EA015713B1 - Карманное устройство для пцр-микроанализа - Google Patents

Карманное устройство для пцр-микроанализа Download PDF

Info

Publication number
EA015713B1
EA015713B1 EA201070389A EA201070389A EA015713B1 EA 015713 B1 EA015713 B1 EA 015713B1 EA 201070389 A EA201070389 A EA 201070389A EA 201070389 A EA201070389 A EA 201070389A EA 015713 B1 EA015713 B1 EA 015713B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
temperature
pcr
chip
heater
optical
Prior art date
Application number
EA201070389A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201070389A1 (ru
Inventor
Кишоре Кришна Кумар
Равипракаш Джайараман
Санкарананд Кайпа Нарасимха
Ренджит Махиладеви Радхакришнан
Сатиядип Висванатан
Чандрасекхар Бхаскаран Наир
Пилларисетти Венката Суббарао
Манджула Джаганнат
Шилпа Ченнакришнайах
Садип Мондал
Венкатакришнан Венкатараман
Original Assignee
Бигтек Прайвет Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бигтек Прайвет Лимитед filed Critical Бигтек Прайвет Лимитед
Publication of EA201070389A1 publication Critical patent/EA201070389A1/ru
Publication of EA015713B1 publication Critical patent/EA015713B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0848—Specific forms of parts of containers
    • B01L2300/0851—Bottom walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0887—Laminated structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/16—Surface properties and coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip

Abstract

Настоящее изобретение относится к карманному устройству для ПЦР-микроанализа, содержащему ПЦР-микрочип из LTCC, в свою очередь содержащий нагреватель и реакционную камеру, предназначенную для размещения образца. Устройство также содержит контроллер нагревателя, предназначенный для регулирования нагревателя на основе входного сигнала, полученного от датчика температуры. Кроме того, в состав устройства входят оптическая система, содержащая оптическое волокно и предназначенная для обнаружения сигнала флуоресценции от образца, и по меньшей мере один коммуникационный интерфейс, предназначенный для взаимодействия с другим(и) устройством(ами).

