência agora à FIG. 10H, o dispositivo de colheita de amostra 200 move-se mais distalmente dentro do túnel de entrada 301 das posições pré-mistura e pré-vazão às posições de mistura e vazão. À medida que o usuário impele o dispositivo de colheita de amostra 200 distalmente, a lançadeira 324 move-se parcialmente dentro do reservatório de preparo de amostra 317. A lançadeira 324 pode ser provocada a mover-se dentro do cartucho, por exemplo, por exercício de uma força maior do que uma força limite pelo dispositivo de colheita de amostra 200 (por exemplo, na zona de vedação distal 208) contra a lançadeira 324 (por exemplo, na segunda extremidade 371). À medida que a lançadeira 324 move-se distalmente, a primeira extremidade 366 abre-se para que uma ou mais esferas de reagente dentro da lançadeira 324 e a amostra coletada dentro da lançadeira 324 sejam expostas ao fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317. Vantajosamente, antes da primeira extremidade 366 da lançadeira 324 abrir, a segunda extremidade 371 da lançadeira 324 é vedada fluidicamente pelo dispositivo de colheita de amostra 200 para que o fluido do reservatório de preparo de amostra 317 não vaze para o túnel de entrada 301 além da segunda extremidade 371. Além disso, à medida que o movimento distal do reservatório de colheita de amostra 200 provoca a passagem da posição pré-mistura à posição de mistura, a segunda extremidade 371 da lançadeira veda continuamente o fluido no reservatório de preparo de amostra 317 para que não flua ao túnel de entrada 301.
[0267] À medida que o usuário impele o dispositivo de colheita de amostra 200 distalmente, o perfurador de vedação 321 também move-se da posição pré-vazão à posição de vazão. O perfurador de vedação 321 pode ser provocado a mover-se dentro do cartucho, por exemplo, por exercício de uma força maior do que uma força limite pelo dispositivo de colheita de amostra 200 (por exemplo, na zona de vedação 209) contra o perfurador de vedação 321 (por exemplo, no engate 380 do cursor 322). À medida que o dispositivo de colheita de amostra 200 move-se distalmente, o perfurador de vedação 321 faz com que o material de vedação sobre o reservatório de preparo de amostra 317, o reservatório de lavagem 318 e/ou o reservatório de substrato 319 seja perfurado para dar vazão ao fluido dentro do(s) reservatório(s). O perfurador de vedação 321 pode ser provocado a mover-se em uma primeira direção, por exemplo, substancialmente lateralmente em uma direção substancialmente paralela ao movimento do dispositivo de colheita de amostra 200 dentro do túnel de entrada 301, em resposta à introdução do dispositivo de colheita de amostra 200 no túnel de entrada 301, e em uma segunda direção (diferente), por exemplo, para baixo de maneira substancialmente vertical rumo ao respectivo reservatório, para perfurar o material de vedação 320. Por exemplo, o cursor 322 pode mover-se na primeira direção, e o perfurador 323 pode mover-se na segunda direção.
[0268] Conforme ilustra a FIG. 10I, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200 faz com que o cursor 322 mova-se distalmente em uma direção substancialmente paralela ao movimento do dispositivo de colheita de amostra 200, o cursor 322 faz contato com o perfurador 323 para fazer com que este mova-se em uma direção diferente, por exemplo, substancialmente perpendicular ao movimento do cursor 322. À medida que o cursor 322 move-se distalmente, suas pistas 386, 385 e 386 fazem contato com os elementos perfurantes 381, 382 e 383, respectivamente, do perfurador 323. O movimento distal do cursor 322 faz com que o perfurador 323 perfure o material de vedação para dar vazão ao(s) reservatório(s).
[0269] A FIG. 10J ilustra o elemento perfurante 381 perfurando o material de vedação 320 sobre o reservatório de preparo de amostra 317 para dar vazão ao reservatório de preparo de amostra 317. Conforme ilustrado, a pista 384 faz contato com o elemento perfurante 381 e desce-o à posição de perfuração.
[0270] A FIG. 10K ilustra a lançadeira 324 na posição de mistura e o perfurador de vedação na posição de vazão. Na posição de mistura, a primeira extremidade 366 da lançadeira 324, os um ou mais compartimentos de esfera de reagente da lançadeira alojando uma ou mais esferas de reagente e/ou os um ou mais compartimentos de amostra alojando a(s) amostra(s) a ser analisada(s) são dispostos dentro do reservatório de preparo de amostra 317. Como explicado acima, a lançadeira 324 (por exemplo, na segunda extremidade 371) e o dispositivo de colheita de amostra 200 (por exemplo, pela ponta 204 inserida na abertura 372 e pela zona de vedação distal 208) também podem vedar fluidicamente o reservatório de preparo de amostra 317 na posição de mistura para que a(s) amostra(s) coletada(s), a(s) esfera(s) de reagente e o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317 sejam vedados dentro do reservatório. Assim, a(s) amostra(s) coletada(s), a(s) esfera(s) de reagente e o fluido podem ser misturados dentro do reservatório de preparo de amostra 317.
[0271] Vantajosamente, uma configuração em que a introdução do dispositivo de colheita de amostra 200 faz com que o reservatório de preparo de amostra 317, o reservatório de lavagem 318 e/ou o reservatório de substrato 319 sejam abertos garante que esses reservatórios permaneçam fluidicamente vedados antes da introdução do dispositivo de colheita de amostra 200 e facilita a drenagem desses reservatórios ao canal de análise quando a saída de um respectivo reservatório permitir o fluxo de fluido através dela.
[0272] Na posição de mistura, o perfurador de vedação 321 pode sair pelos orifícios perfurados para abri-lo e facilitar a vazão. Conforme ilustra a FIG. 10K, a zona de engate 209 do dispositivo de colheita de amostra 200 pode ser movida distalmente além do engate 380 para que este desengate-se da zona de engate 209 do dispositivo de colheita de amostra 200 na posição de vazão. Além disso, na posição de mistura, a zona de vedação proximal 207 do dispositivo de colheita de amostra 200 é configurada para vedar o túnel de entrada 301 na abertura 302. Dessa forma, a zona de vedação proximal 207 oferece estrutura adicional para minimizar ou eliminar o vazamento de líquido a partir do dispositivo de cartucho 300, por exemplo, na abertura 302.
[0273] O dispositivo de cartucho 300 pode incluir ainda um membro de travamento 387 configurado para travar irreversivelmente o dispositivo de colheita de amostra 200 dentro do dispositivo de cartucho 300. O membro de travamento 387 pode tender para dentro no túnel de entrada 301, de tal modo que uma extremidade de travamento do membro de travamento 387 engate-se ao dispositivo de colheita de amostra 200 na posição de mistura. A extremidade de travamento pode travar-se à zona de travamento 209. A extremidade de travamento pode ser uma protuberância dimensionada para encaixar dentro de uma ranhura na zona de engate 209, conforme ilustrado. O membro de travamento 387 também pode definir uma parte do canal de entrada 301, conforme ilustrado, e pode ser acoplado ao alojamento de cartucho na extremidade oposta à sua extremidade de travamento. Vantajosamente, o dispositivo de colheita de amostra 200 (por exemplo, longitudinalmente e/ou axialmente) dentro do túnel de entrada 301 promove a vedação do reservatório de preparo de amostra 317 ao longo do tempo na medida em que não pode ser retraído uma vez travado de modo a facilitar a disponibilidade e consistência do teste porque o usuário não pode puxar o dispositivo de colheita de amostra 200 para fora do dispositivo de cartucho 300 por acidente uma vez começado o teste.
[0274] As FIGs. 10L e 10M também ilustram o dispositivo de colheita de amostra 200 na posição de mistura dentro do dispositivo de cartucho 300 (FIG. 10L) e do componente interno 316 (FIG. 10M) para maior clareza.
[0275] Com referência agora às FIGs. 10N, 10O e 10P, é ilustrado um processo para a mistura aprimorada dos conteúdos dentro do reservatório de preparo de amostra 317. Na posição de mistura, o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317 é misturado à amostra coletada e às uma ou mais esferas de reagente (se presentes). A mistura pode ser aprimorada pelo elemento sonicador 327, que pode ser um transdutor piezelétrico, tal como um disco piezocerâmico. O elemento sonicador 327 é configurado para vibrar em resposta a sinais elétricos (por exemplo, transmitidos a partir do dispositivo de leitura) para melhor misturar os conteúdos dentro do reservatório de preparo de amostra 317. Por exemplo, o elemento sonicador 327 pode facilitar a mistura do fluido contido no reservatório de preparo de amostra 317, que pode ser preenchido previamente e/ou preenchido durante o processo de mistura, com a esfera de reagente 375 e a amostra coletada. O elemento sonicador 327 pode fazer com que o fluido flua em um padrão ondular conforme ilustram as FIGs. 10O e 10P. Esse padrão ondular pode ser entre os compartimentos definidos pela lançadeira, por exemplo, entre o compartimento de esfera de reagente 367 e o compartimento de amostra 370. Por exemplo, o elemento sonicador 327 pode fazer com que o fluido flua em uma ou mais direções (por exemplo, geralmente para cima e para baixo, conforme ilustra a FIG. 10O) dentro do compartimento de esfera de reagente 367 durante períodos do ciclo de ondas. Espera-se que esse fluido acelere e aprimore a mistura dentro do reservatório de preparo de amostra 317. O movimento ondular do fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317 também facilita a remoção da amostra da parte distal do dispositivo de colheita de amostra 200 de modo a aprimorar a mistura e homogeneização.
[0276] O elemento sonicador 327 pode ser configurado para emitir ondas acústicas para mover o fluido no reservatório de preparo de amostra 317 no padrão ondular entre o compartimento de esfera de reagente 367 e o compartimento de amostra 370 a fim de misturar o fluido no reservatório de preparo de amostra 317. Essa mistura gera uma mistura fluida da amostra, fluido do reservatório e esfera(s) de reagente dissolvida(s). As emissões acústicas advindas do elemento sonicador 327 podem tanto aquecer o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317 quanto misturar os conteúdos do reservatório de preparo de amostra 317 nos níveis macro e micro para amplificação, tal como amplificação isotérmica. A(s) esfera(s) de reagente podem incluir, por exemplo, polimerases, iniciadores e agentes de sinalização para amplificação isotérmica. A lançadeira 324 pode ter uma divisória de compartimentos 368, que pode ser um flange, configurada para separar o compartimento de esfera de reagente 367 e o compartimento de amostra 370. O fluido escoando em torno da divisória de compartimentos 368 pode facilitar a formação do padrão ondular. A divisória de compartimentos 368 pode ter uma fenda configurada para permitir que o fluido escoe através da divisória de compartimentos 368 através dela durante a mistura. O elemento sonicador 327 pode formar uma parede, por exemplo, parte da parede inferior, do reservatório de preparo de amostra 317 e pode ser posicionado descentralizado do reservatório de preparo de amostra 317 para facilitar a mistura do fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317. Por exemplo, o elemento sonicador 327 pode ser posicionado descentralizado em relação ao eixo central do reservatório de preparo de amostra 317 que corre em perpendicular a um eixo longitudinal que corre através do centro do túnel de entrada do cartucho. Esse posicionamento descentralizado do elemento sonicador 327 também facilita uma mistura aprimorada. O elemento sonicador 327 pode ser acoplado eletricamente a uma placa de circuito impresso por um ou mais contatos de mola, conforme descrito em detalhes abaixo.
[0277] Com referência agora às FIGs. de 11A a 11E, um perfurador de vedação alternativo é ilustrado. As FIGs. 11A e 11B ilustram um perfurador de vedação 321' em uma posição pré-vazão e pré-contato. O perfurador de vedação 321' inclui um cursor 322' acoplado de maneira corrediça ao perfurador 323' durante todo o processo de perfuração. O perfurador de vedação 321' pode incluir ainda um pilar 388 configurado para pressionar uma chave de contato 389 da placa de circuito 331'. O rebaixamento da chave de contato 389 pode completar um circuito de tal modo que sinais elétricos possam ser transmitidos, por exemplo, ao dispositivo de leitura e/ou ao dispositivo de computação executando o sistema de interface do usuário baseado em software. Dessa forma, a introdução correta do dispositivo de colheita de amostra 200' no túnel de entrada gera um sinal elétrico que pode ser transmitido ao dispositivo de leitura e/ou ao dispositivo de computação para notificar ao dispositivo de leitura e/ou dispositivo de computação sobre a introdução correta. O pilar 388 pode ser acoplado ao perfurador 323' ou pode ser parte integrante do perfurador 323'. À medida que o dispositivo de colheita de amostra 200' faz com que o cursor 322' mova- se distalmente em uma direção substancialmente paralela ao movimento do dispositivo de colheita de amostra 200' (por exemplo, pela força exercida pela zona de engate 209' e/ou pela zona de engate 210 contra o engate 380'), o cursor 322' faz com que o perfurador 323/pilar 388 mova-se em uma direção diferente, por exemplo, substancialmente perpendicular ao movimento do cursor 322'. O cursor 322' pode ter uma face angulada 390 configurada para fazer contato com a face angulada 391 do perfurador 323' à medida que o movimento distal do dispositivo de colheita de amostra 200' causa o movimento distal do cursor 322'. A continuação do movimento distal do dispositivo de colheita de amostra 200' e, portanto, do movimento distal do cursor 322' faz com que o perfurador 323' e o pilar 388 desçam de tal modo que o perfurador 323' perfure o material de vedação no(s) respectivo(s) reservatório(s) e o pilar 388 ative a chave de contato 389, conforme ilustram as FIGs. 11D e 11E, na posição de contato.
[0278] Após fazer contato com a chave de contato 389 e perfurar o material de vedação, o perfurador de vedação 321' move-se de tal modo que o pilar 388 deixe de rebaixar a chave de contato 389 e o perfurador 323' saia do(s) orifício(s) perfurado(s) no material de vedação para dar vazão ao(s) respectivo(s) reservatório(s). A introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada faz com que o perfurador de vedação perfure o material de vedação antes que uma lançadeira inicie o movimento da posição pré-mistura à posição de mistura ou durante o movimento da posição pré-mistura à posição de mistura.
[0279] As FIGs. de 11A a 11E ilustram o elemento sonicador 327' acoplado ao contato de mola 392. O contato de mola 392 acopla-se à placa de circuito 331' e é um condutor tal que o elemento sonicador 327' liga-se eletricamente à placa de circuito 331' através dele. Beneficamente, o contato de mola 392 absorve o movimento do elemento sonicador 327' para que a placa de circuito 331' vibre adequadamente o mínimo possível quando o elemento sonicador 327' for ativado, por exemplo, em resposta a sinais transmitidos pelo dispositivo de leitura, e o contato de mola 392 permite facilidade de montagem e reprodutibilidade em comparação a soldagem, que poderia ter impacto adverso sobre o elemento sonicador 327'.
[0280] Como os versados na técnica perceberão prontamente, embora as FIGs. 11A e 11D não ilustrem uma lançadeira e/ou esferas de reagente dentro do túnel de entrada, esses elementos podem ser incluídos nessas modalidades.
[0281] Com referência agora às FIGs. de 12A a 12E, é descrita uma configuração alternativa para coletar e analisar uma amostra de fluido. Um dispositivo de cartucho 300” pode ser construído à semelhança do dispositivo de cartucho 300 descrito acima, salvo que o dispositivo de cartucho 300” pode ser modificado para a colheita aprimorada de quantidades relativamente grandes de fluido. Além disso, um dispositivo de colheita de amostra 200” pode ser construído à semelhança ao dispositivo de colheita de amostra 200 descrito acima, salvo que o dispositivo de colheita de amostra 200” pode ter uma área de colheita modificada para a colheita aprimorada de quantidades relativamente grandes de fluido. Por exemplo, o dispositivo de colheita de amostra 200” e o dispositivo de cartucho 300” podem ser particularmente úteis para coletar e analisar saliva, sangue, plasma, urina ou seus semelhantes.
[0282] O dispositivo de colheita de amostra 200” pode incluir uma parte distal modificada 201” para a colheita aprimorada de quantidades relativamente grandes de fluido (por exemplo, cerca de 10 a 100 microlitros) que pode incluir uma zona de vedação distal 208”, uma parte capilar 211, uma zona de vedação intermediária 212 e um envoltório 213. A parte distal 201” do dispositivo de colheita de amostra 200” é adaptada para ser exposta a uma amostra, de preferência uma amostra líquida, para absorver ao menos parte da amostra e para ser comprimida para expelir a amostra coletada dela ao dispositivo de cartucho 300” para análise da amostra expelida. A parte capilar 211 é configurada para sorver e absorver uma amostra e pode ser feita de um material capilar. A parte capilar 211 pode ser acoplada à zona de vedação intermediária 212. A zona de vedação intermediária 212 pode ser disposta de maneira corrediça dentro de um envoltório 213 e pode incluir um ou mais membros de vedação, por exemplo, anéis O-ring, configurados para formar uma vedação estanque a líquido que reduza ou previna o fluido absorvido na parte capilar 211 de mover-se proximalmente dentro do envoltório 213 além da zona de vedação intermediária 212. A parte capilar 211 é disposta ao menos em parte dentro do envoltório 213 e pode correr dentro de um duto do envoltório 213. A parte capilar 211 pode ser configurada para tornar-se transparente quando exposta a fluido, de tal modo que quantidades crescentes da parte capilar 211 tornem-se transparentes à medida que quantidades crescentes do fluido de amostra são coletadas. O dispositivo de colheita de amostra 200” pode incluir um indicador de colheita de amostra 214 configurado para alertar visualmente o usuário com relação ao volume de fluido de amostra que foi coletado. Em uma modalidade, o indicador de colheita de amostra 214 alerta visualmente o usuário conforme o volume de amostra coletada aumenta e, como opção, que ao menos um volume predeterminado do fluido de amostra foi coletado. Por exemplo, o indicador de colheita de amostra 214 pode mudar de cor quando o volume predeterminado de amostra, ou mais, é coletado. Em outro exemplo, uma quantidade crescente do indicador de colheita de amostra 214 torna-se visível à medida que o volume de amostra coletado aumenta. Por exemplo, o indicador de colheita de amostra 214 pode ser um fio colorido embutido na parte capilar 211 que se torna cada vez mais visualmente exposto à medida que volumes crescentes da amostra fluida coletada fazem com que o material capilar circundante se torne mais transparente de tal modo que o usuário possa monitorar o progresso de colheita de fluido e determinar quando um volume suficiente de amostra foi coletado. Em uma modalidade, o indicador de colheita de amostra 214 inclui uma área transparente no envoltório 213. Em aditamento, ou como alternativa, o indicador de colheita de amostra 214 muda de cor à medida que o volume de amostra coletado cresce.
[0283] A lançadeira 324” pode incluir uma primeira extremidade 366”, um compartimento de esfera de reagente 367”, uma divisória de compartimentos 368” e um compartimento de amostra 370” construídos à semelhança dos respectivos componentes descritos acima. De preferência, a divisória de compartimentos 368” não possui uma fenda, à semelhança da divisória de compartimentos 368', de tal modo que a divisória de compartimentos 368” vede fluidicamente o compartimento de esfera de reagente 367” do compartimento de amostra 370” na posição pré-mistura. A segunda extremidade 371” da lançadeira 324” pode ser modificada para incluir um flange distal 393 e um flange proximal 394 com uma cavidade 395. Além disso, à diferença da abertura 372 da lançadeira 324, a abertura 372” é configurada para permitir o fluxo da amostra expelida comprimida a partir do dispositivo de colheita de amostra 200” ao compartimento de amostra 370”, mas não uma parte do dispositivo de colheita de amostra 200”. A segunda extremidade 371” (por exemplo, no flange distal 393) pode ser configurada para vedar fluidicamente o compartimento de amostra 370” tanto na posição pré-mistura quanto na posição de mistura e continuamente durante a transição entre essas duas posições. O flange distal 393 pode incluir um ou mais membros de vedação, por exemplo, anéis O-ring, configurados para formar uma vedação estanque a líquido que reduza ou impeça o fluido de fluir proximalmente para fora do compartimento de amostra 370”. Além disso, a divisória de compartimentos 368” pode ser configurada para vedar fluidicamente o compartimento de amostra 370” na posição pré-mistura. A divisória de compartimentos 368” pode incluir um ou mais membros de vedação, por exemplo, anéis O-ring, configurados para formar uma vedação estanque a líquido que reduza ou impeça o fluido de fluir distalmente para fora do compartimento de amostra 370”.
[0284] Antes da introdução no túnel de entrada 301” do dispositivo de cartucho 300”, o dispositivo de colheita de amostra 200 é exposto a uma amostra, por exemplo, no lado de dentro da bochecha, na garganta, na boca, em uma fossa nasal, em um ouvido, de urina, de sangue, de plasma, de saliva etc. A parte capilar 211 do dispositivo de colheita de amostra 200” é projetada para reter uma fração da amostra para permitir a análise da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro da amostra usando o dispositivo de cartucho 300” e o dispositivo de leitura. O dispositivo de cartucho 300” pode ser acoplado eletricamente ao dispositivo de leitura antes ou depois de inserir o dispositivo de colheita de amostra 200” no dispositivo de cartucho 300”.
[0285] Com referência à FIG. 12A, a extremidade distal do dispositivo de colheita de amostra 200” é primeiramente inserida na abertura 302” que define o início do túnel de entrada 301”. A lançadeira 324” é disposta dentro do túnel de entrada 301” em uma posição pré-mistura em que a primeira extremidade 366” da lançadeira 324” forma uma parede do reservatório de preparo de amostra 317” para vedar fluidicamente o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317”. Nessa posição pré-mistura, a esfera de reagente 375” alojada pela lançadeira 324” encontra-se dentro do túnel 301” e não é exposta ao fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317”.
[0286] Com referência à FIG. 12B, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200” move-se distalmente no túnel de entrada 301”, o dispositivo de colheita de amostra 200” faz contato com a lançadeira 324”. Por exemplo, a extremidade distal e/ou a zona de vedação distal 208” podem fazer contato com a segunda extremidade 371” (por exemplo, na cavidade 395 e/ou no flange proximal 394), conforme ilustrado. A cavidade 395 pode ser dimensionada um pouco maior do que a superfície externa da parte capilar 211 para que a extremidade distal da parte capilar 211 encaixe comodamente dentro da cavidade 395. A zona de vedação distal 208” pode ser configurada para vedar fluidicamente o dispositivo de colheita de amostra 200” à lançadeira 324”, de tal modo que o fluido expelido a partir do dispositivo de colheita de amostra 200” desloque-se ao compartimento de amostra 370”. Nessa posição pré-mistura, o compartimento de amostra 370” encontra-se dentro do túnel de entrada 301” e não é exposto ao fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317”.
[0287] Conforme ilustra a FIG. 12C, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200” move-se distalmente no túnel de entrada 301”, o dispositivo de colheita de amostra 200” expele a amostra fluida coletada ao compartimento de amostra 370” da lançadeira 324”, por exemplo, através da abertura 372” na segunda extremidade 371”. À medida que o dispositivo de colheita de amostra 200” move-se distalmente, a parte capilar 211 é comprimida para expelir a amostra coletada e a extremidade distal da parte capilar 211 permanece substancialmente em posição durante a compressão. A zona de vedação intermediária 212 e/ou o envoltório 213 podem mover-se distalmente em proporção ao movimento do punho do dispositivo de colheita de amostra 200” durante essa compressão. De preferência, à medida que a parte capilar 211 é comprimida e a amostra é expelida dela, a amostra expelida desloca-se através da abertura 372” ao compartimento de amostra 370”. Durante a compressão, a lançadeira 324” permanece substancialmente em posição dentro do túnel de entrada 301” e a primeira extremidade 366” da lançadeira 324” continua formando uma das paredes do reservatório de preparo de amostra 317” para vedar o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317”. O dispositivo de cartucho 300” pode incluir uma saliência proximal 396 configurada para conter a lançadeira 324” na posição pré-mistura durante a compressão da parte capilar 211. A saliência proximal 396 pode engatar-se ao flange proximal 394 para manter a lançadeira 324” em posição.
[0288] Um volume predeterminado de amostra, no máximo, pode ser configurado para ser contido no compartimento de amostra 370”. O dispositivo de cartucho 300” pode incluir um compartimento de sobrefluxo 397 e um duto de sobrefluxo 398. O compartimento de sobrefluxo 397 e o duto de sobrefluxo 398 podem fazer parte do alojamento de cartucho ou do componente interno dentro do cartucho. Se a quantidade de amostra introduzida no compartimento de amostra 370” ultrapassar o volume predeterminado, por exemplo, ultrapassar cerca de 20 μl, o excesso de amostra desloca-se ao compartimento de sobrefluxo 397 conectado fluidicamente ao compartimento de amostra 370”, por exemplo, através do duto de sobrefluxo 398. Limitar o volume de amostra dentro do compartimento de amostra 370” melhora a precisão, exatidão e/ou consistência da análise uma vez que, no máximo, um volume predeterminado de amostra é inserido no reservatório de preparo de amostra 317 na posição de mistura. O compartimento de sobrefluxo 397 pode ser vedado de alguma outra forma para prevenir ou reduzir o vazamento do excesso de amostra dentro do compartimento de sobrefluxo 397.
[0289] A FIG. 12D ilustra um dispositivo de colheita de amostra 200” e dispositivo de cartucho 300” na posição de mistura, e a FIG. 12E ilustra uma vista aproximada de uma parte da FIG. 12D para maior clareza. À medida que o usuário impele o dispositivo de colheita de amostra 200” distalmente da posição pré-mistura à posição de mistura, a lançadeira 324” move-se parcialmente dentro do reservatório de preparo de amostra 317”. O exercício de uma força maior do que uma força limite contra a lançadeira 324” (por exemplo, na segunda extremidade 371” e, de preferência, dentro da cavidade 395) pelo dispositivo de colheita de amostra 200” (na parte de vedação distal 208” e/ou na extremidade distal do material capilar 211) faz com que a lançadeira 324” mova-se da posição pré-mistura à posição de mistura, na qual a amostra expelida no compartimento de amostra 370” e a esfera de reagente 375” são misturadas dentro do fluido do reservatório de preparo de amostra 317”. Por exemplo, a força limite pode ser a força necessária para impelir a lançadeira 324” distalmente além da saliência proximal 396. À medida que a lançadeira 324” move-se distalmente, a primeira extremidade 366” abre de tal modo que uma ou mais esferas de reagente dentro da lançadeira 324” e a amostra coletada dentro da lançadeira 324” sejam expostas ao fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317”. Vantajosamente, antes de a primeira extremidade 366” da lançadeira 324” abrir, a segunda extremidade 371” da lançadeira 324” é vedada fluidicamente pelo dispositivo de colheita de amostra 200” para que o fluido do reservatório de preparo de amostra 317” não vaze para o túnel de entrada 301” além da segunda extremidade 371” e/ou da zona de vedação intermediária 212. Além disso, à medida que o movimento distal do reservatório de colheita de amostra 200” provoca a passagem da posição pré-mistura à posição de mistura, o flange distal 393 da lançadeira 324” veda continuamente o fluido no reservatório de preparo de amostra 317” para que não flua ao túnel de entrada 301”. O dispositivo de cartucho 300” pode incluir uma saliência distal 399 configurada para conter a lançadeira 324” na posição de mistura e para prevenir um movimento mais distal. A saliência distal 399 engata-se ao flange proximal 394 para manter a lançadeira 324” em posição.
[0290] Na posição de mistura, a primeira extremidade 366” da lançadeira 324”, os um ou mais compartimentos de esfera de reagente da lançadeira alojando uma ou mais esferas de reagente e/ou os um ou mais compartimentos de amostra alojando a(s) amostra(s) a ser analisada(s) são dispostos dentro do reservatório de preparo de amostra 317”. Como explicado acima, a lançadeira 324” (por exemplo, na segunda extremidade 371”) e o dispositivo de colheita de amostra 200” (por exemplo, pela zona de vedação distal 208” inserida na cavidade 395) também podem vedar fluidicamente o reservatório de preparo de amostra 317” na posição de mistura para que a(s) amostra(s) coletada(s), a(s) esfera(s) de reagente e o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317” sejam vedados dentro do reservatório. Assim, a(s) amostra(s) coletada(s), a(s) esfera(s) de reagente e o fluido podem ser misturados dentro do reservatório de preparo de amostra 317”.
[0291] O dispositivo de cartucho 300” pode incluir ainda um membro de travamento 387” configurado para travar irreversivelmente o dispositivo de colheita de amostra 200” dentro do dispositivo de cartucho 300”. O membro de travamento 387” pode tender para dentro no túnel de entrada 301”, de tal modo que uma extremidade de travamento do membro de travamento 387” engate-se ao dispositivo de colheita de amostra 200” na posição de mistura. A extremidade de travamento pode travar-se a uma zona de engate do dispositivo de colheita de amostra 200”. A extremidade de travamento pode ser uma protuberância dimensionada para encaixar dentro de uma ranhura na haste do dispositivo de colheita de amostra 200” ou dentro de uma ranhura no envoltório 213, conforme ilustrado. O membro de travamento 387” também pode definir uma parte do canal de entrada 301”, conforme ilustrado, e pode ser acoplado ao alojamento de cartucho na extremidade oposta à sua extremidade de travamento. Vantajosamente, travar o dispositivo de colheita de amostra 200” (por exemplo, longitudinalmente e/ou axialmente) dentro do túnel de entrada 301” promove a vedação do reservatório de preparo de amostra 317” ao longo do tempo na medida em que o dispositivo de colheita de amostra 200” não pode ser retraído uma vez travado de modo a facilitar a disponibilidade e consistência do teste porque o usuário não pode puxar o dispositivo de colheita de amostra 200” para fora do dispositivo de cartucho 300” por acidente uma vez começado o teste.
