◎ बहुमुखी, विश्वसनीय ऑन-डिमांड तरल हैंडलिंग के लिए माइक्रोस्विच

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ऑन-साइट क्षमताओं वाले लैब-ऑन-ए-चिप सिस्टम तेजी से और सटीक निदान की क्षमता प्रदान करते हैं और संसाधन-बाधित सेटिंग्स में उपयोगी होते हैं जहां बायोमेडिकल उपकरण और प्रशिक्षित पेशेवर उपलब्ध नहीं होते हैं।हालाँकि, एक पॉइंट-ऑफ़-केयर परीक्षण प्रणाली बनाना जिसमें एक साथ बहु-कार्यात्मक वितरण, ऑन-डिमांड रिलीज़, विश्वसनीय प्रदर्शन और अभिकर्मकों के दीर्घकालिक भंडारण के लिए सभी आवश्यक सुविधाएँ हों, एक बड़ी चुनौती बनी हुई है।यहां हम एक लीवर-सक्रिय माइक्रो ट्रैवल स्विच तकनीक का वर्णन करते हैं जो किसी भी दिशा में तरल पदार्थ में हेरफेर कर सकती है, लागू वायु दबाव पर सटीक और आनुपातिक प्रतिक्रिया प्रदान कर सकती है, और अचानक आंदोलनों और कंपन के खिलाफ स्थिर रह सकती है।प्रौद्योगिकी के आधार पर, हम एक पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया प्रणाली के विकास का भी वर्णन करते हैं जो अभिकर्मक परिचय, मिश्रण और प्रतिक्रिया कार्यों को एक ही प्रक्रिया में एकीकृत करता है, जो 18 रोगियों के सभी नैदानिक ​​नाक नमूनों के लिए "नमूना-इन-उत्तर-आउट" प्रदर्शन पूरा करता है। इन्फ्लुएंजा और 18 व्यक्तिगत नियंत्रण, मानक पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया (पियर्सन गुणांक> 0.9) के साथ प्रतिदीप्ति तीव्रता के अच्छे समन्वय में।प्रौद्योगिकी के आधार पर, हम एक पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया प्रणाली के विकास का भी वर्णन करते हैं जो अभिकर्मक परिचय, मिश्रण और प्रतिक्रिया कार्यों को एक प्रक्रिया में एकीकृत करता है, जो 18 रोगियों के सभी नैदानिक ​​नाक नमूनों के लिए "नमूना-इन-उत्तर-आउट" प्रदर्शन पूरा करता है। इन्फ्लुएंजा और 18 व्यक्तिगत नियंत्रणों के साथ, मानक पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया (पियर्सन गुणांक> 0.9) के साथ प्रतिदीप्ति तीव्रता के अच्छे समन्वय में।Основыыаясь на этой технологии, ии введения реагентов, инических и 18 отдельных контролей, в хорошем с соответвाड़ фициенты пирсона> 0,9)।इस तकनीक के आधार पर, हम एक पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया प्रणाली के विकास का भी वर्णन करते हैं जो एक ही प्रक्रिया में इंजेक्शन लगाने, मिश्रण करने और प्रतिक्रिया करने के कार्यों को जोड़ती है, जिससे 18 इन्फ्लूएंजा रोगियों के सभी नैदानिक ​​नाक नमूनों के लिए नमूना-इन-रिस्पांस-आउट सक्षम हो जाता है।और 18 व्यक्तिगत नियंत्रण, मानक पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया प्रतिदीप्ति तीव्रता (पियर्सन के गुणांक> 0.9) के साथ अच्छे समझौते में।इस तकनीक के आधार पर, हम एक पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया प्रणाली के विकास का भी वर्णन करते हैं जो 18 इन-सैंपल नाक रोगी नमूनों से सभी नैदानिक ​​नाक नमूनों का विश्लेषण करने के लिए अभिकर्मक इंजेक्शन, मिश्रण और प्रतिक्रिया कार्यों को एकीकृत करता है। इन्फ्लूएंजा और 18 व्यक्तिगत नियंत्रण, प्रतिदीप्ति तीव्रता का मिलान होता है मानक पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया (पियर्सन गुणांक > 0.9) के साथ अच्छी तरह से।प्रस्तावित प्लेटफ़ॉर्म बायोमेडिकल विश्लेषण के विश्वसनीय स्वचालन की गारंटी देता है और इस प्रकार पॉइंट-ऑफ-केयर परीक्षण उपकरणों की एक श्रृंखला के व्यावसायीकरण में तेजी ला सकता है।
