ДАТЧИК ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЦЕЛЕВОЙ МИШЕНИ Российский патент 2015 года по МПК G01N33/543 G01N21/01 

[001] Биологический датчик (сенсор) означает аналитическое устройство для обнаружения молекулы-мишени путем взаимодействия биомолекулы с молекулой-мишенью. По сравнению с культивированием или полимеразной цепной реакцией (ПЦР) биологический датчик может обнаруживать существование молекулы-мишени в течение относительно короткого периода времени. Некоторые биологические датчики используют хроматографические методы иммунологических анализов. Однако эти хроматографические биологические датчики на основе иммуноанализа имеют ограничения при внедрении. Например, большинство хроматографических биологических датчиков на основе иммуноанализа обнаруживают антитела, которые вырабатываются пациентами по истечении последней стадии инфекции/болезни.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

[002] На фиг. 1A представлен иллюстративный вариант датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы);

На фиг. 1B представлен другой иллюстративный вариант датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы);

На фиг. 1C представлен еще один иллюстративный вариант датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы);

На фиг. 2A представлен иллюстративный вариант контейнера датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы);

На фиг. 2B представлен другой иллюстративный вариант контейнера датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы);

На фиг. 2C представлен еще один иллюстративный вариант контейнера датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы);

На фиг. 3 представлен иллюстративный вариант датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы);

На фиг. 4A представлен иллюстративный вариант датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы);

На фиг. 4B представлен иллюстративный вариант датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы);

На фиг. 4C представлен иллюстративный вариант датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы);

На фиг. 4D представлен иллюстративный вариант датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы);

На фиг. 5 представлен иллюстративный вариант способа получения датчика;

На фиг. 6A представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения датчиком энтеровируса 71 в 10%-ной разбавленной пробе, полученной от инфицированного пациента;

На фиг. 6B представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения датчиком энтеровируса 71 в 10%-ной разбавленной пробе, полученной от инфицированного пациента;

На фиг. 6C представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения датчиком энтеровируса 71 в контрольной пробе, полученной от здорового пациента;

На фиг. 7A представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения датчиком вируса гриппа А в 10%-ной разбавленной пробе, полученной от инфицированного пациента;

На фиг. 7B представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения датчиком вируса гриппа А в 10%-ной разбавленной пробе, полученной от инфицированного пациента;

На фиг. 7C представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения датчиком вируса гриппа А в контрольной пробе, полученной от здорового пациента;

На фиг. 8A представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения датчиком вируса гриппа В в 10%-ной разбавленной пробе, полученной от инфицированного пациента;

На фиг. 8B представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения датчиком вируса гриппа В в 10%-ной разбавленной пробе, полученной от инфицированного пациента; и

На фиг. 8C представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения датчиком вируса гриппа В в контрольной пробе, полученной от здорового пациента, все расположены в соответствии с вариантами данного раскрытия.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[003] Некоторые варианты раскрытия данного изобретения могут обычно относиться к датчику для обнаружения целевой мишени. Один приводимый в качестве примера датчик может содержать контейнер; зонд, расположенный в контейнере и конфигурированный для связывания с целевой мишенью; циркуляционное устройство, конфигурированное для циркуляции веществ в контейнере; источник света; приемник света; блок выбора света, для позволения свету заданной длины волны приниматься приемником света, и детектор, конфигурированный для генерирования электрического сигнала. Величина электрического сигнала отражает количество света, которое принимается приемником света. Контейнер размещают между источником света и приемником света. Кроме того, контейнер конфигурируют так, что зонд и путь пройденный светом, излучаемый источником света, находятся в различных областях внутри контейнера.

[004] Некоторые дополнительные варианты осуществления данного раскрытия могут обычно относиться к датчику для обнаружения целевой мишени. Один приводимый в качестве примера датчик может содержать контейнер; зонд, расположенный в контейнере и конфигурированный для связывания с представляющей интерес мишенью; циркуляционное устройство, конфигурированное для циркуляции веществ в контейнере; источник света, который излучает свет заданной длины волны; приемник света; и детектор, конфигурированный для генерирования электрического сигнала. Величина электрического сигнала отражает количество света, которое принимается приемником света. Контейнер размещают между источником света и приемником света и контейнер конфигурируют так, что зонд и путь пройденный светом, излучаемого источником света, находятся в различных областях внутри контейнера.

[005] Приведенное выше краткое изложение носит исключительно иллюстративный характер и не предназначено для какого-либо ограничения. В дополнение к иллюстративным аспектам, варианты осуществления и признаки, описанные выше, дополнительные аспекты, варианты осуществления и отличительные признаки станут очевидными со ссылкой на графический материал и следующее подробное описание.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[006] В следующем подробном описании сделаны ссылки на прилагаемые фигуры, которые являются частью данного описания. На фигурах сходные символы обычно обозначают сходные компоненты, если в контексте не указано иначе. Иллюстративные варианты, описанные в подробном описании, фигурах и формуле изобретения, не предназначены для ограничения. Могут быть использованы другие варианты и могут быть произведены другие изменения, не выходя за пределы сущности или объема предмета, представленного здесь. Легко можно понять, что аспекты данного раскрытия изобретения, как в основном описано здесь и показано на фигурах, могут быть упорядочены, заменены, объединены и сконструированы в большом разнообразии различных конфигураций, все из которых явно рассматриваются и составляют часть данного раскрытия.

[007] В данном раскрытии термин ″зонд″ (″probe″) обычно относится к веществу (например, биомолекуле), которое способно связываться с представляющей интерес мишенью (например, биомолекулой). Например, зонд может иметь аффинность связывания с мишенью приблизительно от 100 пиконьютонов (пН) до приблизительно 500 пН. Неограничивающие примеры зондов включают в себя антитела, фрагменты антител, которые сохраняют способность связываться с представляющей интерес мишенью, нуклеиновые кислоты (например, ДНК, РНК, аптамеры), антигены и ферменты.

Как описано здесь, в датчике может быть использован единственный зонд, который узнает единственную представляющую интерес мишень, или может быть использовано два или несколько зондов, которые узнают единственную представляющую интерес мишень, или множество представляющих интерес мишеней.

[008] Термин ″мишень″ (″target″) обычно относится к любой молекуле, которая является обнаруживаемой датчиком, как описано здесь. Мишень может включать в себя, но не ограничивается ею, биомолекулу. Примеры мишеней, которые являются обнаруживаемыми в описанных здесь датчиках, включают в себя, но не ограничиваются ими, биомолекулы (например, вирус, белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды) и другие типы молекул (например, небольшие молекулы) такие как гаптены и токсины. В некоторых вариантах, мишень означает биомолекулу, которая присутствует в физиологической жидкости и/или ткани.