Description

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к переносной системе для ПЦР-анализа в режиме реального времени, снабженной одноразовым ПЦР-микрочипом, выполненным на основе керамики, полученной по технологии низкотемпературного спекания (ЬТСС). Также описаны способ управления и мониторинга ПЦР-микроанализа, а также устройство, используемое для проведения ПЦР.
Уровень техники
За последние пять лет значительно расширились исследования и разработки в области систем клинической диагностики, основанных на технологиях лаборатория на чипе. Подобные системы открывают новые перспективы для клинической диагностики. Они требуют лишь крайне малых объемов материала образца и реагентов. Существует возможность изготовления недорогих одноразовых индивидуальных чипов малых размеров. Промежуток времени с момента отбора образца до получения результатов становится очень коротким. Наиболее совершенные конструкции чипов позволяют осуществлять все аналитические функции - отбор образца, предварительную обработку, стадии разделения, разбавления и смешения, химические реакции и выявление - в одной интегрированной микрогидродинамической системе. Системы лаборатория на чипе обеспечивают возможность создания конструкторами небольших, переносных, надежных, недорогих и простых в использовании диагностических инструментов, обладающих высоким уровнем возможностей и гибкости. Микрогидродинамические явления, имеющие место при течении жидкостей в микроканалах, делают возможным конструирование аналитических устройств и использование условий анализа, не применимых в большем масштабе.
Технологии лаборатория на чипе направлены на воспроизведение лабораторных методик, которые могут быть применены к образцу, в структуре, полученной путем микросборки. Наиболее успешными оказались устройства, работающие с жидкими образцами. С применением данных устройств было реализовано большое количество методик химической обработки, очистки и проведения реакций. При изготовлении устройств, полностью выполняющих процедуры химических измерений, в определенной степени была достигнута полная интеграция химических процессов. Данные устройства основаны на общепринятых лабораторных методиках анализа и поэтому обеспечивают возможность анализа более сложных по составу образцов, чем обычные химические способы обнаружения.
Недавние достижения в молекулярной и клеточной биологии были достигнуты в результате разработки быстрых и эффективных аналитических технологий. Благодаря миниатюризации и мультиплексным технологиям наподобие генных чипов или биочипов стало возможным исследование полных геномов на одной экспериментальной установке. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) представляет собой молекулярно-биологический метод амплификации молекул нуклеиновых кислот ίη νίνο. Технология ПЦР быстро вытесняет другие, требующие много времени и менее чувствительные технологии идентификации биологических веществ и патогенов в криминалистических, экологических, клинических и промышленных образцах. ПЦР стала наиболее важной среди других биологических методик аналитической стадией большого числа методов молекулярной и клинических методов диагностики в биолабораториях. Важные модификации, сделанные в технологии ПЦР, в том числе ПЦР в реальном времени, обеспечили ускорение процессов реакции по сравнению с обычными методами. В течение нескольких последних лет технология микросборки стала применяться для миниатюризации реакционных и аналитических систем, таких как ПЦР-анализ, с целью дальнейшего уменьшения продолжительности анализа и расхода реагентов.
В большинстве доступных в настоящее время систем для ПЦР мгновенные изменения температуры являются невозможными вследствие значений теплоемкостей образца, резервуара и циклера, что приводит к увеличенному времени амплификации, составляющему от 2 до 6 ч. В течение времени, за которое температура образца совершает переход от одного значения к другому, имеют место нежелательные побочные реакции, приводящие к существенному расходу реагентов и образованию ненужных и вредных веществ.
ЬТСС применяют при сборке полупроводниковых устройств. Данная система делает возможной интеграцию электрических и структурных функций. Послойное изготовление ЬТСС дает возможность создания трехмерных структур, содержащих интегрированные электрические элементы. Кроме того, этот процесс является более дешевым по сравнению с процессом на основе кремния. Чип, изготовленный на керамической подложке, такой как ЬТСС (Боте ТетрегаШге С’оГйе' Сегат1С8, керамика низкотемпературного спекания), обеспечивает возможность простой и недорогой интеграции механических и электрических элементов.
Применение переносных компьютерных платформ наподобие персонального цифрового помощника (ПЦП) предоставляет системе достаточное количество вычислительных ресурсов для управления электроникой и создания обладающего широкими возможностями и в то же время простого пользовательского интерфейса для показа данных. Оно также придает системе модульность и тем самым делает возможным легкое обновление системы с минимальными затратами для пользователя.
- 1 015713
Задачи изобретения
Основной задачей настоящего изобретения является разработка карманного устройства для ПЦРмикроанализа.
Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка способа мониторинга карманного устройства для ПЦР-микроанализа и управления им.
Краткое описание сущности изобретения
В соответствии с указанными задачами в настоящем изобретении предложено карманное устройство для ПЦР-микроанализа, содержащее ПЦР-микрочип из ЬТСС, содержащий нагреватель и реакционную камеру, предназначенную для размещения образца; контроллер нагревателя, предназначенный для регулирования нагревателя на основе входного сигнала, полученного от датчика температуры; оптическую систему обнаружения, предназначенную для обнаружения сигнала флуоресценции от образца; по меньшей мере один коммуникационный интерфейс, предназначенный для взаимодействия с другим(и) устройством(ами); также предложен способ мониторинга и управления карманным устройством для ПЦР-микроанализа, причем указанный способ включает следующие стадии: установление обмена данными между карманным устройством для ПЦР-микроанализа и другим устройством через коммуникационный интерфейс; запуск процесса циклического изменения температуры на основе значений профиля температур, полученных от другого устройства, для управления ПЦР-микрочипом, выполненным по технологии ЬТСС; отправка оптического сигнала, обнаруженного оптической системой, на другое устройство.
Краткое описание прилагаемых фигур
Настоящее изобретение далее будет описано со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых: на фиг. 1 показана схема варианта осуществления устройства для ПЦР-микроанализа на основе ЬТСС согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 показана ортографическая проекция варианта осуществления ПЦР-микрочипа по технологии ЬТсС;
на фиг. 3 показан поперечный разрез варианта реализации ПЦР-микрочипа, выполненного по технологии ЬТСС;
на фиг. 4 показана послойно конструкция варианта осуществления ПЦР-микрочипа из ЬТСС;
на фиг. 5 показана модель готовой конструкции реакционной камеры чипа;
на фиг. 6 показана раздвоенная оптическая система обнаружения, в которой применяется раздвоенное оптическое волокно;
на фиг. 7 показана функциональная схема варианта осуществления схемы, управляющей нагревателем и датчиком температуры;
на фиг. 8 показано плавление фрагмента ДНК фага λ-636 в чипе с применением встроенного нагревателя/термистора, управляемого карманным устройством;
на фиг. 9 показана ПЦР-амплификация фрагмента ДНК фага λ-311 в чипе: а) сигнал флуоресценции от чипа в реальном времени; б) изображение, полученное гель-визуализацией, подтверждающее образование продукта амплификации;
на фиг. 10 показано изображение, полученное гель-визуализацией при ПЦР-амплификации фрагмента 168 рибосомы сальмонеллы в обработанных крови и плазме;
на фиг. 11 показано изображение, полученное гель-визуализацией при амплификации фрагмента 168 рибосомы сальмонеллы путем прямой ПЦР в крови;
на фиг. 12 показано изображение, полученное гель-визуализацией при амплификации фрагмента 168 рибосомы сальмонеллы путем прямой ПЦР в плазме;
на фиг. 13 показана ПЦР-амплификация гена сальмонеллы с применением микрочипа: а) сигнал флуоресценции от чипа в реальном времени; б) изображение, полученное гель-визуализацией, подтверждающее присутствие продукта амплификации;
на фиг. 14 показано время, затраченное на амплификацию ДНК вируса гепатита В с применением чипа, выполненного по технологии ЬТСС;
на фиг. 15 показана общая схема обмена данными программы персонального цифрового помощника (ПЦП) с карманным устройством;
на фиг. 16 показана кривая плавления, полученная с использованием чипа из ЬТСС по производной сигнала флуоресценции для плавления ДНК фага λ-311;
на фиг. 17 показана блок-схема алгоритма программы, управляющей термическими циклами и исполняемой ПЦП;
на фиг. 18 показан сигнал флуоресценции в реальном времени ДНК НВУ, амплифицируемой при помощи микрочипа;
на фиг. 19 показана светоделительная оптическая система обнаружения, в которой применяется светоделитель;
на фиг. 20 показана гибридная оптическая система обнаружения.
- 2 015713
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к карманному устройству для ПЦР-микроанализа, содержащему:
а) ПЦР-микрочип, выполненный по технологии ЬТСС, содержащий нагреватель и реакционную камеру, предназначенную для размещения образца;
б) контроллер нагревателя, предназначенный для регулирования нагревателя на основе входного сигнала, полученного от датчика температуры;
в) оптическую систему обнаружения, предназначенную для обнаружения сигнала флуоресценции от образца;
г) по меньшей мере один коммуникационный интерфейс, предназначенный для взаимодействия с другим(и) устройством(ами).
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения между нагревателем и реакционной камерой предусмотрен по меньшей мере один проводящий слой.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения реакционная камера окружена проводящими кольцами.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения проводящие кольца соединены с проводящим(и) слоем(ями) стойками.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения проводник изготовлен из материала, выбранного из группы, состоящей из золота, серебра, платины, палладия и их сплавов.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения датчик температуры, предназначенный для измерения температуры чипа, размещают вне чипа.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения датчик температуры встроен по меньшей мере в один слой чипа.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения датчик температуры представляет собой термистор.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения датчик температуры присоединен в качестве одного из плеч мостовой схемы.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения выходной сигнал мостовой схемы подвергается усилению и затем подается на контроллер нагревателя с целью регулирования нагревателя.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения чип содержит прозрачную уплотнительную крышку, покрывающую реакционную камеру.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения чип является одноразовым.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения оптическая система обнаружения выбрана из группы, включающей светоделительную оптическую систему обнаружения, гибридную оптическую систему обнаружения и раздвоенную оптическую систему обнаружения.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения оптическая система обнаружения включает источник света и фотодетектор, предназначенный для обнаружения сигнала флуоресценции от образца.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения обнаруженный сигнал усиливается синхронным усилителем.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения в разветвленной оптической системе применяют разветвленное оптическое волокно, причем на конце одной ветви 605а оптического волокна размещают источник света, а на конце другой ветви 605а - фотодетектор.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения конец общей ветви 605Ь разветвленного оптического волокна направлен на образец.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения в гибридной оптической системе обнаружения для направления света на образец используют оптическое волокно.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения в гибридной оптической системе обнаружения для фокусировки пучка, испущенного образцом, используют линзы.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения коммуникационный интерфейс выбран из группы, включающей последовательный интерфейс, И8В, В1ис1оо111 и их сочетания.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения другое устройство получает данные о температуре чипа и усиленный сигнал от карманного устройства.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения другое устройство является выбранным из группы, содержащей смартфон, ПЦП и программируемое устройство.
Настоящее изобретение также относится к способу мониторинга и управления карманным устройством для ПЦР-микроанализа, причем указанный способ включает следующие стадии:
а) установление обмена данными между карманным устройством для ПЦР-микроанализа и другим устройством через коммуникационный интерфейс;
б) запуск процесса осуществления температурных циклов на основе значений профиля температур, полученных от другого устройства, осуществляющего управление ПЦР-микрочипом, выполненным по технологии ЬТСС;
в) отправка оптического сигнала, обнаруженного оптической системой, на другое устройство.
- 3 015713
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения передача значений температурного профиля в другое устройство осуществляется пользователем через пользовательский интерфейс.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения создание, изменение или удаление температурных профилей осуществляются через пользовательский интерфейс.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения другое устройство требует аутентификации пользователя.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения в другом устройстве хранится множество температурных профилей.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения температурный профиль предусматривает задание контрольного значения температуры и количества циклов.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения чип поддерживают при заданной температуре в течение времени, заданного контрольным значением.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения доведение температуры ПЦРмикрочипа до комнатной температуры производят путем остановки процесса осуществления температурных циклов.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения температуру ПЦР-микрочипа поддерживают постоянной при остановке проведения термических циклов.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения обмен данными с другим устройством осуществляют с применением стека профиля последовательного порта мобильной технологии В1ис1оо111.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения отображение температурных и оптических данных происходит на дисплее другого устройства.
К другим устройствам 101 относятся устройства, способные к взаимодействию с карманным устройством через любой стандартный коммуникационный интерфейс 107, например проводной (последовательный порт К.8232 или И8В), беспроводной (В1ис1оо111. поддерживающий профиль последовательного порта) и т.д.
ПЦР-микрочип, выполненный по технологии ЬТСС, представляет собой ПЦР-чип, изготовленный из слоев ЬТСС. Подобный чип может быть легко присоединен к карманному устройству или отсоединен от него.
Температурный профиль включает значения температуры и времени, которые являются заданными значениями, а также число циклов, необходимое для выполнения термического цикла.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) представляет собой технологию, разработанную для синтеза множества копий конкретного фрагмента ДНК на основе матрицы. В первоначальном виде процесс ПЦР основан на действии термически стабильного фермента ДНК-полимеразы из Тйеттик ас.|иаНси5 (Тад), способного синтезировать комплементарную нить до заданной нити ДНК в присутствии смеси, содержащей четыре основания ДНК и два праймерных фрагмента ДНК, фланкирующих целевую последовательность. Смесь нагревают с целью разделения нитей двойной спирали ДНК, содержащей целевую последовательность, и затем охлаждают, что дает возможность праймерам найти комплементарные им последовательности на разделенных нитях и связаться с ними и позволяет Тад-полимеразе осуществить достраивание праймеров до новых комплементарных нитей. Повторение циклов нагревания и охлаждения приводит к экспоненциальному воспроизведению целевой ДНК, поскольку каждая новая двойная спираль при разделении образует две матрицы для дальнейшего синтеза.
Типичный температурный профиль полимеразной цепной реакции является следующим:
1) денатурация при 93°С в течение 15-30 с;
2) отжиг праймера при 55°С в течение 15-30 с;
3) элонгация праймера при 72°С в течение 30-60 с.