उभरती हुई मानव बीमारियाँ, जैसे कि 2020 की COVID-19 महामारी, जिसने लाखों लोगों की जान ले ली है, वैश्विक स्वास्थ्य और मानव सभ्यता1 के लिए एक गंभीर खतरा पैदा करती है।वायरस के प्रसार को नियंत्रित करने और उपचार के परिणामों में सुधार के लिए बीमारियों का शीघ्र, तीव्र और सटीक पता लगाना महत्वपूर्ण है।केंद्रीकृत प्रयोगशालाओं पर आधारित एक कोर डायग्नोस्टिक इकोसिस्टम जहां परीक्षण नमूने अस्पतालों या डायग्नोस्टिक क्लीनिकों में भेजे जाते हैं और पेशेवरों द्वारा चलाए जाते हैं, वर्तमान में दुनिया भर में लगभग 5.8 बिलियन लोगों के लिए पहुंच को प्रतिबंधित कर रहा है, विशेष रूप से संसाधन-बाधित सेटिंग्स में रहने वाले लोगों के लिए।जहां महंगे बायोमेडिकल उपकरण और योग्य विशेषज्ञों की कमी है।चिकित्सक 2. इस प्रकार, प्वाइंट-ऑफ-केयर परीक्षण (POCT) क्षमता के साथ एक सस्ती और उपयोगकर्ता-अनुकूल लैब-ऑन-ए-चिप प्रणाली विकसित करने की तत्काल आवश्यकता है जो चिकित्सकों को सूचित निदान निर्णय लेने के लिए समय पर नैदानिक ​​जानकारी प्रदान कर सके। .और उपचार 3.
विश्व स्वास्थ्य संगठन (डब्ल्यूएचओ) के दिशानिर्देशों में कहा गया है कि एक आदर्श पीओसीटी किफायती, उपयोगकर्ता के अनुकूल (न्यूनतम प्रशिक्षण के साथ उपयोग में आसान), सटीक (झूठी नकारात्मक या गलत सकारात्मकता से बचें), तेज और विश्वसनीय (अच्छी पुनरावृत्ति गुण प्रदान करना) होना चाहिए, और वितरण योग्य (दीर्घकालिक भंडारण में सक्षम और अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए आसानी से उपलब्ध)4।इन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, पीओसीटी सिस्टम को निम्नलिखित विशेषताएं प्रदान करनी होंगी: मैन्युअल हस्तक्षेप को कम करने के लिए बहुमुखी खुराक, सटीक परीक्षण परिणामों के लिए स्केल अभिकर्मक परिवहन के लिए ऑन-डिमांड रिलीज, और पर्यावरणीय कंपन का सामना करने के लिए विश्वसनीय प्रदर्शन।वर्तमान में, सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला POCT उपकरण पार्श्व प्रवाह पट्टी 5,6 है जिसमें झरझरा नाइट्रोसेल्यूलोज झिल्ली की कई परतें होती हैं जो केशिका बल द्वारा पूर्व-स्थिर अभिकर्मकों के साथ प्रतिक्रिया करते हुए, बहुत कम मात्रा में नमूने को आगे बढ़ाती हैं।यद्यपि उन्हें कम लागत, उपयोग में आसानी और तेजी से परिणाम का लाभ मिलता है, फ्लो स्ट्रिप-आधारित पीओसीटी उपकरणों का उपयोग मल्टी-स्टेज विश्लेषण की आवश्यकता के बिना केवल जैविक परीक्षणों (उदाहरण के लिए, ग्लूकोज परीक्षण 7,8 और गर्भावस्था परीक्षण 9,10) के लिए किया जा सकता है।प्रतिक्रियाएँ (उदाहरण के लिए एकाधिक अभिकर्मकों को लोड करना, मिश्रण करना, बहुसंकेतन)।इसके अलावा, द्रव गति को नियंत्रित करने वाली ड्राइविंग ताकतें (यानी, केशिका ताकतें) अच्छी स्थिरता प्रदान नहीं करती हैं, खासकर बैचों के बीच, जिसके परिणामस्वरूप खराब प्रतिलिपि प्रस्तुत करने की क्षमता होती है और पार्श्व प्रवाह बैंड मुख्य रूप से अच्छी पहचान के लिए उपयोगी होते हैं।