[009] В некоторых вариантах, датчик для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы) включает в себя источник света, контейнер, циркуляционное устройство, для циркуляции веществ внутри контейнера, и приемник света, имеющий фотоэлемент, который генерирует электрический сигнал, который пропорционален количеству света, принимаемому приемником света. По меньшей мере одна внутренняя поверхность контейнера включает в себя зонды, иммобилизованные на материале, который располагают на поверхности контейнера. Источник света конфигурируют для генерирования света, который проходит через заданную область в контейнере и в конце концов (попадает) на фотоэлемент. Заданная область в контейнере, который конфигурируют для сквозного прохождения света, представляет собой пространство в контейнере, которое не перекрывает зонды. Свет может быть специфической длины волны. Таким образом, в зависимости от подлежащей обнаружению мишени, специфическая длина волны может быть изменена. Специфическая длина волны может быть определена любыми технически выполнимыми подходами. В некоторых вариантах осуществления, специфическую длину волны определяют сканированием мишени с использованием спектра видимого излучения или спектра УФ-излучения. Длина волны максимума поглощения мишени в спектре видимого излучения может быть специфической длиной волны. Например, любой из энтеровируса 71, вируса гриппа А и вируса гриппа В имеет максимум поглощения при длине волны приблизительно 560 нанометров (нм) в спектре видимого излучения и имеет относительно большее поглощение при длине волны приблизительно 280 нм в ультрафиолетовой области спектра. Аденовирус имеет максимум поглощения при длине волны приблизительно 340 нм в спектре видимого излучения и имеет относительно большее поглощение при длине волны приблизительно 280 нм в ультрафиолетовой области спектра.

[0010] В некоторых вариантах, источник света может генерировать видимый свет или ультрафиолетовое излучение. Блок выбора света содержит светофильтр. Светофильтр может быть размещен между источником света и контейнером таким образом, что свет, попадающий в контейнер, имеет специфическую длину волны. Кроме того, светофильтр может быть размещен между контейнером и фотоэлементом таким образом, что свет, попадающий на фотоэлемент, имеет специфическую длину волны. В другом варианте, некоторые оптические элементы, составляющие блок выбора света (например, щель, решетка, зеркало и линейный прибор с зарядовой связью), могут быть размещены между контейнером и фотоэлементом для продуцирования монохроматического света, имеющего специфическую длину волны видимого света, который проходит через контейнер, и позволяют монохроматическому свету попадать на фотоэлемент. Альтернативно источник света может быть монохроматическим источником света.

[0011] В некоторых вариантах, контейнер включает в себя подложку, материал, расположенный на подложке и один (зонд) или несколько зондов, расположенных на материале. Зонд иммобилизуют на материале. Зонд может быть биологическим веществом, например, антителом, фрагментом антитела, нуклеиновой кислотой, аптамером, антигеном или ферментом, или любым веществом, которое способно связываться с представляющей интерес мишенью. Материал совместим с зондом, и зонд может быть иммобилизован на материале. Материал может быть, например, металлом, таким как золото, серебро, медь и никель. Подложка может состоять из любой композиции, которая является технически обоснованной для материала, который будет расположен на ней, и которая не препятствует обнаружению целевой мишени, как описано здесь. Некоторые примеры подходящих подложек могут включать в себя, без ограничения, стекло, метал, силикон или полимеры.

[0012] Материал может включать в себя структуру, конфигурированную для увеличения площади поверхности, доступной для депонирования зонда. В некоторых вариантах, структура может быть пленкой, нанесенной на подложку. В некоторых других вариантах, нанесенная пленка может быть отожжена. Отжиг делает поверхность нанесенной пленки неровной. Неровная поверхность может обеспечивать увеличение площади поверхности, доступной для депонирования зонда.

[0013] В некоторых вариантах, структура может быть массивом (array) металлических стержней, расположенных на подложке. Трехмерное свойство массива металлических стержней может также обеспечивать увеличение площади поверхности, доступной для депонирования зонда.

[0014] Зонд располагают или иммобилизуют на материале путем одной или нескольких химических связей (например, ковалентной связью) с материалом. Зонд может образовывать взаимосвязь по типу ″замок и ключ″ с мишенью, подлежащей обнаружению датчиком. Например, зонд может быть ДНК, РНК, белком, антителом, фрагментом антитела, аптамером, антигеном или ферментом или эпитопом. В некоторых вариантах зонд представляет собой антитело и мишень представляет собой антиген, с которым антитело связывается.

[0015] Циркуляционное устройство конфигурируют для циркуляции веществ в контейнере, таким образом, чтобы приводить в движение мишени, если таковые имеются, по направлению к зонду. В некоторых вариантах, циркуляционное устройство может включать в себя первый магнит, расположенный в контейнере, и второй магнит, связанный с мотором, расположенным снаружи контейнера, около стенки контейнера. Как только мотор заставляет вращаться второй магнит, первый магнит в контейнере также будет вращаться. В другом примере, циркуляционное устройство может включать в себя приводное устройство, прикрепленное к стенке внутри контейнера, и с электрическим соединением с мотором, конфигурированным для приведения в движение приводного устройства.

[0016] Пробу, в том числе потенциально мишень, вводят в датчик, и которая затем обтекает зонд. Если мишень присутствует в пробе, то количество фотонов, проходящих через заданную область в контейнере перед циркуляционным устройством, которое обеспечивает циркуляцию вещества в контейнере, будет отличным от количества фотонов, проходящих через заданную область в контейнере после циркуляционного устройства, которое обеспечивает циркуляцию вещества в контейнере, поскольку мишень будет связана с зондами, иммобилизованными на материале, который расположен на поверхности контейнера. Если мишень не присутствует в пробе, то количество фотонов, проходящих через заданную область в контейнере, будет оставаться по существу одним и тем же, поскольку плотность пробы в заданной области контейнера перед (циркуляционным устройством) и после циркуляционного устройства для циркуляции вещества в контейнере не меняется. Свет, излучаемый источником света, содержит длину волны от приблизительно 200 нм до приблизительно 800 нм.

[0017] Зонды и путь пройденный светом, излучаемого источником света, находятся в различных областях внутри контейнера. В некоторых вариантах, зонды размещают в верхней части контейнера, тогда как заданная область, через которую проходит свет, может находиться в нижней части контейнера, в которой зонды не расположены. В некоторых других вариантах, заданная область, которая пропускает свет через контейнер, может быть частью контейнера, в которой также размещают зонды, но не перекрывается с зондами.

[0018] В некоторых вариантах, раскрывают способ изготовления датчика. Способ включает в себя обеспечение материала, который включает в себя структуру, конфигурированную для увеличения площади поверхности доступной для связывания с зондами, расположение материала на подложке и расположение зондов, сконфигурированных для взаимодействия с представляющей интерес мишенью на материале.

[0019] В некоторых вариантах, материал представляет собой пленку. Подложка может быть очищена перед нанесением материала на подложку. В некоторых вариантах, перед нанесением материала на подложку, сначала на подложку наносят адгезионный слой. Затем материал наносят на адгезионный слой. Адгезионный слой может быть хромом.

