PL247842B1 - Kaseta z czujnikami typu lab on paper oraz sposób pomiaru z jej zastosowaniem - Google Patents

Kaseta z czujnikami typu lab on paper oraz sposób pomiaru z jej zastosowaniem

Info

Publication number
PL247842B1
PL247842B1 PL442916A PL44291622A PL247842B1 PL 247842 B1 PL247842 B1 PL 247842B1 PL 442916 A PL442916 A PL 442916A PL 44291622 A PL44291622 A PL 44291622A PL 247842 B1 PL247842 B1 PL 247842B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
cassette
housing
paper
lab
socket
Prior art date
Application number
PL442916A
Other languages
English (en)
Other versions
PL442916A1 (pl
Inventor
Kamil Żukowski
Katarzyna Tokarska
Ilona Grabowska-Jadach
Michał Chudy
Artur Dybko
Original Assignee
Politechnika Warszawska
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 Politechnika Warszawska filed Critical Politechnika Warszawska
Priority to PL442916A priority Critical patent/PL247842B1/pl
Priority to JP2024541014A priority patent/JP2025511425A/ja
Priority to PCT/PL2023/050085 priority patent/WO2024112218A1/en
Priority to EP23817229.0A priority patent/EP4426493A1/en
Priority to US18/835,023 priority patent/US20250161944A1/en
Publication of PL442916A1 publication Critical patent/PL442916A1/pl
Publication of PL247842B1 publication Critical patent/PL247842B1/pl

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • 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
    • B01L3/5023—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures with a sample being transported to, and subsequently stored in an absorbent for analysis
    • 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
    • B01L3/502707—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 characterised by the manufacture of the container or its components
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/90—Plate chromatography, e.g. thin layer or paper chromatography
    • G01N30/92—Construction of the plate
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/22—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22—Fuels; Explosives
    • G01N33/227—Explosives, e.g. combustive properties thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/025—Align devices or objects to ensure defined positions relative to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • 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
    • B01L2300/04—Closures and closing means
    • B01L2300/041—Connecting closures to device or container
    • B01L2300/043—Hinged closures
    • 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
    • B01L2300/04—Closures and closing means
    • B01L2300/041—Connecting closures to device or container
    • B01L2300/044—Connecting closures to device or container pierceable, e.g. films, membranes
    • 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
    • B01L2300/04—Closures and closing means
    • B01L2300/046—Function or devices integrated in the closure
    • B01L2300/047—Additional chamber, reservoir
    • 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
    • B01L2300/0672—Integrated piercing tool
    • 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
    • B01L2300/069—Absorbents; Gels to retain a fluid
    • 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
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • 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
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0864—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices comprising only one inlet and multiple receiving wells, e.g. for separation, splitting
    • 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
    • B01L2300/12—Specific details about materials
    • B01L2300/126—Paper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0406—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces capillary forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0481—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure squeezing of channels or chambers
    • 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
    • B01L3/502715—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 characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • 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
    • B01L3/505—Flexible containers without fluid transport within
    • B01L3/5055—Hinged, e.g. opposable surfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

Zgłoszenie dotyczy kasety z czujnikami typu lab on paper, charakteryzujący się tym, że składa się z górnej obudowy kasety (6) i dolnej obudowy kasety (10), połączonych rozłącznie przez zawias (8) oraz umieszczonej między obudowami (6, 10) bibuły chromatograficznej z nadrukowaną architekturą czujników typu lab on paper (9), przy czym górna obudowa kaseta (6) podzielona jest na strefę zewnętrzną, na której znajduje się gniazdo (3), do którego za pomocą dwustronnie klejącej folii (2) zamocowano blister z rozpuszczalnikiem (1), oraz strefę wewnętrzną zawierającą położone centralnie gniazdo (7) wyposażone w porowatą folię (5), wokół którego znajdują się symetrycznie rozmieszczone otwory (4), na narożnikach każdego z elementów (6, 9, 10) znajdują się dodatkowe elementy justujące (12) a na dolnej obudowie kasety (10), po jej wewnętrznej stronie, znajduje się struktura dystansująca (11) o kształcie będącym obwiednią pola obejmującego centralne gniazdo (7) i otwory (4) tak, że po złożeniu kaseta tworzy układ pomiarowy. Zgłoszenie dotyczy także sposobu pomiaru realizowanego przy użyciu wspomnianej kasety i jej zastosowania do wykrywania materiałów wybuchowych.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest kaseta z czujnikami typu lab on paper oraz sposób pomiaru z jej zastosowaniem.