[0292] Como os versados na técnica perceberão prontamente, embora as FIGs. de 12A a 12E não ilustrem um perfurador de vedação no dispositivo de cartucho, um perfurador de vedação pode ser incluído nessas modalidades. Por exemplo, o dispositivo de colheita de amostra 200” (por exemplo, na zona de vedação distal 208”) pode fazer contato com o perfurador de vedação para mover o perfurador de vedação da posição pré-vazão à posição de vazão da mesma maneira descrita acima com referência às FIGs. de 10A a 10J e/ou às FIGs. de 11A a 11E. O dispositivo de colheita de amostra 200” pode fazer contato com o perfurador de vedação e movê-lo da posição pré-vazão à posição de vazão antes, durante e/ou depois de fazer contato com a lançadeira 324” e movê-la da posição pré-mistura à posição de mistura. Além disso, a introdução do dispositivo de colheita de amostra 200” pode provocar a ativação de uma chave de contato, conforme descrito acima com referência às FIGs. de 11A a 11E. Por exemplo, o dispositivo de colheita de amostra 200” pode provocar o movimento de um perfurador de vedação, que, por sua vez, provoca a ativação da chave de contato.
[0293] Com referência agora à FIG. 13A, é ilustrado um cartucho alternativo para analisar uma amostra. Um dispositivo de cartucho 300”' pode ser construído à semelhança do dispositivo de cartucho 300 e/ou do dispositivo de cartucho 300” descritos acima, em que componentes semelhantes são identificados por números de referência iguais com apóstrofo. O dispositivo de cartucho 300”' é uma configuração universal que inclui componentes que podem ser usados para diferentes tipos de amostra. Por exemplo, muitos componentes dentro do dispositivo de cartucho 300”' podem ser usados para vários tipos de amostra sem modificação e, em algumas modalidades, só a lançadeira, pinça e esfera(s) de reagente são variadas para análises de indicações diferentes. Dessa forma, o dispositivo de cartucho 300”' pode ser universal, ao passo que a lançadeira, pinça e/ou esfera(s) de reagente podem selecionadas para uso no dispositivo de cartucho 300”' com base no(s) analito(s) alvo a ser analisados. Por exemplo, o dispositivo de cartucho 300”' pode ser munido de uma lançadeira projetada para coletar uma amostra relativamente pequena, por exemplo, de uma fossa nasal, ouvido, sangue, tal como uma lançadeira 324 ou 324' descrita acima com referência às FIGs. 9A e 9B, e de uma pinça também projetada para a colheita de amostras relativamente pequenas, ou o dispositivo de cartucho 300”' pode ser munido de uma lançadeira projetada para a colheita de amostras fluidas relativamente grandes, por exemplo, saliva, sangue, plasma, urina, tal como a lançadeira 324” descrita acima com referência às FIGs. de 12A a 12E, e de uma pinça também projetada para a colheita de amostras fluidas relativamente grandes. O dispositivo de cartucho 300”' pode ser munido ainda de uma esfera(s) de reagente destinada(s) a identificar diferentes analitos alvo que podem ser indicativos, por exemplo, de inflamação, influenza, testosterona, fertilidade, HIV ou Vitamina D. Logo, o dispositivo de cartucho 300”' é altamente intercambiável para diferentes tipos de amostras e indicações, o que reduz os custos e fardos de fabricação.
[0294] Na FIG. 13A, é ilustrada uma vista explodida de um dispositivo de cartucho 300”'. O dispositivo de cartucho 300”' inclui um componente interno 316”' - que inclui um reservatório de preparo de amostra 317”', um reservatório de lavagem 318”', um reservatório de substrato 319”', um componente de túnel de entrada 326”', um compartimento de sobrefluxo 397”' e/ou pilares 610 e 612 - um material de vedação 320”', um perfurador de vedação 321”', uma lançadeira 324”' com uma primeira extremidade 366”' e membros de vedação 614, um dessecante 325”', um elemento sonicador 327”', um bloco absorvente 328”', uma camada 329”', um canal de análise 330”', uma placa de circuito 331”', uma memória 332”', um sensor 338”', elementos calefatores, uma chave de contato 389”', contatos de mola 392”', uma esfera de reagente 375”', um sensor de temperatura 616 e/ou uma pinça 618. Os componentes internos são dispostos dentro do alojamento 304”', por exemplo, entre os componentes de tampa primeiro 310”' e segundo 311”'. Como alternativa, um ou mais componentes internos são dispostos dentro de um alojamento, ao passo que outros componentes internos são dispostos dentro de outro(s) alojamento(s). No caso de vários alojamentos, esses diferentes alojamentos podem ser configurados para acoplar-se uns aos outros.
[0295] Na FIG. 13A, a lançadeira 324”' é ilustrada como substancialmente semelhante à lançadeira 324” das FIGs. de 12A a 12E, embora uma lançadeira como a lançadeira 324 da FIG. 9A ou a lançadeira 324' da FIG. 9B possam ser usadas dependendo do tipo da amostra que será coletada. A pinça 618 também pode ser substituída pela pinça 618' descrita abaixo com base no tipo da amostra que será coletada. Várias esfera(s) de reagente 375”' também podem ser substituídas no dispositivo de cartucho 300”'.
[0296] Os pilares 610 e 612 são configurados para acoplar-se ao perfurador de vedação 321”' e para permitir que o perfurador de vedação 321”' mova-se da posição pré-vazão à posição de vazão. Os pilares 610 e 612 podem ser formados de maneira integrante ao componente interno 316”' ou como peças separadas.
[0297] O sensor de temperatura 616 pode ser configurado para detectar uma temperatura indicativa da temperatura do fluido em um reservatório, por exemplo, no reservatório de preparo de amostra 317”'. Por exemplo, o sensor de temperatura 616 pode detectar mudanças de temperatura adjacentes ao reservatório que sejam indicativas da temperatura no reservatório. O sensor de temperatura 616 pode ser um termistor e pode ser disposto na placa de circuito 331”' para permitir o acoplamento elétrico com o dispositivo de leitura através de um ou mais condutores elétricos na placa de circuito 331”'. De preferência, o sensor de temperatura 616 é posicionado em adjacência ao elemento sonicador 327”' na placa de circuito 331”' para que o sensor de temperatura 616 detecte a temperatura durante a mistura dentro do reservatório de preparo de amostra 317”' pelo elemento sonicador 327”'. Vantajosamente, a temperatura indicativa da temperatura no reservatório de preparo de amostra 317”' pode ser monitorada durante a mistura do fluido no reservatório ao(s) reagente(s) da(s) esfera(s) de reagente e à amostra para garantir que a temperatura dentro do reservatório de preparo de amostra 317”' seja dentro de uma faixa predeterminada. Se fora da faixa predeterminada, a emissão de ondas acústicas ao reservatório de preparo de amostra 317”' pelo elemento sonicador 327”' pode ser modificada, por exemplo, em resposta a sinais elétricos enviados pelo leitor ao elemento sonicador 327”'. O sensor de temperatura 616 pode gerar um sinal indicativo da temperatura do fluido no reservatório que pode ser transmitido ao leitor para processamento através dos condutores elétricos na placa de circuito 331”'. O sensor de temperatura 616 pode ser posicionado abaixo do elemento sonicador 327”' na placa de circuito 331”' e em adjacência a um ou mais contatos de mola, por exemplo, entre os contatos de mola primeiro e segundo 392”'.
[0298] A pinça 618 é de preferência disposta no túnel de entrada 301”' entre a abertura 302”' e o reservatório de preparo de amostra 317”'. A pinça 618 também pode ser disposta ao menos em parte proximal à lançadeira 324”' no túnel de entrada 301”'. Por exemplo, na posição pré- mistura, uma extremidade, por exemplo, a segunda extremidade, da lançadeira pode ser disposta dentro da pinça 618. A pinça 618 também pode ser configurada para conter a lançadeira 324”' na posição pré- mistura e para desacoplar-se da lançadeira 324”' durante a introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada 301”'. Sendo assim, a pinça 618 pode conter a lançadeira 324”' no estado pré- mistura até que a força exercida pelo dispositivo de colheita de amostra desacople a pinça 618 da lançadeira 324”', de tal modo que a lançadeira 324”' mova-se da posição pré-mistura à posição de mistura ao passo que a pinça 618 permanece no lugar dentro do túnel de entrada 301”'. A pinça 618 possui um duto através dela dimensionado para permitir a introdução da parte distal do dispositivo de colheita de amostra. A pinça 618 pode ser de formato substancialmente tubular, conforme ilustra a FIG. 13A. A pinça 618 também pode ser configurada para ativar a chave de contato 389”'. Por exemplo, a pinça 618 pode ativar a chave de contato 389”' em resposta a uma força exercida contra ela pelo dispositivo de colheita de amostra durante a introdução do mesmo no túnel de entrada 301”'.
[0299] Com referência agora às FIGs. de 13B a 13SS, são ilustrados vários exemplos de dispositivos de colheita de amostra que podem ser usados no sistema de detecção 100.
[0300] Com referência à FIG. 13B, um dispositivo de colheita de amostra 200”' pode ser construído à semelhança do dispositivo de colheita de amostra 200” descrito acima, salvo que o dispositivo de colheita de amostra 200”' possui uma haste modificada para travar o dispositivo de colheita de amostra 200”' dentro do cartucho durante as introduções parcial e por inteiro do dispositivo de colheita de amostra 200”'. Por exemplo, o dispositivo de colheita de amostra 200”' inclui ilustrativamente uma zona de engate 209”' com várias ranhuras e protuberâncias distais à, e espaçadas da zona de vedação proximal 207”'. As várias ranhuras e protuberâncias são configuradas para engatar-se a um ou mais componentes do dispositivo de cartucho visando à irretratibilidade do dispositivo de colheita de amostra 200”' durante as introduções parcial e por inteiro do dispositivo de colheita de amostra 200”' no cartucho. Por exemplo, o cartucho pode engatar-se sequencialmente a ranhuras das várias ranhuras na zona de engate 209”' em uma direção da distal à proximal à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se distalmente no túnel de entrada. A zona de engate 209”' pode ser configurada para acoplar-se, permanente ou temporariamente, a um perfurador de vedação do dispositivo de cartucho para mover o perfurador de vedação dentro do dispositivo de cartucho em resposta ao movimento do dispositivo de colheita de amostra 200”'. Em aditamento, ou como alternativa, a zona de engate 209”' pode ser configurada para ativar uma chave de contato durante a introdução do dispositivo de colheita de amostra. Por exemplo, o ombro 220 na extremidade distal da zona de engate 209”' pode ser configurado para acoplar-se ao perfurador de vedação e/ou para ativar a chave de contato.
[0301] Assim como o dispositivo de colheita de amostra 200”, o dispositivo de colheita de amostra 200”' inclui uma parte distal modificada 201”' para a colheita aprimorada de quantidades relativamente grandes de fluido (por exemplo, cerca de 10 a 100 microlitros, de preferência de cerca de 20 microlitros) que pode incluir uma zona de vedação distal 208”', uma parte capilar 211”', uma zona de vedação intermediária 211 e um envoltório 213”'. O dispositivo de colheita de amostra 200”' também pode incluir uma parte proximal 202”', uma haste 203”' estendendo-se entre a parte distal 201”' e a parte proximal 202”', um punho 206”', uma zona de vedação proximal 207”' e/ou uma zona de engate 209”' com um ombro 220 semelhantes aos mesmos elementos com apóstrofo descritos acima. O dispositivo de colheita de amostra 200”' é configurado para a introdução total ou parcial dentro do dispositivo de cartucho 300”' após a colheita da amostra. O dispositivo de colheita de amostra 200”' e o dispositivo de cartucho 300”' podem ser particularmente úteis para coletar e analisar saliva, sangue, plasma, urina ou seus semelhantes. O ombro 220 na zona de engate 209”' estende-se de preferência mais além do eixo longitudinal do dispositivo de colheita de amostra 200”' do que um ombro na zona de vedação distal 208”' para que o ombro 220 faça contato com o perfurador de vedação e mova-o para dar vazão a um ou mais reservatórios dentro do dispositivo de cartucho 300”' e/ou faça contato com a pinça para ativar a chave de contato, ao passo que o ombro na zona de vedação distal 208”' é dimensionado para se mover distalmente através do túnel de entrada sem mover o perfurador de vedação e/ou sem ativar a chave de contato.
[0302] As FIGs. 13C, 13D, 13E, 13F, 13G e 13H são vistas traseira, lateral, dianteira, traseira, lateral e dianteira, respectivamente, de um dispositivo de colheita de amostra 200”'.
[0303] Com referência à FIG. 13I, um dispositivo de colheita de amostra 200”“ pode ser construído à semelhança do dispositivo de colheita de amostra 200 descrito acima, salvo que o dispositivo de colheita de amostra 200”“ possui uma zona de engate 209”“ semelhante à zona de engate 209”' da FIG. 13B e a ponta 204”“ não inclui um tubo. A ponta 204”“ pode ter uma extremidade arredondada, conforme ilustrado, e pode ser configurada para coletar uma amostra de qualquer região ou localização desejada, embora a ponta 204”“ seja particularmente útil para coletar uma amostra de uma área nasal. As FIGs. 13J, 13K, 13L, 13M, 13N e 13O são vistas traseira, lateral, dianteira, traseira, lateral e dianteira, respectivamente, de um dispositivo de colheita de amostra 200”“.
[0304] Com referência à FIG. 13P, um dispositivo de colheita de amostra 200””’ pode ser construído à semelhança do dispositivo de colheita de amostra 200”” ilustrado na FIG. 13I, salvo que a ponta 204””’ do dispositivo de colheita de amostra 200””’ inclui um tubo 205””’ (como o tubo ilustrado nas FIGs. 2A e 2B). A parte distal 201””’, incluindo a ponta 204””’, é configurada para ser exposta a uma amostra de tal modo que, no máximo, um volume predeterminado da amostra (por exemplo, menor que 10 microlitros, de preferência de cerca de 2 microlitros) seja recolhido no tubo 205””’ para análise. Espera-se que a colheita de um volume predeterminado da amostra promova precisão à análise de analitos na medida em que uma quantidade substancialmente conhecida da amostra será analisada. A ponta 204”“ pode ter uma extremidade arredondada, conforme ilustrado, e pode ser configurada para coletar uma amostra de qualquer região ou localização desejada, embora a ponta 204”” seja particularmente útil para coletar uma amostra de sangue. As FIGs. 13Q, 13R, 13S, 13T, 13U, 13V e 13W são vistas lateral, traseira, lateral, dianteira, traseira, lateral e dianteira, respectivamente, de um dispositivo de colheita de amostra 200”“'.
[0305] Com referência à FIG. 13X, um dispositivo de colheita de amostra 200”““ pode ser construído à semelhança do dispositivo de colheita de amostra 200”“' ilustrado na FIG. 13P, salvo que a ponta 204”““ do dispositivo de colheita de amostra 200”““ inclui uma fenda 222 em vez de um tubo. A parte distal 201”““, incluindo a ponta 204”““, é configurada para ser exposta a uma amostra de tal modo que, no máximo, um volume predeterminado da amostra (por exemplo, menor que 10 microlitros, de preferência de cerca de 5 microlitros) seja recolhido na fenda 222 para análise. Espera-se que a colheita de um volume predeterminado da amostra promova precisão à análise de analitos na medida em que uma quantidade substancialmente conhecida da amostra será analisada. A ponta 204”““ pode ter uma extremidade arredondada, conforme ilustrado, e pode ser configurada para coletar uma amostra de qualquer região ou localização desejada, embora a ponta 204”““ seja particularmente útil para coletar uma amostra de sangue. As FIGs. 13Y, 13Z, 13AA, 13BB, 13CC, 13DD e 13EE são vistas lateral, traseira, lateral, dianteira, traseira, lateral e dianteira, respectivamente, de um dispositivo de colheita de amostra 200”““.
[0306] Com referência à FIG. 13FF, um dispositivo de colheita de amostra 200”””’ pode ser construído à semelhança do dispositivo de colheita de amostra 200””’ ilustrado na FIG. 13P, salvo que a ponta 204”““' do dispositivo de colheita de amostra 200”””' inclui um anel 224 em vez de um tubo. A parte distal 201”””', incluindo a ponta 204”””', é configurada para ser exposta a uma amostra de tal modo que, no máximo, um volume predeterminado da amostra (por exemplo, menor que 10 microlitros, de preferência de cerca de 2 microlitros) seja recolhido em uma ranhura formada pelo anel 224 para análise. Espera- se que a colheita de um volume predeterminado da amostra promova precisão à análise de analitos na medida em que uma quantidade substancialmente conhecida da amostra será analisada. A ponta 204”””' pode ter uma extremidade arredondada, conforme ilustrado, e pode ser configurada para coletar uma amostra de qualquer região ou localização desejada, embora a ponta 204”””' possa ser particularmente útil para coletar uma amostra de sangue. As FIGs. 13GG, 13HH, 13II, 13JJ, 13KK e 13LL são vistas traseira, lateral, dianteira, traseira, lateral e dianteira, respectivamente, de um dispositivo de colheita de amostra 200”““'.
[0307] Com referência à FIG. 13MM, um dispositivo de colheita de amostra 200”””” pode ser construído à semelhança do dispositivo de colheita de amostra 200”“' ilustrado na FIG. 13P, salvo que a ponta 204”””” do dispositivo de colheita de amostra 200”””” inclui um primeiro anel 226 e um segundo anel 228 em vez de um tubo. A parte distal 201””””, incluindo a ponta 204””””, é configurada para ser exposta a uma amostra de tal modo que, no máximo, um volume predeterminado da amostra (por exemplo, menor que 10 microlitros, de preferência de cerca de 5 microlitros) seja recolhido em uma ranhura formada pelo primeiro anel 226 e em uma ranhura formada pelo segundo anel 228 para análise. Espera-se que a colheita de um volume predeterminado da amostra promova precisão à análise de analitos na medida em que uma quantidade substancialmente conhecida da amostra será analisada. A ponta 204”””” pode ter uma extremidade arredondada, conforme ilustrado, e pode ser configurada para coletar uma amostra de qualquer região ou localização desejada, embora a ponta 204”“““ seja particularmente útil para coletar uma amostra de sangue. As FIGs. 13NN, 13OO, 13PP, 13QQ, 13RR e 13SS são vistas traseira, lateral, dianteira, traseira, lateral e dianteira, respectivamente, de um dispositivo de colheita de amostra 200”“““.
[0308] Com referência agora às FIGs. 14A e 14B, é descrita uma pinça exemplificativa para uso em um cartucho. A pinça 618 pode ser projetada especificamente para a colheita de amostras fluidas relativamente grandes, por exemplo, saliva, sangue, plasma, urina, tal como quando a amostra é comprimida a partir da parte distal do dispositivo de colheita de amostra, conforme descrito acima com referência às FIGs. de 12A a 12E, à FIG. 13B e abaixo. A pinça 618 pode incluir uma extremidade proximal 620, uma extremidade distal 622 e um duto 624 estendendo-se entre as extremidades 620 e 622. O duto 624 pode ser dimensionado para permitir a introdução da parte distal de um dispositivo de colheita de amostra nele. A pinça 618 é posicionada no túnel de entrada de tal modo que a parte distal do dispositivo de colheita de amostra entre primeiramente no duto 624 pela extremidade proximal 620. A pinça 618 também pode incluir uma fenda 626, por exemplo, em sua superfície superior A fenda 626 é dimensionada para receber uma parte do perfurador de vedação através dela. Por exemplo, o engate do perfurador de vedação pode estender-se através da fenda ao túnel de entrada para permitir o contato entre o perfurador de vedação e o dispositivo de colheita de amostra.
[0309] O duto 624 da pinça 618 também pode ser dimensionado para receber uma parte da lançadeira nele. Por exemplo, a extremidade proximal da lançadeira pode ser disposta no duto 624 através da extremidade distal 622 da pinça 618. A pinça 618 também pode ser configurada para conter a lançadeira no túnel de entrada na posição pré-mistura. Por exemplo, a pinça 618 pode incluir um ou mais braços de travamento configurados para acoplá-la à lançadeira na posição pré- mistura. Ilustrativamente, a pinça 618 inclui um primeiro braço de travamento 628 e um segundo braço de travamento 630 em lados laterais opostos da pinça 618. Vantajosamente, ao usar um dispositivo de colheita de amostra com uma parte distal compressível para coletar uma amostra fluida, a pinça 618 pode manter a lançadeira em posição no túnel de entrada durante a compressão da parte distal para expelir o fluido de amostra na lançadeira. Cada braço de travamento pode incluir uma rampa e uma protuberância, ilustrados como a rampa 632 e a protuberância 634 para o braço de travamento 630 na FIG. 14B. A protuberância 634 pode acoplar-se à lançadeira para mantê-la no lugar na posição pré-mistura. Por exemplo, as protuberâncias podem conter o flange proximal da lançadeira durante a compressão da parte distal do dispositivo de colheita de amostra. Os braços de travamento primeiro 628 e segundo 630 também podem desacoplar-se da lançadeira durante a introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada. Os braços de travamento primeiro 628 e segundo 630 podem flexionar- se para desacoplá-los da lançadeira em resposta a uma força exercida contra eles pelo dispositivo de colheita de amostra durante a introdução deste no túnel de entrada. Por exemplo, o ombro do dispositivo de colheita de amostra pode fazer contato com a(s) rampa(s) do(s) braço(s) de travamento e fazer com que a(s) protuberância(s) flexione(m)-se para fora à medida que o dispositivo de colheita de amostra move-se distalmente ao longo da(s) rampa(s) e no túnel de entrada. A(s) rampa(s) têm um formato tal que as protuberância(s) desacople(m)-se do flange proximal da lançadeira para destravá-la e permitir que ela mova-se da posição pré-mistura à posição de mistura, na qual a lançadeira jaz disposta parcialmente dentro do reservatório de preparo de amostra.
[0310] A pinça 618 pode incluir uma parte defletora 636 configurada para flexionar-se a fim de ativar uma chave de contato dentro do cartucho. De preferência, a parte defletora 636 é disposta em uma face inferior da pinça 618 e posicionada acima da chave de contato no túnel de entrada. A parte defletora 636 pode flexionar-se para ativar a chave de contato em resposta a uma força exercida contra a parte defletora 636 pelo dispositivo de colheita de amostra durante a introdução deste no túnel de entrada. Por exemplo, o ombro do dispositivo de colheita de amostra pode fazer contato com a parte defletora 636 e forçá-la para baixo à medida que o dispositivo de colheita de amostra move-se distalmente no túnel de entrada a fim de ativar a chave de contato. Ilustrativamente, a parte defletora 636 é um braço configurado para flexionar-se para baixo
[0311] Com referência agora às FIGs. 14C e 14D, é descrita uma pinça alternativa para uso em um cartucho. Uma pinça 618' pode ser projetada especificamente para a colheita de amostras relativamente pequenas, por exemplo, de uma fossa nasal, de um ouvido, de sangue, tal como quando a amostra não precisa ser comprimida a partir da parte distal do dispositivo de colheita de amostra. Como perceber-se-á ao comparar as FIGs. 14C e 14D às FIGs. 14A e 14B, a pinça 618' é semelhante à pinça 618, salvo que a pinça 618' não possui braços de travamento. A pinça 618' possui uma ou mais protuberâncias 637 formadas na extremidade distal 622' e configuradas para fazer contato com a extremidade proximal da lançadeira na posição pré-mistura. Por exemplo, uma ou mais protuberâncias 637 podem fazer contato com um membro de vedação, por exemplo, um anel O-ring, na segunda extremidade 371, 371' da lançadeira 324, 324' para manter o membro de vedação em posição. As uma ou mais protuberâncias podem ter ângulos condutores configurados para guiar a parte distal do dispositivo de colheita de amostra à abertura na segunda extremidade da lançadeira.
[0312] Com referência agora às FIGs. de 15A a 15D, um cartucho 300”' é ilustrado em várias posições com a superfície superior do alojamento removida para maior clareza. As FIGs. 15A e 15B são vistas em corte transversal através do centro do túnel de entrada para maior clareza. Na FIG. 15A, o cartucho 300”' é ilustrado na posição de pré-mistura, pré-vazão e armazenamento, onde um dispositivo de colheita de amostra ainda não foi inserido no túnel de entrada 301”'. Conforme ilustrado, o perfurador de vedação 321”' encontra-se na posição pré- vazão e ainda não perfurou o material de vedação 320”' sobre os reservatórios, a extremidade da lançadeira 324”' encontra-se dentro da extremidade distal da pinça 618, ao passo que a extremidade distal da lançadeira 324”' forma uma das paredes do reservatório de preparo de amostra 317”', e a parte defletora 636 da pinça 618 encontra-se na posição pré-flexão, na qual a parte defletora 636 não ativa a chave de contato 389”'. Na FIG. 15B, o cartucho 300”' é ilustrado na posição de mistura, vazão e análise, onde o dispositivo de colheita de amostra é inserido por inteiro no túnel de entrada 301”'. Conforme ilustrado, o perfurador de vedação 321”' encontra-se na posição de vazão e perfurou o material de vedação 320”' sobre cada um dos reservatórios, a lançadeira 324”' moveu-se distalmente a partir da pinça 618 de tal modo que a amostra e a esfera de reagente 375”' estão em mistura com o fluido no reservatório de preparo de amostra 317”', a parte defletora 636 da pinça 618 está na posição de flexão, onde a parte defletora 636 ativou a chave de contato 389”', e os membros de travamento 387”' travaram o dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada 301”'. Na FIG. 15C, o cartucho 300”' é ilustrado ainda na posição pré-mistura e pré-vazão na medida em que o dispositivo de colheita de amostra só foi inserido parcialmente no túnel de entrada 301”'. A FIG. 15D ilustra o cartucho 300”' na posição de vazão.
[0313] Com referência novamente à FIG. 15A, é descrito um processo exemplificativo para perfurar o material de vedação disposto sobre um ou mais reservatórios no dispositivo de cartucho por interação entre o dispositivo de colheita de amostra o perfurador de vedação dentro do dispositivo de cartucho.
[0314] O perfurador de vedação 321”' é configurado para perfurar o material de vedação 320”' para dar vazão ao fluido no reservatório de preparo de amostra 317”', no reservatório de lavagem 318”' e/ou no reservatório de substrato 319”'. De preferência, o perfurador de vedação 321”' é configurado para perfurar o material de vedação 320”' sobre os reservatórios em sequência para reduzir a resistência no dispositivo de colheita de amostra durante a perfuração. O perfurador de vedação 321”' pode ser configurado para sofrer contato da parte distal, por exemplo, em um ombro, de um dispositivo de colheita de amostra dentro do túnel de entrada 301”' e para mover-se dentro do alojamento 304”', em resposta à força exercida pelo dispositivo de colheita de amostra, de modo a fazer com que o material de vedação 320”' seja perfurado para dar vazão ao fluido no reservatório de preparo de amostra 317”', no reservatório de lavagem 318”' e/ou no reservatório de substrato 319”'. Ilustrativamente, o perfurador de vedação 321”' é inteiriço. O perfurador de vedação 321”' é disposto dentro do alojamento 304”' e pode ser disposto parcialmente dentro do túnel de entrada 301”'. Por exemplo, o engate 380”' do perfurador de vedação 321”' pode ser disposto dentro do túnel de entrada 301”', por exemplo, através da fenda 626 da pinça 618. O perfurador de vedação 321”' possui um ou mais elementos perfurantes com extremidades pontiagudas o bastante para rasgar o material de vedação 320”'. Ilustrativamente, o perfurador de vedação 321”' possui um primeiro elemento perfurante 381”' com uma extremidade perfurante adjacente ao reservatório de preparo de amostra 317”', um segundo elemento perfurante 382”' com uma extremidade perfurante adjacente ao reservatório de lavagem 318”' e/ou um terceiro elemento perfurante 383”' com uma extremidade perfurante adjacente ao reservatório de substrato 319”'.
[0315] O perfurador de vedação 321”' também inclui fendas 638 e 640 configuradas para receber uma parte dos pilares 610 e 612, respectivamente. Logo, o perfurador de vedação 321”' pode mover-se dentro do alojamento 304”' enquanto as partes dos pilares 610 e 612 permanecem nas fendas 638 e 640. O cartucho 300”' também pode incluir uma ou mais rampas configuradas para flexionar os um ou mais elementos perfurantes rumo ao material de vedação 320”' para perfurar o mesmo. As uma ou mais rampas podem acoplar-se diretamente ao alojamento 304”' do cartucho 300”'. Os pico(s) das uma ou mais rampas podem ser posicionados de tal modo que os um ou mais elementos perfurantes desloquem-se além do(s) pico(s) quando o dispositivo de colheita de amostra for totalmente inserido no túnel de entrada 301”' a fim de facilitar a vazão dos reservatórios. Ilustrativamente, o cartucho 300”' possui uma primeira rampa 642 adjacente ao reservatório de preparo de amostra 317”', uma segunda rampa 644 adjacente ao reservatório de lavagem 318”', e uma terceira rampa 646 adjacente ao reservatório de substrato 319”'. A distância entre cada rampa e cada elemento perfurante na posição de pré-vazão pode ser diferente, para que os reservatórios sejam perfurados em sequência. Cada rampa pode ter uma ruptura no meio para receber a parte do perfurador de vedação 321”' adjacente aos elementos perfurantes nas posições de vazão e mistura, conforme ilustra a FIG. 15B.
[0316] À medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se distalmente através do túnel de entrada 301”', de preferência o perfurador de vedação 321”' não se move dentro do alojamento de cartucho e permanece em uma posição pré-vazão até que o dispositivo de colheita de amostra 200”' engate-se com firmeza ao perfurador de vedação 321”'. O perfurador de vedação 321”' pode engatar-se com firmeza ao dispositivo de colheita de amostra 200”' acoplando temporária ou permanentemente o engate 380”' do perfurador de vedação 321”' ao dispositivo de colheita de amostra 200”', por exemplo, no ombro 220, uma vez que o dispositivo de colheita de amostra 200”' seja inserido o suficiente no túnel de entrada 301”'.