[0020] В некоторых других вариантах, материал представляет собой отожженную пленку, которая имеет структуру с неровной поверхностью. Материал может быть отожжен при температуре от приблизительно 300 градусов Цельсия (°C) до приблизительно 500°C, после чего материал наносят на адгезионный слой.

[0021] В некоторых других вариантах материал включает в себя структуру массива стержней. Фоторезист наносят на подложку и выполняют способ фотолитографии для образования массива стержней. Размер каждого стержня в массиве стержней и расстояние между двумя расположенными рядом стержнями связаны с размером зонда и размером целевой мишени.

[0022] В некоторых вариантах, раскрывают способ обнаружения целевой мишени с использованием описанного здесь датчика. Датчик включает в себя источник света, контейнер, циркуляционное устройство и фотоэлемент. Контейнер включает в себя подложку, материал, расположенный на подложке, и зонды, сконфигурированные для взаимодействия с представляющей интерес мишенью. Зонды располагают и иммобилизуют на материале. Источник света конфигурируют для генерирования света, который проходит через заданную область в контейнере в конце концов (попадает) на фотоэлемент. Заданная область в контейнере, который конфигурируют для сквозного прохождения света, означает пространство в контейнере, которое не перекрывает зонды. Способ включает в себя размещение пробы, которая потенциально включает в себя представляющую интерес мишень, в датчик и передачу света от источника света через заданную область в контейнер и получение первого сигнала на основе света, полученного фотоэлементом датчика.

[0023] Способ также включает в себя приведение в действие циркуляционного устройства в течение заданного количества времени для приведения в движение веществ в контейнере по направлению к зондам и получение второго сигнала на основе света, полученного фотоэлементом после заданного количества времени. Способ дополнительно включает в себя сравнение первого сигнала и второго сигнала и определение вероятности присутствия мишени в пробе на основе сравнения.

[0024] Фиг. 1A представляет собой иллюстративный вариант датчика 100a для обнаружения целевой мишени. Датчик 100a включает в себя контейнер 101. Контейнер 101 образует устройство для связывания целевой мишени 901, и включает в себя материал 111, расположенный на подложке 110 (например, одной или нескольких стенок контейнера), и зонды 113, которые способны связываться с мишенью 901, расположенной на материале 111. Зонды 113 размещают в верхней части контейнера 101. Свет 112 передается от источника света датчика 100a к приемнику света датчика 100a через нижнюю часть контейнера 101. Источник света конфигурируют так, что путь пройденный светом, излучаемого источником света, находится вдали от зондов 113, так что свет, проходящий через контейнер 101, не вступает в контакт с зондами 113 или с представляющей интерес мишенью 901, связанной с зондами 113.

[0025] Датчик 100a дополнительно включает в себя циркуляционное устройство 210, 220, конфигурированное для циркуляции веществ в контейнере 101. В некоторых вариантах, циркуляционное устройство 210, 220 может включать в себя первый магнит 220, свободно расположенный в контейнере 101, и мотор 210, расположенный снаружи контейнера 101, вблизи стенки контейнера 101. Мотор 210 может включать в себя второй магнит (не показан), и когда мотор 210 заставляет второй магнит вращаться, второй магнит в моторе 210 может вызывать одновременное вращение первого магнита 220 в контейнере 101. Альтернативно, циркуляционное устройство 210, 220 может включать в себя приводные устройства, прикрепленные к стенке внутри контейнера 101 и с электрическим соединением с мотором, конфигурированным для приведения в движение приводного устройства.

[0026] Контейнер 101 может дополнительно содержать углубление 230, конфигурированное для приспособления мотора 210, и таким образом уменьшения размера датчика. В случае, когда циркуляционное устройство 210, 220 включают в себя первый магнит 220, расположенный внутри контейнера 101, с углублением 230, источник энергии, требуемый для приведения в действие первого магнита 220 мотором 210, может быть оптимизирован, поскольку расстояние между первым магнитом 220 и мотором 210 является минимальным.

[0027] Датчик 100a дополнительно включает в себя раствор, который не содержит мишень, такой как буферный раствор, в контейнере 101. Пробу 900, потенциально включающую в себя представляющую интерес мишень 901, вводят в контейнер 101. Затем свет 112 конфигурируется для прохождения через контейнер 101 в первый отрезок времени и принимается приемником света. Во время первого отрезка времени вещества в пробе 900 оседают в нижнюю часть контейнера 101, где свет 112 сконфигурирован для сквозного похождения. Приемник света дополнительно включает в себя фотодиодный детектор, конфигурированный для генерирования первого электронного сигнала на основе количества света 112, которое принимается приемником света в первый отрезок времени. Приемник света дополнительно включает в себя процессор для обработки первого электронного сигнала.

[0028] Циркуляционное устройство 210, 220 приводят в движение для циркуляции веществ в контейнере в течение заданного периода времени. Путем циркуляции вещества из нижней части контейнера 101 перемещаются в верхнюю часть контейнера 101, и целевая мишень 901 может связываться с зондами 113 на материале 111. После истечения заданного периода времени циркуляционное устройство 210, 220 останавливают, и свет 112 конфигурируют для прохождения через контейнер 101 во второй отрезок времени и поступления на приемник света. Фотодиодный детектор приемника света конфигурируют для генерирования второго электронного сигнала на основе количества света, которое принимается приемником света во второй отрезок времени. Процессор приемника света конфигурируют для дальнейшей обработки второго электронного сигнала. Если величина второго сигнала отличается от величины первого сигнала, то процессор определяет, что представляющая интерес мишень присутствует в пробе. С другой стороны, если величина второго сигнала по существу является той же самой, что и величина первого сигнала, то процессор определяет, что целевая мишень не присутствует в пробе.

[0029] На фиг. 1 В представлен иллюстративный вариант датчика 100b для обнаружения целевой мишени. Датчик 100b на фиг. 1 В является сходным с датчиком 100a на фиг. 1A, за исключением материала 111 и того, что зонды 113 размещают на более чем одной из стенок контейнера 101. Вместе с дополнительными зондами 113 в контейнере 101 количество времени, которое необходимо для приведения в действие циркуляционного устройства 210, 220, может быть сокращено, поскольку существует больше зондов 113, легко доступных для связывания с представляющей интерес мишенью 901.

[0030] На фиг. 1C представлен иллюстративный вариант датчика 100 с для обнаружения целевой мишени. Датчик 100 с на фиг. 1C сходен с датчиком 100b на фиг. 1 В, за исключением того, что свет 112 конфигурируют для прохождения через область, которая находится в той самой части контейнера 1 что и зонды 113. Свет 112 конфигурируют во избежание перекрытия с зондами 113, для предотвращения рассеяния света 112 зондами 113 или мишенями 901, связанными с зондами 113.