Kaseta z czujnikami typu lab on paper przeznaczona do badania lub analizowania materiałów poprzez określenie ich właściwości chemicznych lub fizycznych.
Zauważalny jest dynamiczny rozwój nauki w zakresie prowadzącym do pełnej integracji wszystkich etapów związanych z pobieraniem próbki, jej przygotowaniem do analizy, przeprowadzeniem pomiaru a następnie wysłaniem i prezentowaniem wyniku.
W literaturze naukowej tego typu urządzenia nazywane są laboratorium na chipie, ang. lab-on-achip. Podstawową zaletą konstruowanych urządzeń jest istotne zmniejszenie objętości próbki analizowanej próbki, która wyrażana jest w mikro czy nanolitrach, a także zmniejszenie objętości odczynników wymaganych w trakcie pomiarów. Przyczynia się to m.in. do skrócenia czasu i zmniejszenia kosztów wykonania pojedynczej analizy [1].
Obok powyższej techniki, nową dziedziną jest tzw. lab on paper. W technice lab on paper zakłada się, że na podłożu hydrofitowym (np. bibuła filtracyjna) wytwarzana jest architektura mikrosystemu przepływowego, poprzez wprowadzenie barier hydrofobowych. Badana próbka transportowana jest z wykorzystaniem sił kapilarnych podłoża. W określonych obszarach lab on paper umieszcza się indykatory chemiczne np. wykazujące zmiany barwy w zależności od mierzonego analitu. W kasecie zamontowany jest blister zawierający roztwór służący do rozpuszczenia badanej próbki. Blister jest przebijany igłami wytworzonymi w podłożu kasety [2].
W opisie patentowym KR102447967B1 ujawniono rozwiązanie układu laboratoryjnego z czujnikiem lab on paper zawierającego system ogrzewania przeznaczony do metody amplifikacji izotermicznej i sposób wykrywania wielu kwasów nukleinowych.
W opisie patentowym US11385183B2 ujawniono sposób wykrywania metali ciężkich przy użyciu bioaktywnego czujnika na papierze, który jest drukowany atramentowo z odczynnikami uwięzionymi w zolu, aby umożliwić kolorymetryczną wizualizację aktywności enzymatycznej. Test na bioaktywnym papierze jest w stanie wykryć szereg metali ciężkich, zarówno pojedynczych, jak i w postaci mieszanin, w czasie zaledwie 10 minut. Zaletą testu jest odporność na zakłócenia spowodowane jonami metali, takich jak Na+ lub K+, a także możliwość zastosowania do wykrywania metali ciężkich w próbkach wody pitnej lub pochodzącej z jeziora oraz dostarczania danych ilościowych, które były zgodne z wartościami uzyskanymi za pomocą absorpcji atomowej.
Dotychczasowe prace opisują zastosowanie oraz technologie przygotowania czujników z wykorzystaniem bibuły chromatograficznej, a także wskazują na możliwość zastosowania czujników typu lab on paper do detekcji analitów w postaci ciekłej. W związku z czym badana próbka musi być wstępnie przygotowana (rozpuszczona) a następnie jest nanoszona na czujnik lub czujnik jest zanurzany w próbce.
Problemem technicznym stawianym przed niniejszym wynalazkiem jest uzyskanie rozwiązania, które zapewnia całkowicie zintegrowany proces pomiarowy z wykorzystaniem czujników chemicznych. Zauważono konieczność integracji w jednym układzie pomiarowym roztworu potrzebnego do przygotowania ciekłej próbki, czujnika oraz kasety. Roztwór rozpuszczalnika umieszczony w blistrze powoduje rozpuszczenie badanej próbki, następnie dyfunduje ona przez przekładkę umożliwiającą jej kontakt z bibułą chromatograficzną, na której wytworzone zostały czujniki chemiczne w postaci lab on paper.
