BRPI0718984A2

BRPI0718984A2 - Aparelho e método para transdução em um sistema de mamíferos ou in vitro com um sinal de baixa freqüência

Info

Publication number: BRPI0718984A2
Application number: BRPI0718984-2A
Authority: BR
Inventors: Christopher G Atwood; Bennett Michael Butters; John T Butters; Shirin M Marfatia; Gabriel Vogeli
Original assignee: Nativis Inc
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2014-02-11
Also published as: EP2327990A1; US20100244818A1; WO2008063654A3; JP2010509995A; CA2670306A1; AU2007321907A1; WO2008063654A2; KR20090106484A; EP2109773A2; CN101583879A

Description

APARELHO E MÉTODO PARA TRANSDUÇÃO EM UM SISTEMA DE MAMÍFEROS OU IN VITRO COM UM SINAL DE BAIXA FREQÜÊNCIA

Campo da Invenção

A presente invenção se refere aos sinais legíveis por um sistema para converter ou tranduzir o sinal em ondas eletromagnéticas, e aos métodos de produzir e aplicar tais sinais.

Antecedentes da Invenção

Um dos paradigmas aceitos nos campos de química e bioquímica é que os agentes efetores químicos ou bioquímicos, por exemplo, moléculas, interagem com os sistemas alvo através de várias forças físico-químicas, tais como forças iônicas, forças de cargas, ou forças de dispersão ou através da clivagem ou formação de ligações covalentes ou induzidas por carga. Essas forças podem envolver modos de energia em qualquer um de agente efetor

ou sistema alvo.

Um corolário desse paradigma é a exigência, nos sistemas de efetor-alvo, do agente efetor no ambiente alvo. Contudo, o que não é conhecido ou sabido é se essa exigência se refere à presença efetiva do efetor, ou se ela pode se dever, ao menos para certas funções de efetor, à presença de modos energéticos que são característicos do efetor. Se a função de efetor pode ser simulada, ao menos em parte, por certos modos energéticos característicos, pode ser possível "simular" o efeito do agente efetor em um sistema alvo mediante exposição do sistema a certos modos energéticos que são característicos do efetor. Se assim for, as questões que surgem naturalmente são: quais modos 3 0 de energia de molécula-efetor são efetivos, como eles podem ser convertidos ou transduzidos para a forma de sinais mensuráveis, e como esses sinais podem ser usados para efetuar um sistema alvo, isto é, imitar ao menos algumas das funções de efetor da molécula em um sistema alvo?

Essas questões foram tratadas nos pedidos de patente de propriedade comum, recentemente depositados 60/593.006 e 60/591.549 (números de dossiê de advogado 38547-8010 e - 8 011). Os experimentos conduzidos em apoio à invenção descrita no pedido demonstram que certas funções de efetor em um sistema alvo (nesse caso, um de um número de sistemas biológicos), podem ser duplicadas mediante exposição do sistema alvo às ondas eletromagnéticas produzidas mediante "transdução" de um sinal de domínio de tempo do composto efetor. De acordo com a invenção anteriormente descrita, o sinal de domínio de tempo é produzido mediante gravação de um sinal produzido pelo composto em um ambiente protegido, enquanto injetando um estímulo de ruído branco Gaussiano no aparelho de gravação em um nível que aperfeiçoa a capacidade de se observar eventos estocásticos de baixa freqüência produzidos pelo composto. No pedido anteriormente descrito, o sinal de transdução era o sinal de domínio de tempo de composto efetivo do composto efetor.

A possibilidade de obter funções de efetor-molécula mediante exposição de um sistema alvo aos sinais característicos de efetor-molécula, sem a necessidade da presença efetiva do agente efetor, tem um número de aplicações importantes e intrigantes. Em vez de tratar um organismo mediante aplicação de uma droga, o mesmo efeito pode ser obtido mediante exposição do organismo aos sinais específicos de droga. No campo de nanofabricação, poderia agora ser possível catalisar ou encorajar os padrões de automontagem mediante introdução no sistema de montagem, de sinais característicos de moléculas efetoras multivalentes capazes de promover o padrão desejado de automontagem.

Seria desejável, portanto, empregar métodos sistemáticos para produzir e selecionar sinais de domínio de tempo de baixa freqüência que são eficazes, em um ambiente de transdução magnética, na produção de efeitos de agente específico em um mamífero ou in vitro.

Sumário da Invenção

A invenção inclui, em um aspecto, um método para gerar um sinal capaz de produzir um efeito de agente específico em um sistema de mamífero, quando o sistema é transduzido pelo sinal dentro do ambiente de um transdutor eletromagnético. 0 método inclui as etapas de:

(a) colocar uma amostra contendo o agente em um recipiente de amostra tendo proteção magnética assim como proteção eletromagnética, onde a amostra atua como uma fonte de sinal para sinais moleculares de baixa freqüência, e onde a proteção magnética é externa a um recipiente criogênico;

(b) injetar um campo magnético de estímulo na amostra, sob uma condição de campo magnético de estímulo selecionado,

(c) gravar um sinal de domínio de tempo, de baixa freqüência, composto de irradiação de fonte de amostra sobreposta no campo magnético de estímulo injetado no

recipiente criogênico,

(d) repetir as etapas (b) e (c) em cada uma de uma

pluralidade de diferentes condições de campo magnético de estímulo,

(e) identificar entre os sinais gravados na etapa (c), um ou mais sinais tendo os escores mais altos de sinal quando analisados por um algoritmo de determinação de

escore que mede o número de componentes de baixa freqüência acima de um determinado limite em um sinal gravado,

(f) testar cada sinal identificado na etapa (e) em termos de sua capacidade em produzir uma resposta de agente específico em um sistema in vitro contendo componentes que

são responsivos ao agente, quando o sistema in vitro é transduzido com o sinal dentro do ambiente de um transdutor eletromagnético, e

(g) selecionar um ou mais sinais que produzem o maior efeito de transdução de agente específico no sistema in

vitro.

As diferentes condições de campo magnético de estímulo podem incluir (i) ruído branco, injetado em um nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre OelG (Gauss) , (ii) um deslocamento de CD, injetado em um nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m, e (iii) varredura através de uma faixa de baixa freqüência, injetada sucessivamente em uma faixa de varredura entre ao menos aproximadamente 0-1 kHz, e em uma voltagem injetada calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e 1 G.

Etapa (f) no método pode incluir ainda, após testar um sinal de tempo-domínio em termos de sua capacidade em produzir uma resposta de agente específico em um sistema in vitro contendo componentes que são responsivos ao agente, testar a capacidade do sinal em produzir uma resposta de agente específico sob condições de transdução variadas, incluindo variações na voltagem de transdução aplicada dentro de um ambiente de um transdutor eletromagnético, desse modo para aperfeiçoar as condições de transdução para transdução no sistema de mamífero.

A etapa de identificar a partir de entre os sinais gravados, um ou mais sinais tendo os escores mais altos de sinal, pode ser realizada por um dos seguintes métodos de determinação de escore, algorítmicos, a seguir:

(i) auto-correlacionar o sinal de domínio de tempo, gerando uma FFT (Transformada Rápida de Fourier) do sinal auto-correlacionado através de uma faixa de freqüências selecionadas dentro da faixa CD a 8 kHz, atribuído ao sinal FFT um escore relacionado ao um número de picos acima de um valor de ruído médio proporcional, e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore;

(ii) calcular um par de espaços de fase para dois sinais de domínio de tempo, e realizar uma comparação matemática para prover uma medida da diferença entre os dois ;

(iii) gerar um histograma que mostra, para cada compartimento de evento f através de uma faixa de freqüência selecionada dentro de uma faixa de CD a 8 kHz, um número de contagens de evento em cada compartimento, se f for uma taxa de amostragem para amostrar o sinal de domínio de tempo, atribuindo ao histograma, um escore relacionado ao número de compartimentos que estão acima de um determinado limite; e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore; (iv) correlacionar de forma remissiva um pequeno bloco de dados próximo ao início do sinal de domínio de tempo com o restante das séries de tempo, e contar as ocorrências que a correlação remissiva resultante supera em um determinado limite; e

(v) calcular uma série de espectros de Fourier do sinal de domínio de tempo através de cada um dos múltiplos períodos de tempo definidos, em uma faixa de freqüência selecionada entre CD e 8 kHz, calcular a média dos espectros de Fourier, atribuindo ao sinal FFT de média calculada um escore relacionado ao número de picos acima de um valor de ruído médio proporcional, e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore.

O transdutor eletromagnético empregado no método podé incluir uma bobina Helmholtz tendo um par de enrolamentos eletromagnéticos alinhados definindo um ambiente magnético de amostra entre eles, e a etapa de testar cada sinal identificado em termos de sua capacidade em produzir uma resposta de agente específico em um sistema in vitro pode incluir colocar o sistema in vitro dentro dos enrolamentos alinhados, e transduzir o sistema com um sinal de domínio de tempo de agente específico identificado na etapa (e).

Onde o agente é uma droga anti-neoplástica eficaz para promover agregação de tubulina in vitro, a etapa (f) do método pode incluir colocar uma composição contendo tubulina dentro do ambiente do transdutor eletromagnético, e transduzir a composição com um sinal de domínio de tempo de agente específico identificado na etapa (e).

Em outro aspecto, a invenção inclui um método para gerar sinais capazes de produzir um efeito de agente específico em um sistema in vitro ou de mamífero quando o sistema é transduzido pelo sinal dentro do ambiente de um transdutor eletromagnético. 0 método inclui as etapas de:

(a) colocar uma amostra contendo um agente em um recipiente de amostra tendo proteção magnética assim como proteção eletromagnética, em que a amostra atua como uma fonte de sinal para sinais moleculares, e em que a proteção magnética é externa a um recipiente criogênico;

(b) injetar um campo magnético de estímulo na amostra, uma condição de campo magnético de estímulo selecionada a partir do grupo consistindo em (i) ruído branco, injetado em um nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m, (ii) um deslocamento de CD, injetado em um nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m, e (iii) deslocamento por uma faixa de baixa freqüência, injetada sucessivamente através de uma faixa de varredura de ao menos aproximadamente 0-1 kHz, e em uma voltagem injetada calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m.

(c) gravar um sinal de domínio de tempo, de baixa freqüência, composto de irradiação de fonte de amostra sobreposta ao campo magnético de estímulo injetado no

recipiente criogênico,

(d) repetir as etapas (b) e (c) em cada uma das várias

condições diferentes de campo magnético de estímulo,

(e) identificar dentre os sinais gravados na etapa (c), um ou mais sinais tendo os escores mais altos de sinal quando analisados por um algoritmo de determinação de escore que mede o número de componentes de baixa freqüência acima de um determinado limite em um sinal gravado, e

(f) transduzir o sistema in vitro ou de mamífero mediante colocação do sistema dentro do ambiente de um transdutor eletromagnético, e transduzir a amostra com um sinal identificado na etapa (e) .

A etapa (e) do método pode ser realizada, por exemplo, mediante auto-correlação do sinal de domínio de tempo, gerando uma FFT (Transformada Rápida de Fourier) do sinal auto-correlacionado através de uma faixa de freqüência selecionada dentro da faixa de CD a 8 kHz, atribuindo ao sinal FFT um escore relacionado a um número de picos acima de um valor de ruído médio proporcional, e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore. o transdutor eletromagnético emprego no método pode

incluir uma bobina de Helmholtz tendo um par de enrolamentos eletromagnéticos alinhados definindo uma estação de exposição entre eles, constituindo o ambiente eletromagnético, e a etapa (f) do método pode incluir colocar o sistema químico ou in vitro dentro dos enrolamentos alinhados, e realizando a transdução do sistema com um sinal de domínio de tempo de agente específico na etapa (e).

Onde o agente é uma droga anti-neoplástica eficaz para promover agregação de tubulina no sistema in vitro, a etapa (f) pode incluir colocar uma composição contendo tubulina dentro do ambiente do transdutor eletromagnético, e realizar a transdução da composição com um sinal de domínio de tempo, de agente específico identificado na etapa (e) 3 0 sob condições eficazes para produzir agregação dependente de sinal da tubulina na composição.

Em ainda outra modalidade, a invenção inclui aparelho para produzir sinais de domínio de tempo, de baixa freqüência que são candidatos para a transdução de um sistema in vitro ou de mamífero que é responsivo à presença de um agente selecionado. 0 aparelho inclui:

(a) um recipiente de amostra adaptado para receber uma amostra de um agente, o recipiente tendo uma blindagem magnética assim como uma blindagem eletromagnética, onde amostra atua como uma fonte de sinal para os sinais moleculares, e onde a proteção magnética é externa a um

recipiente criogênico;

(b) uma fonte de força ajustável operável para injetar um campo magnético de estímulo no recipiente, com uma amostra no recipiente, em cada uma de uma pluralidade de condições de campo magnético de estímulo, selecionáveis a partir do grupo consistindo em (i) ruído branco, injetado em um nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m, (ii) em um deslocamento de CD, injetado em um nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m, e (iii) deslocar-se por uma faixa de baixa freqüência, injetada sucessivamente através de uma faixa de varredura entre ao menos aproximadamente Ο- Ι kHz, e uma voltagem injetada calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e 10

A/m.

(c) um detector para gravar, em cada uma das diferentes condições de campo magnético de estímulo, injetadas pela fonte de força, (b) os sinais de domínio de tempo eletromagnéticos compostos de irradiação de fonte de amostra sobreposta nos campos magnéticos de estímulo injetados.

(d) um dispositivo de memória para armazenar os sinais gravados pelo detector, e

(e) um computador operável para:

(i) recuperar os sinais de domínio de tempo armazenados no dispositivo de memória;

(ii) analisar os sinais de domínio de tempo recuperados por intermédio de um algoritmo de determinação de escore que mede o número de componentes de baixa freqüência acima de um determinado limite em um sinal

gravado, e

(iii) identificar aqueles sinais de domínio de tempo tendo o maior número de componentes de baixa freqüência

acima do limite.

O recipiente de amostra pode ser um tubo de atenuação

tendo uma região de contenção de amostra, uma gaiola de proteção magnética circundando a região, e uma gaiola de Faraday contida dentro da gaiola de proteção magnética e também circundando a região, a fonte de ruído Gaussiano inclui um gerador de ruído Gaussiano e uma bobina Helmholtz a qual é contida dentro da gaiola magnética e da gaiola de Faraday, e a qual recebe um sinal de saída de ruído a partir do gerador de ruído, e a qual inclui ainda, para uso na remoção dos componentes de ruído estacionário no sinal dependente de tempo, um inversor de sinal conectado operativamente à fonte de ruído e ao SQUID (Dispositivo supercondutivo de interferência quântica), para receber ruído Gaussiano a partir da fonte de ruído e emitir para o SQUID, ο ruído Gaussiano na forma invertida com relação ao ruído Gaussiano injetado na amostra.

A fonte de força pode ser operável para injetar uma voltagem de deslocamento no recipiente, com uma amostra no recipiente, em cada uma de várias voltagens de deslocamento selecionado calculadas para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre O e IO3 A/m. Alternativamente, a fonte de força pode ser operável para injetar sucessivas varreduras através de uma faixa de freqüência de varredura entre ao menos aproximadamente 0 e 1 kHz, em cada uma de uma pluralidade de voltagens diferentes de varredura calculadas para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e 1 IO3 A/m.

0 computador no aparelho pode ser operável, na análise dos sinais de domínio de tempo recuperados para aplicar um algoritmo de análise selecionado a partir de um de:

(i) auto-correlacionar o sinal de domínio de tempo, gerando uma FFT (Transformada Rápida de Fourier) do sinal auto-correlacionado através de uma faixa de freqüência selecionada dentro da faixa de CD a 8 kHz, atribuir ao sinal FFT um escore relacionado a um número de picos acima de um valor de ruído médio proporcional, e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore;

(ii) calcular um par de espaços de fase para dois sinais de domínio de tempo, e realizar uma comparação matemática para prover uma medida da diferença entre os

dois ;

(iii) gerar um histograma que mostra, para cada faixa de evento f através de uma faixa de freqüência selecionada dentro de uma faixa de CD a 8 kHz, um número de contagens de evento em cada faixa, onde f é uma taxa de amostragem para amostrar o sinal de domínio de tempo, atribuindo ao histograma, um escore relacionado ao número de faixas que estão acima de um determinado limite; e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore;

(iv) correlacionar remissivamente um pequeno bloco de dados próximo ao início do sinal de domínio de tempo com o restante da série temporal, e contar as ocorrências em que a correlação remissiva resultante excede um determinado limite; e

(v) calcular uma série de espectros de Fourier do sinal de domínio de tempo através de cada um dos múltiplos períodos de tempo definidos, em uma faixa de freqüência selecionada entre CD e 8 kHz, calculando a média dos espectros de Fourier; atribuindo ao sinal de FFT de média calculada um escore relacionado a um número de picos acima de um valor de ruído médio proporcional, e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore.

Também é revelado um sistema para produzir um efeito de agente específico sobre um sistema de mamífero. O

sistema inclui:

(1) um meio de armazenamento tendo armazenado no

mesmo, um sinal de domínio de tempo de baixa freqüência, de agente específico produzido pelas etapas de:

(a) colocar uma amostra ao qual o sistema de mamífero é responsivo em um recipiente de amostra tendo proteção magnética assim como proteção eletromagnética, em que a amostra atua como uma fonte de sinal para os sinais moleculares de baixa freqüência, e em que a proteção magnética é externa a um recipiente criogênico; (b) injetar um campo magnético de estímulo na amostra, sob uma condição de campo magnético de estímulo selecionado,

recipiente criogênico,

(d) repetir as etapas (b) e (c) em cada uma das várias

condições diferentes de campo magnético de estímulo,

(e) identificar dentre os sinais gravados na etapa (c) , um ou mais sinais tendo os escores mais elevados de sinal quando analisados por um algoritmo de determinação de escore que mede o número de componentes de baixa freqüência acima de um determinado limite em um sinal gravado,

(f) testar cada sinal identificado na etapa (e) em termos de sua capacidade de produzir uma resposta de agente específico em um sistema in vitro contendo componentes que são responsivos ao agente, quando o sistema in vitro é transduzido pelo sinal dentro do ambiente de um transdutor

eletromagnético,

(2) um transdutor eletromagnético composto de um ou

mais enrolamentos magnéticos, os enrolamentos tendo uma região interior definindo o ambiente magnético no qual a

amostra é recebida, e

(3) um amplificador para amplificar um sinal a partir do meio de armazenamento e fornecer o sinal amplificado ao

enrolamento(s) de transdução.