सूक्ष्म और नैनोस्केल पर विस्तारित विनिर्माण क्षमताओं ने मात्रात्मक माप14,15,16,17 के लिए माइक्रोफ्लुइडिक पीओसीटी उपकरणों के विकास के अवसर पैदा किए हैं।इंटरफ़ेस 18, 19 के गुणों और चैनल 20, 21, 22 की ज्यामिति को समायोजित करके, इन उपकरणों के केशिका बल और प्रवाह दर को नियंत्रित किया जा सकता है।हालाँकि, उनकी विश्वसनीयता, विशेष रूप से अत्यधिक गीले तरल पदार्थों के लिए, विनिर्माण अशुद्धियों, सामग्री दोषों और पर्यावरणीय कंपन के प्रति संवेदनशीलता के कारण अस्वीकार्य बनी हुई है।इसके अलावा, चूंकि तरल-गैस इंटरफ़ेस पर एक केशिका प्रवाह बनाया जाता है, इसलिए कोई अतिरिक्त प्रवाह पेश नहीं किया जा सकता है, खासकर माइक्रोफ्लुइडिक चैनल को तरल से भरने के बाद।इसलिए, अधिक जटिल पहचान के लिए, नमूना इंजेक्शन के कई चरण निष्पादित किए जाने चाहिए।
माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणों में, केन्द्रापसारक माइक्रोफ्लुइडिक उपकरण वर्तमान में POCT26,27 के लिए सबसे अच्छे समाधानों में से एक हैं।इसका ड्राइव तंत्र इस मायने में फायदेमंद है कि घूर्णी गति को समायोजित करके ड्राइविंग बल को नियंत्रित किया जा सकता है।हालाँकि, नुकसान यह है कि केन्द्रापसारक बल हमेशा डिवाइस के बाहरी किनारे की ओर निर्देशित होता है, जिससे अधिक जटिल विश्लेषणों के लिए आवश्यक बहु-चरण प्रतिक्रियाओं को लागू करना मुश्किल हो जाता है।यद्यपि बहुकार्यात्मक खुराक के लिए केन्द्रापसारक बल के अलावा अतिरिक्त प्रेरक बल (जैसे केशिकाएं 28, 29 और कई अन्य 30, 31, 32, 33, 34, 35) लगाए जाते हैं, अप्रत्याशित तरल स्थानांतरण अभी भी हो सकता है क्योंकि ये अतिरिक्त बल आम तौर पर आदेश हैं केन्द्रापसारक बल से कम परिमाण का, जिससे वे केवल छोटी परिचालन सीमाओं पर प्रभावी होते हैं या तरल रिलीज के साथ मांग पर उपलब्ध नहीं होते हैं।केन्द्रापसारक माइक्रोफ्लुइडिक्स में वायवीय जोड़-तोड़ को शामिल करना जैसे कि केन्द्रापसारक गतिज विधियाँ 36, 37, 38, थर्मोन्यूमेटिक विधियाँ 39 और सक्रिय वायवीय विधियाँ 40 एक आकर्षक विकल्प साबित हुआ है।काउंटरफुगोडायनामिक दृष्टिकोण के साथ, एक अतिरिक्त गुहा और कनेक्टिंग माइक्रोचैनल को बाहरी और आंतरिक दोनों क्रियाओं के लिए डिवाइस में एकीकृत किया जाता है, हालांकि इसकी पंपिंग दक्षता (75% से 90% तक की सीमा में) पंपिंग चक्रों की संख्या और चिपचिपाहट पर अत्यधिक निर्भर है। तरल का.थर्मोन्यूमेटिक विधि में, लेटेक्स झिल्ली और द्रव स्थानांतरण कक्ष को विशेष रूप से इनलेट को सील करने या फिर से खोलने के लिए डिज़ाइन किया गया है जब फंसी हुई हवा की मात्रा गर्म या ठंडी होती है।हालाँकि, हीटिंग/कूलिंग सेटअप धीमी प्रतिक्रिया समस्याओं का परिचय देता है और थर्मोसेंसिव परख (उदाहरण के लिए, पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) प्रवर्धन) में इसके उपयोग को सीमित करता है।एक सक्रिय वायवीय दृष्टिकोण के साथ, ऑन-डिमांड रिलीज और इनवर्ड मूवमेंट सकारात्मक दबाव के एक साथ अनुप्रयोग और उच्च गति वाले मोटर्स द्वारा सटीक मिलान वाली घूर्णी गति के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।केवल वायवीय एक्चुएटर्स (सकारात्मक दबाव 41, 42 या नकारात्मक दबाव 43) और सामान्य रूप से बंद वाल्व डिज़ाइन का उपयोग करके अन्य सफल दृष्टिकोण हैं।