[0031] На фиг. 2A представлен иллюстративный вариант осуществления устройства для связывания целевой мишени. Устройство 200a включает в себя подложку 201, пленку 203, расположенную на подложке, и зонды 205, расположенные на пленке 203. Толщина пленки 203 может быть, например, по существу одинаковой толщины от приблизительно 5 нм до приблизительно 200 нм. Первую поверхность 2051 зонда 205 размещают на материале 203. Вторую поверхность 2053 зонда 205, имеющего аффинность связывания с мишенью 207, конфигурируют так, что поверхность зонда доступна для соединения с мишенью 207, при наличии мишени 207.

[0032] На фиг. 2 В представлен иллюстративный вариант устройства для связывания целевой мишени. Устройство 200b включает в себя подложку 201, массив стержней 203, расположенных на подложке 201, и зонды 205, расположенные на массиве стержней 203. Диаметр и длина любого стержня в массиве стержней 203 и расстояние между двумя смежными стержнями связаны с размером зонда 205 и представляющей интерес мишенью 207. Например, стержень в массиве стержней может иметь длину от 200 до 900 нм, ширину от 200 до 900 нм и высоту от 15 до 1500 нм. Расстояние между каждым стержнем в массиве стержней может быть от 200 до 900 нм. В некоторых вариантах стержень из массива стержней может иметь длину приблизительно 500 нм, ширину приблизительно 500 нм и высоту приблизительно 100 нм, и расстояние между каждым стержнем может быть приблизительно 500 нм. Первую поверхность 2051 зонда 205 располагают на массиве стержней 203. Вторую поверхность 2053 зонда 205, имеющую аффинность связывания с мишенью 207, конфигурируют так, что зонд способен связываться с мишенью 207, при наличии мишени 207.

[0033] На фиг. 2C представлен иллюстративный вариант осуществления устройства для связывания целевой мишени. Устройство 200 с включает в себя подложку 201, пленку 203, расположенную на подложке, и зонды 205, расположенные на пленке 203. Пленка 203 имеет неодинаковую толщину. В некоторых вариантах, пленка может быть сначала нанесена на подложку 201 и затем отожжена до образования неодинаковой толщины. В некоторых вариантах, толщина пленки 203 может изменяться от приблизительно 0,5 нм до приблизительно 30 нм. Первую поверхность 2051 зонда 205 располагают на материале 203. Вторую поверхность 2053 зонда 205, имеющую аффинность связывания с целевой мишенью 207, конфигурируют так, что она доступна для связывания с целевой мишенью 207 при присутствии мишени 207.

[0034] На фиг. 3 представлен иллюстративный вариант устройства 300 для обеспечения и обнаружения света, проходящего через устройство 200, для обнаружения целевой мишени. Устройство 300 включает в себя источник света 310 и приемник света 320. Устройство 200 для обнаружения целевой мишени располагают между источником света 310 и устройством для приема света 320.

[0035] Устройство 200 для обнаружения целевой мишени может включать в себя подложку 201, пленку 203, расположенную на подложке, и зонд 205, расположенный на пленке 203. Конфигурация подложки 201, пленки 203 и зонда 205 в устройстве 200 для обнаружения целевой мишени, может быть может быть одной и той же, или подобной конфигурации устройства 200, изображенного и описанного в ссылке к фигурам 2A, 2B и 2C.

[0036] Свет 210 (показанный стрелкой на фиг. 3) от источника света 310 проходит через устройство 200 для обнаружения целевой мишени и поступает на приемник света 320.

[0037] В некоторых вариантах, источник света 310 может генерировать видимый свет или ультрафиолетовое излучение. Светофильтр может быть размещен между источником света 310 и устройством 200 для обнаружения целевой мишени так, что свет 210, попадающий в устройство 200 для обнаружения целевой мишени, имеет специфическую длину волны. Альтернативно, светофильтр может быть размещен между устройством 200 для обнаружения целевой мишени и устройством для приема света 320 таким образом, что свет 210, попадающий в устройство для приема света 320, имеет специфическую длину волны. Устройство для приема света или Приемник света 320 включает блок выбора света. Альтернативно, некоторые оптические элементы (блок выбора света, например, щель, решетка, зеркало и линейный прибор с зарядовой связью) могут быть размещены между устройством 200 для обнаружения целевой мишени и приемником света 320 для превращения видимого света (или ультрафиолетового излучения), проходящего через устройство, в монохроматический свет со специфической длиной волны до попадания на приемник света 320. При этом зеркало конфигурируют для отражения принятого света на решетку, решетку конфигурируют для разделения принимаемого света на множество типов света различных длин волн и передачи множества типов света на линейный прибор с зарядовой связью. Источник света 310 также может быть монохроматическим источником света.

[0038] На фиг. 4A представлен иллюстративный вариант датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы). Приемник света 320 может включать в себя фотодетекторное устройство. Источник света 310 может излучать видимый свет или ультрафиолетовое излучение (показаны стрелками на фиг. 4A), и светофильтр 308 для выбора света специфической длины волны из видимого света или ультрафиолетового излучения может быть расположен между источником света 310 и устройством 200 для обнаружения целевой мишени. Свет может быть выбран на основе целевой мишени. Например, если представляющая интерес мишень представляет собой энтеровирус 71, вирус гриппа А или вирус гриппа В, то светофильтр 308 может быть сконфигурирован для выбора света, который имеет длину волны 560 нм из видимого света, или свет, который имеет длину волны 280 нм, из ультрафиолетового излучения. Кроме того, если представляющая интерес мишень представляет собой аденовирус, то светофильтр 308 может быть сконфигурирован для выбора света, который имеет длину волны 340 нм из видимого света, или свет, который имеет длину волны 280 нм, из ультрафиолетового излучения.

[0039] Приемник света 320 может содержать фотодиодный чип 301 для приема света и фотодетекторную цепь 302 для измерения интенсивности выбранного света, который проходит через устройство 200 для обнаружения целевой мишени и генерирования электрического сигнала, который пропорционален количеству света, принимаемого приемником света 320.

[0040] На фиг. 4 В представлен иллюстративный вариант датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы). Датчик, изображенный на фиг. 4В является одним и тем же, или подобным датчику, изображенному на фиг. 4А, за исключением того, что светофильтр 308 размещают между устройством 200 для обнаружения целевой мишени и фотодиодным чипом 301, вместо (размещения) между источником света 310 и устройством 200 для обнаружения целевой мишени. Таким образом, свет, имеющий длину волны, специфическую для мишени, выбирают после того как свет пройдет через устройство 200 для обнаружения целевой мишени.

[0041] На фиг. 4C представлен иллюстративный вариант датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы). Датчик, изображенный на фиг. 4C является одним и тем же, или подобным датчику, изображенному на фиг. 4A, за исключением того, что устраняют светофильтр 308 и фотодиодный чип 301, и приемник света 320 на фиг. 4C содержит щель 303, зеркало 304, решетку 305 и линейный прибор с зарядовой связью (CCD) 306. Видимый свет, который проходит через устройство 200 для обнаружения целевой мишени попадает в щель 303. Решетка 305 разделяет свет различных длин волн, который затем принимается линейным CCD 306, и фотодетекторную цепь 302 конфигурируют для измерения интенсивности света, имеющего желаемую длину волны.

