FI13360Y1 - Patogeenien ja infektioiden ilmaiseminen - Google Patents

Abstract

Laite (100) ainakin yhden aineen (SB, SB1, SB2) läsnäolon, edullisesti määrän, ja/tai infektion ilmaisemiseksi nesteessä (SA1, SA2) olevassa näytteessä, jolloin ainakin yksi aine on virus tai viruksen osa(t), jolloin mainittu virus/virukset on/ovat SARS-CoV-2 (vaikeaan akuuttiin hengitystieoireyhtymään liittyvä koronavirus 2), käsittäen: - massaherkän mikroruudukon (10) useiden massaherkkien ilmaisinelementtien (RE, RE1, RE2) kera, jokainen käsittää ilmaisukerroksen (L, L1, L2) pintaosuuden (S1, S2) kera, jolloin massaherkkä mikroruudukko (10) käsittää resonaattoriryhmän (10), jossa on useita kalvobulkkiresonaattorielementtejä (RE, RE1, RE2), - jolloin ilmaisukerroksen (L, L1, L2) pinta (S, S1, S2) tai pinnan (S, S1, S2) osuus on pinnoitettu pinnoitteella, joka käsittää ilmaisusubstanssin (A, A1, A2), - jolloin ainakin yhden massaherkän ilmaisinelementin (RE, RE1, RE2) ilmaisukerros (L, L1, L2) aktivoidaan ihmiseltä saadun näytteen (SA1, SA2) ainakin yhden aineen (SB, SB1, SB2) sorptiota varten, jolloin näyte (SA1, SA2) valitaan erityisesti verestä, plasmasta, seerumista, syljestä, selkäydinnesteestä, hiestä, kyynelnesteestä, ulosteesta, oksennuksesta, nenänielupuikkonäytteestä, trakealimanäytteestä ja/tai virtsasta, - arviointiyksikön (EU), joka käsittää datankäsittelyelementin implementoidun algoritmin kera vertailuanalyysin suorittamiseksi, - jolloin massaherkät ilmaisinelementit (RE, RE1, RE2) yhdistetään arviointiyksikköön (EU) ainakin yhden näytearvon siirtämiseksi arviointiyksikköön (EU), - jolloin arviointiyksikkö (EU) on rakennettu siten, että se ilmaisee määrällisesti ainakin yhden näytearvon ja vertaa ainakin yhtä näytearvoa ainakin yhteen viitearvoon.

Description

Selostus

Patogeenien ja infektioiden ilmaiseminen

Esillä oleva keksintö koskee patogeenien ja infektioiden ilmaisemista, nimittäin laitetta näytteen ainakin yhden aineen ilmaisemiseksi, käsittäen massaherkän mikroruudukon. Esillä oleva keksintö koskee edelleen menetelmää, joka on tarkoitettu ainakin yhden aineen analyysia varten näytteessä asettaen käytettäväksi laitteen. Esillä oleva keksintö koskee myös ilmaisinvälineitä, jotka käsittävät laitteen.

Kontaminantit ja patogeenit ovat nykyään väistämättömiä, mikä tekee niistä suuren ongelman maailmanlaajuiselle turvallisuudelle, erityisesti niistä, jotka aiheuttavat vakavia terveyshuolia ihmisille ja eläimille. Monet niistä ovat aineita, joilla on alhainen molekyylipaino. Paranemiseen liittyvät hankaluudet yhdessä kontaminanttien ja patogeenien terveysriskien kanssa ovat panneet alulle valvontamenetelmiä ihmisten ja eläinten turvallisuuden takaamiseksi. Tähän kuuluu tarkkojen ja luotettavien testausmenetelmien käyttäminen patogeenien aiheuttamien infektioiden ja sairauksien estämiseksi.

Kontaminanttimolekyylien ilmaisemista on harjoitettu noin 50 vuoden ajan. Se on puolestaan käynnistänyt infektioiden ja n patogeenien molekyylianalyysia varten tarkoitettujen

S menetelmien kehittämisen ja kaupallistamisen. Saatavilla on cl paljon analyysimenetelmiä, ja niiden käyttö riippuu useista = 30 tekijöistä. Esimerkiksi nestekromatografia-

Y tandemmassaspektrometriaa (LC-MS/MS) käytetään laajalti = varmistusviitemenetelmänä, sillä se sallii eri molekyylien

N samanaikaisen määrittämisen. On olemassa myös muita & kromatografiaan perustuvia menetelmiä, jotka voidaan kytkeä

N 35 ultravioletti- (UV), diodirivi- (DAD) ja fluoresenssi- (FLD)

S -ilmaisimiin, mukaan lukien ohutkerroskromatografia tai korkean suorituskyvyn nestekromatografia (HPLC) . Nämä menetelmät rajoittuvat kuitenkin suuriin kaupallisiin yhtiöihin, vertailu- ja akateemisiin laboratorioihin, joissa on taitavia teknikoita ja kallista laboratoriovälineistöä.

Menetelmät ovat lisäksi yleensä aikaa vieviä ja työvoimavaltaisia.

Tämän takia käytetään vaihtoehtona analyysia varten kaupallisia pikatestisarjoja käyttäjäystävällisemmän ja vakaamman ilmaisemisen tähden. Useimmat tällä hetkellä markkinoilla olevat testisarjat perustuvat immunomääritysformaattiin, joka on riippuvainen vasta-aineen kyvystä sitoutua tiettyyn antigeenirakenteeseen (kohdemolekyyli). Sandwich-tyyppinen immunomääritys, jossa useat vasta-aineet sitoutuvat yhteen molekyyliin, ei sovellu pienten molekyylien (alle 1 kDa) ilmaisemiseen, vaan yleensä käytetään kompetitiivista määritystä. Kompetitiivisessa immunomäärityksessä kiinnostava analyytti naytteesta vaikuttaa kilpailijan ilmaisemiseen ja mittaukseen, mika tarkoittaa sitä, että tuotettu tulos on kiinnostavan analyytin epäsuora mittaus. Kilpailijan ominaisuudet vaihtelevat määrityksestä riippuen, mutta jokaisen kilpailijan täytyy siitä huolimatta pystyä laukaisemaan signaali, joka voidaan ilmaista ja mitata tätä määritystä varten paikalla olevalla laitteella/lukijalla. Tavallisia ja tällä hetkellä valmistettavia, immunomääritykseen perustuvia testisarjoja molekyylien seulontaa varten ovat entsyymivälitteiset n immunosorbenttimääritykset (ELISAt), lateral flow -

S immunomääritykset (LFIA) ja fluorometriset määritykset.

S

< 30 Määritysten vaatimukset kehittyvät, mikä vaikuttaa nykyisten

Y yllä mainittujen immunologisten testisarjojen suorituskykyyn. = Tärkeimpiin tyydytettäviin nykyhetkisiin trendeihin kuuluvat

N kannettavuus ja monien molekyylien ilmaiseminen.

I Kannettavuudesta on tulossa yhä tärkeämpää sen takia, että

N 35 paikan päällä tapahtuvan testauksen tarve kasvaa. Paikan

S päällä tapahtuva testaus voidaan suorittaa terveysalan pisteissä. Esimerkiksi lääkärin vastaanotolla materiaalin analyysi voidaan suorittaa matalan teknologian ympäristössä käyttämällä kannettavaa testisarjaa. Tulokset voidaan saada nopeasti, sillä näytteitä ei tarvitse lähettää vertailulaboratorioihin analysoitavaksi. Tämä ehkäisee myös hoitoprosessin hidastumista. Paikan päällä tapahtuvaa testausta voidaan siten pitää aika- ja kustannustehokkaana vaihtoehtona. Siksi kannettavilla monimolekyylitestauslaitteilla, jotka soveltuvat paikan päällä tapahtuvaan testaukseen, olisi lisää kustannuksia ja aikaa säästäviä etuja. Tämä pätee vielä enemmän, jos testin on tarkoitus tarjota hyvän herkkyyden omaavaa dataa tarvitsematta lisävaiheita, kuten esim. yhden tai usean aineen merkitsemistä.

Keksinnön tavoitteena on siten tarjota näytteessä olevan aineen paikan päällä tapahtuvaan, aikaa säästävään ilmaisemiseen parannellut varusteet ja menetelmä, joilla on hyvä herkkyys ja luotettavuus, tarvitsematta merkitä sellaista ainetta.

Tämä tavoite saavutetaan suojavaatimuksen 1 mukaisella laitteella, suojavaatimuksen 13 mukaisella, ainakin yhden aineen analyysiin tarkoitetulla menetelmällä ja suojavaatimuksen 15 mukaisilla ilmaisinvälineillä.

Keksinnön mukaisesti laite näytteen ainakin yhden aineen n ilmaisemiseksi, edullisesti nesteessä tai nestevytettynä,

S käsittää massaherkän mikroruudukon (jäljempänä lyhennettynä ol myös "MSMA”) useiden massaherkkien ilmaisinelementtien kera, = 30 joista jokainen käsittää ilmaisukerroksen pintaosuuden kera. z Keksinnön mukaisesti ainakin yhden massaherkän

N ilmaisinelementin ilmaisukerros aktivoidaan näytteen ainakin & yhden aineen sorptiota varten, jolloin näyte saadaan

N 35 edullisesti tutkimuskohteelta, edullisemmin ihmiseltä tai

S eläimeltä, vielä edullisemmin ihmiseltä, jolloin näyte valitaan erityisesti yhdestä tai useasta seuraavasta: (koko-)

veri, plasma, seerumi, sylki, selkäydinneste, hiki, kyynelneste, uloste, oksennus, nenänielupuikkonävyte, trakealimanäyte ja/tai virtsa.

Toisin sanoen erityinen massaherkkä ilmaisinelementti käsittää (aktivoinnin takia) aktivoidun ilmaisukerroksen, joka valmistellaan (aktivoidaan) sillä tavalla, että massaherkkä ilmaisinelementti pystyy ilmaisemaan näytteen sisältämän aineen. Aktivointiperiaatteet selostetaan jäljempänä.

Keksinnön mukaisesti "massaherkät ilmaisinelementit” viittaavat tässä käytettynä massaherkän mikroruudukon elementteihin, jolloin jokainen mikroruudukossa olevista elementeistä voi toimia tietyn aineen ilmaisemiseksi. Tässä käytettyä termiä "massaherkkä ilmaisinelementti” kutsutaan synonyyminomaisesti massaherkän mikroruudukon "ilmaisinelementiksi” tai "pikseliksi”. Sellaisen massaherkän ilmaisinelementin koko on tyypillisesti useista kymmenistä useisiin satoihin um:ihin olevalla alueella.

Frityisen edullisessa laitteessa MSMA:n ilmaisinelementti käsittää ainakin yhden resonaattorielementin (johon viitataan tässä myös "resonaattorina”) ”muuttimena”, jolla muutetaan massan muutos sähkösignaaliksi aineen ilmaisinelementin ilmaisukerrokseen sorboitumisen seurauksena. n Ilmaisukerros - mukaan lukien aktivoitu pintaosuus - on

S integroitu massaherkän ilmaisinelementin sisälle (edullisesti cl pintakerroksena) niin, että vuorovaikutuksessa näytteen kanssa = 30 ilmaisukerroksen päällä tapahtuva sitoutumistapahtuma tai - = reaktio tuottaa ilmaisinelementin kautta elektronisen

E signaalin (käyttämällä ilmaisinelementin massaherkkyyttä),

N joka mitataan alla selostetun kaltaisella & ohjausjärjestelmällä. Sellainen elektroninen (lähtö-)

N 35 signaali edustaa (lähtö-) arvoa, joka käsittää tiedon aineen

S olemassaolosta ja/tai määrästä pintaosuudessa alla selitetyn mukaisesti.