Например, на первой стадии раствор нагревают до 90-95°С, при этом двунитевой шаблон плавится (денатурирует) с образованием двух одиночных нитей. На следующей стадии раствор охлаждают до 50-55°С, при этом специально синтезированные короткие фрагменты ДНК (праймеры) связываются с соответствующим комплементарным участком матрицы (отжиг). Наконец, раствор нагревают до 72°С, при этом особый фермент (ДНК-полимераза) осуществляет элонгацию праймеров путем присоединения комплементарных оснований из раствора. Таким образом, происходит синтез двух идентичных двунитевых молекул из одной двунитевой молекулы.
Для наработки продуктов длиной более нескольких сотен оснований стадию элонгации праймера следует продлить примерно на 60 с на одну тысячу оснований. Подобные значения являются типичными для известных типов оборудования; на практике стадии денатурации и отжига происходят практически мгновенно, однако скорость изменения температуры в коммерчески доступном оборудовании составляет менее 1°С/с, поскольку для достижения теплового равновесия применяют металлические блоки или воду и поскольку образцы размещают в пластмассовых пробирках для микроцентрифугирования.
- 4 015713
Путем изготовления термически изолированных ПЦР-камер с небольшой массой способом микрообработки оказывается возможным массовое производство гораздо более быстродействующего, более энергетически эффективного и более избирательного ПЦР-оборудования. Кроме того, быстрота переходов от одной температуры к другой обеспечивает минимальное время пребывания образца при нежелательных промежуточных температурах, вследствие чего амплифицированная ДНК обладает оптимальными точностью воспроизведения и чистотой.
Керамика, полученная по технологии низкотемпературного спекания (ЬТСС), представляет собой современный вариант технологии толстых пленок, применяемых при сборке электронных компонентов для автомобильной, оборонной, аэрокосмической и телекоммуникационной промышленности. Такая керамика представляет собой стеклообразный керамический материал на основе оксида алюминия, являющийся химически инертным, биосовместимым, термически стабильным (выдерживает температуру более 600°С), обладает низкой теплопроводностью (менее 3 Вт/м-К), высокой механической прочностью и обеспечивает хорошую герметичность. Ее обычно применяют при сборке электронных устройств уровня чипов, в которых они выполняют одновременно структурные и электрические функции. По мнению авторов настоящего изобретения, керамика, полученная по технологии ЬТСС, пригодна для применения в области ПЦР-микрочипов; причем, насколько известно авторам изобретения, для подобных целей ЬТСС ранее не применяли. Основу подложек в технологии ЬТСС предпочтительно составляют слои необожженного (зеленого) стеклообразного керамического материала, содержащего полимерное связующее. Структурные элементы формируют путем резки/пробивки/сверления данных слоев и наложения множества слоев. Процессы послойного формирования обеспечивают возможность создания трехмерных элементов, существенных для микроэлектромеханических систем (МЭМС). На ЬТСС легко могут быть получены элементы размером менее 50 мкм. Электрические схемы получают путем трафаретной печати проводящей и резистивной пастой на каждом слое. Совокупность слоев соединяют между собой путем пробивки отверстий и их заполнения проводящей пастой. Слои накладывают друг на друга, сжимают и спекают. В литературе сообщалось об изготовлении пакетов размером до 80 слоев. Спеченный материал является плотным и обладает высокой механической прочностью.
На фиг. 1 показана схема варианта осуществления устройства для ПЦР-микроанализа, на которой обозначены различные компоненты и их функции. Устройство содержит одноразовый ПЦР-микрочип 103 из ЬТСС, имеющий реакционную камеру, предназначенную для размещения образца, встроенный нагреватель и встроенный датчик температуры, предназначенный для осуществления температурных циклов. Датчик температуры представляет собой термистор. Вместо встройки внутрь чипа датчик температуры также может быть размещен вне чипа. В качестве датчика температуры можно использовать любой датчик, способный измерять температуру. ПЦР-микрочип 103 из ЬТСС связан через интерфейс с карманным электронным устройством 109, содержащим схему управления 102, в свою очередь содержащую контроллер нагревателя, осуществляющую управление нагревателем на основе показаний датчика температуры. Показания датчика температуры поступают в контроллер нагревателя через схему 107 измерения температуры. Контроллер нагревателя задает температуру чипа и поддерживает данную температуру в течение определенного периода; температура и период задаются микроконтроллером 106 в виде заданных значений. Все компоненты карманного устройства 109 питаются от комплекта батарей
108.
В карманном устройстве 109 также имеется оптическая система 104, предназначенная для обнаружения сигналов флуоресценции от ПЦР-микрочипа 103. Оптическая система содержит источник света, электронную схему управления источником света, детектор, предназначенный для обнаружения света, испущенного образцом, и электронную схему, служащую для усиления сигнала (исходящего от образца). Карманное устройство 109 через интерфейс наподобие и8В/В1ие!оо1й соединено с другим устройством 101, служащим для обработки информации, например интеллектуальным телефоном/ПЦП или любым другим устройством обработки, способным к получению и обработке данных.
Батареи могут представлять собой аккумуляторы, снабженные портом, предназначенным для перезарядки от внешних источников. Например, батареи могут представлять собой никелево-кадмиевые, литиевые ионные или полимерные батареи, способные обеспечивать максимальную силу тока более 1 А.
Карманное устройство также содержит по меньшей мере один коммуникационный интерфейс 107, предназначенный для обмена данными с другими устройствами 101. Коммуникационный интерфейс может быть проводным (последовательный порт К.8232 или И8В) или беспроводным (В1ие1оо1й, выполняющий профиль последовательного порта). Для обмена данными обычно используют профиль последовательного порта вследствие его быстродействия и простотой реализации. Интерфейс осуществляет передачу данных и команд между другим устройством 101 и микроконтроллером 106.
В данном изобретении в качестве других устройств 101 рассматриваются устройства, способные к управлению карманным устройством и его мониторингу. Другим устройством может быть, например, ПЦП, смартфон, компьютер, микроконтроллер или любое устройство обработки информации, способное к обмену данными с карманным устройством Другое устройство также предоставляет пользовательский интерфейс для ввода и просмотра данных пользователем. Другое устройство, упоминаемое в настоящем описании, обладает способностью к исполнению надлежащего программного обеспечения с целью обме
- 5 015713 на данными с карманным устройством 109, управления им и его мониторинга.
Микроконтроллер 106 осуществляет управление электронными схемами карманного устройства 109 и сообщается с другим устройством 101 через интерфейс. Для осуществления взаимодействия с аналоговыми электронными схемами, в том числе контрольной схемой 102, схемой 107 измерения температуры и схемой 105 оптической системы, микроконтроллер снабжен аналого-цифровым и цифроаналоговым преобразователем. Микроконтроллер 106 получает заданные значения от другого устройства и посылает их на схему управления 102. Микроконтроллер также передает другому устройству температуру, определенную схемой 107 измерения температуры, и оптические данные, определенные схемой 105 оптической системы. Оптические данные в данном случае представляют собой сигнал, полученный в схеме 105 оптической системы.
На фиг. 2 показана ортографическая проекция варианта осуществления ПЦР-микрочипа, на котором обозначена реакционная камера 201, или ячейка. На чертеже обозначена сборка из нагревателя 201 и датчика температуры-термистора 203, находящаяся внутри ПЦР-микрочипа из ЬТСС. Также обозначены проводящие дорожки 205 нагревателя и проводящие дорожки 204 термистора. Данные проводящие дорожки облегчают осуществление соединения нагревателя и термистора, встроенных в чип с внешними электрическими схемами.
На фиг. 3, на которой показан поперечный разрез варианта осуществления ПЦР-микрочипа из ЬТСС, обозначены контактные площадки 206а и 206Ь нагревателя 202 и контактные площадки 207а и 207Ь термистора 203.
В соответствии с фиг. 4, на которой показана послойная конструкция варианта осуществления ПЦРмикрочипа из ЬТСС, чип состоит из 12 слоев, выполненных из лент из ЬТСС. Среди слоев имеются два слоя основы 401, три промежуточных слоя, в том числе нагревательный слой 402, проводящий слой 403 и слой 404, содержащий термистор, в то время как слой 405 ограничивает реакционную камеру 201. Количество слоев 406 реакционной камеры, согласно показанному на чертеже, составляет шесть. Кроме того, проводящий слой 403 находится между нагревательным слоем и слоем термистора. Также обозначены проводящая дорожка 205 нагревателя и проводящие дорожки 204 термистора. На чертеже показано, что проводящие дорожки 204 размещены по обеим сторонам слоя термистора 404. Конструкция нагревателя может быть выполнена в любой геометрической форме, в том числе лестницы, серпантина, линии, пластины и т.д., размером, меняющимся от 0,2x3 мм до 2x2 мм. Размер и геометрическая форма нагревателя могут быть выбраны на основе предъявляемых к устройству требований. Требования могут зависеть от размера реакционной камеры или испытываемого образца или от материала, используемого в качестве проводящего слоя.
ЬТСС чип имеет объем ячейки от 1 до 25 мкл. Основу нагревателя составляет толстопленочный резистивный элемент, используемый в обычных сборках из ЬТСС. Для изготовления встроенных датчиков температуры применяют термисторные системы на основе оксида алюминия. Измеренное значение ТКС чипа составляет от 1 до 2 Ом/°С. Чип изготовлен на керамической системе БиРоп! 951 дгееп. Слой термистора может быть размещен в любом месте внутри чипа; вместо размещения термистора внутри чипа датчик температуры может быть размещен вне чипа.
После определения равномерности температурного профиля внутри чипов в них осуществляли ПЦР-реакции. С применением данных чипов были успешно амплифицированы фрагменты ДНК λ-фага, ДНК сальмонеллы и ДНК вируса гепатита В. На фиг. 5 показан микрочип в трехмерном виде, причем показаны различные соединения с нагревателем, проводниковыми кольцами, термистором и проводящими кольцами 502. Также показаны стойки 501, соединяющие проводящие кольца 502 с проводящей пластиной 403.
Встроенный нагреватель изготавливают из резистивной пасты наподобие серии СР от компании БиРогИ. совместимой с ЬТСС. Может быть использована любая система необожженных ленточных керамических подложек, в том числе БиРоп! 95, Е8Ь (серия 41ХХХ), Регго (система А6) или Натаеик. Упомянутый встроенный датчик температуры представляет собой термистор, изготовленный из термисторной резистивной пасты с положительным температурным коэффициентом (ПТК) (например, 509Х Б или Е8Ь 2612 от компании Е8Ь Е1ес!то8С1епсе), предназначенный для использования на подложках из оксида алюминия. Также могут быть использованы резистивные пасты с отрицательным температурным коэффициентом (ОТК) наподобие ЫТС 4993 от компании ЕМСА Ветех.
Прозрачная (длина волны от 300 до 1000 нм) уплотнительная крышка предназначена для предотвращения испарения образца из указанной реакционной камеры и изготавливается из полимерного материала.
- 6 015713
Оптическая система обнаружения
Оптическая (по флуоресценции) система обнаружения содержит источник освещения, обычно СИД, фильтры, предназначенные для отбора света надлежащей длины волны, оптические устройства, предназначенные для подачи света на образец и сбора света с него, и световой датчик (фотодиод, фотоэлектронный умножитель, фототранзистор, датчик изображений и т.д.). В ней также имеется электронная схема 105, служащая для задания мощности источника света и для обнаружения сигнала от светового датчика. В переносных системах предпочтительным является применение фотодиодов, фототранзисторов или датчиков изображений вследствие низкой потребляемой мощности (менее 1 мВт). При обнаружении продуктов ПЦР в реальном времени используется методика определения по данным флуоресценции, согласно которой светочувствительный краситель (флуорофор, например 8УВВ Отееи), присутствующий в реакционной смеси при ПЦР, поглощает свет с определенной длиной волны и испускает свет с более высокой длиной волны (для 8УВВ Отееи 470 и 520 нм соответственно). Интенсивность испущенного света при успешном протекании ПЦР обычно постепенно возрастает или постепенно уменьшается. Отслеживание изменения интенсивности испущенного света придает устройству для ПЦР-анализа способность к обнаружению в реальном времени. Оптическая связь и сбор света от образца при ПЦР могут быть осуществлены многими путями. В системе могут быть использованы следующие способы:
1) разветвленная оптическая система обнаружения, в которой используют разветвленное оптическое волокно 605 (многомодовое полимерное или кварцевое оптическое волокно либо пучки волокон), обладающее разветвленным концом 605а и общим концом 605Ь. Конец одной из ветвей 605а предназначен для подачи света от СИД 601 на образец; конец другой ветви предназначен для подачи света на фотодетектор 602. Общий конец 605Ь служит для направления света на образец. В данном способе в дополнение к фильтрам, обеспечивающим избирательность по длине волны, для передачи света к волокну и от него используют оптические устройства;
2) светоделительная оптическая система обнаружения, в которой для фокусировки света на образце и обнаружения применяют светоделители, линзы и фильтры (фиг. 19);
3) гибридная оптическая система обнаружения, в которой для освещения используют оптическое волокно, а обнаружение осуществляется непосредственно с применением фокусирующей линзы, фильтра и детектора (фиг. 20).
На фиг. 6 показан вариант осуществления оптической системы, предпочтительной для применения в устройстве для ПЦР-анализа в соответствии с настоящим изобретением. На чертеже показана конструкция, содержащая разветвленное оптическое волокно 605, на конце одной ветви 605а которого находится источник возбуждения в виде СИД 601, а на конце другой ветви 605а происходит обнаружение флуоресценции при помощи фотодетектора 602. СИД 601 и фотодетектор 602 соединены с разветвленным концом 605а оптического волокна; общий конец 605Ь направлен на реакционную камеру 201 внутри чипа 200 из ЬТСС. На чертеже также показаны фильтр 604а, соединенный с СИД 601, и фильтр 604Ь, соединенный с фотодетектором 602 при помощи соединительных устройств 603а и 603Ь соответственно.
Выходной сигнал детектора 602 подвергается усилению (ίη ЙШ в случае фотоэлектронного умножителя и лавинного фотодиода) с применением усилительной схемы 701, подобной показанной на фиг. 7, и затем подается на контроллер нагревателя. Примером усилительной схемы является схема фазовой автоматической подстройки частоты (РЬЬ, рйаке 1оскеб 1оор) (синхронный усилитель). В данной схеме освещение является импульсным с заданной частотой (обычно в интервале от 10 Гц до 500 кГц). Схема обработки выходного сигнала (сигнала флуоресценции) регистрирует сигнал на той же частоте и генерирует пропорциональный ему постоянный ток (ИС), который подвергается усилению, преобразуется в напряжение и далее в усиленном виде подается на микроконтроллер 106. Данная схема повышает отношение сигнал/шум для сигнала и устраняет из сигнала частотно-зависимый шум. Синхронная схема основана на сбалансированном модуляторе/демодуляторе (наподобие АО 630 1Ν от компании Апа1од ОеуюеЩ.
На фиг. 7 показана функциональная схема варианта осуществления электронной схемы, управляющей нагревателем и термистором, причем термистор действует в ПЦР-микрочипе 200 из ЬТСС в качестве одного из плеч мостовой схемы 706. Даже если датчик температуры размещен вне чипа, он может быть соединен с одним из плеч мостовой схемы. Усиленный выходной сигнал моста с усилителя 701 мостовой схемы поступает на вход ПИД-контроллера 703, который переводит его в цифровую форму, причем контролируемый цифровой выходной сигнал создается по ПИД-алгоритму. Выходной сигнал преобразуется обратно в аналоговое напряжение, которое используют для управления нагревателем с помощью силового транзистора, имеющегося в задающем устройстве 704 нагревателя.
Аналоговая электронная схема, реализованная в контроллере 703 нагревателя, использует П-, ПИ-, ПД- или ПИД- (пропорционально-интегрально-дифференциальный) закон либо может представлять собой простую схему управления типа включить/выключить на основе выходного сигнала от термистора. Датчик температуры является частью электронной схемы, служащей для обнаружения изменений температуры. На данном чертеже в качестве примера датчика температуры рассмотрен термистор, причем он является частью мостовой схемы Уитстона 706. Изменение сопротивления термистора вследствие нагрева или охлаждения приводит к появлению на выходе из схемы конечного напряжения. Значение этого
- 7 015713 напряжения связано с температурой ячейки чипа из ЬТСС. Измеренное значение напряжения используют для того, чтобы определить, следует ли включить или выключить нагреватель. Нагреватель питается заранее установленной мощностью, определенной по максимальной температуре, которую требуется достичь в ячейке чипа из ЬТСС. Для учета отклонения сопротивления нагревателя и термистора (примерно 20% для оптимальной конструкции чипа) разработана схема автокалибровки, реализованная в карманном устройстве. Данная схема компенсирует изменение сопротивления путем применения коммерчески доступного термистора (РТ100), находящегося при комнатной температуре.