[0042] На фиг. 4D представлен иллюстративный вариант датчика для обнаружения целевой мишени (например, биомолекулы). Датчик, изображенный на фиг. 4D является идентичным, или подобным датчику, изображенному на фиг. 4A, за исключением того, что источник света 310 на фиг. 4D излучает монохроматический свет, имеющий специфическую длину волны, связанную с представляющей интерес мишенью. Таким образом, светофильтр 308 может быть устранен в примере, изображенном на фиг. 4D. Приемник света 320 может дополнительно содержать усилитель 307 для усиления сигналов, принимаемых фотодиодным чипом 301.

[0043] На фиг. 5 представлена схема иллюстративного воплощения способа 500 изготовления устройства для связывания целевой мишени. Способ 500 включает в себя стадии 501, 503 и 505. На стадии 501 обеспечивают материал. На стадии 503 материал размещают на подложке. Материал может быть расположен на подложке в виде участка, конфигурированного для увеличения площади поверхности доступной для размещения зондов. Участок может быть, например, пленкой, пленкой неодинаковой толщины или массивом стержней. На стадии 505 зонд, который способен связываться с представляющей интерес мишенью, размещают на материале. Зонд конфигурируют для взаимодействия с мишенью, для обнаружения которой конфигурируют датчик. В некоторых вариантах, до размещения зонда на материале, материал может быть очищен и предварительно обработан. Например, материал может быть очищен кислым раствором, щелочным раствором и/или очищенной водой. В некоторых вариантах, материал может быть предварительно обработан одним или несколькими соединениями. В одном варианте материал может быть предварительно обработан одним (соединением) или несколькими соединениями, которые включают в себя (которое включает в себя) по меньшей мере одну функциональную группу, совместимую с материалом. В другом варианте материал может быть предварительно обработан одним (соединением) или несколькими соединениями, которые включают в себя (которое включает в себя) по меньшей мере одну функциональную группу, совместимую с зондом. Функциональную группу конфигурируют для образования первой устойчивой связи со

свободными электронами вокруг поверхности материала и образования второй устойчивой связи с зондом. Некоторые примеры функциональных групп включают в себя, но не ограничиваются ими, тиольную группу и гидроксильную группу.

[Пример 1]

[Иммобилизация зонда]

[0044] Стеклянный контейнер, конфигурированный для содержания пробы, помещали в пластиковый держатель. Золото располагали на внутренней поверхности контейнера в форме пленки, имеющей неодинаковую толщину, которая изменяется от приблизительно 0,5 нм до приблизительно 30 нм. Перед внесением зондов в контейнер пленку золота очищали последовательно 0,1M раствором соляной кислоты, очищенной водой, 0,1M гидроксидом натрия и очищенной водой.

[0045] После очистки в контейнер добавляли водный раствор, содержащий 110 мкл цистамина (20 мМ в фосфатно-солевом буферном растворе (PBS) при рН 7,2), и инкубировали в течение 20 минут при комнатной температуре для предоставления возможности цистамину связаться с золотом на стенке контейнера. Затем оставшийся раствор цистамина удаляли из контейнера пипеткой. Затем в контейнер добавляли водный раствор, содержащий 110 мкл глутаральдегида (2,5% в растворе PBS при рН 7,2), и инкубировали в течение 20 минут при комнатной температуре для предоставления возможности глутаральдегиду связаться с цистамином.

[0046] После удаления из контейнера оставшегося раствора глутаральдегида, в контейнер добавляли 110 мкл водного раствора коммерчески доступных моноклональных антител против энтеровируса 71 и инкубировали в течение 20 минут при комнатной температуре для предоставления возможности моноклональным антителам против энтеровируса 71 связаться со сшивающим агентом (кросс-линкером) глутаральдегида. Затем несвязанное моноклональное антитело против энтеровируса 71 удаляли из контейнера пипеткой. Затем в контейнер добавляли водный 0,5М раствор глицина для взаимодействия с остаточным несвязанным глутаральдегидом. В конце из контейнера удаляли глицин и добавляли в контейнер PBS.

[Обнаружение пробы]

[0047] Стеклянный контейнер и пластиковый держатель помещали затем в датчик pTricorder® (Vsense Medtech, Taipei, Taiwan). Датчик дополнительно включает в себя источник видимого света и фотоэлемент для обнаружения энтеровируса 71. Видимый свет передавался от источника видимого света и проходил через светофильтр. Светофильтр конфигурировали для отфильтровывания видимого света, и только свет, имеющий длину волны 560 нм, может проходить через светофильтр. Затем свет (т.е. имеющий длину волны 560 нм) пропускали через стеклянный контейнер, указанный выше. После прохождения через стеклянный контейнер, свет, в конце концов, принимался фотоэлементом. Датчик дополнительно включает в себя циркуляционное устройство, конфигурированное для циркуляции веществ в контейнере, таким образом, чтобы приводить в движение энтеровирус 71, если таковой имеется, по направлению к зонду. На фиг.6A представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения энтеровируса 71 в 10%-ной разбавленной пробе, полученной от инфицированного пациента. Пробу получали мазком из зева (throat swab) от инфицированного пациента.

[0048] Датчик включали так, что свет, передаваемый от источника света датчика, проходил через нижнюю часть контейнера, без прохождения через зонды на внутренней поверхности контейнера. На этой стадии контейнер содержал PBS, как указано выше.

[0049] После добавления пробы собирали данные для генерирования сигнала, соответствующего свету, зафиксированного из контейнера. Сигнал, обнаруженный с использованием PBS и пробы (как показывает 601 на фиг.6A), использовали в качестве базового. Затем, включали циркуляционное устройство в течение 3 минут, обеспечивая движение пробы в контейнере в направлении зондов на внутренней поверхности контейнера. Данные собирали в течение последующих 5 минут. Свет, зафиксированный из контейнера после остановки циркуляционного устройства, показан в виде 603 на фиг.6A. Разница между световым сигналом, обнаруженным в виде 601, и сигналом, обнаруженным в виде 603, указывала на присутствие энтеровируса 71 в пробе.

[Пример 2]

[0050] На фиг.6B представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения энтеровируса 71 в 10%-ной разбавленной пробе, полученной от инфицированного пациента. Способ обнаружения был одним и тем же, что и способ обнаружения 10%-ной разбавленной пробы энтеровируса 71, как указано выше.

[0051] Датчик включали так, что свет, передаваемый от источника света датчика, проходил через нижнюю часть контейнера, без прохождения через зонды на внутренней поверхности контейнера. На этой стадии контейнер содержал PBS, как указано выше.