Ilmaisukerroksen pintaosuus (joka voi olla ilmaisukerroksen koko pinta tai vain osa sen pintaa) aktivoidaan tyypillisesti, siis se valmistellaan tai pinnoitetaan käsittämään yhden tai 5 usean ilmaisusubstanssin, kuten biologisen materiaalin, biologisesti johdetun materiaalin ja/tai biomimeetin.

Edullisia ilmaisusubstansseja, joita voidaan käyttää ilmaisua varten, julkistetaan muualla tässä tekstissä.

Ilmaisusubstanssin sitoutumisen parantamiseksi pinta voi olla valmisteltu erityisellä tavalla, esim. puhdistettu tai esipinnoitettu ennen aktivointia.

Ilmaisukerroksen pinta käsittää edullisesti mainittuja ilmaisusubstansseja immobilisoidussa muodossa pinnalla, joka on tarkoitus tuoda kosketuksiin näytteen kanssa, joka käsittää ainakin yhden aineen, jonka määrä on tarkoitus määrittää.

Ilmaisukerros käsittää edullisesti pinnoitteen, joka pystyy määrittämään ainakin yhden aineen määrän, joka sitoutuu nimenomaisesti tuohon ainakin yhteen ilmaisusubstanssiin.

Ilmaisukerros sallii erityisesti ainakin yhden aineen kvantitatiivisen ilmaisun.

Kuten mainittu edellä, keksinnön mukaisesti ilmaisuelementin ilmaisukerroksen aktivointi on sellainen, että sorboidaan n ainakin yksi näytteen aine, joka voidaan edullisesti saada

S tutkimuskohteelta.

S

< 30 Esillä olevan keksinnön kontekstissa termi "sorptio”

T tarkoittaa aineen kemiallisen tai fysikaalisen sidoksen z muodostumista pintaosuuteen ja sisältää sekä absorption että

N adsorption. 3

N 35 Termi "näyte” tässä käytettynä viittaa tutkimuskohteen

S näytteeseen, edullisesti ruumiinnesteestä, edullisemmin verinäytteeseen, (mukaan lukien kokoveri), plasma tai seerumi.

Tämä termi käsittää kuitenkin myös näytteet, jotka on johdettu esim. yhdestä tai useasta seuraavasta: (koko-) veri, plasma, seerumi, sylki, selkäydinneste, hiki, kyynelneste, uloste, oksennus, nenänielupuikkonävyte, trakealimanäyte ja/tai virtsa. Näytettä voidaan käsitellä esim. esikäsittelyvaiheilla, kuten että valmistellaan esim. veren, plasman tai seerumin fraktioita, jotka on saatu esim. yhdellä tai usealla puhdistusvaiheella. Näyte on edullisesti neste.

Termi "tutkimuskohde” tässä käytettynä viittaa eläimeen, edullisesti nisäkkääseen ja edullisimmin ihmiseen.

Tutkimuskohde saattaa tarvita sairauden diagnosointia ja sairauden hoitoa, jolloin sairaus on edullisesti seurausta bakteeri- ja/tai virusinfektiosta.

Koska jokainen massaherkän mikroruudukon ilmaisinelementeistä toimii ainakin yhden tietyn aineen ilmaisemiseksi, on periaatteessa mahdollista sallia monimolekyylitestaus tarvitsematta ostaa ja suorittaa useita yhden molekyylin testejä kullekin näytteelle, tuottaen siten yhden tai usean tuloksen hyvällä herkkyydellä ja aikaa säätävällä tavalla.

Käyttämällä keksinnön mukaista laitetta on kuitenkin periaatteessa mahdollista ilmaista merkinnän käsittäviä aineita. Hyödyllinen laite sallii edullisesti merkinnättömien aineiden ilmaisun. Käyttämällä merkinnätöntä ainetta vältytään n steeriseltä vaikutukselta, joka vaikuttaa merkityn aineen

S sitoutumiseen substraattiin, sallien siten jopa tietyn aineen cl tiettyyn substraattiin sitoutumisen kinetiikan reaaliaikaisen = 30 mittauksen. z Edullisesti, MSMA:n useiden ilmaisinelementtien perusteella,

N on hyödyllisesti mahdollista aktivoida useita & ilmaisinelementtejä näytteen saman aineen sorboimiseksi,

N 35 sallien siten aineen redundanttisen mittauksen. Tuottamalla

S (tilastollisesti merkittävä) määrä redundanttia dataa mahdollistetaan tilastollinen analyysi, kuten eri virusnäytteiden tilastollinen analyysi, jotka käsittävät esim. eri viruskantoja, esim. SARS-CoV-2:n eri kantoja.

Käyttämällä keksinnön laitetta sellainen data saadaan hyödyllisesti digitaalisessa muodossa, toisin kuin useimpien muiden määritysten visuaalinen näyttämä. Digitaalinen data voidaan edelleen lähettää keskustietokantaan ilman lisävaivaa.

Tämä auttaa edullisesti paikan päällä tapahtuvassa testauksessa.

Esillä oleva keksintö liittyy edelleen menetelmään, joka on tarkoitettu ainakin yhden aineen analyysia varten näytteessä, edullisesti nesteessä, käsittäen vaiheet, joissa (i) järjestetään massaherkkä mikroruudukko useiden massaherkkien ilmaisinelementtien kera, joista jokainen käsittää ilmaisukerroksen pintaosuuden kera, (ii) aktivoidaan ainakin yhden ilmaisinelementin ilmaisukerros näytteen ainakin yhden aineen sorptiota varten, (iii) levitetään näyte massaherkkien ilmaisinelementtien päälle.

Mitä tulee vaiheisiin (ii) ja (iii), näyte saadaan edullisesti tutkimuskohteelta, edullisemmin ihmiseltä tai eläimeltä, vielä edullisemmin ihmiseltä, jolloin näyte valitaan eritvisesti yhdestä tai useasta seuraavasta: (koko-) veri, plasma, n seerumi, sylki, selkäydinneste, hiki, kyynelneste, uloste,

S oksennus, nenänielupuikkonävyte, trakealimanäyte ja/tai

A virtsa. < 30

Esillä olevan keksinnön mukaisesti menetelmä on edullisesti ex z vivo- ja/tai in vitro -menetelmä. & & Keksinnön mukainen laite ja menetelmä eivät edullisesti salli

N 35 ainoastaan aineen helppoa ilmaisua, vaan myös aineen

S kvantitatiivisen ilmaisun näytteestä massaherkkien ilmaisinelementtien käyttöön perustuen.

Massaherkän ilmaisinelementin määrittämä määrä esitetään massaherkkien ilmaisinelementtien elektronisella (lähtö-) signaalilla, joka lähetetään ohjausjärjestelmään, kuten jo mainittu.

Sellainen ohjausjärjestelmä voi käsittää välineet sähkötehon toimittamiseksi laitteelle, ja välineet ilmaisinelementtien sähköisen (lähtö-) signaalin tunnistamiseksi, esim. ilmaisinelementtien resonanssitaajuuden valvomiseksi ja resonanssitaajuuden minkä tahansa muutoksen rekisteröimiseksi elektronisena (lähtö-) signaalina.

Ohjausjärjestelmä voi edullisesti myös käsittää arviointiyksikön elektronisten signaalien muuntamiseksi sopiviksi lähtöarvoiksi tai "näytearvoiksi”, jotka vuorostaan voidaan antaa käyttäjälle ja/tai joita voidaan käyttää millä tahansa muulla tavalla, esim. tallentaa muistiin tai jatkokäsitellä.

Mainittu arviointiyksikkö voi käsittää datankäsittelyelementin, kuten tietokoneen, erityisesti mikrotietokoneen, edullisesti implementoidun algoritmin kera vertailuanalyysin suorittamiseksi, siis eri näytearvojen vertailun tai yhden tai usean näytearvon vertailun yhden tai usean viitearvon kanssa.

O

S Menetelmä käsittää sen mukaisesti edelleen vaiheet, joissa cl (iv) saadaan ainakin yksi näytearvo massaherkältä = 30 ilmaisinelementiltä,

Y (v) ilmoitetaan määrällisesti ainakin yksi näytearvo, z (vi) verrataan valinnaisesti ainakin yhtä näytearvoa ainakin

N yhteen viitearvoon.

X

N 35 Arviointiyksikkö voi esim. vertailun tulosten perusteella

S "arvioida”, käsittääkö tutkimuskohteen näyte ainakin yhden aineen vai ei. Viitearvot voidaan saada muilla ilmaisinelementeillä ennen mittausta, rinnakkain sen kanssa tai sen jälkeen. Nämä ilmaisinelementit voidaan valmistella toimimaan "viiteilmaisinelementteinä”. Viitearvot voidaan lisäksi tai vaihtoehtoisesti myös ottaa tietokannasta.

Viitearvot tulee edullisesti valita siten, että joko verrattavien määrien eroavaisuus tai samankaltaisuus sallii testin tutkimuskohteiden identifioimisen, jotka kuuluvat tutkimuskohteiden ryhmään, joka esim. käsittää aineen tai on saanut tartunnan siitä (positiivinen ryhmä) tai ei käsitä ainetta tai ei ole saanut tartuntaa siitä (negatiivinen ryhmä).

Esimerkiksi ainakin yksi MSMA:n ilmaisinelementeistä voi olla konfiguroitu tuottamaan viitearvon, joka voi olla seurauksena esim. positiivisesta kontrollista tai negatiivisesta kontrollista, siis näytteestä, joka käsittää aineen, jonka tiedetään sitoutuvan tiettyyn ilmaisusubstanssiin (positiivinen kontrolli) tai näytteestä, josta tietyn aineen tiedetään puuttuvan ja/tai jossa ilmaisuelementin pinta ei käsitä tiettyä ilmaisusubstanssia (negatiivinen kontrolli).

Vertaaminen viitearvoihin selostetaan vyksityiskohtaisemmin jäljempänä.

Tulokset, jotka käsittävät näytearvot, ja/tai näiden n näytearvojen tai viitearvojen analyysin tulokset voidaan antaa

S diagnostisen (raaka-) datan antona, edullisesti absoluuttisina cl tai suhteellisina määrinä. Voi olla sopivaa, että tämä data = 30 saattaa tarvita kliinikon tulkintaa. Kuitenkin kaavaillaan

T myös laitteita ja menetelmiä, joissa anto käsittää käsiteltyä z diagnostista raakadataa, jonka tulkintaan ei tarvita

N erikoistunutta kliinikkoa.

X

N 35 Ohjausjärjestelmä voi edullisesti edelleen käsittää

S käyttöliittymän, kuten näytön, sekä syöttöyksikön (edullisesti kosketusnäytön). Sellaista tarkoitusta varten voidaan käyttää esim. älypuhelinta (jossa on sovellus ja sopiva liittymä laitteeseen, kuten Bluetoothin, USB:n jne. kautta älypuhelimeen kytketty liittymä). Fyysinen liittymä laitteeseen kytkentää varten voi olla "laatikko”, johon laite sijoitetaan (kasetin muodossa) ja joka on kytketty älypuhelimeen langallisesti tai langattomasti.

Ohjausjärjestelmä voi olla integroitu laitteeseen ainakin osittain. Arviointiyksikkö voi erityisesti olla osa itse laitetta.