В схеме управления нагревателем применен микроконтроллер. Микроконтроллер программируют для формирования необходимого температурного профиля через коммуникационный интерфейс. Программа управляет контрольной схемой 102 нагревателя с целью реализации необходимого температурного профиля в чипе из ЬТСС. Для управления микроконтроллером с применением программного обеспечения, исполняемого ПЦП (1Рас| с операционной системой ^ίηάθ№ СЕ) был испытан интерфейс В1ис1оо111. В настоящее время для карманного устройства 109 осуществляется разработка программного обеспечения для обмена данными по В1ие1оо111 и разработка ГПИ (графического пользовательского интерфейса). Способ управления нагревателем и измерения значений термистором, описанный в настоящем изобретении, приведен только в качестве примера. Он не должен рассматриваться как единственный и ограничительный вариант контроллера. В настоящем изобретении могут применяться другие средства и способы управления нагревателем и измерения значений термистором.
Другое устройство обеспечивает возможность создания температурных профилей для ПЦР пользователем посредством ГПИ (графического пользовательского интерфейса). Температурные профили передаются на микроконтроллер через коммуникационный интерфейс 107. Температурный профиль содержит контрольные значения (температуру и время) и количество циклов. Данные датчика температуры и оптической системы обнаружения посылаются с микроконтроллера на другое устройство и показываются им. Компьютер также производит обработку данных и показывает результат реакции. Переносной компьютер оснащен операционной системой типа ^ίηάθ№ СЕ/МоЫ1е, Ра1т 08, 8утЫап, Ьших. В еще одном варианте осуществления возможно подавать на карманное устройство только контрольные значения; количество циклов при этом отслеживается другим устройством. Достижение заданных значений, посланных другим устройством исходя из температурного профиля, обеспечивается микроконтроллером.
Продукт ПЦР обычно анализируют с применением гель-электрофореза. Согласно данной технологии, фрагменты ДНК после ПЦР разделяют в электрическом поле и наблюдают путем окрашивания флуоресцентным красителем. Более подходящей является методика с применением флуоресцентного красителя, специфически связывающегося с двунитевой ДНК, с целью непрерывного мониторинга реакции (ПЦР в реальном времени). Примером подобного красителя является 8УВК Огееп, возбуждаемый синим светом с длиной волны 490 нм и испускающий при связывании с ДНК зеленый свет с длиной волны 520 нм. Интенсивность флуоресценции пропорциональна количеству двунитевой ДНК, образующейся в ходе ПЦР, и поэтому возрастает с количеством циклов.
Приводимый ниже пример показывает различные возможности, которые могут быть реализованы при помощи карманного устройства 109 совместно с другим устройством. Другое устройство, рассматриваемое в данном примере, представляет собой ПЦП/смартфон.
Рассматриваемая программа для ПЦП/смартфона работает в среде \Ушбо\\ъ тоЫ1е 5. Для обмена данными с карманным устройством программа использует стек профиля последовательного порта (8РР) В1ие1оо111 для \Ушбо\\ъ тоЫ1е. Карманное устройство содержит модуль В1ие1оо111. соединяющийся с микроконтроллером через ИЛКТ- (универсальный асинхронный прием и передача) порт с целью обмена данными. Основной функцией программы является управление процессом осуществления температурных циклов в карманном устройстве при помощи различных температурных профилей, хранимых в памяти, и мониторинг данного процесса. Она также снабжена такими функциями, как двухуровневый входной контроль, возможность отображения данных, возможность создания температурных профилей и др. На фиг. 15 показан способ обмена данными между программой и карманным устройством.
Приложение для ПЦП.
Программа для ПЦП принимает входные данные, включающие в себя контрольные значения (температуру и время) и количество циклов. Контрольные значения передаются на карманное устройство через В1ие1оо111-соединение; затем программа ожидает ответа карманного устройства. При достижении контрольного значения карманное устройство сообщает об этом ПЦП, который посылает на него следующий набор команд (фиг. 17). ПЦП также получает от карманного устройства данные (температуру и данные оптической системы) и показывает их. Для получения и исполнения команд, посланных ПЦП, в карманном устройстве имеется микроконтроллер со встроенной программой, способной к обмену данными по В1ие1оо111 и управлению аналоговыми схемами. Кроме того, программа микроконтроллера непрерывно отправляет температурные и оптические данные на ПЦП.
- 8 015713
Программа для ПЦП содержит 4 модуля:
1) модуль контроля доступа;
2) ГПИ;
3) модуль обработки и
4) модуль обмена данными.
Модуль контроля доступа
1. Данный модуль обеспечивает возможность входа пользователя в программу.
2. Модуль снабжен окном входа, предназначенным для ввода имени пользователя и пароля.
3. Имеются два уровня входного контроля:
а) уровень администратора;
б) уровень пользователя.
4. Администратор обладает следующими правами:
а) создание пользователей и пользовательских папок;
б) создание температурных профилей;
в) соединение с карманным устройством 109/смена устройства.
5. После выполнения входа с использованием своих имени пользователя и пароля пользователи имеют право на выполнение программы, просмотр и занесение в память данных, относящихся к их сеансу.
ГПИ
1. Модуль ГПИ предусматривает экраны:
а) для администратора с целью ввода различных контрольных значений (температуры и времени) и создания/удаления/изменения температурных профилей;
б) для создания/удаления пользователей и пользовательских папок;
в) для смены карманного устройства для обнаружения устройств В1исЮо111. находящихся в пределах досягаемости, программа использует стек В1ис1оо111. После обнаружения программа показывает все доступные устройства. находящиеся в пределах досягаемости. Администратор осуществляет выбор карманного устройства; программа запрашивает стек В1ие1оо111 с целью сопряжения с карманным устройством
109. После сопряжения программа заносит в память информацию о сопряженном устройстве для будущего использования;
г) для пуска. завершения. перезапуска и приостановки программы;
д) для окна регистрации с целью показа данных. переданных и полученных программой.
2. Модуль ГПИ снабжен экраном. предназначенным для отображения температурных и оптических данных. полученных от карманного устройства.
Модуль обработки данных
Модуль обработки данных обладает следующими функциями:
1) преобразование данных;
2) выполнение алгоритма обмена данными.
Преобразование данных.
1. Из выбранного пользователем температурного профиля осуществляется сбор данных.
2. Типичный температурный профиль выглядит следующим образом:
Начальная точка заданное значение заданное значение заданное значение количество циклов
Конечная тачка
3. Поскольку заданные значения содержат температуру и время. значения температуры затем преобразуются в напряжение с применением следующей формулы:
где V - напряжение;
ΐ - температура;
х и у - заранее определенные константы.
4. Полученные таким путем значения напряжения преобразуются в 10-битовые шестнадцатиричные (с основанием 16) значения с применением следующей формулы:
где V - напряжение;
5. Значения времени (в секундах) преобразуются в шестнадцатиричные (йех)значения.
- 9 015713
6. Температурные данные, собранные карманным устройством, из шестнадцатиричных значений преобразуются в напряжение с целью отображения, при этом применяют следующую формулу:
1023
7. Напряжение преобразуется обратно в температуру = у*у+х;
8. Собранные оптические данные преобразуются в напряжение и непосредственно посылаются на отображение.
Модуль обмена данными
Модуль обмена данными сообщается со стеком В1ие1оо111 для \Ушбо\\ъ шоЫ1е. В ходе обмена выполняются следующие протоколы.
Пуск.
Кнопка Пуск, предусмотренная в прикладной программе, производит пуск процесса осуществления температурных циклов. Программа запрашивает стек В1ие1оо111 с целью установления соединения с карманным устройством через беспроводной последовательный порт. После получения подтверждения ПЦП начинает обмен с карманным устройством.
Стоп/Пауза/Продолжить.
Команда Стоп останавливает осуществление термических циклов и дает карманному устройству команду понизить температуру чипа до комнатной температуры; данный процесс не может быть перезапущен. Пауза поддерживает температуру чипа при текущем рабочем значении температуры. Пауза может быть прекращена командой Продолжить.
Применение переносных компьютерных платформ наподобие ПЦП предоставляет системе достаточное количество вычислительных ресурсов для управления электроникой и создания обладающего широкими возможностями и в то же время простого пользовательского интерфейса для показа данных. Оно также придает системе модульность и тем самым делает возможным легкое обновление системы с минимальными затратами для пользователя.
В настоящем изобретении предложена отвечающая требованиям рынка карманная система для ПЦР-анализа, предназначенная для особых областей применения в диагностике. Программа, исполняемая другим устройством, обеспечивает создание полностью укомплектованной карманной ПЦР-системы с обнаружением в реальном времени и программным управлением.
Путем снижения теплоемкости и повышения скоростей нагрева/охлаждения с применением данного устройства время, затрачиваемое на завершение реакции из 30-40 циклов и составляющее 2-3 ч, было снижено до менее чем 30 мин даже для образца умеренного объема, составляющего 5-25 мкл. На фиг. 14 показано время, затраченное на амплификацию ДНК вируса гепатита В с применением чипа из ЬТСС согласно настоящему изобретению. ПЦР осуществляли в течение 45 циклов; удалось добиться амплификации за 45 мин, что показано на фиг. 14 в поз. (1). Кроме того, амплификацию также наблюдали при осуществлении 45 циклов ПЦР в течение 20 мин (2) и 15 мин (3). Обычно длительность ПЦР для выявления вируса гепатита В (45 циклов) составляет примерно 2 ч.
Миниатюризация обеспечивает возможность точного измерения при меньшем размере образца и потреблении меньших объемов дорогостоящих реагентов. Низкие значения теплоемкости микросистем и малые размеры образцов обеспечивают возможность быстрого осуществления термических циклов при низких затратах мощности, что повышает скорость многих процессов, в том числе репликации ДНК путем микро-ПЦР. Кроме того, химические процессы, зависящие от поверхностных химических явлений, значительно ускоряются вследствие увеличения отношения площади поверхности к объему, возможного в микромасштабной технологии. Преимущества микрогидродинамических систем способствовали созданию интегрированных микросистем для химического анализа.
Таким образом, карманное устройство 109 на основе микрочипа позволяет использовать технологию ПЦР вне сложных лабораторных условий, что расширяет области применения этой крайне мощной технологии как для клинической диагностики, так и для анализа пищи, скрининга крови в банках крови или в других областях применения.
Существующее оборудование для ПЦР с несколькими реакционными камерами обеспечивает несколько участков для проведения экспериментальных исследований на ДНК, в каждом из которых реализуется один и тот же протокол температурного режима и которые поэтому неэффективны с точки зрения затрат времени. В связи с этим возникает необходимость в снижении времени проведения реакции и объема отбираемого образца.
Согласно настоящему изобретению ПЦР в будущем может проводиться в системе из нескольких однотипных устройств, обладающих очень быстрой тепловой реакцией и надежно изолированных от соседних ПЦР-чипов, с целью создания возможности эффективного и независимого осуществления нескольких реакций по разным температурным протоколам при минимальных взаимных помехах.
- 10 015713
Анализ или количественное определение продуктов ПЦР осуществляют путем практической интеграции систем обнаружения по флуоресценции в реальном времени. Данная система также может быть интегрирована в системы количественного определения и обнаружения, предназначенные для диагностики таких болезней, как гепатит В (фиг. 14), СПИД, туберкулез и др. Другие возможные рынки включают в себя мониторинг пищи, анализ ДНК, криминалистические исследования и мониторинг окружающей среды.
На фиг. 8 показан сравнительный график плавления фрагмента ДНК фага λ-636 в чипе со встроенными нагревателем и термистором.
На фиг. 9 показано возрастание сигнала флуоресценции, связанное с амплификацией ДНК фага λ-311. Профилем изменения температуры управляли при помощи карманного устройства; реакцию осуществляли в чипе (3 мкл реакционной смеси и 6 мкл масла). Флуоресценцию исследовали с применением обычного синхронного усилителя.
Согласно настоящему изобретению также предложена диагностическая система. Методика, использованная при разработке диагностической системы, состояла вначале в стандартизации протоколов температурного режима для небольшого количества задач и затем в обеспечении возможности осуществления данных протоколов в чипе. Праймеры, созданные для ДНК фрагмента 168 рибосом, амплифицировали фрагменты из Е.соИ и сальмонеллы размером примерно 300-400 п.о., в то время как праймеры для гена 81п амплифицировали фрагмент из 8а1топе11а 1урЫ размером примерно 200 п.о. Получение продуктов было подтверждено путем обнаружения красителем 8УВВ Сгееп, а также электрофорезом на агарозном геле. На фиг. 9 и 13 показаны изображения гелей с ДНК λ-311 и гена сальмонеллы, амплифицированных с помощью микрочипа.
Профиль изменения температуры для амплификации ДНК λ-311:
денатурация: 94°С (30 с)
94°С (30 с) - 50°С (30 с) - 72°С (45 с);
элонгация: 72°С (120 с).
Профиль изменения температуры для амплификации гена сальмонеллы:
денатурация: 94°С (90 с)
94°С (30 с) - 55°С (30 с) - 72°С (30 с);
элонгация: 72°С (300 с).
ПЦР в обработанной крови и плазме.
Кровь или плазму обрабатывали осаждающим агентом, способным осаждать из образцов основные компоненты, являющиеся ингибиторами ПЦР. В качестве матрицы использовали чистую надосадочную жидкость. С применением данного протокола амплифицировали фрагмент из 8а1топе11а 1урЫ размером примерно 200 п.о. (фиг. 10). На фиг. 10 на изображении, полученном после гель-электрофореза, показаны:
- контрольная реакция;
- продукт ПЦР в необработанной крови;
- продукт ПЦР в обработанной крови;
- продукт ПЦР в обработанной плазме.
Буфер для прямой ПЦР в крови.
Для прямого ПЦР-анализа с использованием образцов крови и плазмы был составлен специальный буфер. С применением данной специальной буферной системы была достигнута прямая ПЦРамплификация в крови и плазме. С применением данной буферной системы и чипа из ЬТСС согласно настоящему изобретению была достигнута амплификация в крови до 50% и в плазме до 40% (см. фиг. 11 и 12). На фиг. 11 на изображении, полученном после гель-электрофореза, показаны:
- продукт ПЦР - 20%, кровь;
- продукт ПЦР - 30%, кровь;
- продукт ПЦР - 40%, кровь;
- продукт ПЦР - 50%, кровь.
На фиг. 12 на изображении, полученном после гель-электрофореза, показаны:
- продукт ПЦР - 20%, плазма;
- продукт ПЦР - 30%, плазма;
- продукт ПЦР - 40%, плазма;
- продукт ПЦР - 50%, плазма;
- контрольная реакция.
Специальный буфер содержит буферную соль, хлорид или сульфат, в состав которого входит двухвалентный ион, неионогенное ПАВ, стабилизатор и сахарный спирт.
На фиг. 16 показана кривая плавления ДНК λ-311, определенная по производной сигнала флуоресценции. На данном чертеже также проведено сравнение между настоящим изобретением (161) и ПЦРустройством известного типа (162).
- 11 015713
Более острый пик: высота пика/ширина пика по оси х на полувысоте = 1,2/43.
Более пологий пик: высота пика/ширина пика по оси х на полувысоте = 0,7/63.
Более высокая величина отношения означает большую остроту пика. По оси у на графике отложена производная (угол наклона кривой плавления), причем больший угол наклона означает более резкое плавление.
На фиг. 19 показан вариант осуществления оптической системы со светоделителем, которая может применяться в карманном устройстве. Система обнаружения по флуоресценции содержит источник света в виде светодиода 193, линзу 196, предназначенную для фокусировки света, полосовой фильтр 195, предназначенный для отбора света с нужной длиной волны, светоделитель 191, линзу 198, служащую для фокусировки падающего пучка и сигнала от образца, находящегося в чипе 200, полосовой фильтр 194, предназначенный для отбора света с нужной длиной волны, фокусирующую линзу 197 и фотодетектор 192.
На фиг. 20 показан вариант осуществления гибридной оптической системы, включающей в себя оптическое волокно и линзы. Данная система обнаружения по флуоресценции содержит источник света в виде светодиода, не показанный на чертеже, снабженный полосовым фильтром, связанным с оптическим волокном 213, с целью отбора света с нужной длиной волны. Оптическое волокно направляет свет на образец. Для фокусировки света, выходящего из оптического волокна, на образце возможно применение соответствующих линз. Для сведения пучка, испущенного образцом, находящимся в чипе 200, применяются линзы 212. Полосовой фильтр 214 осуществляет отбор испущенного света с нужной длиной волны; фокусирующая линза 212 фокусирует пучок на фотодетекторе.