O transdutor eletromagnético pode incluir uma bobina Helmholtz tendo um par de enrolamentos eletromagnéticos alinhados definindo entre eles uma região interior. Em ainda outra modalidade, a invenção inclui um meio de armazenamento tendo armazenado no mesmo, um sinal de domínio de tempo de baixa freqüência de agente específico

produzido pelas etapas de:

(a) colocar uma amostra ao qual o sistema de mamífero é responsivo em um recipiente de amostra tendo proteção magnética assim como proteção eletromagnética, em que a amostra atua como uma fonte de sinal para sinais moleculares de baixa freqüência, e em que a proteção magnética é externa a um recipiente criogênico;

(b) injetar um campo magnético de estímulo na amostra, sob uma condição selecionada de campo magnético de estímulo,

recipiente criogênico,

(d) repetir as etapas (b) e (c) em cada uma de uma

pluralidade de diferentes condições de campo magnético de estímulo,

(e) identificar dentre os sinais gravados na etapa (c), um ou mais sinais tendo os escores mais altos de sinal quando analisados por um algoritmo de determinação de escore que mede o número de componentes de baixa freqüência acima de um determinado limite em um sinal gravado,

(f) testar cada sinal identificado na etapa (e) em termos de sua capacidade em produzir uma resposta de agente específico em um sistema in vitro contendo componentes que são responsivos ao agente, quando o sistema in vitro é transduzido pelo sinal dentro do ambiente de um transdutor eletromagnético.

0 sinal carregado no meio de armazenamento pode ser produzido, por exemplo, por um agente anti-neoplástico eficaz para promover a agregação de tubulina in vitro.

Esses e outros objetivos e características da invenção

serão mais completamente entendidos quando a descrição detalhada a seguir da invenção é lida em conjunto com os desenhos anexos. Descrição Resumida dos Desenhos A Figura 1 é uma vista isométrica de uma modalidade de

um aparelho de detecção de sinalização eletromagnética, molecular, formado de acordo com uma modalidade da presente invenção;

A Figura 2 é uma vista detalhada ampliada da gaiola de Faraday e seu conteúdo mostrado na Figura 1;

A Figura 3 é uma vista em seção transversal ampliada de um dos tubos de atenuação mostrados nas Figuras 1 e 2.

A Figura 4 é uma vista em seção transversal da gaiola de Faraday e seu conteúdo, mostrada na Figura 2. A Figura 5 é um diagrama de um sistema de detecção de

emissão eletromagnética, alternativo.

A Figura 6 é um diagrama da unidade de processamento incluída no sistema de detecção das figuras acima.

A Figura 7 é um diagrama de uma unidade de processamento alternativa àquela da Figura 6.

A Figura 8 é um diagrama de fluxo da detecção de sinal e processamento realizados pelo presente sistema.

A Figura 9 mostra um diagrama de fluxo de alto nível do fluxo de dados para o método de gráfico espectral de 3 0 histograma da invenção; A Figura 10 é um diagrama de fluxo do algoritmo para gerar um histograma de gráfico espectral, de acordo com a invenção,

A Figura 11 é um diagrama de fluxo das etapas de identificar sinais de domínio de tempo, ótimos, de acordo com uma segunda modalidade do método da invenção;

A Figura 12 é um diagrama de fluxo das etapas para identificar sinais de domínio de tempo, ótimos de acordo com uma terceira modalidade do método da invenção; A Figura 13 mostra um resultado de Escore de sinal

exemplar, onde o gráfico superior mostra Arquivo n° no eixo-X, Tau no eixo-Y, e Escore no eixo-Z.

A Figura 14 mostra o leiaute de equipamento de transdução em um experimento de transdução típico. a Figura 15 mostra uma bobina de transdução e

recipiente usado em um experimento de transdução típico.

As Figuras 16A-16F são gráficos de barra da taxa de polimerização de tubulina medida em OD, calculado em 1, 2, 3, 4 e 5 minutos, respectivamente, após a adição de taxol ou iniciação de um sinal de transdução;

A Figura 17 é um gráfico de barras mostrando valores Vmax para o ensaio de tubulina da Figura 16, calculados no fim de uma reação de ensaio de 20 minutos; e

A Figura 18 mostra o tempo de sobrevivência em dias, para camundongos que receberam injeção intracraniana de células de glioblastoma, e após a transdução com um sinal de domínio de tempo de taxol. Descrição Detalhada da Invenção I. Definições

Os termos abaixo têm as seguintes definições a menos que de outro modo indicado.

*Proteção magnética" se refere à proteção que diminui, inibe ou impede a passagem de fluxo magnético como resultado da permeabilidade magnético do material de proteção.

"Proteção eletromagnética" se refere a, por exemplo, proteção eletromagnética Faraday padrão, ou outros métodos para reduzir a passagem de irradiação eletromagnética.

wSinal de domínio de tempo" ou "sinal de série de tempo" se refere a um sinal com propriedades transitórias de sinal que mudam gradualmente.

"Irradiação de fonte de amostra" se refere ao fluxo magnético ou às emissões de fluxo eletromagnético resultantes do movimento molecular de uma amostra, tal como a rotação de um dipolo molecular em um campo magnético. Porque a irradiação de fonte de amostra é produzida na presença de um estímulo de campo magnético injetado. Também é referido como "irradiação de fonte de amostra sobreposta em estímulo de campo magnético injetado".

"Campo magnético de estímulo" ou "estímulo de campo magnético" se refere a um campo magnético produzido mediante injeção (aplicação) às bobinas magnéticas circundando uma amostra, de um de um número de sinais eletromagnéticos que podem incluir (i) ruído branco, injetado no nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre OelG (Gauss) , (ii) um deslocamento de CD, injetado em um nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e 1 IO3 A/m, e (iii) varredura sobre uma faixa de baixa freqüência, injetada sucessivamente através de uma faixa de varredura entre ao menos aproximadamente 0-1 kHz, e em uma voltagem injetada calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m. 0 campo magnético produzido na amostra pode ser facilmente calculado utilizando relações eletromagnéticas conhecidas, sabendo-se o formato e o número de enrolamentos na bobina de injeção, a voltagem aplicada às bobinas, e a distância entre as bobinas de injeção e amostra. Uma "condição selecionada de campo magnético de

estímulo" se refere a uma voltagem selecionada aplicada a um ruído branco ou sinal de deslocamento de CD, ou uma faixa de varredura selecionada, freqüência de varredura e voltagem de um campo magnético de estímulo de varredura aplicada.

"Ruído branco" significa ruído aleatório ou um sinal tendo múltiplas freqüências simultâneas, por exemplo, ruído branco aleatório ou ruído determinístico. "Ruído branco Gaussiano" significa ruído branco tendo uma distribuição de energia Gaussiana. "Ruído branco Gaussiano estacionário" significa ruído branco Gaussiano aleatório que não tem componentes futuros previsíveis. "Ruído estruturado" é o ruído branco que pode conter uma característica logarítmica que desloca energia de uma região do espectro para outra região, ou pode ser projetado para prover um elemento de tempo aleatório enquanto a amplitude permanece constante. Esses dois representam ruído ótimo e uniforme, quando comparado com ruído verdadeiramente aleatório o qual não tem componente futuro previsível. "Ruído uniforme" 3 0 significa ruído branco tendo uma distribuição retangular mais propriamente do que uma distribuição Gaussiana.

"Espectro de domínio de freqüência" se refere a um gráfico de freqüência de Fourier de um sinal de domínio de tempo.

"Componentes espectrais" se referem às qualidades singulares ou de repetição dentro de um sinal de domínio de tempo que pode ser medido nos domínios de freqüência, amplitude, e/ou fase. Os componentes espectrais se referirão tipicamente aos sinais presentes no domínio de freqüência.

"Gaiola de Faraday" se refere a uma configuração de proteção eletromagnética que provê um percurso elétrico para a terra para irradiação eletromagnética indesejada, desse modo silenciando um ambiente eletromagnético.

Um "escore de análise de sinal" se refere a um escore baseado no número e/ou amplitude de picos espectrais de agente específico, observados através de uma faixa selecionada de baixa freqüência, por exemplo, de CD a 1 kHz ou de CD a 8 kHz, em um sinal de domínio de tempo gravado para um agente ou amostra que foi processado por um método adequado, tal como um dos cinco métodos aqui descritos, para revelar características espectrais identificáveis que são específicas para o agente ou amostra.

Um "sinal de domínio de tempo de agente específico, otimizado" se refere a um sinal de domínio de tempo tendo um escore de análise de sinal máximo ou quase máximo.

"Sistema in vitro" se refere a um sistema bioquímico tendo de um ou mais componentes bioquímicos, tal como ácido nucléico; ou componentes de proteína, incluindo os receptores e as proteínas estruturais isoladas ou derivadas de um vírus, bactéria, planta ou animal, multicelular. Um sistema in vitro tipicamente é uma solução ou suspensão de um ou mais componentes in vitro isolados ou parcialmente isolados em um meio aquoso, tal como um tampão fisiológico.

0 termo também se refere a um sistema de cultura de célula contendo células bacterianas ou eucarióticas em um meio de cultura.

"Sistema de mamífero" se refere a um mamífero, inclui um animal de laboratório tal como camundongo, rato, ou primata que pode servir como um modelo para uma doença humana, ou um paciente humano.

"Efeito de agente específico" se refere a um efeito observado quando um sistema in vitro ou de mamífero é exposto a um agente (efetor) . Exemplos de efeitos in vitro de agente específico, por exemplo, uma mudança no estado de agregação dos componentes do sistema, a aglutinação de um agente a um alvo, tal como um receptor, e a mudança em crescimento ou divisão de células em cultura. II. Aparelho e método de gravação A descrição a seguir de um dispositivo de gravação de

sinal de acordo com a invenção provê detalhes específicos para um entendimento completo das modalidades da invenção, e habilitando a descrição para as modalidades da invenção. Contudo, aqueles versados na técnica entenderão que a invenção pode ser praticada sem esses detalhes. Em outros casos, estruturas e funções bem conhecidas não foram mostradas ou descritas em detalhe para evitar obscurecer desnecessariamente a descrição das modalidades da invenção.

Como explicado em detalhe abaixo, as modalidades da 3 0 presente invenção são dirigidas a prover um aparelho e método para a detecção que pode ser repetida e gravação de sinais eletromagnéticos moleculares de limite baixo para uso posterior, remoto. Uma gaiola de Faraday magneticamente protegida protege o material de amostra e o aparelho de 5 detecção contra sinais eletromagnéticos estranhos. Dentro da gaiola de Faraday magneticamente protegida, uma bobina injeta um sinal de estímulo tal como ruído branco Gaussiano, uma bandeja não-ferrosa contém a amostra, e um gradiômetro detecta os sinais de resposta, eletromagnéticos 10 moleculares de limite baixo. 0 aparelho inclui ainda um dispositivo supercondutivo de interferência quântica ("SQUID") e um pré-amplificador.

0 aparelho é usado por intermédio de colocação de uma amostra dentro da gaiola de Faraday magneticamente 15 protegida em proximidade estreita com a bobina que gera o sinal de estímulo e o gradiômetro que mede a resposta. Um sinal de estímulo é injetado através da bobina de estímulo e modulado até que o sinal eletromagnético molecular seja otimizado. 0 sinal de resposta eletromagnética molecular, 20 protegido contra interferência externa pela gaiola de Faraday e o campo gerado pela bobina de estímulo, é então detectado e medido pelo gradiômetro e pelo SQUID. O sinal é então amplificado e transmitido para qualquer equipamento de gravação ou medição, apropriado.

Com referência às Figuras 1 e 2, é mostrada uma

estrutura de proteção 10, na forma de uma gaiola de Faraday, a qual inclui, em uma direção de fora para dentro, uma gaiola de fio condutivo 16 que é uma proteção magnética e gaiolas de fio condutivo interno 18 e 20 que proporcionam 3 0 proteção eletromagnética. Em outra modalidade, a proteção magnética externa é formada de um material de chapa de alumínio sólida tendo um revestimento de liga de alumínio- níquel, e a proteção eletromagnética é provida por duas estruturas de paredes internas, cada uma delas formada de alumínio sólido.

A gaiola de Faraday 10 é aberta no topo, e inclui aberturas laterais 12 e 14. A gaiola de Faraday 10 é compreendida adicionalmente de três gaiolas de malha de cobre 16, 18 e 20, encaixadas umas nas outras. Cada uma das gaiolas de malha de cobre 16, 18 e 20 é eletricamente isolada das outras gaiolas por intermédio de barreiras dielétricas (não mostradas) entre cada gaiola.

Aberturas laterais 12 e 14 compreendem ainda tubos de atenuação 22 e 24 para prover acesso ao interior da gaiola de Faraday 10 enquanto isolando o interior da gaiola das forças externas de interferência. Com referência à Figura 3, o tubo de atenuação 24 é compreendido de três tubos de malha de cobre 26, 2 8 e 30 (Figura 3) , encaixados uns nos outros. As gaiolas de malha de cobre, externas 16, 18 e 20 são individualmente conectadas eletricamente a um dos tubos de malha de cobre 26, 28 e 30, respectivamente. 0 tubo de atenuação 24 é adicionalmente tampado com a tampa 32, com a tampa tendo um furo 34. 0 tubo de atenuação 22 similarmente é compreendido de tubos de malha de cobre 26, 2 8 e 30, mas não inclui a tampa 32.

Com referência outra vez à Figura 2, uma bandeja de amostra não-ferrosa de baixa densidade 50 é montada no interior da gaiola de Faraday 10. A bandeja de amostra 50 é montada de tal modo que ela pode ser removida da gaiola de Faraday 10 através do tubo de atenuação 22 e abertura lateral 12. Três hastes 52, cada uma das quais é de comprimento maior do que a distância a partir do eixo vertical central da gaiola de Faraday 10 até a borda mais externa do tubo de atenuação 22, são fixadas à bandeja de amostra 50. As três hastes 52 são adaptadas para se ajustar à curva interior do tubo de atenuação 22, de modo que a bandeja de amostra 50 pode ser posicionada no centro da gaiola de Faraday 10 mediante apoio das hastes no tubo de atenuação. Na modalidade ilustrada, a bandeja de amostra 50 e as hastes 52 são feitas de epóxi de fibra de vidro. Será facilmente evidente para aqueles versados na técnica que a bandeja de amostra 50 e as hastes 52 podem ser feitas de outros materiais não-ferrosos, e a bandeja pode ser montada na gaiola de Faraday 10 por outro meio, tal como por uma única haste.

Com referência outra vez à Figura 2, montado dentro da gaiola de Faraday 10 e acima da bandeja de amostra 50 está um Dewar criogênico 100. Na modalidade revelada, o Dewar 0 é adaptado para encaixe dentro da abertura no topo da gaiola de Faraday 10 e é um Dewar de Hélio Líquido Modelo BMD-6 fabricado pela Tristan Technologies, Inc. 0 Dewar 100 é construído de um compósito de epóxi de fibra de vidro. Um gradiômetro 110 com um campo de visão muito estreito é montado dentro do Dewar 10 0 em uma posição de tal modo que seu campo de visão abrange a bandeja de amostra 50. Na modalidade ilustrada, o gradiômetro 110 é uma bobina de detecção axial de primeira ordem, nominalmente de 1 centímetro de diâmetro, com uma equilíbrio de 2%, e é formado a partir de um supercondutor. O gradiômetro pode 3 0 ser qualquer forma de gradiômetro excluindo um gradiômetro planar. O gradiômetro 110 é conectado à bobina de entrada de um dispositivo supercondutivo de interferência quântica de corrente direta de baixa temperatura ("SQUID") 120. Na modalidade revelada, o SQUID é um SQUID de CD Modelo LSQ/20 5 LTS fabricado pela Quantum Design, Inc. Será reconhecido por aqueles versados na técnica que os SQUIDs de corrente alternada ou de elevada temperatura podem ser usados sem se afastar do espírito e escopo da invenção. Em uma modalidade alternativa, o SQUID 120 inclui uma bobina de supressão de 10 ruído 124.

A combinação revelada de gradiômetro HO e SQUID 120 tem uma sensibilidade de 5 micro Tesla/^Hz quando medindo os campos magnéticos.

A saída do SQUID 120 é conectada a um Cabo Criogênico 15 Modelo SP 13 0 fabricado pela Tristan Technologies, Inc. O cabo criogênico 130 é capaz de resistir às temperaturas no interior e sem o Dewar 100 e transfere o sinal a partir do SQUID 120 para o Laço de Fluxo Bloqueado 14 0, o qual é montado externamente à gaiola de Faraday e Dewar 100. 0 20 Laço de Fluxo Bloqueado 14 0 na modalidade revelada ê um laço de fluxo bloqueado iFL-301-L fabricado pela Tristan Technologies, Inc.

Com referência à Figura 1, o Laço de Fluxo Bloqueado 140 adicionalmente amplifica e emite o sinal recebido a 25 partir do SQUID 120 por intermédio do circuito de saída de alto nível 142 para um controlador SQUID iMC-303 iMAG® 150. O Laço de Fluxo Bloqueado 14 0 também é conectado por intermédio de um cabo de conexão composto de fibra ótica de seis metros modelo CC-60 144 ao controlador SQUID 150. O 3 0 cabo de conexão de fibra ótica 144 e o controlador SQUID 150 são fabricados pela Tristan Technologies, Inc. 0 controlador 150 é montado externamente à gaiola de proteção magnética 40. 0 cabo de conexão de fibra ótica 144 transporta sinais de controle a partir do controlador SQUID 5 150 para o laço de fluxo bloqueado 14 0, reduzindo adicionalmente a possibilidade de interferência eletromagnética com o sinal a ser medido. Será evidente para aqueles versados na técnica que outros Laços de Fluxo Bloqueado, cabos de conexão, e controladores SQUID podem 10 ser usados sem se afastar do espírito e escopo da invenção.

O controlador SQUID 15 0 compreende ainda conversores analógicos/digitais de alta resolução 152, um barramento GP-IB padrão 154 para emitir sinais digitalizados, e conectores BNC 156 para emitir sinais analógicos. Na 15 modalidade ilustrada, os conectores BNC são conectados a um osciloscópio de traço dual 160 através de cordão de manobra 162.

