用于生物分子反应点收集测量的设备和方法_3

文档序号:8515952阅读:来源:国知局
发明的一个实施例是允许在收集的样本中进行快速的生物分子反应的点收集、靶标定量检测方法。该方法包括以下步骤:提供一模块化诊断测试平台,其包括一样本收集区、一生物分子反应区和一控制反应区;在样本收集区收集样本;提供一智能手机和一智能手机配件,其中,所述智能手机用一软件应用进行编程,使智能手机和智能手机配件配合运作,进一步地,所述智能手机配件是可操作地可连接到,以及可操作地连接到所述智能手机的一个,进一步地,所述智能手机配件是适于可移除地保持所述包括收集的样本的模块化诊断测试平台,,进一步地,所述智能手机配件至少在所述方法的反应测量期间,至少为包括收集的样本的诊断测试平台的生物分子反应区以及控制区提供一周围无光的环境,进一步地,所述智能手机和所述智能手机配件中至少一个包括光源,该光源能散发出照亮至少诊断测试平台的生物分子反应区以及控制区的光;指示所述软件应用激活光源;对生物分子反应区中的生物分子反应以及控制反应区中的的生物分子反应进行比率测量;以及在所述智能手机和所述智能手机配件中显示收集的样本中生物分子反应的靶标定量测量结果。根据不同的非限制性、示例性方面,所述方法可包括以下步骤、特征、组件和/或特性:
[0080]-其中,生物分子反应区以及控制反应区都包含多个功能化的纳米颗粒;
[0081]-其中,生物分子反应区以及控制反应区是微流通道的形式;
[0082]-进一步包括,同时对生物分子反应区中的生物分子反应以及控制反应区中的生物分子反应进行比率测量;
[0083]-其中,生物分子反应区以及控制反应区在诊断测试平台上是系列布置的子区域形式;
[0084]-其中,所述生物分子反应区布置在所述控制反应区的上游;
[0085]-其中,所述诊断测试平台是一单次使用的、一次性组件;
[0086]-其中,所述智能手机配件进一步包含一可操作地耦合到所述软件应用、所述光源的微控制器,以及一光电探测器,其中,所述光源发射具有与多个功能化纳米颗粒的共振吸收峰相对应的波长。
[0087]本发明的一个实施例是一诊断测试平台。所述诊断测试平台包括一样本收集区、一生物分子反应区和一控制反应区。根据不同的非限制性、示例性方面,所述诊断测试平台可包括以下特征、组件和/或特性:
[0088]-生物分子反应区以及控制反应区都包含多个功能化的纳米颗粒;
[0089]-生物分子反应区以及控制反应区是微流通道的形式;
[0090]-其中,所述微流通道是可收缩形成纳流体的几何形状;
[0091]-其中,生物分子反应区以及控制反应区在诊断测试平台上是系列布置的子区域形式;
[0092]-其中,所述生物分子反应区布置在所述控制反应区的上游;
[0093]-其中,所述诊断测试平台是一单次使用的、一次性组件。
[0094]本发明其他的特征和优势将在下面的描述中详细说明,并且部分说明对于本领域技术人员来说是容易想到的,或通过操作本
【发明内容】
容易想到的,包括下文的详细说明、权利要求书以及附图。
[0095]应当理解的是,前文的概括说明以及下文是详细说明仅仅是本发明的示例,旨在为理解本发明所要求保护的本质和特征提供综述或框架。附图为本发明提供进一步的理解,并包含在本说明书中,成为其中的一部分。附图阐明了本发明的许多不同的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理及操作。
【附图说明】
[0096]通过阅读以下详细的说明以及后附的附图,将能更加充分理解和认知本发明,其中:
[0097]图1是一个高级流程图,介绍了根据本发明的一实施方式,使用智能手机测量生物样本中生物分子反应的靶标的方法;
[0098]图2是一个照相复制(photoreproduct1n),根据本发明一个示例性的非限制性的实施例,显示了一部智能手机、一个智能手机配件以及一个模块化的诊断测试平台,以及诊断测试平台的放大图;
[0099]图3是一个照相复制,显示了图2中展示的智能手机配件以及模块化的诊断测试平台,其中,模块化的诊断测试平台插入到智能手机配件中;
[0100]图4显示了本发明一个示例性的非限制性的实施例,a)图2描绘的智能手机系统;b) 一个智能手机应用的用户界面;c)图2描绘的智能手机配件的组件;以及d) —个一次性的模块化的诊断测试平台;
[0101]图5(a,b)显示了本发明一个替代的示例性方面,一个智能手机配件;