Claims (16)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Карманное устройство для микроанализа методом ПЦР (полимеразной цепной реакции), содержащее:
    а) ПЦР-микрочип, выполненный по технологии ЬТСС (получения керамики низкотемпературного спекания), содержащий нагреватель и реакционную камеру, предназначенную для размещения образца;
    б) контроллер нагревателя, предназначенный для регулирования нагревателя на основе входного сигнала, полученного от датчика температуры;
    в) оптическую систему обнаружения, предназначенную для обнаружения сигнала флуоресценции от образца;
    г) по меньшей мере один коммуникационный интерфейс, предназначенный для взаимодействия с другим(и) устройством(ами).
  2. 2. Устройство по п.1, в котором между нагревателем и реакционной камерой находится по меньшей мере один проводящий слой.
  3. 3. Устройство по п.1, в котором реакционная камера окружена проводящими кольцами.
  4. 4. Устройство по п.3, в котором проводящие кольца соединены с проводящим слоем стойками.
  5. 5. Устройство по п.1, в котором для измерения температуры чипа применяют датчик температуры, размещенный вне чипа или встроенный по меньшей мере в один слой чипа.
  6. 6. Устройство по п.1, в котором датчик температуры присоединен в качестве одного из плеч мостовой схемы, причем выходной сигнал упомянутой мостовой схемы усилен и затем подан на контроллер нагревателя с целью регулирования нагревателя.
  7. 7. Устройство по п.1, причем чип содержит прозрачную уплотнительную крышку, покрывающую реакционную камеру.
  8. 8. Устройство по п.1, в котором оптическая система содержит источник света и фотодетектор, а указанная оптическая система обнаружения выбрана из группы, включающей светоделительную оптическую систему обнаружения, гибридную оптическую систему обнаружения и разветвленную оптическую систему обнаружения.
  9. 9. Устройство по п.1, причем коммуникационный интерфейс выбран из группы, включающей последовательный интерфейс, И8В, В1исЮо111 и их сочетания.
  10. 10. Устройство по п.1, причем другое устройство, получающее данные о температуре чипа и усиленный сигнал от карманного устройства, выбрано из группы, включающей смартфон, персональный цифровой помощник и программируемое устройство.
  11. 11. Способ мониторинга карманного устройства для микроанализа методом ПЦР (полимеразной цепной реакции) и управления им, который включает следующие стадии:
    а) установление обмена данными между карманным устройством для ПЦР-микроанализа и другим устройством через коммуникационный интерфейс;
    б) запуск процесса осуществления температурных циклов на основе значений профиля температур, полученных от другого устройства, осуществляющего управление ПЦР-микрочипом, выполненным по технологии ЬТСС (получения керамики низкотемпературного спекания);
    в) отправка оптического сигнала, обнаруженного оптической системой, на другое устройство.
    - 12 015713
  12. 12. Способ по п.11, согласно которому передача значений температурного профиля в другое устройство, создание, изменение или удаление температурных профилей осуществляются через пользовательский интерфейс.
  13. 13. Способ по п.11, согласно которому другое устройство предусматривает аутентификацию пользователя, причем в упомянутом другом устройстве хранится множество температурных профилей.
  14. 14. Способ по п.11, согласно которому температурный профиль предусматривает задание значения температуры и количества циклов, причем чип поддерживают при заданной температуре в течение времени, заданного контрольным значением.
  15. 15. Способ по п.11, согласно которому температуру ПЦР-микрочипа доводят до комнатной температуры путем остановки процесса осуществления температурных циклов и поддерживают постоянную температуру ПЦР-микрочипа при остановленном термическом цикле.
  16. 16. Способ по п.11, согласно которому температурные и оптические данные отображают на дисплее другого устройства.
EA201070389A 2007-10-12 2008-10-13 Карманное устройство для пцр-микроанализа EA015713B1 (ru)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN2313CH2007 2007-10-12
IN2312CH2007 2007-10-12
IN2311CH2007 2007-10-12
IN2314CH2007 2007-10-12
IN2328CH2007 2007-10-15
PCT/IN2008/000665 WO2009047804A2 (en) 2007-10-12 2008-10-13 Hand held micro pcr device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201070389A1 EA201070389A1 (ru) 2010-10-29
EA015713B1 true EA015713B1 (ru) 2011-10-31