Ohjausjärjestelmä voi olla ainakin osittain ulkoinen, ja laite ja ohjausjärjestelmä voivat käsittää sopivia liittymiä laitteen ja ohjausjärjestelmän kytkemiseksi.

Ohjausjärjestelmä voi käsittää useita aliyksiköitä, kuten tietokoneen ja lukijayksikön liittymänä laitteen kytkemiseksi tietokoneeseen.

Ohjausjärjestelmä voi myös edullisesti käsittää kompaktin ohjausyksikön, joka voidaan sulkea kannettavaan koteloon (kädessä pidettävä yksikkö) ja joka voi käsittää käyttöliittymän ja liittymä- tai lukijayksikön laitteen kanssa kytkemistä varten, esim. kotelossa olevasta asennusraosta, johon laite voidaan viedä siten, että laitteen sähkökosketinelementit tulevan kosketuksiin ohjausyksikön n sähkökosketinelementtien kanssa.

S cl Esillä oleva keksintö kohdistuu siksi myös = 30 ilmaisinvälineisiin, jotka käsittävät ainakin yhden esillä

A olevan keksinnön mukaisen laitteen, joka käsittää edullisesti z yllä selitetyn kaltaisen ohjausjärjestelmän.

N

& Ohjausjärjestelmä käsittää, kuten jo mainittu,

N 35 arviointiyksikön, joka on rakennettu siten, että se ilmoittaa

S määrällisesti ainakin yhden massaherkältä ilmaisinelementiltä saadun näytearvon ja vertaa valinnaisesti ainakin yhtä näytearvoa ainakin yhteen viitearvoon. Viitearvo voi olla esim. perusviiva-arvo.

Ilmaisinvälineet voivat vaihtoehtoisesti tai lisäksi käsittää ilmaisusubstansseja, joilla ilmaistaan aineen näytteessä ainakin yhden aineen läsnäolo, edullisesti tuon ainakin yhden aineen määrä, välineet käsittävät erityisen edullisesti ilmaisusubstanssit, joissa ilmaistaan aineen näytteessä viruksen läsnäolo, kaikkein edullisemmin koronaviruksen läsnäolo.

Yllä mainitun ohjausjärjestelmän tai ohjausyksikön aliyksiköt tai moduulit voidaan toteuttaa kokonaan tai osittain ohjelmistomoduuleina, jotka ajetaan ohjausyksikön prosessorissa. Etupäässä ohjelmistomoduulien muodossa tapahtuvalla toteutuksella voi olla se etu, että olemassa olevaan järjestelmään jo asennetut sovellukset voidaan päivittää suhteellisen pienellä vaivalla esillä olevan hakemuksen laitteen asentamiseksi ja ajamiseksi.

Esillä oleva keksintö voi siksi olla myös kohdistettu tietokoneohjelmatuotteeseen, joka voidaan ladata suoraan ohjausjärjestelmän muistiin, ja joka käsittää ohjelmayksiköitä keksinnön mukaisen menetelmän vaiheiden suorittamiseksi, kun ohjelma suoritetaan ohjausyksiköllä, nimittäin ainakin vaiheiden, jotka täytyy toteuttaa arviointiyksiköllä. n Tietokoneohjelman lisäksi sellainen tietokoneohjelmatuote voi

S myös käsittää lisäosia, kuten dokumentointi- ja/tai cl lisäkomponentteja, myös laitteistokomponentteja, kuten = 30 laitteistoavaimen, ((yksilöllisen) älykortin jne.)

Y ohjelmistoon pääsyn helpottamiseksi. j

N Tietokoneluettava media, kuten muistitikku, kovalevy tai muu & kannettava tai kiinteästi asennettu tietoväline, voi toimia

N 35 tietokoneohjelmatuotteen suoritettavien osien kuljettamiseksi

S ja/tai tallentamiseksi, niin että ne voidaan lukea ohjausjärjestelmän prosessoriyksiköstä.

Laitteessa voi myös olla internet-yhteys tulosten siirtämiseksi tai se voi jopa käyttää pilvipohjaista ohjelmistoa tulosten analysointiin (esim. anonymisoidun datan käyttö itseoppivaa tekoälyä varten tuhansien mitattujen tutkimuskohteiden, siis potilaiden tulosten perusteella).

Vertailuanalyysi, johon viitataan esillä olevassa keksinnössä, voidaan suorittaa tietokoneavusteisesti edellä selostetun mukaisesti. Ne voidaan kuitenkin myös suorittaa manuaalisesti.

Keksinnön muut edulliset suoritusmuodot johdetaan epäitsenäisistä suojavaatimuksista yhdessä seuraavan selostuksen kanssa, jolloin tietyn luokan suojavaatimukset voivat muodostua eri luokan epäitsenäisistä suojavaatimuksista, ja eri esimerkkien ominaisuudet voidaan yhdistää uusiksi esimerkeiksi. Ymmärrettäköön, että edellä ja jäljempänä annetut termien määritelmät ja selitykset soveltuvat vastaavasti kaikkiin tässä määrityksessä ja oheisissa suojavaatimuksissa selostettuihin suoritusmuotoihin. Seuraavassa selostetaan edelleen esillä olevan keksinnön menetelmän erityisiä suoritusmuotoja.

Fdullisen suoritusmuodon mukaisesti massaherkkä mikroruudukko käsittää resonaattoriryhmän, jossa on useita akustisia kalvobulkkiresonaattorielementtejä, edullisesti n implementoituna leikkaustilassa toimiviksi, kiinteästi

S asennetuiksi resonaattorielementeiksi (joita kutsutaan cl seuraavassa myös nimellä YFBAR”). Sellaiset akustiset = 30 kalvobulkkiresonaattorielementit ovat elektroakustiseen

T teknologiaan perustuvia, ilmaisukerroksen käsittäviä z massaherkkiä antureita, jotka käsittävät ainakin yhden ohuen

N monikiteisen pietsosähköisen kerroksen, jossa on monikiteisen & pietsosähköisen kerroksen päälle sijoitettu elektrodi ja

N 35 monikiteisen pietsosähköisen kerroksen päälle sijoitettu yksi

S tai usea lisäelektrodi.

Sellaisen FBAR:n soveltuvien suoritusmuotojen rakenne ja ohjaus selostetaan julkaisussa WO 2004/017063 Al, joka on näiden aspektien suhteen sisällytetty tähän viittauksena.

Ilmaisukerroksen monikiteinen pietsosähköinen kerros, elektrodit ja ilmaisukerroksen pintaosuus on edullisesti järjestetty suhteessa toisiinsa sillä tavalla, että elektrodien sähkökäytöstä on tuloksena resonaattorin oskillaatio resonanssitaajuudella, jolloin resonanssitaajuus on riippuvainen pintaosuuteen sorboidun aineen määrästä.

Ilmaisukerros on integroitu fresonaattorielementin sisälle niin, että yhteisvaikutuksessa näytteen kanssa ilmaisukerroksessa esiintyvä sitoutumistapahtuma tai -reaktio tuottaa elektronisen signaalin.

Monikiteisen pietsosähköisen kerroksen kerrospaksuus valitaan edullisesti ainakin 0,1 um:stä ja/tai 20 m:iin saakka.

Oskillaation resonanssitaajuus on edullisesti vähintään 500

MHz ja/tai enintään 10 GHz. Resonaattorin oskillaatio on erityisesti paksuuden leikkaustilan oskillaatiota.

Edullinen resonaattori voi käsittää pietsosähköisen materiaalin, edullisesti ohutkalvon paksuudella, joka on ainakin 0,5 pm ja/tai enintään 3 pm. n Sellainen ohutkalvo käsittää edullisemmin ferrosähköisiä

S materiaaleja, kuten lyijysirkonaattititanaattia (Pb(Zr,Ti: cl x) Oa), ja/tai pietsosähköisiä materiaaleja, kuten = 30 alumiininitridia (AIN) ja/tai sinkkioksidia (ZnO). Ohut

T pietsosähköinen kalvo käsittää vieläkin edullisemmin z alumiininitridiä ja/tai sinkkioksidia.

N

I Alumiininitridillä on edullisesti kemiallisen inertian,

N 35 akustisten pitkittäisaaltojen nopeuden, sähköresistiivisyyden

S ja ylivoimaisen pietsosähköisen toiminnan korkeat arvot.

Koska sellaisten ohuiden pietsosähköisten kalvojen resonaattori toimii suurilla taajuuksilla, laite voi toimittaa hyvin herkkää massadataa.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti resonaattorin lateraalinen ulottuvuus on vähintään 20 jm ja/tai enintään 1000 um.

Frään edullisen suoritusmuodon mukaisesti resonaattori sallii edullisesti aineiden ilmaisun 100 000 kDa:n kokoon saakka, edullisemmin 1 000 kDa:han saakka, vielä edullisemmin 500 kDa:han saakka, erityisesti 200 kDa:han saakka, kaikkein edullisimmin 100-150 kDa.

Resonaattori sallii erityisesti aineiden ilmaisun noin 10 nm:n ja/tai noin 500 nm:n ensisijaisella koolla, edullisemmin noin nm ja/tai noin 250 nm, vielä edullisemmin 50 nm ja/tai noin 200 nm, erityisesti noin 100 nm ja/tai noin 150 nm. 20 Toisessa edullisessa suoritusmuodossa resonaattori sijoitetaan puolijohdesubstraatille.

Laite tarjoaa vielä edullisemmin resonaattorin ja puolijohdesubstraatin akustisen eristyksen.

Frään edullisen suoritusmuodon mukaisesti jokainen n massaherkässä mikroruudukossa olevista resonaattoreista

S toimii ainakin yhden tietyn aineen ilmaisemiseksi. Erityisen cl edullisesti jokainen resonaattoreista toimii tarkalleen yhden = 30 tietyn aineen ilmaisemiseksi. = Frityisen edullinen laite käsittää arviointiyksikön, jolloin

N massaherkät ilmaisinelementit on yhdistetty

I arviointiyksikköön ainakin yhden näytearvon siirtämiseksi

N 35 arviointiyksikköön ja jolloin arviointiyksikkö on rakennettu

S siten, että se ilmaisee määrällisesti ainakin yhden näytearvon ja vertaa valinnaisesti ainakin yhtä näytearvoa ainakin yhteen viitearvoon (kuten jo selostettu edellä). Tässä suoritusmuodossa arviointiyksikkö on integroitu tai sijoitettu laitteen levylle, erityisesti samalle piirilevylle tai puolijohdesubstraatille kuin MSMA.

Kuten jo mainittu edellä, näytearvoja voidaan verrata viitearvoihin näyteanalyysin luotettavan tuloksen saamiseksi, yhdistettynä esim. kliiniseen aspektiin.

Tässä käytettynä termi "vertailu” tai "vertaaminen” käsittää, että verrataan analysoitavan näytteen sisältämän yhden tai usean aineen määrää jäljempänä määritetyn soveltuvan viitteen määrään. — Ymmärrettäköön, että vertaaminen tässä käytettynä viittaa vastaavien parametrien tai arvojen vertailuun, esim. absoluuttista määrää verrataan absoluuttiseen viitemäärään, kun taas pitoisuutta verrataan viitepitoisuuteen tai testinäytteestä saatua intensiteettisignaalia verrataan viitenäytteen samantyyppiseen intensiteettisignaaliin.

Keksinnön mukaisesti kaavaillaan kuitenkin myös arvon laskeminen aineen kvantitatiivisen mittauksen perusteella.