[0317] À medida que o usuário impele o dispositivo de colheita de amostra 200”' distalmente, o perfurador de vedação 321”' move-se da posição pré-vazão à posição de vazão. O perfurador de vedação 321”' pode mover-se dentro do cartucho, por exemplo, por exercício de uma força maior do que uma força limite pelo dispositivo de colheita de amostra 200”' (por exemplo, no ombro 220, que pode estar na extremidade distal do envoltório 213”' e/ou na extremidade distal da zona de engate 209”') contra o perfurador de vedação 321”' (por exemplo, no engate 380”'). À medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se distalmente, o elemento perfurante à distância mais curta de sua rampa é o primeiro a perfurar o material de vedação sobre o respectivo reservatório. Por exemplo, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se distalmente, o perfurador de vedação 321”' move-se substancialmente em paralelo ao movimento do dispositivo de colheita de amostra 200”' até que o segundo elemento perfurante 382”' faça contato com a segunda rampa 644, e a segunda rampa 644 flexiona o segundo elemento perfurante 382”' para baixo para perfurar o material de vedação 320”' sobre o reservatório de lavagem 318”'. À medida que o perfurador de vedação 321”' continua movendo-se distalmente, o segundo elemento perfurante 382”' move-se além do pico da segunda rampa 644 e ascende para fora do orifício perfurado acima do reservatório de lavagem 318”', ao passo que o terceiro elemento perfurante 383”' faz contato com a terceira rampa 646 e a terceira rampa 646 flexiona o terceiro elemento perfurante 383”' para baixo para perfurar o material de vedação 320”' sobre o reservatório de substrato 319”'. À medida que o perfurador de vedação 321”' continua movendo-se distalmente, o terceiro elemento perfurante 383”' move-se além do pico da terceira rampa 646 e ascende para fora do orifício perfurado acima do reservatório de substrato 319”', ao passo que o primeiro elemento perfurante 381”' faz contato com a primeira rampa 642, e a primeira rampa 642 flexiona o primeiro elemento perfurante 381”' para baixo para perfurar o material de vedação 320”' sobre o reservatório de preparo de amostra 317”'. À medida que o perfurador de vedação 321”' continua movendo-se distalmente, o primeiro elemento perfurante 381”' move-se além do pico da primeira rampa 642 e ascende para fora do orifício perfurado acima do reservatório de preparo de amostra 317”'. Como os versados na técnica perceberão, a ordem de perfuração para a perfuração em sequência pode ser variada.
[0318] Vantajosamente, uma configuração em que a introdução do dispositivo de colheita de amostra 200”' faz com que o reservatório de preparo de amostra 317”', o reservatório de lavagem 318”' e/ou o reservatório de substrato 319”' sejam abertos em sequência garante que esses reservatórios permaneçam fluidicamente vedados antes da introdução do dispositivo de colheita de amostra 200, mitiga as forças resistivas durante a introdução do dispositivo de colheita de amostra e facilita a drenagem desses reservatórios ao canal de análise quando a saída de um respectivo reservatório permite o fluxo de fluido através dela.
[0319] Com referência agora às FIGs. de 16A a 16J, é descrita uma configuração para coletar e analisar uma amostra usando um cartucho 300”'. Ilustrativamente, o dispositivo de colheita de amostra 200”' é inserido no cartucho 300”', embora deva-se ter em mente que qualquer dispositivo de colheita de amostra descrito neste documento pode ser usado visto que o cartucho 300”' é projetado para a aplicação universal de diferentes tipos de amostra e diferentes tipos de indicações, embora certos componentes internos possam ser substituídos, tais como a lançadeira, a(s) esfera(s) de reagente e/ou a pinça, dependendo da aplicação. O dispositivo de colheita de amostra 200”' é descrito acima com referência à FIG. 13B. O dispositivo de colheita de amostra 200”' inclui ilustrativamente uma zona de engate 209”' com várias ranhuras e protuberâncias distais à, e espaçadas da zona de vedação na parte proximal do dispositivo de colheita de amostra 200”'. As várias ranhuras e protuberâncias são configuradas para engatar-se a um ou mais componentes do dispositivo de cartucho 300”' visando à irretratibilidade do dispositivo de colheita de amostra 200”' durante as introduções parcial e por inteiro do dispositivo de colheita de amostra 200”' no cartucho 300”'. A zona de engate 209”' pode facilitar o engate fixo entre o dispositivo de colheita de amostra 200”' e o dispositivo de cartucho, por exemplo, por membros de travamento 387”', para que o dispositivo de colheita de amostra 200”' seja acoplado irreversivelmente ao cartucho quando o dispositivo de colheita de amostra 200”' for inserido parcialmente por uma distância predeterminada no túnel de entrada do cartucho, por exemplo, quando a ranhura mais distal da zona de engate 209”' engatar-se aos membros de travamento 387”'. O dispositivo de colheita de amostra 200”' permanece acoplado irreversivelmente ao cartucho à medida que a introdução avança rumo à posição totalmente inserida. Por exemplo, os membros de travamento 387”' podem engatar-se sequencialmente a ranhuras das várias ranhuras na zona de engate 209”' em uma direção da distal à proximal à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se distalmente no túnel de entrada 301”'. Os membros de travamento 387”' podem engatar-se à ranhura mais proximal das várias ranhuras na zona de engate 209”' quando o dispositivo de colheita de amostra 200”' for totalmente inserido no túnel de entrada 301”'. De preferência, o dispositivo de colheita de amostra 200”' não pode ser retraído após a introdução seja parcial ou total, reduzindo assim o risco de contaminação. A zona de engate 209”' pode ser configurada para acoplar-se, permanente ou temporariamente, ao perfurador de vedação do dispositivo de cartucho para mover o perfurador de vedação dentro do dispositivo de cartucho em resposta ao movimento do dispositivo de colheita de amostra 200”'. Em aditamento, ou como alternativa, a zona de engate 209”' pode ser configurada para ativar uma chave de contato durante a introdução do dispositivo de colheita de amostra. Por exemplo, o ombro 220 na extremidade distal da zona de engate 209”' pode ser configurado para acoplar-se ao perfurador de vedação e/ou para ativar a chave de contato.
[0320] Antes da introdução no túnel de entrada 301”' do dispositivo de cartucho 300”', o dispositivo de colheita de amostra 200”' é exposto a uma amostra, por exemplo, no lado de dentro da bochecha, na garganta, na boca, em uma fossa nasal, em um ouvido, de urina, de sangue, de plasma, de saliva etc. A parte capilar 211”' do dispositivo de colheita de amostra 200”' é projetada para reter uma fração da amostra para permitir a análise da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro da amostra usando o dispositivo de cartucho 300”' e o dispositivo de leitura. O dispositivo de cartucho 300”' pode ser acoplado eletricamente ao dispositivo de leitura antes ou depois de inserir o dispositivo de colheita de amostra 200”' no dispositivo de cartucho 300”'.
[0321] Com referência à FIG. 16A, a extremidade distal do dispositivo de colheita de amostra 200”' é primeiramente inserida na abertura 302”' que define o início do túnel de entrada 301”'. Conforme ilustrado, o perfurador de vedação 321”' encontra-se na posição pré-vazão e ainda não perfurou o material de vedação 320”' sobre os reservatórios, a extremidade da lançadeira 324”' encontra-se dentro da extremidade distal da pinça 618, ao passo que a extremidade distal da lançadeira 324”' forma uma das paredes do reservatório de preparo de amostra 317”', e a parte defletora 636 da pinça 618 encontra-se na posição pré- flexão, na qual a parte defletora 636 não ativa a chave de contato 389”'. Nessa posição pré-mistura, a esfera de reagente 375”' alojada pela lançadeira 324”' encontra-se dentro do túnel 301”' e não é exposta ao fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317”'.
[0322] Com referência à FIG. 16B, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se distalmente no túnel de entrada 301”', a extremidade distal do dispositivo de colheita de amostra 200”' desloca-se através do duto 624 da pinça 618 e faz contato com a lançadeira 324”'. Por exemplo, a extremidade distal e/ou a zona de vedação distal 208”' podem fazer contato com a segunda extremidade 371”' (por exemplo, na cavidade 395 e/ou no flange proximal 394”'), conforme ilustrado. Conforme explicado acima com referência às FIGs. de 12A a 12E, a cavidade 395”' pode ser de dimensão um pouco maior do que a superfície externa da parte capilar 211”' para que a extremidade distal da parte capilar 211”' encaixe-se comodamente dentro da cavidade 395”', e a zona de vedação distal 208”' pode ser configurada para vedar fluidicamente o dispositivo de colheita de amostra 200”' à lançadeira 324”' para que o fluido expelido a partir do dispositivo de colheita de amostra 200”' desloque-se ao compartimento de amostra 370”'. Nessa posição pré-mistura, o compartimento de amostra 370”' encontra-se dentro do túnel de entrada 301”' e não é exposto ao fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317”'.
[0323] Conforme ilustra a FIG. 16C, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se mais distalmente no túnel de entrada 301”', o dispositivo de colheita de amostra 200”' flexiona um ou mais membros de travamento 387”' do dispositivo de cartucho 300”', por exemplo, por meio do ombro 220, e o dispositivo de colheita de amostra 200”' expele a amostra fluida coletada no compartimento de amostra 370”' da lançadeira 324”', por exemplo, através da abertura 372”' da segunda extremidade 371”'. Como explicado acima, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se distalmente, a parte capilar 211”' é comprimida para expelir a amostra coletada e a extremidade distal da parte capilar 211”' permanece substancialmente em posição durante a compressão. A zona de vedação intermediária 212”' e/ou o envoltório 213”' movem-se distalmente em proporção ao movimento do punho do dispositivo de colheita de amostra 200”' durante essa compressão. De preferência, à medida que a parte capilar 211”' é comprimida e a amostra é expelida dela, a amostra expelida desloca-se através da abertura 372”' ao compartimento de amostra 370”'. Durante a compressão, a lançadeira 324”' permanece substancialmente em posição dentro do túnel de entrada 301”' e a primeira extremidade 366”' da lançadeira 324”' continua formando uma das paredes do reservatório de preparo de amostra 317”' para vedar o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317”'. A pinça 618 pode conter a lançadeira 324”' na posição pré-mistura durante a compressão da parte capilar 211”'. Por exemplo, os braços de travamento primeiro e segundo da pinça 618 podem manter a lança 324”' na posição pré-mistura.
[0324] O dispositivo de cartucho 300”' pode incluir um compartimento de sobrefluxo 397”' e um duto de sobrefluxo 398”' configurados para receber o excesso de amostra, se a quantidade de amostra introduzida no compartimento de amostra 370”' ultrapassar um volume predeterminado, por exemplo, ultrapassar cerca de 20 μl, conforme explicado acima. O compartimento de sobrefluxo 397”' é formado ilustrativamente como parte do componente interno e é vedado na superfície superior pelo alojamento de cartucho.
[0325] Conforme ilustra a FIG. 16D, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se mais distalmente no túnel de entrada 301”', o dispositivo de colheita de amostra 200”' flexiona um ou mais membros de travamento 387”' do dispositivo de cartucho 300”' além do ombro 220 para que os um ou mais membros de travamento 387”' travem-se à zona de engate 209”' durante a introdução parcial do dispositivo de colheita de amostra 200”'. Ilustrativamente, os membros de travamento 387”' engatam-se à ranhura mais distal da zona de engate 209”' para consumar o primeiro travamento durante a introdução. À medida que a extremidade distal do envoltório 213”', por exemplo, no ombro 220, passa pelo dessecante 325”', uma barreira de segurança líquida é formada no túnel de entrada 301”' pelo envoltório 213”' e dessecante 325”'. Durante a compressão da parte capilar 211”' ilustrada na FIG. 16D, assim como na FIG. 16C, a zona de vedação 212”' e/ou o envoltório 213”' movem-se distalmente para expelir mais amostra no compartimento de amostra 370”' enquanto a lançadeira 324”' permanece substancialmente em posição dentro do túnel de entrada 301”'.
[0326] Com referência à FIG. 16E, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se mais distalmente no túnel de entrada 301”', o dispositivo de colheita de amostra 200”' continua flexionando os um ou mais membros de travamento 387”' do dispositivo de cartucho 300”' além das protuberâncias e para dentro das ranhuras da zona de engate 209”' em uma direção da distal à proximal para que os um ou mais membros de travamento 387”' continuem travando a zona de engate 209”' durante toda a introdução parcial do dispositivo de colheita de amostra 200”'. Durante a compressão da parte capilar 211”' ilustrada na FIG. 16E, assim como nas FIGs. 16C e 16D, a zona de vedação 212”' e/ou o envoltório 213”' movem-se distalmente para expelir mais amostra no compartimento de amostra 370”' enquanto a lançadeira 324”' permanece substancialmente em posição dentro do túnel de entrada 301”'. Uma vez que o dispositivo de colheita de amostra 200”' faz com que a pinça 618 desacople-se da lançadeira 324”', esta move-se dentro do túnel de entrada 301”' da posição pré- mistura à posição de mistura. Por exemplo, o dispositivo de colheita de amostra 200”' pode exercer força contra a pinça 618 durante a introdução do dispositivo de colheita de amostra 200”' no túnel de entrada 301”' para desacoplar a pinça 618 da lançadeira 324”'. Na FIG. 16E, a zona de engate 209”', por exemplo, no ombro 220, faz contato com a pinça 618, por exemplo, nos braços de travamento primeiro e segundo.
[0327] A FIG. 16F é uma vista superior da FIG. 16E ilustrando a introdução parcial do dispositivo de colheita de amostra 200”' no cartucho 300”'. A pinça 618 é disposta no túnel de entrada 301”' e configurada para estar acoplada à lançadeira 324”' na posição pré- mistura. A pinça 618 também pode ser configurada para estar acoplada à lançadeira 324”' durante a compressão do dispositivo de colheita de amostra 200”' a fim de permitir que a parte distal do dispositivo de colheita de amostra 200”' comprima enquanto a lançadeira 324”' permanece no lugar. Ilustrativamente, a segunda extremidade 371”' da lançadeira 324”' é disposta no duto da pinça 618. Nesse exemplo, a pinça 618 inclui um primeiro braço de travamento 628 e um segundo braço de travamento 630 em lados laterais opostos da pinça 618. A protuberância do primeiro braço de travamento 628 e a protuberância 634 do segundo braço de travamento 630 contêm o flange proximal 394”' da lançadeira 324”' durante a compressão da parte distal do dispositivo de colheita de amostra 200”'. Os braços de travamento primeiro 628 e segundo 630 também podem desacoplar-se da lançadeira 324”' durante a introdução do dispositivo de colheita de amostra 20”' no túnel de entrada 301”'. Os braços de travamento primeiro 628 e segundo 630 flexionar-se para desacoplá-los da lançadeira 324”' em resposta a uma força exercida contra eles pelo dispositivo de colheita de amostra 200”' durante a introdução deste no túnel de entrada 301”'. Na FIG. 16F, o ombro 220 do dispositivo de colheita de amostra 200”' faz contato com a rampa do primeiro braço de travamento 628 e a rampa 632 do segundo braço de travamento 630 durante a introdução parcial do dispositivo de colheita de amostra 200”'.
[0328] Com referência à FIG. 16G, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se mais distalmente no túnel de entrada 301”', o dispositivo de colheita de amostra 200”', por exemplo, no ombro 220, exerce força contra as rampas dos braços de travamento primeiro 628 e segundo 630 para fazer com que a protuberância do primeiro braço de travamento 628 e a protuberância 634 do segundo braço de travamento 630 flexionem-se para fora. As rampas têm um formato tal que as protuberâncias se desacoplem do flange proximal 394”' da lançadeira 324”' para destravar a lançadeira 324”' da pinça 618 e permitir que a lançadeira 324”' mova-se da posição pré-mistura à posição de mistura.
[0329] Conforme ilustram as FIGs. 16F e 16G, o reservatório de preparo de amostra 317”', o reservatório de lavagem 318”' e/ou o reservatório de substrato 319”' podem, cada um deles, ter formatos simétricos. Por exemplo, cada uma das paredes do reservatório de preparo de amostra 317”' pode definir um formato simétrico em que cada uma das paredes do reservatório de preparo de amostra 317”' encontra-se com as outras a um ângulo maior que um ângulo predeterminado, por exemplo, de 60°, 90°, para facilitar o esvaziamento de fluido através da saída do reservatório de preparo de amostra 317”'. O elemento sonicador 327”' pode ser posicionado descentralizado, conforme ilustrado, em relação ao reservatório de preparo de amostra 317”' para facilitar a mistura do fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317”'. À semelhança, cada uma das paredes do reservatório de lavagem 318”' e/ou do reservatório de substrato 319”' pode formar um formato simétrico em que cada uma das paredes do reservatório de lavagem 318”' e/ou do reservatório de substrato 319”' encontra-se com as outras a um ângulo maior que um ângulo predeterminado, por exemplo, de 60°, 90°, para facilitar o esvaziamento de fluido através das respectivas saídas do reservatório de lavagem 318”' e/ou do reservatório de substrato 319”'.
[0330] Com referência à FIG. 16H, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”’ move-se mais distalmente no túnel de entrada 301”’, o dispositivo de colheita de amostra 200”’ faz contato com a lançadeira 321”’. Por exemplo, o ombro 220 do dispositivo de colheita de amostra 200”’ pode fazer contato com o engate 380”’ do perfurador de vedação 321”’ dentro do túnel de entrada 301”’. À medida que o usuário impele o dispositivo de colheita de amostra 200”' distalmente da posição pré-mistura à posição de mistura, a lançadeira 324”' move-se parcialmente dentro do reservatório de preparo de amostra 317”', conforme ilustra a FIG. 16H. À medida que a lançadeira 324”' move-se distalmente, a primeira extremidade 366”' abre, de tal modo que uma ou mais esferas de reagente 375”' dentro da lançadeira 324”' e a amostra coletada dentro da lançadeira 324”' sejam expostas ao fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317”'. Vantajosamente, antes de a primeira extremidade 366”' da lançadeira 324”' abrir, a segunda extremidade 371”' da lançadeira 324”' é vedada fluidicamente pelo dispositivo de colheita de amostra 200”' para que o fluido do reservatório de preparo de amostra 317”' não vaze ao túnel de entrada 301”' além da segunda extremidade 371”' e/ou da zona de vedação intermediária 212”'. Além disso, à medida que o movimento distal do reservatório de colheita de amostra 200”' provoca a passagem da posição pré-mistura à posição de mistura, os membros de vedação 614 da lançadeira 324”' vedam continuamente o fluido no reservatório de preparo de amostra 317”' para que ele não flua ao túnel de entrada 301”'.
[0331] Com referência à FIG. 16I, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se mais distalmente no túnel de entrada 301”', o dispositivo de colheita de amostra 200”' move o perfurador de vedação da posição pré-vazão à posição de vazão. À medida que o usuário impele o dispositivo de colheita de amostra 200”' distalmente, este exerce força contra o perfurador de vedação 321”' (por exemplo, por contato entre o ombro 220 e o engate 380”') para fazer com que os elementos perfurantes se movam para perfurar em sequência o material de vedação 320”' sobre os reservatórios, conforme descrito acima com referência às FIGs. de 15A a 15D. Além disso, à medida que o usuário impele o dispositivo de colheita de amostra 200”' mais distalmente da posição pré-mistura à posição de mistura, a lançadeira 324”' move-se mais distalmente dentro do reservatório de preparo de amostra 317”'. O dispositivo de colheita de amostra 200”' também pode fazer contato com a pinça 618 para facilitar a ativação da chave de contato 389”'. Por exemplo, o ombro 220 do dispositivo de colheita de amostra 200”' pode fazer contato com a parte defletora 636 da pinça 618.
[0332] À medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se mais distalmente no túnel de entrada 301”', o dispositivo de colheita de amostra 200”' e o dispositivo de cartucho 300”' movem-se às posições de mistura, vazão e análise ilustradas na FIG. 16J, em que a amostra expelida no compartimento de amostra 370”' e a esfera de reagente 375”' são misturadas dentro do reservatório de preparo de amostra 317”'. Na FIG. 16J, o dispositivo de colheita de amostra 200”' é inserido totalmente no túnel de entrada 301”'. Conforme ilustrado, o perfurador de vedação 321”' encontra-se na posição de vazão e perfurou o material de vedação 320”' sobre cada um dos reservatórios, a lançadeira 324”' moveu-se distalmente a partir da pinça 618 de tal modo que a amostra e a esfera de reagente 375”' estão em mistura com o fluido no reservatório de preparo de amostra 317”', a parte defletora 636 da pinça 618 está na posição de flexão, na qual a parte defletora 636 ativou a chave de contato 389”', e os membros de travamento 387”' travaram o dispositivo de colheita de amostra 200”' no túnel de entrada 301”'.
[0333] Nessa posição de mistura, a primeira extremidade 366”' da lançadeira 324”', os um ou mais compartimentos de esfera de reagente da lançadeira alojando uma ou mais esferas de reagente e/ou os um ou mais compartimentos de amostra alojando a(s) amostra(s) a ser analisada(s) são dispostos dentro do reservatório de preparo de amostra 317”'. Conforme explicado acima, os componentes vedam fluidicamente o reservatório de preparo de amostra 317”' na posição de mistura, de tal modo que a(s) amostra(s) coletada(s), a(s) esfera(s) de reagente e o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 317”' sejam vedados dentro do reservatório e possam ser misturados dentro do reservatório de preparo de amostra 317”'.
[0334] O dispositivo de colheita de amostra 200”' pode ser configurado para ativar a chave de contato 389”' da placa de circuito 331”'. Por exemplo, a introdução do dispositivo de colheita de amostra 200”' pode fazer com que a pinça 618 ative a chave de contato 389”'. Ilustrativamente, a parte defletora 636 da pinça 618 flexiona-se para ativar a chave de contato 389”' em resposta a uma força exercida contra a parte defletora 636 pelo dispositivo de colheita de amostra 200”' durante a introdução deste no túnel de entrada 301”'. O ombro 220 do dispositivo de colheita de amostra 200”' pode fazer contato com a parte defletora 636 e forçá-la para baixo, à medida que o dispositivo de colheita de amostra 200”' move-se distalmente no túnel de entrada 301”', para ativar a chave de contato 389”'. O rebaixamento da chave de contato 389”' pode completar um circuito tal que sinais elétricos possam ser transmitidos, por exemplo, ao dispositivo de leitura e/ou ao dispositivo de computação executando o sistema de interface do usuário baseado em software. Dessa forma, a introdução correta do dispositivo de colheita de amostra 200”' no túnel de entrada gera um sinal elétrico que pode ser transmitido ao dispositivo de leitura e/ou ao dispositivo de computação para notificar ao dispositivo de leitura e/ou dispositivo de computação sobre a introdução correta. Embora a chave de contato 389”' seja posicionada dentro do túnel de entrada 301”' de tal modo que o rebaixamento da chave de contato 389”' indique a introdução completa do dispositivo de colheita de amostra 200”' na posição de mistura, a chave de contato 389”' também poderia ser posicionada dentro do túnel de entrada 301”' para indicar a introdução parcial do dispositivo de colheita de amostra 200”'. Em aditamento, ou como alternativa, mais de uma chave de contato pode ser disposta no túnel de entrada para que a introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel possa ser acompanhada pelo rebaixamento sequencial das chaves de contato alinhadas ao longo do túnel de entrada.
[0335] Na posição de mistura, os membros de travamento 387”' são configurados para travar irreversivelmente o dispositivo de colheita de amostra 200”' dentro do dispositivo de cartucho 300”'. Os membros de travamento 387”' podem engatar-se à ranhura mais proximal das várias ranhuras na zona de engate 209”' quando o dispositivo de colheita de amostra 200”' for totalmente inserido no túnel de entrada 301”', conforme ilustra a FIG. 16J. Os membros de travamento 387”' podem tender para dentro no túnel de entrada 301”', de tal modo que uma extremidade de travamento do membro de travamento 387”' engate-se ao dispositivo de colheita de amostra 200”' na posição de mistura. Vantajosamente, travar o dispositivo de colheita de amostra 200”' (por exemplo, longitudinalmente e/ou axialmente) dentro do túnel de entrada 301”' durante as introduções parcial e total promove a vedação do reservatório de preparo de amostra 317”' ao longo do tempo na medida em que o dispositivo de colheita de amostra 200”' não pode ser retraído uma vez travado de modo a facilitar a disponibilidade e consistência seguras do teste porque o usuário não pode puxar o dispositivo de colheita de amostra 200”' para fora do dispositivo de cartucho 300”' por acidente após a introdução parcial ou completa. Além disso, na posição de mistura, a zona de vedação proximal 207”' do dispositivo de colheita de amostra 200”' é configurada para vedar o túnel de entrada 301”' na abertura 302”'. Dessa forma, a zona de vedação proximal 207”' oferece estrutura adicional para minimizar ou eliminar o vazamento de líquido a partir do dispositivo de cartucho 300”', por exemplo, na abertura 302”'. A zona de vedação proximal 207”' do dispositivo de colheita de amostra 200”' também é configurada para fazer contato com o alojamento de cartucho para resistir à força de introdução do usuário uma vez que o dispositivo de colheita de amostra 200”' e o dispositivo de cartucho 30”' assumirem apropriadamente na posição de mistura.
[0336] Na posição de mistura, o elemento sonicador 327”' pode ser usado para melhorar a mistura do fluido no reservatório de preparo de amostra 317”' à amostra e à(s) esfera(s) de reagente, conforme descrito acima com referência às FIGs. de 10N a 10P
[0337] Com referência agora às FIGs. de 17A a 17D, o elemento sonicador 327”' pode ser acoplado eletricamente à placa de circuito 331”' pelo primeiro contato de mola 392”' e pelo segundo contato de mola 392”', conforme ilustrado. De preferência, o elemento sonicador 327”' é acoplado eletricamente à placa de circuito 331”' somente pelos contatos de mola primeiro e segundo 392”', por exemplo, sem uma conexão com fio entre o elemento sonicador 327”' e a placa de circuito 331”'. Beneficamente, os contatos de mola 392”' absorvem o movimento do elemento sonicador 327”' para que a placa de circuito 331”' vibre adequadamente o mínimo possível quando o elemento sonicador 327”' for ativado, por exemplo, em resposta a sinais transmitidos pelo dispositivo de leitura, e os contatos de mola 392”' permitem facilidade de montagem e reprodutibilidade em comparação à soldagem, que poderia ter impacto adverso sobre o elemento sonicador 327”'. O elemento sonicador 327”' pode formar uma parede, por exemplo, parte da parede inferior, do reservatório de preparo de amostra 317”'. O elemento sonicador 327”' pode ser aderido ao componente interno 316”' para formar a parede. Por exemplo, um anel de adesivo, por exemplo, epóxi, pode ser aplicado à superfície superior do elemento sonicador 327”' e curado por UV ao componente interno 316”' na base do reservatório de preparo de amostra 327”'. Esse anel de adesivo permite a vedação fluídica entre o elemento sonicador 327”' e o reservatório de preparo de amostra 317”' ao mesmo tempo em que permite que o elemento sonicador 327”' vibre durante a ativação. Conforme explicado acima, o elemento sonicador 327”' pode ser posicionado descentralizado do reservatório de preparo de amostra 317”' para facilitar a mistura do fluido à amostra e à(s) esfera(s) de reagente dentro do reservatório de preparo de amostra 317”'.
[0338] Com referência agora às FIGs. 18A e 18B, é ilustrado um cartucho alternativo para analisar uma amostra. Um dispositivo de cartucho 300”“ pode ser construído à semelhança do dispositivo de cartucho 300”', em que componentes semelhantes são identificados pelos mesmos números de referência com apóstrofo, salvo que o dispositivo de cartucho 300”“ inclui uma pinça 618' e uma lançadeira 324”“ que pode ser construída à semelhança da lançadeira 324 da FIG. 9A. Nessa modalidade, o dispositivo de cartucho 300”“ é projetado para a colheita de amostras relativamente pequenas, por exemplo, menores que 10 microlitros, de preferência de 2 a 5 microlitros, de uma amostra, por exemplo, de uma fossa nasal, de um ouvido, do sangue. O dispositivo de cartucho 300”“ pode ser munido ainda de uma esfera(s) de reagente destinada(s) a identificar diferentes analitos alvo que podem ser indicativos, por exemplo, de inflamação, influenza, testosterona, fertilidade, HIV ou Vitamina D. As FIGs. 18A e 18B ilustram a facilidade de intercâmbio entre o dispositivo de cartucho 300”' e o dispositivo de cartucho 300”“.
[0339] Conforme ilustra a FIG. 18A, a pinça 618' possui uma ou mais protuberâncias 637 formadas na extremidade distal da pinça 618' e configuradas para fazer contato com a segunda extremidade 371”“ da lançadeira 324”“ na posição pré-mistura. As uma ou mais protuberâncias 637 podem fazer contato com um membro de vedação, por exemplo, anel O-ring, na segunda extremidade 371”“ da lançadeira 324”“ para manter o membro de vedação em posição. As uma ou mais protuberâncias podem ter ângulos condutores configurados para guiar a parte distal do dispositivo de colheita de amostra à abertura na segunda extremidade 371”“ da lançadeira 324”“. À semelhança do descrito acima, a pinça 618' é configurada para desacoplar da lançadeira 324”“ em resposta a uma força exercida pelo dispositivo de colheita de amostra contra a lançadeira 324”“, por exemplo, pelo ombro da zona de vedação distal na segunda extremidade 371”“ da lançadeira 324”“, durante a introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada. Dessa forma, a lançadeira 324”“ move-se da posição pré-mistura à posição de mistura, conforme descrito acima.