[0052] После добавления пробы собирали данные для генерирования сигнала, соответствующего свету, зафиксированного из контейнера. Сигнал, обнаруженный с использованием PBS и пробы (как показывает 605 на фиг.6B), использовали в качестве базового. Затем, включали циркуляционное устройство в течение 3 минут, обеспечивая движение пробы в контейнере в направлении зондов на внутренней поверхности контейнера. Данные собирали в течение следующих 5 минут. Свет, обнаруженный из контейнера после остановки циркуляционного устройства, показан в виде 607 на фиг.6B. Разница между световым сигналом, обнаруженным в виде 605, и сигналом, обнаруженным в виде 607, указывала на присутствие энтеровируса 71 в пробе.

[Сравнительный пример 1]

[0053] На фиг.6C представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения контрольной пробы, полученной от здорового пациента. Способ обнаружения был одним и тем же, что и способ обнаружения 10%-ной разбавленной пробы энтеровируса 71, как указано выше.

[0054] Датчик включали так, что свет, передаваемый от источника света датчика, проходил через нижнюю часть контейнера, без прохождения через зонды на внутренней поверхности контейнера. На этой стадии контейнер содержал PBS.

[0055] После добавления пробы собирали данные для генерирования сигнала, соответствующего свету, зафиксированный из контейнера. Сигнал, обнаруженный с использованием PBS и пробы (как показывает 611 на фиг.6C), использовали в качестве базового. Затем, включали циркуляционное устройство в течение 3 минут, обеспечивая движение пробы в контейнере в направлении зондов на внутренней поверхности контейнера. Данные собирали в течение других 5 минут. Свет, зафиксированный из контейнера после остановки циркуляционного устройства, показан в виде 613 на фиг.6C. Сходная интенсивность сигнала 611 и 613 не показала существование энтеровируса 71 в контрольной пробе.

[Пример 3]

[Иммобилизация зонда]

[0056] Стеклянный контейнер, конфигурированный для содержания пробы, помещали в пластиковый держатель. Золото располагали на внутренней поверхности контейнера в форме пленки, имеющей по существу одинаковую толщину приблизительно 100 нм. Перед внесением зондов в контейнер пленку золота очищали последовательно 0,1М раствором соляной кислоты, очищенной водой, 0,1M гидроксидом натрия и очищенной водой.

[0057] После очистки в контейнер добавляли водный раствор, содержащий 110 мкл цистамина (20 мМ в фосфатно-солевом буферном растворе (PBS) при pH 7,2), и инкубировали в течение 20 минут при комнатной температуре для предоставления возможности цистамину связаться с золотом на стенке контейнера. Затем оставшийся раствор цистамина удаляли из контейнера пипеткой. Затем в контейнер добавляли водный раствор, содержащий 110 мкл глутаральдегида (2,5% в растворе PBS при pH 7,2), и инкубировали в течение 20 минут при комнатной температуре для предоставления возможности глутаральдегиду связаться с цистамином.

[0058] После удаления из контейнера оставшегося раствора глутаральдегида в контейнер добавляли 110 мкл водного раствора коммерчески доступного антитела против вируса гриппа А (20 мкг/мл в растворе PBS при pH 7,2) и инкубировали в течение 20 минут при комнатной температуре для предоставления возможности антителу против вируса гриппа A связаться со сшивающим агентом глутаральдегида. Затем несвязанное антитело против вируса гриппа A удаляли из контейнера пипеткой. Затем в контейнер добавляли водный 0,5 M раствор глицина для взаимодействия с остаточным несвязанным глутаральдегидом. В конце из контейнера удаляли глицин и добавляли в контейнер PBS.

[Обнаружение пробы]

[0059] Стеклянный контейнер и пластиковый держатель помещали затем в датчик pTricorder® (Vsense Medtech, Taipei, Taiwan). Датчик дополнительно включает в себя источник видимого света и фотоэлемент для обнаружения вируса гриппа A. Видимый свет передавался от источника видимого света и проходил через светофильтр. Светофильтр конфигурировали для отфильтровывания видимого света так, что только свет, имеющий длину волны 560 нм, мог проходить через светофильтр. Затем свет (т.е., имеющий длину волны 560 нм) пропускали через стеклянный контейнер, указанный выше. После прохождения через стеклянный контейнер, свет, в конце концов, принимался фотоэлементом. Датчик дополнительно включает в себя циркуляционные устройства, конфигурированные для циркуляции веществ в контейнере, таким образом, чтобы приводить в движение вирус гриппа A, если таковой имеется, по направлению к зонду. На фиг.7A представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения вируса гриппа A в 10%-ной разбавленной пробе, полученной от инфицированного пациента. Пробу получали мазком из зева от инфицированного пациента.

[0060] Датчик включали так, что свет, передаваемый от источника света датчика, проходил через нижнюю часть контейнера, без прохождения через зонды на внутренней поверхности контейнера. На этой стадии контейнер содержал PBS, как указано выше.

[0061] После добавления пробы собирали данные для генерирования сигнала, соответствующего свету, зафиксированному из контейнера. Сигнал, обнаруженный с использованием PBS и пробы (как показывает 701 на фиг.7A), рассматривали в качестве базового. Затем, включали циркуляционное устройство в течение 3 минут, обеспечивая движение пробы в контейнере в направлении зондов на внутренней поверхности контейнера. Данные собирали в течение следующих 5 минут. Свет, обнаруженный из контейнера после остановки циркуляционного устройства, показан в виде 703 на фиг.7A. Разница между световым сигналом, обнаруженным в виде 701 и сигналом, обнаруженным в виде 703, указывала на присутствие вируса гриппа A в пробе.

[Пример 4]

[0062] На фиг.7В представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения вируса гриппа A в 10%-ной разбавленной пробе, полученной от инфицированного пациента. Способ обнаружения был одним и тем же, что и способ обнаружения 10%-ной разбавленной пробы вируса гриппа A, как указано выше.

[0063] Датчик включали так, что свет, передаваемый от источника света датчика, проходил через нижнюю часть контейнера, без прохождения через зонды на внутренней поверхности контейнера. На этой стадии контейнер содержал PBS, как указано выше.

[0064] После добавления пробы собирали данные для генерирования сигнала, соответствующего свету, зафиксированного из контейнера. Сигнал, обнаруженный с использованием PBS и пробы (как показывает 705 на фиг.7B), рассматривали в качестве базового. Затем, включали циркуляционное устройство в течение 3 минут, обеспечивая движение пробы в контейнере в направлении зондов на внутренней поверхности контейнера. Данные собирали в течение последующих 5 минут. Свет, зафиксированный из контейнера после остановки циркуляционного устройства, показан в виде 707 на фиг.7B. Разница между световым сигналом, обнаруженным в виде 705 и сигналом, обнаруженным в виде 707, указывала на присутствие вируса гриппа A в пробе.

[Сравнительный пример 2]

[0065] На фиг.7C представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения контрольной пробы, полученной от здорового пациента. Способ обнаружения был одним и тем же, что и способ обнаружения разбавленной пробы вируса гриппа A, как указано выше.