Family

ID=40549716

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201070390A EA027913B1 (ru) 2007-10-12 2008-10-13 Микрочип
EA201070389A EA015713B1 (ru) 2007-10-12 2008-10-13 Карманное устройство для пцр-микроанализа

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201070390A EA027913B1 (ru) 2007-10-12 2008-10-13 Микрочип

Country Status (34)

Country Link
US (2) US9370774B2 (ru)
EP (2) EP2212691B1 (ru)
JP (2) JP5167362B2 (ru)
KR (2) KR101571038B1 (ru)
CN (2) CN101868721B (ru)
AP (2) AP2683A (ru)
AR (2) AR070659A1 (ru)
AU (2) AU2008310526B2 (ru)
BR (2) BRPI0817985B1 (ru)
CA (2) CA2702418C (ru)
CL (2) CL2008003008A1 (ru)
CO (2) CO6270380A2 (ru)
CY (2) CY1121430T1 (ru)
DK (2) DK2212692T3 (ru)
EA (2) EA027913B1 (ru)
ES (2) ES2728957T3 (ru)
HK (2) HK1149080A1 (ru)
HR (2) HRP20190418T1 (ru)
HU (2) HUE045587T2 (ru)
IL (2) IL204996A (ru)
LT (2) LT2212692T (ru)
MA (2) MA31803B1 (ru)
MX (2) MX2010003976A (ru)
MY (2) MY166386A (ru)
NZ (2) NZ584592A (ru)
PE (2) PE20090965A1 (ru)
PL (2) PL2212692T3 (ru)
PT (2) PT2212691T (ru)
SI (2) SI2212692T1 (ru)
TN (2) TN2010000157A1 (ru)
TR (1) TR201903278T4 (ru)
TW (2) TWI448686B (ru)
WO (2) WO2009047805A2 (ru)
ZA (1) ZA201002536B (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669867C2 (ru) * 2013-03-15 2018-10-16 Нанобиосим, Инк. Системы и способы анализа нуклеиновых кислот и белков посредством мобильного устройства
US10933417B2 (en) 2013-03-15 2021-03-02 Nanobiosym, Inc. Systems and methods for mobile device analysis of nucleic acids and proteins