वायवीय कक्ष में क्रमिक रूप से दबाव डालने से, तरल को क्रमिक रूप से आगे की ओर पंप किया जाता है, और सामान्य रूप से बंद वाल्व क्रमाकुंचन के कारण तरल के प्रवाह को रोकता है, जिससे जटिल तरल संचालन का एहसास होता है।हालाँकि, वर्तमान में केवल सीमित संख्या में माइक्रोफ्लुइडिक प्रौद्योगिकियाँ हैं जो एकल POCT डिवाइस में जटिल तरल संचालन कर सकती हैं, जिसमें बहु-कार्यात्मक वितरण, ऑन-डिमांड रिलीज़, विश्वसनीय प्रदर्शन, दीर्घकालिक भंडारण, उच्च-चिपचिपाहट वाले तरल पदार्थों का प्रबंधन शामिल है। और लागत प्रभावी विनिर्माण।सभी एक ही समय में।बहु-चरणीय कार्यात्मक संचालन की कमी भी एक कारण हो सकती है कि आज तक केवल कुछ वाणिज्यिक POCT उत्पाद जैसे सेफिड, बिनक्स, विस्बी, कोबास लियाट और रोंडा को खुले बाजार में सफलतापूर्वक पेश किया गया है।
इस पेपर में, हम ग्रीन रिंग माइक्रो स्विच टेक्नोलॉजी (FAST) पर आधारित एक वायवीय माइक्रोफ्लुइडिक एक्चुएटर का प्रस्ताव करते हैं।फास्ट माइक्रोलीटर से मिलीलीटर तक अभिकर्मकों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए एक ही समय में सभी आवश्यक गुणों को जोड़ता है।फास्ट में लोचदार झिल्ली, लीवर और ब्लॉक होते हैं।हवा के दबाव के बिना, झिल्ली, लीवर और ब्लॉक को कसकर बंद किया जा सकता है और अंदर तरल को लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है।जब उचित दबाव लगाया जाता है और लीवर की लंबाई के अनुसार समायोजित किया जाता है, तो डायाफ्राम फैलता है और लीवर को खुली स्थिति में धकेलता है, जिससे तरल पदार्थ गुजर सकता है।यह एक साथ, अनुक्रमिक या चयनात्मक तरीके से कैस्केड में तरल पदार्थों की बहुक्रियाशील पैमाइश की अनुमति देता है।
हमने इन्फ्लूएंजा ए और बी वायरस (आईएवी और आईबीवी) का पता लगाने के लिए प्रतिक्रिया-इन-सैंपल परिणाम उत्पन्न करने के लिए फास्ट का उपयोग करके एक पीसीआर प्रणाली विकसित की है।हमने 102 प्रतियों/एमएल की पहचान की निचली सीमा (एलओडी) हासिल की, हमारे मल्टीप्लेक्स परख ने आईएवी और आईबीवी के लिए विशिष्टता दिखाई और इन्फ्लूएंजा वायरस पैथोटाइपिंग की अनुमति दी।18 रोगियों और 18 स्वस्थ व्यक्तियों के नाक के स्वाब नमूने का उपयोग करके नैदानिक ​​​​परीक्षण के परिणाम मानक आरटी-पीसीआर (पियर्सन गुणांक> 0.9) के साथ प्रतिदीप्ति तीव्रता में अच्छा सामंजस्य दिखाते हैं।18 रोगियों और 18 स्वस्थ व्यक्तियों के नाक के स्वाब नमूने का उपयोग करके नैदानिक ​​​​परीक्षण के परिणाम मानक आरटी-पीसीआर (पियर्सन गुणांक> 0.9) के साथ प्रतिदीप्ति तीव्रता में अच्छा सामंजस्य दिखाते हैं।Результаты клинических испытаний с использованием образца мазка носа 18 दिनों के लिए और 18 दिनों के लिए एक अतिरिक्त भुगतान प्राप्त करें ности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).18 रोगियों और 18 स्वस्थ व्यक्तियों के नाक के स्वाब नमूने का उपयोग करके नैदानिक ​​​​परीक्षणों के परिणाम मानक आरटी-पीसीआर (पियर्सन के गुणांक> 0.9) की प्रतिदीप्ति तीव्रता के बीच अच्छा समझौता दिखाते हैं।