[0066] Датчик включали так, что свет, передаваемый от источника света датчика, проходил через нижнюю часть контейнера, без прохождения через зонды на внутренней поверхности контейнера. На этой стадии контейнер содержал PBS, как указано выше.

[0067] После добавления пробы собирали данные для генерирования сигнала, соответствующего свету, обнаруженному из контейнера. Сигнал, обнаруженный с использованием PBS и пробы (как показывает 711 на фиг.7C), использовали в качестве ссылочного. Затем, включали циркуляционное устройство в течение 3 минут, обеспечивая движение пробы в контейнере в направлении зондов на внутренней поверхности контейнера. Данные собирали в течение последующих 5 минут. Свет, зафиксированный из контейнера, показан в виде 713 на фиг.7C. Сходная интенсивность сигналов 711 и 713 указывала на отсутствие вируса гриппа A в контрольной пробе.

[Пример 5]

[Иммобилизация зонда]

[0068] Стеклянный контейнер, конфигурированный для содержания пробы, помещали в пластиковый держатель. Золото располагали на внутренней поверхности контейнера в форме пленки, имеющей структуру массива стержней. Стержень массива стержней имеет длину приблизительно 500 нм, ширину приблизительно 500 нм и высоту приблизительно 100 нм, и каждый стержень находится от другого стержня на расстоянии приблизительно 500 нм. Перед внесением зондов в контейнер пленку золота очищали последовательно 0,1M раствором соляной кислоты, очищенной водой, 0,1M гидроксидом натрия и очищенной водой.

[0069] После очистки в контейнер добавляли водный раствор, содержащий 110 мкл цистамина (20 мМ в фосфатно-солевом буферном растворе (PBS) при pH 7,2), и инкубировали в течение 20 минут при комнатной температуре для предоставления возможности цистамину связаться с золотом на стенке контейнера. Затем оставшийся раствор цистамина удаляли из контейнера пипеткой. Затем в контейнер добавляли водный раствор, содержащий 110 мкл глутаральдегида (2,5% в растворе PBS при pH 7,2), и инкубировали в течение 20 минут при комнатной температуре для предоставления возможности глутаральдегиду связаться с цистамином.

[0070] После удаления из контейнера оставшегося раствора глутаральдегида в контейнер добавляли 110 мкл водного раствора коммерчески доступного антитела против вируса гриппа В (20 мкг/мл в растворе PBS при pH 7,2) и инкубировали в течение 20 минут при комнатной температуре для предоставления возможности антителу против вируса гриппа В связаться со сшивающим агентом глутаральдегида. Затем несвязанное антитело против вируса гриппа В удаляли из контейнера пипеткой. Затем в контейнер добавляли водный 0,5 М раствор глицина для взаимодействия с остаточным несвязанным глутаральдегидом. В конце из контейнера удаляли глицин и добавляли в контейнер PBS.

[Обнаружение пробы]

[0071] Стеклянный контейнер и пластиковый держатель помещали затем в датчик pTricorder® (Vsense Medtech, Taipei, Taiwan). Датчик дополнительно включает в себя источник видимого света и фотоэлемент для обнаружения вируса гриппа B. Видимый свет передавался от источника видимого света и проходил через светофильтр. Светофильтр конфигурировали для отфильтровывания видимого света и только свет, имеющий длину волны 560 нм, может проходить через светофильтр. Затем свет (т.е., имеющий длину волны 560 нм) пропускали через стеклянный контейнер, указанный выше. После прохождения через стеклянный контейнер, свет, в конце концов, принимался фотоэлементом. Датчик дополнительно включает в себя циркуляционные устройства, сконфигурированные для циркуляции веществ в контейнере, таким образом, чтобы приводить в движение вирус гриппа B, если таковой имеется, по направлению к зонду. На фиг.8A представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения вируса гриппа B в 10%-ной разбавленной пробе, полученной от инфицированного пациента. Пробу получали мазком из зева от инфицированного пациента.

[0072] Датчик включали так, что свет, передаваемый от источника света датчика, проходил через нижнюю часть контейнера, без прохождения через зонды на внутренней поверхности контейнера. На этой стадии контейнер содержал PBS, как указано выше.

[0073] После добавления пробы собирали данные для генерирования сигнала, соответствующего свету, зафиксированному из контейнера. Сигнал, обнаруженный с использованием PBS и пробы (как показывает 801 на фиг.8A), рассматривали в качестве базового. Затем, включали циркуляционное устройство в течение 3 минут, обеспечивая движение пробы в контейнере в направлении зондов на внутренней поверхности контейнера. Данные собирали в течение других 5 минут. Свет, обнаруженный из контейнера после остановки циркуляционного устройства, показан в виде 803 на фиг.8A. Разница между световым сигналом, обнаруженным в виде 801 и сигналом, обнаруженным в виде 803, указывала на присутствие вируса гриппа B в пробе.

[Пример 6]

[0074] На фиг.8B представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения вируса гриппа B в 10%-ной разбавленной пробе, полученной от инфицированного пациента. Способ обнаружения был одним и тем же, что и способ обнаружения 10%-ной разбавленной пробы вируса гриппа B, как указано выше.

[0075] Датчик включали так, что свет, передаваемый от источника света датчика, проходил через нижнюю часть контейнера, без прохождения через зонды на внутренней поверхности контейнера. На этой стадии контейнер содержал PBS, как указано выше.

[0076] После добавления пробы собирали данные для генерирования сигнала, соответствующего свету, зафиксированного из контейнера. Сигнал, обнаруженный с использованием PBS и пробы (как показывает 805 на фиг.8B), рассматривали в качестве базового. Затем, включали циркуляционное устройство в течение 3 минут, обеспечивая движение пробы в контейнере в направлении зондов на внутренней поверхности контейнера. Данные собирали в течение последующих 5 минут. Свет, зафиксированный из контейнера после остановки циркуляционного устройства, показан в виде 807 на фиг.8B. Разница между световым сигналом, обнаруженным в виде 805 и сигналом, обнаруженным в виде 807, указывала на присутствие вируса гриппа B в пробе.

[Сравнительный пример 3]

[0077] На фиг.8C представлен график, иллюстрирующий интенсивность сигнала во время обнаружения контрольной пробы, полученной от здорового пациента. Способ обнаружения был одним и тем же, что и способ обнаружения разбавленной пробы вируса гриппа В, как указано выше.

[0078] Датчик включали так, что свет, передаваемый от источника света датчика, проходил через нижнюю часть контейнера, без прохождения через зонды на внутренней поверхности контейнера. На этой стадии контейнер содержал PBS. Сигнал, обнаруженный с использованием PBS (как показано в виде 811 на фиг.8C), использовали в виде ссылочного.