[0102]图6概要地显示了本发明的一个示例性方面,一个替代的、示例性的模块化的诊断测试平台;(a)显示了一个诊断测试条,其组件以及它的操作;(b)显示了运行该测试条可能得到的结果,其通过智能手机系统显示图像;
[0103]图7:根据本发明一个替代的示例性方面,a)概要地显示了一个替代的、示例性的模块化的诊断测试平台(如图6所示),包括具有血液过滤的竞争性维生素D分析的细节;b)图a)中阶段二和三的更详细视图;
[0104]图8根据本发明一个示例性的方面,显示了智能手机和智能手机配件之间的连接模式;
[0105]图9根据本发明一个示例性的方面,a)显示了聚集的(左)和未聚集的(右)金纳米粒子溶液,以及在加入不同量的靶标DNA后,溶液的吸光度;b)五种不同浓度的金纳米粒子偶联物的吸收光谱;以及c)用于智能手机配件的读数与分光仪对比的(b)的吸收光
■]並曰O
【具体实施方式】
[0106]本发明的一个实施例是在使用特定的(内置的)智能手机系统进行样本收集的时候(以及地方),快速获得并展示(即,显示或往外连通)收集样本中生物分子反应的靶标定量测量的方法。图1显示了高级的方法步骤,其涉及使用图2-4以及替代的图6描绘的智能手机系统进行上述的靶标测量,其中,方法和设备将在下文更详细描写。
[0107]图2和4显示了一示例性的智能手机系统100,以及包括智能手机组件201、智能手机配件组件202和智能手机软件应用程序203(以用户界面显示表示)。如图2和3所示,显示了模块化的诊断测试平台204的示例性实施例,其设计与智能手机系统一起操作,并且组成本发明实施方式的一个部分。
[0108]智能手机组件在上文已经描述,不需要进一步的说明来更好地理解。智能手机配件202与智能手机201通过USB (如图8所示)、蓝牙、W1-Fi或其他支持的连接方式连接,并且充当计算能力、显示以及智能手机和模块化的诊断测试平台204的生物接口的连通性之间的接口。作为两个组件之间的桥梁,智能手机配件包含一微控制器407(如,8MHz的Pro Micro Arduino,如图4所示)或等同的组件,其能与智能手机连通,并能控制任意数量的执行器、信号转换器或其他组件。图4进一步显示了一示例性的方面,智能手机配件包含LED90或其他光源,以及光电二极管、光电管或其他光电传感器411,其与一些额外的光学组件(本身不是本发明的一部分),充当基于智能手机的分光仪。在替代的方面,该智能手机配件可包含激光、分光仪和/或拉曼探测器。
[0109]下文将更详细说明,光源409的波长与功能化纳米颗粒反应的吸收峰相对应(以下的实施例中,使用的功能化金纳米颗粒(GNPs)的共振吸收峰在520nm)。微控制器407为了从智能手机得到能量并与智能手机连通,其连接到公头μ USB连接器。智能手机配件202包装在壳415中,以阻挡周围的光线。
[0110]如在图4中进一步显示,壳415固定LED409直接横跨光电二极管411,它们一起布置在针孔光阑后(没有显示)。当模块化的诊断测试平台204(下文详细描述)插入配件中,两个组件之间的通道用充满纳米颗粒溶液的Icm长的流体通道填充。进一步显示了一可选的磁性锁417用于对齐和锁定插入的模块化诊断测试平台204。
[0111]在一示例性的、示范性的方面,在智能手机配件中的微控制器被编程成,当与智能手机接触时连通,随后等待信号以收集数据。接收到信号后,LED打开5秒时间,然后测量流过光电管的电压降落。光电管通过下拉电阻连接,以允许通过比较通过光电管的和下拉电阻的电压降落来测量光电管的电阻。这种电阻下降直接与光电管的光量相关,或者正如所做的,光源与光电管之间的(在诊断测试平台上的)溶液吸光度相关。
[0112]替代的智能手机配件501显示在图5 (a,b)中。在这个示例性的方面,该配件整合到外壳,连接到智能手机,这样,智能手机配件501被布置成功能上类似于智能手机的内置闪光组件,其带有或不带漫射屏/滤光片,功能充当用于靶标生物分子反应检测的光源。如图5c(l、2、3)中概要示出的,配件是打开的,包含收集样本的模块化诊断测试平台插入其中,并且,关闭后,对收集样本中的生物分子反应进行测量,并通过智能手机系统显示。
[0113]在一示例性的采用安卓智能手机平台的原
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