Com referência às Figuras 2 e 4 um transf ormador Helmholtz de dois elementos 6 0 é instalado em qualquer um

2 0 dos lados da bandeja de amostra 50 quando a bandeja de

amostra está completamente inserida dentro da gaiola de Faraday 10. Na modalidade ilustrada, os enrolamentos de bobina 62 e 64 do transformador Helmholtz 60 são projetados para operar em corrente direta até a faixa de 50 25 quilohertzes, com uma frequência central de 25 quilohertzes e frequência auto-ressonante de 8,8 megahertz. Na modalidade ilustrada, os enrolamentos de bobina 62 e 64 são de formatos geralmente retangular e são aproximadamente 8 polegadas de altura por 4 polegadas de largura. Outros

3 0 formatos de bobina Helmholtz podem ser usados, mas devem ser modelados e dimensionados de tal modo que o gradiômetro 110 e a bandeja de amostra 50 estejam posicionados dentro do campo produzido pela bobina de Helmholtz. Cada um dos enrolamentos de bobina 62 e 64 é montado em um de dois 5 quadros não-ferrosos de baixa densidade 66 e 68. Os quadros 66 e 68 são conectados articuladamente entre si e são sustentados por pernas 60. Os quadros 66 e 68 são fixados de forma deslizante às pernas 7 0 para permitir movimento vertical dos quadros em relação à porção inferior do Dewar

100. O movimento dos quadros permite ajuste dos enrolamentos de bobina 62 e 64 do transformador de Helmholtz 60 para variar a amplitude do estímulo de campo magnético, por exemplo, ruído branco Gaussiano recebido no gradiômetro HO. Na modalidade ilustrada, os quadros 66 e

68 e as pernas 70 são feitos de epóxi de fibra de vidro. Outros arranjos de transformadores e bobina podem ser usados em torno da bandeja de amostra 50 sem se afastar do espírito e escopo da invenção.

Com referência à Figura 4, é mostrada uma vista em

2 0 seção transversal da gaiola de Faraday e seu conteúdo,

mostrando os enrolamentos 62 do transformador de Helmholtz 60 em relação ao Dewar 100 e gaiola de Faraday 10. Observar também na Figura 4 o posicionamento da bandeja de amostra 50 e da amostra 200.

Com referência outra vez à Figura 1, um gerador de

estímulo de ruído branco Gaussiano de amplitude ajustável 8 0 é externo à gaiola de proteção magnética 40, e é eletricamente conectado ao transformador de Helmholtz 60 através do filtro 90 por intermédio do cabo elétrico 82.

3 0 Como discutido abaixo, fontes de estímulo de campo magnético injetadas na amostra durante gravação de sinal diferente de um gerador de ruído Gaussiano, podem ser empregadas. Será, portanto, reconhecido na descrição a seguir que o gerador Gaussiano é simplesmente exemplar de 5 uma fonte de estímulo de campo magnético que é injetado no sistema de gravação durante gravação de sinal.

Com referência à Figura 3, o cabo 82 é estendido através da abertura lateral 12, tubo de atenuação 24, e através da tampa 32 por intermédio do furo 34. O cabo 82 é 10 um cabo coaxial compreendendo ainda um par torcido de condutores de cobre 84 circundados por proteção magnética interior e exterior 86 e 88, respectivamente. Em outras modalidades, os condutores podem ser de qualquer material eletricamente condutivo não-magnético, tal como prata ou 15 ouro. A proteção magnética interior e exterior 86 e 88 termina na tampa 32, deixando o par de fios torcidos 84 cobrir a distância restante a partir da tampa de extremidade até o transformador Helmholtz 60, mostrado na Figura I. A proteção magnética interior 8 6 é conectada 20 eletricamente à gaiola de Faraday 16 através da tampa 32, enquanto que a proteção magnética exterior é conectada eletricamente à gaiola, magneticamente protegida, 40, mostrada na Figura l.

Com referência à Figura 1, o gerador de estímulo de 25 ruído branco Gaussiano 80 pode gerar um espectro de frequência quase plano a partir de 0 a 100 quilohertzes, e em uma amplitude de voltagem selecionada, por exemplo, entre 0,01 a 1,0 volts, que produz um campo magnético calculado selecionado no mesmo entre 0-103 A/m, por 30 exemplo, através de incrementos de 25 mg. Na modalidade ilustrada, o filtro 90 filtra o ruído acima de 50 quilohertzes, mas outras faixas de frequência podem ser usadas sem se afastar do espírito e escopo da invenção.

O estímulo de ruído branco Gaussiano pode ser substituído por outros padrões de sinal de estímulo. Exemplos de tais padrões incluem varredura de uma faixa de frequências de onda senoidal, uma onda quadrada, dados de série temporal contendo estrutura não-linear definida, ou a própria saída de SQUID. Esses sinais podem ser, eles próprios, pulsados entre os estados, inativo e ativo, para modificar adicionalmente o sinal de estímulo. O ruído branco naturalmente gerado pelas proteções magnéticas também pode ser usado como a fonte do sinal de estímulp. Em uma modalidade, a fonte de um estímulo de campo magnético é simplesmente uma fonte CD de voltagem ajustável que é operada para fornecer uma voltagem de CD (deslocamento) para as bobinas de estímulo magnético, como uma voltagem selecionada, por exemplo, 0,01 a 1,0 volts, que produz um campo magnético calculado na amostra entre 0 e IO3 A/m. Em ainda outra modalidade, a fonte do estímulo de campo magnético é um gerador de frequência/varredura que é operativa para produzir varreduras sucessivas através de uma faixa selecionada de preferivelmente ao menos 0 a 1 kH, e tipicamente de 0 a 10 kHz ou superior. O tempo de varredura preferivelmente é de 1 a 10 segundos, e em um nível de voltagem selecionado, por exemplo, entre 0,01 a 1,0 volts, que produz um campo magnético calculado selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m. Assim, o gerador de varredura poderia ser ajustado para produzir 3 0 varreduras de frequência sucessivas a cada 5 segundos, através de uma frequência de varredura entre I a 10 kHz, e um nível de voltagem selecionado.

Embora não pretendendo ater-se a um mecanismo ou modelo específico de geração de sinal, parece que o 5 estímulo de campo magnético injetado está agindo para estimular ou ampliar certos eventos ou modos de baixa frequência na amostra, de tal modo que o sinal de domínio de tempo gravado é composto desses eventos sobrepostos ao segundo plano de sinal. Onde o estímulo de campo magnético 10 injetado é ruído branco, o mecanismo de estímulo pode envolver ressonância estocástica. Onde o estímulo de campo magnético é um deslocamento de CD, o estímulo pode funcionar para estimular um processo de ressonância nuclear ou eletrônica, em cujo caso o sinal gravado teria 15 componentes NMR ou ESR. Onde o estímulo de campo magnético é um gerador de frequência de varredura, o estímulo pode servir para excitar esses eventos de baixa frequência correspondendo às frequências instantâneas enviadas pela amostra.

0 gerador de estímulo de ruído branco Gaussiano 80

também é conectado eletricamente à outra entrada do osciloscópio de traço dual 160 através do cordão de manobra 164 .

Com referência às Figuras 1, 2 e 3, uma amostra da 25 substância 2 00 a ser medida é colocada na bandeja de amostra 50 e a bandeja de amostra é colocada dentro da gaiola de Faraday 10. Na primeira modalidade, o gerador de estímulo de ruído branco Gaussiano 80 é usado para injetar estímulo de ruído branco Gaussiano através do transformador 30 de Helmholtz 60. 0 sinal de ruído cria uma voltagem induzida no gradiômetro HO. A voltagem induzida no gradiômetro 110 é então detectada e amplificada pelo SQUID 120, a saída do SQUID é adicionalmente amplificada pelo laço de fluxo bloqueado 14 0 e enviada para o controlador 5 SQUID 15 0, e então enviada para o osciloscópio de traço dual 160. O osciloscópio de traço dual 160 também é usado para exibir o sinal gerado pelo gerador de estímulo de ruído branco Gaussiano 80.

O sinal de estímulo de ruído branco Gaussiano (ou outro estímulo de campo magnético) é ajustado mediante alteração da saída do gerador de estímulo 8 0 e mediante rotação do transformador de Helmholtz 6 0 em torno da amostra 200, mostrado na Figura 2. A rotação do transformador de Helmholtz 60 em torno do eixo da conexão articulada de quadros 66 e 68 altera o seu faseamento com relação ao gradiômetro 110. Dependendo da alteração de fase desejada, a conexão articulada dos quadros, 66 e 68, permite que os enrolamentos 62 e 64 permaneçam paralelos entre si enquanto girando em aproximadamente 3 0 a 4 0 graus em torno da bandeja de amostra 50. A conexão articulada também permite que os enrolamentos 62 e 64 girem tanto quanto em aproximadamente 60 graus fora de paralelismo, para alterar o faseamento de sinal do campo gerado pelo transformador de Helmholtz 6 0 com relação ao gradiômetro HO. O ajuste típico de fase incluirá essa orientação fora de paralelismo, embora a outra orientação possa ser preferida em certas circunstâncias, para acomodar uma amostra irregularmente modelada 200, por exemplo. Estímulo é aplicado em uma "condição" de estímulo selecionada que é, 3 0 de voltagem selecionada ao se aplicar ruído branco ou um deslocamento de CD, e uma faixa de frequência de varredura selecionada, um período de repetição, e um nível de voltagem para um estímulo de varredura.

Modalidades da presente invenção proporcionam um 5 método e aparelho para detectar sinais eletromagnéticos moleculares de limite extremamente baixo sem interferência externa. Elas proporcionam ainda a saída desses sinais em um formato prontamente utilizável por uma ampla variedade de equipamentos de gravação e processamento de sinais.

Com referência agora à Figura 5, uma modalidade

alternativa para o sistema de detecção e processamento de emissão eletromagnética molecular das figuras acima, é mostrada. Um sistema 7 00 inclui uma unidade de detecção 7 02 acoplada a uma unidade de processamento 7 04. Embora a 15 unidade de processamento 704 seja mostarda externa à unidade de detecção 702, ao menos uma parte da unidade de processamento pode estar localizada dentro da unidade de detecção.

/

A unidade de detecção 702, a qual é mostrada em uma 20 vista em seção transversal na Figura 5, inclui múltiplos componentes encaixados ou concêntricos uns com os outros. Uma câmara de amostra ou gaiola de Faraday 7 06 é encaixada dentro de uma gaiola de metal 7 08. Cada uma da câmara de amostra 706 e gaiola de metal 7 08 pode ser compreendida de 25 material de alumínio. A câmara de amostra 7 06 pode ser mantida em um vácuo e pode ser de temperatura controlada em uma temperatura predeterminada. A gaiola de metal 7 08 é configurada para funcionar como um filtro passa baixo.

Entre a câmara de amostra 706 e a gaiola de metal 708 3 0 e circundando a câmara de amostra 7 06 está um conjunto de bobinas ou elementos de aquecimento paralelos 710. Um ou mais sensor de temperatura 711 também está localizado próximo aos elementos de aquecimento 710 e ã câmara de amostra 706. Por exemplo, quatro sensores de temperatura 5 podem ser posicionados em diferentes locais em torno do exterior da câmara de amostra 7 06. Os elementos de aquecimento 710 e o sensor(es) de temperatura 711 podem ser configurados para manter certa temperatura dentro da câmara de amostra 7 06.

Um protetor 712 circunda a gaiola de metal 708. 0

protetor 712 é configurada para prover proteção de campo magnético adicional ou isolamento para a câmara de amostra 706. 0 protetor 712 pode ser compreendida de materiais de proteção de chumbo ou de outros materiais de proteção 15 magnética. O protetor 712 é opcional quando proteção suficiente for provida pela câmara de amostra 7 06 e/ou gaiola de metal 708.

Circundando o protetor 712 está uma camada criogêníca 716 com isolamento G10. 0 meio criogênico pode ser hélio 20 líquido. A camada criogênica 716 (também referida como um Dewar criogênico) está em uma temperatura de operação de 4 graus Kelvin. Circundando a camada criogênica 716 está um protetor externo 718. 0 protetor externo 718 é compreendido de liga de níquel e é configurado para ser um protetor 25 magnético. A quantidade total de proteção magnética provida pela unidade de detecção 702 é de aproximadamente -100 dB, -100 dB, e -120 dB ao longo dos três planos ortogonais de um sistema de coordenadas Cartesiano.

Os vários elementos descritos acima são eletricamente 3 0 isolados uns dos outros por folgas ou barreiras dielétricas (não mostradas) . Deve ser entendido que os elementos não são mostrados em escala em relação uns aos outros para facilidade de descrição.

Um suporte de amostra 72 0 pode ser posicionado manualmente ou mecanicamente dentro da câmara de amostra 706. O suporte de amostra 720 pode ser abaixado, erguido, ou removido de cima da câmara de amostra 706. 0 suporte de amostra 720 é compreendido de um material que não introduzirá correntes Parasitas e exibe pouca ou nenhuma rotação molecular inerente. Como um exemplo, o suporte de amostra 720 pode ser compreendido de vidro de alta qualidade ou pirex.

A unidade de detecção 7 02 é configurada para manejar amostras sólidas, líquidas, ou gasosas. Vários suportes de amostra podem ser utilizados na unidade de detecção 702. Por exemplo, dependendo do tamanho da amostra, um suporte de amostra maior pode ser utilizado. Como outro exemplo, quando a amostra é reativa ao ar, o suporte de amostra pode ser configurado para encapsular ou formar uma vedação hermética ao ar em torno da amostra. Em ainda outro exemplo, quando a amostra está em um estado gasoso, a amostra pode ser introduzida dentro da câmara de amostra 706 sem o suporte de amostra 720. Para tais amostras, a câmara de amostra 706 é mantida em um vácuo. Uma vedação de vácuo 721 em cima da câmara de amostra 706 ajuda a manter um vácuo e/ou acomodar o suporte de amostra 720.

Uma bobina de detecção 722 e uma bobina de detecção 724, também referidas como bobinas de detecção, são providas acima e abaixo do suporte de amostra 720, respectivamente. Os enrolamentos de bobina das bobinas de detecção 722, 724 são configurados para operar na corrente direta (DC) era uma faixa de aproximadamente 50 quilohertzes (kHz) , com uma frequência central de 25 kHz e uma frequência auto-ressonante de 8,8 MHz. As bobinas de 5 detecção 722, 724 estão na segunda forma derivativa e são configuradas para obter acoplamento de aproximadamente 100%. Em uma modalidade, as bobinas 722, 724 são de formato geralmente retangular e são mantidas no lugar por intermédio de prendedores GlO. As bobinas 722, 724

funcionam como um segundo gradiômetro derivativo.

Bobinas de Helmholtz 726 e 728 podem ser posicionadas verticalmente entre o protetor 712 e a gaiola de metal 708, como explicado aqui. Cada uma das bobinas, 726 e 728, pode ser levantada ou abaixada independentemente uma da outra.

As bobinas, 726 e 728, também referidas como bobinas de geração de estímulo de campo magnético, estão em temperatura ambiente. 0 ruído gerado pelas bobinas 726, 728 é de aproximadamente 100 A/m

O grau de acoplamento entre as emissões a partir da

2 0 amostra e das bobinas 722 e 724 pode ser mudado mediante

reposicionamento do suporte de amostra 720 em relação às bobinas 722, 724, ou mediante reposicionamento de uma ou de ambas as bobinas 726, 728 em relação ao suporte de amostra 720.

A unidade de processamento 7 04 é acoplada

eletricamente às bobinas 722, 724, 726 e 728. A unidade de processamento 704 especifica o estímulo de campo magnético, por exemplo, estímulo de ruído branco Gaussiano a ser injetado pelas bobinas 726, 728 na amostra. A unidade de

3 0 processamento 104 também recebe a voltagem induzida nas bobinas 722, 724 a partir das emissões eletromagnéticas da amostra misturadas com o estímulo de campo magnético injetado.

Com referência à Figura 6, uma unidade de 5 processamento empregando aspectos da invenção inclui uma bandeja de amostra 84 0 que permite que uma amostra 84 2 seja inserida na gaiola de Faraday 844 e bobina de Helmholtz 746 e removida a partir das mesmas. Um conjunto de detector de gradiômetro/SQUID é posicionado dentro de um Dewar 10 criogênico 850. 0 laço de fluxo bloqueado 852 é acoplado entre o conjunto de detector de gradiômetro/SQUID 848 e um controlador SQUID 854. 0 controlador SQUID 854 pode ser um controlador de múltiplos canais modelo iMC-303 iMAG provido pela Tristan Technologies, Inc.

Um gerador de estímulo de ruído branco Gaussiano

analógico 856 provê um sinal de ruído (conforme observado acima) a um laço de fase bloqueada 858. A saída de eixo-x do laço de fase bloqueada é provida à bobina de Helmholtz 846, e pode ser atenuada, tal como em 20 dB. A saída do eixo-y do laço de fase bloqueada é dividida por um divisor de sinal 860. Uma porção da saída de eixo-y é introduzida na bobina de cancelamento de ruído no SQUID, o qual tem uma entrada separada para o gradiômetro. A outra porção do sinal de eixo-x é introduzida no osciloscópio 862, tal como um osciloscópio analógico/digital tendo funções de Fourier como o Tektronix TDS 3000b (por exemplo, modelo 3032b). Isto é, a saída de eixo-x do laço de fase bloqueada aciona a bobina de Helmholtz, e a saída de eixo-x, a qual está na forma invertida, é dividida para introduzir o SQUID e o 3 0 osciloscópio. Assim, o laço de fase bloqueada funciona como um inversor de sinal. 0 traço de osciloscópio é usado para monitorar o sinal de estímulo de campo magnético analógico. Um dispositivo de gravação ou gravador analógico de fita 864, acoplado ao controlador 854, grava os sinais emitidos 5 a partir do dispositivo, e é preferivelmente um gravador de banda larga (por exemplo, 50 kHz) . Um controlador PC 866 pode ser um PC baseado em MS Windows estabelecendo interface com um controlador 8 54 por intermédio, por exemplo, de uma porta RS 232.