Families Citing this family (88)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8836513B2 (en) 2006-04-28 2014-09-16 Proteus Digital Health, Inc. Communication system incorporated in an ingestible product
US8802183B2 (en) 2005-04-28 2014-08-12 Proteus Digital Health, Inc. Communication system with enhanced partial power source and method of manufacturing same
EP2392258B1 (en) 2005-04-28 2014-10-08 Proteus Digital Health, Inc. Pharma-informatics system
US8912908B2 (en) 2005-04-28 2014-12-16 Proteus Digital Health, Inc. Communication system with remote activation
US9862984B2 (en) 2006-04-21 2018-01-09 Nanobiosym, Inc. Single-molecule platform for drug discovery: methods and apparatuses for drug discovery, including discovery of anticancer and antiviral agents
US9270025B2 (en) 2007-03-09 2016-02-23 Proteus Digital Health, Inc. In-body device having deployable antenna
KR101214453B1 (ko) 2008-08-13 2012-12-24 프로테우스 디지털 헬스, 인코포레이티드 복용 가능한 회로
WO2010111403A2 (en) 2009-03-25 2010-09-30 Proteus Biomedical, Inc. Probablistic pharmacokinetic and pharmacodynamic modeling
CN102458236B (zh) 2009-04-28 2016-01-27 普罗秋斯数字健康公司 高可靠性的可摄入事件标记器及其使用方法
WO2010132331A2 (en) 2009-05-12 2010-11-18 Proteus Biomedical, Inc. Ingestible event markers comprising an ingestible component
AU2010257118B2 (en) 2009-06-04 2014-08-28 Lockheed Martin Corporation Multiple-sample microfluidic chip for DNA analysis
WO2011127252A2 (en) 2010-04-07 2011-10-13 Proteus Biomedical, Inc. Miniature ingestible device
KR20130092391A (ko) * 2010-04-30 2013-08-20 빅텍 프라이빗 리미티드 비접촉 실시간 마이크로 폴리머라제 연쇄 반응 시스템 및 그 방법
US8384395B2 (en) 2010-05-06 2013-02-26 Texas Instrument Incorporated Circuit for controlling temperature and enabling testing of a semiconductor chip
WO2012015756A2 (en) * 2010-07-29 2012-02-02 Proteus Biomedical, Inc. Hybrid housing for implantable medical device
MX2013004184A (es) 2010-10-15 2013-07-29 Lockheed Corp Diseño optico microfluidico.
US8729502B1 (en) 2010-10-28 2014-05-20 The Research Foundation For The State University Of New York Simultaneous, single-detector fluorescence detection of multiple analytes with frequency-specific lock-in detection
JP2014504902A (ja) 2010-11-22 2014-02-27 プロテウス デジタル ヘルス， インコーポレイテッド 医薬品を有する摂取可能なデバイス
WO2012073114A2 (en) * 2010-11-30 2012-06-07 Quantumdx Group Limited The design, fabrication and use of a microfluidics multitemperature flexible reaction device
GB201100152D0 (en) * 2011-01-06 2011-02-23 Epistem Ltd Genedrive RFID
CN102220225A (zh) * 2011-05-23 2011-10-19 北京工业大学 聚合酶链式反应器及实时机电扫描检测装置
CN102220228A (zh) * 2011-05-23 2011-10-19 北京工业大学 聚合酶链式反应器及实时光学阵列检测装置
WO2012178210A1 (en) * 2011-06-23 2012-12-27 Anitoa Systems, Llc Apparatus for amplification of nucleic acids
WO2015112603A1 (en) 2014-01-21 2015-07-30 Proteus Digital Health, Inc. Masticable ingestible product and communication system therefor
US9756874B2 (en) 2011-07-11 2017-09-12 Proteus Digital Health, Inc. Masticable ingestible product and communication system therefor
US9322054B2 (en) 2012-02-22 2016-04-26 Lockheed Martin Corporation Microfluidic cartridge
WO2014018454A1 (en) 2012-07-23 2014-01-30 Proteus Digital Health, Inc. Techniques for manufacturing ingestible event markers comprising an ingestible component
JP5869736B2 (ja) 2012-10-18 2016-02-24 プロテウス デジタル ヘルス， インコーポレイテッド 通信デバイス用の電源において電力消失およびブロードキャスト電力を適応的に最適化するための装置、システム、および方法
MX2015009264A (es) 2013-01-18 2016-03-31 Biomeme Inc Dispositivo analitico.
TWI659994B (zh) 2013-01-29 2019-05-21 美商普羅托斯數位健康公司 高度可膨脹之聚合型薄膜及包含彼之組成物
AU2013202805B2 (en) 2013-03-14 2015-07-16 Gen-Probe Incorporated System and method for extending the capabilities of a diagnostic analyzer
JP5941240B2 (ja) 2013-03-15 2016-06-29 プロテウス デジタル ヘルス， インコーポレイテッド 金属検出器装置、システム、および方法
JP6222221B2 (ja) * 2013-03-21 2017-11-01 日本電気株式会社 電気泳動装置及び電気泳動方法
CN103308502B (zh) * 2013-06-01 2015-06-17 浙江大学 掌上型通用微流控芯片即时检测装置及应用
JP6538691B2 (ja) 2013-08-26 2019-07-03 ダイアジェネティクス・インコーポレイテッド 核酸増幅のための携帯機器の動作用ハードウェア及びモバイルソフトウェア
US9796576B2 (en) 2013-08-30 2017-10-24 Proteus Digital Health, Inc. Container with electronically controlled interlock
US10084880B2 (en) 2013-11-04 2018-09-25 Proteus Digital Health, Inc. Social media networking based on physiologic information
WO2015138343A1 (en) 2014-03-10 2015-09-17 Click Diagnostics, Inc. Cartridge-based thermocycler
WO2015176253A1 (en) * 2014-05-21 2015-11-26 Coyote Bioscience Co., Ltd. Systems and methods for low power thermal cycling
DE102014108144B4 (de) * 2014-06-10 2015-12-31 Kist Europe-Korea Institute of Science and Technologie Europe Forschungsgesellschaft mbh Verfahren zum Betreiben eines Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktionssystems (PCR) sowie eine Vorrichtung zum Betreiben des Verfahrens.
US10196678B2 (en) 2014-10-06 2019-02-05 ALVEO Technologies Inc. System and method for detection of nucleic acids
US10627358B2 (en) 2014-10-06 2020-04-21 Alveo Technologies, Inc. Method for detection of analytes
US10352899B2 (en) 2014-10-06 2019-07-16 ALVEO Technologies Inc. System and method for detection of silver
US9921182B2 (en) 2014-10-06 2018-03-20 ALVEO Technologies Inc. System and method for detection of mercury
US9506908B2 (en) 2014-10-06 2016-11-29 Alveo Technologies, Inc. System for detection of analytes
US11241687B2 (en) * 2014-11-26 2022-02-08 Imec Vzw Compact glass-based fluid analysis device and method to fabricate
WO2016109691A1 (en) 2014-12-31 2016-07-07 Boris Andreyev Devices and methods for molecular diagnostic testing
KR20160090927A (ko) * 2015-01-22 2016-08-02 (주)미코바이오메드 휴대용 실시간 dna 분석 장치
WO2016148646A1 (en) 2015-03-13 2016-09-22 Nanyang Technological University Testing device, microfluidic chip and nucleic acid testing method
US10279352B2 (en) * 2015-03-18 2019-05-07 Optolane Technologies Inc. PCR module, PCR system having the same, and method of inspecting using the same
US11051543B2 (en) 2015-07-21 2021-07-06 Otsuka Pharmaceutical Co. Ltd. Alginate on adhesive bilayer laminate film
EP3313977B1 (en) * 2016-01-29 2020-08-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Sample-reagent mixture thermal cycling
US11958052B2 (en) * 2016-04-07 2024-04-16 Metaboscreen Co., Ltd. Thermocycling inspection device and chip holder
WO2017185067A1 (en) 2016-04-22 2017-10-26 Click Diagnostics, Inc. Printed circuit board heater for an amplification module
WO2017197040A1 (en) 2016-05-11 2017-11-16 Click Diagnostics, Inc. Devices and methods for nucleic acid extraction
USD800331S1 (en) 2016-06-29 2017-10-17 Click Diagnostics, Inc. Molecular diagnostic device
MX2018015889A (es) 2016-06-29 2019-05-27 Click Diagnostics Inc Dispositivos y metodos para la deteccion de moleculas usando una celda de flujo.
USD800914S1 (en) 2016-06-30 2017-10-24 Click Diagnostics, Inc. Status indicator for molecular diagnostic device
USD800913S1 (en) 2016-06-30 2017-10-24 Click Diagnostics, Inc. Detection window for molecular diagnostic device
CN106190821A (zh) * 2016-07-01 2016-12-07 四川简因科技有限公司 一种集成了光电检测装置的手持式蓝牙pcr仪
KR20210018961A (ko) 2016-07-22 2021-02-18 프로테우스 디지털 헬스, 인코포레이티드 섭취 가능한 이벤트 마커의 전자기 감지 및 검출
CN109996888A (zh) 2016-09-23 2019-07-09 阿尔韦奥科技公司 用于检测分析物的方法和组合物
IL265827B2 (en) 2016-10-26 2023-03-01 Proteus Digital Health Inc Methods for producing capsules with ingestible event markers
DE102016222035A1 (de) * 2016-11-10 2018-05-17 Robert Bosch Gmbh Mikrofluidische Vorrichtung und Verfahren zur Analyse von Proben
CN108107024A (zh) * 2016-11-25 2018-06-01 苏州百源基因技术有限公司 一种智能化pcr仪
KR101882239B1 (ko) * 2016-12-06 2018-07-26 (주)옵토레인 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈, 이를 포함하는 피씨알시스템, 및 이를 이용한 피씨알실험방법
KR20180078402A (ko) * 2016-12-29 2018-07-10 한국산업기술대학교산학협력단 개 코로나 바이러스의 신속 진단을 위한 pcr 기기 및 시스템
WO2018175424A1 (en) * 2017-03-22 2018-09-27 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois System for rapid, portable, and multiplexed detection and identification of pathogen specific nucleic acid sequences
US11366116B1 (en) * 2017-04-12 2022-06-21 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Real time autonomous surveillance of pathogens
WO2019094784A1 (en) 2017-11-09 2019-05-16 Click Diagnostics, Inc. Portable molecular diagnostic device and methods for the detection of target viruses
CN108220123A (zh) * 2018-01-29 2018-06-29 黄昶荃 一种基于实时荧光定量pcr的快速便携式分子检测设备
BR102018002575A2 (pt) * 2018-02-07 2019-08-27 Fundação Oswaldo Cruz dispositivo de ensaios lamp
DE102018206092A1 (de) * 2018-04-20 2019-10-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines Analysegerätes zur Ausführung einer Analyse eines Probenmaterials
CN109706071A (zh) * 2018-12-21 2019-05-03 东莞理工学院 一种微型基因检测仪
EP3914871B1 (en) * 2019-01-23 2024-04-17 Carlisle Fluid Technologies, Inc. System and method for controlling a curing process
CN110044955B (zh) * 2019-02-15 2024-04-02 上海海事大学 用于稳态法测量膏状材料导热性能的样品支架及测量方法
WO2020191193A1 (en) 2019-03-21 2020-09-24 Biomeme, Inc. Multi-function analytic devices
CN109884517B (zh) * 2019-03-21 2021-04-30 浪潮商用机器有限公司 一种待测芯片及测试系统
KR102368556B1 (ko) 2019-11-21 2022-02-28 주식회사 코사이언스 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 ｐｃｒ 장치
KR20210076417A (ko) 2019-12-16 2021-06-24 주식회사 코사이언스 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 ｐｃｒ 장치
KR20210076413A (ko) 2019-12-16 2021-06-24 주식회사 코사이언스 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 ｐｃｒ 장치
WO2021138544A1 (en) 2020-01-03 2021-07-08 Visby Medical, Inc. Devices and methods for antibiotic susceptibility testing
CN111925931A (zh) * 2020-08-25 2020-11-13 墨卓生物科技(上海)有限公司 Pcr仪的加热结构及芯片定位加热方法
CA3192080A1 (en) 2020-09-18 2022-03-24 Marc DEJOHN Portable devices and methods for analyzing samples
RU209636U1 (ru) * 2020-11-11 2022-03-17 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство здравоохранения Российской Федерации Амплификатор ДНК с регистрацией результатов в режиме реального времени
CN112779151A (zh) * 2021-03-02 2021-05-11 济南国益生物科技有限公司 一种便携式的荧光定量核酸扩增仪
KR20220168331A (ko) 2021-06-16 2022-12-23 주식회사 아모센스 세라믹그린시트 가공방법
WO2023279061A1 (en) * 2021-07-02 2023-01-05 Rt Microfluidics, Inc. Pathogen testing device

