EA027913B1 - Микрочип - Google Patents

Микрочип Download PDF

Info

Publication number
EA027913B1
EA027913B1 EA201070390A EA201070390A EA027913B1 EA 027913 B1 EA027913 B1 EA 027913B1 EA 201070390 A EA201070390 A EA 201070390A EA 201070390 A EA201070390 A EA 201070390A EA 027913 B1 EA027913 B1 EA 027913B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
microchip
heater
reaction chamber
pcr
pcr analysis
Prior art date
Application number
EA201070390A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201070390A1 (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
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 EA201070390A1 publication Critical patent/EA201070390A1/ru
Publication of EA027913B1 publication Critical patent/EA027913B1/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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к микрочипу, содержащему множество слоев LTCC, причем реакционная камера, предназначенная для размещения образцов, образована во множестве верхних слоев. По меньшей мере в один из слоев, находящихся под реакционной камерой, встроен нагреватель; по меньшей мере в один из слоев между нагревателем и реакционной камерой, служащей для анализа образца, встроен датчик температуры. Датчик температуры для измерения температуры чипа может быть размещен вне чипа.

Description

Изобретение относится к микрочипу для осуществления ПЦР (полимеразной цепной реакции), содержащему множество слоев, изготовленных из керамики, полученной по технологии низкотемпературного спекания (ЬТСС, 1о\\-1етрега1иге со-Пгсб сегатюк). Также оно относится к переносному устройству для осуществления ПЦР в реальном времени, снабженному одноразовыми ПЦР-микрочипами из ЬТСС.
Уровень техники
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. 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 клинической 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. Несколько исследовательских групп работают в области устройств типа лаборатория на чипе, что привело к ряду достижений в области миниатюризации разделительных и реакционных систем.
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 периодов времени, за которые 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.
Задачи изобретения
Одной из задач настоящего изобретения является создание микрочипа, обеспечивающего возможность более быстрого осуществления ПЦР.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного микрочипа.
Одной из основных задач настоящего изобретения является разработка микрочипа, содержащего множество слоев из ЬТСС.
Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления микрочипа.
Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка миниатюрного устройства для ПЦР-анализа, содержащего микрочип.
Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка способа диагностики болезненных состояний с применением миниатюрного устройства для ПЦР-анализа.
Краткое описание изобретения
В соответствии с вышеизложенным в настоящем изобретении предложены микрочип, содержащий множество слоев, изготовленных из керамики, полученной по технологии низкотемпературного спекания (ЬТСС), причем реакционная камера, предназначенная для размещения образца, образована из множества слоев реакционной камеры, причем по меньшей мере в один проводящий слой, размещенный под реакционной камерой, встроен проводник и причем по меньшей мере в один нагревательный слой, размещенный под проводящим(и) слоем (ями), встроен нагреватель; способ изготовления микрочипа, включающий следующие этапы: а) размещение множества слоев, изготовленных из керамики низкотемпературного спекания (ЬТСС) и имеющих ячейку, с образованием реакционной камеры; б) размещение под камерой по меньшей мере одного слоя ЬТСС, содержащего нагреватель; в) размещение одного или нескольких проводящих слоев между нагревателем и реакционной камерой; г) осуществление соединений между слоями с формированиеммикрочипа; миниатюрное устройство для ПЦР-анализа, содержащее: а) микрочип, содержащий множество слоев, изготовленных из ЬТСС, причем реакционная камера, предназначенная для размещения образца, образована из множества слоев, причем по меньшей мере в один слой, размещенный под реакционной камерой, встроен проводник и причем по меньшей мере в один слой, размещенный под проводящим(и) слоем(ями), встроен нагреватель; б) датчик температуры, встроенный в микрочип или размещенный вне его и предназначенный для измерения температуры чипа; в) схему управления, предназначенную для управления нагревателем на основе входного сигнала от датчика температуры; г) оптическую систему, предназначенную для обнаружения сигнала флуоресценции от образца; способ обнаружения аналита в образце или диагностики болезненного состояния с применением миниатюрного устройства для ПЦР-анализа, причем способ включает следующие этапы: а) размещение образца, содержащего нуклеиновую кислоту, в микрочипе, содержащем множество слоев ЬТСС; б) амплификация нуклеиновой кислоты путем приведения в действие миниатюрного устройства для ПЦРанализа; в) определение присутствия или отсутствия аналита на основе измерения значений флуоресцен- 1 027913 ции амплифицированной нуклеиновой кислоты или определение присутствия или отсутствия патогена на основе измерения значений флуоресценции амплифицированной нуклеиновой кислоты с целью диагностики болезненного состояния.
Краткое описание прилагаемых фигур
Настоящее изобретение далее описано со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых на фиг. 1 показана ортографическая проекция варианта осуществления ПЦР-микрочипа по технологии ЬТСС;
на фиг. 2 - поперечный разрез варианта осуществления ПЦР-микрочипа по технологии ЬТСС; на фиг. 3 - послойная конструкция варианта осуществления ПЦР-микрочипа по технологии ЬТСС; на фиг. 4 - функциональная схема варианта осуществления электронной схемы, управляющей нагревателем и термистором;
на фиг. 5 - модель готовой конструкции реакционной камеры чипа;
на фиг. 6 - плавление фрагмента ДНК фага λ-636 в чипе с применением встроенного нагревателя/термистора, управляемого карманным устройством;
на фиг. 7 - ПЦР-амплификация фрагмента ДНК фага λ-311 в чипе: а) сигнал флуоресценции от чипа в реальном времени; б) изображение, полученное гель-визуализацией, подтверждающее присутствие продукта амплификации;
на фиг. 8 - изображение, полученное гель-визуализацией при ПЦР на фрагмент 168 рибосомы сальмонеллы в обработанных крови и плазме;
на фиг. 9 - изображение, полученное гель-визуализацией при прямой ПЦР на фрагмент 168 рибосомы сальмонеллы в крови;