Na Figura 7, um diagrama de blocos de outra modalidade

da unidade de processamento é mostrado. Um amplificador de bloqueio de fase dual 202 é configurado para prover um primeiro sinal de campo magnético (por exemplo, "x" ou sinal de estímulo de ruído) para as bobinas 726, 728 e um 15 segundo sinal de campo magnético (por exemplo, "y" ou sinal de cancelamento de ruído) a uma bobina de cancelamento de ruído de um dispositivo supercondutivo de interferência quântica (SQUID) 206. O amplificador 202 ê configurado para bloquear sem uma referência externa e pode ser um 20 amplificador de bloqueio modelo 7265 DSP Perkins Elmer. Esse amplificador funciona em um "modo virtual", onde ele se fixa na frequência de referência inicial, e então remove a frequência de referência para permitir que ele funcione livremente e se fixe ao "ruído".

Um gerador de estímulo de campo magnético, tal como um

gerador de estímulo de ruído branco Gaussiano analógico 200 é acoplado eletricamente ao amplificador 202. 0 gerador 200 é configurado para gerar um estímulo de campo magnético selecionado, por exemplo, estímulo de ruído branco 3 0 Gaussiano analógico nas bobinas 726, 728 por intermédio do amplificador 202. Como um exemplo, o gerador 200 pode ser um modelo 13 8 0 fabricado por General Radio.

Um transformador de impedância 2 04 é acoplado eletricamente entre o SQUID 206 e o amplificador 202. O transformador de impedância 2 04 é configurado para prover equiparação de impedância entre o SQUID 2 06 e o amplificador 202.

O SQUID 2 06 é um SQUID de elemento direto de baixa temperatura. Como um exemplo, o SQUID 2 06 pode ser um SQUID de corrente direta modelo LSQ/20 LTS disponível através da Tristan Technologies, Inc. (San Diego, CA).

Alternativamente, um SQUID de corrente alternada ou de alta temperatura pode ser usado. As bobinas 722, 724 (por exemplo, gradiômetro) e o SQUID 206 (referidos 15 coletivamente como o conjunto de detector de gradiômetro/SQUID) combinados têm uma sensibilidade de medição de campo magnético de aproximadamente 5 micro Tesla/VHz. A voltagem induzida nas bobinas 722, 724 é detectada e amplificada pelo SQUID 206. A saída do SQUID 20 206 é uma voltagem aproximadamente na faixa de 0,2-0,8 micro Volts.

A saída do SQUID 2 06 é a entrada para um controlador SQUID 208. O controlador SQUID 2 08 é configurado para controlar o estado operacional do SQUID 206 e condiciona 25 adicionalmente o sinal detectado. Como um exemplo, o controlador SQUID 208 pode ser um controlador SQUID de multicanal iMAC-3 03 iMAG fabricado pela Tristan Technologies, Inc.

A saída do controlador SQUID 2 08 é introduzida em um amplificador 210. O amplificador 210 é configurado para prover um ganho na faixa de 0-100 dB. Um ganho de aproximadamente 2 0 dB é provido quando o nô de cancelamento de ruído é ativado no SQUID 206. Um ganho de aproximadamente 50 dB é provido quando o SQUID 206 não está provendo cancelamento de ruído.

O sinal amplificado é introduzido em um dispositivo de armazenamento ou gravador 212. O gravador 212 é configurado para converter o sinal analógico amplificado em um sinal digital e armazenar o sinal digital. Em uma modalidade, o 10 gravador 212 armazena 8.600 pontos de dados por Hz e pode manejar 2,46 Mbits/segundo. Como um exemplo, o gravador 212 pode ser um gravador de fita de áudio digital Sony (DAT) . Utilizando um gravador DAT, os sinais brutos ou os conjuntos de dados podem ser enviados para uma terceira 15 parte para exibição ou processamento específico conforme desej ado.

Um filtro de baixa passagem 214 filtra o conjunto de dados digitalizados a partir do gravador 212. O filtro de baixa passagem 214 é um filtro analógico e pode ser um filtro Butterworth. A frequência de corte é de aproximadamente 50 kHz.

Um filtro de passagem de faixa 216 a seguir filtra os conjuntos de dados filtrados. 0 filtro de baixa passagem 216 é configurado para ser um filtro digital com uma 25 largura de banda entre CD e 50 kHz. 0 filtro de baixa passagem 216 pode ser ajustado para diferentes larguras de banda.

A saída do filtro de baixa passagem 216 é a entrada para um processador de transformada de Fourier 218. 0 processador de transformada de Fourier 218 é configurado para converter o conjunto de dados, o qual está no domínio de tempo, para um conjunto de dados no domínio de frequência. 0 processador de transformada de Fourier 218 realiza um tipo de transformação de Transformada Rápida de Fourier (FFT).

Os conjuntos de dados de transformada de Fourier são a entrada para um processador de correlação e comparação 220. A saída do gravador 212 também é uma entrada para o processador 220. 0 processador 220 ê configurado para correlacionar o conjunto de dados com os conjuntos de dados previamente gravados, determinar limites, e realizar cancelamento de ruído (quando nenhum cancelamento de ruído é provido pelo SQUID 206). A saída do processador 22 0 é um conjunto de dados final representativo do espectro das emissões eletromagnéticas de baixa frequência molecular da amostra.

Uma interface de usuário (UI) 222, tal como uma interface gráfica de usuário (GUI), também pode ser conectada ao menos ao filtro 216 e ao processador 220 para especificar parâmetros de processamento de sinal. 0 filtro 216, o processador 218, e o processador 220 podem ser implementados como hardware, software, ou firmware. Por exemplo, o filtro 216 e o processador 218 podem ser implementados em um ou mais chips semicondutores. 0 processador 220 pode ser implementado em software em um dispositivo de computação.

Esse amplificador funciona em um "modo virtual", onde ele se fixa a uma frequência de referência inicial, e então remove a frequência de referência para permitir que ele execute livremente e se fixe ao "ruído". 0 gerador de ruído analógico (o qual ê produzido por General Radio, um gerador de ruído verdadeiramente analógico) requer atenuação de 20 dB e 4 5 dB para a bobina de cancelamento de ruído e Helmholtz, respectivamente.

5 A bobina de Helmholtz pode ter um ponto suave de

aproximadamente uma polegada cúbica com equilíbrio de 1 centésimo de uma percentagem. Em uma modalidade alternativa, a bobina de Helmholtz pode se deslocar verticalmente assim como giratoriamente (em torno do eixo 10 vertical) , e a partir de em paralelo até difuso em um formato de torta. Em uma modalidade, o SQUID, gradiômetro, e transformador de acionamento (controlador) tem valores de 1,8; 1,5 e 0,3 micro-Henrys, respectivamente. A bobina de pode ter uma sensibilidade de 0,5 G por ampère no ponto 15 suave.

Aproximadamente 10 a 15 micro volts podem ser necessários para uma resposta estocástica. Mediante injeção de estímulo de ruído branco Gaussiano, o sistema elevou a sensibilidade do dispositivo SQUID. 0 dispositivo SQUID tem 20 uma sensibilidade de aproximadamente 5 femtotesla sem o ruído. Esse sistema tem sido capaz de aperfeiçoar a sensibilidade em 25 a 35 dB mediante injeção de ruído e usando essa resposta de ressonância estocástica, com quantidades de quase 1.500% de aumento.

Após receber e gravar os sinais a partir do sistema,

um computador, tal como um computador de grande porte, supercomputador ou computador de alto desempenho realiza pré-processamento assim como pós-processamento, tal como mediante emprego do software Autosignal produzido pela 3 0 Systat Software of Richmond CA, para o pré-processamento, enquanto que o produto de software Flexpro realiza o pós- processamento. Flexpro é um software de análise de dados (estatísticos) fornecido pela Dewetron, Inc. As equações ou opções a seguir podem ser usadas nos produtos Autosignal e 5 Flexpro.

Um diagrama de fluxo de detecção e de processamento de sinal realizado pelo sistema 100 é mostrado na Figura 8. Quando uma amostra é de interesse, ao menos quatro detecções de sinal ou cursos de dados são realizadas: um primeiro curso de dados em um tempo tx sem a amostra, um segundo curso de dados em um tempo t2 com a amostra, um terceiro curso de dados em um tempo t3 com a amostra, e um quarto curso de dados em um tempo t4 sem a amostra. Realizar e coletar conjuntos de dados a partir de mais do que um curso de dados aumenta a exatidão do conjunto de dados final (por exemplo, correlacionados). Nos quatro cursos de dados, os parâmetros e as condições do sistema 100 são mantidos constantes (por exemplo, temperatura, quantidade de amplificação, posição das bobinas, sinal de estímulo de ruído branco Gaussiano, etc.).

No bloco 300, a amostra apropriada (ou se for um primeiro ou quarto curso de dados, nenhuma amostra), é colocada no sistema 100. Uma determinada amostra, sem estímulo de ruído branco Gaussiano injetado, emite emissões 25 eletromagnéticas na faixa de CD-50 kHz em uma amplitude igual ou inferior a aproximadamente 0,001 micro Tesla. Para capturar tais emissões baixas, estímulo de ruído branco Gaussiano é injetado no bloco 301.

No bloco 3 02, as bobinas 722, 724 detectam a voltagem 3 0 induzida representativa da emissão de amostra e o estímulo de ruído branco Gaussiano injetado. A voltagem induzida compreende um fluxo contínuo de valores de voltagem (amplitude e fase) como uma função de tempo pela duração de um curso de dados. Um curso de dados pode ser de 2-20 5 minutos de comprimento e, portanto, o conjunto de dados correspondendo ao curso de dados compreende 2-20 minutos de valores de voltagem como uma função do tempo.

No bloco 304, o estímulo de ruído branco Gaussiano injetado é cancelado guando a voltagem induzida está sendo detectada. Esse bloco é omitido quando o recurso de cancelamento de ruído do SQUID 206 é desativado.

No bloco 3 06, os valores de voltagem do conjunto de dados são amplificados em 20-50 dB, dependendo de se o cancelamento de ruído ocorreu no bloco 304. E no bloco 308, 15 o conjunto de dados amplificados sofre conversão analógica/digital (A/D) e é armazenado no gravador 212. Um conjunto de dados digitalizados pode compreender milhões de fileiras de dados.

Após o conjunto de dados adquiridos ser armazenado, em 20 um bloco 310 uma verificação é realizada para ver se ao menos quatro cursos de dados para a amostra ocorreram (por exemplo, adquiriram ao menos quatro conjuntos de dados). Se quatro conjuntos de dados para uma determinada amostra foram obtidos, então filtração de baixa passagem ocorre no 25 bloco 312. Caso contrário, o próximo curso de dados é iniciado (retornar ao bloco 300).

Após filtração de baixa passagem (bloco 312) e filtração de passagem de faixa (no bloco 314) dos conjuntos de dados digitalizados, os conjuntos de dados são 3 0 convertidos para o domínio de frequência em um bloco de transformada de Fourier 316. A seguir, no bloco 318, conjuntos de dados semelhantes são correlacionados uns com os outros em cada ponto de dados. Por exemplo, o primeiro conjunto de dados correspondendo ao primeiro curso de dados (por exemplo, um curso de dados de ruído ambiente ou de linha base) e o quarto conjunto de dados correspondendo ao quarto curso de dados (por exemplo, outro curso de dados de ruído) são correlacionados entre si. Se o valor de amplitude do primeiro conjunto de dados em uma determinada frequência for idêntico ao valor de amplitude do quarto conjunto de dados naquela frequência determinada, então o valor de correlação ou número para aquela frequência determinada seria 1.0. Alternativamente, a faixa dos valores de correlação pode ser ajustada entre 0-100. Tal correlação ou comparação também ocorre para o segundo e terceiro cursos de dados (por exemplo, os cursos de dados de amostra). Como os conjuntos de dados adquiridos são armazenados, eles podem ser acessados em um momento posterior quando os cursos de dados restantes são concluídos.

Níveis de limite, predeterminados, são aplicados a cada conjunto de dados correlacionados para eliminar os valores de correlação estatisticamente irrelevantes. Diversos valores de limite podem ser usados, dependendo do comprimento dos cursos de dados (quanto mais longos forem os cursos de dados, maior a exatidão dos dados adquiridos) e a similaridade provável do espectro de emissão efetivo da amostra para outros tipos de amostras. Além dos níveis de limite, as correlações têm a média calculada. Uso de limites e correlação de cálculo de média resulta no componente de estímulo de ruído branco Gaussiano se tornando muito pequeno no conjunto de dados correlacionados resultante.

Quando os dois conjuntos de dados de amostra tiverem 5 sido refinados para um conjunto de dados de amostra correlacionado e os dois conjuntos de dados de ruído tiverem sido refinados para um conjunto de dados de ruído correlacionado, o conjunto de dados de ruído correlacionado é subtraído do conjunto de dados de amostra correlacionado.

O conjunto de dados resultante é o conjunto de dados final (por exemplo, um conjunto de dados representativo do espectro de emissão da amostra) (bloco 320).

Como pode haver 8.600 pontos de dados por Hz e o conjunto de dados final pode ter pontos de dados para uma

faixa de frequência de CD-5 0 kHz, o conjunto de dados final pode compreender várias centenas de milhões de fileiras de dados. Cada fileira de dados pode incluir a frequência, amplitude, a fase e um valor de correlação.

III. Método de identificar sinais de domínio de tempo,

2 0 ótimos, candidatos

Os sinais produzidos de acordo com os métodos descritos acima podem ser selecionados adicionalmente para atividade de efetor, ótima, quando usados para transduzir um sistema in vitro ou de mamífero. De acordo com um

aspecto da invenção, foi descoberto que as características de sinal dependentes de amostra em um sinal de domínio de tempo de baixa frequência obtido para uma determinada amostra podem ser otimizadas mediante gravação de sinais de domínio de tempo para amostragem através de uma faixa de

3 0 condições de estímulo de campo magnético, por exemplo, diferentes níveis de voltagem para amplitudes de estímulo de ruído branco Gaussiano e deslocamentos de CD. Os sinais gravados são então processados para revelar características do sinal, e um ou mais sinais de domínio de tempo tendo um escore de análise de sinal, ótimo, conforme descrito abaixo, são selecionados. A seleção de sinais de domínio de tempo otimizados ou quase otimizados é útil porque se descobriu, também de acordo com a invenção, que transduzir um sistema in vitro ou biológico com um sinal de domínio de tempo otimizado proporciona uma resposta mais forte e mais previsível do que com um sinal de domínio de tempo não- otimizado. Visto de outra forma, selecionar um sinal de domínio de tempo otimizado (ou quase otimizado) é útil na obtenção de efeitos de amostra detectável, confiáveis quando um sistema alvo é transduzido pelo sinal de amostra.

Em geral, a faixa de ruído branco injetado, deslocamento de CD, e voltagens de amplitude de varredura aplicadas à amostra são tais de modo a produzir um campo magnético calculado no recipiente de amostra de entre Oal

2 0 G (Gauss) , ou alternativamente, o estímulo de ruído

injetado está preferivelmente entre aproximadamente 30 a 35 decibéis acima das emissões eletromagnéticas moleculares que se procura detectar, por exemplo, na faixa de 70-80 dbm. 0 número de amostras que são gravadas, isto é, o 25 número de intervalos de ruído-nível através do qual os sinais de domínio de tempo são gravados pode variar de 10- 100 ou mais, tipicamente, e em qualquer caso, em intervalos suficientemente pequenos de modo que um bom sinal ótimo pode ser identificado. Por exemplo, o ganho de potência do

3 0 nível de gerador de ruído pode ser variado através de intervalos de 50-20 mV. Como será visto abaixo, guando os escores de análise de sinal para os sinais são traçados em relação ao nível de estímulo de ruído injetado, o gráfico mostra um pico se estendendo através de vários níveis diferentes de ruído guando os incrementos de nível de ruído são adequadamente peguenos.

Alternativamente, os sinais de estímulo diferentes de ruído branco Gaussiano podem ser usados para otimização do sinal de domínio de tempo gravado. Exemplos de tais sinais incluem varredura de uma faixa de frequências de ondas senoidais, uma onda quadrada, dados de série temporal contendo estrutura não-linear definida, ou a própria saída de SQUID. Esses sinais podem ser eles próprios pulsados entre estados ativos e inativos para modificar adicionalmente o sinal de estímulo. O ruído branco naturalmente gerado pelos protetores magnéticos também podem ser usados como a fonte do sinal de estímulo.

A presente invenção considera cinco métodos diferentes para calcular escores de análise de sinal para os sinais de domínio de tempo, gravados. Esses são: (A) um método de faixa de histograma, (B) gerar uma FFT de sinais auto- correlacionados, (C) calcular a média das FFTs, (D) uso de um limite de correlação cruzada, e (E) comparação de fase- espaço. Cada um deles é detalhado abaixo.

Embora não seja especificamente descrito, será considerado que cada método pode ser realizado em um modo manual, onde o usuário avalia os espectros nos quais se baseia um escore de análise de sinal, faz o ajuste do nível de estímulo de ruído para a próxima gravação, e determina quando um escore máximo é alcançado, ou ele pode ser realizado em um modo automatizado ou semi-automatizado, no qual a incrementação contínua do nível de estímulo de ruído e/ou a avaliação do escore de análise de sinal, é realizada por um programa controlado por computador.

A. Método de Histograma de Gerar Informação Espectral

A Figura 9 ê um diagrama de fluxo de dados de alto nível no método de histograma para gerar informação espectral. Os dados adquiridos a partir do SQUID (caixa 2002) ou os dados armazenados (caixa 2004) são salvos como dados WAV de 16 bits (caixa 2006) , e convertidos em dados de ponto flutuante de precisão dupla (caixa 2008) . Os dados convertidos podem ser salvos (caixa 2 010) ou exibidos como forma de onda bruta (caixa 2012). Os dados convertidos são então passados para o algoritmo descrito abaixo com relação à Figura 10, e indicados pela caixa 2 014 rotulada Análise de Fourier. 0 histograma pode ser exibido em 2016.