Lisää yksityiskohtia löytyy oheisista esimerkeistä (jäljempänä). n Termi "viite” viittaa tässä käytettynä aineen määriin

S perustuvaan arvoon tai kynnykseen, joka sallii ol (tutkimuskohteen) naytteen allokoinnin esim. kuuluvaksi = 30 tutkimuskohteiden ryhmään, joka käsittää aineen tai on saanut

Y tartunnan siitä (positiivinen ryhmä) tai ei käsitä ainetta tai = ei ole saanut tartuntaa siitä (negatiivinen ryhmä). Sellainen

N viite on edullisesti negatiivinen ja/tai positiivinen & ohjaustyyppi tai yksilöllinen viite.

N 35

S Sellainen viite voi olla kynnysmäärä, joka erottaa ryhmät (joko positiivinen tai negatiivinen) toisistaan. Soveltuva kynnysmäärä, joka erottaa kaksi ryhmää, voidaan laskea suuremmitta vaivoitta testillä aineen määrien perusteella joko tutkimuskohteesta tai tutkimuskohteiden ryhmästä, joiden tiedetään kuuluvan positiiviseen tai negatiiviseen ryhmään, esim. ilmentävän positiivisen signaalin tai negatiivisen signaalin.

Viite voidaan periaatteessa myös laskea tutkimuskohdetta varten edellä määritetyn mukaisesti tietyn aineen keskimääräisten tai keskivertoisten arvojen perusteella soveltamalla tilastollisia standardimenetelmiä. Fdellä mainittua laitetta ja/tai menetelmää varten käytettävä viite voidaan vastaavasti tuottaa mainitulle tutkimuskohteelle edellä selostetun mukaisesti ja johtaa kynnysmäärä siitä.

Sopivia viitteitä voidaan johtaa näytteistä, joita on tarkoitus käyttää viitteen tai viitemäärien tuottamiseen muualla edellä selostetun mukaisesti. Tulokset voidaan antaa diagnostisen raakadatan antona, edullisesti absoluuttisina tai suhteellisina määrinä. Voi olla sopivaa, että tämä data saattaa tarvita kliinikon tulkintaa. Kuitenkin kaavaillaan myös asiantuntijajärjestelmälaitteita, joissa anto käsittää käsiteltyä diagnostista fraakadataa, jonka tulkintaan ei tarvita erikoistunutta kliinikkoa.

Frään edullisen suoritusmuodon mukaisesti edullisen laitteen n ilmaisukerroksen pinta tai pinnan osuus on pinnoitettu

S pinnoitteella, joka käsittää ilmaisusubstanssin, siis cl substraatin, jonka on tarkoitus sisältää molekyyli, joka = 30 pystyy sitoutumaan nimenomaan ilmaistavaan aineeseen. z Sellainen substraatti käsittää edullisesti biologista

N materiaalia, kuten esim. kudosta, mikro-organismeja, & soluelimiä, solureseptoreja, entsyymejä, vasta-aineita,

N 35 nukleiinihappoja, luonnontuotteita jne. Sellainen substraatti

S käsittää vaihtoehtoisesti tai lisäksi biologisesti johdettua materiaalia, kuten esim. rekombinantteja vasta-aineita,

keinotekoisia proteiineja, aptameereja ja/tai biomimeetin, kuten esim. synteettisiä reseptoreja, biomemeettisia katalyytteja, kombinatorisia ligandeja, leimattuja polymeereja jne.

Frään edullisen suoritusmuodon mukaisesti ilmaisukerroksen pinnoite käsittää ilmaisusubstanssin, joka valitaan - ainakin yhdestä proteiinista ja/tai - ainakin yhdestä keinotekoisesta proteiinista ja/tai - ainakin yhdestä vasta-aineesta ja/tai ainakin yhden vasta- aineen osasta/osista, jolloin ainakin yksi vasta-aine ja/tai vasta-aineen osa/t valitaan edullisesti siten, että ne sitoutuvat ainakin yhteen patogeeniin ja/tai ainakin yhden patogeenin ainakin yhteen proteiiniin ja/tai ainakin yhden patogeenin ainakin yhteen antigeeniin ja/tai ainakin yhden patogeenin ainakin yhteen epitooppiin ja/tai ainakin yhdestä patogeenistä johdettuun ainakin yhteen toksiiniin, ja/tai - ainakin yhdestä aptameerista; ja/tai ainakin yhdestä biomimeetistä.

Ainakin yksi proteiini substraatin ilmaisua varten voidaan joko valita luonnollisesta proteiinista, esim. luonnollisesta n lähteestä peräisin olevasta proteiinista. Proteiini voidaan

S vaihtoehtoisesti tai lisäksi valita keinotekoisesta cl proteiinista, siis kemiallisesta synteesistä johdetusta = 30 proteiinista, joka voi käsittää yhden tai usean ei-

T luonnollisen aminohapon. j

N Ainakin yksi ensisijainen vasta-aine ja/tai ainakin yhden & vasta-aineen osa/t voidaan valita rekombinantista tai

N 35 keinotekoisesta vasta-aineesta,;, yksiketjuisesta vasta-

S aineesta, vasta-aineen Fab-fragmentista ja/tai vasta-aineen (yksittäisestä) varresta tai varren osasta.

Ainakin yksi vasta-aine ja/tai vasta-aineen osa/t valitaan edullisesti siten, että ne sitoutuvat ainakin yhteen patogeeniin ja/tai ainakin yhden patogeenin ainakin yhteen proteiiniin ja/tai ainakin yhden patogeenin ainakin yhteen antigeeniin, erityisesti epitooppiin ja/tai ainakin yhdestä patogeenistä johdettuun ainakin yhteen toksiiniin.

Tuo ainakin yksi vasta-aine ja/tai vasta aineen 0osa/t pystyy/pystyvät edelleen edullisesti sitoutumaan antigeeniin, joka on erityisesti osa vasta-ainetta, joka sisältyy näytteeseen edellä selostetun mukaisesti. Sellainen näyte johdetaan edullisesti (koko-) verestä tai seerumista.

Sellainen vasta-aine on vieläkin edullisemmin IgG-vasta-aine ja/tai IgM-vasta-aine.

Mittaamalla sekä IgG-vasta-aine että IgM-vasta-aine on hyödyllisesti mahdollista saada tietoa tietystä taudinvaiheesta, esim. taudin tilan varhaisesta vaiheesta tiettyä infektiota vasten taistelemiseksi, mikä indikoidaan kohonneella IgM-vasta-ainetasolla, kun taas kohonnut 19G- vasta-ainetaso indikoi immuniteettia infektiota vastaan myöhemmässä vaiheessa.

Tämä on edullisesti tärkeää mitattaessa taudintilaa virus- tai bakteeri-infektion jälkeen, edullisemmin taudintilaa, joka on n seurausta virusinfektiosta, vielä edullisemmin

S koronaviruksesta, erityisesti SARS-CoV-2:sta seuranneesta

A infektiosta. < 30

IgG-vasta-aine valitaan edullisesti IgG1-vasta-aineesta, z IgG2-vasta-aineesta, IgG3-vasta-aineesta ja/tai IgG4-vasta-

N aineesta. 3

N 35 Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti substraatin

S pinnoitteen käsittämä ilmaisusubstanssi käsittää ainakin yhden aptameerin. Termi "aptameeri” viittaa tässä käytettynä oligonukleotidi- tai peptidimolekyyliin, joka sitoutuu tiettyyn aineeseen (molekyyliin), siis analysoitavaan aineeseen (siis analyyttiin) ja on näytteen käsittämä. Aptameeri käsittää edullisesti DNA:n ja/tai RNA:n yksisäikeisiä oligonukleotideja (joiden pituus on esim. 10- 100 ja enintään 200 nukleotidia), jotka pystyvät olemaan vuorovaikutuksessa aineen kanssa. Aptameeri käsittää edullisemmin DNA:n yksisäikeisiä oligonukleotideja (edullisesti 10-200 nukleotidin pituudella). Aptameereja voidaan edullisesti, toisin kuin vasta-aineita, regeneroida ja käyttää uudelleen vastaavasti muita tai lisäanalyyseja varten.

Substraatin käsittämä ilmaisusubstanssi valitaan vaihtoehtoisesti tai lisäksi ainakin yhdestä biomimeetistä, kuten esim. synteettisestä reseptorista, hbiomimeettisestä katalyytista, kombinatorisesta ligandista ja/tai leimatusta polymeerista.

Tietyn suoritusmuodon mukaisesti pinnoite, siis ilmaisusubstanssi, käsittää ainakin yhden proteiinin ja/tai keinotekoisen proteiinin, joka valitaan ainakin yhdestä vasta- aineesta tai vasta-ainefragmentista, joka on ainakin yhden virusepitoopin tai piikkiproteiinin ja/tai ainakin yhden kalvoproteiinin ja/tai ainakin yhden nukleokapsidiproteiinin ja/tai ainakin yhden ACE2-reseptoriproteiinin vastainen.

Sellainen piikkiproteiini ja/tai kalvoproteiini ja/tai n nukleokapsidiproteiini ja/tai ACE2-reseptoriproteiini

S käsittää edullisesti His-tag-hännän.

S Sellaisten ilmaisusubstanssien immobilisointia 3 30 ilmaisukerroksen pinnalla voidaan parantaa esipinnoittamalla

E ilmaisukerroksen pinta. Alan asiantuntija tuntee sellaisen

N esipinnoitteen ja se selostetaan esim. julkaisussa Vikholm- = Lundin, I et al. Sensors and Actuators B 171-172 (2012) 440-

N 448 .

N

> 35 Toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti analysoitava aine, siis analyytti, valitaan yhdestä tai usesta proteiinista,

peptidistä, sokeriryhmästä, DNA:sta, RNA:sta, viruksesta/viruksista ja/tai viruksen/virusten osista, viruksen kaltaisesta partikkelista, bakteereista ja/tai bakteerin osista, bakteerin kaltaisesta partikkelista, toksiinista/toksiineista, metaboliitista. DNA tai RNA voi olla joko yksi- tai kaksisäikeinen. DNA tai RNA on edullisesti yksisäikeinen.

Aine valitaan vieläkin edullisemmin yksisäikeisestä RNA:sta, joka johdetaan edullisimmin yhdestä tai useasta viruksesta/viruksista, jotka saadaan vieläkin edullisemmin sylkeä käsittävästä näytteestä.

Jos ainetta ei johdeta yhdestä tai useasta viruksesta/viruksista, on kuitenkin edullista, että aine valitaan yksisäikeisestä DNA:sta.

Aine valitaan edelleen edullisesti vasta-aineista, jotka saadaan vieläkin edullisemmin veri- tai seeruminäytteestä.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti aine valitaan viruksesta ja/tai viruksen osasta ja/tai bakteerista ja/tai bakteerin osasta.

Frään erityisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti aine valitaan ainakin yhdestä viruksesta tai ainakin yhden viruksen osasta, jolloin ainakin yksi virus valitaan edullisesti & influenssaviruksesta, erityisesti influenssa A -viruksesta; a. RS-viruksesta; gastrointestinaalisesta viruksesta,

O erityisesti rotaviruksesta, noroviruksesta, adenoviruksesta 3 30 tai astroviruksesta; respiratorisesta viruksesta, erityisesti

E ihmisen bokaviruksesta 1; koronaviruksesta, erityisesti HCoV-

AN HKU1 (ihmisen koronavirus HKU1), HCoV-NL63 (ihmisen = koronavirus NL63), HCoV-0C43 (ihmisen koronavirus 0C43), HCoV-

N 229E (ihmisen koronavirus 229E), SARS-CoV (vaikeaan akuuttiin

N 35 hengitystieoireyhtymään liittyvä koronavirus), MERS-CoV (Lähi-Idän hengitystieoireyhtymään liittyvä koronavirus)

ja/tai SARS-CoV-2 (vaikeaan akuuttiin hengitystieoireyhtymään liittyvä koronavirus 2).