на фиг. 10 - изображение, полученное гель-визуализацией при прямой ПЦР на фрагмент 168 рибосомы сальмонеллы в плазме;
на фиг. 11 - 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. 12 - время, затраченное на амплификацию ДНК вируса гепатита В с применением ЬТСС чипа;
на фиг. 13 - кривая плавления ДНК фага λ-311, определенная на ЬТСС чипе по производной сигнала флуоресценции.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к микрочипу, содержащему множество слоев, изготовленных из керамики низкотемпературного спекания (ЬТСС), причем реакционная камера, предназначенная для размещения образца, образована из множества слоев реакционной камеры, причем по меньшей мере в один проводящий слой, размещенный под реакционной камерой, встроен проводник и причем по меньшей мере в один нагревательный слой, размещенный под проводящим(и) слоем(ями), встроен нагреватель.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения реакционная камера имеет прозрачную уплотнительную крышку.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения чип содержит датчик температуры.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения датчик температуры встроен по меньшей мере в один слой датчика в чипе.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения датчик температуры представляет собой термистор.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения для соединения внешней контрольной электронной схемы с датчиком температуры и нагревателем в чипе предусмотрены контактные площадки.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения датчик температуры для измерения температуры чипа размещен вне чипа.
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, включающей золото, серебро, платину, палладий и их сплавы.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения между основанием реакционной камеры и нагревателем имеется зазор, размер которого лежит в интервале от примерно 0,2 до примерно 0,7 мм.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения образец представляет собой пищу или биологический образец, выбранный из группы, включающей кровь, сыворотку, плазму, ткани, слюну, мокроту и мочу.
- 2 027913
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения реакционная камера имеет объем примерно от 1 до примерно 25 мкл.
Настоящее изобретение также относится к способу изготовления микрочипа, включающему следующие этапы:
а) размещение множества слоев, изготовленных из керамики низкотемпературного спекания (ЬТСС) и имеющих ячейку с образованием реакционной камеры;
б) размещение под камерой по меньшей мере одного слоя ЬТСС, содержащего нагреватель;
в) размещение одного или нескольких проводящих слоев между нагревателем и реакционной камерой;
г) осуществление соединений между слоями с формированием микрочипа.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения между нагревателем и реакционной камерой или под нагревателем размещают по меньшей мере один слой ЬТСС, содержащий датчик температуры.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения камера окружена проводящими кольцами.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения для соединения проводящих колец с проводящим(и) слоем(ями) предусмотрены стойки.
Настоящее изобретение также относится к миниатюрному устройству для осуществления ПЦР, содержащему:
а) микрочип, содержащий множество слоев, изготовленных из ЬТСС, причем реакционная камера, предназначенная для размещения образца, образована из множества слоев, причем по меньшей мере в один слой, размещенный под реакционной камерой, встроен проводник, причем по меньшей мере в один слой, размещенный под проводящим(и) слоем(ями), встроен нагреватель;
б) датчик температуры, встроенный в микрочип или размещенный вне его и предназначенный для измерения температуры чипа;
в) схему управления, предназначенную для управления нагревателем на основе входного сигнала от датчика температуры;
г) оптическую систему, предназначенную для обнаружения сигнала флуоресценции от образца.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство представляет собой карманное устройство.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения управление устройством осуществляется при помощи переносной компьютерной платформы.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство выполнено в виде массива нескольких элементов для проведения нескольких ПЦР.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения микрочип является отделяемым от устройства.
Настоящее изобретение также относится к способу обнаружения аналита в образце или диагностики болезненного состояния с применением миниатюрного устройства для осуществления ПЦР, причем способ включает следующие этапы:
а) размещение образца, содержащего нуклеиновую кислоту, в микрочипе, содержащем множество слоев ЬТСС;
б) амплификация нуклеиновой кислоты путем приведения в действие миниатюрного устройства для осуществления ПЦР;
в) определение присутствия или отсутствия определяемого аналита на основе измерения значений флуоресценции амплифицированной нуклеиновой кислоты или определение присутствия или отсутствия патогена на основе измерения значений флуоресценции амплифицированной нуклеиновой кислоты с целью диагностики болезненного состояния.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения нуклеиновая кислота представляет собой ДНК или РНК.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ предусматривает как качественный, так и количественный анализ амплифицированных продуктов.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения образец представляет собой образец пищи или биологический образец.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения биологический образец выбран из группы, включающей кровь, сыворотку, плазму, ткани, слюну, мокроту и мочу.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения патоген выбран из группы, включающей вирусы, бактерии, грибы, дрожжи и простейшие.
Термин слой реакционной камеры в настоящей заявке относится к любому слою микрочипа, участвующему в формировании реакционной камеры и приходящему в контакт с образцом.
Термин проводящий слой в настоящей заявке относится к любому слою микрочипа, в состав которого входит встроенный в него проводник.
Термин нагревательный слой в настоящей заявке относится к любому слою микрочипа, в состав
- 3 027913 которого входит встроенный в него нагреватель.