[0079] После добавления пробы включали циркуляционное устройство в течение 3 минут, обеспечивая движение пробы в контейнере в направлении зондов на внутренней поверхности контейнера. Данные собирали в течение других минут. Свет, обнаруженный из контейнера после остановки циркуляционного устройства, показан в виде 813 на фиг.8С. Сходная интенсивность сигналов 811 и 813 указывала на отсутствие вируса гриппа B в контрольной пробе.

[0080] Несмотря на то, что изложенное выше изобретение было описано более подробно путем иллюстрации и примеров для целей ясности понимания, специалистам в данной области будет очевидно, что конкретные модификации и изменения могут быть осуществлены без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Таким образом, описание не следует истолковывать как ограничивающие объем данного изобретения.

[0081] Все публикации, патенты и патентные заявки, цитируемые здесь, включены в данное описание посредством ссылки полностью для всех целей и в той же степени, как если бы каждая отдельная публикация, патент или патентная заявка были конкретно и отдельно указаны, будучи включенными посредством ссылки.

Группа изобретений относится к области медицины и может быть использована для лабораторной диагностики. Датчик для обнаружения целевой мишени содержит: контейнер, расположенный в контейнере и конфигурированный для связывания с целевой мишенью зонд, циркуляционное устройство для циркуляции веществ в контейнере, источник света, приемник света, блок выбора света и детектор, конфигурированный для генерирования электрического сигнала, величина которого отражает количество света, которое принимается приемником света. Контейнер размещают между источником света и приемником света, причем зонд и путь, пройденный светом, излучаемым источником света, находятся в различных областях внутри контейнера. Зонд может быть расположен в верхней части контейнера, а путь, который проходит свет, - в нижней части контейнера, или зонд может быть расположен в первой области верхней части контейнера, а путь, который проходит свет, - во второй области, отличной от первой области, в верхней части контейнера. Группа изобретений относится также к варианту указанного датчика, в котором вместо блока выбора света датчик содержит источник света, который излучает свет заданной длины волны. Группа изобретений обеспечивает обнаружение целевой молекулы-мишени в течение короткого периода времени. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 8 ил., 6 пр.

1. Датчик, содержащий:
контейнер;
зонд, расположенный в контейнере и конфигурированный для связывания с целевой мишенью;
циркуляционное устройство, конфигурированное для циркуляции веществ в контейнере;
источник света;
приемник света;
блок выбора света для позволения свету заданной длины волны быть принятым приемником света, и
детектор, конфигурированный для генерирования электрического сигнала, величина которого отражает количество света, которое принимается приемником света, и
где контейнер размещают между источником света и приемником света, при этом
контейнер конфигурируют так, что зонд и путь, пройденный светом, излучаемым источником света, находятся в различных областях внутри контейнера и где
зонд расположен в верхней части контейнера, а путь, который проходит свет, находится в нижней части контейнера; или
зонд расположен в первой области верхней части контейнера, а путь, который проходит свет, находится во второй области, отличной от первой зоны, в верхней части контейнера.

2. Датчик по п. 1, где приемник света включает в себя блок выбора света, который содержит:
щель для приема света, зеркало, решетку и линейный прибор с зарядовой связью,
где зеркало конфигурируют для отражения принятого света на решетку, решетку конфигурируют для разделения принимаемого света на множество типов света различных длин волн и передачи множества типов света на линейный прибор с зарядовой связью, и
где детектор содержит фотодетекторную цепь для измерения интенсивности одного из типов света, принятого приемником света, и генерирования электрического сигнала, который пропорционален интенсивности одного из множества типов света, где один из множества типов света имеет заданную длину волны.

3. Датчик по п.1, где приемник света содержит фотодиодный чип для приема света, и где детектор содержит фотодетекторную цепь для измерения интенсивности света, принятого приемником света и генерирования электрического сигнала, который пропорционален интенсивности света, принятого приемником света.

4. Датчик по п.3, где блок выбора света содержит светофильтр, расположенный между источником света и контейнером.

5. Датчик по п.3, где блок выбора света содержит светофильтр, расположенный между контейнером и приемником света.

6. Датчик по п.1 дополнительно содержит усилитель для усиления сигналов, принятых приемником света.

7. Датчик по п.1, где свет, излучаемый источником света, содержит длину волны от приблизительно 200 нм до приблизительно 800 нм.

8. Датчик по п.1, где заданная длина волны связана с целевой мишенью.

9. Датчик по п.1, где зонд содержит ДНК, РНК, белок, антитело, фрагмент антитела, аптамер, антиген или эпитоп.

10. Датчик по п.1, где целевая мишень представляет собой биомолекулу.

11. Датчик по п.1, где целевая мишень содержит вирус, белок, нуклеиновую кислоту, углевод, липид, гаптен или токсин.

12. Датчик по п.1, где зонд связывается с представляющей интерес мишенью с аффинностью приблизительно от 100 пН до приблизительно 500 пН.

13. Датчик по п.1, где циркуляционное устройство дополнительно содержит:
приводное устройство, расположенное в контейнере; и мотор, с электрическим соединением с приводным устройством, конфигурированный для приведения в движение приводного устройства.

14. Датчик по п.1, где циркуляционное устройство дополнительно содержит:
первый магнит, свободно расположенный в контейнере; и мотор, который включает в себя второй магнит, конфигурированный для приведения в движение первого магнита.

15. Датчик по п.1, где контейнер дополнительно содержит:
подложку; и материал, расположенный на подложке;
где зонд располагают на материале.

16. Датчик по п.15, где материал содержит металл.

17. Датчик по п.15, где материал содержит пленку на подложке.

18. Датчик по п.17, где пленка содержит по существу одинаковую толщину пленки или неодинаковую толщину.

19. Датчик по п.18, где по существу одинаковая толщина находится в диапазоне от 5 нм до 200 нм, или неодинаковая толщина варьирует от 0,5 нм до 30 нм.

20. Датчик по п.15, где материал содержит массив стержней, расположенных на подложке.

21. Датчик по п.20, где размер стержня в массиве стержней связан с размером зонда и представляющей интерес мишенью.

22. Датчик по п.20, где стержень массива стержней имеет длину от 200 до 900 нм, ширину от 200 до 900 нм и высоту от 15 до 1500 нм.

23. Датчик, содержащий:
контейнер;
зонд, расположенный в контейнере и конфигурированный для связывания с представляющей интерес мишенью;
циркуляционное устройство, конфигурированное для циркуляции веществ в контейнере;
источник света, который излучает свет заданной длины волны;
приемник света; и детектор, конфигурированный для генерирования электрического сигнала, величина которого отражает количество света, которое принимается приемником света, где контейнер размещают между источником света и приемником света, и где контейнер конфигурируют так, что зонд и путь, пройденный светом, излучаемым источником света, находятся в различных областях внутри контейнера, и зонд расположен в верхней части контейнера, а путь, который проходит свет, находится в нижней части контейнера; или зонд расположен в первой области верхней части контейнера, а путь, который проходит свет, находится во второй области, отличной от первой зоны, в верхней части контейнера.