Siinä tapauksessa, että aine johdetaan bakteerista tai bakteerin osasta, sellainen bakteeri tai bakteerin osa voidaan valita esim. steptokokista, kuten Streptococcus A ja/tai

Streptococcus pneumoniae; mykoplasmasta kuten Mycoplasma pneumoniae; klebsiellasta kuten Klebsiella pneumoniae; enterobakteerista kuten Enterobacter agglomerans; hemofiluksesta kuten Haemophilus influenzae; chlamydophilasta kuten Chlamydophila pneumoniae; coxiellasta kuten Coxiella burnetii; legionellasta kuten Legionella pneumophila; stafylokokista kuten Staphylococcus aureus; bacilluksesta kuten Bacillus cereus; clostridiumista kuten Clostridium perfringens ja/tai Clostridium botulinum ja/tai Clostridium difficile; escherichiasta kuten Escherichia coli (esim. ETEC,

EPEC, EHEC, EAEC, EIEC) ; yersiniasta kuten Yersinia enterocolitica; vibriosta kuten Vibrio cholerae ja/tai Vibrio parahemolyticus; listeriasta kuten Listeria monocytogenes; aeromonasista kuten Aeromonas hydrophila; salmonellasta kuten

Salmonella enteritidis ja/tai Salmonella typhimurium; shigellasta kuten Shigella dysenteriae; kampylobakteerista kuten Campylobacter jejuni ja/tai Campylobacter coli; ja/tai Plesiomonasista kuten Plesiomonas shigelloides.

Bakteerista johdettu aine johdetaan edullisesti bakteerin n osasta, kuten epitoopista ja/tai kalvoproteiinista.

Ql & cl Keksinnön laitetta käyttämällä virus tai viruksen osa voidaan = 30 edullisesti ilmaista suurella herkkyydellä käyttämällä

Y ilmaisusubstanssia, esim. koetinmolekyylia, joka sitoutuu = nimenomaisesti viruksen pinnalla esillä olevaan aineeseen. & & Ainakin yhden viruksen aine valitaan erityisen edullisesti

N 35 epitoopista, edullisesti B-lymfosyyttejä tai T-lymfosyyttejä

S vastaan tarkoitetusta epitoopista.

Virusepitooppi valitaan edullisemmin piikkiproteiinista ja/tai nukleokapsidiproteiinista ja/tai vaippaproteiinista ja/tai kalvoproteiinista. Fpitooppi valitaan vieläkin edullisemmin S-glykoproteiinista S1 ja/tai S2 ja/tai nukleokapsidiproteiinista NI tai N2 ja/tai ACE2-reseptorin sitoutumiskohdasta ja/tai CD26-sitoutumiskohdasta. Sellaiset aineet voivat erityisesti käsittää yhden tai usean S- glykoproteiinin S1 ja/tai S2 ja/tai ACE2-reseptorin sitoutumiskohdan alueen.

Sellainen aine käsittää edelleen edullisesti MHCI:n (kudossopeutuvuusjärjestelmän I) ja/tai MHCII (kudossopeutuvuusjärjestelmän II) vastaisen epitoopin.

Aine, siis proteiini, käsittää edullisesti aminohapposekvenssin, jolla on ainakin 60 %:n yhteinen sekvenssi-identtisyys sekvenssin kanssa, joka valitaan SEO ID

NO:l:stä, SEO ID NO: 2:sta, SEO ID NO: 3:sta, SEO ID NO: 4:stä, sillä on edullisemmin ainakin 75 %:n sekvenssi-identtisyys sekvenssin kanssa, joka valitaan SEO ID NO:1:stä, SEQ ID NO: 2:sta, SEO ID NO: 3:sta, SEO ID NO: 4:stä, sillä on vieläkin edullisemmin ainakin 90 %:n sekvenssi-identtisyys sekvenssin kanssa, joka valitaan SEQ ID NO:1:stä, SEQ ID NO: 2:sta, SEQ

ID NO: 3:sta, SEO ID NO: 4:stä, sillä on erityisesti ainakin 95 %:n sekvenssi-identtisyys sekvenssin kanssa, joka valitaan

SEO ID NO:1:sta, SEO ID NO: 2:sta, SEQ ID NO: 3:sta, SEQ ID n NO: 4:stä, sillä on kaikkein edullisimmin ainakin 98 %:n

S sekvenssi-identtisyys sekvenssin kanssa, joka valitaan SEO ID ol NO:l:stä, SEQ ID NO: 2:sta, SEQ ID NO: 3:sta, SEQ ID NO: 4:stä.

TI 30 ” Erityisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti aine valitaan

E proteiinista, jolla on ainakin 80 %:n yhteinen sekvenssi-

N identtisyys sekvenssin kanssa, joka valitaan SEO ID NO: 2:sta, & SEO ID NO: 3:sta, SEO ID NO: 4:stä, sillä on edullisesti

N 35 ainakin 90 %:n sekvenssi-identtisyys sekvenssin kanssa, joka

S valitaan SEO ID NO: 2:sta, SEO ID NO: 3:sta, SEO ID NO: 4:stä, sillä on edullisemmin ainakin 95 %:n sekvenssi-identtisyys sekvenssin kanssa, joka valitaan SEO ID NO: 2:sta, SEO ID NO: 3:sta, SEO ID NO: 4:stä, sillä on vieläkin edullisemmin ainakin 98 %:n sekvenssi-identtisyys sekvenssin kanssa, joka valitaan

SEO ID NO: 2:sta, SEO ID NO: 3:sta, SEO ID NO: 4:stä, sillä on kaikkein edullisemmin ainakin 99 %:n sekvenssi-identtisyys sekvenssin kanssa, joka valitaan SEO ID NO: 2:sta, SEO ID NO: 3:sta, SEO ID NO: 4:stä.

Sellainen aine saadaan edullisesti viruksesta, joka valitaan koronaviruksesta, erityisesti SARS-CoV-2:sta.

Kuten mainittu edellä, massaherkkä mikroruudukko käsittää useita massaherkkiä ilmaisinelementtejä. Ilmaisinelementit voidaan järjestää matriisin muotoon perustalle. Matriisi voidaan järjestää yksiulotteisesti, mikä tarkoittaa, että ilmaisinelementit järjestetään yksittäiseen jonoon, tai kaksiulotteisesti riveihin ja jonoihin. Periaatteessa mikä tahansa ruudukkomuoto voidaan määrittää käsittämään määrän m" ilmaisuelementtejä, jolloin m ja n ovat luonnollisia lukuja.

Laite voi käsittää yhden sellaisen MSMA:n yhdessä ilmaisulohkossa.

Massaherkkä mikroruudukko voidaan periaatteessa rakentaa käsittämään ilmaisulohkon, jota käytetään eri näytteiden, siis eri lähteistä johdettujen puhdistettujen näytteiden n peräkkäiseen mittaamiseen.

S cl Frään edullisen suoritusmuodon mukaisesti laite käsittää = 30 enemmän kuin yhden ilmaisulohkon, esim. ainakin kaksi

A ilmaisulohkoa, edullisemmin ainakin neljä ilmaisulohkoa, vielä z edullisemmin ainakin kahdeksan ilmaisulohkoa, erityisesti

N ainakin kuusitoista ilmaisulohkoa.

X

N 35 Laite voi esimerkiksi käsittää ilmaisulohkojen ruudukon,

S edullisesti useita vierekkäisiä ilmaisulohkoja, joista jokainen käsittää ilmaisinelementtien joukon, erityisesti jonon. laite voi olla rakennettu siten, että MSMA jaetaan useisiin (ainakin kahteen) ilmaisulohkoon. "Tässä suoritusmuodossa

MSMA:n ilmaisinelementtien yksi tai usea joukko on erotettu toisistaan ja/tai ympäröity seinillä, jotka voidaan sijoittaa eri ryhmien väliin. Toisin sanoen massaherkkä mikroruudukko on rakennettu siten, että se käsittää useamman kuin yhden ilmaisulohkon. Sellaiset seinät on edullisesti tehty polymeeriaineista, kuten PDMS:stä (polydimetyylisiloksaani).

Sellaiset ilmaisulohkot voidaan rakentaa ja sitoa MSMA:han, niin että sirulla on ilmaisulohkoja, jotka eivät ole suoraan kosketuksissa toisiinsa. Sellaiset ilmaisulohkot voidaan valmistaa pehmeistä polymeerimateriaaleista, kuten PDMS tai

SU- 8 (epoksipohjainen fotoresistimateriaali, Microchem

Corp.) .

Laite voi vaihtoehtoisesti tai lisäksi käsittää myös yhden tai usean MSMA:n, jolloin eri MSMA:t on edullisesti sijoitettu erillisiin ilmaisulohkoihin.

Jokainen ilmaisulohkoista on edullisesti yhdistetty mikrofluidilaitteeseen, jolloin mikrofluidilaitteet käsittävät joukon sisääntuloja tai säiliöitä, joista jokainen n on yhdistetty yhden tai usean kanavan (esim. ruiskun) kautta

S eri ilmaisulohkoihin. Jokainen sisääntuloista tai säiliöistä cl on edullisesti yhdistetty erillisen kanavan kautta eri = 30 ilmaisulohkoon eri näytteiden ohjaamiseksi eri lohkoihin. z Eri näytteet, esim. verestä, syljestä, virtsasta,

N selkäydinnesteestä jne. voidaan siirtää sisääntuloista tai & säiliöistä samanaikaisesti tai peräkkäin

N 35 mikrofluidilaitteella eri ilmaisulohkoihin. Eri näytteet

S siirretään edullisesti samanaikaisesti eri lohkoihin.

Käyttämällä erillisiä ilmaisulohkoja laitteella voidaan mitata samanaikaisesti esim. näytteitä ja viitenäytteitä ja/tai näytteitä, jotka on tarkoitus testata rinnakkain eri kohdeaineiden osalta. Esim. verestä saaduista eri näytteistä voidaan testata eri vasta-aineita (kuten IgG, IgM) rinnakkain syljestä saatujen näytteiden kanssa, jotka on tarkoitus testata yhden tai usean viruksen osalta.

Täten, vielä erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti ainakin yksi ilmaisulohkossa olevista ilmaisinelementeistä voidaan siten konfiguroida tuottamaan viitearvo.

Fsim. käyttämällä neljää ilmaisulohkoa laitteella voidaan mitata samanaikaisesti kaksi näytettä (kuten esim. verestä tai syljestä johdettuja näytteitä) ja kaksi viitenäytettä.

Suurempi ilmaisulohkojen määrä, esim. kahdeksan ilmaisulohkoa, sallii jopa useamman näytteen samanaikaisen mittauksen, siis esim. virtsasta, selkäydinnesteestä jne. johdettujen näytteiden, ja/tai eri tutkimuskohteiden näytteiden rinnakkaisen mittauksen.

Näytteet voidaan lisätä automaattisesti tai manuaalisesti ilmaisulohkoon (esim. mikrofluidilaitteen kautta) tai ilmaisinelementtien päälle (esim. käyttämällä pipettiä tai multipipettiä tai ruiskua).