Com referência à Figura 10, o fluxo geral do algoritmo de histograma deve pegar um sinal de domínio de tempo amostrado discreto e utilizar análise de Fourier para converter o mesmo em um espectro de domínio de frequência para análise adicional. Os sinais de domínio de tempo são adquiridos a partir de um ADC (conversor de analógico/digital) e armazenados no armazenador indicados em 2102. Essa amostra tem SampleDuration segundos de comprimento, e ê amostrada em amostras SampleRate por segundo, desse modo proporcionando amostras SampleCount (SampleDuration * SampleRate) . A FrequencyRange que pode ser recuperada a partir do sinal é definida como metade da SampleRate, como definido por Nyquist. Desse modo, se um sinal de série temporal for amostrado em 10.000 amostras por segundo, a FrequencyRange será de 0 Hz a 5 kHz. Um algoritmo de Fourier que pode ser usado é uma Transformada Rápida de Fourier Radix 2 Real (RFFT) , a qual tem uma resolução de domínio de frequência selecionável (FFTSize) 5 de potências de dois até 216. Uma FFTSize de 8192 é selecionada, para prover resolução suficiente para ter ao menos uma faixa de espectro por Hertz desde que a FrequencyRange permaneça em ou abaixo de 8 kHz. A SampleDuration deve ser longa o suficiente de tal modo que 10 SampleCount> (2*) FFTSize*10 para garantir resultados confiáveis.

Como essa FFT pode atuar apenas em amostras FFTSize de cada vez, o programa deve realizar a FFT nas amostras, seqüencialmente, e calcular a média dos resultados em 15 conjunto para obter o espectro final. Se for escolhido saltar FFTSize amostras para cada FFT, um erro estatístico de I/FFTSize A 0.5 é introduzido. Se, contudo, for escolhido sobrepor a entrada de FFT por intermédio de metade de FFTSize, esse erro é reduzido a 20 1/ (0 . 81*2* FFTSize) *0 . 5 . Isso reduz o erro de 0.0110485435 para 0.0086805556. Informação adicional sobre erros e análises de correlação em geral, consultar Bendat & Piersol, "Engineering Applications of Correlation and Spectral Analysis", 1993.

Antes de realizar a FFT em uma determinada janela, um

filtro de afilamento de dados pode ser aplicado para evitar vazamento espectral devido ao serrilhado de amostragem. Esse filtro pode ser escolhido entre Retangular (nenhum filtro), Hamming, Hanning, Bartlett, Blackman e Blackman/Harris, como exemplos. Em um método exemplar, e conforme mostrado na caixa 2104, escolhemos 8192 para a FFTSize variável, o qual será o número das amostras de dominio de tempo na qual operamos de uma vez, assim como o número de frequências discretas 5 produzidas pela FFT. Observar que FFTSize =8192 é a resolução, ou o número de compartimentos na faixa que é determinado pela taxa de amostragem. A variável n, a qual determina quantas RFFT's discretas (FFT's Reais) realizadas, é definida mediante divisão de SampleCount por 10 FFTSize * 2, o número de compartimentos de FFT. Para que o algoritmo gere resultados sensíveis, esse número n deve ser de ao menos 10 a 20 (embora outros valores sejam possíveis), onde um número maior pode ser preferido para captar sinais mais fracos. Isso implica em que para uma 15 determinada SampleRate e FFTSize a SampleDuration deve ser suficientemente longa. Um contador m, o qual conta de 0 a n, é inicializado em zero, como também mostrado na caixa 2104 .

O programa primeiramente estabelece três 20 armazenadores: armazenador 2108 para compartimentos de histograma FFTSize, que acumularão contagens em cada frequência de compartimento,· armazenador 2110 para potência média em cada frequência de compartimento, e um armazenador 2112 contendo as amostras copiadas FFTSize para cada m.

O programa inicializa os histogramas e arranjos (caixa

2113) e copia as amostras FFTSize dos dados de onda para o armazenador 2112, em 2114, e realiza uma RFFT nos dados de onda (caixa 2115) . A FFT é normalizada de modo que a amplitude mais elevada é 1 (caixa 2116) e a potência média para todos os compartimentos FFTSize é determinada a partir do sinal normalizado (caixa 2117). Para cada frequência de compartimento, o valor normalizado a partir da FFT naquela frequência é adicionado a cada compartimento no armazenador 2108 (caixa 2118).

5 Na caixa 2119 o programa então olha a potência em cada

frequência de compartimento, em relação à potência média calculada a partir de cima. Se a potência estiver dentro de certo fator epsílon (entre 0 e 1) da potência média, então ele é contado e o compartimento correspondente é 10 incrementado no armazenador de histograma em 16. Caso contrário ele é descartado.

Observar que a potência média com a qual ele é comparado serve apenas para essa instância de FFT. Um algoritmo otimizado embora mais lento poderia realizar duas 15 passagens através dos dados e computar a média através de todo o tempo antes de definir os níveis de histograma. A comparação com epsílon ajuda a representar um valor de potência que é suficientemente significativo para um compartimento de frequência. Ou em termos mais amplos, a

2 0 equação empregando epsílon ajuda a responder à pergunta, "há um sinal nessa frequência nesse momento?". Se a resposta for sim, isso poderia ser devido a uma de duas coisas: (1) ruído estacionário o qual está alcançando esse compartimento exatamente nesse momento, ou (2) um sinal 25 periódico de nível baixo real o qual ocorrerá quase que todo tempo. Desse modo, as contagens do histograma eliminarão os acertos de ruído, e otimizarão os acertos de sinal de baixo nível. Assim, o fator de cálculo de média e epsílon permitem que se selecione o menor nível de potência 30 considerado significativo. O contador m é incrementado na caixa 2120, e o processo acima é repetido para cada conjunto n de dados WAV atê que m seja igual a n (caixa 2121) . Em cada ciclo, a potência média para cada compartimento é adicionada ao 5 compartimento associado em 2118, e cada compartimento de histograma é incrementado em um quando a condição de amplitude de potência em 2114 é satisfeita.

Quando todos os n ciclos de dados tiverem sido considerados, a potência média em cada compartimento é 10 determinada mediante divisão da potência média acumulada total em cada compartimento por η, o número total de ciclos (caixa 2122) e os resultados exibidos (caixa 2123) . Exceto onde existe ruído estruturado, por exemplo, DC = 0 ou em múltiplos de 60 Hz, a potência média em cada compartimento 15 será certo número relativamente baixo.

As configurações relevantes nesse método são o ganho de estímulo de ruído e o valor de epsílon. Esse valor determina um valor de potência que será usado para distinguir um evento através de valor médio. Em um valor de 20 1, nenhum evento será detectado, uma vez que a potência nunca será superior à potência média. À medida que epsílon se aproxima de zero, virtualmente cada valor será colocado em um compartimento. Entre 0 e 1, e tipicamente em um valor que fornece um número de contagens de compartimento entre 25 aproximadamente 20-50% das contagens de compartimentos totais para ruído estruturado, epsílon terá um "caráter espectral" máximo, significando que os eventos de ressonância estocástica serão mais altamente favorecidos em relação ao ruído puro.

3 0 Portanto, pode-se aumentar sistematicamente o ganho de potência na entrada de estímulo de campo magnético, por exemplo, em incrementos de 50 mV entre 0 e 1 V, e em cada configuração de potência, ajustar epsílon até que um histograma tendo picos bem definidos seja observado. Onde, 5 por exemplo, a amostra sendo processada representa um intervalo de tempo de 20 segundos, o tempo de processamento total para cada potência diferente e epsílon será de aproximadamente 25 segundos. Quando um sinal bem definido é observado, a configuração de potência ou epsílon ou ambos 10 podem ser refinados até que um histograma ótimo, significando um histograma com o maior número de picos identificados, seja produzido.

De acordo com esse algoritmo, vários compartimentos podem ser preenchidos e o histograma associado provido para 15 baixas frequências devido â ocorrência geral de ruído (tal como ruído ambiental) nas baixas frequências. Assim, o sistema pode simplesmente ignorar os compartimentos abaixo de uma determinada frequência (por exemplo, abaixo de 1 kHz) , mas ainda assim prover valores de compartimento

2 0 suficientes em frequências superiores pára determinar

assinaturas de sinal singulares entre as amostras.

Alternativamente, uma vez que o propósito da variável epsílon é a de acomodar diferentes níveis médios de potência determinados em cada ciclo, o próprio programa 25 poderia automaticamente ajustar epsílon utilizando uma função predefinida relacionando nível médio de potência a um valor ótimo de epsílon.

Similarmente, o programa poderia comparar alturas de pico em cada configuração de potência, e automaticamente

3 0 ajustar a configuração de potência de estímulo de ruído até que alturas ou propriedades ótimas de pico sejam observadas nos histogramas.

Embora o valor de epsílon possa ser um valor fixo para todas as frequências, também é considerado empregar um 5 valor dependente de frequência para epsílon, para ajustar as energias médias de valores superiores que possam ser observadas em baixas frequências, por exemplo, CD até 1.000. Um fator epsílon dependente de frequência poderia ser determinado, por exemplo, mediante cálculo da média de 10 um grande número de região FFT de baixa frequência, e determinando-se um valor de epsílon que "ajusta" os valores médios para valores comparáveis àqueles observados em frequências superiores.

B. FFT de sinais auto-correlacionados Em um segundo método geral para determinar escores de

análise de sinal, os sinais de domínio de tempo gravados em um estímulo de ruído selecionado são auto-correlacionados, e uma Transformada Rápida de Fourier (FFT) do sinal auto- correlacionado é usada para gerar um gráfico de análise de 20 sinal, isto é, um gráfico do sinal no domínio de frequência. As FFTs são então usadas para marcar o número de sinais espectrais acima de um nível de ruído médio em relação a uma faixa de frequência selecionada, por exemplo, CD até 1 kHz ou CD até 8 kHz.

A Figura 11 é um diagrama de fluxo das etapas

realizadas na marcação de escore dos sinais de domínio de tempo gravados de acordo com essa segunda modalidade. Os sinais de domínio de tempo são amostrados, digitalizados, e filtrados conforme acima (caixa 402), com o ganho no nível 3 0 de estímulo de campo magnético ajustado em um nível inicial, como em 404. Um sinal de domínio de tempo típico para um composto de amostra 4 02 é auto-correlacionado, em 408, utilizando um algoritmo de auto-correlação padrão, e a FFT da função auto-correlacionada é gerada, em 410, 5 utilizando um algoritmo FFT padrão.

Um gráfico FFT te escore atribuído, em 412, mediante contagem do número de picos espectrais que são estatisticamente maiores do que o ruído médio observado na FFT auto-correlacionada e o escore é calculado em 414. Esse 10 processo é repetido, através das etapas 416 e 406, até que um escore de pico seja gravado, isto é, até que o escore para um determinado sinal comece a declinar com ganho de estímulo de ruído crescente. O escore de pico é gravado, em 418, e o programa ou usuário seleciona, a partir do arquivo 15 de sinais de domínio de tempo em 422, o sinal correspondendo ao escore de pico (caixa 420).

Conforme acima, essa modalidade pode ser realizada em um modo manual, onde o usuário ajusta manualmente a configuração de estímulo de ruído em incrementos, analisa 20 (conta os picos) a partir dos gráficos espectrais de FFT manualmente, e utiliza o escore de pico para identificar um ou mais sinais de domínio de tempo, ótimos. Alternativamente, um ou mais aspectos das etapas podem ser automatizados.

C. FFTs de Média Calculada

Em outra modalidade para determinar escores de análise de sinal, uma FFT de muitos, por exemplo, 10-20 sinais de domínio de tempo em cada ganho de estímulo de ruído tem a média calculada para produzir um gráfico de picos

3 0 espectrais, e os escores são calculados conforme acima. A Figura 12 é um diagrama de fluxo das etapas realizadas na marcação de escores de sinais de domínio de tempo gravados de acordo com essa terceira modalidade. Os sinais de domínio de tempo são amostrados, digitalizados, e 5 filtrados como acima (caixa 424), com o ganho no nível de estímulo de campo magnético ajustado para um nível inicial, como em 426. 0 programa então gera uma série de FFTs para o sinal(ais) de domínio de tempo em cada ganho de estímulo de ruído, em 428, e esses gráficos têm a média calculada em 10 430. Utilizando o gráfico de FFT de média calculada, a marcação de escore é feita mediante contagem do número de picos espectrais que são estatisticamente maiores do que o ruído médio observado na FFT de média calculada, como em 432, 434. Esse processo é repetido, através da lógica de 15 436 e 437, até que um escore de pico seja registrado, isto é, até que o escore para um determinado sinal comece a declinar com ganho de estímulo de campo magnético crescente. O escore de pico é gravado, em 43 8, e o programa ou usuário seleciona, a partir do arquivo de sinais de 20 domínio de tempo em 442, o sinal correspondendo ao escore de pico (caixa 440).

Conforme acima, esse método pode ser realizado em um modo manual, semi-automatizado, ou completamente automatizado.

D. Limite de Correlação Cruzada

Em outra modalidade para determinar os escores de análise de sinal, um algoritmo de correlação cruzada é usada em conjunto com um limite. Em primeiro lugar, os dados de série temporal de resposta são deslocados de tal

3 0 modo que sua média é zero, mediante cálculo de seu valor médio e subtraindo esse valor a partir de todos os dados. Então, um bloco de dados de duração Tau é extraído a partir de próximo ao início desses dados de série temporal, e uma correlação cruzada realizada com o restante do conjunto de dados. O algoritmo para a correlação cruzada é bem conhecido. A saída de correlação cruzada é usada para calcular um valor de desvio padrão. 0 algoritmo para calcular o desvio padrão é bem conhecido. Esse desvio padrão é então multiplicado por um fator denominado Alfa, o qual é tipicamente 2.0, para gerar um valor limite. A saída de correlação cruzada é então comparada com esse valor limite, e o número de vezes em que a saída de correlação cruzada excede o valor limite é contado. O valor da contagem é o escore para aqueles dados de série temporal de resposta.

Esse método de calcular o escore para dados de série temporal de resposta provê uma medida de quão freqüentemente um padrão de dados contidos dentro do bloco de dados Tau é repetido no restante dos dados, e assim 20 constitui uma medida de quantos padrões de dados estão sendo produzidos pela amostra.

O escore pode ser calculado para série temporal de resposta por intermédio de dados para uma faixa de durações Tau, para garantir captura apropriada dos padrões de dados produzidos pela amostra.

Os valores de escore podem ser calculados para uma amostra sob condições variadas, tal como variando a amplitude ou deslocamento de ruído branco Gaussiano de estímulo. A comparação do conjunto resultante de valores de

3 0 escore permite a identificação das condições de amostra que produzem os mais fortes padrões de dados a partir da amostra. Essas condições podem então ser usadas para aquisição de dados para uso na realização de sistemas químicos ou biológicos.

Em uma modalidade, o sistema extrai os dados de série temporal a partir de um arquivo de formato WAV, representando os dados SQUID gravados (por tipicamente 60 s) a partir de uma unidade MIDS. Um bloco de dados de duração Tau (tipicamente 50 a 20 ms) é tirado de próximo ao início da série temporal, e uma correlação cruzada é realizada com o restante dos dados, produzindo um conjunto de dados de correlação cruzada.

Detalhes de Correlação Cruzada

A correlação cruzada Rxy(t) dos sinais x(t) e y(t) é definida como:

RlfCt) * +tjite

-50 ,

onde o símbolo ® denota correlação.

A implementação discreta da Correlação Cruzada VI é como a seguir. Deixemos h representar uma seqüência cuja indexação pode ser negativa, deixemos n ser o número de elementos na seqüência de entrada X, deixemos m ser o número de elementos na seqüência Y, e suponhamos que os elementos indexados de X e Y que estão situados fora de seu alcance sejam iguais a zero,

Xj = 0, j < 0 ou j > n

e

yj = 0, j < 0 ou j > BI.

Então a Correlação Cruzada VI obtém os elementos de h utilizando 5>i.k

5

Os elementos da seqüência de saída Rxy são

relacionados aos elementos na seqüência h por

iftxyj = h

j 1I - (n _ ij.

para i = 0, 1, 2, tamanho - 1, tamanho = n + m-1,

10

onde tamanho é o número de elementos na seqüência de

saída Rxy.

Então, a média desse conjunto de dados de correlação cruzada é calculada, e multiplicada por um fator Alfa (tipicamente 1.1), para criar um valor limite. O número 15 total de vezes que o conjunto de dados de correlação cruzada cruza o valor limite ê contado, e essa contagem é emitida como o valor de Escore.

O valor Escore é essencialmente uma medida de quão suscetível é o conjunto de dados de correlação cruzada, e assim é uma medida de quão freqüentemente um padrão (de duração Tau) no bloco inicial de dados é repetido nos dados subseqüentes.

Como tal padrão repetitivo pode ou não existir no bloco inicial de dados, a posição e o tamanho do bloco inicial de dados são variados para determinar a significância estatística dos valores de Escore resultante.

Um resultado de Escore exemplar é mostrado na Figura 13. O gráfico superior mostra Arquivo n° no eixo-X, Tau no eixo-Y, e Escore no eixo-Z. O Arquivo n° corresponde a uma seqüência de arquivos acumulados com parâmetros de aquisição variados; nesse exemplo, o deslocamento de estímulo MIDS é incrementado repetidamente a partir de +100 mV a +250 mV nove vezes. O Tau se refere à duração do bloco inicial de dados, o qual é incrementado para garantir captura de quaisquer padrões de dados. O Escore em cada coordenada X, Y é indicado por um mapa de cores; nesse exemplo, um escore de 0 é preto, 5000 é azul, e 10000 é branco, com valores intermediários indicados por cores intermediárias.

O usuário pode mover manualmente o cursor vermelho para cortar em fatias o gráfico de intensidade horizontalmente ou verticalmente; nesse exemplo, ele é cortado em fatias horizontalmente, e os dados através da fatia são apresentados no gráfico linear inferior.

O gráfico linear inferior indica como muda o valor de Escore. Nesse exemplo, ele mostra como o Escore é tipicamente superior para os arquivos adquiridos com deslocamentos MIDS na faixa de +105 mV a +130 mV, um motivo que se repete nove vezes em sincronização com a repetição da incrementação de deslocamento. Isso indica um padrão de dados (de estrutura desconhecida) presente para os deslocamentos de +105 mV a +13 0 mV que não está presente para os deslocamentos restantes.

E. Comparação de Fase-Espaço

Em outra modalidade para determinar escores de análise de sinal, uma fase-espaço é computada para os dados de série temporal de resposta, e essa fase-espaço é correlacionada com a fase-espaço de outros dados de série temporal. Em primeiro lugar, os dados de série temporal de resposta são usados para computar Informação Mútua Média. 0 algoritmo para Informação Mútua Média é conhecido. O primeiro mínimo corresponde a um valor Tau ótimo. Esse valor Tau é então usado para computar um espaço de fase N- dimensional utilizando o Teorema de Takens. O algoritmo para o Teorema de Takens é bem conhecido.