[0340] Com referência agora à FIG. 19, é descrito um processo para monitorar a temperatura durante a mistura aprimorada pelo elemento de sonicação. Conforme descrito abaixo, o leitor computadorizado pode controlar em grande medida as operações do sistema de detecção. O leitor inclui um processador com memória, esta com instruções armazenadas nela para implementar vários métodos necessários para detectar com êxito a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra coletada. Por exemplo, o leitor computadorizado pode fazer com que o processo da FIG. 19 seja executado de maneira automatizada.
[0341] Como é descrito acima, um elemento sonicador (por exemplo, elemento sonicador 327, 327' etc.) do cartucho pode ser ativado para uma melhor mistura dos conteúdos no reservatório de preparo de amostra quando o dispositivo de colheita de amostra e o cartucho assumirem na posição de mistura. Na etapa 702, o processo tem início. O processo pode começar em resposta a um evento. Por exemplo, o processo pode começar quando o processador do dispositivo de leitura recebe um sinal indicando que uma chave de contato foi ativada no dispositivo de cartucho em resposta à introdução completa do dispositivo de colheita de amostra no dispositivo de cartucho.
[0342] Na etapa 704, o elemento sonicador, por exemplo, um transdutor piezelétrico, é ativado. Quando da ativação, o elemento sonicador emite ondas acústicas rumo ao reservatório de preparo de amostra para mover o fluido dentro do reservatório. O elemento sonicador pode emitir ondas acústicas em uma frequência predeterminada, por exemplo, de 4 MHz, que pode ser modificada pelo leitor. Conforme descrito acima, as ondas acústicas podem fazer com que o fluido dentro do reservatório se mova em um padrão ondular para misturar o fluido no reservatório. O processador do dispositivo de leitura pode ativar o elemento sonicador causando a transmissão de sinais elétricos ao elemento sonicador, por exemplo, através de um ou mais condutores elétricos da placa de circuito impresso no cartucho.
[0343] Na etapa 706, uma temperatura é amostrada. A temperatura pode ser indicativa da temperatura do fluido dentro do reservatório de preparo de amostra. Por exemplo, o cartucho pode incluir um sensor de temperatura, por exemplo, sensor de temperatura 616 disposto na placa de circuito, configurado para gerar um sinal indicativo da temperatura do fluido no reservatório de preparo de amostra. O sinal pode ser transmitido do cartucho ao leitor, por exemplo, através de um ou mais condutores elétricos na placa de circuito impresso do cartucho, quando o cartucho e o leitor são acoplados eletricamente. O sinal pode ser processado pelo processador do dispositivo de leitura para determinar se o sinal indica uma temperatura do fluido no reservatório fora de um limite.
[0344] No processo 708, é determinado se a temperatura amostrada é alta demais. Por exemplo, o processador do dispositivo de leitura pode comparar as informações de temperatura do sinal gerado pelo sensor de temperatura a limites de temperatura armazenados na memória do dispositivo de leitura. Por exemplo, a memória pode armazenar uma temperatura alta limite, por exemplo, acima de 42° C, e/ou uma tabela de consulta com temperaturas altas limite com base em parâmetros específicos do cartucho, para que o processador possa comparar a temperatura detectada às informações armazenadas a fim de determinar se a temperatura detectada é alta demais. Se a temperatura é determinada fora de um limite, por exemplo, alta demais, baixa demais, fora de uma faixa, a emissão de ondas acústicas a partir do elemento sonicador pode ser modificada.
[0345] Na etapa 710, se ficar determinado que a temperatura é alta demais, a emissão de ondas acústicas a partir do elemento sonicador pode ser modificada reduzindo o ciclo de atividade do elemento sonicador. Por exemplo, o processador do dispositivo de leitura pode modificar a emissão das ondas acústicas a partir do elemento sonicador transmitindo sinais elétricos ao elemento sonicador para fazer com que este baixe o ciclo de atividade. O processador pode modificar a emissão das ondas acústicas a partir do sonicador desativando o sonicador se o sinal indicar que a temperatura do fluido no reservatório está acima do limite.
[0346] No processo 712, é determinado se a temperatura amostrada é baixa demais. Por exemplo, o processador do dispositivo de leitura pode comparar as informações de temperatura do sinal gerado pelo sensor de temperatura a limites de temperatura armazenados na memória do dispositivo de leitura. Por exemplo, a memória pode armazenar uma temperatura baixa limite, por exemplo, abaixo de 42° C, e/ou uma tabela de consulta com temperaturas baixas limite com base em parâmetros específicos do cartucho, para que o processador possa comparar a temperatura detectada às informações armazenadas a fim de determinar se uma temperatura detectada é baixa demais.
[0347] Na etapa 714, se ficar determinado que a temperatura é baixa demais, a emissão de ondas acústicas a partir do elemento sonicador pode ser modificada aumentando o ciclo de atividade do elemento sonicador. Por exemplo, o processador do dispositivo de leitura pode modificar a emissão das ondas acústicas a partir do elemento sonicador transmitindo sinais elétricos ao elemento sonicador para fazer com que este aumente o ciclo de atividade.
[0348] Na etapa 716, é determinado se a temperatura indicativa da temperatura do fluido dentro do reservatório de preparo de amostra encontra-se dentro de uma faixa limite, por exemplo, abaixo da temperatura alta limite e acima da temperatura baixa limite, por um período de tempo predeterminado (por exemplo, entre 3 minutos a 15 minutos, entre 3 minutos a 10 minutos, entre 3 minutos a 5 minutos, de cerca de 10 minutos), o que pode ser cumulativo ou consecutivo, para que o elemento sonicador seja interrompido. Por exemplo, a memória do leitor pode armazenar a quantidade de tempo predeterminada que a temperatura indicativa da temperatura de fluido dentro do reservatório de preparo de amostra deve ter dentro da faixa de temperatura limite. A quantidade de tempo predeterminada pode ser o tempo necessário para a mistura adequada do fluido dentro do reservatório de preparo de amostra à amostra e à(s) esfera(s) de reagente para a amplificação isotérmica para análise. As emissões acústicas advindas do elemento sonicador podem tanto aquecer o fluido dentro do reservatório de preparo de amostra como misturar os conteúdos do reservatório de preparo de amostra nos níveis macro e micro para a amplificação isotérmica. Por exemplo, o elemento sonicador pode transmitir ao reservatório de preparo de amostra energia suficiente para aumentar a temperatura no reservatório de preparo de amostra, de tal modo que uma reação de amplificação possa ocorrer, tal como amplificação isotérmica de DNA ou RNA, gerando assim amplicons de ácido nucleico para detecção a jusante. Essa detecção a jusante pode basear-se parcialmente na ligação de ácidos nucleicos ou grupamentos detectáveis neles com moléculas de afinidade em partículas magnéticas (que podem ser em uma combinação de anticorpos, sondas de DNA, grupamentos detectáveis e/ou enzimas) ou poderia basear-se na ligação específica com moléculas de afinidade ligadas à superfície em um ou mais elétrodos de trabalho, cada um com sua própria população de moléculas de afinidade. Como alternativa, ou em aditamento, essa reação pode ocorrer no reservatório de preparo de amostra e pode ser observada nele. Se o processador do leitor determinar que a temperatura amostrada não está dentro da faixa limite para a quantidade de tempo predeterminada, o processo volta à etapa 706.
[0349] Na etapa 718, o elemento sonicador é desativado. Por exemplo, o elemento sonicador pode ser desativado se a temperatura amostrada esteve dentro da faixa limite pela quantidade de tempo predeterminada. O processador do leitor pode determinar que a temperatura amostrada esteve dentro da faixa limite pela quantidade de tempo predeterminada.
[0350] Na etapa 720, o processo termina após o elemento sonicador ser desativado.
[0351] Com referência agora à FIG. 20, é ilustrado um gráfico representando a temperatura em Celsius em função do tempo em segundos. O gráfico traz a temperatura medida da mistura fluida no reservatório de preparo de amostra na linha 730, a temperatura medida no termistor, por exemplo, sensor de temperatura 616, na linha 732, a temperatura ambiente medida na linha 734, e a temperatura medida no transdutor piezelétrico, por exemplo, elemento sonicador 327, 327' etc., na linha 736. Conforme observar-se-á, o ciclo de atividade do sonicador é reduzido por volta do marco de 40 segundos no gráfico, fazendo com que a temperatura do fluido misturado no reservatório de preparo de amostra diminua. O ciclo de atividade do sonicador é reduzido novamente por volta do marco de 520 segundos no gráfico, fazendo mais uma vez com que a temperatura do fluido misturado no reservatório de preparo de amostra diminua.
O Dispositivo de Leitura
[0352] O dispositivo de leitura, ou leitor, de várias modalidades é, compreende ou consiste em um computador especializado. O computador inclui um processador com uma memória com instruções armazenadas nela para executar um ou mais métodos a fim de detectar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo em uma amostra. Em várias modalidades, o computador do leitor controla as operações do sistema de detecção, controlando quando e como várias funções do sistema ocorrem, tais como, por exemplo: a mistura dos fluidos no reservatório de preparo de amostra do cartucho, a abertura das válvulas e/ou a localização das partículas magnéticas sobre os sensores. Para controlar essas operações, o leitor computadorizado é configurado para receber/enviar informações de/a componentes físicos presentes dentro do leitor ou cartucho.
[0353] A FIG. 21A ilustra uma vista em perspectiva de um dispositivo de leitura exemplificativo, e a FIG. 21B é uma vista explodida ilustrando os componentes internos do dispositivo de leitura da FIG. 21A. O dispositivo de leitura 400 pode incluir uma abertura 401 em uma estação de acoplamento de cartucho 402, um alojamento 403, uma interface 404, uma fonte de alimentação 405, um primeiro gerador magnético 406, um segundo gerador magnético 407, um alojamento de geradores magnéticos 408, um membro elástico 409, um tubo de iluminação 410, uma placa de circuito 411, um processador 412, um circuito de comunicação 413, um conector elétrico 414, uma bobina indutora 415, ímãs de alinhamento 416 e/ou uma base 417.
[0354] A abertura 401 do dispositivo de leitura 400 permite que o dispositivo de cartucho seja acoplado na estação de acoplamento de cartucho 402. O cartucho, quando recebido pelo dispositivo de leitura 400, pode ser disposto sobre ou dentro, em parte ou por inteiro, ou acoplado de alguma outra forma ao dispositivo de leitura 400. Vários dos componentes do leitor podem ser posicionados estrategicamente em locais específicos em relação à estação de acoplamento de cartucho 402 para permitir as interações desejadas com o cartucho. Por exemplo, o conector elétrico 414 pode ser posicionado em relação à estação de acoplamento de cartucho 402 de tal modo que o conector elétrico do dispositivo de cartucho acople-se eletricamente ao conector elétrico 414 quando o dispositivo de cartucho for inserido na estação de acoplamento de cartucho 402. Além disso, os geradores de campo magnético 406 e 407 podem ser posicionados em relação à estação de acoplamento de cartucho 402 de tal modo que sejam dispostos sob o elétrodo de trabalho do dispositivo de cartucho quando o dispositivo de cartucho for inserido na estação de acoplamento de cartucho 402.
[0355] O alojamento 403 é configurado para alojar os componentes internos do dispositivo de leitura 400 e pode cooperar com a estação de acoplamento de cartucho 402 e a base 417 para alojar os componentes internos.
[0356] A interface do usuário 404 pode ser usada para receber entradas de, e emitir saídas a, um usuário. Ilustrativamente, a interface 404 inclui LEDs configurados para notificar um usuário quando o dispositivo de cartucho for inserido corretamente no dispositivo de leitura 400 e/ou quando um dispositivo de colheita de amostra for inserido corretamente no dispositivo de cartucho. A interface do usuário 404 acoplar-se ao processador 412. A interface do usuário pode incluir uma tela de toque, matriz LED, outros indicadores LED ou outros dispositivos de entrada/saída para receber entradas do usuário e emitir saídas ao usuário. Em outras modalidades, a interface do usuário 404 não se faz presente no leitor 400, mas, em vez disso, é incluída em um dispositivo de computação remoto conectado comunicativamente ao leitor 400 através do circuito de comunicação 413. A interface do usuário também pode ser uma combinação de elementos no leitor e em um dispositivo de computação remoto.
[0357] A fonte de alimentação 405 pode ser uma bateria adequada, tal como uma bateria substituível ou uma bateria recarregável, e o aparelho pode incluir circuitos para carregar a bateria recarregável e um cabo de alimentação destacável. A fonte de alimentação 405 pode ser carregada com um carregador 500 por uma bobina indutora dentro do carregador e pela bobina indutora 415. Como alternativa, a fonte de alimentação pode ser uma porta para permitir que o dispositivo de leitura 400 seja conectado a uma tomada de parede convencional, por exemplo, através de um cabo com um conversor de alimentação de CA para CC, para alimentar componentes dentro do alojamento.
[0358] Os geradores de campo magnético 406 e 407 podem ser indutores ou outros componentes eletromagnéticos afixados de maneira móvel dentro do leitor 400. Os geradores de campo magnético 406 e 407 podem ser ímãs permanentes. Os geradores de campo magnético 406 e 407 são posicionados de tal modo que, quando um cartucho for acoplado eletricamente ao dispositivo de leitura 400, o elétrodo de trabalho seja disposto diretamente dentro de um campo magnético criado pelos geradores de campo magnético 406 e 407. Em várias modalidades, os um ou mais campos magnéticos são a causa da localização; os um ou mais campos magnéticos são o que induz partículas magnéticas e moléculas hibridizadas concomitantes a localizarem-se dentro da zona de análise. Os geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 podem ser configurados para gerar um campo magnético sobre o comprimento de um elétrodo de trabalho simples para promover uma distribuição homogênea de várias partículas magnéticas sobre o comprimento do elétrodo de trabalho simples.
[0359] Os geradores de campo magnético 406 e 407 emitem um campo magnético forte o suficiente para fazer com que as partículas magnéticas liberadas ao canal de análise a partir do reservatório de preparo de amostra permaneçam localizadas sobre os geradores de campo magnético 406 e 407, e, portanto, sobre o elétrodo de trabalho, à medida que a solução de lavagem e/ou o fluido carregando substratos químicos fluem sobre as partículas magnéticas no canal de análise no cartucho.
[0360] O alojamento de geradores magnéticos 408 é configurado para alojar os geradores de campo magnético 406 e 407. O alojamento de geradores magnéticos 408 pode acoplar-se ao membro elástico 409, que permite o movimento dos geradores de campo magnético 406 e 407, por exemplo, quando da introdução e remoção de um dispositivo de cartucho da estação de acoplamento de cartucho 402.
[0361] O dispositivo de leitura 400 pode incluir um tubo de iluminação 410 projetado para guiar a luz dos LEDs dentro do dispositivo de leitura 400 à interface do usuário 404.
[0362] A placa de circuito 411 inclui componentes elétricos e permite o acoplamento elétrico entre o processador 412, o circuito de comunicação 413 e/ou o conector elétrico 414. Um ou mais componentes elétricos e/ou circuitos podem exercer uma, algumas ou todas as funções dos vários componentes descritos neste documento. Embora descritos separadamente, perceber-se-á que os componentes elétricos não precisam ser elementos estruturais separados. Por exemplo, o processador 412 e o circuito de comunicação 413 podem ser concretizados em um mesmo chip. Além disso, embora o processador 412 seja descrito como tendo uma memória, um chip(s) de memória pode ser provido separadamente.
[0363] O processador 412 pode ser um processador de propósito geral, um processador digital de sinais (DSP), um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), um arranjo de portas programáveis em campo (FPGA) ou outro dispositivo de lógica programável, lógica de portas ou transistores distintos, componentes de hardware distintos, ou qualquer combinação adequada desses projetada para executar as funções descritas neste documento. Um processador também pode ser implementado como uma combinação de dispositivos de computação, por exemplo, uma combinação de um DSP e um microprocessador, vários microprocessadores, um ou mais microprocessadores junto com um núcleo DSP ou qualquer outra configuração desse tipo.
[0364] O processador 412 pode conter uma memória e/ou ser acoplado, via um ou mais barramentos, para ler informações da memória ou escrever informações na memória. A memória pode incluir o cache do processador, incluindo um cache hierárquico com vários níveis em que diferentes níveis têm diferentes capacidades e velocidades de acesso. A memória também pode incluir memória de acesso aleatório (RAM), outros dispositivos de armazenamento volátil ou dispositivos de armazenamento não volátil. Os dispositivos de armazenamento podem incluir, por exemplo, unidades de disco rígido, discos ópticos, memória flash e unidades Zip.
[0365] O processador 412, junto com o firmware/software armazenado na memória, pode executar um sistema operacional, tal como, por exemplo, Windows, Mac OS, Unix ou Solaris 5.10. O processador 412 também executa aplicativos de software armazenados na memória. Em uma modalidade não exaustiva, o software compreende, por exemplo, scripts de Unix Korn Shell. Em outras modalidades, o software pode incluir programas em qualquer linguagem de programação adequada conhecida pelos versados na técnica, incluindo, por exemplo, C++, PHP ou Java.
[0366] O circuito de comunicação 413 é configurado para transmitir informações, tais como sinais indicativos da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra, localmente e/ou a uma localização remota, tal como um servidor. O circuito de comunicação 413 é configurado para a comunicação com fio e/ou sem fio através de uma rede, tal como a Internet, uma rede de telefonia, uma rede Bluetooth e/ou uma rede WiFi usando técnicas conhecidas no setor. O circuito de comunicação 413 pode ser um chip de comunicação conhecido na técnica, tal como um chip Bluetooth e/ou um chip WiFi. O circuito de comunicação 413 pode incluir um receptor e um transmissor, ou um transceptor, para receber e transmitir dados a um dispositivo de computação remoto por conexão sem fio. Em algumas dessas modalidades, o dispositivo de computação remoto pode ser um dispositivo de computação móvel que mune o sistema de uma interface do usuário; em aditamento, ou como alternativa, o dispositivo de computação remoto é um servidor. Em modalidades configuradas para a comunicação sem fio com outros dispositivos, o circuito de comunicação 413 pode preparar os dados gerados pelo processador 412 para transmissão através de uma rede de comunicação de acordo com um ou mais padrões de rede e/ou demodular os dados recebidos através de uma rede de comunicação de acordo com um ou mais padrões de rede.
[0367] O processador 412 também se liga a um conector elétrico 414, que pode incluir uma placa EDGE ou outro conector elétrico, para enviar sinais elétricos ao componente de placa de circuito do cartucho, bem como receber sinais elétricos dele (por exemplo, através do conector elétrico 312). O conector elétrico 414 pode ser localizado sobre, sob, dentro ou adjacente à estação de acoplamento de cartucho 402 e é posicionado de tal modo que os pinos do conector elétrico 414 façam contato e estabeleçam conectividade elétrica com os condutores elétricos de um dispositivo de cartucho acoplado. O conector elétrico 414, portanto, estabelece continuidade elétrica entre os sensores na placa de circuito do cartucho e os circuitos eletroquímicos dentro do leitor. O conector elétrico 414 do leitor também pode estabelecer continuidade elétrica com um ou mais elementos calefatores, se presentes na placa de circuito do cartucho. O dispositivo de leitura 400 pode incluir parte de um circuito eletroquímico, o qual é completado com a adição do cartucho com base na continuidade elétrica entre o conector elétrico 414 e os condutores elétricos do cartucho. A adição do cartucho pode completar ou fechar o circuito. O acoplamento do cartucho ao leitor 400 ativa o dispositivo de leitura 400, fazendo com que ele “desperte”. Uma vez desperto, o conector elétrico 414 pode identificar sinais recebidos de uma parte do cartucho para identificar qual tipo de cartucho está ligado à sua estação de acoplamento. O conector elétrico 414 pode receber sinais indicativos de informações sobre o tipo de cartucho (por exemplo, inflamação, influenza, testosterona, fertilidade, Vitamina D), informações de identificação do cartucho (por exemplo, número de série) e/ou informações de calibragem a partir da memória dentro do cartucho e transmitir essas informações ao processador 412 para processamento.
[0368] Uma vez desperto, o dispositivo de leitura 400 também pode determinar qual protocolo de teste executar para o cartucho identificado e/ou buscar por dispositivos de computação móveis próximos e conectar-se a eles.
[0369] O dispositivo de leitura 400 pode incluir um ou mais ímãs 416 configurados para alinhar-se a um ou mais ímãs no carregador a fim de facilitar a transferência eficiente de energia entre a bobina indutora 415 e uma bobina indutora dentro do carregador. Ilustrativamente, quatro ímãs são usados. Os ímãs 416 podem ser chaveados para alinhar-se a um ímã chaveado correspondente no carregador.
[0370] Com referência agora às FIGs. de 22A a 22D, é descrita a introdução de um dispositivo de cartucho em um dispositivo de leitura. Conforme ilustra a vista em corte do dispositivo de leitura 400 na FIG. 22A, os geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 podem estender-se parcialmente dentro da abertura 401 através da estação de acoplamento de cartucho 402. Na FIG. 22A, os geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 são ilustrados em uma posição erguida. O membro elástico 409 pode tender a fazer com que os geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 mantenham-se na posição erguida.
[0371] A FIG. 22B ilustra um dispositivo de cartucho 300, com o dispositivo de colheita de amostra 200 inserido parcialmente nele, sendo inserido no dispositivo de leitura 400. Mais especificamente, o dispositivo de cartucho 300 é inserido na abertura 401 da estação de acoplamento de cartucho 402. À medida que o dispositivo de cartucho 300 move-se distalmente à estação de acoplamento de cartucho 402, as superfícies superiores dos geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 de preferência não fazem contato com o conector elétrico 312 mas fazem contato primeiramente com a primeira parte de rampa 313. A primeira parte de rampa 313 faz com que os geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 rebaixem-se gradualmente durante a introdução mais distal, por exemplo, causando uma força descendente aos geradores magnéticos primeiro 406 e/ou segundo 407 que rebaixa o membro elástico 409. À medida que o dispositivo de cartucho 300 é inserido além da primeira parte de rampa 313, os geradores magnéticos primeiro 406 e/ou segundo 407 fazem contato com a superfície inferior 308 do dispositivo de cartucho 300 e movem-se a uma posição rebaixada, conforme ilustra a FIG. 22B.
[0372] À medida que o dispositivo de cartucho 300 move-se mais distalmente à estação de acoplamento de cartucho 402, os geradores magnéticos primeiro 406 e/ou segundo 407 fazem contato com a segunda parte de rampa 314, que sobe em aclive à depressão para geradores magnéticos 315. A segunda parte de rampa 314 guia gradativamente os geradores magnéticos primeiro 406 e/ou segundo 407 à depressão para geradores magnéticos 315, conforme ilustram as FIGs. 22C e 22D. As FIGs. 22C e 22D ilustram o dispositivo de cartucho 300 inserido no dispositivo de leitura 400 na posição de análise, na qual os geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 são dispostos na depressão para geradores magnéticos 315 e o conector elétrico 312 do dispositivo de cartucho 300 acopla-se eletricamente ao conector elétrico 414 do dispositivo de leitura 400. A depressão para geradores magnéticos 315 é formada abaixo de um ou mais elétrodos de trabalho do dispositivo de cartucho 300, de tal modo que os geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 subam à depressão para geradores magnéticos 315 em uma posição erguida e sejam dispostos em adjacência aos um ou mais elétrodos de trabalho quando o dispositivo de cartucho 300 for inserido por inteiro no leitor. A polarização do membro elástico 409 faz com que os geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 subam à depressão para geradores magnéticos 315. A segunda parte de rampa 314 também facilita a remoção do dispositivo de cartucho 300 do dispositivo de leitura 400 ao rebaixar gradativamente os geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 durante a remoção do dispositivo de cartucho 300.
[0373] A interação entre a polarização do membro elástico 409 e a depressão para geradores magnéticos 315 permite que os geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 sejam posicionados o mais próximo possível do elétrico de trabalho. Quanto mais próximos os geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 estiverem do elétrodo de trabalho, mais força o campo magnético é capaz de exercer, o que significa que ímãs ou indutores menores são capazes de exercer forças de campo magnético equivalentes a ímãs ou indutores maiores e mais caros. O uso de ímãs ou indutores pequenos é particularmente vantajoso em modalidades com vários campos magnéticos e várias zonas de análise (por exemplo, em modalidades configuradas para detectar vários analitos alvo diferentes) porque quanto menor o ímã ou indutor menor a sobreposição de campos magnéticos. Campos magnéticos menores limitam a quantidade de comunicação cruzada entre os ímãs ou indutores sob os diferentes sensores de detecção.
[0374] Com referência às FIGs. 23A e 23B, são ilustrados gráficos que representam as forças medidas de campos magnéticos a várias distâncias do canal de análise para modelos em que um gerador magnético gera um campo magnético para um elétrodo de trabalho (FIG. 23A) e em que dois geradores magnéticos geram um campo magnético para um elétrodo de trabalho (FIG. 23B). Descobriu-se que campos magnéticos na ou próximos à força de pico absoluta retêm partículas magnéticas adequadas no canal de análise sobre o elétrodo de trabalho, mas as partículas magnéticas tendem a deixar o elétrodo de trabalho à medida que a força do campo magnético cai dos picos a zero, criando as zonas mortas 750 e 751. O uso de dois geradores de campo magnético gera um campo magnético absoluto muito mais uniforme sobre o elétrodo de trabalho em comparação ao uso de um único gerador de campo magnético. Logo, a zona morta 751 para um modelo com dois ímãs é significativamente menor que a zona morta 750 para um modelo com um só ímã. Logo, conforme descrito acima, os geradores magnéticos primeiro 406 e segundo 407 podem ser usados no dispositivo de leitura 400 para gerar um campo magnético sobre o comprimento de um elétrodo de trabalho simples para promover uma distribuição homogênea de várias partículas magnéticas sobre o comprimento do elétrodo de trabalho simples.
Os Métodos Computadorizados de Detecção
[0375] O momento da distribuição de calor e abertura das válvulas dentro do dispositivo de cartucho pode ser precisamente temporizado e controlado pelo dispositivo de leitura. Por exemplo, o leitor pode controlar quando a corrente geradora de calor fluirá através dos elementos calefatores. A corrente pode fluir do leitor ao cartucho para causar o acionamento na sequência a seguir: (1) acionamento da válvula para o reservatório de preparo de amostra, (2) acionamento do isolante fluídico, se presente, (3) acionamento da válvula para o reservatório de lavagem, se presente, e, por fim, (4) acionamento da válvula para o reservatório de substrato químico. O acionamento de cada válvula pode ser sincronizado de tal modo que: a respectiva válvula acione por inteiro, o reservatório associado tenha tempo para esvaziar seus conteúdos no canal de análise, e ao menos parte dos conteúdos do reservatório tenha tempo para seguir até o bloco absorvente posicionado a jusante dos sensores antes de os conteúdos do próximo reservatório serem liberados. Em algumas modalidades, o tempo entre o acionamento das válvulas é selecionado para ser longo o suficiente para que o bloco absorvente absorva total ou significativamente o fluido presente dentro do canal de análise. Vantajosamente, nessas modalidades, pouquíssima mistura ocorre entre os conteúdos dos reservatórios sucessivos. Em aditamento, ou como alternativa, o acionamento de cada válvula pode basear-se em um sistema de controle de retroalimentação em que o cartucho e/ou leitor reconhecem quando o fluxo foi iniciado e/ou interrompido a partir dos respectivos reservatórios, por exemplo, usando um sensor de fluxo disposto no canal de análise em adjacência ao respectivo reservatório e acoplado eletricamente à memória do cartucho e/ou ao processador do leitor, de tal modo que as válvulas possam ser ligadas e desligadas de acordo com a “situação” de avanço dos eventos, por exemplo, com base em sinais detectados pelos sensores de fluxo dispostos em adjacência a cada reservatório.
[0376] Conforme mencionado acima, o leitor computadorizado controla em grande medida as operações do sistema de detecção. O leitor inclui um processador com memória, esta com instruções armazenadas nela para implementar vários métodos necessários para detectar com êxito a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra coletada. Por exemplo, uma modalidade de um método realizado pelo leitor computadorizado de maneira automática é ilustrada na FIG. 24.
[0377] No bloco 802, o leitor computadorizado detecta a presença de um cartucho carregado no leitor. Por exemplo, um cartucho pode ser acoplado ao leitor de tal modo que os condutores elétricos no cartucho entrem em contato físico com pinos elétricos no conector, completando assim um circuito que aciona o leitor e sinaliza ao leitor a presença de um cartucho.
[0378] No bloco 804, o leitor detecta informações de identificação associadas ao cartucho. Por exemplo, o cartucho pode incluir informações do tipo de cartucho armazenadas dentro de sua memória, as quais geram sinais exclusivos ao tipo específico do cartucho, permitindo assim que o leitor distinga entre cartuchos e tipos. O cartucho também pode incluir informações de calibragem armazenadas dentro de sua memória.
[0379] O processador do leitor recebe os sinais com informações do tipo de cartucho, e, conforme ilustra o bloco 806, identifica um protocolo de teste apropriado para o cartucho com base nas informações do tipo de cartucho. O processador do leitor compara os sinais com informações do tipo de cartucho a um banco de dados de protocolos com base no tipo de cartucho armazenado na memória. Se o processador não reconhece as informações do tipo de cartucho, ele se comunica com um dispositivo de computação remoto, tal como um dispositivo de computação móvel e/ou um servidor, para sinalizar que um cartucho não identificado foi detectado. Em algumas modalidades, o leitor baixa atualizações diretamente de um servidor ou indiretamente de um servidor com o dispositivo de computação móvel servindo como intermediário. Em algumas modalidades, quando um tipo de cartucho desconhecido é detectado, o usuário é solicitado, através da interface do usuário do dispositivo de computação móvel, a baixar atualizações; em outras modalidades, as atualizações são baixadas automaticamente. Em várias modalidades, as atualizações incluem tipos de cartucho e protocolos de teste desenvolvidos recentemente. Depois de baixar os novos tipos de identificação e protocolos de teste, estes são adicionados ao banco dados de testes suportados do leitor para que testes futuros com esse tipo de cartucho sejam automaticamente reconhecidos e implementados sem a necessidade de comunicação com dispositivos de computação remotos. O processador do leitor também pode receber sinais com informações de calibragem e pode levar em conta as informações de calibragem durante o protocolo de teste.