0.9）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 Результаты клинических испытаний с и исползованием обральных назнв озт 18 пазиенов и и иорорडर и и иоров и иорорडर и и иорорडर и и иоров и и иоров и и и иоров и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и п п п п п п п п п п п м दम п м м м м दम v тветствие между интенсивностюю флоресценции и стандартной от-ор (коэmmm सिर्फ пицPтPтVнVER пиPтVнVOR> 0,9)।18 रोगियों और 18 स्वस्थ व्यक्तियों के नाक के स्वाब नमूनों का उपयोग करके नैदानिक ​​​​परीक्षणों के परिणामों ने प्रतिदीप्ति तीव्रता और मानक आरटी-पीसीआर (पियर्सन के गुणांक> 0.9) के बीच अच्छा समझौता दिखाया।FAST-POCT डिवाइस की अनुमानित सामग्री लागत लगभग US$1 (पूरक तालिका 1) है और बड़े पैमाने पर विनिर्माण विधियों (जैसे इंजेक्शन मोल्डिंग) का उपयोग करके इसे और कम किया जा सकता है।वास्तव में, FAST-आधारित POCT उपकरणों में WHO द्वारा अनिवार्य सभी आवश्यक सुविधाएँ हैं और ये नई जैव रासायनिक परीक्षण विधियों जैसे कि प्लाज़्मा थर्मल साइक्लिंग44, एम्प्लीफिकेशन-फ्री इम्यूनोएसेज़45 और नैनोबॉडी फंक्शनलाइज़ेशन टेस्ट46 के साथ संगत हैं जो POCT सिस्टम की रीढ़ हैं।संभावना।
अंजीर पर.1a FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म की संरचना को दर्शाता है, जिसमें चार तरल कक्ष होते हैं: एक पूर्व-भंडारण कक्ष, एक मिश्रण कक्ष, एक प्रतिक्रिया कक्ष और एक अपशिष्ट कक्ष।द्रव प्रवाह नियंत्रण की कुंजी प्री-स्टोरेज कक्ष और मिश्रण कक्ष में स्थित फास्ट डिज़ाइन (लोचदार झिल्ली, लीवर और ब्लॉक से युक्त) है।वायवीय रूप से सक्रिय विधि के रूप में, FAST डिज़ाइन सटीक द्रव प्रवाह नियंत्रण प्रदान करता है, जिसमें बंद/खुली स्विचिंग, बहुमुखी खुराक, ऑन-डिमांड द्रव रिलीज, विश्वसनीय संचालन (उदाहरण के लिए, पर्यावरणीय कंपन के प्रति असंवेदनशीलता), और दीर्घकालिक भंडारण शामिल है।FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म में चार परतें होती हैं: एक बैकिंग परत, एक इलास्टिक फिल्म परत, एक प्लास्टिक फिल्म परत और एक कवर परत, जैसा कि चित्र 1 बी में एक विस्तृत दृश्य में दिखाया गया है (पूरक चित्र S1 और S2 में भी विस्तार से दिखाया गया है) ).सभी चैनल और द्रव परिवहन कक्ष (जैसे कि पूर्व-भंडारण और प्रतिक्रिया कक्ष) 0.2 मिमी (सबसे पतला भाग) से लेकर 5 मिमी मोटे पीएलए (पॉलीलैक्टिक एसिड) सब्सट्रेट में एम्बेडेड होते हैं।लोचदार फिल्म सामग्री एक 300 µm मोटी PDMS है जो अपनी "पतली मोटाई" और लोच के कम मापांक (लगभग 2.25 MPa47) के कारण हवा का दबाव लागू होने पर आसानी से फैलती है।हवा के दबाव के कारण इलास्टिक फिल्म को अत्यधिक विरूपण से बचाने के लिए पॉलीथीन फिल्म परत 100 माइक्रोन की मोटाई के साथ पॉलीथीन टेरेफ्थेलेट (पीईटी) से बनी होती है।कक्षों के अनुरूप, सब्सट्रेट परत में तरल के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए लीवर कवर परत (पीएलए से बने) से जुड़े होते हैं।इलास्टिक फिल्म को दो तरफा चिपकने वाली टेप (ARseal 90880) का उपयोग करके बैकिंग परत से चिपकाया गया था और प्लास्टिक फिल्म से ढक दिया गया था।कवर परत में टी-क्लिप डिज़ाइन का उपयोग करके तीन परतों को एक सब्सट्रेट पर इकट्ठा किया गया था।टी-क्लैंप में दो पैरों के बीच गैप होता है।जब क्लिप को खांचे में डाला गया, तो दोनों पैर थोड़ा मुड़े, फिर अपनी मूल स्थिति में लौट आए और खांचे से गुजरते समय ढक्कन और बैकिंग को कसकर बांध दिया (पूरक चित्र S1)।फिर चार परतों को कनेक्टर्स का उपयोग करके इकट्ठा किया जाता है।