Przedmiotem wynalazku jest kaseta z czujnikami typu lab on paper, charakteryzująca się tym, że składa się z górnej obudowy kasety i dolnej obudowy kasety, połączonych rozłącznie przez zawias, który jest umiejscowiony na krawędzi obudowy kasety, oraz umieszczonej między obudowami bibuły chromatograficznej z nadrukowaną architekturą czujników typu lab on paper, przy czym górna obudowa kaseta podzielona jest na strefę zewnętrzną, na której znajduje się gniazdo, do którego za pomocą dwustronnie klejącej folii zamocowano blister z rozpuszczalnikiem, oraz strefę wewnętrzną zawierającą położone centralnie gniazdo wyposażone w porowatą folię, wokół którego znajdują się symetrycznie rozmieszczone otwory, przy czym kształt strefy wewnętrznej górnej obudowy kasety odpowiada kształtowi bibuły i dolnej obudowie kasety, gdzie na narożnikach każdego z elementów znajdują się dodatkowe elementy justujące zaś na dolnej obudowie kasety, po jej wewnętrznej stronie, znajduje się struktura dystansująca o kształcie będącym obwiednią pola obejmującego centralne gniazdo i otwory tak, że po złożeniu kaseta tworzy układ pomiarowy.
W jednym z wariantów rozwiązania według wynalazku kaseta charakteryzuje się tym, że strefa wewnętrzna górnej obudowy kasety ma cztery otwory ułożone symetrycznie względem centralnego gniazda, tak, że tworzą kształt koniczyny, której odpowiada znajdująca się na dolnej obudowie kasety struktura dystansująca.
Kaseta według wynalazku na krawędziach wewnętrznych gniazda ma stożkowe igły, które po złożeniu kasety przebijają blister z rozpuszczalnikiem.
W kasecie według wynalazku bibuła chromatograficzna z nadrukowaną architekturą czujników typu lab on paper jest dodatkowo unieruchomiona przez cztery elementy justujące kasetę, które jednocześnie stanowią zatrzaski kompatybilne z ich odpowiednikami wykonanymi w dolnej obudowie kasety.
Korzystnie kaseta wykonana jest metodą mikrofrezowania w polichlorku winylu. Kolejnym przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru realizowany za pomocą kasety według wynalazku, sposób charakteryzuje się tym, że próbkę, którą stanowi substancja stała umieszcza się w gnieździe, następnie za pomocą otworów justujących ustala się symetryczne położenie górnej obudowy, dolnej obudowy i bibuły, po czym zamyka się kasetę, w trakcie zamykania kasety stożkowe igły przebijają blister z rozpuszczalnikiem, próbka rozpuszcza się i powstały roztwór za pomocą wytwarzanych sił kapilarnych transportuje się do czujników umieszczonych na bibule, które pod wpływem próbki zmieniają kolor, przy czym odczytu wyniku dokonuje się przez otwory.
Korzystnie rozpuszczalnikiem umieszczanym w blistrze jest mieszanina acetonu i wody destylowanej w proporcji 50:50%.
Kaseta według wynalazku ma zastosowanie do wykrywania materiałów wybuchowych.
Zaletą rozwiązania według wynalazku jest uzyskanie całkowicie zintegrowanego procesu pomiarowego z wykorzystaniem czujników chemicznych. Rozwiązanie to integruje w jednym przyrządzie roztwór rozpuszczalnika potrzebny do przygotowania ciekłej próbki, czujnik z indykatorem zaimmobilizowanym na bibule chromatograficznej z nadrukowaną architekturą czujników typu lab on paper, do którego dyfunduje rozpuszczona próbka, oraz miejsce, gdzie następuje odczyt wyniku w postaci zmiany koloru lub fluorescencji próbki.
Zaletą rozwiązania według wynalazku jest uzyskanie całkowicie zintegrowanego procesu pomiarowego z wykorzystaniem czujników chemicznych.