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3531990A (en) * 1966-11-14 1970-10-06 Foxboro Co Wheatstone bridge for making precise temperature measurements
US4010133A (en) * 1971-05-26 1977-03-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Low-fire green ceramic articles and slip compositions for producing same
US4335216A (en) * 1981-05-01 1982-06-15 Tam Ceramics, Inc. Low temperature fired dielectric ceramic composition and method of making same
US5498392A (en) * 1992-05-01 1996-03-12 Trustees Of The University Of Pennsylvania Mesoscale polynucleotide amplification device and method
US5455385A (en) * 1993-06-28 1995-10-03 Harris Corporation Multilayer LTCC tub architecture for hermetically sealing semiconductor die, external electrical access for which is provided by way of sidewall recesses
US5382931A (en) * 1993-12-22 1995-01-17 Westinghouse Electric Corporation Waveguide filters having a layered dielectric structure
US5708570A (en) * 1995-10-11 1998-01-13 Hughes Aircraft Company Shrinkage-matched circuit package utilizing low temperature co-fired ceramic structures
US6054277A (en) * 1996-05-08 2000-04-25 Regents Of The University Of Minnesota Integrated microchip genetic testing system
US5801108A (en) * 1996-09-11 1998-09-01 Motorola Inc. Low temperature cofireable dielectric paste
US7133726B1 (en) * 1997-03-28 2006-11-07 Applera Corporation Thermal cycler for PCR
US5993750A (en) 1997-04-11 1999-11-30 Eastman Kodak Company Integrated ceramic micro-chemical plant
US6572830B1 (en) * 1998-10-09 2003-06-03 Motorola, Inc. Integrated multilayered microfludic devices and methods for making the same
CA2375516A1 (en) * 1999-06-17 2000-12-28 Cyrano Sciences, Inc. Multiple sensing system and device
CN1117282C (zh) * 1999-09-03 2003-08-06 何农跃 聚合酶链式反应微阵列探针循环检测型生物芯片
CN1256415A (zh) * 1999-09-23 2000-06-14 陆祖宏 一种微阵列探针芯片检测仪
JP2003517591A (ja) * 1999-12-09 2003-05-27 モトローラ・インコーポレイテッド 分析試料の反応を行うための多層微量流体デバイス
AU778696B2 (en) * 1999-12-15 2004-12-16 Ge Healthcare Bio-Sciences Ab Compositions and methods for performing biological reactions
US6699713B2 (en) * 2000-01-04 2004-03-02 The Regents Of The University Of California Polymerase chain reaction system
WO2002074898A2 (en) * 2001-03-16 2002-09-26 Techne (Cambridge) Ltd Gradient block temperature control device
US6750661B2 (en) * 2001-11-13 2004-06-15 Caliper Life Sciences, Inc. Method and apparatus for controllably effecting samples using two signals
US7467119B2 (en) * 2003-07-21 2008-12-16 Aureon Laboratories, Inc. Systems and methods for treating, diagnosing and predicting the occurrence of a medical condition
US7015810B2 (en) * 2003-12-02 2006-03-21 Exon Science Incorporation Control system with hot plug signal transmission channel for reaction equipment and monitoring device thereof
KR20060113987A (ko) * 2003-12-10 2006-11-03 스미스 디텍션 인크. 자율적 감시 시스템
WO2006085948A2 (en) * 2004-07-01 2006-08-17 Cornell Research Foundation, Inc. Real-time pcr detection of microorganisms using an integrated microfluidics platform
EP1841854A4 (en) * 2005-01-27 2009-10-21 Applera Corp DEVICES AND METHODS FOR PREPARING SAMPLES
JP2006300860A (ja) * 2005-04-25 2006-11-02 Kyocera Corp マイクロ化学チップ
WO2007028084A2 (en) * 2005-09-01 2007-03-08 Canon U.S. Life Sciences, Inc. Method and molecular diagnostic device for detection, analysis and identification of genomic dna
CN1987430B (zh) * 2006-12-20 2011-01-12 东华大学 集成式多功能芯片仪

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Golonka, L.J. et al. "LTCC based microfluidic system with optical detection". Sensors and Actuators B: Chemical, November 2005. Vol. 111-112, pages 396-402, ISSN 0925-4005 *
Martinez-Ciseros C.S et al. "LTCC microflow analyzers with monolithic integration of thermal control". Sensors and Actuators A: Physical, July 2007. Vol. 138, No 1, pages 63-70, ISSN 0924-4247 *
Sadler, D.G. et al., "Thermal Management of BioMEMS: Temperature Control for Ceramic-Based PCR and DNA Detection Devices". IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, June 2003. Vol. 26, No 2, pages 309-316, ISSN 1521-3331 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669867C2 (ru) * 2013-03-15 2018-10-16 Нанобиосим, Инк. Системы и способы анализа нуклеиновых кислот и белков посредством мобильного устройства
US10933417B2 (en) 2013-03-15 2021-03-02 Nanobiosym, Inc. Systems and methods for mobile device analysis of nucleic acids and proteins

Also Published As

Publication number Publication date
HUE043078T2 (hu) 2019-08-28
IL204997A0 (en) 2010-11-30
HRP20190418T1 (hr) 2019-07-12
NZ584592A (en) 2011-11-25
EP2212691B1 (en) 2018-12-05
DK2212692T3 (da) 2019-05-20
CN101868722B (zh) 2014-11-12
KR101571038B1 (ko) 2015-11-24
LT2212692T (lt) 2019-06-10
TR201903278T4 (tr) 2019-04-22
CA2702549A1 (en) 2009-04-16
JP2011501122A (ja) 2011-01-06
CO6270381A2 (es) 2011-04-20
MX2010003978A (es) 2010-06-03
HRP20190871T1 (hr) 2019-08-23
DK2212691T3 (en) 2019-04-01
JP5167362B2 (ja) 2013-03-21
IL204996A0 (en) 2010-11-30
WO2009047804A2 (en) 2009-04-16
PT2212692T (pt) 2019-06-17
PT2212691T (pt) 2019-03-21
AP2930A (en) 2014-06-30
MY166386A (en) 2018-06-25
EP2212692A4 (en) 2015-09-23
HUE045587T2 (hu) 2020-01-28
BRPI0817985B1 (pt) 2021-11-09
KR20100091166A (ko) 2010-08-18
IL204997A (en) 2015-03-31
HK1149327A1 (en) 2011-09-30
ES2728957T3 (es) 2019-10-29
CA2702549C (en) 2020-10-06
IL204996A (en) 2014-07-31
AP2010005239A0 (en) 2010-04-30
HK1149080A1 (en) 2011-09-23
AU2008310525A1 (en) 2009-04-16
PE20090965A1 (es) 2009-07-13
TW200923364A (en) 2009-06-01
EA027913B1 (ru) 2017-09-29
EP2212692A2 (en) 2010-08-04
AP2683A (en) 2013-06-12
CN101868721B (zh) 2012-12-19
CN101868722A (zh) 2010-10-20
SI2212691T1 (sl) 2019-08-30
CL2008003008A1 (es) 2009-10-02
KR101571040B1 (ko) 2015-11-24
MA31804B1 (fr) 2010-10-01
EA201070389A1 (ru) 2010-10-29
BRPI0816357A2 (pt) 2020-08-18
JP2011509070A (ja) 2011-03-24
MX2010003976A (es) 2010-09-30
ES2714559T3 (es) 2019-05-29
AR071730A1 (es) 2010-07-14
AU2008310526B2 (en) 2013-06-13
AR070659A1 (es) 2010-04-28
MA31803B1 (fr) 2010-10-01
CN101868721A (zh) 2010-10-20
BRPI0817985A2 (pt) 2020-12-22
TW200930819A (en) 2009-07-16
EP2212691A2 (en) 2010-08-04
WO2009047804A3 (en) 2009-06-04
EP2212691A4 (en) 2015-09-23
CL2008003007A1 (es) 2009-10-02
EA201070390A1 (ru) 2010-10-29
AP2010005240A0 (en) 2010-04-30
US9044754B2 (en) 2015-06-02
CO6270380A2 (es) 2011-04-20
ZA201002536B (en) 2010-12-29
EP2212692B1 (en) 2019-02-13
LT2212691T (lt) 2019-06-25
KR20100081330A (ko) 2010-07-14
US20100240044A1 (en) 2010-09-23
PL2212691T3 (pl) 2019-05-31
CA2702418A1 (en) 2009-04-16
NZ584594A (en) 2011-12-22
WO2009047805A2 (en) 2009-04-16
US20100297640A1 (en) 2010-11-25
JP5226075B2 (ja) 2013-07-03
CY1122008T1 (el) 2020-10-14
TN2010000157A1 (en) 2011-11-11
SI2212692T1 (sl) 2019-08-30
PE20090936A1 (es) 2009-07-13
BRPI0816357B1 (pt) 2021-08-10
TWI448686B (zh) 2014-08-11
MY166387A (en) 2018-06-25
AU2008310526A1 (en) 2009-04-16
TN2010000156A1 (en) 2011-11-11
AU2008310525B2 (en) 2013-06-13
TWI523949B (zh) 2016-03-01
US9370774B2 (en) 2016-06-21
CY1121430T1 (el) 2020-05-29
CA2702418C (en) 2021-10-26
PL2212692T3 (pl) 2020-01-31
WO2009047805A3 (en) 2009-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2008310525B2 (en) Hand held micro PCR device
US20220040701A1 (en) Microfluidic analysis system
JP2001505819A (ja) 化学反応用微細加工スリーブデバイス
CN111197003B (zh) 一种基于智能手机的集成核酸提取扩增检测的分析装置及方法
CN110791423A (zh) 核酸检测装置、方法及系统
CN212581870U (zh) 核酸提取纯化和扩增检测的系统
CN111548927A (zh) 微流控芯片及微流控pcr仪
CN211847961U (zh) 核酸检测装置及系统
CN113621475A (zh) 核酸提取纯化和扩增检测的方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM