Способ и система для одновременного измерения множества биологических или химических аналитов в жидкости
Изобретение относится к системам и способам полного анализа для одновременного мониторинга набора биологических и/или химических веществ и/или частиц в воде и/или других технологических системах. Система включает сенсорную матрицу с контролируемым объемом пробы, содержащую устройство доставки жидкости и множество оптических элементов-сенсоров для одновременного определения присутствия и общих концентраций многочисленных аналитов в системе обработки. Предусмотрены средства для доставки отмеренного количества пробы жидкости в сенсорную матрицу. Предусмотрены алгоритмы идентификации изображений для идентификации аналитов на основе интенсивности изображения, цветовой структуры, позиционного расположения и тому подобного. Способы включают в себя алгоритмы многопараметрической оптимизации для анализа откликов многочисленных сенсоров, что дает аналитические результаты, которые обычно сложно получить без полной компенсации всей системы или переменных. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 44 ил., 7 табл.
Текст описания приведен в факсимильном виде.
1. Способ одновременного измерения множества биологических или химических аналитов в жидкости, включающий в себя стадии:
обеспечения подложки, содержащей множество элементов-сенсоров, причем каждый упомянутый элемент-сенсор откликается на по меньшей мере один из упомянутого множества аналитов;
обеспечения по меньшей мере одного источника света для направления света на упомянутые элементы-сенсоры;
доставки отмеренных количеств упомянутой жидкости к каждому упомянутому элементу-сенсору;
детектирования отклика от упомянутых элементов-сенсоров;
регистрации упомянутого отклика в виде цифровой записи;
обработки упомянутой цифровой записи; и
использования упомянутой цифровой записи для определения концентрации каждого упомянутого аналита в упомянутой жидкости,
причем упомянутая стадия доставки включает в себя обеспечение устройства доставки, содержащего множество емкостей, сообщающихся с упомянутыми элементами-сенсорами, причем упомянутое устройство доставки дополнительно содержит входное отверстие для пробы и множество гидрофильных жидкостных каналов, которые подсоединены между упомянутыми емкостями и упомянутым входным отверстием с тем, чтобы переносить контролируемый объем упомянутой жидкости между упомянутым входным отверстием и упомянутыми емкостями, причем упомянутое устройство доставки дополнительно содержит покровный слой, присоединенный к упомянутому устройству доставки, упомянутый покровный слой содержит множество, по существу, гидрофобных вентиляционных отверстий, размещенных над упомянутыми емкостями, упомянутый покровный слой дополнительно содержит, по существу, гидрофильную нижнюю поверхность для обеспечения гидрофильной крышечной части над упомянутыми емкостями с целью облегчения переноса упомянутой жидкости в упомянутые емкости.
2. Способ по п.1, в котором упомянутая подложка представляет собой единую формованную структуру, содержащую множество емкостей, входное отверстие для пробы и множество жидкостных каналов, соединяющих входное отверстие с упомянутыми емкостями, причем упомянутый способ дополнительно включает в себя стадию обеспечения покровного слоя, приспособленного закрывать упомянутые емкости, при этом упомянутые элементы-сенсоры размещаются внутри упомянутых емкостей или на нижней поверхности упомянутого покровного слоя.
3. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя стадию удаления упомянутой подложки с упомянутого устройства доставки после упомянутой стадии доставки.
4. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя стадию удаления избытка жидкости из упомянутого устройства доставки после упомянутой стадии доставки, при этом упомянутая подложка представляет собой DVD, CD, супер-аудио CD, двухслойный диск или диск blu-ray.
5. Способ по п.1, в котором упомянутое устройство доставки дополнительно содержит уплотнительное кольцо, в рабочем состоянии связанное с упомянутым входным отверстием, причем упомянутое уплотнительное кольцо приспособлено поглощать избыток жидкости, которая выливается поверх упомянутого устройства доставки.
6. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя стадию обеспечения коробки для диска с целью заключения в нее упомянутой подложки, при этом упомянутая подложка представляет собой DVD, CD, супер-аудио CD, двухслойный диск или диск blu-ray.
7. Способ по п.4, дополнительно включающий в себя стадию обеспечения промокательного слоя для удаления избытка жидкости с упомянутой подложки.
8. Способ по п.1, в котором упомянутые каналы представляют собой капиллярные каналы, приспособленные переносить упомянутые отмеренные количества упомянутой жидкости от упомянутого входного отверстия к упомянутым емкостям за счет капиллярной силы без использования пропитывающих материалов или насосов.
9. Способ по п.1, в котором упомянутая стадия доставки включает в себя доставку упомянутой жидкости к упомянутым элементам-сенсорам посредством электроосмотического потока, электросмачивания, термокапиллярной прокачки, магнитных полей, поверхностно направленного потока, электрохимического контроля, механических устройств, центростремительной силы, градиентов поверхностной энергии или их сочетаний.