प्लेटफ़ॉर्म का योजनाबद्ध आरेख FAST के विभिन्न कार्यात्मक डिब्बों और विशेषताओं को दर्शाता है।b FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म का विस्तृत आरेख।सी यूएस क्वार्टर डॉलर के सिक्के के बगल में मंच का फोटो।
FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म का कार्य तंत्र चित्र 2 में दिखाया गया है। मुख्य घटक आधार परत पर ब्लॉक और कवर परत पर टिका हैं, जिसके परिणामस्वरूप जब चार परतों को टी-आकार का उपयोग करके इकट्ठा किया जाता है तो एक हस्तक्षेप डिजाइन होता है। .जब कोई वायु दबाव लागू नहीं किया जाता है (चित्र 2 ए), हस्तक्षेप फिट काज को मोड़ने और विकृत करने का कारण बनता है, और ब्लॉक के खिलाफ लोचदार फिल्म को दबाने के लिए लीवर के माध्यम से एक सीलिंग बल लगाया जाता है, और सील गुहा में तरल को परिभाषित किया जाता है एक सीलबंद राज्य के रूप में.यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस स्थिति में, लीवर बाहर की ओर मुड़ा हुआ है, जैसा कि चित्र 2 ए में साइड व्यू में दिखाया गया है।जब हवा की आपूर्ति की जाती है (चित्र 2 बी), लोचदार झिल्ली आवरण की ओर बाहर की ओर फैलती है और लीवर को ऊपर धकेलती है, इस प्रकार तरल पदार्थ के अगले कक्ष में प्रवाहित होने के लिए लीवर और ब्लॉक के बीच एक अंतर खुल जाता है, जिसे एक खुली अवस्था के रूप में परिभाषित किया जाता है। .हवा का दबाव निकलने के बाद, लीवर अपनी मूल स्थिति में वापस आ सकता है और काज की लोच के कारण कड़ा रह सकता है।लीवर मूवमेंट के वीडियो पूरक फिल्म S1 में प्रस्तुत किए गए हैं।
A. बंद होने पर योजनाबद्ध आरेख और तस्वीरें।दबाव की अनुपस्थिति में, लीवर ब्लॉक के खिलाफ झिल्ली को दबाता है, और तरल सील हो जाता है।बी अच्छी हालत में.जब दबाव डाला जाता है, तो झिल्ली फैलती है और लीवर को ऊपर धकेलती है, जिससे चैनल खुल जाता है और द्रव प्रवाहित हो सकता है।c क्रांतिक दबाव का विशिष्ट आकार निर्धारित करें।विशिष्ट आयामों में लीवर की लंबाई (एल), स्लाइडर और काज के बीच की दूरी (एल) और लीवर फलाव की मोटाई (टी) शामिल है।Fs थ्रॉटल बिंदु B पर संघनन बल है। q लीवर पर समान रूप से वितरित भार है।टीएक्स* हिंग वाले लीवर द्वारा विकसित टॉर्क का प्रतिनिधित्व करता है।क्रिटिकल प्रेशर वह दबाव है जो लीवर को ऊपर उठाने और द्रव को प्रवाहित करने के लिए आवश्यक होता है।घ महत्वपूर्ण दबाव और तत्व आकार के बीच संबंध के सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक परिणाम।n = 6 स्वतंत्र प्रयोग किए गए और डेटा को ± मानक विचलन के रूप में दिखाया गया है।कच्चे डेटा को कच्चे डेटा फ़ाइलों के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।