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 ТНегтик асщаОсих (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 двунитевая матрица 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) производит элонгацию праймеров путем присоединения комплементарных оснований из раствора. Таким образом, имеет место 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, а образцы размещают в пластмассовых пробирках для микроцентриифугирования.
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, быстрые переходы от одной температуры к другой обеспечивают минимальное время пребывания образца при нежелательных промежуточных температурах, благодаря чему достигаются оптимальные надежность амплификации и ДНК чистота амплифицированной ДНК.
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 пробивания отверстий и их заполнения проводящей пастой. Слои накладывают друг на друга, сжимают и обжигают. В литературе сообщалось об изготовлении пакетов размером до 80 слоев. Спеченный материал является плотным и обладает высокой механической прочностью.
Продукт ПЦР обычно исследуют с применением гель-электрофореза. Согласно этому методу, фрагменты ДНК после ПЦР разделяют в электрическом поле и визуализируют путем окрашивания флуоресцентным красителем. Более желательной является методика с применением флуоресцентного красителя, специфично связывающегося с двунитевой ДНК, которая обеспечивает возможность непрерывного мониторинга реакции (ПЦР в реальном времени). Примером подобного красителя является §УВК ΟΚΕΕΝ, 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 дву- 4 027913 нитевой ДНК, образующейся в ходе ПЦР, и поэтому возрастает с количеством циклов.
На фиг. 1 показана ортографическая проекция варианта осуществления ПЦР-микрочипа, на котором обозначена реакционная камера 11, или ячейка. На чертеже обозначен узел нагревателя 12 и датчика температуры-термистора 13, находящийся внутри ПЦР-микрочипа из ЬТСС. Также обозначены проводящие дорожки 15 нагревателя и проводящие дорожки 14 термистора. Данные проводящие дорожки облегчают осуществление соединения нагревателя и термистора, встроенных в чип, с внешними электрическими схемами.
На фиг. 2, на которой показан поперечный разрез варианта осуществления ПЦР-микрочипа из ЬТСС, обозначены контактные площадки 16а и 16Ь нагревателя 12 и контактные площадки 17а и 17Ь термистора 13.
На фиг. 3 показана послойная конструкция варианта осуществления ПЦР-микрочипа из ЬТСС, чип состоит из 12 слоев, выполненных из лент из ЬТСС. Среди слоев имеются два слоя основы 31, три промежуточных слоя, в том числе нагревательный слой 32, проводящий слой 33 и слой 34, содержащий термистор, в то время как слой 35 ограничивает реакционную камеру 11. 36 Реакционная камера состоит из шести слоев 36, как показано на фигуре, Кроме того, проводящий слой 33 находится между нагревательным слоем и слоем термистора. Также обозначены проводящая дорожка 33 нагревателя и проводящие дорожки 32 термистора. На фигуре показано, что проводящие дорожки 32 размещены по обеим сторонам слоя термистора 34. Нагреватель может быть выполнен в любой геометрической форме, в том числе лестницы, серпантина, линии, пластины и т.д., и иметь размер от 0,2x3 мм до 2x2 мм. Размер и геометрическая форма нагревателя могут быть выбраны на основе требований. Требования могут зависеть от размера реакционной камеры или испытываемого образца или от материала, использованного в качестве проводящего слоя.
На фиг. 3 показаны послойная конструкция и изображение варианта осуществления готового чипа в собранном виде. Чип из керамики ЬТСС имеет объем ячейки от 1 до 25 мкл и отклонение сопротивления (нагревателя и термистора) примерно 50%. Значения сопротивления нагревателя (примерно 40 Ом) и термистора (примерно 1050 Ом) согласуются с расчетными значениями. 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 составляло от 1 до 2 Ом/°С. Чип изготовлен на керамической системе ϋυΡοηΐ 951 дтееи. Слой термистора может быть размещен в любом месте внутри чипа; вместо размещения термистора внутри чипа датчик температуры может быть размещен вне чипа.
На фиг. 4 показана функциональная схема варианта осуществления схемы, управляющей нагревателем и термистором, причем термистор действует в ПЦР-микрочипе 10 из ЬТСС в качестве одного из плеч моста 46. Усиленный выходной сигнал моста с усилителя 41 мостовой схемы поступает на вход ПИД-контроллера 43, который переводит его в цифровую форму, причем контролируемый цифровой выходной сигнал создается по ПИД-алгоритму. Выходной сигнал преобразуется обратно в аналоговое напряжение, которое осуществляет задание мощности нагревателя с помощью транзистора большой мощности, имеющегося в задающем устройстве 46 нагревателя. Кроме того, процесс изготовления ЬТСС является более дешевым по сравнению с процессом изготовления на основе кремния.
Задачей настоящего изобретения также является усовершенствование известных ПЦР-систем по времени анализа, компактности, объему образца и способности к высокопроизводительному анализу и количественному определению. Данная задача решена путем создания переносного миниатюрного устройства для ПЦР-анализа, способного к обнаружению/количественному определению продуктов ПЦР ίη δίΐυ в реальном времени и содержащем следующие компоненты:
одноразовый ПЦР-чип, состоящий из реакционной(ых) камер(ы), встроенного нагревателя и датчика температуры и снабженный прозрачной уплотнительной крышкой;
карманное электронное устройство, состоящее из следующих компонентов: управляющей схемы, осуществляющей управление нагревателем и датчиком температуры; оптической системы обнаружения по флуоресценции;
смартфон или ПЦП (персональный цифровой помощник), выполняющий программу, управляющую указанным карманным устройством.
Одноразовый ПЦР-чип состоит из реакционной камеры, нагреваемой встроенным нагревателем и контролируемой встроенным термистором. Он изготавлен из керамики низкотемпературного спекания (ЬТСС) и имеет корпус, снабженный подходящим соединительным устройством, имеющим выводы для соединения с нагревателем и датчиком температуры.
Встроенный нагреватель изготавливают из резистивной пасты наподобие серии СР от компании ΌυΡοηΐ, совместимой с ЬТСС. Может быть использована любая система необожженных ленточных керамических подложек, в том числе ΌυΡοηΐ 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 Ό или Е8Ь 2612 от компании Е8Ь Е1есΐ^08С^еηсе) предназначенной для использования на подложках из оксида алюминия. Также могут быть использованы резистивные пасты с отрицательным температурным коэф- 5 027913 фициентом (ОТК) наподобие ΝΤΟ 4993 от компании ЕМСА Кетех.
Прозрачная (для длин волн от 300 до 1000 нм) уплотнительная крышка предназначена для предотвращения испарения образца из упомянутой реакционной камеры и изготавливается из полимерного материала.