A estrutura de fase-espaço resultante é então comparada com a estrutura de fase-espaço para outra série temporal. A comparação tipicamente seria entre os dados adquiridos com amostra presente e com amostra ausente, ou entre amostra presente e solvente-apenas presente.

A comparação é realizada ao se comparar as densidades de fase-espaço por toda a região de fase-espaço. Isso é computado mediante cálculo da média ponderada do valor absoluto de um quociente formado mediante divisão do 15 logaritmo natural do arranjo de probabilidade S pelo arranjo de probabilidade R. Os arranjos de probabilidade S e R são formados mediante divisão em compartimentos do espaço de fase de Amostra e o espaço de fase de Referência em um número finito de compartimentos, então normalizando 20 para I. A saída da comparação é o valor de escore.

Os valores de escore podem ser calculados para uma amostra sob condições variáveis, tal como amplitude ou deslocamento de estímulo de ruído branco Gaussiano variado. A comparação do conjunto resultante de valores de escore 25 permite a identificação das condições de amostra que produzem os padrões de dados mais fortes para a amostra. Essas condições podem ser então usadas para adquirir dados para uso na realização dos sistemas químicos ou biológicos. Em primeiro lugar, os dados da série temporal de chegada 30 ("entrada de Arranjo de Voltagem") são escalonados de modo que seus valores estejam na faixa de 0 até "Tamanho de Espaço de Fase", que é tipicamente 1000. Então, esses valores são separados para números inteiros. Esses números inteiros são então usados como índices de um arranjo 5 bidimensional, o Espaço de Fase, o qual ê tipicamente 1000x1000. Pares de números inteiros que são separados por uma duração "Tau" são usados para especificar uma localização X,Y no Espaço de Fase, e o valor naquele local é incrementado por um valor de I. Todos os tais pares

possíveis de números inteiros são usados mediante deslizamento ao longo dos dados de série temporal, o que gera um padrão líquido no Espaço de Fase.

Para comparar dois Espaços de Fase diferentes, tal como a partir de uma amostra de uma referência, os dois

Espaços de Fase (Arranjo de Amostra e Arranjo de Referência) são normalizados mediante divisão por suas somas, para produzir Ps(xyz) e Pr(xyz), respectivamente. Cada elemento dentro dos arranjos ê então usado para computar uma diferença líquida:

2 0 Diferença = (SUlTl

{{sc|rt(Ps(xyz}*Pr{xyz)))*{absíIn{Ps(xyz)/Pr(xyz}})))y(&um(sqrt(Ps(xyz)*Pr(xyz))))

A diferença representa um valor de Escore para as condições de aquisição de dados, específicas tal como uma amplitude de ruído de estímulo determinado e deslocamento.

A aplicação desse cálculo de diferença a um conjunto de dados cobrindo uma faixa de amplitude de deslocamento desse modo proporciona um conjunto de valores de Escore. O valor de Escore mais elevado indica onde a amostra teve a maior influência não-linear sobre os dados, e assim sugere sua

3 0 eficácia na transdução biológica. Dos cinco algoritmos de marcação de escore, a preferência é para (i) o método de auto-correlação FFT (Algoritmo B), (ii) a comparação de fase-espaço (Algoritmo E), ou (iii) o método de histograma (Algoritmo A).

5 IV. Aparelho de transdução e protocolos

Essa seção descreve equipamento e metodologia para realizar a transdução de uma amostra com sinais gerados e selecionados de acordo com os métodos descritos nas seções

I e II acima. Os sinais empregados nesses experimentos, os 10 quais são sinais de domínio de tempo, otimizados formados de acordo com o método descrito acima demonstram a habilidade dos sinais de acordo com a invenção para produzir uma resposta de composto específico em vários sistemas in vitro ou de mamífero.

A Figura 14 mostra o leiaute do equipamento para

transduzir uma amostra com um sinal de agente específico, de acordo com a invenção. 0 leiaute específico acomoda cinco amostras diferentes, incluindo três amostras 444, 446, e 448 que são mantidas dentro das bobinas de 20 transdução, e expostas aos sinais eletromagnéticos, uma amostra 450 que serve como um controle, e uma amostra 452 que serve como um controle de indução química. 0 sistema da Figura 15 pode ser usado para experimentação; se usado para tratar um paciente, então alguns elementos podem ser 25 omitidos, tal como 448, 450, 452, etc.

A transdução por um sinal de agente específico é realizada mediante "reprodução" do sinal de agente específico otimizado para a amostra, utilizando, onde o sinal é gravado em um CD, e reproduzido em um CD gravado 454 através de um pré-amplificador 456 e de um amplificador de áudio 458. Esse sinal é fornecido às bobinas eletromagnéticas 444 e 446 através de canais separados, conforme mostrado. Em uma modalidade, um Tocador de CD Modelo CDP CE375 da Sony é utilizado. 0 Canal 1 do Tocador 5 é conectado à entrada 1 de CD do Pré-amplificador Adcom Modelo GFP 750. 0 Canal 2 é conectado à entrada 2 de CD do Pré-amplificador Adcom Modelo GFP 750. Os CDs são gravados para reproduzir sinais idênticos a partir de cada canal. Alternativamente, os CDs podem ser gravados para reproduzir

sinais diferentes a partir de cada canal. A bobina na amostra 448 é usada principalmente para produzir um campo de ruído branco Gaussiano como um controle para os experimentos. Por exemplo, um gerador de ruído analógico GR provê uma fonte de ruído branco Gaussiano para essa bobina. 15 Alternativamente, essa bobina pode ser usada para reproduzir qualquer sinal de transdução pré-gravado por intermédio de um segundo amplificador Crown.

A Figura 15 mostra um equipamento de transdução de amostra 4 66 tal como representado mediante qualquer uma das 20 amostras 444, 446 e 448 na Figura 14. 0 equipamento inclui uma câmara 468 alojamento um eletroímã 460, e várias sondas para monitorar as condições dentro da câmara, por exemplo, temperatura. 0 eletroímã é assentado em uma base 4 74, e inclui, convencionalmente, um núcleo ferromagnético 25 toroidal e enrolamentos de fio.

0 eletroímã pode ter um ou mais enrolamentos com a finalidade de controlar sua magnitude de campo magnético, gradiente, e orientação na região onde a amostra é colocada.

3 0 Em uma modalidade do equipamento de transdução, as bobinas são elaboradas e fabricadas por American Magnetics para prover desempenho uniforme entre as bobinas. Cada bobina consiste em 416 voltas de fio de cobre de ímã quadrado de espessura n°8 (awg), revestidos com esmalte, 5 com um núcleo de ar cora diâmetro de aproximadamente 2 polegadas. Cada bobina pode produzir aproximadamente 1500 Gauss no centro em RMS de 10 Volts em RMS de 10 Ampères em

11 Hertz sem exceder uma elevação em temperatura de 15 graus Celsius.

Em uma segunda modalidade do equipamento de

transdução, adequada para uso onde o componente de transdução é um sinal NMR de campo baixo, ou contém componentes NMR, um par de bobinas podem ser separadas de forma axial em aproximadamente a mesma distância que o

diâmetro, formando uma configuração de Helmholtz. A corrente elétrica circula na mesma direção em ambas as bobinas. Essa configuração otimiza a uniformidade do campo magnético nas proximidades do centro do par.

Em uma terceira modalidade do equipamento de

2 0 transdução, também adequado para uso onde o componente de

transdução é um sinal NMR de campo baixo, ou contém componentes NMR, dos pares de bobinas de Helmholtz são enrolados em cima um do outro, onde um par tem corrente elétrica, circulando na mesma direção, em ambas as bobinas;

e o outro par tem corrente elétrica circulando em direções opostas. Essa configuração produz um gradiente de campo magnético controlado, assim como uma magnitude de campo magnético controlado.

Em outra modalidade geral do equipamento de

3 0 transdução, vários pares de bobina de Helmholtz podem ser construídos para serem ortogonais mutuamente. Essa configuração permitiria considerável flexibilidade no controle da estrutura do campo magnético aplicado a uma amostra. Por exemplo, o campo magnético estático poderia ser aplicado ao longo de um eixo, e um campo magnético variável aplicado ao longo de outro eixo. Tal configuração seria útil para aplicar sinais do tipo-NMR aos sistemas biológicos. Um campo estático de 7 microTesla seria gerado por uma corrente constante através da primeira bobina, e um campo magnético variável de amplitude inferior seria gerado por uma corrente variável através da segunda bobina. A corrente variável seria gerada por um conjunto de ondas senoidais adicionadas juntas, onde a onda senoidal tem frequências correspondendo ao espectro NMR calculado em 7 microTesla.

O equipamento de transdução pode ser colocado em um encerramento protegido com o propósito de minimizar campos estranhos não-controlados a partir do ambiente na região onde a amostra está colocada.

2 0 Em uma modalidade da proteção, o equipamento de

transdução está localizado dentro de um encerramento muito maior, ao menos 3 vezes maior do que o equipamento de transdução. Esse recipiente grande é revestido com malha de cobre ligada à terra. Tal recipiente é comumente denominado 25 "gaiola de Faraday". A malha de cobre atenua os sinais eletromagnéticos ambientais externos que são superiores a aproximadamente 10 kHz.

Em uma segunda modalidade da proteção, o equipamento de transmissão está localizado dentro de um grande

3 0 encerramento construído de alumínio em folha ou outro condutor sólido com descontinuidades estruturais mínimas. Tal recipiente atenua os sinais eletromagnéticos ambientais externos que são superiores a aproximadamente 1 kHz.

Em uma terceira modalidade da proteção, o equipamento 5 de transdução está localizado dentro de um conjunto muito grande de três pares de bobinas de Helmholtz ortogonais, ao menos 5 vezes maior do que o equipamento de transdução. Um recipiente de sensor magnético fluxgate está localizado próximo ao centro geométrico dos pares de bobina de 10 Helmholtz; e de certo modo distantes do equipamento de transdução. 0 sinal a partir do sensor fluxgate é introduzido em um dispositivo de realimentação, tal como um Sistema de Compensação Magnética da Lindgren, Inc., e uma corrente de realimentação usada para acionar as bobinas de 15 Helmholtz forçando uma região dentro das bobinas de Helmholtz a ser acionada para campo zero. Como os pares de bobina de Helmholtz são muito grandes, essa região também é correspondentemente grande. Além disso, como o equipamento de transdução utiliza bobinas relativamente pequenas, seu 20 campo não se estende suficientemente no sentido para fora para interferir com o sensor fluxgate. Tal conjunto de pares de bobinas de Helmholtz atenua os sinais eletromagnéticos ambientais externos entre 0,001 Hz e 1 kHz.

Em uma quarta modalidade da proteção, o equipamento de

transdução pode estar localizado quer seja no encerramento de alumínio ou de malha de cobre conforme mencionado acima, e esse encerramento está localizado dentro de um conjunto de pares de bobina de Helmholtz mencionados acima. Tal

3 0 configuração pode atenuar os sinais eletromagnéticos ambientais externos através de suas faixas combinadas.

Em operação, a amostra, por exemplo, um sistema in vitro ou um indivíduo mamífero ou uma área alvo selecionada de um indivíduo mamífero, é colocada centralmente dentro 5 das bobinas do equipamento de transdução. Assim, por exemplo, as bobinas podem estar em extremidades opostas de um leito de suporte, ou em lados opostos do leito, e em lados opostos da cabeça do paciente. A bobina é então ativada, utilizando-se equipamento de geração de sinal como 10 aquele mostrado na Figura 15, para transduzir o sistema com sinais de domínio de tempo de agente específico, preferivelmente selecionados por um dos algoritmos de marcação de escore descritos na Seção III.

Os parâmetros de transdução, isto é, as condições de transdução selecionadas as quais o sistema ê exposto são (i) a voltagem do sinal de domínio de tempo aplicado, (ii) a duração do sinal aplicado, e (iii) a programação do sinal aplicado. A voltagem aplicada pode estar acima de uma faixa a partir de ligeiramente maior do que zero até aproximadamente 100 volts. 0 tempo de aplicação pode ser a partir de uns poucos minutos até vários dias. A programação se refere aos períodos alternados de sinal inativo e de sinal ativo, onde esses períodos alternados podem ser muito breves, por exemplo, de apenas uns poucos segundos, onde o sinal está rapidamente alternando entre as condições ativa e inativa, por períodos despendidos, por exemplo, ativo por várias horas e inativo por várias horas.

Como será visto abaixo, e de acordo com um aspecto da invenção, sinais de domínio de tempo de efetor ótimo, e

3 0 condições de transdução otimizadas para transduzir um sistema de mamífero podem ser identificados por intermédio de estudos de transdução com um análogo in vitro simplificado do sistema de mamífero.

V. Método de gerar um sinal de domínio de tempo capaz de 5 produzir um efeito de agente específico sobre um sistema de mamífero

As Seções, II e III, acima descrevem métodos para gerar sinais de domínio de tempo, de baixa frequência para um agente, por exemplo, composto conhecido como atuando 10 como um efetor em um sistema de mamífero ou in vitro, e para selecionar sinais de domínio de tempo ótimos a partir daqueles gravados. Resumidamente, conforme detalhado na Seção II, um agente capaz de efetuar ura sistema de mamífero é colocado em um recipiente de amostra magnética e 15 eletromagneticamente protegido, um estímulo de campo magnético selecionado é aplicado à amostra, por exemplo, por intermédio de uma bobina de Helmholtz circundando o recipiente de amostra, e um sinal de domínio de tempo, de baixa frequência, composto de irradiação de fonte de 20 amostra sobreposta ao campo magnético de estímulo injetado é gravado, por exemplo, por um SQUID em um recipiente criogênico, e gravações de sinal são feitas em cada uma das várias condições de campo magnético de estímulo diferente, por exemplo, diferente ruído ou voltagens deslocadas. 25 Tipicamente entre aproximadamente 50 e 1.000 sinais de domínio de tempo proporcionarão um conjünto adequado de sinais a partir dos quais sinais otimizados para transduzir um sistema de mamífero podem ser encontrados. Por exemplo, o sinal poderia ser gravado em cada uma de 50 diferentes

3 0 condições de estímulo de campo magnético, em cada uma de dez concentrações de amostra diferentes para produzir 500 sinais de dominio de tempo.

Os vários sinais de domínio de tempo de baixa frequência gravados para o agente em diferente condição de 5 estímulo magnético, e opcionalmente, em diferentes concentrações de amostra, são então analisados mediante um algoritmo de marcação de escore que mede o número de componentes de baixa frequência acima de um determinado limite em um sinal gravado, empregando um dos algoritmos de 10 marcação de escore descritos na Seção III acima. Nessa etapa, cada sinal de domínio de tempo, representando uma gravação em um estímulo de campo magnético selecionado diferente ê marcado, e esses sinais tendo o escore mais alto - significando o número mais alto de componente de 15 baixa frequência acima de um determinado limite em um sinal gravado - são identificados como candidatos a partir dos quais sinais ótimos capazes de transduzir um sistema in vitro podem ser identificados. Tipicamente, entre 3-10 sinais tendo os escores mais altos são identificados por

2 0 esse método de marcação de escore.

De acordo com um aspecto da invenção, os sinais de domínio de tempo identificados pelo algoritmo de marcação de escore acima podem ser selecionados adicionalmente para eficácia em um sistema de mamífero mediante teste de cada 25 um dos sinais de marcação de escore elevado em um sistema in vitro projetado para servir como um modelo simplificado que reproduz a interação do agente com um alvo bioquímico em um sistema de mamífero mais complexo. Conforme observado acima, o sistema in vitro também pode ser útil para 30 identificar parâmetros de transdução ótima, incluindo a voltagem de sinal aplicada às bobinas de transdução, o tempo de transdução, e programação de exposição do sistema ao sinal de transdução.

Em um exemplo que tem sido o foco de um número de estudos, o agente efetor é taxol (também conhecido como paclitaxei), um agente antitumor que é conhecido como agindo mediante estimulação e estabilização de conjunto de tubulina em microtúbulos. In vivo, o taxol interfere com a dinâmica celular de microtúbulo, fazendo com que as células sejam presas em mitose, interrompe o transporte intracelular de carga, desarranja o formato da célula, a motilidade da célula e distribuição de moléculas em membranas de célula. Assim, a capacidade do taxol em promover montagem de tubulina in vitro está diretamente relacionada ao seu mecanismo de ação in vivo.

0 teste in vitro para selecionar o sinal de domínio de tempo relacionado a taxol mais eficaz que foi escolhido foi um ensaio de agregação de tubulina padrão usado para determinar a atividade de montagem de tubulina de um 20 composto adicionado. Esse ensaio foi descrito, por exemplo, em Shelanski, K.L., Gaskin, F. e Cantor, C. R. (1973) . Microtubule assembly in the absence of added nucleotides. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 70, 765-768; e Lee, J. C. e Timasheff, S. N. (1977). In vitro reconstitution of calf 25 brain microtubules: effects of solution variable. Biochemistry, 16, 1754-1762.

O protocolo de ensaio foi projetado para realizar um único ensaio em um cadinho utilizando um espectrofotômetro ajustado em 34 0 nra em um modo cinético. HTS-Tubulina foi comprado da Cytoskeleton, Inc. e é fornecido em múltiplos frascos com proteína liofilizada. A tubulina liofilizada foi outra vez suspensa em tampão de polimerização de tubulina (GPEM) até uma concentração final de 1,5 mg/ml. Antes de iniciar o ensaio, o espectrofotômetro é ajustado em um Modo Cinético. Utilizando uma peça em bruto de tampão de polimerização de tubulina, o espectrofotômetro é zerado em 34 0 nm. Durante o ensaio os dados são coletados a cada segundos, 3 0 segundos, ou 6 0 segundos conforme necessário. Tempo médio foi ajustado em 1 segundo. Nos estudos reportados abaixo, o ensaio foi realizado por 20 minutos.