[0380] Conforme ilustra o bloco 808, o leitor computadorizado detecta a introdução de um dispositivo de colheita de amostra no cartucho. Por exemplo, o leitor pode receber sinais elétricos indicando que a chave de contato no dispositivo de cartucho foi ativada em resposta à introdução do dispositivo de colheita de amostra no túnel de entrada, o que também pode corresponder substancialmente à amostra entrando no reservatório de preparo de amostra. A amostra (e esfera(s) de reagente, se presente(s)) é então misturada dentro do fluido do reservatório de preparo de amostra introduzindo a amostra (e esfera(s), se presente(s)) no reservatório de preparo de amostra.
[0381] No bloco 810, o processador do leitor envia sinais ao elemento sonicador para instruí-lo a iniciar um protocolo de sonicação a fim de misturar os vários reagentes, moléculas de afinidade e partículas de amostra dentro de um fluido disposto no reservatório de preparo de amostra. Em várias modalidades, a mistura resultante inclui partículas magnéticas ligadas aos: analitos alvo, analitos alvo e agentes de detecção, e/ou agentes de ligação competitiva. Conforme usados neste documento, complexos sanduíche referem-se a partículas magnéticas ligadas direta ou indiretamente a analitos alvo e agentes de detecção; os complexos de ligação competitiva referem-se a partículas magnéticas ligadas a agentes de ligação competitiva. Cada complexo sanduíche e complexo de ligação competitiva pode incluir um agente de detecção vinculado dentro do complexo. Em uma modalidade descrita neste documento, o agente de detecção é uma enzima oxidante. O sonicador também pode transmitir ao reservatório de preparo de amostra energia suficiente para aumentar a temperatura no reservatório de preparo de amostra de tal modo que uma reação de amplificação possa ocorrer, tal como amplificação isotérmica de DNA ou RNA, gerando assim amplicons de ácido nucleico para detecção a jusante. Essa detecção a jusante pode basear-se parcialmente na ligação de ácidos nucleicos ou grupamentos detectáveis neles com moléculas de afinidade em partículas magnéticas (que podem ser em uma combinação de anticorpos, sondas de DNA, grupamentos detectáveis e/ou enzimas) ou poderia basear-se na ligação específica com moléculas de afinidade ligadas à superfície em um ou mais elétrodos de trabalho, cada um com sua própria população de moléculas de afinidade. Como alternativa, ou em aditamento, essa reação pode ocorrer no reservatório de preparo de amostra e pode ser observada nele.
[0382] Conforme ilustra o bloco 812, o leitor pode monitorar a temperatura do fluido no reservatório de preparo de amostra durante a mistura pelo elemento sonicador e a amplificação isotérmica. Por exemplo, um sensor de temperatura no cartucho pode transmitir sinais indicativos da temperatura do fluido no reservatório de preparo de amostra, conforme descrito acima com referência à FIG. 19.
[0383] Conforme ilustra o bloco 814, o leitor pode gerar uma corrente, que aquece ou estimula de alguma outra forma um primeiro elemento calefator, causando assim a transferência de calor a uma válvula acionada por calor que veda a saída do reservatório de preparo de amostra dentro do cartucho. Esse aquecimento faz com que a válvula derreta ou sofra outra mudança de fase, o que permite que o fluido deixe o reservatório de preparo de amostra e entre em um canal de análise por ação capilar. À medida que o fluido escoa, ele transporta a mistura junto com ele, e as partículas magnéticas dentro da mistura, incluindo as partículas magnéticas dentro de complexos sanduíche e/ou complexos de ligação competitiva, localizam-se sobre um ou mais campos magnéticos dentro do canal de análise, formando assim uma ou mais amostras localizadas.
[0384] Como opção, no bloco 816, o leitor gera uma corrente que aquece ou estimula de alguma outra forma um segundo elemento calefator, fazendo com que um isolante fluídico bloqueie a saída do reservatório de preparo de amostra do resto do canal de análise. Assim, o fluido liberado de outros reservatórios não pode fluir ao reservatório de preparo de amostra e/ou causar reações indesejáveis com reagentes residuais.
[0385] Como opção, no bloco 818, o leitor gera uma corrente que aquece ou estimula de alguma outra forma um terceiro elemento calefator, fazendo com que uma segunda válvula dentro do cartucho sofra uma mudança de fase e uma solução de lavagem flua de um reservatório de lavagem ao canal de análise. Em várias modalidades, a solução de lavagem remove, de uma ou mais amostras localizadas, enzimas oxidantes (ou outros agentes de detecção) que não estejam ligadas indiretamente a partículas magnéticas.
[0386] No bloco 820, o leitor gera uma corrente que aquece ou estimula de alguma outra forma um quarto elemento calefator, fazendo com que uma terceira válvula dentro do cartucho sofra uma mudança de fase e uma solução de substrato flua de um reservatório de substrato ao canal de análise. Em várias modalidades, quando o agente de detecção é uma enzima oxidante, as enzimas oxidantes dentro dos complexos sanduíche e/ou complexos de ligação competitiva de cada amostra localizada oxidam as moléculas de substrato presentes no meio aquoso usado para transportar as referidas moléculas de substrato. Em modalidades em que complexos sanduíche se fazem presentes, a oxidação acontece em uma célula eletroquímica formada por um sensor eletroquímico e o volume de fluido substancialmente sobre ele, e os elétrons fluem do elétrodo de trabalho do sensor eletroquímico ao volume substancialmente acima do sensor em uma quantidade proporcional à quantidade de analitos alvo presentes na amostra localizada (por exemplo, complexos ligados a partículas magnéticas e/ou complexos ligados à superfície). Em modalidades em que complexos de ligação competitiva se fazem presentes, a oxidação acontece em uma célula eletroquímica formada por um sensor eletroquímico e o volume de fluido substancialmente sobre o sensor, e os elétrons fluem a partir do elétrodo de trabalho do sensor eletroquímico em uma quantidade inversamente proporcional à quantidade de analitos alvo presentes na amostra localizada.
[0387] No bloco 822, o processador do leitor recebe do conector elétrico do leitor um primeiro sinal detectado no elétrodo de trabalho de controle positivo dentro do canal de análise no cartucho. Em várias modalidades, o sinal é um sinal de tensão elétrica ou corrente ou resistividade. Ao menos parte do sinal pode ser causada pela oxidação do substrato ligado a anticorpos ligados à superfície no elétrodo de trabalho de controle positivo. No bloco 824, o processador do leitor recebe do conector elétrico do leitor um segundo sinal detectado no elétrodo de trabalho dentro do canal de análise no cartucho. Em várias modalidades, o sinal é um sinal de tensão elétrica ou corrente ou resistividade. Ao menos parte do sinal é causada pela oxidação do substrato sobre o elétrodo de trabalho, por exemplo, substratos magneticamente ligados a partículas magnéticas retidas magneticamente sobre o elétrodo de trabalho. No bloco 826, o processador do leitor recebe do conector elétrico do leitor um terceiro sinal detectado por um elétrodo de trabalho de controle negativo dentro do canal de análise no cartucho. No bloco 828, o processador do leitor processa e analisa o sinal advindo do elétrodo de trabalho (e, como opção, o sinal advindo do elétrodo de trabalho de controle positivo e/ou o sinal advindo do elétrodo de trabalho de controle negativo) para identificar a presença e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo. O processador do leitor pode determinar se o(s) parâmetro(s), por exemplo, corrente, tensão elétrica, do primeiro sinal estão dentro de uma faixa predeterminada armazenada na memória do leitor, por exemplo, em uma tabela de consulta. Como alternativa, a faixa predeterminada pode ser armazenada na memória do cartucho, armazenada na memória do dispositivo executando o aplicativo de software, ou armazenada em um servidor na rede do sistema. O primeiro sinal pode ser usado para a detecção de erros e diagnóstico de cartuchos defeituosos. O terceiro sinal pode ser indicativo do ruído presente dentro do sistema. O processador do leitor pode subtrair ou aplicar outro algoritmo para remover o terceiro sinal do segundo sinal a fim de levar em conta e/ou eliminar o ruído que pode se fazer presente no sistema. Como alternativa, o terceiro sinal pode ser usado para a detecção de erros e diagnóstico de cartuchos defeituosos. Como opção, conforme ilustra o bloco 830, o leitor pode transmitir sinais indicativos de um resultado de teste a um dispositivo de computação móvel para adicionalmente processar, armazenar, transmitir a um servidor e/ou exibir os resultados ao usuário.
O Carregador
[0388] A FIG. 25A ilustra uma vista em perspectiva de um carregador exemplificativo, e a FIG. 25B é uma vista explodida ilustrando os componentes internos do carregador da FIG. 25A. O carregador 500 é um elemento opcional que pode ser usado para carregar o dispositivo de leitura 400. O carregador 500 pode incluir ímãs de alinhamento 501, uma bobina indutora 502 e baterias 503. O carregador 500 pode incluir um ou mais ímãs de alinhamento 501 configurados para alinhar-se a um ou mais ímãs no dispositivo de leitura a fim de facilitar a transferência eficiente de energia entre a bobina indutora 502 e a bobina indutora dentro do leitor. Ilustrativamente, quatro ímãs são usados. Os ímãs 501 podem ser chaveados para alinhar-se a ímãs chaveados correspondentes no leitor. O carregador 500 pode ser conectado a uma tomada convencional, por exemplo, por um cabo ou cabo com conversor de força de CA para CC, para carregar componentes dentro do carregador 500, tais como as baterias 503, a fim de permitir o carregamento do leitor 400.
Os Reagentes e as Reações
[0389] Vários dispositivos, sistemas, kits e métodos revelados neste documento visam a isolar, marcar e detectar um analito alvo em uma amostra coletada de uma prova. Reações químicas podem ser empregadas para permitir essa detecção. As reações químicas podem ocorrer em um reservatório, tal como o reservatório de preparo de amostra descrito acima. Por exemplo, o reservatório de preparo de amostra pode conter um fluido, tal como água, solução salina, água/solução salina misturadas a uma ou mais partículas magnéticas, moléculas de afinidade, moléculas de conexão, agentes de sinalização, moléculas de ligação com competidor, moléculas competidoras, marcas e/ou agentes de sinalização. Uma ou mais esferas de reagente também podem conter uma ou mais partículas magnéticas, moléculas de afinidade, agentes de sinalização, moléculas de ligação com competidor, moléculas competidoras, marcas e/ou agentes de sinalização fora do fluido no reservatório de preparo de amostra. Uma reação pode começar quando uma amostra potencialmente com um ou mais analitos alvo (e, como opção, uma ou mais esferas de reagente) é misturada ao fluido no reservatório de preparo de amostra, por exemplo, introduzindo uma amostra coletada em uma parte distal de um dispositivo de colheita de amostra no reservatório de preparo de amostra quando o dispositivo de preparo de amostra é inserido por inteiro em um túnel de entrada de um cartucho. Exemplos de reações químicas são discutidos abaixo e ilustrados nas FIGs. de 26A a 28H.
[0390] Com referência às FIGs. 26A e 26C, um analito alvo 910a, 910b é adicionado a uma solução de reagentes de preparo de amostra, por exemplo, no reservatório de preparo de amostra. O analito alvo 910a, 910b pode ser qualquer molécula, tal como um ácido nucleico, proteína, molécula pequena ou metal pesado ou, no caso de uma molécula biológica ou grande, o analito alvo é um fragmento dessa associado a uma condição específica ou possível contaminação ou presença de um tipo celular específico, por exemplo, para detectar um biomarcador alvo presente na superfície celular. Exemplos não exaustivos incluem patógenos específicos, por exemplo, bactérias, vírus, parasitas, toxinas, hormônios, moléculas reguladoras imunológicas ou fragmentos detectáveis desses.
[0391] O analito alvo 910a, 910b pode ser detectado usando os sistemas e métodos descritos neste documento para estudar uma condição, tal como níveis moleculares indicativos de inflamação, influenza, testosterona, fertilidade e/ou Vitamina D. Os reagentes de preparo de amostra podem incluir microcontas ou nanopartículas magnéticas 920a, 920b (chamadas neste documento de “partículas magnéticas”). As partículas magnéticas 920a, 920b são magneticamente responsivas, de tal modo que sejam atraídas a um campo magnético emitido por um ou mais geradores magnéticos. Assim, as partículas magnéticas 920a, 920b liberadas a partir do reservatório de preparo de amostra deslocam-se a jusante no canal de análise até que sejam localizadas sobre os um ou mais elétrodos de trabalho do sensor dentro do canal de análise do cartucho em resposta a campos magnéticos gerados por um ou mais geradores magnéticos do leitor. Cada partícula magnética 920a, 920b pode ter uma molécula de afinidade 930a, 930b ligada à sua superfície. As partículas magnéticas podem ser de diferentes tamanhos e podem ter um diâmetro entre 50 nanômetros e 5.000 nanômetros, entre 100 nanômetros e 4.000 nanômetros, entre 100 nanômetros e 3.000 nanômetros, entre 100 nanômetros e 2.000 nanômetros, entre 100 nanômetros e 1.000 nanômetros, entre 500 nanômetros e 4.000 nanômetros, entre 1.000 nanômetros e 4.000 nanômetros, ou entre 1.500 nanômetros e 3.000 nanômetros.
[0392] A molécula de afinidade pode ser qualquer molécula ou grupamento adequado capaz de capturar ou ligar-se a uma molécula alvo. Exemplos não exaustivos de moléculas de afinidade incluem anticorpos (incluindo anticorpos de cadeia simples, anticorpos de cadeia composta, diacorpos, anticorpos humanizados etc.), fragmentos de anticorpos com afinidade, ligantes, moléculas de polipeptídeos ou proteínas e grupamentos com afinidade de ligação por substratos, moléculas de ácidos nucleicos (por exemplo, aptâmeros), outras moléculas com afinidade de ligação e seus semelhantes. As moléculas de afinidade incluem moléculas de ocorrência natural quimicamente modificadas. As moléculas de afinidade para um analito alvo específico podem ser selecionadas de acordo com métodos amplamente entendidos. Por exemplo, métodos para gerar anticorpos e fragmentos desses são bem conhecidos na literatura e são exemplificados por Antibodies: A Laboratory Manual (1988) Eds. Harlow and Lane, Cold Spring Harbor Laboratories Press, e pelas Patentes dos EUA n° 4.381.292, 4.451.570 e 4.618.577. Além disso, são comercializadas moléculas de afinidade para analitos alvo específicos. Uma listagem dessas fontes pode ser encontrada em Linscott’s Directory of Immunological and Biological Reagents.
[0393] Conforme usados neste documento, os termos “hibridizar” e “hibridização” referem-se à interação específica entre duas entidades, tais como um antígeno e um anticorpo ou dois ácidos nucleicos complementares, de tal modo que uma ligação específica (covalente ou não covalente) possa ocorrer.
[0394] As FIGs. 26A e 26B ilustram um anticorpo 930a, e as FIGs. 26C e 26D ilustram uma sonda de ácido nucleico 930b, embora qualquer molécula de afinidade adequada possa ser usada, inclusive um aptâmero de ácido nucleico ou outra proteína ou molécula de ligação. Os reagentes de preparo de amostra também podem incluir um agente de detecção 940a, 940b, tal como, por exemplo, um anticorpo 960a conjugado a um agente de sinalização 950a (FIG. 26A) ou uma sonda de ácido nucleico marcada 960b ligada a um agente de sinalização 950b (FIG. 26C). Cada um dos agentes de detecção 940 pode incluir um agente de sinalização 950, tal como, por exemplo, uma enzima oxidante ou outra enzima de sinalização, fosfatase alcalina (AP), metileno azul ou outra marca eletroquimicamente responsiva, ou uma marca fluorescente, tal como brometo de etídio, fluoresceína, proteína verde fluorescente ou outro fluoróforo.
[0395] Em modalidades que incluem agentes de detecção 940, os vários reagentes listados acima podem hibridizar juntos para formar complexos sanduíche. Exemplos de complexos sanduíche 900a, 900b são ilustrados nas FIGs. 26B e 26D. Cada complexo sanduíche pode ser composto por: (1) uma partícula magnética 920a, 920b com uma molécula de afinidade ligada à sua superfície 930a, 930b, (2) um analito alvo 910a, 910b e (3) um agente de detecção 940a, 940b. Como tal, o complexo sanduíche 900a, 900b retido sobre o elétrodo de trabalho do sensor dentro do canal de análise do cartucho graças à atração magnética entre a partícula magnética 920a, 920b e os geradores de campo magnético do leitor inclui um analito alvo 910a, 910b e um agente de detecção 940a, 940b. O complexo sanduíche exemplificativo 900a da FIG. 26B faz uso de anticorpos na qualidade de moléculas de afinidade, e o analito alvo é uma proteína ou molécula de interesse pequena. O complexo sanduíche exemplificativo 900b da Figura 26D faz uso de sondas de ácido nucleico projetadas para capturar uma sequência específica de ácido nucleico. Além disso, moléculas competidoras podem ser usadas, em que as moléculas competidoras são cada uma pré-ligada a HRP, tal como testosterona-HRP.
[0396] Em várias modalidades, o agente de sinalização 950a, 950b é uma enzima oxidante, tal como, por exemplo, peroxidase de raiz-forte (HRP) ou peroxidase de soja (SBP). Nessas modalidades, a enzima provoca uma reação de oxidação em uma célula eletroquímica quando na presença de um substrato químico específico, por exemplo, liberado a partir do reservatório de substrato, tal como TMB e/ou OPD, que podem estar em uma solução de substrato incluindo moléculas aceitantes, tais como peróxido de hidrogênio. Sendo assim, se o substrato específico flui sobre ou encontra de alguma outra forma a enzima oxidante ligada a um analito alvo e partícula magnética em uma célula eletroquímica, ocorre uma reação de oxidação. Nessas modalidades, elétrons são liberados de acordo a partir de um elétrodo de trabalho da célula eletroquímica para repor os elétrodos removidos do substrato pela enzima oxidante em uma quantidade proporcional à quantidade de analitos alvo presente. A liberação ou fluxo de elétrons resulta em uma corrente, que é detectável pelo sensor no canal de análise (por exemplo, no elétrodo de trabalho), por exemplo, como uma mudança na corrente ou uma mudança na tensão elétrica. Vantajosamente, agentes de sinalização que não são ligados a partículas magnéticas não são retidos magneticamente sobre o elétrodo de trabalho, mas, em vez disso, fluem mais a jusante (por exemplo, graças à liberação de fluido dos reservatórios de preparo de amostra, lavagem e/ou substrato) para não interferir nas leituras dos sensores. Logo, um sinal indicativo da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra pode ser gerado no sensor do cartucho e transmitido ao leitor para novo processamento. Em aditamento, ou como alternativa, analitos alvo ligados à superfície com HRP também podem produzir um sinal que pode ser detectado pelo sensor e transmitido ao leitor para novo processamento.
[0397] Com referência agora às FIGs. 27A e 27B, os reagentes de preparo de amostra podem incluir uma população de partículas magnéticas 1020, cada uma delas com uma molécula de afinidade 1030 ligada à sua superfície. Um agente de ligação competitiva 1040 e uma amostra contendo um analito alvo 1010 podem ser adicionados aos reagentes de preparo de amostra, por exemplo, misturando a amostra coletada (e, como opção, uma ou mais esferas de reagente) ao fluido no reservatório de preparo de amostra. O agente de ligação competitiva 1040 pode incluir um analito alvo pré-ligado 1070, o qual é pré-ligado a um agente de sinalização 1050, por exemplo, qualquer um dos agentes de sinalização descritos acima. O analito alvo pré-ligado 1070 pode ligar-se indiretamente ao agente de sinalização 1050, por exemplo, através de um anticorpo, de uma sonda de ácido nucleico, de um aptâmero de ácido nucleico ou de outra molécula de afinidade 1060. O analito alvo não ligado 1010 de uma amostra e o agente de ligação com competidor 1040 podem competir entre si para ligar-se às moléculas de afinidade 1030 nas partículas magnéticas 1020. A quantidade de agentes de ligação competitiva 1040 e agentes de sinalização 1050 que se liga com êxito às partículas magnéticas 1020 é inversamente proporcional à quantidade de analitos alvo não ligados 1010 presente em uma amostra. Em modalidades em que o agente de sinalização 1050 do agente de ligação competitiva 1040 é uma enzima oxidante, uma reação de oxidação ocorre se um substrato específico (por exemplo, advindo do reservatório de substrato) fluir sobre ou encontrar de alguma outra forma partículas magnéticas 1020 ligadas a agentes de ligação competitiva 1040 no sensor dentro do canal de análise do cartucho. Elétrons são liberados de acordo a partir de um elétrodo de trabalho do sensor para repor os elétrodos removidos do substrato pela enzima oxidante em uma quantidade inversamente proporcional à quantidade de analitos alvo presente na amostra. A liberação ou fluxo de elétrons resulta em uma corrente, que é detectável por um elétrodo ligado a circuitos elétricos com uma topologia corrente para tensão. Logo, um sinal indicativo da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra pode ser gerado no sensor no cartucho e transmitido ao leitor para novo processamento.
[0398] Com referência agora às FIGs. de 28A a 28H, é descrito um processo para detectar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra em um cartucho. Conforme ilustra a FIG. 28A, uma amostra com vários analitos alvo de amostra 1110 pode ser coletada com o dispositivo de colheita de amostra 1100. O dispositivo de colheita de amostra 1100 pode ser construído da maneira descrita acima com referência a qualquer um dos dispositivos de colheita de amostra. Cada analito alvo de amostra 1110 pode ser ligado a uma molécula de ligação de amostra 1115. Um analito alvo de amostra 1110 pode ser qualquer tipo de analito descrito neste documento, tal como 25-hidróxi vitamina D3 ou 25-hidróxi vitamina D2 ou 1a,25-dihidróxi vitamina D2 ou 1a,25-dihidróxi vitamina D. Uma molécula de ligação de amostra 1115 das várias moléculas de ligação de amostra pode ser qualquer tipo de molécula de ligação, tal como uma molécula de ligação com a vitamina D de ocorrência natural também conhecida como componente gc (componente específico a grupo).
[0399] Uma ou mais esferas de reagente podem ser providas para mistura com a amostra coletada. As uma ou mais esferas de reagente podem ser armazenadas dentro do cartucho, por exemplo, dentro de uma lançadeira armazenada no cartucho, conforme descrito acima. Com referência agora à FIG. 28B, a esfera de reagente 1116 pode incluir várias moléculas competidoras 1170, várias marcas 1175 e várias moléculas de ligação com competidor 1180. Cada molécula competidora 1170 pode ser pré-ligada a uma molécula de ligação com competidor 1180 das várias moléculas de ligação com competidor. Cada molécula competidora 1170 pode ter uma marca 1175 das várias marcas. A molécula competidora 1170 pode ser qualquer tipo de molécula competidora, tal como uma 25-hidróxi vitamina D2 ou 25-hidróxi vitamina D3 com uma marca. A marca 1175 pode ser qualquer tipo de marca, tal como biotina, e a molécula de ligação com competidor 1180 pode ser qualquer tipo de molécula de ligação com competidor, tal como proteína de ligação com a vitamina D. Cada marca 1175 é configurada para ligar-se a um agente de sinalização 1150, por exemplo, por intermédio de uma molécula de ligação ou afinidade 1160. Em aditamento, ou como alternativa, a marca 1175 atua como um agente de sinalização 1150. A esfera de reagente 1117 pode incluir várias partículas sólidas 1120, várias moléculas de afinidade 1130, vários agentes de detecção 1140, cada um dos quais pode ter um agente de sinalização 1150 e outra molécula de afinidade 1160, e vários agentes de desvinculação 1190. As esferas de reagente 1116, 1117 podem ser construídas e usadas em um cartucho conforme descrito acima com referência a qualquer uma das esferas de reagente descritas neste documento, incluindo as esferas de reagente 375, 375', 375”, 375”'.
[0400] As várias partículas sólidas 1120 podem compreender um material magneticamente responsivo, tal como partículas magnéticas, conforme descritas neste documento, ou um material magneticamente não responsivo, tal como nanopartículas de ouro. De preferência, cada partícula sólida 1120 é ligada a uma molécula de afinidade 1130, conforme descrito neste documento. A molécula de afinidade 1130 pode ser qualquer molécula de afinidade descrita neste documento e, de preferência, possui afinidade para ligar-se a um analito alvo de amostra 1110 e/ou a uma molécula competidora 1170. Um agente de detecção 1140, com um agente de sinalização 1150 e uma molécula de afinidade 1160, pode ser semelhante ao respectivo agente/molécula descrito acima. Por exemplo, o agente de sinalização 1150 pode ser HRP, e a molécula de afinidade 1160 pode ser estreptavidina. Cada agente de desvinculação 1190 dos vários agentes de desvinculação é configurado para desvincular uma molécula competidora 1170 de uma molécula de ligação com competidor 1180 e, em algumas modalidades, em seguida ligar-se à molécula de ligação com competidor 1180, e/ou para desvincular um analito alvo de amostra 1110 de uma molécula de ligação de amostra 1115 e, em algumas modalidades, em seguida ligar- se à molécula de ligação de amostra 1115.
[0401] As moléculas podem ser liofilizadas em várias esferas de reagente configuradas para ser usadas com um único cartucho ou em uma única esfera de reagente configurada para ser usada com um único cartucho. Os tipos de moléculas podem ser distribuídos entre as esferas de reagente de uma maneira desejada, por exemplo, conforme ilustra a FIG. 28B, ou aleatoriamente. Além disso, certos tipos de moléculas podem ser armazenados no fluido dentro do reservatório de preparo de amostra ao passo que outros tipos são armazenados dentro de uma esfera(s) de reagente.
[0402] Conforme ilustra a FIG. 28C, todas as moléculas de uma esfera de reagente 1116 e esfera de reagente 1117 da FIG. 28B podem ser liofilizadas em uma mesma esfera de reagente. A esfera de reagente 1118 pode incluir várias partículas sólidas 1120', várias moléculas de afinidade 1130', vários agentes de detecção 1140' (com vários agentes de sinalização 1150' e várias moléculas de afinidade 1160'), várias moléculas competidoras 1170', várias marcas 1175', várias moléculas de ligação com competidor 1180' e/ou vários agentes de desvinculação 1190'. A esfera de reagente 1118 pode ser construída e usada em um cartucho conforme descrito acima com referência a qualquer uma das esferas de reagente descritas neste documento, incluindo as esferas de reagente 375, 375', 375”, 375”'.
[0403] Com referência agora à FIG. 28D, várias partículas sólidas, várias moléculas de afinidade, vários agentes de detecção (com vários agentes de sinalização e várias moléculas de afinidade), várias moléculas competidoras, várias marcas, várias moléculas de ligação com competidor, e/ou vários agentes de desvinculação podem ser misturados em um fluido contido no reservatório de preparo de amostra 1119 a uma amostra coletada com o dispositivo de colheita de amostra 1100. A amostra pode ser introduzida no reservatório de preparo de amostra 1119 enquanto na parte distal do dispositivo de colheita de amostra 1100 ou após ser liberada da parte distal do dispositivo de colheita de amostra 1100, ambos os quais são descritos acima. A amostra pode ter vários analitos alvo de amostra, cada um dos quais pode ser pré-ligado a moléculas de ligação de amostra. As várias partículas sólidas, várias moléculas de afinidade, vários agentes de detecção (com os vários agentes de sinalização e as várias moléculas de afinidade), várias moléculas competidoras, várias marcas, várias moléculas de ligação com competidor e/ou vários agentes de desvinculação podem ser pré-armazenadas no fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 1119 ou algumas das ou todas as moléculas podem ser introduzidas no fluido a partir de uma esfera(s) de reagente, tal como as esferas de reagente 1116, 1117, 1118. O reservatório de preparo de amostra 1119 pode ser construído da mesma maneira que qualquer um dos reservatórios de preparo de amostra descritos neste documento, incluindo os reservatórios de preparo de amostra 317, 317', 317”, 317”'.
[0404] Com referência agora à FIG. 28E, um analito alvo de amostra 1110 com uma molécula de ligação de amostra 1115 pré-ligada a ele pode ser adicionalmente misturado dentro do reservatório de preparo de amostra 1119. Embora não seja necessário, a mistura dentro do reservatório de preparo de amostra 1119 pode ser aprimorada pelo acionamento de um elemento sonicador disposto em adjacência ao reservatório de preparo de amostra 1119, conforme descrito acima.
[0405] Conforme ilustra a FIG. 28F, um agente de desvinculação 1190 pode desvincular uma molécula competidora 1170 de uma molécula de ligação com competidor 1180 pré-ligada a ela e, em seguida, o agente de desvinculação 1190 pode ligar-se à molécula de ligação com competidor 1180 que abandonou a molécula competidora 1170 desvinculada, contendo uma marca 1175. Outro agente de desvinculação 1190 pode desvincular um analito alvo de amostra 1110 de uma molécula de ligação de amostra 1115 e, em seguida, esse outro agente de desvinculação 1190 pode ligar-se à molécula de ligação de amostra 1190 que abandonou o analito alvo de amostra 1110 desvinculado.
[0406] Com referência à FIG. 28G, a marca 1175 da molécula competidora desvinculada 1170 pode ser configurada para ligar-se a um agente de sinalização 1150 (por exemplo, por ligação com uma molécula de afinidade 1160).