Przedmiot wynalazku zilustrowano na figurach rysunku, na których:
Fig. 1-2 przedstawiają budowę kasety według wynalazku w ujęciu schematycznym.
Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w korzystnych przykładach wykonania, które nie ograniczają jego zakresu.
Wykaz oznaczeń:
- blister z rozpuszczalnikiem
- folia klejąca
- gniazdo
- otwór
- folia porowata
- górna obudowa kasety
- gniazdo
- zawias
- czujnik lab on paper
- dolna obudowa kasety
- struktura dystansująca
- elementy justujące
- stożkowe igły
Przykład 1. Konstrukcja kasety i sposób badania próbki
Kaseta z czujnikami typu lab on paper składa się z blistra z rozpuszczalnikiem 1, który jest umieszczony w gnieździe 3 dzięki wykorzystaniu folii dwustronnie klejącej 2, dolnej obudowy kasety 10 wykonanej z polichlorku winylu, górnej obudowy kasety 6 wykonanej z polichlorku winylu, bibuły chromatograficznej z nadrukowaną architekturą czujników typu lab on paper 9, zawiasu 8, otworów 4 do odczytu wyniku zmian zabarwienia zastosowanych czujników typu lab on paper 9, porowatej folii 5, w której następuje rozpuszczenie badanej próbki, gniazda 7 do umieszczenia badanej próbki oraz struktury dystansującej 11 bibułę od powierzchni dolnej obudowy kasety 10. Dodatkowo, na krawędziach wewnętrznych gniazdo 3 ma stożkowe igły 13, które służą do przebicia blistra 1 przy zamknięciu kasety.
Badana próbka umieszczana jest w gnieździe 7, kaseta jest zamykana dzięki elastycznemu zawiasowi 8, następuje przebicie blistra 1, roztwór rozpuszczalnika z blistra powoduje rozpuszczanie próbki i przez porowatą folię 5 jest dostarczany do bibuły z czujnikami typu lab on paper 9. Tak przygotowany roztwór dzięki siłom kapilarnym dociera do miejsc, w których umieszczone są indykatory chemiczne wykazujące zmiany swoich własności optycznych w zależności od stężenia badanych analitów (może to być zmiana barwy lub fluorescencja). Stan czujników typu lab on paper jest obserwowany poprzez otwory 4.
Przykład 2. Sposób otrzymywania kasety
Obudowa kasety przeznaczona do mocowania czujników lab on paper składa się z dwóch części - górnej 6 oraz dolnej 10, wykonanych metodą mikrofrezowania w PCV z wykorzystaniem urządzenia frezującego Datron Neo+ Series 2. Wszystkie operacje frezowania wykonano przy prędkości obrotowej wrzeciona wynoszącej 19000 obrotów/minutę. W celu zminimalizowania ryzyka nadmiernego nagrzewania narzędzia, frezowanie prowadzono w osłonie chłodzącej mgły etanolowej. Górna obudowa kasety 6 posiada maksymalną grubość 2,8 mm oraz składa się z dwóch stref.
Struktury w górnej obudowie kasety 6 zostały wykonane po obu jej stronach techniką frezowania. W pierwszej kolejności wykonano struktury po wewnętrznej stronie górnej obudowy kasety 6. W głównej strefie o kwadratowym kształcie (38x38 mm) znajdują się cztery otwory 4 o średnicy 5 mm, przeznaczone do odczytu wyniku analizy oraz centralne gniazdo 7 do wprowadzania próbki stałej oraz jej rozpuszczania. Struktury znajdujące się po wewnętrznej stronie górnej obudowy kasety 6 mocują i dociskają bibułę chromatograficzną z nadrukowaną architekturą czujników typu lab on paper 9. Bibuła chromatograficzna z nadrukowaną architekturą czujników typu lab on paper 9 jest dodatkowo unieruchomiona dzięki czterem elementom justującym 12 kasetę lab on paper, pełniącym jednocześnie funkcję zatrzasków kompatybilnych z ich odpowiednikami wykonanymi w dolnej obudowie kasety 10.