Em um grupo de testes in vitro, sinais de domínio de tempo específicos de taxol foram obtidos mediante geração de sinais de baixa frequência a partir de uma amostra de taxol suspenso em Cremophore™ até uma concentração final de 6 mg/ml. Os sinais foram gravados com deslocamento de CD injetado, em configurações de nível de ruído entre 10 e 241 mV e incrementos de I mV. Um total de 241 sinais de domínio de tempo através dessa faixa de nível de ruído injetado foi obtido, e esses foram analisados por intermédio do algoritmo de auto-correlação FFT detalhado acima, produzindo 8 sinais de taxol de domínio de tempo para testes in vitro adicional. Um desses, o sinal designado M2(3) estava entre os mais eficazes dos 8 sinais nos estudos de transdução in vitro descritos abaixo.

A reação de montagem de tubulina foi realizada mediante exposição da tubulina em tampão GPEM, em uma concentração de 1,5 mg/ml às condições de polimerização a seguir: (i) um tampão (controle), (ii) tubulina isoladamente (2o controle); (iii) taxol, adicionado até uma concentração final de 4 μΜ, e (iv) o sinal de taxol M2(3) a partir de acima, transduzido durante um período de 20 minutos em uma voltagem de transdução calculada para produzir um campo magnético de aproximadamente 1.693294 mG.

Mudança na absorção ótica em 34 0 nm foi medida continuamente para cada amostra, e os dados OD34 0 foram usados para calcular uma taxa de polimerização de tubulina (dA/minuto em 34 0 nm) em cada intervalo de um minuto durante o estudo de transdução.

Os resultados do estudo, expresso como taxa de

polimerização de tubulina em períodos de tempo 1, 2, 3, 4 e 5 minutos, são mostrados nos gráficos de barra nas Figuras 16A-16F, respectivamente. Em cada uma das Figuras M2(3)l, M2(3)2, e M2(3)3 representa o mesmo sinal, mas transduzido 15 em câmaras de transdução, separadas sob níveis de campo magnético ligeiramente diferentes. Os dados mostram que, mesmo após apenas um minuto, o sinal de transdução M2(3) é eficaz para produzir um aumento significativo na taxa de polimerização de tubulina em relação aos dois controles, e 20 mesmo quando comparado com o próprio taxol (Figura 16A) . Em dois minutos (Figura 16B) , as taxas de polimerização de dois dos três sinais M2(3) aumentaram significativamente, conforme verdadeiro também para a amostra contendo taxol. Essas tendências continuaram por períodos de tempo de 3, 4 25 e 5 minutos, com a taxa de polimerização devido ao próprio taxol superando a taxa de polimerização de tubulina mediante transdução de sinal em cinco minutos.

O Vmax da reação também foi calculado para cada amostra no fim do período de ensaio de 20 minutos. Embora o 3 0 ensaio de polimerização de tubulina seja conhecido como envolvendo três eventos separados, cada um deles com diferentes valores Vmax, um ünico valor Vmax composto, representando a taxa máxima de reação através do ensaio inteiro é determinado, e esses valores são traçados na 5 Figura 17. Conforme visto, os valores Vmax de controle estavam ambos entre aproximadamente 0,2 e 0,3. Taxol, em uma concentração de 4 μιη, mostrou o valor Vmax mais elevado, quase 1.8, mas duas das amostras de sinal-taxol também eram elevadas, ligeiramente acima de 1.4. A terceira 10 amostra de sinal-taxol era significativamente inferior, mas ainda substancialmente acima dos valores de controle.

Alguns estudos similares forem realizados com transdução por outros sinais de domínio de tempo de taxol gerados e identificados de acordo com os métodos detalhados 15 acima. Os resultados obtidos eram similares àqueles descritos acima, e embora variações na extensão de polimerização de tubulina fosse observada de sinal para sinal, e para o mesmo sinal em tempos diferentes, o mesmo grau de variação também foi observado para o próprio taxol 20 como o agente de polimerização. Além disso, expor a amostra de tubulina ao ruído branco não produziu atividade de montagem de tubulina estatisticamente acima dos níveis de controle.

Com base nos resultados acima, o sinal de domínio de 25 tempo M2(3), e três sinais de domínio de tempo de baixa frequência específico de taxol, adicionais que também apresentaram boa atividade no ensaio in vitro de tubulina foram selecionados para estudos de transdução em um sistema de mamífero. Os sinais são identificados na Figura 18 como 30 sinais A, B, C e D (o sinal M2 (3) ) « Nesse estudo, cinco grupos cada um de 10 camundongos receberam individualmente injeção no lóbulo frontal direito com células de glioblastoma 5 x IO5 U87, e tratamento com sinais de taxol começou um dia após. 0 dispositivo de transdução usada 5 nesse estudo foi um cilindro de ângulo reto de 2 pés de diâmetro com enrolamento de bobina. Esses cilindros acomodam uma gaiola de camundongo ou rato padrão de modo que os camundongos são constantemente expostos à reprodução MIDS de sinais. Durante o tratamento, todos os 10 10 camundongos em cada grupo são alojados em uma gaiola e mantidos dentro da área da cavidade cilíndrica central da bobina de transdução grande sob reprodução continua, enquanto eles são alimentados e irrigados. Isso resulta em um tempo de serviço de exposição contínua de 15 aproximadamente 90-95% da duração do estudo de 60 dias. 0 tratamento não envolveu sinal ou um ou quatro sinais específicos de taxol, aplicados à bobina mediante varredura continuamente do sinal sobre um campo magnético de entre 80-110 G, e frequência de varredura de 1 varredura/segundo, 20 por todo o curso do estudo. Isto ê, cada sinal é reproduzido continuamente para cada um dos 10 animais em um grupo, mediante varredura do sinal sobre uma faixa de campo magnético selecionada, com interrupção apenas ocasional para limpeza e alimentação.

Os resultados do estudo, traçados como números de

animais sobrevivendo em cada grupo durante o período de 6 0 dias, são traçados na Figura 18. O efeito de taxol isoladamente (ou composto) não foi examinado no estudo uma vez que é sabido como sendo insuficientemente entregue ao cérebro, presumivelmente devido â incapacidade de passar efetivamente pela barreira cerebral de sangue. Como visto, todos os 10 animais no grupo de controle morreram no 34° dia, e a mesma taxa dé sobrevivência foi obtida para tratamento mediante sinal A de taxol. Contudo, ambos os sinais D de taxol, o sinal de domínio de tempo mostrado acima para promover montagem de tubulina no ensaio de polimerização de tubulina, e o sinal B de taxol proporcionaram tempos de sobrevivência significativamente aperfeiçoados: os camundongos no grupo de sinal-D apresentaram uma taxa de sobrevivência de 20% no 46° dia, e os camundongos no grupo de sinal-B apresentaram uma taxa de sobrevivência final de 20%.

Os resultados demonstram que sinais de domínio de tempo de baixa frequência, quando gerados sob uma variedade de condições de injeção de campo magnético, selecionadas, e selecionados por intermédio de um algoritmo de marcação de escore, então adicionalmente selecionados em um sistema in vitro que imita o mecanismo de ação do agente em um sistema de mamífero, podem ser usados para imitar o efeito do próprio agente no sistema de mamífero.

O sistema para gerar e selecionar sinais de domínio de tempo efetivos foi ilustrado acima com relação ao taxol e um ensaio de montagem de tubulina in vitro, para selecionar sinais para produzir um efeito antitumor relacionado ao taxol mediante transdução de sinal. Será considerado que uma variedade de drogas usadas no tratamento de doenças de mamíferos identificou alvos de droga que podem ser modelados em um sistema in vitro para identificar sinais de domínio de tempo de baixa frequência gerados por droga que serão eficazes na produção de uma interação de droga-alvo similar em um hospedeiro mamífero.

Por exemplo, um número de drogas que atuam para ligar a tubulina podem ser similarmente testadas para sinais de domínio de tempo otimizados mediante um ensaio de tubulina 5 in vitro similar. Tais drogas incluem, além de taxol, Docetaxel (Taxotere), Epothilones, Discodermolida, Colchicina, Combretastatinas, 2-Methoxiestradiol,

Methoxibenzeno-sulfonamida Estramustina, e alcalóides de vinca, incluindo Vinblastina (Velban), Vincristina (Oncovin), Vinorelbina (Navelbine), Vinflunina,

Criptoficina, Halicondrinas, Dolastatinas, e

Hemiasterlinas.

Como outro exemplo, um grande número de drogas funciona através de sua capacidade em ligar receptores de 15 células específicas, por exemplo, receptores de proteína G. Para finalidade de teste in vitro, há muitas células diferentes de mamífero, freqüentemente com um genoma geneticamente alterado projetado para permitir detecção de ligação de agente ao receptor alvo, por exemplo, através da 20 expressão de uma proteína fluorescente recombinante, que pode ser cultivada sob condições que permitiriam que os efeitos de transdução de sinal das células fossem observados. Assim, nesse modelo de tratamento, o agente de transdução é a molécula de ligação de receptor, o sistema 25 in vitro é um sistema de cultivo de célula que é responsivo â ligação de agente para produzir uma resposta celular detectável, e o sistema de mamífero é um indivíduo mamífero tendo um estado de doença que é sensível ao tratamento pelo agente de ligação.

3 0 Similarmente, algumas drogas funcionam através de sua capacidade de inibir atividade de uma enzima solúvel ou associada à membrana. Para teste in vitro, a enzima alvo provavelmente é adaptável a um ensaio de reação de enzima in vitro no qual um efeito de droga sobre a atividade da 5 enzima pode ser detectado, por exemplo, de forma colorométrica, como um aumento ou diminuição na atividade de enzima com relação a um substrato detectável. Assim, nesse modelo de tratamento, o agente de transdução é o agente de ligação de enzima, o sistema in vitro é uma 10 reação de ensaio de enzima que ê responsiva ao agente para produzir uma mudança detectável na cinética de enzima, e o sistema de mamífero é um indivíduo mamífero tendo o estado da doença normalmente tratado pelo agente de ligação.

VI. Formando um sinal NMR de transdução Em uma modalidade da invenção, o sinal de baixa

frequência que é usado para transduzir um sistema biológico (vide abaixo) é um sinal espectral de NMR de baixa frequência do agente de transdução, por exemplo, agente terapêutico.

2 0 Um espectro NMR, por exemplo, sinal NMR de campo

elevado convencional, consiste em uma série de faixas de frequência que é característica de uma solução de amostra quando colocada em um campo magnético estático de magnitude fixa. Em NMR de próton, a frequência Larmor dos núcleos de 25 hidrogênio é dividida nas faixas de frequência mediante processos de acoplamento de centrifugação e efeitos de proteção local que ocorrem dentro da molécula de amostra. Para núcleos de hidrogênio, a relação giromagnética é de 42.58 MHz/T, e assim em uma máquina NMR típica de 7T, a 30 frequência Larmor é de (42.58 MHz/T)*(7T)=300 MHz, dividida em faixas que estão separadas em vários Hz. Para núcleos de hidrogênio em um campo muito mais fraco de 7 uT, a frequência Larmor é (42.58 MHz/T)*(7T)=300 MHz, outra vez dividida em faixas que são separadas em vários Hz. Assim, 5 se a magnitude de campo for reduzida, as faixas de frequência se deslocam no sentido para baixo em uma quantidade correspondente, mas a divisão (a partir dos processos de acoplamento de centrifugação) permanece a mesma. Quaisquer efeitos de proteção local se tornam 10 insignificantes em intensidades de campo inferiores.

Para calcular o espectro NMR em uma intensidade baixa de campo utilizando os dados contidos em um instrumento de campo elevado, as operações a seguir são realizadas. Suponha, por exemplo, que um instrumento NMR de campo 15 elevado produz três picos em 1.03 ppm, 1.13 ppm, e 1.23 ppm em um campo magnético 7 T, devido aos processos de acoplamento de centrifugação dentro de um grupo de metila em uma molécula, e que um padrão TMS produz um pico em 0.00 ppm. As frequências das faixas de metila em relação ao 20 padrão TMS seriam a diferença de deslocamento de PPM multiplicada pela frequência Larmor:

(1.03 ppm -0.00 ppm)*300000000 Hz = 310 Hz (1.13 ppm -0.00 ppm)*300000000 Hz = 340 Hz (1.23 ppm -0.00 ppm)*300000000 Hz = 370 Hz Como TM S teoricamente não tem deslocamento químico

significante, a localização de seu pico será a frequência Larmor simples de 300000000 Hz. Assim, as frequências efetivas do grupo de metila são:

300000000 Hz + 310 Hz = 300000310 Hz 300000000 Hz + 340 Hz = 300000340 Hz 300000000 Hz + 370 Hz = 300000370 Hz

Se não houve efeito de deslocamento químico (tal como em um campo magnético baixo), então as frequências do grupo de metila seriam centralizadas na frequência de Larmor, não 5 mais deslocada a partir da mesma. Assim, a faixa média de metila seria centrada na frequência de Larmor, e as duas faixas laterais seriam de +3 0 Hz e -30 Hz em relação â frequência de Larmor:

370 Hz - 340 Hz = +30 Hz 310 Hz - 340 Hz = -30 Hz

A frequência de Larmor em um campo 7 microTesla é de (42.58 MHz/T)*(7 uT) = 300 Hz. Assim, o grupo de metila deve exibir uma faixa média na frequência de Larmor, 3 00 Hz, e duas faixas laterais em 300 Hz + 30 Hz = 330 Hz e 300 15 Hz - 30 Hz = 270 Hz. O espectro líquido do grupo de metila seria então de 330 Hz, 300 Hz, e 270 Hz.

Esse é o espectro NMR calculado que teoricamente ocorreria em um campo magnético 7 uT. Observar que esse cálculo é válido apenas para baixas intensidades de campo que não são tão baixas que as frequências finais sejam negativas.

Como uma abordagem alternativa, um sinal NMR de baixa frequência de um determinado agente pode ser gerado diretamente pela detecção NMR de campo baixo em campos 25 magnéticos millitesla, e utilizando um magnetômetro de dispositivo supercondutivo de interferência quântica (SQUID) não-sintonizado (vide acima) para detectar os sinais magnéticos. Isto é, o aparelho gerador de sinal descrito acima, mas operado em um modo NMR de campo baixo, 3 0 pode ser empregado para gerar diretamente o sinal NMR de campo baixo.

Quando o sinal NMR de campo baixo ê calculado ou gerado, o sinal de transdução pode ser construído. Isso pode ser feito mediante cálculo da transformada inversa de 5 Fourier do espectro NMR de campo baixo, para gerar dados de série temporal. Esses dados de série temporal também podem ser gerados mediante adição em conjunto de ondas senoidais tendo as mesmas frequências e amplitudes fornecidas no espectro NMR de campo baixo. Esses dados de série temporal

podem ser então usados para controlar a voltagem de um gerador de voltagem adequado. Essa voltagem de variação de tempo pode então ser aplicada através de uma bobina de Helmholtz, pelo que a corrente elétrica flui através do condutor e gera um campo magnético de variação temporal.

Esse campo magnético de variação temporal é então usado para transdução biológica.

Em outra modalidade da invenção, sinais EPR (Ressonância para Magnética Eletrônica) são usados em vez de sinais NMR (Ressonância Magnética Nuclear). EPR envolve

2 0 interações de centrifugação eletrônica - centrifugação

nuclear, ao passo que NMR envolve interações de centrifugação nuclear - centrifugação nuclear. Os procedimentos esboçados nessa aplicação para dados NMR são funcionalmente equivalentes aos procedimentos a serem

usados para dados EPR, exceto que os dados EPR estão tipicamente em frequências de certo modo superiores.

A descrição detalhada acima das modalidades da invenção não pretende ser exaustiva ou limitar a invenção à forma precisa revelada acima. Embora modalidades

3 0 especificas da, e exemplos para a invenção sejam descritos acima para fins ilustrativos, várias modificações equivalentes são possíveis dentro do escopo da invenção, como reconhecerão àqueles versados na técnica pertinente. Por exemplo, embora processos ou blocos sejam apresentados em uma determinada ordem, modalidades alternativas podem realizar rotinas tendo etapas, ou empregar sistemas tendo blocos, em uma ordem diferente, e alguns processos ou blocos podem ser deletados, movidos, adicionados, subdivididos, combinados, e/ou modificados. Cada um desses processos ou blocos pode ser implementado em uma variedade de diferentes formas. Além disso, embora os processos ou blocos sejam às vezes mostrados como realizados em série, esses processos ou blocos em vez disso podem ser realizados em paralelo, ou podem ser realizados em tempos diferentes.

Os ensinamentos da invenção aqui providos podem ser aplicados a outros sistemas, não necessariamente os sistemas descritos acima. Os elementos e ações das várias modalidades descritas acima podem ser combinados para prover modalidades adicionais,

Todas as patentes e pedidos e outras referências mencionados acima, incluindo quaisquer que possam ser relacionados em documentos de depósito anexos, são incorporados aqui como referência. Aspectos da invenção podem ser modificados, se necessário, para empregar os sistemas, funções, e conceitos das várias referências descritas acima para prover modalidades ainda adicionais da invenção.

Essas e outras mudanças podem ser feitas na invenção à luz da Descrição Detalhada acima. Embora a descrição acima detalhe certas modalidades da invenção e descreva o melhor modo considerado, não importa quão detalhada apareça no texto, a invenção pode ser praticada de muitas formas. Detalhes do sistema de processamento de sinal podem variar consideravelmente em seus detalhes de implementação, 5 enquanto ainda sendo abrangidas pela invenção aqui revelada. Conforme observado, terminologia específica usada ao descrever certas características ou aspectos da invenção deve ser considerada como inferindo que a terminologia está sendo aqui redefinida para ser restrita a quaisquer 10 características específicas, aspectos, ou recursos da invenção com os quais essa terminologia é associada. Em geral, os termos usados nas reivindicações a seguir não devem ser considerados como limitando a invenção às modalidades específicas reveladas no relatório descritivo, 15 a menos que a seção Descrição Detalhada acima defina explicitamente tais termos. Conseqüentemente, o escopo efetivo da invenção abrange não apenas as modalidades reveladas, mas também todas as formas equivalentes de praticar ou implementar a invenção sob as reivindicações.