Схема управления может представлять собой релейную или ПИД (пропорционально-интегральнодифференциальную) схему, осуществляющую управление нагревателем на основе выходного сигнала мостовой схемы, часть которой составляет встроенный термистор. Способ управления нагревателем и измерения значений термистором, описанный в настоящей заявке, приведен только в качестве примера. Он не должен рассматриваться как единственный или ограничительный вариант средства управления. В настоящей заявке могут применяться другие средства и способы управления нагревателем и измерения значений термистора.
Оптическая система детектирования по флуоресценции может включать в себя источник возбуждения, представляющий собой СИД (ЬЕИ, светоизлучающий диод), и фотодиод, служащий для обнаружения флуоресценции. Система может содержать оптические волокна, которые можно использовать для освещения образца. Оптическое волокно также может быть использовано для передачи света на фотодиод. СИД и фотодиод связаны с оптическим волокном через фильтр, пропускающий на соответствующей длине волны. Точное измерение выходного сигнала фотодетектора требует использования электронной схемы, обладающей крайне высоким отношением сигнал/шум. Система детектирования по флуоресценции, описанная в настоящей заявке, приводится только в качестве примера. Она не должна рассматриваться как единственный и ограничительный вариант системы обнаружения. Возможно применение любых детекторов по флуоресценции, кроме неспособных передавать свет на образец.
В настоящем изобретении предложена отвечающая требованиям рынка карманная система для ПЦР-анализа, предназначенная для конкретных областей применения в диагностике. ПЦП снабжено управляющим программным обеспечением, необходимым для создания полностью укомплектованной карманной ПЦР-системы, имеющей функцию обнаружения в реальном времени и программное управление.
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. 12 показано время, затраченное на амплификацию ДНК вируса гепатита В человека с применением чипа из ЬТСС согласно настоящему изобретению. ПЦР осуществляли в течение 45 циклов; удалось добиться амплификации за 45 мин. Кроме того, амплификацию также наблюдали при осуществлении 45 циклов ПЦР в течение 20 и 15 мин. Обычно длительность ПЦР для НВУ (45 циклов) может составлять 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 в микро-ПЦР обеспечивают возможность быстрого осуществления термических циклов при низких затратах мощности, что повышает скорость многих процессов, в том числе репликации ДНК. Кроме того, протекание химических процессов, зависящее от поверхностных химических явлений, существенно улучшается вследствие увеличения отношения поверхности к объему, возможного в микромасштабной технологии. Преимущества микрогидродинамических систем способствовали созданию интегрированных микросистем для химического анализа.
Таким образом, карманное устройство на основе микрочипа, позволяет применять 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 исследования 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, пердставляющей собой массив из нескольких 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 протоколами при минимальных взаимных помехах.
Анализ или количественное определение продуктов ПЦР осуществляют путем практической интеграции систем детектирования 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. 12), СПИД, туберкулез и др. Другие возможные рынки включают в себя мониторинг пищи, анализ ДНК, криминалистические исследования и мониторинг окружающей среды.
После определения равномерности профиля температуры внутри чипов в них осуществляли ПЦРреакции. С применением данных чипов были успешно амплифицированы фрагменты ДНК фага λ и ДНК
- 6 027913 сальмонеллы. На фиг. 5 приведены трехмерные изображения микрочипа, на которых показаны различные соединения с нагревателем, проводящими кольцами, термистором и проводящими кольцами 52. Также показаны стойки 51, соединяющие проводящие кольца 52 с проводящей пластиной 33.
На фиг. 6 показан сравнительный график плавления фрагмента ДНК фага λ-636 в чипе со встроенными нагревателем и термистором.
На фиг. 7 показано возрастание сигнала флуоресценции, связанное с амплификацией ДНК фага λ311. 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.
В настоящем изобретении 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. Сой и сальмонеллы размером примерно 300-400 п.о., в то время как праймеры для гена 5ΐη амплифицировали фрагмент из 8а1топе11а 1ур1и размером примерно 200 п.о. Получение продуктов подтверждали путем обнаружения с использованием красителя §УВК дтееп, а также электрофорезом на агарозном геле. На фиг. 7 и 11 показаны изображения гелей с ДНК фага λ-311 и гена сальмонеллы, амплифицированных с помощью микрочипа.
Профиль изменения температуры при амплификации ДНК λ-311: денатурация: 94°С (30 с),
94°С (30 с) - 50°С (30 с) - 72°С (45 с), элонгация (удлинение): 72°С (120 с).
Профиль изменения температуры при 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).
ПЦРс обработанной кровью и плазмой.
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 1урЙ1 размером примерно 200 п.о. (фиг. 8). На фиг. 8 на изображении, полученном после гель-электрофореза, показаны:
1) контрольная реакция;
2) продукт ПЦР в необработанной крови;
3) продукт ПЦР в обработанной крови;
4) продукт ПЦР в обработанной плазме.
Буфер для прямой ПЦР в крови.
Для прямой ПЦР с использованием образцов крови и плазмы был составлен специальный буфер. С применением данной специальной буферной системы была достигнута прямая ПЦР-амплификация 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. 9 и 10). На фиг. 9 на изображении, полученном после гель-электрофореза, показаны:
1) продукт ПЦР - 20% кровь;
2) продукт ПЦР - 30% кровь;
3) продукт ПЦР - 40% кровь;
4) продукт ПЦР - 50% кровь.
На фиг. 10 на изображении, полученном после гель-электрофореза, показаны:
1) продукт ПЦР - 20% плазма;
2) продукт ПЦР - 30% плазма;
3) продукт ПЦР - 40% плазма;
4) продукт ПЦР - 50% плазма;
5) контрольная реакция.
Специальный буфер содержит буферную соль, хлорид или сульфат, в состав которого входит двухвалентный ион, неионогенное ПАВ, стабилизатор и сахарный спирт.
На фиг. 13 показана кривая плавления ДНК фага λ-311, определенная по производной сигнала флуоресценции. На данном чертеже также проведено сравнение между настоящим изобретением (131) и обычным устройством для ПЦР (312).
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.