Natomiast po zewnętrznej stronie górnej obudowy kasety 6 wykonano gniazdo 7 wyposażone w cztery struktury o kształcie stożkowym umożliwiające przebicie blistra. Wykonano je frezem o średnicy 0,5 mm przy następujących parametrach: prędkość posuwu w osiach XY wynosząca 1500 mm/min, prędkość zagłębiania 300 mm/min, krok zagłębiania 0,05 mm oraz zachodzenie 0,5. Na zewnętrznej powierzchni górnej obudowy kasety 6 znajdują się również dwa otwory, których położenie odpowiada umiejscowieniu dwóch króćców w drugiej strefie górnej obudowy kasety. Druga strefa zawiera również gniazdo 3 blistra z rozpuszczalnikiem 1, który umieszczany jej przy użyciu folii dwustronnie klejącej 2, mocującej blister do obudowy. Obie strefy oddzielone są zawiasem 8, którego zagięcie a następnie zatrzaśnięcie króćców w otworach powoduje złożenie górnej obudowy kasety 6 i jej finalną funkcjonalność.
Powierzchnię w głównej strefie górnej obudowy kasety 6 początkowo obrabiano frezem walcowoczołowym dwupiórowym o średnicy 2 mm. Urządzenie frezujące było ustawione na prędkość posuwu w osiach XY wynoszącą 2000 mm/min, prędkość zagłębiania 250 mm/min, krok zagłębiania 0,5 mm oraz zachodzenie średnicy narzędzia 50%. Finalną obróbkę wykonano frezem walcowo-czołowym dwupiórowym o średnicy 1 mm. Urządzenie było ustawione na prędkość posuwu w osiach XY wynoszącą 2000 mm/min, prędkość zagłębiania 250 mm/min, krok zagłębiania 0,2 mm oraz zachodzenie średnicy narzędzia 75%. Obróbka powierzchni, w której umieszczono gniazdo 3 blistra z rozpuszczalnikiem 1, wykonano frezem walcowo-czołowym dwupiórowym o średnicy 2 mm. Urządzenie było ustawione na prędkość posuwu w osiach XY wynoszącą 2000 mm/min, prędkość zagłębiania 250 mm/min, krok zagłębiania 0,5 mm oraz zachodzenie średnicy narzędzia 50%. W ostatnim etapie zmniejszono krok zagłębiania do 0,2 mm oraz zwiększono zachodzenie średnicy narzędzia do 75%, aby uzyskać powierzchnię o jak najwyższej jakości przy optymalnym czasie całkowitego procesu. Otwory w górnej obudowie kasety 6 wykonano wieloetapowo frezem walcowo-czołowym dwupiórowym o średnicy 1 mm i kroku zagłębiania 0,2 mm.
Dolna obudowa kasety 11 o wymiarach 38x38 mm i wysokość 2,8 mm w najwyższym punkcie również została wykonana metodą frezowania w PCV. W centralnej jej części znajduje się struktura w kształcie koniczyny, dystansująca bibułę chromatograficzną z nadrukowaną architekturą czujników typu lab on paper 9 od dolnej powierzchni dolnej obudowy kasety 11. Do wykonania struktury wewnętrznej wykorzystano frez walcowo- czołowy dwupiórowy o średnicy 1 mm. Urządzenie było ustawione na prędkość posuwu w osiach XY wynoszącą 2000 mm/min, prędkość zagłębiania 250 mm/min, krok zagłębiania 0,35 mm oraz zachodzenie średnicy narzędzia 65%.
Po wyfrezowaniu wszystkich elementów płytki zostały umyte w detergencie oraz dokładnie wypłukane wodą dejonizowaną.