10. Способ по п.1, в котором упомянутая стадия доставки включает в себя обеспечение устройства доставки, установленного на упомянутой подложке, причем упомянутое устройство доставки содержит множество емкостей, сообщающихся с упомянутыми элементами-сенсорами, упомянутые емкости приспособлены для приема объема пробы упомянутой жидкости, когда упомянутое устройство погружают в упомянутую жидкость, упомянутые емкости приспособлены для удерживания упомянутого объема пробы в упомянутых емкостях за счет поверхностного натяжения, когда упомянутое устройство удаляют из упомянутой жидкости.
11. Система для одновременного измерения множества биологических или химических аналитов в жидкости, содержащая:
подложку, содержащую множество элементов-сенсоров, причем каждый упомянутый элемент-сенсор откликается на по меньшей мере один из упомянутого множества аналитов;
по меньшей мере один источник света для направления света на упомянутые элементы-сенсоры;
детекторное средство для детектирования отклика от упомянутых элементов-сенсоров, причем упомянутое детекторное средство приспособлено для преобразования упомянутого отклика в цифровую запись;
алгоритм идентификации изображений для идентификации упомянутого по меньшей мере одного аналита на основе упомянутой цифровой записи;
алгоритм оптимизации на основе программного обеспечения для использования упомянутой цифровой записи с целью получения результата анализа; и
средство доставки для доставки отмеренных количеств упомянутой жидкости к каждому упомянутому элементу-сенсору,
причем упомянутое средство доставки содержит устройство доставки, содержащее множество емкостей, сообщающихся с упомянутыми элементами-сенсорами, причем упомянутое устройство доставки дополнительно содержит входное отверстие для пробы и множество гидрофильных жидкостных каналов, которые подсоединены между упомянутыми емкостями и упомянутым входным отверстием с тем, чтобы переносить контролируемый объем упомянутой жидкости между упомянутым входным отверстием и упомянутыми емкостями, упомянутое устройство доставки дополнительно содержит покровный слой, присоединенный к упомянутому устройству доставки, упомянутый покровный слой содержит множество, по существу, гидрофобных вентиляционных отверстий, размещенных над упомянутыми емкостями, упомянутый покровный слой дополнительно содержит, по существу, гидрофильную нижнюю поверхность для обеспечения гидрофильной крышечной части над упомянутыми емкостями с целью облегчения переноса упомянутой жидкости к упомянутым емкостям.
12. Система по п.11, в которой упомянутая подложка представляет собой единую формованную структуру, содержащую множество емкостей, входное отверстие для пробы и множество жидкостных каналов, соединяющих входное отверстие с упомянутыми емкостями, причем упомянутая система дополнительно содержит покровный слой, приспособленный закрывать упомянутые емкости, при этом упомянутые элементы-сенсоры размещаются внутри упомянутых емкостей или на нижней поверхности упомянутого покровного слоя.
13. Система по п.11, в которой упомянутое устройство доставки неразъемно приклеивается к упомянутой подложке.
14. Система по п.11, в которой упомянутое устройство доставки приклеивается к упомянутой подложке с возможностью отсоединения.
15. Система по п.11, в которой упомянутое устройство доставки дополнительно содержит уплотнительное кольцо, в рабочем состоянии связанное с упомянутым входным отверстием, причем упомянутое уплотнительное кольцо приспособлено поглощать избыток жидкости, которая выливается поверх упомянутого устройства доставки.
16. Система по п.11, в которой упомянутая подложка представляет собой DVD, CD, супер-аудио CD, двухслойный диск или диск blu-ray.
17. Система по п.16, дополнительно содержащая оптический привод для количественного определения упомянутого отклика, при этом упомянутое средство доставки содержит коробку для диска для заключения в нее упомянутой подложки.
18. Система по п.17, дополнительно содержащая промокательный слой для удаления избытка жидкости с упомянутой подложки.
19. Система по п.11, в которой упомянутые каналы представляют собой капиллярные каналы, приспособленные для переноса упомянутых отмеренных количеств упомянутой жидкости от упомянутого входного отверстия к упомянутым емкостям за счет капиллярной силы без использования пропитывающих материалов или насосов.
20. Система по п.11, в которой упомянутое средство доставки содержит средства для доставки упомянутой жидкости к упомянутым элементам-сенсорам посредством электроосмотического потока, электросмачивания, термокапиллярной прокачки, магнитных полей, поверхностно направленного потока, электрохимического контроля, механических устройств, центростремительной силы, градиентов поверхностной энергии или их сочетаний.
21. Система по п.11, в которой упомянутое средство доставки содержит устройство доставки, установленное на упомянутой подложке, причем упомянутое устройство доставки содержит множество емкостей, сообщающихся с упомянутыми элементами-сенсорами, упомянутые емкости приспособлены для приема объема пробы упомянутой жидкости, когда упомянутое устройство погружается в упомянутую жидкость, упомянутые емкости приспособлены для удерживания упомянутого объема пробы в упомянутых емкостях за счет поверхностного натяжения, когда упомянутое устройство удаляется из упомянутой жидкости.