O

S Tyypillinen nestenäytteen tilavuus, jota käytetään cl siirrettäväksi resonaattorielementin päälle, on esim. yhdestä = 30 tai useammasta ul:sta 1 ml:aan, edullisesti vähintään 2 pl

T ja/tai enintään 500 pl, edullisemmin vähintään 10 pl ja/tai z enintään 300 ul, vielä edullisemmin vähintään 20 ul ja/tai

N enintään 200 ul, erityisesti vähintään 50 pl ja/tai enintään

S W 100 ul.

O

S Ymmärrettäköön, että siinä tapauksessa, että tutkimuskohteesta otettu näyte ei ole tarpeeksi nestemäinen, sellainen näyte voidaan nestemäistää soveltuvalla tavalla, esim. laimentamalla näyte soveltuvassa cpuskurissa, kuten fosfaattipuskuroitu fysiologinen suolaliuos (PBS). Joka tapauksessa käytettäisiin edellä mainittujen alueiden sisällä olevaa edullista laimennettua näytetilavuutta.

Esillä olevan keksinnön muut kohteet ja ominaisuudet tulevat ilmi seuraavista vyksityiskohtaisista selostuksista, joita tarkastellaan oheisten piirrosten yhteydessä. Ymmärrettäköön kuitenkin, että piirrokset on suunniteltu ainoastaan havainnollistamistarkoituksia varten eikä keksinnön rajoitusten määritelmäksi. Samat numerot viittaavat samoihin objekteihin koko diagrammeissa. Diagrammien objekteja ei ole välttämättä piirretty mittakaavaan.

Kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen massaherkän mikroruudukon (MSMA) ;

Kuvio 2 esittää kaavamaisen kuvan esillä olevan keksinnön menetelmän esimerkin selostamiseksi sylkinäytteen aineiden ilmaisemiseksi;

Kuvio 3 esittää kaavamaisen kuvan esillä olevan keksinnön menetelmän esimerkin selostamiseksi verinäytteen aineiden ilmaisemiseksi;

O

S Kuvio 4 esittää kaavamaisen kuvan, jossa selostetaan viruksen cl sitoutuminen massaherkan ilmaisinelementin = 30 aktivoituun pintaan, jota voidaan käyttää kuvion 1

T MSMA: ssa; = a

N Kuvio 5 esittää mittausdiagrammin, jossa käytetään keksinnön

S W laitetta.

O

S Kuvio 1 esittää laitteen 100 MSMA:n 10 kera, käsittäen neljä ilmaisulohkoa SL1, SL2, SL3, SL4 järjestettyinä rinnakkaisiin jonoihin. Seuraavassa näitä ilmaisulohkoja SL1, SL2, SL3, SL4 kutsutaan myös näytejonoiksi SL1, SL2, SL3, SLA.

Kuvion 1 mukaisessa MSMA:ssa 10 jokainen neljästä ilmaisulohkosta SL1, SL2, SL3, SsL4 käsittää kuusitoista resonaattorielementtiä RE (pikselit RE), numeroituna Anl -

Anl6. Kahtatoista näistä kuudestatoista resonaattorielementistä RE (resonaattorielementit Anl-An6 ja

An9-Anl4 kussakin jonossa) käytetään näytteen käsittämien eri aineiden analyysia varten. Resonaattorielementit RE on pinnoitettu eri ilmaisusubstansseilla, esilla olevassa tapauksessa eri substraateilla, viruksille ominaisten aineiden, mukaan lukien SARS-CoV-2:lle ominaisten aineiden ilmaisemiseksi. Ilmaisusubstanssien immobilisointi resonaattorielementtien RE päällä voidaan suorittaa käyttämällä spottauskonetta, niin että eri proteiinit asetetaan eri resonaattorielementeille RE eri aineiden samanaikaisen ilmaisemisen mahdollistamiseksi samasta näytteestä.

Kuvion 1 tapauksessa neljä kunkin näytejonon SL1, SL2, SL3,

SL4 resonaattorielementeistä RE on pinnoitettu viitesignaalin mahdollistamiseksi, esillä olevassa tapauksessa käytetään kahta resonaattorielementtiä An7, Anlb kussakin näytejonossa

SL1, SL2, SL3, SL4 positiivista kontrollia varten (tunnetun aineen, esim. ihmisen syljessä normaalisti runsaasti n esiintyvän proteiinin, kuten lysotsyymin, sitouttamiseksi), ja

S kahta muuta resonaattorielementtiä An8, Anl6 kussakin cl naytejonossa SLI, SL2, SL3, SL4 käytetään negatiivisena = 30 kontrollina (jotta ei sitouteta tunnettua ainetta, esim. ei-

Y ihmisperäistä näytettä, kuten naudan immunoglobuliinia). j

N Testiä tai mittausta varten voidaan täyttää eri

I nestenäytteitä, esillä olevassa tapauksessa verestä,

N 35 seerumista, syljestä ja virtsasta johdettuja näytteitä,

S mikrofluidilaitteen MD eri säiliöihin 1, 2, 3, 4. Näytteet siirretään mikrofluidilaitteen MD erillisten ruiskujen kautta näytejonojen SL1, SL2, SL3, SL4 läpi.

Fri näytteiden siirto voidaan aikaansaada samanaikaisesti tai peräkkäin; esillä olevassa tapauksessa eri näytteet siirretään kulkemaan samanaikaisesti eri lohkoihin. Analysoitavien aineiden, esillä olevassa tapauksessa SARS-CoV-2- piikkiproteiinin sitoutuessa ilmaistaan massanmuutos, jolloin aiheutuu resonaattorin taajuudenmuutos, josta on tuloksena sähkösignaalin muutos, joka lähetetään ohjausyksikköön CD tai luetaan sillä. Tämän mekanismin periaate selitetään esim. julkaisussa WO 2004/017063 Al.

Ohjausyksikkö CD käsittää arviointiyksikön EU. Esillä olevassa tapauksessa ohjauslaite CD arviointiyksikön EU kera on ulkoinen laitteeseen 100 nähden. On kuitenkin periaatteessa mahdollista, että arviointiyksikkö EU voi sisältyä itse

MSMA:han 10, esimerkiksi samalle resonaattorielementtien RE perustalle. Viruksista, kuten SARS-CoV-2:sta johdettujen aineiden sitoutuminen lasketaan laskentayksikössä EU data- analyysialgoritmeilla siten, että tietyillä proteiineilla pinnoitettujen resonaattorielementtien RE reaktiota verrataan positiivisten ja negatiivisten kontrollien reaktioon. Laskenta voidaan kuitenkin suorittaa myös manuaalisesti.

Nyt viitataan kuvioihin 2, 3 ja 4 resonaattorielementin RE

M RE1, RE2 aktivointimekanismin selittämiseksi tiettyä ainetta

S SB, SB1, SB2 varten.

S

< 30 Jokainen näistä kuvioista esittää resonaattorielementin RE,

A RE1, RE2, joka käsittää ilmaisukerroksen L, L1, L2 ja pinnan

E S, SI 52. Ilmaisusubstanssit A, Al, 22, esillä olevassa

N tapauksessa vasta-aineet A, Al, A2, funktionalisoidaan

I ilmaisukerroksen L, L1, L2 pinnalle S, S1, S2. Verestä SAl ja

N 35 syljestä SA? johdetut nestenäytteet SAl, SA2 (ei esitetty

S kuviossa 4) toimitetaan (esim. mikrofluidilaitteen MD kautta,

kuten selitetty kuviossa 1) ilmaisukerrosten L, 11, 12 pinnalle S, S1, $2.

Nestenaytteiden SAl, SA2 käsittämät aineen SB1, SB2, esim. verinäytteessä SAl1 käsillä olevat vasta-aineet SBI tai sylkinäytteessä SA2 käsillä oleva virus SB2, sitoutuvat pinnalle S1, S2, funktionalisoituna tietyillä vasta-aineilla

Al, AZ, esilla olevassa esimerkissä vasta-aineet Al tunnistavat vasta-aineet SB1, jotka tuotetaan SARS-Cov-2- infektion yhteydessä, ja vasta-aineet A? tunnistavat SARS-CoV- 2:n piikkiproteiinin SB2.

Kuvion 2 vasemmalla puolella esitetään resonaattorielementti

RE1, joka käsittää ilmaisukerroksen L] pinnan S1 kera, joka aktivoidaan käsittämään immobilisoitu vasta-aine Al.

Seuraavassa vaiheessa (esitetty nuolella) analysoitava verinäyte SA1, joka käsittää eri aineita (sisältäen potentiaalisesti näytteestä etsityn kohdeaineen SB1), lisätään ilmaisukerroksen 11 pinnalle S1. Kohdeaineen SB1 sitoutuessa immobilisoituun vasta-aineeseen Al (kuten esitetty kuvion 2 oikealla puolella), rekisteröidään resonaattorielementin REI resonassitaajuuden f lasku.

Sellaisen mittauskäyrän periaate esitetään kaavamaisessa diagrammissa resonaattorielementin RE1 alapuolella kuvion 2 oikealla puolella, jossa esitetään resonaattorielementin REI n resonanssitaajuus f ajalla t. Ennen merkittyä aluetta olevalla

S ajanjaksolla resonanssitaajuuden £ taso on perusviivalla BL cl (ilmaisukerroksen L1 pinnan S1 taso ei käsitä lainkaan = 30 sitoutunutta ainetta SB1). Aineen SB1 sorboituessa

T resonanssitaajuus f laskee alemmalle tasolle. = Resonanssitaajuuden muutos on suunnilleen verrannollinen

N ilmaisukerroksen L1 massa-dm:n muutokseen aineen SB1 sorption

X takia. Lisäksi resonanssitaajuuden jyrkkyys df/dt

N 35 (resonanssitaajuuden muutosnopeus) voi myös olla arvokas

S anturin anto. Tämä jyrkkyys df/dt riippuu aineen sitoutumiskinetiikasta substraattiin, esim. aineen substraattiin sitoutumisen ajankulusta.

Kuvio 3 esittää saman periaatteen ja mittausprosessin, joka on selostettu kuviossa 2, sillä erolla, että ilmaisukerroksen L2 pinta 52 on pinnoitettu vasta-aineella A2. Syljestä SA? (veren sijasta) johdettu näyte lisätään edelleen ilmaisukerroksen 12 pinnalle S2. Kuviota 2 vastaavasti sylkinäytteen SA2 kohdesubstraatti SB2 sitoutuu vasta-aineeseen 22, aikaansaaden siten resonanssitaajuuden muutoksen saman periaatteen mukaisesti kuin kuviossa 2 selostettuna.

Kuvio 4 esittää resonaattorielementin RF spesifisen esimerkin, jota voidaan käyttää samalla tavalla kuin kuvion 3 resonaattorielementtiä, siinä on tässä ilmaisukerros L, jonka pinta S on pinnoitettu vasta-aineella A viruksen SB ilmaisemiseksi, erityisesti SARS-COV-2:n SB, joka koostuu viruksen rungosta VB ja piikkiproteiineista SP. Viruksen SB sitoutuminen vasta-aineisiin A tapahtuu viruksen piikkiproteiinien kautta.

Kuviot 5 ja 6 esittävät mittauskäyrien diagrammeja, jotka ilmaistaan SARS-CoV-2:n virusproteiinia S1 käsittävän näytteen mittausprosessin aikana MSMA:lla. Käyrät esittävät samankaltaisen mittausperiaatteen kuin kuvioissa 2 ja 3 selostettu, mutta toisin kuin kuvioiden 2 ja 3 kaavamaiset n piirrokset, kuvioiden 5 ja 6 mukaiset diagrammit esittävät nyt

S taajuuden tosiaikaiset mittauskäyrät ajan myötä.