Przykład 3. Sposób wykrywania materiałów wybuchowych
Kasetę z czujnikami typu lab on paper zastosowano do wykrywania materiałów wybuchowych, m.in. trotylu. W tym celu próbkę w postaci stałej umieszczono w gnieździe 7, w centralnym punkcie kasety. Blister z rozpuszczalnikiem 1 zawierał mieszaninę acetonu oraz wody destylowanej w proporcji 50:50%. Po zamknięciu kasety poprzez elastyczny zawias 8, doszło do przebicia blistra z rozpuszczalnikiem 1, w wyniku czego rozpuszczalnik dotarł do badanej próbki materiału wybuchowego. Roztwór powstały w wyniku rozpuszczenia materiału wybuchowego transportowany jest siłami kapilarnymi do indykatora zaimmobilizowanego na bibule chromatograficznej z nadrukowaną architekturą czujników typu lab on paper 9. Przykładem takiego indykatora może być 3-aminopropylotrietoksysilan (APTES). APTES jest związkiem zawierającym funkcyjne I-rzędowe grupy aminowe. W wyniku reakcji Meisenheimera trotyl tworzy barwny kompleks z grupami aminowymi APTESu, w związku z czym czujnik typu lab on paper zmienia swoją naturalną barwę na kolor czerwony, co świadczy o wykryciu materiału wybuchowego.
Literatura
1. Jaime Castillo-León, Winnie E. Svendsen, Lab-on-a-Chip Devices and Micro-Total Analysis Systems, A Practical Guide, Springer 2015
2. Jeong Hoon Lee ed., Paper-Based Medical Diagnostic Devices: As a Part of Bioanalysis-Advanced Materials, Methods, and Devices, Springer 2021.

Claims (6)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Kaseta z czujnikami typu lab on paper, znamienna tym, że składa się z górnej obudowy kasety (6) i dolnej obudowy kasety (10), połączonych rozłącznie przez zawias (8), który jest umiejscowiony na krawędzi obudowy kasety (6), oraz umieszczonej między obudowami (6, 10) bibuły chromatograficznej z nadrukowaną architekturą czujników typu lab on paper (9), przy czym górna obudowa kaseta (6) podzielona jest na strefę zewnętrzną, na której znajduje się gniazdo (3), do którego za pomocą dwustronnie klejącej folii (2) zamocowano blister z rozpuszczalnikiem (1), oraz strefę wewnętrzną zawierającą położone centralnie gniazdo (7) wyposażone w porowatą folię (5), wokół którego znajdują się symetrycznie rozmieszczone otwory (4), przy czym kształt strefy wewnętrznej górnej obudowy kasety (6) odpowiada kształtowi bibuły (9) i dolnej obudowie kasety (10), gdzie na narożnikach każdego z elementów (6, 9, 10) znajdują się dodatkowe elementy justujące (12) zaś na dolnej obudowie kasety (10), po jej wewnętrznej stronie, znajduje się struktura dystansująca (11) o kształcie będącym obwiednią pola obejmującego centralne gniazdo (7) i otwory (4) tak, że po złożeniu kaseta tworzy układ pomiarowy.
  2. 2. Kaseta według zastrz. 1, znamienna tym, że strefa wewnętrzna górnej obudowy kasety (6) ma cztery otwory (4) ułożone symetrycznie względem centralnego gniazda (7), tak, że tworzą kształt koniczyny, której odpowiada znajdująca się na dolnej obudowie kasety (10) struktura dystansująca (11).
  3. 3. Kaseta według któregokolwiek z zastrz.1-2, znamienna tym, że krawędziach wewnętrznych gniazda (3) ma stożkowe igły (13) które po złożeniu kasety przebijają blister z rozpuszczalnikiem (1).
  4. 4. Kaseta według któregokolwiek z zastrz.1-3, znamienna tym, że bibuła chromatograficzna z nadrukowaną architekturą czujników typu lab on paper (9) jest dodatkowo unieruchomiona przez cztery elementy justujące (12) kasetę (6), które jednocześnie stanowią zatrzaski kompatybilne z ich odpowiednikami wykonanymi w dolnej obudowie kasety (10).
  5. 5. Sposób pomiaru realizowany za pomocą kasety określonej w zastrz. 1, znamienny tym, że próbkę, którą stanowi substancja stała umieszcza się w gnieździe (7), następnie za pomocą
    6 PL 247842 B1 otworów justujących ustala się symetryczne położenie górnej obudowy (6), dolnej obudowy (10) i bibuły (9), po czym zamyka się kasetę, w trakcie zamykania kasety stożkowe igły (13) przebijają blister z rozpuszczalnikiem (1), próbka rozpuszcza się i powstały roztwór za pomocą wytwarzanych sił kapilarnych transportuje się do czujników umieszczonych na bibule (9), które pod wpływem próbki zmieniają kolor, przy czym odczytu wyniku dokonuje się przez otwory (4).