Claims

1. Método para gerar um sinal capaz de produzir um efeito de agente específico em um sistema de mamífero, quando o sistema ê transduzido pelo sinal dentro do ambiente de um transdutor eletromagnético, caracterizado por compreender: (a) colocar uma amostra contendo o agente em um recipiente de amostra tendo proteção magnética assim como proteção eletromagnética, em que a amostra atua como uma fonte de sinal para os sinais moleculares de baixa frequência, e em que a proteção magnética é externa a um recipiente criogênico; (b) injetar um campo magnético de estímulo na amostra, sob uma condição de campo magnético de estímulo selecionado, (c) gravar um sinal de domínio de tempo, de baixa frequência, composto de irradiação de fonte de amostra sobreposta ao campo magnético de estímulo injetado no recipiente criogênico, (d) repetir as etapas (b) e (c) em cada uma de uma pluralidade de diferentes condições de campo magnético de estímulo, (e) identificar dentre os sinais gravados na etapa (c), um ou mais sinais tendo os mais altos escores de sinal quando analisados por um algoritmo de marcação de escore que mede o número de componentes de baixa frequência acima de um determinado limite em um sinal gravado, (f) testar cada sinal identificado na etapa (e) em relação à sua capacidade em produzir uma resposta de agente específico em um sistema in vitro contendo componentes que são responsivos ao agente, quando o sistema in vitro é transduzido com o sinal dentro do ambiente de um transdutor eletromagnético, e (g) selecionar um ou mais sinais que produzem o maior efeito de transdução de agente específico no sistema in vitro.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as diferentes condições de campo magnético de estímulo incluem condições selecionadas do grupo consistindo em: (i) ruído branco, injetado em nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre OelG (Gauss) , (ii) um deslocamento de CD, injetado em nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e 1 G, e (iii) varredura através uma faixa de baixa frequência, injetada sucessivamente através de uma faixa de varredura entre ao menos aproximadamente 0-1 kHz, e em uma voltagem injetada calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e 1 G.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as diferentes condições de campo magnético de estímulo incluem um deslocamento de CD, injetado em nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e 1 G.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as diferentes condições de campo magnético de estímulo incluem sucessivas varreduras através de uma faixa de baixa frequência entre ao menos aproximadamente 0-1 kHz, e em uma voltagem injetada calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e 1 G.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa (f) inclui ainda, após testar um sinal de domínio de tempo em relação à sua habilidade em produzir uma resposta de agente específico em um sistema in vitro contendo componentes que são responsivos ao agente, testar a habilidade do sinal em produzir uma resposta de agente específico sob condições variadas de transdução, incluindo variações na voltagem de transdução aplicada dentro do ambiente de um transdutor eletromagnético, desse modo para otimizar as condições de transdução para a transdução no sistema de mamífero.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa (e) é realizada por intermédio de um método selecionado do grupo consistindo em: (i) auto-correlacionar o sinal de domínio de tempo, gerando uma FFT (Transformada Rápida de Fourier) do sinal auto-correlacionado através de uma faixa selecionada de frequência dentro da faixa CD até 8 kHz, atribuindo ao sinal FFT um escore relacionado a um número de picos acima de um valor de ruído médio proporcional, e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore; (ii) calcular um par de espaços de fase para dois sinais de domínio de tempo, e realizar uma comparação matemática para prover uma medida da diferença entre os dois; (iii) gerar um histograma que mostra, para cada compartimento de evento f através de uma faixa de frequência selecionada dentro de uma faixa CD até 8 kHz, um número de contagens de evento em cada compartimento, onde f é uma taxa de amostragem para amostrar o sinal de domínio de tempo, atribuindo ao histograma, um escore relacionado ao número de compartimentos que estão acima de um determinado limite; e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore; (iv) correlacionar remissivamente um bloco pequeno de dados próximo ao início do sinal de domínio de tempo dentro do restante da série temporal, e contar as ocorrências em que a correlação remissiva resultante supera um determinado limite; e (v) calcular uma série de espectros de Fourier do sinal de domínio de tempo através de cada um dos múltiplos períodos de tempo definidos, em uma faixa de frequência selecionada entre CD e 8 kHz, calculando a média dos espectros de Fourier, atribuindo ao sinal FFT de média calculada um escore relacionado ao número de picos acima de um valor de ruído médio proporcional, e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa (e) é realizada mediante auto-correlação do sinal de domínio de tempo, gerando uma FFT (Transformada Rápida de Fourier) do sinal auto-correlacionado através de uma faixa de frequência selecionada dentro da faixa CD até 8 kHz, e atribuir ao sinal FFT um escore relacionado a um número de picos acima de um valor de ruído médio proporcional, e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o transdutor eletromagnético inclui uma bobina de Helmholtz tendo um par de enrolamentos eletromagnéticos alinhados definindo entre os mesmos uma estação de exposição, constituindo o ambiente eletromagnético, e a etapa (f) inclui colocar o sistema in vitro dentro dos enrolamentos alinhados, e transduzir o sistema com um sinal de domínio de tempo de agente específico identificável na etapa (e).

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente é uma droga anti- neoplástica eficaz para promover agregação de tubulina em um sistema in vitro isento de células, e a etapa (f) inclui colocar uma composição contendo tubulina dentro do ambiente do transdutor eletromagnético, e transduzir a composição com um sinal de domínio de tempo de agente específico identificado na etapa (e) .

10. Método para gerar sinais capazes de produzir um efeito de agente específico sobre um sistema in vitro ou de mamífero quando o sistema é transduzido pelo sinal dentro do ambiente de um transdutor eletromagnético, caracterizado por compreender: (a) colocar uma amostra contendo o agente em um recipiente tendo proteção magnética assim como proteção eletromagnética, em que a amostra atua como uma fonte de sinal para os sinais moleculares, e em que a proteção magnética é externa a um recipiente criogênico; (b) injetar um campo magnético de estímulo na amostra, sob uma condição de campo magnético de estímulo selecionada do grupo consistindo em (i) ruído branco, injetado em um nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m, (ii) um deslocamento de CD, injetado no nlvel de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m, e (iii) varredura através de uma faixa de baixa frequência, injetada sucessivamente através de uma faixa de varredura entre ao menos aproximadamente 0-1 kHz, e em uma voltagem injetada calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m, (c) gravar um sinal de domínio de tempo, de baixa frequência, composto de irradiação de fonte de amostra sobreposta ao campo magnético de estímulo injetado no recipiente criogênico, (d) repetir as etapas (b) e (c) em cada uma das várias diferentes condições de campo magnético de estímulo, (e) identificar dentre os sinais gravados na etapa (c) , um ou mais sinais tendo os escores mais elevados quando analisados por um algoritmo de atribuição de escore que mede o número de componentes de baixa frequência acima de um determinado limite em um sinal gravado, e (f) transduzir o sistema in vitro ou de mamífero mediante colocação do sistema dentro do ambiente de um transdutor eletromagnético, e transduzir a amostra com um sinal identificado na etapa (e).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as diferentes condições do campo magnético de estímulo incluem um deslocamento de CD, injetado em uma voltagem de deslocamento entre aproximadamente ±0,01 a ±1 volt.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as diferentes condições de campo magnético de estímulo incluem sucessivas varreduras através de uma faixa de baixa frequência entre ao menos aproximadamente 0-1 kHz, injetado em uma voltagem de varredura de entre ±0,01 a ±1 volt.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a etapa (e) é realizada mediante auto-correlação do sinal de domínio de tempo, gerando uma FFT (Transformada Rápida de Fourier) do sinal auto-correlacionado através de uma faixa de frequência selecionada dentro da faixa de CD até 8 kHz, atribuindo ao sinal FFT um escore relacionado a um número de picos acima de um valor de ruído médio proporcional, e selecionando um sinal de domínio de tempo baseado no escore.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o transdutor eletromagnético inclui uma bobina de Helmholtz tendo um par de enrolamentos eletromagnéticos alinhados definindo uma estação de exposição entre eles, constituindo o ambiente 20 eletromagnético, e a etapa (f) inclui colocar o sistema químico, in vitro, ou de mamífero dentro dos enrolamentos alinhados, e transduzir o sistema com um sinal de domínio de tempo de agente específico identificado na etapa (e).

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o agente é uma droga anti- neoplástica eficaz para promover agregação de tubulina em um sistema in vitro, a etapa (f) inclui colocar uma composição contendo tubulina dentro do ambiente do transdutor eletromagnético, e transduzir a composição com um sinal de domínio de tempo de agente específico identificado na etapa (e) sob condições eficazes para produzir agregação dependente de sinal da tubulina na composição.

16. Aparelho para produzir sinais de domínio de tempo, de baixa frequência que são candidatos para transduzir um sistema in vitro ou de mamífero que é responsivo â presença de um agente selecionado, caracterizado por compreender (a) um recipiente adaptado para receber uma amostra de um agente, o recipiente tendo proteção magnética assim como proteção eletromagnética; (b) uma fonte de força ajustãvel operável para injetar um campo magnético de estímulo no recipiente, com uma amostra no recipiente, em cada uma de uma pluralidade de condições selecionadas de campo magnético de estímulo, selecionadas do grupo consistindo em (i) ruído branco, injetado em um nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m , (ii) em um deslocamento de CD, injetado no nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m, e (iii) varredura através de uma faixa de baixa frequência, injetada sucessivamente através de uma faixa de varredura entre ao menos aproximadamente 0-1 kHz, e em uma voltagem injetada calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m, (c) um detector para gravar, em cada uma das diferentes condições de campo magnético de estímulo injetado pela fonte de força, (b) os sinais de domínio de tempo eletromagnéticos compostos de irradiação de fonte de amostra sobreposta aos campos magnéticos de estímulo injetados, (d) um dispositivo de memória para armazenar os sinais gravados pelo detector, e (e) um computador operável para: (i) recuperar sinais de domínio de tempo armazenados no dispositivo de memória; (ii) analisar os sinais de domínio de tempo recuperados por intermédio de um algoritmo de atribuição de escore que mede o número de componentes de baixa frequência acima de um determinado nível em um sinal gravado, e (iii) identificar aqueles sinais de domínio de tempo tendo o maior número de componentes de baixa frequência acima do limite.

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o recipiente é um tubo de atenuação tendo uma região de contenção de amostra, uma gaiola de proteção magnética circundando a região, e uma gaiola de Faraday contida dentro da gaiola de proteção magnética e também circundando a região, a fonte de um ruído Gaussiano inclui um gerador de ruído Gaussiano e uma bobina de Helmholtz a qual é contida dentro da gaiola magnética e da gaiola de Faraday, e que recebe um sinal de saída de ruído a partir do gerador de ruído, e que inclui ainda, para uso na remoção de componentes de ruído estacionário no sinal independente de tempo, um inversor de sinal conectado operativamente à fonte de ruído e ao SQUID (Dispositivo Supercondutivo de Interferência Quântica), para receber ruído Gaussiano a partir da fonte de ruído e emitir para o SQUID, ruído Gaussiano na forma invertida com relação ao ruído Gaussiano injetado na amostra.

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a fonte de energia é operável para injetar uma voltagem deslocada no recipiente, em cada uma de uma pluralidade de voltagens deslocadas selecionadas calculadas para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m.

19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a fonte de energia é operável para injetar sucessivas varreduras através de uma faixa de frequência de varredura entre ao menos aproximadamente Oel kHz, em cada uma das várias voltagens de varredura diferentes calculados para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m.

20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o computador, ao analisar os sinais de domínio de tempo recuperados é operável para aplicar um algoritmo de análise selecionado do grupo consistindo em: (i) auto-correlacionar o sinal de domínio de tempo, gerar uma FFT (Transformada Rápida de Fourier) do sinal auto-correlacionado através de uma faixa de frequência selecionada dentro da faixa CD até 8 kHz, atribuir ao sinal FFT um escore relacionado ao um número de picos acima de um valor de ruído médio proporcional, e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore; (ii) calcular um par de espaços de fase para dois sinais de domínio de tempo, e realizar uma comparação matemática para prover uma medida da diferença entre os dois; (iii) gerar um histograma que mostra, para cada compartimento de evento f através de uma faixa de frequência selecionada dentro de uma faixa de CD até 8 kHz, um número de contagens de evento em cada compartimento, onde f é uma taxa de amostragem para amostrar um sinal de domínio de tempo, atribuindo ao histograma, um escore relacionado ao número de compartimentos que estão acima de um determinado limite; e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore; (iv) correlacionar remissivamente um pequeno bloco de dados próximo ao início do sinal de domínio de tempo dentro do restante da série temporal, e contar as ocorrências em que a correlação remissiva resultante excede um limite determinado; e (v) calcular uma série de espectros de Fourier do sinal de domínio de tempo através de cada um dos múltiplos períodos de tempo definidos, em uma faixa de frequência selecionada entre CD e 8 kHz, calcular a média dos espectros de Fourier; atribuir ao sinal FFT de média calculada um escore relacionado ao número de picos acima de um valor de ruído médio proporcional, e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore.

21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o computador, ao analisar os sinais de domínio de tempo recuperados é operável para aplicar um algoritmo de análise que envolve auto- correlacionar o sinal de domínio de tempo, gerar uma FFT (Transformada Rápida de Fourier) do sinal auto- correlacionado através de uma faixa de frequência selecionada dentro da faixa de CD até 8 kHz, atribuindo ao sinal FFT um escore relacionado a um número de picos acima de um valor de ruído médio proporcional, e selecionar um sinal de domínio de tempo com base no escore.

22. Sistema para produzir um efeito de agente específico em um sistema de mamífero caracterizado por compreender, (1) um meio de armazenamento tendo armazenado no mesmo, um sinal de domínio de tempo de baixa frequência de agente específico produzido pelas etapas de: (a) colocar uma amostra a qual o sistema de mamífero ê responsivo em um recipiente de amostra tendo proteção magnética assim como proteção eletromagnética, em que a amostra atua como uma fonte de sinal para sinais moleculares de baixa frequência, e em que a proteção magnética é externa a um recipiente criogênico; (b) injetar um campo magnético de estímulo na amostra, sob uma condição de campo magnético de estímulo selecionado, (c) gravar um sinal de domínio de tempo, de baixa frequência, composto de irradiação de fonte de amostra sobreposta ao campo magnético de estímulo injetado no recipiente criogênico, (d) repetir as etapas (b) e (c) em cada uma das várias condições de campo magnético de estímulo, diferentes, (e) identificar dentre os sinais gravados na etapa (c) , um ou mais sinais tendo os escores mais altos de sinal quando analisados por um algoritmo de atribuição de escore que mede o número de componentes de baixa frequência acima de um determinado limite em um sinal gravado, (f) testar cada sinal identificado na etapa (e) em termos de sua habilidade em produzir uma resposta de agente específico em um sistema in vitro contendo componentes que são responsivos ao agente, quando o sistema in vitro é transduzido pelo sinal dentro do ambiente de um transdutor e1e tromagnético, (2) um transdutor eletromagnético composto de uma ou mais bobinas magnéticas, as bobinas tendo uma região interior definindo um ambiente de transdutor no qual a amostra é recebida, e (3) um amplificador para amplificar o sinal recebido a partir do meio de armazenamento e fornecer o sinal amplificado ã bobina(s) de transdução.

23. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que as diferentes condições de campo magnético de estímulo usadas na produção do sinal de domínio de tempo de baixa frequência de agente específico são selecionadas do grupo consistindo em: (i) ruído branco, injetado em nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m, (ii) um deslocamento de CD, injetado no nível de voltagem calculado para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m, e (iii) varredura através de uma faixa de baixa frequência, injetada sucessivamente através de uma faixa de varredura entre ao menos aproximadamente 0-1 kHz, e em uma voltagem injetada calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m.

24. Aparelho, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que as diferentes condições de campo magnético de estímulo usadas na produção do sinal de domínio de tempo de baixa frequência de agente específico incluem diferentes condições de campo magnético de estímulo incluindo um deslocamento de CD, injetado em uma voltagem calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m.

25. Aparelho, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que as diferentes condições de campo magnético de estímulo usado na produção do sinal de domínio de tempo de baixa frequência de agente específico incluem sucessivas varreduras através de uma faixa de baixa frequência entre ao menos aproximadamente 0-1 kHz, injetadas em uma voltagem de varredura calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m.

26. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o transdutor eletromagnético inclui uma bobina de Helmholtz tendo um par de enrolamentos eletromagnéticos alinhados definindo entre eles uma região interior.

27. Meio de armazenamento tendo armazenado no mesmo, um sinal de domínio de tempo de baixa frequência de agente específico caracterizado por ser produzido pelas etapas de: (a) colocar uma amostra ao qual o sistema de mamífero é responsivo em um recipiente de amostra tendo proteção magnética assim como proteção eletromagnética, em que a amostra atua como uma fonte de sinal para sinais moleculares de baixa frequência, e em que a proteção magnética é externa a um recipiente criogênico; (b) injetar um campo magnético de estímulo na amostra, sob uma condição selecionada de campo magnético de estímulo, (c) gravar um sinal de domínio de tempo, de baixa frequência, composto de irradiação de fonte de amostra sobreposta ao campo magnético de estímulo injetado no recipiente criogênico, (d) repetir as etapas (b) e (c) em cada uma de uma pluralidade de diferentes condições de campo magnético de estímulo, (e) identificar dentre os sinais gravados na etapa (c), um ou mais sinais tendo os mais altos escores de sinal quando analisados mediante um algoritmo de atribuição de escore que mede o número de componentes de baixa frequência acima de um determinado limite em um sinal gravado, (f) testar cada sinal identificado na etapa (e) em relação à sua habilidade em produzir uma resposta de agente específico em um sistema in vitro contendo componentes que são responsivos ao agente, quando o sistema in vitro é transduzido pelo sinal dentro do ambiente de um transdutor eletromagnético.

28. Meio de armazenamento, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que as diferentes condições de campo magnético de estimulo usadas na produção do sinal de domínio de tempo de baixa frequência de agente específico são selecionadas do grupo consistindo em:

29. Meio de armazenamento, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que as diferentes condições de campo magnético de estímulo usadas na produção do sinal de domínio de tempo de baixa frequência de agente específico incluem diferentes condições de campo magnético de estímulo incluindo um deslocamento de CD, injetado em uma voltagem calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e 1 G.

30. Meio de armazenamento, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que as diferentes condições do campo magnético de estímulo usadas na produção de sinal de domínio de tempo de baixa frequência de agentes específico incluem sucessivas varreduras através de uma faixa de baixa frequência entre ao menos aproximadamente 0-1 kHz, injetado em uma voltagem de varredura calculada para produzir um campo magnético selecionado na amostra de entre 0 e IO3 A/m

31. Meio de armazenamento, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que o sinal de domínio de tempo de agente específico é gerado a partir de uma amostra de um agente anti-neoplástico eficaz para promover a agregação de tubulina em um sistema in vitro.