S

< 30 Kuvio 6 esittää saman mittauksen dataa kuin kuviossa 5

Y selostettuna. Siinä missä kuvio 5 esittää neljäntoista

E resonaattorielementin keskimääräisen käyrän, kuvio 6 kuvaa

N puolestaan kultakin neljästätoista resonaattorielementistä & saadut signaalit.

N 35

S Kuvio 5 esittää aikana nollasta noin 8 minuuttiin keskimääräisen perusviivan BL signaalin, esillä olevassa neljäntoista resonaattorielementin signaalin keskimääräisen perusviivan BL tapauksessa sitä ei ole vielä aktivoitu yhdelläkään ilmaisusubstanssilla. Noin 8 minuutin kohdalla ilmaisukerroksen pinnalle lisätään nestemäinen substraattiliuos, joka käsittää anti-Sl-vasta-aineen (liuenneena PBS-puskuriliuokseen, kuten selostettu esimerkissä 1). Pinnoitus nestemäisellä substraatilla suoritetaan huuhtomalla neste resonaattorielementtien yli käyttämällä mikrofluidilaitetta.

Kuten nähtävissä, taajuuden lasku havaitaan noin 8 minuutin kohdalta alkaen ja se kestää noin 15 minuuttiin. Ajasta nolla alkavaa ja noin 15 minuuttiin kestävää vaihetta kutsutaan aktivointivaiheeksi AP (kuten kuvattu kuvioissa 5 ja 6), sillä resonaattorielementin ilmaisukerros ei käsitä yhtään substraattia. Tämän aktivointivaiheen lopussa resonaattorielementti pystyy ilmaisemaan aineen.

Aktivointivaiheen AP jälkeinen taso on vastaavasti uusi perusviiva BL aktivoidulle resonaattorielementille (kuvioiden 2 ja 3 kaavamaisten diagrammien perusviivaa vastaavasti).

Noin 45 minuutin kohdalla injektoidaan resonaattorielementtien pinnalle näyte, joka käsittää SARS-CoV-2:n piikkiproteiinia S1 10 pg/ml:n pitoisuudella (PBS:ssä, kuten selostettu esimerkissä 1), jatkuvalla virtauksella käyttämällä mikrofluidilaitetta. SARS-CoV-2:n piikkiproteiinin s1 n sitoutuessa immobilisoituun anti-S1-vasta-aineeseen

S resonaattorielementit ilmaisevat taajuuden laskun, indikoiden cl siten ilmaisukerroksen massa-dm:n muutoksen SARS-CoV-2:n = 30 piikkiproteiinin S2 sorption takia (kuten selostettu edellä

T kuvioille 2-4). Tulos voidaan siirtää edelleen muistiin. j & 3

N

D

Viitemerkinnät 10 mikroherkkä mikroruudukko (MSMA) 100 MSMA:n ja mikrofluidijärjestelmän käsittävä laite 101 ilmaisinvälineet 1, 2, 3, 4 näytesäiliöt/-sisääntulot

Anl - Anl6 resonaattorielementit analyysia varten

CD ohjausjärjestelmä/ohjausyksikkö/ohjauslaite

EU arviointiyksikkö

MD mikrofluidilaite

SL1, SL2, SL3, SL4 ilmaisulohkot

RE, RE1, RE, resonaattorielementti

SA, SAl, SA? näyte

SB, SB1, SB2 substraatti

A, Al, A2 ilmaisusubstanssi, esim. tietty vasta-aine

L, L1, L2 ilmaisukerros

S, 51, 52 ilmaisukerroksen pinta

BL perusviiva f taajuus t aika df taajuuden delta dm massan delta

VB viruksen runko

SP piikkiproteiini

AP aktivointivaihe wm

N

O

N

N

<Q <t

I jami o

N

0 5

N

N

O

N

D

Esimerkit:

Esimerkki 1

Protokolla Sars-CoV-2:n ilmaisua varten massaherkällä mikroruudukolla (MSMA):

Sars-CoV-2:n vastaiset anti-Sl-vasta-aineet (Sinobiologicals,

Cat .No. 40150) immobilisoitiin resonaattorielementtien pinnalle 5 pg/ml:n tai 10 pg/ml:n pitoisuutena (PBS:ssä), sekä negatiivinen kontrolli (amfetamiinin vastainen vasta-aine,

Fitzgerald Scientific, 10-A44F, 10 pg/ml (PBS:ssä)). Pinnoitus voidaan suorittaa manuaalisesti spottaamalla/pipetoimalla neste koko anturipinnalle ja inkuboimalla enintään 30 minuutin ajan, tai käyttämällä automaattista spotterikonetta, joka asettaa eri vasta-aineita eri anturipikselien päälle, sallien siten eri patogeenien ilmaisun samasta näytteestä.

Sen jälkeen kuljetettiin His-tag-hännällä (Sinobiologicals,

Cat .No 40591) muunneltu Sars-CoV-2:n piikkiproteiini SI muunnellun fresonaattoripinnan yli jatkuvalla virtauksella käyttämällä mikrofluidilaitetta ruiskun kera. Näytteen pitoisuus oli 10 pg/ml PBS:ssä. Sars-CoV-2:n piikkiproteiinin

S1 sitoutumista immobilisoituun anti-Sl-vasta-aineeseen valvottiin taajuuden jatkuvalla mittauksella, kuten kuvattu kuvioissa 5 ja 6.

O

S Esillä olevassa esimerkissä SARS-CoV-2:n piikkiproteiinin SI ol kooksi laskettiin noin 5,5-6,1 * 10% g/mol, mikä vastaa 5, 5-

O . < 30 6,1 MDa (megadaltonia).

I g Mittauksen suorittamiseen voidaan käyttää mitä tahansa

N näytelähteitä, jotka on edullisesti johdettu ihmis- tai + eläintutkimuskohteilta.

N

N 35

N

D

Sellaista näytettä käytetään erityisesti patogeenin, edullisesti viruksen, edullisemmin koronaviruksen, erityisesti SARS-COV-2:n aiheuttaman infektion ilmaisuun.

Menetelmä suoritetaan erityisen edullisesti 1. viruksen/virusten ilmaisemiseksi sylkinäytteestä; 2. vasta-aineiden ilmaisemiseksi seeruminäytteestä; 3. sylki- ja seeruminäytteen rinnakkaista/peräkkäistä ilmaisua varten; 4. DNA:n/RNA:n ilmaisemiseksi sylkinäytteestä; 1. viruksen/virusten ilmaisemiseksi sylkinäytteestä:

Sylkinäyte voidaan kerätä joko passiivisella kuolausmenetelmällä, sylkemällä putkeen tai käyttämällä näytteenkeruupuikkoa, jossa tapauksessa luovuttaja tai kerääjähenkilö liikuttaa puikkoa luovuttajan suun ja poskien sisällä. Näyte voi olla myös nenänielupuikkonäyte. Tässä tapauksessa keruulaite asetetaan keräämisen jälkeen putkeen, joka sisältää soveltuvan puskuriliuoksen (esim. PBS, pH 7,4, kuten selostettu edellä), johon patogeeni siirretään puikosta.

Mittauksen suorittamiseksi ilmaisukerroksen pinta pinnoitetaan näytteessä olevalle virukselle spesifisillä vasta-aineilla (esim. pinnoittamalla anti-piikki- S1 ja/tai - @ S2-vasta-aine (hankittu esim. Biomedica Medizinprodukte

S GmbH:lta, Wien, Itävalta) SARS-CoV-2:n piikkiproteiinia S1 /

S S2 vastaan). > 30

I Pinnoitus voidaan suorittaa joko manuaalisesti huuhtomalla a neste koko anturipinnan yli tai käyttämällä automaattista 5 spotterikonetta (kuten selostettu edellä).

X Sellainen automaattinen spotterikone voi myös asettaa eri

S 35 vasta-aineita eri ilmaisukerrosten kullekin pinnalle sallien > siten eri patogeenien ilmaisun samasta tai eri näytteistä.

(Näytteen käsittämän) patogeenin murskaamiseksi fragmenteiksi saatetaan soveltaa esikäsittelytoimenpidettä. Tämä voidaan suorittaa sekoittamalla näyte puhdistusaineita ja/tai orgaanisia liuottimia sisältävän puskuriliuoksen kanssa. Näyte voidaan vaihtoehtoisesti tai lisäksi ultraäänikäsitellä ennen sen siirtämistä ilmaisukerroksen pinnalle.

Patogeenin käsittävä nestenäyte siirretään sitten ilmaisukerroksen pinnalle, mikä voidaan toteuttaa mikrofluidilaitteella i) ruiskun, ii) (multi-)pipetin tai iii) tätä tarkoitusta varten rakennetun, resonaattorielementtiin yhdistetyn spesifisen laitteen kautta (kuten selostettu edellä). Näytteen annetaan siten virrata ilmaisukerroksen aktivoidun pinnan yli ja patogeeni, mikäli käsillä, sitoutuu pinnalle immobilisoituihin vasta-aineisiin.

Positiivinen kontrolli (esim. lysotsyymi PBS:ssä, pH 7,4) ja negatiivinen kontrolli (esim. naudan immunoglobuliini PBS:ssä, pH 7,4) suoritetaan rinnakkain eri resonaattorielementeillä.

Jos patogeeni on läsnä näytteessä, fresonaattorielementin taajuus laskee. Tästä taajuuden laskusta lasketaan kyseisen patogeenin läsnäolo tai puuttuminen data-analyysialgoritmin kautta. n 2. Bakteeri- tai virusinfektion vastaisten vasta-aineiden

S ilmaisu seeruminäytteessä:

S

< 30 Otetaan verinäyte joko sormenpäästä tai suoniverestä. Veri

T esikäsitellään punaisten verisolujen poistamiseksi joko z mikrofluidisuodatuksella tai sentrifugoimalla seerumin

N saamiseksi. 3

N 35 Ilmaisukerroksen pinta on tässä tapauksessa pinnoitettu

S patogeenistä tulevalla proteiinilla, esim. SARS-CoV-2:n tapauksessa nukleokapsidiproteiineilla N1 ja/tai N2 (hankittu esim. Sinobiological:lta).

Proteiini voidaan vaihtoehtoisesti myös johtaa SARS-CoV-2:n piikkiproteiinista tai kalvo-/vaippaproteiinista tai mistä tahansa muusta proteiinista.

Nukleokapsidi-N1- ja N2-proteiinit immobilisoidaan resonaattoripinnalle edullisesti spotterikoneella.

Positiivisia ja negatiivisia kontrolleja voidaan ottaa mukaan edellä selostetun mukaisesti.

Seeruminäyte huuhdotaan sitten eri ilmaisukerrosten pinnan yli

MSMA:han yhdistetyn mikrofluidilaitteen kautta.

Seeruminäytteen sisältämien vasta-aineiden sitoutuminen ilmaistaan resonaattorielementin taajuuden laskulla.

Vasta-aineiden sitoutuminen lasketaan manuaalisesti tai data- analyysialgoritmeilla. 4. DNA:n/RNA:n ilmaiseminen sylkinäytteestä:

DNA:n/RNA:n ilmaisemiseen voidaan käyttää periaatteessa kaikkia ruumiinnesteitä, jotka sisältävät viruksia ja/tai bakteereja. Näyte voidaan esim. ottaa syljestä, virtsasta, & nenänielupuikkonäytteestä, oksennuksesta, ulosteesta, hiestä,

N kyynelnesteestä jne.