  6. 6. Zastosowanie kasety określonej w zastrz. 1 do wykrywania materiałów wybuchowych.
PL442916A 2022-11-23 2022-11-23 Kaseta z czujnikami typu lab on paper oraz sposób pomiaru z jej zastosowaniem PL247842B1 (pl)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL442916A PL247842B1 (pl) 2022-11-23 2022-11-23 Kaseta z czujnikami typu lab on paper oraz sposób pomiaru z jej zastosowaniem
JP2024541014A JP2025511425A (ja) 2022-11-23 2023-10-16 ラボオンペーパー型センサー付きカートリッジおよびこれを使用した測定方法
PCT/PL2023/050085 WO2024112218A1 (en) 2022-11-23 2023-10-16 Cartridge with lab on paper type sensors and a method of measurement with their use
EP23817229.0A EP4426493A1 (en) 2022-11-23 2023-10-16 Cartridge with lab on paper type sensors and a method of measurement with their use
US18/835,023 US20250161944A1 (en) 2022-11-23 2023-10-16 Cartridge with lab on paper type sensors and a method of measurement with their use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL442916A PL247842B1 (pl) 2022-11-23 2022-11-23 Kaseta z czujnikami typu lab on paper oraz sposób pomiaru z jej zastosowaniem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL442916A1 PL442916A1 (pl) 2024-05-27
PL247842B1 true PL247842B1 (pl) 2025-09-08

Family

ID=89068429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL442916A PL247842B1 (pl) 2022-11-23 2022-11-23 Kaseta z czujnikami typu lab on paper oraz sposób pomiaru z jej zastosowaniem

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20250161944A1 (pl)
EP (1) EP4426493A1 (pl)
JP (1) JP2025511425A (pl)
PL (1) PL247842B1 (pl)
WO (1) WO2024112218A1 (pl)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108956591A (zh) * 2018-05-24 2018-12-07 济南大学 一种可控冲洗三维纸芯片分析装置的制备
CN111141898A (zh) * 2019-12-31 2020-05-12 东北大学 尿结石风险因子检测纸芯片及其制备方法
KR102447967B1 (ko) * 2022-02-28 2022-09-27 주식회사 에이아이더뉴트리진 히팅 시스템을 포함하는 랩온페이퍼 플랫폼
US11498069B2 (en) * 2020-08-31 2022-11-15 International Business Machines Corporation Rapid testing device for wastewater analysis

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH055497Y2 (pl) * 1986-03-15 1993-02-12
JPH0531573Y2 (pl) * 1986-10-31 1993-08-13
US5441698A (en) * 1993-09-10 1995-08-15 Beckman Instruments, Inc. Bevel closure and device
EP1566640A1 (en) * 2004-02-18 2005-08-24 Ani Biotech Oy Sampling device, the method and use thereof
CN1981186B (zh) * 2004-05-04 2012-06-20 拜耳医药保健有限公司 用于流体分析仪的具有测试带流体控制特征的机械卡盒
US20110306120A1 (en) * 2008-07-15 2011-12-15 L3 Technology Limited Assay device and methods
JP5347114B2 (ja) * 2010-09-14 2013-11-20 アドテック株式会社 免疫学的検査具
JP2012118039A (ja) * 2010-11-12 2012-06-21 Sony Corp マイクロチップ
JP5738622B2 (ja) * 2011-02-15 2015-06-24 株式会社 ベセル イムノクロマトグラフィー法に用いる検査容器
WO2012160857A1 (ja) * 2011-05-20 2012-11-29 学校法人慶應義塾 紙ベース反応用チップ及びその製造方法
US20140161686A1 (en) * 2012-12-10 2014-06-12 Advanced Liquid Logic, Inc. System and method of dispensing liquids in a microfluidic device
US9891207B2 (en) * 2013-03-15 2018-02-13 The Florida International University Board Of Trustees Paper microfluidic devices for detection of improvised explosives
US20150224499A1 (en) * 2014-02-13 2015-08-13 SFC Fluidics, Inc. Automated Microfluidic Sample Analyzer Platforms for Point of Care
US20160025752A1 (en) * 2014-06-24 2016-01-28 Seed Research And Development, Llc Devices and methods for detecting and/or quantifying analytes in fluids