[0407] A molécula competidora desvinculada 1170 pode ser configurada para ligar-se a uma molécula de afinidade 1130 das várias moléculas de afinidade pré-ligadas a partículas sólidas 1120, conforme ilustra a FIG. 28H. Assim, uma partícula sólida 1120 pode liga-se indiretamente à molécula competidora 1170 ligada indiretamente ao agente de sinalização 1150. Um complexo sanduíche pode ser formado por uma partícula sólida 1120, molécula de afinidade 1130, molécula competidora 1170, marca 1175, molécula de afinidade 1160 e/ou agente de sinalização 1150. Ilustrativamente, uma partícula sólida 1120 liga-se a uma molécula de afinidade 1130, que se liga a uma molécula competidora 1170, que se liga a uma marca 1175, que se liga a uma molécula de afinidade 1160, que se liga a um agente de sinalização 1150.
[0408] Um analito alvo de amostra 1110 e a uma molécula competidora 1170 podem competir entre si para ligar-se às moléculas de afinidade 1130 nas partículas sólidas 1120. A quantidade de moléculas competidoras 1170 e agentes de sinalização 1150 que se ligam com êxito a partículas sólidas 1120 é inversamente proporcional à quantidade de analitos alvo desvinculados 1110 presente em uma amostra. Em modalidades em que o agente de sinalização 1150 do agente de ligação competitiva 1140 é uma enzima oxidante, ocorre uma reação de oxidação se um substrato específico (por exemplo, advindo do reservatório de substrato) fluir sobre ou encontrar de alguma outra forma partículas sólidas 1120 ligadas a moléculas competidoras 1140 no sensor dentro do canal de análise do cartucho. Elétrons são liberados de acordo a partir de um elétrodo de trabalho do sensor para repor os elétrodos removidos do substrato pela enzima oxidante em uma quantidade inversamente proporcional à quantidade de analitos alvo presente na amostra. Por exemplo, conforme ilustra o gráfico da FIG. 29A comparando a leitura eletroquímica (microamps) à concentração (ng/mL), quanto mais alta a leitura eletroquímica, menor a concentração de analitos alvo de amostra. A liberação ou fluxo de elétrons resulta em uma corrente, que é detectável por um elétrodo acoplado aos circuitos, por exemplo, como uma mudança na corrente ou uma mudança na tensão elétrica. Logo, um sinal indicativo da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra pode ser gerado no sensor no cartucho e transmitido ao leitor para novo processamento. A FIG. 29B ilustra um gráfico comparando a leitura eletroquímica (microamps) à concentração (ng/mL) quando uma molécula de ligação com competidor não é pré- ligada para uma análise de quantificação de vitamina D. Conforme ilustra a FIG. 29B, a leitura eletroquímica não demonstra relação com a concentração de vitamina D.
[0409] Conforme os versados na técnica perceberão prontamente, embora um só tipo das moléculas seja ilustrado presente em uma reação ilustrada, por exemplo, um analito alvo de amostra nas FIGs. de 28D a 28H, vários tipos das moléculas podem se fazer presentes. Além disso, nem todos os tipos de moléculas ilustrados nas FIGs. de 28A a 28H precisam ser incluídos em uma reação. Por exemplo, com referência às FIGs. de 30A a 30H, as reações são semelhantes às das FIGs. de 28A a 28H, salvo que uma molécula de afinidade 1130” não é ligada a uma partícula sólida e as várias partículas sólidas não são necessárias.
[0410] Com referência agora às FIGs. de 31A a 31H, descrever-se-á um processo para detectar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra em um cartucho. Conforme ilustra a FIG. 31A, uma amostra com vários analitos alvo de amostra 1210 pode ser coletada com o dispositivo de colheita de amostra 1200. O dispositivo de colheita de amostra 1200 pode ser construído da maneira descrita acima com referência a qualquer um dos dispositivos de colheita de amostra. O analito alvo de amostra 1210 pode ser qualquer tipo de analito descrito neste documento.
[0411] Uma ou mais esferas de reagente podem ser providas para mistura com a amostra coletada. As uma ou mais esferas de reagente podem ser armazenadas dentro do cartucho, por exemplo, dentro de uma lançadeira armazenada no cartucho, conforme descrito acima. Com referência à FIG. 31B, uma esfera de reagente 1215 pode incluir várias partículas sólidas 1220, várias moléculas de afinidade 1230, vários agentes de detecção 1240, cada um dos quais pode incluir um agente de sinalização 1250 e uma molécula de afinidade 1260, vários alvos controle 1270 e/ou vários agentes de detecção controle 1275, cada um dos quais pode incluir um agente de sinalização 1285 e uma molécula de afinidade controle 1280. A esfera de reagente 1215 pode ser construída e usada em um cartucho conforme descrito acima com referência a qualquer uma das esferas de reagente descritas neste documento, incluindo as esferas de reagente 375, 375', 375”, 375”'.
[0412] As várias partículas sólidas 1220 podem compreender um material magneticamente responsivo, tal como partículas magnéticas, conforme descritas neste documento, ou um material magneticamente não responsivo, tal como nanopartículas de ouro. As várias partículas sólidas 1220 podem ser semelhantes às partículas magnéticas descritas acima. De preferência, cada partícula sólida 1220 é pré-ligada a uma molécula de afinidade 1230, conforme descrito neste documento. A molécula de afinidade 1230 pode ser qualquer molécula de afinidade descrita neste documento e, de preferência, possui afinidade para ligar- se a um analito alvo de amostra 1210. O agente de detecção 1240 com um agente de sinalização 1250 e uma molécula de afinidade 1260 pode ser semelhante ao respectivo agente/molécula descrito acima. Por exemplo, o agente de sinalização 1250 pode ser HRP, e a molécula de afinidade 1260 pode ser estreptavidina. Os vários alvos de controle 1270 podem ser configurados para ligar-se a moléculas de afinidade pré-ligadas à superfície do sensor do cartucho, por exemplo, moléculas de afinidade pré-ligadas ao elétrodo de trabalho de controle positivo do sensor (por exemplo, vide as FIGs. 7D, 7E, 7F) e/ou ao elétrodo de trabalho do sensor (por exemplo, vide a FIG. 7D). Os alvos controle 1270 podem ser uma proteína. Uma molécula de afinidade controle 1280 pode ser qualquer molécula de afinidade descrita neste documento e, de preferência, possui afinidade para ligar-se a um alvo controle 1270. Um agente de sinalização controle 1285 pode ser semelhante aos agentes de sinalização descritos neste documento, incluindo o agente de sinalização 1250.
[0413] As moléculas podem ser liofilizadas em várias esferas de reagente configuradas para ser usadas com um único cartucho ou em uma única esfera de reagente configurada para ser usada com um único cartucho. Os tipos de moléculas podem ser distribuídos entre as esferas de reagente de uma maneira desejada ou aleatoriamente. Além disso, certos tipos de moléculas podem ser armazenados no fluido dentro do reservatório de preparo de amostra ao passo que outros tipos são armazenados dentro de uma esfera(s) de reagente.
[0414] Métodos para encapsular materiais são conhecidos na técnica, mas, não vêm sendo, até onde sabem as requerentes, usado para encapsular reagentes de reação para uso em um dispositivo, cartucho ou sistema conforme descritos acima. Conforme mencionado acima, a(s) esfera(s) de reagente pode(m) incluir uma ou mais partículas magnéticas, moléculas de afinidade, moléculas de conexão, agentes de sinalização, moléculas de ligação com competidor, moléculas competidoras, marcas, agentes de sinalização, iniciadores, sondas de ácido nucleico, e/ou polimerases, e outras enzimas ou componentes conforme descrito em mais detalhes neste documento, e os componentes, material de encapsulação e dimensões podem ser iguais ou diferentes uns dos outros.
[0415] Com referência agora à FIG. 31C, várias partículas sólidas, várias moléculas de afinidade, vários agentes de detecção (com vários agentes de sinalização e várias moléculas de afinidade), vários alvos controle e/ou vários agentes de detecção controle (com vários agentes de sinalização controle e várias moléculas de afinidade controle) podem ser misturados em um fluido contido no reservatório de preparo de amostra 1290 a uma amostra coletada com o dispositivo de colheita de amostra 1200. A amostra pode ser introduzida no reservatório de preparo de amostra 1290 enquanto na parte distal do dispositivo de colheita de amostra 1200 ou após ser liberada da parte distal do dispositivo de colheita de amostra 1200, ambos os quais são descritos acima. A amostra pode ter vários analitos alvo de amostra. As várias partículas sólidas, várias moléculas de afinidade, vários agentes de detecção (com os vários agentes de sinalização e as várias moléculas de afinidade), vários alvos controle e/ou vários agentes de detecção controle (com os vários agentes de sinalização controle e as várias moléculas de afinidade controle) podem ser pré-armazenados no fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 1290 ou algumas das ou todas as moléculas podem ser introduzidas no fluido a partir de uma esfera(s) de reagente, tal como a esfera de reagente 1215. O reservatório de preparo de amostra 1290 pode ser construído da mesma maneira que qualquer um dos reservatórios de preparo de amostra descritos neste documento, incluindo os reservatórios de preparo de amostra 317, 317', 317”, 317”'.
[0416] Com referência agora à FIG. 31D, um analito alvo de amostra 1210 pode ser adicionalmente misturado dentro do reservatório de preparo de amostra 1290. Embora não seja necessário, a mistura dentro do reservatório de preparo de amostra 1290 pode ser aprimorada pelo acionamento de um elemento sonicador disposto em adjacência ao reservatório de preparo de amostra 1290, conforme descrito acima. Uma molécula de afinidade 1230 (pré-ligada a uma partícula sólida 1220) pode ligar-se a um analito alvo de amostra 1210, e um agente de detecção 1240 pode ligar-se ao analito alvo de amostra 1210. Por exemplo, uma molécula de afinidade 1260 (pré-ligada ao agente de sinalização 1250) pode ligar-se ao analito alvo de amostra 1210. Um complexo sanduíche pode ser formado por uma partícula sólida 1220, molécula de afinidade 1230, analito alvo 1210, molécula de afinidade 1260 e/ou agente de sinalização 1250. Ilustrativamente, uma partícula sólida 1220 liga-se a uma molécula de afinidade 1230, que se liga a um analito alvo 1210, que se liga a uma molécula de afinidade 1260, que se liga a um agente de sinalização 1250. O agente de detecção controle 1275 pode ligar-se a um alvo controle 1270. Por exemplo, uma molécula de afinidade controle 1280 (pré-ligada ao agente de sinalização 1285) pode ligar-se ao alvo controle 1270. Um complexo sanduíche parcial pode ser formado por um alvo controle 1270, molécula de afinidade controle 1280 e/ou agente de sinalização controle 1285. Ilustrativamente, um alvo controle 1270 liga-se a uma molécula de afinidade controle 1280, que se liga a um agente de sinalização controle 1285.
[0417] Com referência agora à FIG. 31E, é ilustrada uma superfície de um sensor para uso em um dispositivo de cartucho descrito neste documento. A superfície de sensor 1292 pode incluir várias moléculas de afinidade 1294 pré-ligadas à superfície de sensor 1292 dentro do cartucho. Uma molécula de afinidade de superfície 1294 pode ser qualquer molécula de afinidade descrita neste documento e, de preferência, possui afinidade para ligar-se ao alvo controle 1270. A superfície de sensor 1292 é preferivelmente posicionada dentro do canal de análise do cartucho de modo que seja exposta ao fluido liberado a partir do reservatório de preparo de amostra e/ou ao fluido liberado a partir do reservatório de substrato. A FIG. 31E ilustra a superfície de sensor 1292 antes da exposição ao fluido advindo do(s) reservatório(s). A superfície de sensor 1292 pode ser usada em qualquer um dos sensores descritos acima, incluindo os sensores 338, 338', 338”, 338”', 338”“. A superfície de sensor 1292 pode ser usada para um elétrodo de trabalho do sensor, tal como o elétrodo de trabalho 340”, e/ou pode ser usada para um elétrodo de trabalho de controle positivo do sensor, tal como os elétrodos de trabalho de controle positivo 376, 376', 376”.
[0418] Com referência agora à FIG. 31F, é ilustrada outra superfície de um sensor para uso em um dispositivo de cartucho descrito neste documento. A superfície de sensor 1296 pode ter uma monocamada automontada, tal como etileno glicol tiolado e/ou um ditiol, tal como hexaetileno glicol ditiol, para maior estabilidade. A superfície de sensor 1296 é preferivelmente posicionada dentro do canal de análise do cartucho de modo que seja exposta ao fluido liberado a partir do reservatório de preparo de amostra e/ou ao fluido liberado a partir do reservatório de substrato. A FIG. 31F ilustra uma superfície de sensor 1296 antes da exposição ao fluido advindo do(s) reservatório(s). A superfície de sensor 1296 pode ser usada em qualquer um dos sensores descritos neste documento acima, incluindo os sensores 338, 338', 338”, 338”', 338”“. A superfície de sensor 1296 pode ser usada para um elétrodo de trabalho do sensor, tal como os elétrodos de trabalho 340, 340', 340”', 340”“. A superfície de sensor 1296 é configurada para ser exposta a campos magnéticos oriundos do gerador de campo magnético 1298, por exemplo, quando o cartucho é inserido no leitor. Por exemplo, o gerador de campo magnético 1298 pode ser semelhante ao primeiro gerador magnético 406 e ao segundo gerador magnético 407 do leitor 400 descrito acima.
[0419] Com referência agora à FIG. 31G, a superfície de sensor 1292 é ilustrada após a exposição a reagentes, por exemplo, do fluido escoando ao canal de análise a partir do reservatório de preparo de amostra. Conforme ilustra a FIG. 31G, complexos sanduíche parciais de moléculas controle podem ligar-se às moléculas de afinidade de superfície 1294 para completar os complexos sanduíche. Por exemplo, uma molécula de afinidade de superfície 1294 pode ligar-se a um alvo controle 1270, que se liga a uma molécula de afinidade controle 1280, que se liga a um agente de sinalização controle 1285. Uma reação química pode ocorrer quando os complexos sanduíche forem expostos a um substrato, por exemplo, advindo do reservatório de substrato, de tal modo que o sensor possa detectar sinais elétricos resultantes das reações químicas sobre o sensor. Por exemplo, o fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra pode ser introduzido no canal de análise de tal modo que agentes de sinalização controle 1285 ligados direta ou indiretamente a alvos controle 1270 do fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra localizem-se sobre a superfície de sensor 1292 por ligação com as moléculas de afinidade de superfície pré-ligadas 1294. As reações químicas podem ocorrer quando o fluido advindo do reservatório de substrato reage com as partículas do fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra localizadas sobre o sensor. Por exemplo, uma solução de substrato com um substrato pode ser introduzida a partir do reservatório de substrato, e o sensor com a superfície de sensor 1292 pode detectar sinais elétricos resultantes das reações entre o substrato (por exemplo, TMB, OPD) e os agentes de sinalização (por exemplo, HRP, SBP) localizados sobre o sensor. As reações podem fazer com que elétrons sejam removidos do substrato pelos agentes de sinalização (elétrons esses que podem ser doados a moléculas aceitantes da solução de substrato), gerando assim sinais elétricos detectáveis pelo sensor. Se a superfície de sensor 1292 estiver sobre um elétrodo de trabalho, esses sinais elétricos detectados podem ser usados para gerar o sinal indicativo da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos dentro da amostra. Se a superfície de sensor 1292 estiver sobre um elétrodo de trabalho de controle positivo, esses sinais elétricos detectados podem ser usados para detecção de erros. Por exemplo, se um parâmetro(s), por exemplo, tensão elétrica, corrente, dos sinais elétricos detectados não estiver dentro de uma faixa(s) predeterminada(s), pode ser que haja um erro e o teste ser rejeitado. Se o(s) parâmetro(s) estiver(em) dentro da faixa predeterminada, os sinais elétricos detectados pelo elétrodo de trabalho do sensor podem ser usados para gerar o sinal indicativo da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos dentro da amostra. Os sinais advindos do elétrodo de trabalho de controle positivo e/ou do elétrodo de trabalho podem ser transmitidos ao dispositivo de leitura 400, por exemplo, através dos respectivos conectores elétricos do dispositivo de cartucho 300 e do dispositivo de leitura 400.
[0420] Com referência agora à FIG. 31H, a superfície de sensor 1296 é ilustrada após a exposição a reagentes, por exemplo, do fluido escoando ao canal de análise a partir do reservatório de preparo de amostra. Deve-se ter em mente que a superfície de sensor 1296 e a superfície de sensor 1292 podem ser expostas ao fluido do reservatório de preparo de amostra substancialmente ao mesmo tempo, por exemplo, quando a superfície de sensor 1296 corresponder ao elétrodo de trabalho 340”' ou ao elétrodo de trabalho 340”' e a superfície de sensor 1292 corresponder ao elétrodo de trabalho de controle positivo 376' do sensor 338”' ou ao elétrodo de trabalho de controle positivo 376” do sensor 338”“. À semelhança, a superfície de sensor 1296 e a superfície de sensor 1292 podem ser expostas ao fluido do reservatório de substrato substancialmente ao mesmo tempo, provocando assim reações entre o substrato e os reagentes (por exemplo, agentes de sinalização) substancialmente ao mesmo tempo. Uma reação química pode ocorrer quando os complexos sanduíche forem expostos a um substrato, por exemplo, advindo do reservatório de substrato, de tal modo que o sensor possa detectar sinais elétricos resultantes das reações químicas sobre o sensor. Por exemplo, o fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra pode ser introduzido no canal de análise de tal modo que agentes de sinalização ligados direta ou indiretamente a analitos alvo do fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra localizem-se sobre a superfície de sensor 1296 em resposta a campos magnéticos oriundos do gerador de campo magnético 1298 contendo partículas sólidas 1220 ligadas direta ou indiretamente a agentes de sinalização 1250. As reações químicas podem ocorrer quando o fluido advindo do reservatório de substrato reage com as partículas do fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra localizadas sobre o sensor. Por exemplo, uma solução de substrato com um substrato pode ser introduzida a partir do reservatório de substrato, e o sensor com a superfície de sensor 1296 pode detectar sinais elétricos resultantes das reações entre o substrato (por exemplo, TMB, OPD) e os agentes de sinalização (por exemplo, HRP, SBP) localizados sobre o sensor. As reações podem fazer com que elétrons sejam removidos do substrato pelos agentes de sinalização (elétrons esses que podem ser doados a moléculas aceitantes da solução de substrato), gerando assim sinais elétricos detectáveis pelo sensor. Se a superfície de sensor 1296 estiver sobre um elétrodo de trabalho, esses sinais elétricos detectados podem ser usados para gerar o sinal indicativo da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos dentro da amostra. O sinal advindo do elétrodo de trabalho pode ser transmitido ao dispositivo de leitura 400, por exemplo, através dos respectivos conectores elétricos do dispositivo de cartucho 300 e do dispositivo de leitura 400.
[0421] Conforme os versados na técnica perceberão prontamente, embora um só tipo das moléculas seja ilustrado presente em uma reação ilustrada, por exemplo, um analito alvo de amostra 1210 nas FIGs. 31C e 31D, vários tipos das moléculas podem se fazer presentes. Além disso, nem todos os tipos de moléculas ilustrados nas FIGs. de 31A a 31H precisam ser incluídos em uma reação.
[0422] Com referência agora às FIGs. de 32A a 32I, é descrito, em termos gerais, um processo para detectar a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra em um cartucho. O processo pode envolver amplificação, tal como amplificação isotérmica, conforme a FIG. 32D ilustra em termos gerais. Conforme usado neste documento, o termo “amplificação isotérmica” refere-se a um método para amplificar um ácido nucleico, por exemplo, DNA ou RNA, em que a temperatura permanece constante. Em um aspecto, o sistema de reação faz contato com uma fonte externa com um diferencial de temperatura, mas a mudança de temperatura, se alguma, ocorre com lentidão suficiente para permitir que o sistema ajuste continuamente a temperatura. Exemplos não exaustivos de amplificação isotérmica incluem amplificação em círculo rolante (RCA), amplificação isotérmica mediada por loop (LAMP), amplificação por deslocamento de fita (SDA), amplificação pela polimerase recombinase (RPA), amplificação dependente da helicase (HDA), reação espiral pela polimerase (PSR) e reação de amplificação por enzima de corte (NEAR). Esses e outros métodos exemplificativos não exaustivos são revelados em Zhao et al. (2015), Chem. Rev., 115(22): 12.491 a 12.545; e Dong et al. (2015), Scientific Reports, 5: 12.723; Yan et al. (2014), Mol. BioSyst., 10: 970 a 1.003.
[0423] Dependendo do método de amplificação isotérmica selecionado, a(s) esfera(s) de reagente pode(m) incluir uma ou mais enzimas de amplificação, por exemplo, transcriptases reversas, endonucleases (por exemplo, uma endonuclease de corte, endonuclease de restrição, endonuclease flap ou endonuclease III), polimerases (por exemplo, uma polimerase de deslocamento de fita), iniciadores ou sondas específicos ao método (por exemplo, uma sonda cadeado, sonda ligada ou iniciadores LAMP), helicases, recombinases e/ou proteínas de ligação com DNA de fita simples. A combinação de reagentes necessária para praticar cada método de amplificação isotérmica é entendida pelos versados na técnica. Exemplos não exaustivos de combinações de reagentes necessárias para executar os métodos de amplificação isotérmica são descritos no Pedido de Patente Chinês n° 104.232.622, Patente dos EUA n° 5.223.414, Patente dos EUA n° 6.410.278, Patente dos EUA n° 5.455.166, Patente dos EUA n° 5.470.723, Patente dos EUA n° 5.714.320, Patente dos EUA n° 6.235.502 e Patente dos EUA n° 7.282.328.
[0424] Conforme usado neste documento, o termo “dNTPs” refere-se aos nucleotídeos que são os blocos de construção para o DNA. Eles incluem principalmente (d)ATP, (d)GTP, (d)CTP, (d)TTP e (d)UTP e são necessários para reações de amplificação de ácido nucleico.
[0425] Iniciadores específicos à RT referem-se a um iniciador, tipicamente não marcado, que é projetado para hibridizar com uma molécula de RNA contendo a região alvo e permitindo que uma transcriptase reversa polimerize uma fita de cDNA a partir da extremidade 3’ do iniciador. A fita de cDNA é então usada como modelo para a amplificação isotérmica. O iniciador específico à RT pode ter características de design que diferem dos iniciadores que são otimizados para a amplificação de DNA dentro da reação de amplificação isotérmica que avança subsequentemente para a transcrição reversa do RNA alvo. A requerente determinou que o uso de iniciadores específicos à RT aumentará a eficiência de amplificação.
[0426] Conforme ilustra a FIG. 32A, uma amostra com vários analitos alvo de amostra 1310 e/ou 1312 pode ser coletada com o dispositivo de colheita de amostra 1300. O dispositivo de colheita de amostra 1300 pode ser construído da maneira descrita acima com referência a qualquer um dos dispositivos de colheita de amostra. O analito alvo de amostra 1310 pode ser qualquer tipo de analito descrito neste documento e ilustrativamente é um RNA. O analito alvo de amostra 1312 pode ser qualquer tipo de analito descrito neste documento e ilustrativamente é um DNA. Deve-se ter em mente que os analitos alvo de amostra 1310 e/ou 1312 podem conter regiões de sequência a montante e a jusante da região alvo, mas entende-se que contêm ao menos a região alvo a ser amplificada e detectada. Os analitos alvo de amostra 1310 e/ou 1312 podem estar contidos com uma célula, micróbio ou vírus ou podem ser isentos de células. O reservatório de preparo de amostra e/ou a(s) esfera(s) de reagente podem incluir agentes de lise para liberar o analito alvo da célula, micróbio ou vírus.
[0427] Uma ou mais esferas de reagente podem ser providas para mistura com a amostra coletada. As uma ou mais esferas de reagente podem ser armazenadas dentro do cartucho, por exemplo, dentro de uma lançadeira armazenada no cartucho, conforme descrito acima. Com referência à FIG. 32B, uma esfera de reagente 1315 pode incluir várias partículas sólidas 1320, várias moléculas de afinidade 1322, vários agentes de detecção 1324, cada um dos quais pode incluir um agente de sinalização 1326 e uma molécula de afinidade 1328, vários alvos controle 1330, vários agentes de detecção controle 1332, cada um dos quais pode incluir um agente de sinalização controle 1334 e uma molécula de afinidade controle 1336, várias partículas sólidas 1338 pré- conjugadas a iniciadores 1340 (por exemplo, através de uma molécula de afinidade 1342 pré-ligada a um elemento de captura 1344 pré-ligado a um espaçador 1346 pré-ligado a um iniciador 1340 ou através de uma ligação covalente direta), vários agentes de detecção 1348, cada um dos quais pode incluir um agente de sinalização 1350 e uma molécula de afinidade 1352, vários iniciadores reversos de controle interno 1354, cada um dos quais pode ser pré-ligado a um agente de sinalização 1356, por exemplo, cada um opcionalmente através de um espaçador 1358, vários iniciadores reversos 1360, cada um dos quais pode ser pré-ligado a uma marca 1362, por exemplo, através de um espaçador 1364, vários iniciadores diretos de controle interno 1366, cada um dos quais pode ser pré-ligado a um elemento de captura 1368, por exemplo, através de um espaçador 1370, várias polimerases 1372, várias transcriptases reversas (RT) 1374, vários dNTPs 1376, vários iniciadores específicos à RT 1378, vários controles de modelo de RNA 1380, vários controles de modelo de DNA 1382, vários iniciadores reversos 1384, cada um dos quais pode ser pré-ligado a um agente de sinalização 1386, por exemplo, através de um espaçador 1388, vários iniciadores diretos 1390, cada um dos quais pode ser pré-ligado a um elemento de captura 1392, por exemplo, através de um espaçador 1394, e/ou vários iniciadores reversos de controle interno 1396, cada um dos quais pode ser pré-ligado a uma marca de controle interno 1394, por exemplo, através de um espaçador de controle interno 1400. A esfera de reagente 1315 pode ser construída e usada em um cartucho conforme descrito acima com referência a qualquer uma das esferas de reagente descritas neste documento, incluindo as esferas de reagente 375, 375', 375”, 375”'.
[0428] As várias partículas sólidas 1320 podem compreender um material magneticamente responsivo, tal como partículas magnéticas, conforme descritas neste documento, ou um material magneticamente não responsivo, tal como nanopartículas de ouro. As várias partículas sólidas 1320 podem ser semelhantes às partículas magnéticas descritas acima. De preferência, cada partícula sólida 1320 é pré-ligada a uma molécula de afinidade 1322, conforme descrito neste documento. Uma molécula de afinidade 1322 pode ser qualquer molécula de afinidade descrita neste documento e, de preferência, possui afinidade para ligar- se a um analito(s) alvo de amostra. Um agente de detecção 1324, com um agente de sinalização 1326 e uma molécula de afinidade 1328, pode ser semelhante ao respectivo agente/molécula descrito acima. Por exemplo, o agente de sinalização 1326 pode ser HRP, e a molécula de afinidade 1328 pode ser estreptavidina. Os vários alvos controle 1330 podem ser configurados para ligar-se a moléculas de afinidade pré- ligadas à superfície do sensor do cartucho, por exemplo, moléculas de afinidade pré-ligadas ao elétrodo de trabalho de controle positivo do sensor (por exemplo, vide as FIGs. 7D, 7E, 7F) e/ou ao elétrodo de trabalho do sensor (por exemplo, vide a FIG. 7D). Os alvos controle 1330 podem ser uma proteína. Uma molécula de afinidade controle 1336 pode ser qualquer molécula de afinidade descrita neste documento e, de preferência, possui afinidade para ligar-se a um alvo controle 1330. Um agente de sinalização controle 1334 pode ser semelhante aos agentes de sinalização descritos neste documento, incluindo o agente de sinalização 1326. As várias partículas sólidas 1338 podem compreender um material magneticamente responsivo, tal como partículas magnéticas, conforme descritas neste documento, ou um material magneticamente não responsivo, tal como nanopartículas de ouro. As várias partículas sólidas 1338 podem ser semelhantes às partículas magnéticas descritas acima. De preferência, cada partícula sólida 1338 é pré-ligada a uma molécula de afinidade 1342, conforme descrito neste documento. Uma molécula de afinidade 1342 pode ser qualquer molécula de afinidade descrita neste documento e, de preferência, possui afinidade para ligar-se a um elemento de captura 1344. Por exemplo, uma molécula de afinidade 1342 pode ser pré-ligada a um elemento de captura 1344. Um elemento de captura 1348 contém um espaçador 1346 e um iniciador 1340. Um agente de detecção 1348, com um agente de sinalização 1350 e uma molécula de afinidade 1352, pode ser semelhante ao respectivo agente/molécula descrito acima. Por exemplo, o agente de sinalização 1350 pode ser HRP, e a molécula de afinidade 1352 pode ser estreptavidina. Uma molécula de afinidade 1352 pode ter afinidade para ligar-se a uma marca, tal como a marca 1362 e/ou a marca de controle interno 1398. Os iniciadores reversos de controle interno 1354 podem ser configurados para ligar-se a moléculas de afinidade pré-ligadas à superfície do sensor do cartucho, por exemplo, moléculas de afinidade pré-ligadas ao elétrodo de trabalho de controle positivo do sensor (por exemplo, vide as FIGs. 7D, 7E, 7F) e/ou ao elétrodo de trabalho do sensor (por exemplo, vide a FIG. 7D). Os iniciadores reversos de controle interno 1354 podem ligar-se a moléculas de afinidade pré-ligadas à superfície do sensor através do elemento de captura 1368 ligado ao iniciador direto de controle interno 1366 (por exemplo, através do espaçador 1370). Um agente de sinalização 1356 pode ser qualquer agente de sinalização descrito neste documento, tal como HRP. Os iniciadores reversos 1360 podem ser configurados para ligar-se ao(s) analito(s) alvo e para ligar-se direta ou indiretamente a uma partícula sólida para localizar-se na superfície do sensor do cartucho, por exemplo, devido a campos magnéticos no elétrodo de trabalho do sensor. Uma marca 1362 pode ser qualquer tipo de marca, tal como biotina, e é configurada para ligar-se a uma molécula de afinidade, por exemplo, uma molécula de afinidade 1352 ligada a um agente de sinalização 1350. Os iniciadores diretos de controle interno 1366 podem ser configurados para ligar-se a moléculas de afinidade pré-ligadas à superfície do sensor do cartucho, por exemplo, moléculas de afinidade pré-ligadas ao elétrodo de trabalho de controle positivo do sensor (por exemplo, vide as FIGs. 7D, 7E, 7F) e/ou ao elétrodo de trabalho do sensor (por exemplo, vide a FIG. 7D). As várias polimerases 1372, as várias transcriptases reversas (RT) 1374, os vários dNTPs 1376, os vários iniciadores específicos à RT 1378, os vários controles de modelo de RNA 1380 e/ou os vários controles de modelo de DNA 1382 podem ser usados para amplificar o ácido nucleico, por exemplo, RNA e/ou DNA, via, por exemplo, amplificação isotérmica. Os vários controles de modelo de RNA 1380 e/ou os vários controles de modelo de DNA 1382 podem estar contidos com uma célula, micróbio ou vírus ou poderiam estar flutuando livremente. O reservatório de preparo de amostra e/ou a(s) esfera(s) de reagente podem incluir agentes de análise para liberar o(s) controle(s) de modelo da célula, micróbio ou vírus. Os iniciadores reversos 1384 podem ser configurados para ligar-se a um analito(s) alvo e para ligar-se direta ou indiretamente a uma partícula sólida para localizar-se na superfície do sensor do cartucho, por exemplo, devido a campos magnéticos no elétrodo de trabalho do sensor. Um agente de sinalização 1386 pode ser qualquer agente de sinalização descrito neste documento, tal como HRP. Os iniciadores diretos 1390 podem ser configurados para ligar-se a um analito alvo e para ligar-se direta ou indiretamente a uma partícula sólida para localizar-se na superfície do sensor do cartucho através, por exemplo, do elemento de captura 1392. Os iniciadores reversos de controle interno 1396 podem ser configurados para ligar-se a moléculas de afinidade pré-ligadas à superfície do sensor do cartucho, por exemplo, moléculas de afinidade pré-ligadas ao elétrodo de trabalho de controle positivo do sensor (por exemplo, vide as FIGs. 7D, 7E, 7F) e/ou ao elétrodo de trabalho do sensor (por exemplo, vide a FIG. 7D). Os iniciadores reversos de controle interno 1396 podem ligar-se a moléculas de afinidade pré-ligadas à superfície do sensor através do elemento de captura 1368 ligado ao iniciador direto de controle interno 1366 (por exemplo, através do espaçador 1370). A marca 1398 pode ser qualquer tipo de marca, tal como biotina, e pode ser configurada para ligar-se a uma molécula de afinidade, por exemplo, uma molécula de afinidade 1352 ligada a um agente de sinalização 1350.