Claims (14)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Микрочип (10), содержащий реакционную камеру (11), содержащую множество слоев, представляющих собой слои (31-36) керамики низкотемпературного спекания (ЬТСС);
    множество проводящих колец (52), окружающих реакционную камеру (11) и соединенных между собой посредством множества стоек (51); и нагреватель (12), причем реакционная камера (11) нагревается нагревателем (12) посредством проводящего слоя (33), соединенного с множеством проводящих колец (52).
  2. 2. Микрочип (10) по п.1, в котором нагреватель (12) встроен в нагревательный слой (32), расположенный под проводящим слоем (33), причем проводящий слой (33) соединен с проводящими кольцами (52) посредством множества стоек (51).
  3. 3. Микрочип (10) по п.1, который содержит датчик (13) температуры, размещенный вне микрочипа (10) или встроенный по меньшей мере в один слой микрочипа (10).
  4. 4. Микрочип (10) по п.1, в котором для соединения внешней электронной схемы управления с датчиком (13) температуры и нагревателем (12) в микрочипе (10) предусмотрены контактные площадки (16а, 16Ь и 17а и 17Ь).
  5. 5. Микрочип (10) по п.1, в котором между реакционной камерой (11), слоем основы (31) и нагревателем (12) имеется зазор размером в интервале от 0,2 до 0,7 мм.
  6. 6. Микрочип (10) по п.1, в котором реакционная камера (11) имеет объем, составляющий от 1 до 25 мкл.
  7. 7. Способ изготовления микрочипа (10) по п.1, в котором размещают множество слоев (31-26), изготовленных из керамики низкотемпературного спекания (ЬТСС), с образованием реакционной камеры (11), размещают множество проводящих колец (52) вокруг реакционной камеры (11), осуществляют соединение между собой каждого из множества проводящих колец (52) посредством множества стоек (51), размещают под реакционной камерой (11) по меньшей мере один слой керамики низкотемпературного спекания (ЬТСС), содержащий нагреватель (12), причем реакционная камера (11) нагревается нагревателем (12) посредством проводящего слоя (33), соединенного с множеством проводящих колец (52), осуществляют соединение слоев (31-36) с получением микрочипа (10).
  8. 8. Миниатюрное устройство для ПЦР-анализа, содержащее микрочип (10) по п.1;
    датчик (13) температуры, встроенный в микрочип (10) или размещенный вне его и предназначенный для измерения температуры микрочипа;
    схему управления (43), предназначенную для управления нагревателем (12) на основе входного сигнала от датчика (13) температуры; и оптическую систему, предназначенную для обнаружения сигнала флуоресценции от образца.
  9. 9. Миниатюрное устройство для ПЦР-анализа по п.8, в котором устройство представляет собой карманное устройство, причем указанное устройство управляется переносной компьютерной платформой.
  10. 10. Миниатюрное устройство для ПЦР-анализа по п.8, которое содержит множество микрочипов (10), размещенных в массиве в миниатюрном устройстве для ПЦР-анализа для осуществления множества ПЦР.
  11. 11. Миниатюрное устройство для ПЦР-анализа по п.8, в котором микрочип (10) выполнен с возможностью отделяться от устройства для ПЦР-анализа.
  12. 12. Способ обнаружения аналита в образце с применением миниатюрного устройства для ПЦРанализа по п.8, в котором размещают образец, содержащий нуклеиновую кислоту, в микрочип (10) по п.1, после чего происходит амплификация нуклеиновой кислоты путем приведения в действие миниатюрного устройства для ПЦР-анализа по п.8 и определяют присутствие или отсутствие аналита на основе измерения значений флуоресценции амплифицированной нуклеиновой кислоты.
  13. 13. Способ диагностики болезненного состояния с применением миниатюрного устройства для ПЦР-анализа по п.8, в котором размещают образец, содержащий нуклеиновую кислоту, в микрочип (10) по п.1, затем производят амплификацию нуклеиновой кислоты путем приведения в действие миниатюрного устройства для ПЦР-анализа по п.8, после чего определяют присутствие или отсутствие патогена на основе измерения значений флуоресценции амплифицированной нуклеиновой кислоты с целью диагностики болезненного состояния.
    - 8 027913
  14. 14. Способ по п.12 или 13, в котором нуклеиновая кислота представляет собой либо ДНК, либо
    РНК.
EA201070390A 2007-10-12 2008-10-13 Микрочип EA027913B1 (ru)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN2314CH2007 2007-10-12
IN2313CH2007 2007-10-12
IN2312CH2007 2007-10-12
IN2311CH2007 2007-10-12
IN2328CH2007 2007-10-15
PCT/IN2008/000666 WO2009047805A2 (en) 2007-10-12 2008-10-13 Micro chip