बीम सिद्धांत पर आधारित एक विश्लेषणात्मक मॉडल महत्वपूर्ण दबाव पीसी की निर्भरता का विश्लेषण करने के लिए विकसित किया गया है जिस पर ज्यामितीय मापदंडों पर अंतर खुलता है (उदाहरण के लिए, एल लीवर की लंबाई है, एल ब्लॉक और के बीच की दूरी है काज, एस लीवर है तरल टी के साथ संपर्क क्षेत्र लीवर फलाव की मोटाई है, जैसा कि चित्र 2 सी में दिखाया गया है)।जैसा कि पूरक नोट्स और पूरक चित्र S3 में बताया गया है, अंतर तब खुलता है जब \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), जहां Fs टॉर्क है \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) हस्तक्षेप फिट से जुड़े बलों को खत्म करने और काज को मोड़ने के लिए।प्रयोगात्मक प्रतिक्रिया और विश्लेषणात्मक मॉडल अच्छा समझौता दिखाते हैं (छवि 2 डी), यह दर्शाता है कि महत्वपूर्ण दबाव पीसी बढ़ते टी/एल और घटते एल के साथ बढ़ता है, जिसे शास्त्रीय बीम मॉडल द्वारा आसानी से समझाया गया है, यानी टोक़ टी/लिफ्ट के साथ बढ़ता है .इस प्रकार, हमारा सैद्धांतिक विश्लेषण स्पष्ट रूप से दिखाता है कि लीवर की लंबाई एल और टी/एल अनुपात को समायोजित करके महत्वपूर्ण दबाव को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है, जो फास्ट-पीओसीटी प्लेटफॉर्म के डिजाइन के लिए एक महत्वपूर्ण आधार प्रदान करता है।
FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म बहु-कार्यात्मक वितरण प्रदान करता है (इनसेट और प्रयोग के साथ चित्र 3a में दिखाया गया है), जो सफल POCT की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है, जहां तरल पदार्थ किसी भी दिशा में और किसी भी क्रम में (कैस्केड, एक साथ, अनुक्रमिक) या चयनात्मक मल्टीचैनल प्रवाहित हो सकते हैं। वितरण.– खुराक समारोह.अंजीर पर.3a(i) एक कैस्केड खुराक मोड दिखाता है जिसमें दो या दो से अधिक कक्षों को विभिन्न अभिकारकों को अलग करने के लिए ब्लॉक का उपयोग करके और खुले और बंद राज्यों को नियंत्रित करने के लिए एक लीवर का उपयोग करके कैस्केड किया जाता है।जब दबाव लगाया जाता है, तो तरल कैस्केड तरीके से ऊपरी से निचले कक्ष की ओर बहता है।यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कैस्केड कक्षों को गीले रसायनों या सूखे रसायनों जैसे कि लियोफिलाइज्ड पाउडर से भरा जा सकता है।चित्र 3a(i) में प्रयोग में, ऊपरी कक्ष से लाल स्याही नीले रंग के पाउडर (कॉपर सल्फेट) के साथ दूसरे कक्ष में प्रवाहित होती है और निचले कक्ष में पहुंचने पर गहरे नीले रंग में बदल जाती है।यह पंप किए जाने वाले तरल पदार्थ के लिए नियंत्रण दबाव भी दिखाता है।इसी प्रकार, जब एक लीवर दो कक्षों से जुड़ा होता है, तो यह एक साथ इंजेक्शन मोड बन जाता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।3a(ii), जिसमें दबाव लागू होने पर तरल को दो या दो से अधिक कक्षों में समान रूप से वितरित किया जा सकता है।चूंकि महत्वपूर्ण दबाव लीवर की लंबाई पर निर्भर करता है, लीवर की लंबाई को अनुक्रमिक इंजेक्शन पैटर्न प्राप्त करने के लिए समायोजित किया जा सकता है जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है।3ए(iii).एक लंबा लीवर (महत्वपूर्ण दबाव Pc_long के साथ) कक्ष B से जुड़ा था और एक छोटा लीवर (महत्वपूर्ण दबाव Pc_short > Pc_long के साथ) कक्ष A से जुड़ा था। जैसे ही दबाव P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) लगाया गया, केवल लाल रंग का तरल कक्ष बी में प्रवाहित हो सकता है और जब दबाव पी2 (> पीसी_शॉर्ट) तक बढ़ाया जाता है, तो नीला तरल कक्ष ए में प्रवाहित हो सकता है। यह अनुक्रमिक इंजेक्शन मोड अनुक्रम में उनके संबंधित कक्षों में स्थानांतरित होने वाले विभिन्न तरल पदार्थों पर लागू होता है, जो एक सफल पीओसीटी के लिए महत्वपूर्ण है उपकरण।