[0429] As moléculas podem ser liofilizadas em várias esferas de reagente configuradas para ser usadas com um único cartucho ou em uma única esfera de reagente configurada para ser usada com um único cartucho. Os tipos de moléculas podem ser distribuídos entre as esferas de reagente de uma maneira desejada ou aleatoriamente. Além disso, certos tipos de moléculas podem ser armazenados no fluido dentro do reservatório de preparo de amostra ao passo que outros tipos são armazenados dentro de uma esfera(s) de reagente.
[0430] Com referência agora à FIG. 32C, qualquer combinação dos tipos de partículas ilustrados na esfera de reagente 1315 pode ser misturada no fluido contido no reservatório de preparo de amostra 1290 com uma amostra coletada com o dispositivo de colheita de amostra 1200. A amostra pode ser introduzida no reservatório de preparo de amostra 1410 enquanto na parte distal do dispositivo de colheita de amostra 1300 ou após ser liberada da parte distal do dispositivo de colheita de amostra 1300, ambos os quais são descritos acima. A amostra pode ter vários analitos alvo de amostra. Os tipos de partículas ilustrados na esfera de reagente 1315 podem ser pré-armazenados no fluido dentro do reservatório de preparo de amostra 1410 ou algumas das ou todas essas moléculas podem ser introduzidas no fluido a partir de uma esfera(s) de reagente, tal como a esfera de reagente 1315. O reservatório de preparo de amostra 1410 pode ser construído da mesma maneira que qualquer um dos reservatórios de preparo de amostra descritos neste documento, inclusive os reservatórios de preparo de amostra 317, 317', 317”, 317”'.
[0431] Analitos alvo de amostra 1310 e/ou 1312 podem ser adicionalmente misturados dentro do reservatório de preparo de amostra 1410. Embora não seja necessário, a mistura dentro do reservatório de preparo de amostra 1410 pode ser aprimorada pelo acionamento de um elemento sonicador disposto em adjacência ao reservatório de preparo de amostra 1410, conforme descrito acima. A mistura dentro do reservatório de preparo de amostra 1410 pode amplificar ácidos nucleicos, por exemplo, DNA e/ou RNA, dentro da mistura de fluido dentro do reservatório de preparo de amostra que inclui a amostra e, como opção, uma esfera(s) de reagente. O analito alvo de amostra pode ser um ácido nucleico alvo, por exemplo, um RNA para a detecção e/ou diagnóstico de uma infecção por influenza ou HIV, e DNA para vírus de DNA ou bactérias ou RNA para a detecção de 16s rRNA para bactérias. A amplificação avança por ação de uma polimerase começando na extremidade 3' de um iniciador vinculado (direto ou reverso) em que a polimerase se move ao longo das fitas modelo compreendendo o ácido nucleico alvo e incorpora nucleotídeos (dNTP) para sintetizar uma fita complementar. Visto que o iniciador pode ter uma extremidade marcada, essas extremidades marcadas são incorporadas ao amplicon resultante. No caso de uma extremidade marcada com elemento de captura, isso permite que o amplicon ligue-se a uma molécula de afinidade ligada a uma partícula sólida ou a uma molécula de afinidade pré-ligada em uma superfície de sensor enquanto o agente de sinalização na outra extremidade do amplicon pode ser conjugado direta ou indiretamente ao agente de sinalização. Conforme usado neste documento, “conjugado” refere-se a uma ligação covalente ou não covalente, por exemplo, complexo de ligação biotina- estreptavidina. E esses eventos de ligação podem acontecer simultaneamente à amplificação. Em ainda outro aspecto, uma reação de amplificação distinta ocorre simultaneamente, e a lise de partículas virais, bactérias, outros micróbios e células pode ocorre liberando os conteúdos celulares, por exemplo, ácido nucleico. Além dos iniciadores marcados, iniciadores não marcados projetados para amplificar ao menos a mesma região alvo mas também alguma sequência ao lado da sequência alvo podem ser providos para facilitar a reação de amplificação simultaneamente aos iniciadores marcados. A presença de iniciadores não marcados pode tornar a amplificação mais eficiente visto que iniciadores marcados podem ser mais estericamente impedidos uma vez que se ligam a outros elementos, por exemplo, partículas sólidas ou agentes de sinalização.
[0432] Essa polimerização da fita complementar na amplificação pode ser facilitada pela presença de proteínas de ligação de fita simples conhecidas pelos versados na técnica, tais como, entre outras, a SSB da E. coli. Polimerases de deslocamento de fita podem ser usadas para permitir que a polimerização da fita complementar ocorra sem desnaturar termicamente a fita dupla antes da síntese de fitas complementares. Visto que o iniciador pode ter uma extremidade marcada, essas extremidades marcadas são incorporadas ao amplicon resultante. No caso de uma extremidade marcada com elemento de captura, isso permite que o amplicon ligue-se a uma molécula de afinidade ligada a uma partícula sólida ou a uma molécula de afinidade pré-ligada em uma superfície de sensor enquanto o agente de sinalização na outra extremidade do amplicon pode ser conjugado direta ou indiretamente ao agente de sinalização. Conforme usado neste documento, “conjugado” refere-se a uma ligação covalente ou não covalente, por exemplo, complexo de ligação biotina-estreptavidina. E esses eventos de ligação podem acontecer simultaneamente à amplificação.
[0433] A amplificação pode ser uma reação isotérmica, tal como uma amplificação isotérmica. A FIG. 32D ilustra um processo exemplificativo para a amplificação isotérmica de ácidos nucleicos. A amplificação de ácidos nucleicos dentro do reservatório de preparo de amostra 1410 gera amplicons, conforme ilustra a FIG. 32E. O acionamento do elemento de sonicação para misturar os conteúdos do reservatório de preparo de amostra pode promover a amplificação. Os amplicons podem formar complexos sanduíche que são complexos de amplicon marcados 1422 compreendendo uma marca de captura e uma marca de sinalização, ou complexos de amplicon marcados 1434. Por exemplo, um amplicon de iniciador direto e iniciador reverso pode ser ligado a um agente de sinalização e/ou ligado a uma partícula sólida como resultado da mistura. Cada um dos complexos de amplicon 1422 e 1434 pode incluir uma partícula sólida configurada para ser contida magneticamente sobre um elétrodo de trabalho em um sensor, de tal modo que um agente de sinalização do complexo possa reagir com um substrato de uma solução de substrato. Os amplicons podem formar complexos sanduíche parciais que podem ser complexos de amplicon parciais não marcados 1420 ou complexos de amplicon parciais marcados 1426. Por exemplo, um amplicon de iniciador direto de controle interno e iniciador reverso de controle interno pode ser ligado a um agente de sinalização como resultado da mistura. Os complexos de amplicon parciais 1420 e 1426 podem ser configurados para ligar-se a moléculas de afinidade de superfície pré-ligadas sobre um elétrodo (por exemplo, elétrodo de trabalho e/ou elétrodo de trabalho de controle positivo) de um sensor.
[0434] Iniciadores pré-conjugados (ou covalentemente ou através de uma ligação tal como biotina-estreptavidina) podem ser usados, em que ou o iniciador direto ou o iniciador reverso é conjugado a uma partícula e o outro (direto, se o reverso foi conjugado à partícula, e reverso, se o direto foi conjugado à partícula) é conjugado a um agente de sinalização direta ou indiretamente, e também pode haver uma população de iniciadores não marcados e não conjugados que facilita que a reação ocorra com mais eficiência.
[0435] Com referência agora à FIG. 32F, é ilustrada uma superfície de um sensor para uso em um dispositivo de cartucho descrito neste documento. A superfície de sensor 1412 pode incluir várias moléculas de afinidade 1414 pré-ligadas à superfície de sensor 1412 dentro do cartucho. Uma molécula de afinidade de superfície 1414 pode ser qualquer molécula de afinidade descrita neste documento e, de preferência, possui afinidade para ligar-se a um complexo de amplicon parcial. Por exemplo, uma molécula de afinidade de superfície 1414 pode ter afinidade para ligar-se a um elemento de captura de controle interno ligado a um iniciador direto de controle interno e a um amplicon de iniciador reverso de controle interno ligado a um agente de sinalização. O amplicon de iniciador reverso de controle interno pode ser ligado a um agente de sinalização, por exemplo, através de um espaçador, ou pode ser ligado a uma marca, por exemplo, através de um espaçador, que é ligada a uma molécula de afinidade ligada a um agente de sinalização. A superfície de sensor 1412 é preferivelmente posicionada dentro do canal de análise do cartucho de modo que seja exposta ao fluido liberado a partir do reservatório de preparo de amostra e/ou ao fluido liberado a partir do reservatório de substrato. A FIG. 32F ilustra uma superfície de sensor 1412 antes da exposição ao fluido advindo do(s) reservatório(s). A superfície de sensor 1412 pode ser usada em qualquer um dos sensores descritos neste documento acima, incluindo os sensores 338, 338', 338”, 338”', 338”“. A superfície de sensor 1412 pode ser usada para um elétrodo de trabalho do sensor, tal como o elétrodo de trabalho 340”, e/ou pode ser usada para um elétrodo de trabalho de controle positivo do sensor, tal como os elétrodos de trabalho de controle positivo 376, 376', 376”.
[0436] Com referência agora à FIG. 32G, é ilustrada outra superfície de um sensor para uso em um dispositivo de cartucho descrito neste documento. A superfície de sensor 1416 pode ter uma monocamada automontada, tal como etileno glicol tiolado e/ou um ditiol, tal como hexaetileno glicol ditiol, para maior estabilidade. A superfície de sensor 1416 é preferivelmente posicionada dentro do canal de análise do cartucho de modo que seja exposta ao fluido liberado a partir do reservatório de preparo de amostra e/ou ao fluido liberado a partir do reservatório de substrato. A FIG. 32G ilustra uma superfície de sensor 1416 antes da exposição ao fluido advindo do(s) reservatório(s). A superfície de sensor 1416 pode ser usada em qualquer um dos sensores descritos neste documento acima, incluindo os sensores 338, 338', 338”, 338”', 338”“. A superfície de sensor 1416 pode ser usada para um elétrodo de trabalho do sensor, tal como os elétrodos de trabalho 340, 340', 340”', 340”“. A superfície de sensor 1416 é configurada para ser exposta a campos magnéticos oriundos do gerador de campo magnético 1418, por exemplo, quando o cartucho é inserido no leitor. Por exemplo, o gerador de campo magnético 1418 pode ser semelhante ao primeiro gerador magnético 406 e ao segundo gerador magnético 407 do leitor 400 descrito acima.
[0437] Com referência agora à FIG. 32H, uma superfície de sensor 1414 é ilustrada após a exposição a reagentes, por exemplo, do fluido escoando ao canal de análise a partir do reservatório de preparo de amostra. Conforme ilustra a FIG. 32H, complexos de amplicon parciais 1420 de moléculas de amplicon controle podem ligar-se a moléculas de afinidade de superfície 1414 para completar os complexos de amplicon. Por exemplo, uma molécula de afinidade de superfície 1414 pode ligar- se a um elemento de captura de controle interno ligado a um amplicon de iniciador direto de controle interno e a um amplicon de iniciador reverso de controle interno ligado a um agente de sinalização, conforme ilustra a FIG. 32H. Uma reação química pode ocorrer quando os complexos de amplicon forem expostos a um substrato, por exemplo, advindo do reservatório de substrato, de tal modo que o sensor possa detectar sinais elétricos resultantes das reações químicas sobre o sensor. Por exemplo, o fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra pode ser introduzido no canal de análise de tal modo que agentes de sinalização ligados direta ou indiretamente aos iniciadores de amplicon do fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra localizem-se sobre a superfície de sensor 1412 por ligação com moléculas de afinidade de superfície pré-ligadas 1414, por exemplo, através de elementos de captura. As reações químicas podem ocorrer quando o fluido advindo do reservatório de substrato reage com as partículas do fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra localizadas sobre o sensor. Por exemplo, uma solução de substrato com um substrato pode ser introduzida a partir do reservatório de substrato, e o sensor com a superfície de sensor 1412 pode detectar sinais elétricos resultantes das reações entre o substrato (por exemplo, TMB, OPD) e os agentes de sinalização (por exemplo, HRP, SBP) localizados sobre o sensor. As reações podem fazer com que elétrons sejam removidos do substrato pelos agentes de sinalização (elétrons esses que podem ser doados a moléculas aceitantes da solução de substrato), gerando assim sinais elétricos detectáveis pelo sensor. Se a superfície de sensor 1412 estiver sobre um elétrodo de trabalho, esses sinais elétricos detectados podem ser usados para gerar o sinal indicativo da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos dentro da amostra. Se a superfície de sensor 1412 estiver sobre um elétrodo de trabalho de controle positivo, esses sinais elétricos detectados podem ser usados para detecção de erros. Por exemplo, se um parâmetro(s), por exemplo, tensão elétrica, corrente, dos sinais elétricos detectados não estiver dentro de uma faixa(s) predeterminada(s), pode ser que haja um erro e o teste ser rejeitado. Se o(s) parâmetro(s) estiver(em) dentro da faixa predeterminada, os sinais elétricos detectados pelo elétrodo de trabalho do sensor podem ser usados para gerar o sinal indicativo da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos dentro da amostra. Os sinais advindos do elétrodo de trabalho de controle positivo e/ou do elétrodo de trabalho podem ser transmitidos ao dispositivo de leitura 400, por exemplo, através dos respectivos conectores elétricos do dispositivo de cartucho 300 e do dispositivo de leitura 400.
[0438] Com referência agora à FIG. 31I, a superfície de sensor 1416 é ilustrada após a exposição a reagentes, por exemplo, do fluido escoando ao canal de análise a partir do reservatório de preparo de amostra. Deve-se ter em mente que a superfície de sensor 1416 e a superfície de sensor 1412 ou superfície de sensor 1424 podem ser expostas ao fluido do reservatório de preparo de amostra substancialmente ao mesmo tempo, por exemplo, quando a superfície de sensor 1416 corresponde ao elétrodo de trabalho 340”' ou ao elétrodo de trabalho 340”' e a superfície de sensor 1412 corresponde ao elétrodo de trabalho de controle positivo 376' do sensor 338”' ou ao elétrodo de trabalho de controle positivo 376” do sensor 338”“. À semelhança, a superfície de sensor 1416 e a superfície de sensor 1412 ou superfície de sensor 1424 podem ser expostas ao fluido do reservatório de substrato substancialmente ao mesmo tempo, provocando assim reações entre o substrato e os reagentes (por exemplo, agentes de sinalização) substancialmente ao mesmo tempo.
[0439] Conforme ilustra a FIG. 32I, complexos de amplicon 1422 de moléculas de amplicon alvo podem localizar-se sobre a superfície de sensor 1416. Complexos de amplicon alvo 1422 podem ser formados por uma partícula sólida ligada a iniciadores de amplicon alvo ligados a um agente de sinalização. Por exemplo, a partícula sólida pode ser ligada a uma molécula de afinidade ligada a um elemento de captura ligado a um amplicon de iniciador direto alvo e um amplicon de iniciador reverso alvo ligado ao agente de sinalização, conforme ilustra a FIG. 32I. Uma reação química pode ocorrer quando os complexos de amplicon alvo forem expostos a um substrato, por exemplo, advindo do reservatório de substrato, de tal modo que o sensor possa detectar sinais elétricos resultantes das reações químicas sobre o sensor. Por exemplo, o fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra pode ser introduzido no canal de análise de tal modo que agentes de sinalização ligados direta ou indiretamente a amplicons alvo do fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra localizem-se sobre a superfície de sensor 1416 em resposta a campos magnéticos oriundos do gerador de campo magnético 1418 contendo partículas sólidas ligadas direta ou indiretamente a agentes de sinalização. As reações químicas podem ocorrer quando o fluido advindo do reservatório de substrato reage com as partículas do fluido misturado advindo do reservatório de preparo de amostra localizadas sobre o sensor. Por exemplo, uma solução de substrato com um substrato pode ser introduzida a partir do reservatório de substrato, e o sensor com a superfície de sensor 1416 pode detectar sinais elétricos resultantes das reações entre o substrato (por exemplo, TMB, OPD) e os agentes de sinalização (por exemplo, HRP, SBP) localizados sobre o sensor. As reações podem fazer com que elétrons sejam removidos do substrato pelos agentes de sinalização (elétrons esses que podem ser doados a moléculas aceitantes da solução de substrato), gerando assim sinais elétricos detectáveis pelo sensor. Se a superfície de sensor 1416 estiver sobre um elétrodo de trabalho, esses sinais elétricos detectados podem ser usados para gerar o sinal indicativo da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos dentro da amostra. O sinal advindo do elétrodo de trabalho pode ser transmitido ao dispositivo de leitura 400, por exemplo, através dos respectivos conectores elétricos do dispositivo de cartucho 300 e do dispositivo de leitura 400.
[0440] Com referência agora à FIG. 32J, uma superfície de sensor 1424 é semelhante à superfície de sensor 1412 da FIG. 32H e os complexos de amplicon controle são semelhantes aos complexos amplicon controle da FIG. 32H, salvo que os complexos de amplicon controle 1426 incluem uma marca ligada ao amplicon de iniciador reverso de controle interno que é ligado a uma molécula de afinidade ligada a um agente de sinalização. Por exemplo, a molécula de afinidade de superfície 1428 pode ligar-se a um elemento de captura de controle interno ligado a um amplicon de iniciador direto de controle interno e a um amplicon de iniciador reverso de controle interno ligado a uma marca ligada a uma molécula de afinidade ligada a um agente de sinalização, conforme ilustra a FIG. 32J. A reação e processamento dos sinais podem ocorrer conforme descrito acima com referência à FIG. 32H.
[0441] Com referência agora à FIG. 32K, uma superfície de sensor 1430 é semelhante à superfície de sensor 1416, um gerador de campo magnético 1432 é semelhante ao gerador de campo magnético 1418 da FIG. 32I, e os complexos de amplicon alvo são semelhantes aos complexos de amplicon alvo da FIG. 32I, salvo que os complexos de amplicon alvo 1434 incluem uma marca ligada ao amplicon de iniciador reverso alvo que é ligado a uma molécula de afinidade ligada a um agente de sinalização. Por exemplo, uma partícula sólida pode ser ligada a uma molécula de afinidade ligada a um elemento de captura ligado a um amplicon de iniciador direto alvo e a um amplicon de iniciador reverso alvo ligado a uma marca ligada a uma molécula de afinidade ligada a um agente de sinalização, conforme ilustra a FIG. 32K. A reação e o processamento dos sinais podem ocorrer conforme descrito acima com referência à FIG. 32I.
[0442] Conforme os versados na técnica perceberão prontamente, embora um só tipo das moléculas seja ilustrado presente em uma reação ilustrada, por exemplo, uma partícula sólida 1320 na FIG. 32B, vários tipos das moléculas podem se fazer presentes. Além disso, nem todos os tipos de moléculas ilustrados nas FIGs. de 32A a 32K precisam ser incluídos em uma reação.
[0443] Os reagentes de amostra podem incluir somente uma população de partículas magnéticas e uma população de agentes de detecção ou agentes de ligação competitiva. Essas modalidades podem ser feitas sob medida para a detecção de um único analito alvo de interesse.
[0444] Em outras modalidades, várias populações de partículas magnéticas e agentes de detecção e/ou agentes de ligação competitiva e/ou várias populações de moléculas de afinidade distintas são incluídas, cada população desenvolvida para ter sua própria afinidade. Por exemplo, cada população de partículas magnéticas possui uma molécula de afinidade exclusiva ligada à sua superfície e, portanto, cada população de partículas magnéticas é projetada para ligar-se a um analito alvo diferente. À semelhança, cada população de agentes de detecção inclui uma molécula de afinidade exclusiva e, portanto, é projetada para ligar-se a um analito alvo diferente. Um esquema de multiplexação pode ser usado de tal modo que uma primeira dimensão das partículas magnéticas seja mais magneticamente responsiva do que um primeiro elétrodo de trabalho, e uma segunda dimensão de partículas magnéticas seja mais magneticamente responsiva do que um segundo elétrodo de trabalho etc. (dimensões e elétrodos de trabalho terceiros, quartos, quintos etc. podem ser usados). Como alternativa, ou em aditamento, diferentes esquemas de ligação com a superfície podem ser usados para diferentes elétrodos de trabalho de tal modo que um primeiro conjunto de moléculas direcionado a uma primeira população alvo seja imobilizado na superfície de um primeiro elétrodo de trabalho e um segundo conjunto de moléculas de afinidade direcionado a uma segunda população de analitos alvo seja imobilizado na superfície de um segundo elétrodo de trabalho da célula eletroquímica etc. (afinidades e elétrodos de trabalho terceiros, quartos, quintos etc. podem ser usados). Assim, uma respectiva população de analitos alvo liga-se às respectivas moléculas de afinidade (e agente de sinalização) e liga-se às moléculas de afinidade ligadas à superfície na superfície do respectivo elétrodo de trabalho. Logo, vários conjuntos de moléculas de afinidade e elétrodos de trabalho endereçáveis podem ser usados para executar um esquema de multiplexação. Uma ou mais populações de partículas magnéticas com propriedades magnéticas exclusivas e/ou moléculas de afinidade exclusivas ligadas a elas, conforme descrito acima, podem ser multiplexadas por um ou mais esquemas de ligação com a superfície diferentes. Por exemplo, o processo das FIGs. de 31A a 31H pode ocorrer substancialmente ao mesmo tempo que o processo das FIGs. de 32A a 32K dentro do mesmo cartucho usando os mesmos reservatórios de preparo de amostra ou reservatórios de preparo de amostra diferentes e os mesmos sensores ou sensores diferentes. Em modalidades que adotam a abordagem da ligação competitiva, cada população de agentes de ligação competitiva pode incluir um analito alvo pré-ligado diferente e, portanto, ser projetada para competir com um analito alvo diferente. Essas modalidades permitem a detecção de vários analitos alvo, incluindo a detecção de vários patógenos transmitidos por alimento, vários contaminantes e várias doenças.
[0445] Os versados na técnica perceberão que as possibilidades para formar os complexos ligados a partículas magnéticas são inúmeras e que todas essas possibilidades são contempladas neste documento. Por exemplo, os reagentes de preparo de amostra podem incluir um anticorpo marcado com biotina, o qual liga-se a uma parte do analito alvo. Em algumas modalidades, anticorpos e/ou ácidos nucleicos presentes entre os reagentes de preparo de amostra podem ser pré- biotinilados de tal modo que uma enzima de sinalização conjugada à estreptavidina possa ligar-se ao detector biotinilado para formar um complexo. Uma enzima de sinalização conjugada à estreptavidina desse tipo é a HRP. A combinação de marcação não se limita a biotina- estreptavidina. Qualquer esquema de marcação adequado funcionará. Em outro exemplo, várias enzimas HRP são conjugadas juntas a uma molécula comumente conhecida como uma molécula Poli-HRP a fim de intensificar a capacidade de geração de sinais do complexo sanduíche resultante.
[0446] Além dos componentes que formam os complexos ligados a partículas magnéticas, os reagentes de preparo de amostra de várias modalidades podem incluir um ou mais dentre: (a) agentes que facilitam a formação de complexos ligados a partículas magnéticas, tais como sais; (b) agentes que facilitam o acesso e a especificidade a analitos alvo, tais como detergentes e enzimas para a lise de bactérias e vírus ou corte de moléculas grandes ou nucleotídeos; (c) proteínas bloqueadoras para diminuir ligações não específicas; e (d) estabilizantes, tais como, por exemplo, trehalose, capazes de prolongar a vida de prateleira dos reagentes de preparo de amostra.
[0447] Para os reagentes de preparo de amostra, sais podem se fazer necessários para melhorar a chance de ligação. Por exemplo, solução salina tamponada com fosfato (PBS) pode ser o fluido contido no reservatório de preparo de amostra. Qualquer sal que não interfira na detecção eletroquímica pode ser incluído nos reagentes.
[0448] Proteínas bloqueadoras, tais como familiares albumina do soro bovino, caseína, fibrinogênio ou outras proteínas bloqueadoras, podem ser incluídas para estabilizar os anticorpos, enzimas e/ou outras proteínas presentes entre os reagentes de preparo de amostra. Essas proteínas bloqueadoras também podem ajudar a prevenir a ligação não específica de enzimas de sinalização com as partículas magnéticas e com as paredes dos sistemas e dispositivos descritos em outras partes neste documento.
[0449] Além disso, no caso de modalidades que requerem a lise para acessar as moléculas ou ácidos nucleicos de interesse, é possível usar detergentes. Em várias modalidades, detergentes não iônicos, em vez de detergentes iônicos, são incluídos para prevenir a desnaturação da enzima de sinalização e/ou dos anticorpos. Os detergentes podem intensificar a lise de bactérias, mas também são úteis para lisar suavemente vários vírus, tais como o vírus influenza. Essa lise pode ser desejável para melhorar o acesso a analitos alvo, tais como as nucleoproteínas internas de um vírus. Além disso, os reagentes de preparo de amostra podem incluir enzimas que intensificam a lise e reduzem a viscosidade durante a lise; esses reagentes podem ser necessários para o preparo de algumas amostras, por exemplo, amostras contendo bactérias como a E. coli. As enzimas que intensificam e facilitam a lise podem incluir lisozimas e DNAses que picam o DNA genômico liberado sem romper as sondas de ácidos nucleicos na superfície das partículas magnéticas.
[0450] Enzimas como RNAses ou DNAses, que seletivamente picam sequências de nucleotídeos maiores em sequências menores, podem ser úteis para gerar fragmentos menores com cinética de ligação favorável. Essas enzimas podem se fazer presentes nos reagentes de preparo de amostra. Outros componentes também podem ser incluídos nos reagentes de preparo de amostra. Por exemplo, um agente estabilizante, tal como a trehalose, pode se fazer presente; esses agentes estabilizantes ajudam a proteger certas proteínas contra a oxidação e, portanto, aumentam a vida de prateleira dos reagentes, principalmente em temperatura ambiente.
[0451] Com referência agora à FIG. 33, é ilustrado um sistema de detecção 100 em uso, em que um dispositivo de colheita de amostra 200 é inserido em um dispositivo de cartucho 300 que é inserido em um dispositivo de leitura 400. O dispositivo de leitura 400 pode transmitir sinais indicativos da presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo a um dispositivo móvel executando um sistema de interface de detecção baseado em software 200, de tal modo que o usuário possa rever e interagir com os resultados analisados sobre a presença, ausência e/ou quantidade de um ou mais analitos alvo. Esses resultados podem ser transmitidos a um servidor 1500 através de uma rede 1510. O sistema de interface de detecção baseado em software 600 pode ser baixado para o dispositivo móvel. O sistema de interface de detecção baseado em software 600 pode ser um aplicativo ou “app” dedicado e pode ser baixado de uma loja online tal como iTunes™ (Apple, Inc., Cupertino, CA), App Store (Apple, Inc.), Google™ Play (Google, Inc., Mountain View, CA), Android™ Marketplace (Google, Inc.), Windows™ Phone Store (Microsoft Corp., Redmond, WA) ou BlackBerry™ World (BlackBerry, Waterloo, Ontario, Canadá). De preferência, o sistema de interface de detecção baseado em software 600 só precisa ser baixado uma vez - embora seja possível baixar atualizações.