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201070390A1 EA201070390A1 (ru) 2010-10-29
EA027913B1 true EA027913B1 (ru) 2017-09-29

Family

ID=40549716

Family Applications (2)

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

Family Applications Before (1)

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

Country Status (34)

Country Link
US (2) US9044754B2 (ru)
EP (2) EP2212692B1 (ru)
JP (2) JP5167362B2 (ru)
KR (2) KR101571038B1 (ru)
CN (2) CN101868721B (ru)
AP (2) AP2930A (ru)
AR (2) AR070659A1 (ru)
AU (2) AU2008310525B2 (ru)
BR (2) BRPI0817985B1 (ru)
CA (2) CA2702549C (ru)
CL (2) CL2008003008A1 (ru)
CO (2) CO6270381A2 (ru)
CY (2) CY1121430T1 (ru)
DK (2) DK2212691T3 (ru)
EA (2) EA015713B1 (ru)
ES (2) ES2714559T3 (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) NZ584594A (ru)
PE (2) PE20090965A1 (ru)
PL (2) PL2212691T3 (ru)
PT (2) PT2212692T (ru)
SI (2) SI2212692T1 (ru)
TN (2) TN2010000157A1 (ru)
TR (1) TR201903278T4 (ru)
TW (2) TWI448686B (ru)
WO (2) WO2009047804A2 (ru)
ZA (1) ZA201002536B (ru)