S 30

X Kuten selostettu yllä (katso 1.), sylkinäyte voidaan kerätä

E joko passiivisella kuolausmenetelmällä, sylkemällä putkeen tai

N käyttämällä näytteenottopuikkoa, jossa tapauksessa luovuttaja = tai kerääjähenkilö liikuttaa puikkoa luovuttajan suun ja

N 35 poskien sisällä.

N

D

Näyte voi olla myös nenänielupuikkonäyte. Tässä tapauksessa keruulaite asetetaan keräämisen jälkeen putkeen, joka sisältää soveltuvan puskuriliuoksen (esim. PBS, pH 7,4, kuten selostettu edellä), johon patogeeni siirretään puikosta. PCR (esim. isoterminen) suoritetaan ennen resonaattorilla mittausta.

Mittauksen suorittamiseksi ilmaisukerroksen pinta pinnoitetaan yksisäikeisillä DNA-koettimilla tietyn immobilisaatiokemian kautta (kuten tiolit, biotiinit, aminoryhmät, myc-, his- tai muu proteiini- tai nukleotidi-/ synteettinen immobilisaatiohäntä). Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää (yksisäikeistä) RNA-koetinta. Nukleotidisekvenssi valitaan nimenomaisesti näytteessä olevaa virusta varten (esim. SARS-CoV-2:n piikkiproteiinille s1 / S52 tai nukleokapsidi- tai vaippaproteiinille ominanen sekvenssi).

Samanaikainen analyysi yksittäisestä näytekappaleesta resonaattorilla voidaan suorittaa immobilisoimalla useita spesifisiä sekvenssejä eri viruksille, bakteereille, toksiineille ja/ tai allergeeneille.

Pinnoitus voidaan suorittaa joko manuaalisesti huuhtomalla neste koko anturipinnan yli tai käyttämällä automaattista spotterikonetta (kuten selostettu edellä).

Kuten selostettu edellä, saatetaan soveltaa n esihoitotoimenpidettä (näytteen sisältämän) patogeenin

S murskaamiseksi fragmenteiksi. Tämä voidaan suorittaa edellä cl selostetun/selostettujen toimenpite(id)en mukaisesti. = 30

T Patogeenin käsittävä nestenäyte siirretään sitten = ilmaisukerroksen pinnalle, mikä voidaan toteuttaa

N mikrofluidilaitteella i) ruiskun, ii) (multi-)pipetin tai iii)

I tätä tarkoitusta varten rakennetun, resonaattorielementtiin

N 35 yhdistetyn spesifisen laitteen kautta (kuten selostettu

S edellä). Näytteen annetaan seuraavaksi virrata ilmaisukerroksen aktivoidun pinnan yli ja patogeeni, mikäli läsnä, sitoutuu pinnalle immobilisoituihin DNA- (tai RNA- ) koettimiin.

Positiivinen kontrolli-DNA (tai -RNA) isännän endogeenisista proteiineista (esim. lysotsyymi PBS:ssä, pH 7,4) ja negatiivinen kontrolli ei-isäntälähteestä (esim. naudan immunoglobuliini PBS:ssä, pH 7,4) suoritetaan rinnakkain eri resonaattorielementeillä.

Kuten selostettu edellä, jos patogeeni on käsillä näytteessä, resonaattorielementin taajuus laskee. Tästä taajuuden laskusta lasketaan kyseisen patogeenin läsnäolo tai puuttuminen data- analyysialgoritmin kautta.

Vaikka esillä oleva keksintö on julkistettu edullisten suoritusmuotojen ja niiden muunnelmien muodossa, niin ymmärrettäköön, että siihen voitaisiin tehdä lukuisia lisämuunnoksia ja vaihteluita poistumatta keksinnön piiristä.

Selkeyden nimissä ymmärrettäköön, että yksikkömuodon käyttö tässä hakemuksessa ei sulje pois monta, ja "käsittää” ei sulje pois muita vaiheita tai elementtejä. Myöskään "yksikön” mainitseminen ei sulje pois useamman kuin yhden yksikön käyttöä.

O

N

O

N

N

<Q <t

I jami a

Ql 0 5

N

N

O

N

D

Claims (14)

Suojavaatimukset

1. Laite (100) ainakin yhden aineen (SB, SB1, SB2) läsnäolon, edullisesti määrän, ja/tai infektion ilmaisemiseksi nesteessä (SA1, SA2) olevassa näytteessä, jolloin ainakin yksi aine on virus tai viruksen osa(t), jolloin mainittu virus/virukset on/ovat SARS-CoV-2 (vaikeaan akuuttiin hengitystieoireyhtymään liittyvä koronavirus 2), käsittäen: - massaherkän mikroruudukon (10) useiden massaherkkien ilmaisinelementtien (RE, RE1, RE2) kera, jokainen käsittää ilmaisukerroksen (L, Ll, L2) pintaosuuden (51, 52) kera, jolloin massaherkkä mikroruudukko (10) käsittää resonaattoriryhmän (10), jossa on useita kalvobulkkiresonaattorielementtejä (RE, REI1, RE2), - jolloin ilmaisukerroksen (L, L1, 12) pinta (S, S1, S2) tai pinnan (S, S1, S2) osuus on pinnoitettu pinnoitteella, joka käsittää ilmaisusubstanssin (A, Al, A2), - jolloin ainakin yhden massaherkän ilmaisinelementin (RE, RE1, RE2) ilmaisukerros (L, L1, L2) aktivoidaan ihmiseltä saadun näytteen (SAl, SA2) ainakin yhden aineen (SB, SB1, SB2) sorptiota varten, jolloin näyte (SA1, SA2) valitaan erityisesti verestä, plasmasta, seerumista, syljestä, selkäydinnesteestä, hiestä, kyynelnesteestä, ulosteesta, oksennuksesta, nenänielupuikkonäytteestä, trakealimanäytteestä ja/tai virtsasta, o - arviointiyksikön (EU), joka käsittää N 30 datankäsittelyelementin implementoidun algoritmin a. kera vertailuanalyysin suorittamiseksi, = - jolloin massaherkät ilmaisinelementit (RE, RE1, RE2) — yhdistetään arviointiyksikköön (EU) ainakin yhden E näytearvon siirtämiseksi arviointiyksikköön (EU), AN 35 - jolloin arviointiyksikkö (EU) on rakennettu siten, = että se ilmaisee määrällisesti ainakin yhden N näytearvon ja vertaa ainakin yhtä näytearvoa ainakin S yhteen viitearvoon.

2. Suojavaatimuksen 1 mukainen laite, jolloin massaherkkä mikroruudukko (10) käsittää resonaattoriryhmän (10) useiden akustisten kalvobulkkiresonaattorielementtien (RE, RE1, RE2) kera, jotka on implementoitu kiinteästi asennetuiksi resonaattorielementeiksi.

3. Suojavaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, jolloin jokainen massaherkistä ilmaisinelementeistä (RE, RE1, RE2) massaherkässä mikroruudukossa (10) toimii tietyn aineen (SB, SB1, SB2) ilmaisemiseksi.

4. Minkä tahansa edellisen suojavaatimuksen mukainen laite, jolloin ilmaisukerroksen (L, L1, L2) pinta (S, S1, S2) tai pinnan (S, S1, S2) osuus on pinnoitettu pinnoitteella, joka käsittää ilmaisusubstanssin (A, Al, A2), molekyylillä, jonka on tarkoitus käsittää biologista materiaalia, biologisesti johdettua materiaalia tai biomimeetti.

5. Suojavaatimuksen 4 mukainen laite, jolloin ilmaisukerroksen (L, L1, L2) pinnoite käsittää ilmaisusubstanssin (A, Al, 22), joka valitaan: - ainakin yhdestä proteiinista ja/tai - ainakin yhdestä keinotekoisesta proteiinista ja/tai - ainakin yhdestä vasta-aineesta ja/tai ainakin yhden vasta-aineen osasta/osista, jolloin ainakin yksi & vasta-aine ja/tai vasta-aineen osa/t valitaan siten, N 30 että ne sitoutuvat ainakin yhteen patogeeniin ja/tai S ainakin yhden patogeenin ainakkin yhteen proteiiniin 3 ja/tai ainakin yhden patogeenin ainakin yhteen E epitooppiin, jolloin mainittu patogeeni on SARS-CoV- N 2, = 35 ja/tai N - ainakin yhdestä aptameerista; N ja/tai - ainakin yhdestä biomimeetistä.

6. Minkä tahansa suojavaatimuksen 4 ja 5 mukainen laite, jolloin pinnoite käsittää ainakin yhden vasta-aineen ainakin yhtä piikkiproteiinista, nukleokapsidiproteiinista, vaippaproteiinista vastaan.

7. Minkä tahansa suojavaatimuksen 4 ja 5 mukainen laite, jolloin pinnoite käsittää ainakin yhden ACE2-reseptoriin sitoutuvan proteiinin.

8. Minkä tahansa edellisen suojavaatimuksen mukainen laite, jolloin aine valitaan: DNA:sta ja/tai RNA:sta, edullisesti yksisäikeisestä DNA:sta ja/tai RNA:sta.

9. Minkä tahansa suojavaatimuksen 1-6 mukainen laite, jolloin aine valitaan piikkiproteiinista, vaippaproteiinista ja/tai kalvoproteiinista ja/tai nukleokapsidiproteiinista.

10. Suojavaatimuksen 9 mukainen laite, jolloin aine valitaan S-glykoproteiinista ja/tai nukleokapsidiproteiinista NI tai N2 ja/tai ACE2-sitoutumiskohdasta ja/tai CD26- sitoutumiskohdasta.

11. Minkä tahansa edellisen suojavaatimuksen mukainen laite, jolloin laite, edullisesti massaherkkä mikroruudukko (10), n käsittää ainakin yhden ilmaisulohkon (SL1, SL2, SL3, SL4), S edullisesti ainakin kaksi ilmaisulohkoa, edullisemmin A 30 ainakin neljä ilmaisulohkoa, erityisesti ainakin kahdeksan = ilmaisulohkoa. z

12. Minkä tahansa edellisen suojavaatimuksen mukainen laite, N jolloin ainakin yksi ilmaisuelementeistä (RE, RE1, RE2) on X 35 konfiguroitu tuottamaan viitearvon. S 5

13. Ilmaisinvälineet (101), jotka käsittävät ainakin yhden minkä tahansa suojavaatimuksen 1-11 mukaisen laitteen

(100) ja käsittävät ohjausjärjestelmän (CD), jolloin ohjausjärjestelmä (CD) käsittää arviointiyksikön (EU), joka käsittää datankäsittelyelementin implementoidun algoritmin kera vertailuanalyysin suorittamiseksi, joka on rakennettu siten, että se ilmaisee määrällisesti ainakin yhden näytearvon, joka saadaan massaherkiltä ilmaisinelementeiltä (RE, REI, RE2) ja vertaa ainakin yhtä näytearvoa ainakin yhteen viitearvoon.

14. Ilmaisinvälineet, jotka käsittävät ainakin yhden minkä tahansa suojavaatimuksen 1-11 mukaisen laitteen (100), edullisesti suojavaatimukset 14 mukaiset ilmaisinvälineet, jolloin välineet käsittävät ilmaisusubstansseja, jotka on tarkoitettu ilmaisemaan tutkimuskohteen näytteessä ainakin yhden aineen läsnäolon, edullisesti määrän, jolloin välineet käsittävät ilmaisusubstansseja, jotka on tarkoitettu ilmaisemaan tutkimuskohteen näytteessä SARS- CoV-2:n (vaikeaan akuuttiin hengitystieoireyhtymään liittyvän koronaviruksen 2) läsnäolon. O N O N N <Q <t I jami a Ql 0 5 N N O N D