Testing Unit
The bioassay aspect of the present invention herein may be carried out in a testing subunit or test
cartridge designed for use with a bench-top or portable testing system and device such as that
disclosed in U.S. Patent No. 9,023,640), which is incorporated by reference herein, in its entirety.
The test cartridge, which may be a single-use, disposable item, receives both the sample and the
biosensor and introducing the biosensor into the test cartridge mixes the sample and the biosensor in
a predictable and controlled manner. The test cartridge further includes a reaction chamber for
receiving the test sample and the biosensor, wherein the reaction chamber has a predetermined
internal geometry and has been further adapted to minimize or eliminate background noise for the
purpose of improving the overall signal to noise ratio. At least one stabilizer may be located in the
reaction chamber for minimizing shear force damage to the test sample and biosensor during the
mixing process.
In an exemplary embodiment, the reaction chamber and fluid channels that lead to the reaction
chamber within the test cartridge are designed to achieve several objectives. An inlet channel for
fluid entering the reaction chamber includes a tubular shape and the diameter of the tube is relatively
small and tapers to become smaller at the inlet to the reaction chamber. This increases the velocity
of fluid entering the reaction chamber and promotes more vigorous and homogenous mixing due to
the bulk motion of the reagents within the reaction chamber. It is desirable to mix the reagents and
sample in a way to promote mixing beyond molecular diffusion, in order to minimize the duration of
the test by ensuring that any infectious agent present in the sample rapidly encounters the biosensor.
The inlet channel may be offset from the central axis of the reaction chamber to promote a
clockwise or counterclockwise rotational motion of the reagents around the central axis of the test
chamber as the fluids are mixed in order to increase homogeneity of the mixture. The inlet channel
is also approximately tangent to the interior surface of the reaction chamber for allowing incoming
fluid to travel from the inlet channel to the reaction chamber while remaining in contact with the
side surface of the reaction chamber, which allows for a minimally turbulent flow and minimal
introduction of air bubbles into the mixed fluids. Bubbles are undesirable due to the unpredictable
refraction of light they cause as light emitted by the reagents travels through bubbles within the
mixed reagents or on the surface of the mixed reagents. The axis of the inlet channel may be angled
above horizontal (e.g., about 30 degrees) to provide a partially downward direction to the incoming
fluid flow to ensure that the reagent is mixed with the fluid residing at the bottom of the reaction
chamber. Alternatively, the reagents may be introduced to the test chamber using alternative fluid
delivery means such as a vertical channel to deliver the reagents to the bottom of the reaction
chamber, or delivering the fluid directly on the central axis of the test chamber in order to create a
column of reagent flowing into the test chamber thereby promoting mixing through entrainment.
Блок тестирования
Биоаналитический аспект настоящего изобретения может быть исполнен в тестовой субъединице или разработанном тестовом картридже, использующимся с настольной или портативной тестовой системой и устройством, описанном в патенте США № 9,023,640, ссылка на который приводится в списке.
Тестовый картридж, представляющий собой одноразовый предмет разового использования, принимает образец и биосенсор; введение биосенсора в тестовый картридж смешивает образец и биосенсор предсказуемым и контролируемым образом.
Тестовый картридж дополнительно включает реакционную камеру для принятия тестового образца и биосенсора, благодаря внутренней геометрии которой, камера адаптирована для минимизации и устранения фонового шума с целью улучшения общего соотношения сигнал – шум.
По крайней мере, один стабилизатор может быть расположен в реакционной камере для минимизации повреждения при сдвиге тестового образца и биосенсора в процессе их смешивания.
В образцовом варианте реакционная камера и каналы движения жидкости, ведущие в реакционную камеру внутри тестового картриджа, разработаны для выполнения нескольких задач.
Входной канал для поступающей в реакционную камеру жидкости исполнен в виде трубки, диаметр которой относительно мал и сужается по направлению к входу в реакционную камеру.
Это увеличивает скорость движения жидкости, поступающей в реакционную камеру, и способствует более энергичному и гомогенному смешиванию всего объёма находящихся в реакционной камере реагентов.
Желательно смешивать реагенты и образец таким образом, чтобы способствовать перемешиванию за пределами действия молекулярной диффузии, с целью минимизации продолжительности теста, обеспечивая быстрое попадание любого инфекционного агента, присутствующего в образце, в биосенсор.
Входной канал может быть смещен от центральной оси реакционной камеры, с целью обеспечения вращательного движения реагентов по часовой или против часовой стрелки вокруг центральной оси тестовой камеры при смешивании жидкости, чтобы повысить гомогенность смеси.
Входной канал также прикасается (присоединяется) к внутренней поверхности реакционной камеры, что позволяет поступающей жидкости проходить из входного канала в реакционную камеру, оставаясь в контакте с боковой поверхностью реакционной камеры, что позволяет минимизировать турбулентный поток, а также минимизировать введение пузырьков воздуха в смешиваемые жидкости.
Пузырьки нежелательны из-за непредсказуемого действия преломления света, которое они вызывают, когда свет, излучаемый реагентами, проходит через пузырьки внутри или на поверхности смешиваемых реагентов.
Ось входного канала может располагаться под углом выше горизонтали (например, около 30 градусов) для обеспечения частично нисходящего направления для поступающего потока жидкости, что гарантирует смешение реагента с жидкостью, находящейся на дне реакционной камеры.
Дополнительно, реагенты могут вводиться в тестовую камеру с использованием альтернативных средств доставки жидкости, таких как вертикальный канал доставки реагентов на дно реакционной камеры, или подачи жидкости непосредственно на центральную ось тестовой камеры, чтобы создать поток реагента, протекающий в испытательную камеру, тем самым способствуя перемешиванию посредством засасывания.