Families Citing this family (91)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103259027A (zh) 2005-04-28 2013-08-21 普罗透斯数字保健公司 药物信息系统
US8912908B2 (en) 2005-04-28 2014-12-16 Proteus Digital Health, Inc. Communication system with remote activation
US8802183B2 (en) 2005-04-28 2014-08-12 Proteus Digital Health, Inc. Communication system with enhanced partial power source and method of manufacturing same
US8836513B2 (en) 2006-04-28 2014-09-16 Proteus Digital Health, Inc. Communication system incorporated in an ingestible product
CN101479605A (zh) 2006-04-21 2009-07-08 纳诺拜希姆公司 用于药物发现的单分子平台：用于包括抗癌和抗病毒剂的发现的药物发现的方法和装置
EP2063771A1 (en) 2007-03-09 2009-06-03 Proteus Biomedical, Inc. In-body device having a deployable antenna
WO2010019778A2 (en) 2008-08-13 2010-02-18 Proteus Biomedical, Inc. Ingestible circuitry
US8540664B2 (en) 2009-03-25 2013-09-24 Proteus Digital Health, Inc. Probablistic pharmacokinetic and pharmacodynamic modeling
NZ619375A (en) 2009-04-28 2015-03-27 Proteus Digital Health Inc Highly reliable ingestible event markers and methods for using the same
US9149423B2 (en) 2009-05-12 2015-10-06 Proteus Digital Health, Inc. Ingestible event markers comprising an ingestible component
DE112010002222B4 (de) 2009-06-04 2024-01-25 Leidos Innovations Technology, Inc. (n.d.Ges.d. Staates Delaware) Mehr-Proben-Mikrofluidchip fur DNA-Analyse
WO2011127252A2 (en) 2010-04-07 2011-10-13 Proteus Biomedical, Inc. Miniature ingestible device
EP2563513A4 (en) * 2010-04-30 2013-12-04 Bigtec Private Ltd CONTACT-FREE REAL-TIME MICROPOLYMERASE CHAIN REACTION SYSTEM AND METHOD THEREFOR
US8384395B2 (en) 2010-05-06 2013-02-26 Texas Instrument Incorporated Circuit for controlling temperature and enabling testing of a semiconductor chip
US20130223028A1 (en) * 2010-07-29 2013-08-29 Proteus Digital Health, Inc. Hybrid housing for implantable medical device
WO2012051529A1 (en) 2010-10-15 2012-04-19 Lockheed Martin Corporation Micro fluidic optic design
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
EP2642983A4 (en) 2010-11-22 2014-03-12 Proteus Digital Health Inc DEVICE INGREABLE WITH PHARMACEUTICAL PRODUCT
EP2646154A2 (en) * 2010-11-30 2013-10-09 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
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
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
US9988668B2 (en) 2011-06-23 2018-06-05 Anitoa Systems, Llc Apparatus for amplification of nucleic acids
US9756874B2 (en) 2011-07-11 2017-09-12 Proteus Digital Health, Inc. Masticable ingestible product and communication system therefor
WO2015112603A1 (en) 2014-01-21 2015-07-30 Proteus Digital Health, Inc. Masticable ingestible product and communication system therefor
US9322054B2 (en) 2012-02-22 2016-04-26 Lockheed Martin Corporation Microfluidic cartridge
JP2015534539A (ja) 2012-07-23 2015-12-03 プロテウス デジタル ヘルス， インコーポレイテッド 摂取可能構成要素を備える摂取可能事象マーカーを製造するための技法
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
CN105263627B (zh) 2013-01-18 2019-05-21 生米公司 分析设备
US11149123B2 (en) 2013-01-29 2021-10-19 Otsuka Pharmaceutical Co., Ltd. Highly-swellable polymeric films and compositions comprising the same
AU2013202805B2 (en) 2013-03-14 2015-07-16 Gen-Probe Incorporated System and method for extending the capabilities of a diagnostic analyzer
WO2014144738A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Proteus Digital Health, Inc. Metal detector apparatus, system, and method
US20160016171A1 (en) * 2013-03-15 2016-01-21 Nanobiosym, Inc. Systems and Methods for Mobile Device Analysis of Nucleic Acids and Proteins
US10933417B2 (en) 2013-03-15 2021-03-02 Nanobiosym, Inc. Systems and methods for mobile device analysis of nucleic acids and proteins
WO2014148193A1 (ja) * 2013-03-21 2014-09-25 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
EP3039163A4 (en) * 2013-08-26 2017-03-29 Diagenetix, Inc. Hardware and mobile software for operation of portable instruments for nucleic acid amplification
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.
US10627358B2 (en) 2014-10-06 2020-04-21 Alveo Technologies, Inc. Method for detection of analytes
US9506908B2 (en) 2014-10-06 2016-11-29 Alveo Technologies, Inc. System for detection of analytes
US10352899B2 (en) 2014-10-06 2019-07-16 ALVEO Technologies Inc. System and method for detection of silver
US10196678B2 (en) 2014-10-06 2019-02-05 ALVEO Technologies Inc. System and method for detection of nucleic acids
US9921182B2 (en) 2014-10-06 2018-03-20 ALVEO Technologies Inc. System and method for detection of mercury
US11241687B2 (en) * 2014-11-26 2022-02-08 Imec Vzw Compact glass-based fluid analysis device and method to fabricate
US9623415B2 (en) 2014-12-31 2017-04-18 Click Diagnostics, Inc. 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
WO2017175841A1 (ja) * 2016-04-07 2017-10-12 株式会社メタボスクリーン サーモサイクリング検査装置及びチップホルダー
US10987674B2 (en) 2016-04-22 2021-04-27 Visby Medical, 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
EP3478857A1 (en) 2016-06-29 2019-05-08 Click Diagnostics, Inc. Devices and methods for the detection of molecules using a flow cell