[0452] O dispositivo de colheita de amostra 200 pode ser descartável e configurado para ser usado uma única vez. Ele pode vir dentro de uma embalagem estéril removível. Depois de inserido no túnel de entrada do dispositivo de cartucho 300, o dispositivo de colheita de amostra 200 pode ser travado com um engate fixo permanente e não poderá ser usado novamente. O dispositivo de cartucho 300 também pode ser descartável e configurado para ser usado uma única vez. Depois que o dispositivo de colheita de amostra 200 trava no lugar dentro do túnel de entrada do cartucho 300, o cartucho 300 não pode ser usado novamente. O cartucho 300, contudo, pode ser removido do leitor 400. O cartucho 300 e o leitor 400 podem ser configurados para ser acoplados de maneira separável, e o cartucho 300 pode ser inserido e removido da estação de acoplamento do leitor 400 ao menos antes e depois da implementação de um protocolo de detecção. O leitor 400 pode incluir um mecanismo de trava para travar temporariamente o cartucho 300 no lugar e impedir sua remoção durante um ciclo de testes de detecção. O leitor 400 de várias modalidades é reutilizável.
[0453] O leitor 400 e todo o sistema de detecção 100 podem ser configurados para uso não clínico voltado ao consumidor. Logo, o sistema 100 é fácil de usar e gera resultados rapidamente. Os resultados de um protocolo de detecção de analitos alvo podem ser gerados em 30 minutos ou menos desde o momento em que uma amostra de um dispositivo de colheita de amostra 200 é inserida no cartucho 300 do sistema. Os resultados podem ser gerados em menos de 20 minutos, menos de 10 minutos e/ou menos de 5 minutos. Além disso, o sistema voltado ao consumidor pode ser pequeno visando à presença não obstrutiva dentro de uma casa, escola, escritório ou outro local de uso. Juntos, o cartucho 300, o dispositivo de colheita de amostra 200 e o leitor 400 podem ter aproximadamente o tamanho de um smartphone ou outro dispositivo de computação móvel. O sistema 100 pode ser dimensionado e configurado para ser portátil. Nessas modalidades, além de um modelo compacto e portátil, todos os fluidos dentro da amostra são adequadamente vedados e separados de tal modo que nenhum vazamento ou reação de oxidação prematura ocorra devido a choques dos componentes do sistema durante o trânsito.
[0454] Para promover o uso por pessoas leigas em dependências não clínicas, o sistema 100 pode ser desenvolvido para ser “à prova de leigos” ao incluir um protocolo de detecção auto-acionável e auto- executável. Por exemplo, a FIG. 33 ilustra um exemplo em que o cartucho 300 foi posicionado na estação de acoplamento do leitor 400 e o dispositivo de colheita de amostra 200 inserido no túnel de entrada do cartucho 300. Na modalidade ilustrada, carregar o cartucho 300 no leitor 400 estabelece uma conexão elétrica entre os pinos do cartucho 300 e o leitor 400, completando assim um circuito dentro do leitor 400 que ativa automaticamente o leitor 400. Ao ser ativado, o leitor 400 pode determinar se o dispositivo de colheita de amostra 200 foi inserido corretamente no cartucho 300, por exemplo, mediante o recebimento de um sinal elétrico indicando que a chave de contato no cartucho 300 foi ativada. Quando da detecção, o leitor 400 pode iniciar um protocolo de detecção automaticamente sem nova intervenção humana. O início automatizado garante que a mistura de reagentes e amostra dentro do reservatório de preparo de amostra aconteça de maneira consistente em um tempo fixo após a introdução do dispositivo de colheita de amostra 200, levando a resultados de teste consistentes. Como alternativa, o protocolo de teste pode iniciar quando o usuário pressionar um botão ou ícone “iniciar”, “ativar”, “executar” ou outro botão ou ícone semelhante no leitor 420 ou em um dispositivo de computação 601 executando o software 600.
[0455] Em várias modalidades, o dispositivo de computação 601 pode ser incluído dentro do sistema: para proporcionar mais poder de computação e/ou mais memória; para proporcionar um transceptor sem fio para receber dados e transmitir dados a um servidor remoto; e/ou para proporcionar uma tela de exibição e interface do usuário. O dispositivo de computação 600 não é necessário em todas as modalidades.
[0456] Os versados na técnica perceberão que a modalidade da FIG. 33 é de caráter meramente ilustrativo e que vários componentes podem ser adicionados, excluídos ou substituídos e que várias hierarquias e modos de comunicação diferentes entre os dispositivos podem ser empregados. É possível incluir uma rede de comunicação 1510 através da qual alguns ou todos os vários dispositivos comunicam-se entre si. A rede pode ser uma rede de área local (LAN) ou uma rede de longa distância (WAN). A rede 1510 é uma rede de comunicação sem fio, tal como, por exemplo, uma rede WiMAX móvel, rede LTE, rede Wi-Fi ou outra rede sem fio. A comunicação entre o dispositivo de computação 601 com um software de interface do usuário 600 e o servidor 1500 pode ocorrer pela Internet através de uma rede com fio, tal como uma conexão via cabo DSL.
[0457] A comunicação entre o leitor 400 e o dispositivo de computação 601 pode ocorrer por conexão sem fio, por exemplo, usando Bluetooth®, Wi-Fi, comunicações por campo de proximidade ou outra tecnologia de radiofrequência. Como alternativa, a transmissão de sinais entre o leitor 400 e o dispositivo de computação 601 pode ocorrer através de um fio, cabo ou outra conexão com fio ou direta. Em várias modalidades, o dispositivo de computação 601 ou outro dispositivo com um software de interface do usuário 600 inclui um aplicativo de software para uma interface gráfica do usuário front-end a fim de apresentar os resultados de teste ao usuário.
[0458] O leitor 400 é configurado para controlar os testes e processos necessários para detectar e/ou quantificar um ou mais analitos alvo dentro de uma amostra. Para tanto, uma quantidade significativa de informações pode ser armazenada dentro da memória do leitor 400. Como alternativa, algumas ou todas as informações podem ser armazenadas no dispositivo de computação 601 e/ou no servidor 601 e acessadas pelo leitor 1500 através da rede de comunicação 1510. Essas informações podem incluir, por exemplo, um banco de dados de chaves de cartucho, as quais identificam cada tipo de cartucho pelo sinal gerado pelo identificador exclusivo do cartucho armazenado na memória do cartucho. As informações também podem incluir protocolos de teste associados a cada tipo de cartucho. Os protocolos de teste podem especificar detalhes como por quanto tempo misturar os reagentes de preparo de amostra por sonicação, a frequência da sonicação, quando aquecer as várias válvulas sensíveis ao calor etc. As informações também podem incluir tabelas de correlação para cada tipo de cartucho que correlacionam os sinais detectados pelos sensores à ausência, presença e/ou quantidade específica de um analito alvo. Além disso, as informações armazenadas pelo leitor 400 e/ou servidor 1500 podem incluir um ou mais resultados históricos. O leitor 400 pode armazenar resultados de teste ao menos até que o leitor 400 faça comunicação com um dispositivo de computação remoto; quando isso acontece, os resultados podem ser transmitidos ao dispositivo de computação remoto (por exemplo, dispositivo de computação móvel 601, servidor 1500) para exibição e/ou armazenamento de longo prazo.
[0459] O servidor 1500 também pode armazenar perfis de usuário, que podem incluir informações biográficas inseridas no sistema por um usuário através do dispositivo de computação 601 com um software de interface do usuário 600. Um registro de resultados de teste para cada usuário também pode ser armazenado pelo servidor 1500 e acessível para visualização pelo usuário através da transmissão desses dados ao dispositivo de computação 601 com um software de interface do usuário 600.
Definições
[0460] Salvo definição em contrário, todos os termos técnicos e científicos usados neste documento têm os mesmos significados comumente entendidos pelos versados na técnica a que pertence a presente invenção. De acordo com as Reivindicações a seguir e com a revelação dada acima, os termos a seguir são definidos com os significados a seguir, salvo menção explicitamente em contrário.
[0461] Os termos “cerca de” ou “aproximadamente” quando usados antes de uma indicação ou faixa numérica (por exemplo, pressão ou dimensões), indicam aproximações que podem variar em 5%, 1% ou 0,1% para ( + ) ou para ( - ).
[0462] Conforme usadas no Relatório Descritivo e nas Reivindicações anexas, as formas no singular “um”, “uma”, “o” e “a” incluem os referenciais tanto no singular quanto no plural, a não ser que o contexto dite claramente o contrário. Por exemplo, o termo “uma molécula” pode incluir, e contempla-se que inclua, várias moléculas. Por vezes, as Reivindicações e a revelação podem incluir termos como “vários”, “um ou mais” ou “ao menos um”; porém, a ausência desses termos não significa, e não deve ser interpretada de modo a significar, que uma pluralidade não seja concebível.
[0463] Conforme usado no Relatório Descritivo e nas Reivindicações, “ao menos um de” significa incluindo, entre outros, um ou mais de qualquer combinação dos seguintes. Por exemplo, “ao menos um de A, B e C” ou “ao menos um de A, B ou C” significam incluindo, entre outros, A(s) ou B(s) ou C(s) ou A(s) e B(s) ou A(s) e C(s) ou B(s) e C(s) ou A(s) e B(s) e C(s); nenhum dos quais exclui outros elementos tais como D(s), E(s), etc.
[0464] Conforme usado neste documento, o termo “compreender” significa que os dispositivos, sistemas e métodos incluem os elementos citados e podem incluir também quaisquer outros elementos. “Composto essencialmente por” significa que os dispositivos, sistemas e métodos incluem os elementos citados e excluem outros elementos de importância essencial à combinação para o propósito mencionado. Sendo assim, um dispositivo ou método composto essencialmente pelos elementos conforme definidos neste documento não exclui outros materiais ou etapas que não afetem materialmente as uma ou mais características básicas e inovadoras da invenção reivindicada. “Composto por” significa que os dispositivos, sistemas e métodos incluem os elementos citados e excluem tudo mais do que um elemento ou etapa trivial ou irrelevante. As modalidades definidas por cada um desses termos transicionais encontram-se dentro do âmbito da presente invenção.
[0465] Embora o disposto acima inclua descrições detalhadas de algumas modalidades a título ilustrativo e exemplificativo, os versados na técnica perceberão prontamente à luz dos ensinamentos dessas modalidades que é possível fazer várias mudanças e modificações sem divergir do âmbito nem da essência das Reivindicações em anexo.

Claims (25)

1. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), compreendendo: um túnel de entrada (301, 301’’, 301’’’) que se estende a partir de uma abertura (302, 302’’, 302’’’), o túnel de entrada configurado para permitir a introdução de um dispositivo de coleta de amostras (200, 200’’, 200’’’, 200’’’’, 200’’’’’, 200’’’’’’, 200’’’’’’’, 200’’’’’’’’, 1100, 1200, 1300) com uma parte distal (201, 201’’, 201’’’, 201’’’’, 201’’’’’, 201’’’’’’, 201’’’’’’’, 201’’’’’’’’) adaptada para ser exposta a uma amostra; um reservatório (317, 317’’, 317’’’) configurado para manter um fluido, o reservatório configurado ainda para receber a amostra a partir do dispositivo de coleta de amostras; um transdutor piezoelétrico (327, 327’, 327’’, 327’’’) que forma parte de uma parede do reservatório, o transdutor piezoelétrico configurado para emitir energia para o reservatório para misturar o fluido, a amostra e os reagentes; e uma lançadeira (324, 324’, 324’’, 324’’’’) definindo um primeiro compartimento (367, 367’’) e um segundo compartimento (370, 370’’, 370’’’), o primeiro e o segundo compartimentos configurados para serem dispostos no interior do reservatório numa posição de mistura, caracterizado por que o transdutor piezoelétrico é configurado para emitir a energia para o reservatório para mover o fluido no reservatório entre o primeiro e segundo compartimentos para misturar o fluido, a amostra e os reagentes no reservatório.
2. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que a lançadeira é configurada para se mover dentro do túnel de entrada de tal modo que o primeiro e segundo compartimentos deixam de ser expostos ao fluido no reservatório numa posição que impede a pré-mistura e em que a lançadeira compreende um divisor de compartimentos (368, 368’, 368’’) configurado para dividir o primeiro compartimento do segundo compartimento.
3. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 2, caracterizado por que a emissão de energia e o fluido que flui em torno do divisor de compartimentos facilita a formação de um padrão de onda.
4. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que a amostra compreende um ou mais ácidos nucleicos e em que o reservatório está configurado para permitir a amplificação de um ou mais ácidos nucleicos dentro da amostra e em que a energia emitida pelo transdutor piezoelétrico é configurada para fazer com que uma reação de amplificação cure em um ou mais ácidos nucleicos.
5. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda: um alojamento (304, 304’’’); em que o túnel de entrada (301, 301’’, 301’’’) se estende a partir de uma abertura (302, 302’’, 302’’’) no alojamento; o reservatório (317, 317’’, 317’’’) é disposto dentro do alojamento adjacente ao túnel de entrada; a lançadeira (324, 324’, 324’’, 324’’’’) é disposta no túnel de entrada entre o reservatório e a abertura numa primeira posição, a lançadeira compreendendo um corpo com uma primeira extremidade (366, 366’’, 366’’’) e uma segunda extremidade (371, 371’’, 371’’’, 371’’’’) e o primeiro compartimento (367, 367’’) entre as mesmas, a primeira extremidade e a segunda extremidade da lançadeira dispostas dentro do alojamento na primeira posição e numa segunda posição, a lançadeira configurada para alojar uma esfera de reagente (375, 375’, 375’’, 375’’’) compreendendo reagentes dentro do primeiro compartimento, a primeira extremidade da lançadeira configurada para vedar o reservatório a partir do túnel de entrada na primeira posição, a lançadeira compreendendo uma abertura (372, 372’’, 372’’’) na segunda extremidade configurada para receber a amostra recolhida pelo dispositivo de coleta de amostras, a lançadeira configurada para se mover dentro do túnel de entrada quando submetida a uma força superior a uma força limite para a segunda posição de tal modo que a esfera de reagente e a amostra se movem para o reservatório e o reservatório é selado continuamente a partir do túnel de entrada próximo à lançadeira durante o movimento da primeira posição para a segunda posição; e um sensor (338, 338’, 338’’, 338’’’, 338’’’’) posicionado dentro do alojamento configurado para analisar o fluido misturado com a esfera de reagente e a amostra do reservatório, o sensor configurado ainda para gerar um sinal indicativo da presença, ausência ou quantidade, ou uma combinação dos mesmos, de um ou mais analitos dentro da amostra.
6. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 5, caracterizado por que a lançadeira é configurada para limpar o excesso de amostra a partir de uma ponta (204, 204’’’’, 204’’’’’, 204’’’’’’, 204’’’’’’’, 204’’’’’’’’) do dispositivo de coleta de amostras inserido na abertura na segunda extremidade de modo que, no máximo, um volume predeterminado da amostra é misturado no fluido no interior do reservatório.
7. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 5, caracterizado por que a lançadeira é configurada para receber a amostra comprimida a partir do dispositivo de coleta de amostras no túnel de entrada através da abertura na segunda extremidade.
8. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 1, em que: o reservatório compreende uma saída (353) com um material de fase alterável no mesmo, o material de fase alterável que adere simultaneamente à saída e uma via associada à saída para ocluir uma seção transversal inteira da saída; e o cartucho de análise de amostras compreendendo ainda: uma placa de circuito (331, 331’, 331’’) compreendendo: um sensor (338, 338’, 338’’, 338’’’, 338’’’’) configurado para gerar um sinal indicativo da presença, ausência ou quantidade, ou uma combinação dos mesmos, de um ou mais analitos dentro da amostra; circuitos configurados para serem ativados pela inserção do dispositivo de coleta de amostras; um sensor de temperatura (616) posicionado na placa de circuito para detectar a temperatura indicativa da temperatura do fluido no reservatório; e um ou mais aquecedores (333, 333’, 334, 334’, 335, 335’, 336, 336’, 337, 337’), caracterizado por que um ou mais aquecedores são configurados para aquecer o material de fase alterável de modo que o material de fase alterável desobstrua toda a seção transversal da saída.
9. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 8, caracterizado por que a placa de circuito compreende ainda um ou mais contatos de mola (392, 392’’’) acoplados a um transdutor piezoelétrico (327, 327’, 327’’, 327’’’).
10. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que: o transdutor piezoelétrico é aderido ao reservatório de modo a formar uma parte de uma parede do reservatório, utilizando um ânulo de adesivo aplicado sobre uma superfície superior do transdutor piezoelétrico para permitir a vedação fluídica entre o transdutor piezoelétrico e o reservatório, enquanto permite que o transdutor piezoelétrico vibre; e o cartucho de análise de amostras compreende ainda: uma placa de circuito (331, 331’, 331’’) compreendendo: um ou mais contatos de mola (392, 392’’’) acoplados ao transdutor piezoelétrico; um sensor (338, 338’, 338’’, 338’’’, 338’’’’) configurado para gerar um sinal indicativo da presença, ausência ou quantidade, ou uma combinação dos mesmos, de um ou mais analitos dentro da amostra; circuitos configurados para serem ativados pela inserção do dispositivo de coleta de amostras; e um sensor de temperatura (616) posicionado na placa de circuito para detectar a temperatura indicativa da temperatura do fluido no reservatório.
11. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que: o segundo compartimento configurado para receber a amostra comprimida da parte distal do dispositivo de coleta de amostras através da abertura na segunda extremidade e a lançadeira é configurada para se mover dentro do túnel de entrada quando submetida a uma força superior do que uma força limite para uma segunda posição de tal modo que o segundo compartimento com a amostra de fluido é movido para o reservatório e o primeiro compartimento está configurado para alojar uma ou mais esferas de reagente (375, 375', 375'’, 375’'') compreendendo reagentes.
12. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 11, caracterizado por que o primeiro compartimento está posicionado para ficar fora do reservatório na primeira posição e no reservatório na segunda posição.
13. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 1, compreendendo ainda: um alojamento (304, 304’’’); uma pinça (618, 618’) disposta no túnel de entrada entre o reservatório e a abertura, a pinça compreendendo um corpo de pinça com uma extremidade proximal de pinça (620, 620’) e uma extremidade distal de pinça (622, 622’), uma parte defletora (636, 636’) e um lúmen (624, 624’) que se prolonga entre a extremidade proximal da pinça e a extremidade distal da pinça, o lúmen dimensionado para receber a parte distal do dispositivo de coleta de amostras no mesmo, em que a lançadeira (324, 324’, 324’’, 324’’’’) é parcial ou integralmente disposta dentro da pinça na posição de pré-mistura, a lançadeira compreendendo um corpo de lançadeira com uma extremidade proximal da lançadeira (371, 371’’, 371’’’, 371’’’’) e uma extremidade distal da lançadeira (366, 366’’, 366’’’), a lançadeira configurada para receber a amostra coletada pelo dispositivo de coleta de amostras no segundo compartimento através de uma abertura (372, 372’’, 372’’’) na extremidade proximal da lançadeira, a lançadeira configurada ainda para se mover dentro do túnel de entrada a partir da posição de pré- mistura para a posição de mistura responsiva à força aplicada na lançadeira a partir do dispositivo de coleta de amostra durante a inserção do dispositivo de coleta de amostras no túnel de entrada; e uma chave de contato (389, 389’’’) disposta adjacente à parte defletora da pinça, caracterizado por que a parte defletora está configurada para se flexionar para ativar a chave de contato em resposta a uma força exercida sobre a parte defletora pelo dispositivo de coleta de amostras durante a introdução do dispositivo de coleta de amostras no túnel de entrada.
14. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 1, compreendendo ainda: um alojamento (304, 304’’’), em que a lançadeira (324, 324’, 324’’, 324’’’’) está disposta no túnel de entrada entre o reservatório e a abertura na posição de pré- mistura, a lançadeira compreendendo um corpo de lançadeira com uma extremidade proximal da lançadeira e uma extremidade distal da lançadeira e definindo segundo compartimento (370, 370’’, 370’’’) entre a extremidade proximal de lançadeira (371, 371’’, 371’’’, 371’’’’) e a extremidade distal de lançadeira (366, 366’’, 366’’’), a lançadeira configurada para receber a amostra recolhida pelo dispositivo de coleta de amostras no segundo compartimento através de uma abertura (372, 372’’, 372’’’) na extremidade proximal de lançadeira, a lançadeira configurada ainda para se deslocar dentro do túnel de entrada a partir da posição de pré-mistura até a posição de mistura em resposta à força aplicada na lançadeira do dispositivo de coleta de amostras durante a inserção do dispositivo de coleta de amostras no túnel de entrada; e uma pinça (618, 618’) disposta no túnel de entrada e acoplada à lançadeira na posição de pré-mistura, de tal modo que a lançadeira é parcial ou integralmente disposta dentro da pinça na posição de mistura, a pinça compreendendo um corpo de pinça com uma extremidade proximal da pinça (620, 620’) e uma extremidade distal da pinça (622, 622’) e um lúmen (624, 624’) que se estende entre a extremidade proximal da pinça e a extremidade distal da pinça, o lúmen dimensionado para receber a parte distal do dispositivo de coleta de amostra no mesmo, a pinça configurada para se desacoplar da lançadeira durante a inserção do dispositivo de coleta de amostras no túnel de entrada, caracterizado por que a lançadeira está configurada para se deslocar dentro do túnel de entrada desde a posição de pré- mistura até à posição de mistura depois da pinça ser desacoplada da lançadeira de tal modo que a lançadeira fica parcial ou integralmente disposta dentro do reservatório na posição de mistura e a amostra é exposta ao fluido no reservatório.
15. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 1, compreendendo ainda: uma esfera de reagente (375, 375’, 375’’, 375’’’) compreendendo reagentes para amplificação do ácido nucleico alvo por uma reação de amplificação, caracterizado por que o reservatório é configurado ainda para receber a amostra do dispositivo de coleta de amostras e receber a esfera de reagente de tal forma que a amostra seja misturada com os reagentes para amplificação do ácido nucleico alvo no fluido do reservatório para gerar amplificações compreendendo agentes de sinalização, em que o canal de análise (330, 330’’’) é configurado para receber o fluido compreendendo as amplificações do reservatório; e um sensor (338, 338’, 338’’, 338’’’, 338’’’’) parcial ou integralmente disposto no canal de análise, de modo que as amplificações indicativas da presença, ausência ou quantidade, ou uma combinação dos mesmos, do ácido nucleico alvo na amostra se localizem sobre o sensor e o sensor detecte sinais indicativos da presença, ausência ou quantidade, ou uma combinação dos mesmos, do ácido nucleico alvo na amostra com base nas reações entre um substrato e os agentes de sinalização das amplificações localizados sobre o sensor.
16. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 15, caracterizado por que a esfera de reagente compreende polimerase, iniciadores para amplificação do ácido nucleico alvo e o agente de sinalização para a detecção da amplificação do ácido nucleico alvo e em que a esfera de reagente compreende ainda uma ou mais moléculas de afinidade ligadas de maneira covalente ou outro a uma partícula sólida para detecção do ácido nucleico alvo.
17. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que a amostra compreende um ácido nucleico alvo; e em que o reservatório (317, 317’’, 317’’’) é configurado para receber a amostra do dispositivo de coleta de amostras de modo que a amostra seja misturada com uma esfera de reagente (375, 375’, 375’’, 375’’’) que compreende reagentes para amplificação do ácido nucleico alvo no fluido do reservatório para gerar amplificações que compreendem agentes de sinalização, em que o cartucho de análise de amostras inclui ainda: um sensor (338, 338’, 338’’, 338’’’, 338’’’’) parcial ou integralmente disposto no canal de análise, de modo que as amplificações indicativas da presença, ausência ou quantidade, ou uma combinação dos mesmos, do ácido nucleico alvo na amostra se localizem sobre o sensor e o sensor detecte sinais indicativos da presença, ausência ou quantidade, ou uma combinação dos mesmos, do ácido nucleico alvo na amostra com base nas reações entre um substrato e os agentes de sinalização das amplificações localizadas sobre o sensor.
18. Cartucho de Análise de Amostra, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 17, caracterizado por que a esfera de reagente compreende polimerase, iniciadores para amplificação do ácido nucleico alvo e o agente de sinalização para a detecção da amplificação do ácido nucleico alvo.
19. Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda: um material de vedação (320, 320’’’) configurado para vedar fluidamente o fluido dentro do reservatório; e um perfurador de vedação (321, 321’, 321’’’) disposto parcial ou integralmente dentro do túnel de entrada, o perfurador de vedação configurado para ser contatado pelo dispositivo de coleta de amostras dentro do túnel de entrada e para se mover, em resposta à força exercida pelo dispositivo de controle de amostras, para fazer com que o material de vedação seja perfurado para dar vazão ao fluido no reservatório.
20. Placa de Circuito, (331, 331’, 331’’), Para Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), conforme definido na Reivindicação 1, configurada para receber uma amostra a partir de um dispositivo de coleta de amostras, caracterizada por que a placa de circuito compreende: um sensor (338, 338’, 338’’, 338’’’, 338’’’’) configurado para gerar um sinal indicativo da presença, ausência ou quantidade, ou uma combinação dos mesmos, de um ou mais analitos dentro da amostra; circuitos configurados para serem ativados pela inserção do dispositivo de coleta de amostras; um sensor de temperatura (616) posicionado na placa de circuito para detectar temperatura indicativa da temperatura do fluido num reservatório; e um ou mais aquecedores (333, 333’, 334, 334’, 335, 335’, 336, 336’, 337, 337’) configurados para aquecer um material de fase alterável para abrir uma ou mais válvulas (354, 356, 358), uma ou mais válvulas aderindo simultaneamente a uma ou mais saídas (353, 355, 357) e uma ou mais vias associadas a uma ou mais saídas que saem quando uma ou mais válvulas estão numa posição fechada.
21. Placa de Circuito, (331, 331’, 331’’), Para Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), conforme definido na Reivindicação 1, configurada para receber uma amostra a partir de dispositivo de coleta de amostras (200, 200’’, 200’’’, 200’’’’, 200’’’’’, 200’’’’’’, 200’’’’’’’, 200’’’’’’’’, 1100, 1200, 1300), caracterizada por que a placa de circuito compreende: um sensor (338, 338’, 338’’, 338’’’, 338’’’’) configurado para gerar um sinal indicativo da presença, ausência ou quantidade, ou uma combinação dos mesmos, de um ou mais analitos dentro da amostra, o sensor compreendendo um elétrodo de trabalho alvo (340, 340’’, 340’’’, 340’’’’) mascarado com estrias (344) configurado para promover a distribuição homogênea de partículas magnéticas (920a, 920b, 1020) localizadas sobre o elétrodo de trabalho alvo e para promover a resistência ao movimento das partículas magnéticas fora do elétrodo de trabalho alvo.
22. Placa de Circuito, (331, 331’, 331’’), Para Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 21, caracterizada por que o elétrodo de trabalho alvo compreende uma monocamada automontada ou moléculas de afinidade pré-ligadas ao elétrodo de trabalho alvo ou a ambos.
23. Placa de Circuito, (331, 331’, 331’’), Para Cartucho de Análise de Amostras, (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), de acordo com a Reivindicação 21, compreendendo ainda um isolador fluídico (359) compreendendo material de fase alterável, caracterizada por que um ou mais aquecedores (333, 333’, 334, 334’, 335, 335’, 336, 336’, 337, 337’) são configurados para aquecer material de fase alterável do isolador fluídico depois de desatar uma saída (353) do reservatório (317, 317’, 317’’, 317’’’) de tal modo que o material de fase alterável do isolador fluídico flua para o canal de análise (330, 330’’’) para isolar fluidicamente o reservatório a partir de um reservatório de substrato (319, 319’’’).
24. Método de Amplificação, para determinar a presença, ausência ou quantidade, ou uma combinação dos mesmos, de ácido nucleico alvo em amostra, caracterizado por que o método compreende: introduzir a amostra que compreende o ácido nucleico alvo para o fluido mantido por um reservatório (317, 317’’, 317’’’) de um cartucho de análise de amostras (300, 300’’, 300’’’, 300’’’’), conforme definido na Reivindicação 1, e introduzir uma esfera de reagente (375, 375’, 375’’, 375’’’) para o fluido mantido pelo reservatório, a esfera de reagente compreendendo os reagentes para amplificação do ácido nucleico alvo através de uma reação de amplificação; amplificar o ácido nucleico alvo com os reagentes para amplificação no reservatório para gerar amplificações compreendendo agentes de sinalização; introduzir o fluido compreendendo as amplificações num canal de análise (330, 330’’’) a partir do reservatório de modo que as amplificações indicativas da presença, ausência ou quantidade, ou uma combinação dos mesmos, do ácido nucleico alvo na amostra se localizem sobre um sensor (338, 338’, 338’’, 338’’’, 338’’’’) parcial ou integralmente disposto no canal de análise; reagir os agentes de sinalização com um substrato; e sinais sensoriais indicativos da presença, ausência ou quantidade, ou combinação dos mesmos, do ácido nucleico alvo na amostra com base nas reações entre o substrato e os agentes de sinalização das amplificações localizadas sobre o sensor.
25. Método de Amplificação, de acordo com a Reivindicação 24, caracterizado por que a esfera de reagente compreende polimerase, iniciadores para amplificação do ácido nucleico alvo e o agente de sinalização para a detecção da amplificação do ácido nucleico alvo.
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