WO2020161238A1 (en) * 2019-02-06 2020-08-13 Fibrotx Oü Lateral flow device
US20220403460A1 (en) * 2021-01-15 2022-12-22 Purdue Research Foundation Loop-mediated isothermal amplification (lamp) on a solid-phase medium

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108956591A (zh) * 2018-05-24 2018-12-07 济南大学 一种可控冲洗三维纸芯片分析装置的制备
CN111141898A (zh) * 2019-12-31 2020-05-12 东北大学 尿结石风险因子检测纸芯片及其制备方法
US11498069B2 (en) * 2020-08-31 2022-11-15 International Business Machines Corporation Rapid testing device for wastewater analysis
KR102447967B1 (ko) * 2022-02-28 2022-09-27 주식회사 에이아이더뉴트리진 히팅 시스템을 포함하는 랩온페이퍼 플랫폼

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024112218A1 (en) 2024-05-30
JP2025511425A (ja) 2025-04-16
PL442916A1 (pl) 2024-05-27
US20250161944A1 (en) 2025-05-22
EP4426493A1 (en) 2024-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3210009B1 (en) Paper substrate diagnostic apparatus and related methods and systems
DE69511533T2 (de) Vorrichtung und methode zur bestimmung von bestandteilen in körperflüssigkeiten
US10036738B2 (en) Paper microfluidic devices for detection of improvised explosives
DE10058394C1 (de) Verfahren für die biochemische Analytik und zugehörige Anordnung
WO2016161430A1 (en) Three-dimensional microfluidic devices with pop-up feature
KR20100083029A (ko) 전기화학적 방법에 의하여 시료에 포함된 전해질 검출이 가능한 디스크형 미세유동장치
Ďurč et al. Fast blood plasma separation device for point-of-care applications
DE19545130C2 (de) Verfahren und Vorrichtungen für ein modulares Mikrosystem für hochgenaue chemische Schnell-Analysen
EP3325150A1 (en) Fluidic system for performing assays
KR20190058250A (ko) 회전식 디스크 시스템을 활용한 중금속 정성 및 정량 분석 디바이스 및 분석 방법
Gautam et al. Quantification of creatinine in whole blood by a paper-based device using an RGB sensor
JP5137007B2 (ja) マイクロチップ
PL247842B1 (pl) Kaseta z czujnikami typu lab on paper oraz sposób pomiaru z jej zastosowaniem
Fakhriyan et al. Speciation and determination of Cr (III) and Cr (VI) by directly suspended droplet microextraction coupled with flame atomic absorption spectrometry: an application of central composite design strategy as an experimental design tool
Miyagawa et al. Kinetically revealed transfer mechanism of europium (III) in tributyl phosphate microdroplet/NaNO3 aqueous solution system by fluorescence microspectroscopy
DE10002500A1 (de) Kapillarkraftmischer
Calvo-Lopez et al. Novel autocalibration strategy for disposable potentiometric test strips
EP3301451B1 (en) Qc system and method
Beiraghi et al. A selective optical sensor for beryllium determination based on incorporating of 1, 8-dihydroxyanthrone in a poly (vinyl chloride) membrane
DE19839705A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur quantitativen chemischen Schnell-Analyse sowie Methode zur Herstellung
Starp et al. Novel teststrip with increased accuracy
JP5173723B2 (ja) マイクロチップ
Musile et al. A 3D Origami Paper-Based Microfluidics Device for Creatine Analysis in Urine: A Disposable Tool for Identifying Urine Sample Adulteration by Dilution
JP5057227B2 (ja) 血液検査用マイクロチップ
Ghanbari Ghalehjoughi et al. Ultrasensitive Ionophore-Based Liquid Sensors for Colorimetric Ion Measurements in Whole Blood