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
US10187121B2 (en) 2016-07-22 2019-01-22 Proteus Digital Health, Inc. Electromagnetic sensing and detection of ingestible event markers
CA3037494A1 (en) 2016-09-23 2018-03-29 Alveo Technologies, Inc. Methods and compositions for detecting analytes
TWI735689B (zh) 2016-10-26 2021-08-11 日商大塚製藥股份有限公司 製造含有可攝食性事件標記之膠囊之方法
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
EP3682024A4 (en) 2017-09-15 2021-05-12 Biomeme, Inc. METHODS AND SYSTEMS FOR AUTOMATIC SAMPLE PROCESSING
CA3078976A1 (en) 2017-11-09 2019-05-16 Visby Medical, 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
CN113631881A (zh) * 2019-01-23 2021-11-09 卡莱流体技术有限公司 用于控制固化过程的系统和方法
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
CN116457099A (zh) 2020-09-18 2023-07-18 生米公司 用于分析样品的便携式装置和方法
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
WO2000079243A1 (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
AU2082701A (en) 1999-12-09 2001-06-18 Motorola, Inc. Multilayered microfluidic devices for analyte reactions
JP2003517156A (ja) * 1999-12-15 2003-05-20 モトローラ・インコーポレイテッド 生物学的反応を行う組成物および方法
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
EP1692673B1 (en) * 2003-12-10 2009-02-25 Smiths Detection Inc. Autonomous surveillance system
US20080125330A1 (en) * 2004-07-01 2008-05-29 Cornell Research Foundation, Inc. Real-Time Pcr Detection of Microorganisms Using an Integrated Microfluidics Platform
WO2006081479A2 (en) * 2005-01-27 2006-08-03 Applera Corporation Sample preparation devices and methods
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, LJ. 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 (See Abstract) *
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 (See page 65, column 1, lines 4-9) *
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 Whole Document *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100081330A (ko) 2010-07-14
NZ584594A (en) 2011-12-22
AU2008310526A1 (en) 2009-04-16
JP5226075B2 (ja) 2013-07-03
BRPI0817985B1 (pt) 2021-11-09
IL204996A (en) 2014-07-31
DK2212691T3 (en) 2019-04-01
US20100297640A1 (en) 2010-11-25
EP2212691A2 (en) 2010-08-04
CO6270380A2 (es) 2011-04-20
US9044754B2 (en) 2015-06-02
MY166386A (en) 2018-06-25
US9370774B2 (en) 2016-06-21
KR101571038B1 (ko) 2015-11-24
CY1121430T1 (el) 2020-05-29
TW200923364A (en) 2009-06-01
PE20090965A1 (es) 2009-07-13
EP2212692A4 (en) 2015-09-23
CY1122008T1 (el) 2020-10-14
ES2728957T3 (es) 2019-10-29
CO6270381A2 (es) 2011-04-20
EP2212691B1 (en) 2018-12-05
BRPI0816357A2 (pt) 2020-08-18
AR070659A1 (es) 2010-04-28
HRP20190871T1 (hr) 2019-08-23
EP2212691A4 (en) 2015-09-23
AP2010005239A0 (en) 2010-04-30
PL2212691T3 (pl) 2019-05-31
HUE045587T2 (hu) 2020-01-28
CA2702418C (en) 2021-10-26
AU2008310526B2 (en) 2013-06-13
PE20090936A1 (es) 2009-07-13
HRP20190418T1 (hr) 2019-07-12
JP2011501122A (ja) 2011-01-06
BRPI0817985A2 (pt) 2020-12-22
KR101571040B1 (ko) 2015-11-24
IL204996A0 (en) 2010-11-30
CA2702418A1 (en) 2009-04-16
EP2212692B1 (en) 2019-02-13
HK1149327A1 (en) 2011-09-30
WO2009047805A3 (en) 2009-06-04
TWI448686B (zh) 2014-08-11
CN101868721B (zh) 2012-12-19
PT2212691T (pt) 2019-03-21
WO2009047804A2 (en) 2009-04-16
AU2008310525A1 (en) 2009-04-16
LT2212691T (lt) 2019-06-25
CL2008003008A1 (es) 2009-10-02
CA2702549C (en) 2020-10-06
CN101868722B (zh) 2014-11-12
PL2212692T3 (pl) 2020-01-31
CL2008003007A1 (es) 2009-10-02
TW200930819A (en) 2009-07-16
AP2930A (en) 2014-06-30
KR20100091166A (ko) 2010-08-18
WO2009047804A3 (en) 2009-06-04
US20100240044A1 (en) 2010-09-23
MX2010003978A (es) 2010-06-03
SI2212692T1 (sl) 2019-08-30
IL204997A (en) 2015-03-31
MA31804B1 (fr) 2010-10-01
JP2011509070A (ja) 2011-03-24
NZ584592A (en) 2011-11-25
ZA201002536B (en) 2010-12-29
EP2212692A2 (en) 2010-08-04
MY166387A (en) 2018-06-25
WO2009047805A2 (en) 2009-04-16
JP5167362B2 (ja) 2013-03-21
IL204997A0 (en) 2010-11-30
EA201070390A1 (ru) 2010-10-29
SI2212691T1 (sl) 2019-08-30
HK1149080A1 (en) 2011-09-23
CN101868722A (zh) 2010-10-20
PT2212692T (pt) 2019-06-17
TN2010000157A1 (en) 2011-11-11
ES2714559T3 (es) 2019-05-29
AP2010005240A0 (en) 2010-04-30
HUE043078T2 (hu) 2019-08-28
TWI523949B (zh) 2016-03-01
TN2010000156A1 (en) 2011-11-11
MA31803B1 (fr) 2010-10-01
AU2008310525B2 (en) 2013-06-13
EA015713B1 (ru) 2011-10-31
AR071730A1 (es) 2010-07-14
EA201070389A1 (ru) 2010-10-29
MX2010003976A (es) 2010-09-30
BRPI0816357B1 (pt) 2021-08-10
DK2212692T3 (da) 2019-05-20
CA2702549A1 (en) 2009-04-16
CN101868721A (zh) 2010-10-20
LT2212692T (lt) 2019-06-10
TR201903278T4 (tr) 2019-04-22
AP2683A (en) 2013-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA027913B1 (ru) Микрочип
EP0948408B1 (en) Microfabricated chemical reactor
Jayamohan et al. Advances in microfluidics and lab-on-a-chip technologies
US20140186841A1 (en) Sensing and identifying biological samples on microfluidic devices
Bembnowicz et al. Preliminary studies on LTCC based PCR microreactor
CA3148775A1 (en) Systems and modules for nucleic acid amplification testing
Priye et al. Smartphone-enabled detection strategies for portable PCR–based diagnostics