एक लंबा लीवर (महत्वपूर्ण दबाव Pc_long के साथ) कक्ष B से जुड़ा था और एक छोटा लीवर (महत्वपूर्ण दबाव Pc_short > Pc_long के साथ) कक्ष A से जुड़ा था। जैसे ही दबाव P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) लगाया गया, केवल लाल रंग का तरल कक्ष बी में प्रवाहित हो सकता है और जब दबाव पी2 (> पीसी_शॉर्ट) तक बढ़ाया जाता है, तो नीला तरल कक्ष ए में प्रवाहित हो सकता है। यह अनुक्रमिक इंजेक्शन मोड अनुक्रम में उनके संबंधित कक्षों में स्थानांतरित होने वाले विभिन्न तरल पदार्थों पर लागू होता है, जो एक सफल पीओसीटी के लिए महत्वपूर्ण है उपकरण।Длинный рычаг (с критическим давлением Pc_long) был соединен с камерой B, а кор अधिक पढ़ें приложении давления (Pc_long < P1 < Pc_short) только жидкость, выделенная красным यह ठीक है камеру b, и когда давление ыыло ывеличено до p2 (> pc_short), синяя может тл ही ска применяется р различныым жидкостям, You 25 шной poct।एक लंबा लीवर (महत्वपूर्ण दबाव Pc_long के साथ) कक्ष B से जुड़ा था, और एक छोटा लीवर (महत्वपूर्ण दबाव Pc_short > Pc_long के साथ) कक्ष A से जुड़ा था। जब दबाव P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) लगाया जाता है, तो केवल तरल हाइलाइट होता है लाल रंग कक्ष बी में प्रवाहित हो सकता है, और जब दबाव पी2 (> पीसी_शॉर्ट) तक बढ़ जाता है, तो नीला तरल कक्ष ए में प्रवाहित हो सकता है। यह अनुक्रमिक इंजेक्शन मोड क्रमिक रूप से संबंधित कक्षों में स्थानांतरित किए गए विभिन्न तरल पदार्थों पर लागू होता है, जो महत्वपूर्ण है सफल POCT के लिए.उपकरण। Длинный рычаг (критическое давление Pc_long) соединен с камерой B, а короткий р ычаг (критическое давление Pc_short > Pc_long) соединен с камерой A.लंबी भुजा (क्रिटिकल प्रेशर Pc_long) चैम्बर B से जुड़ी है और छोटी भुजा (क्रिटिकल प्रेशर Pc_short > Pc_long) चैम्बर A से जुड़ी है।Приложении давления p1 (pc_long <p1 <pc_short) PC_SHORT)जब दबाव P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) लागू किया जाता है, तो केवल लाल तरल कक्ष B में प्रवेश कर सकता है, और जब दबाव P2 (> Pc_short) तक बढ़ाया जाता है, तो नीला तरल कक्ष A में प्रवेश कर सकता है। यह अनुक्रमिक इंजेक्शन मोड क्रमिक स्थानांतरण के लिए उपयुक्त है संबंधित कक्षों में विभिन्न तरल पदार्थ, जो POCT डिवाइस के सफल संचालन के लिए महत्वपूर्ण है।चित्र 3a(iv) चयनात्मक इंजेक्शन मोड को दर्शाता है, जहां मुख्य कक्ष में एक छोटा (महत्वपूर्ण दबाव Pc_short के साथ) और एक लंबा लीवर (महत्वपूर्ण दबाव Pc_long < Pc_short के साथ) था जो क्रमशः कक्ष A और कक्ष B से जुड़े थे, इसके अलावा कक्ष बी से जुड़े दूसरे वायु चैनल में। तरल को कक्ष ए में स्थानांतरित करने के लिए, पहले दबाव P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) और P2 (P2 > P1) P1 + P2 > Pc_short के साथ डिवाइस पर एक ही समय में लागू किया गया था।चित्र 3a(iv) चयनात्मक इंजेक्शन मोड को दर्शाता है, जहां मुख्य कक्ष में एक छोटा (महत्वपूर्ण दबाव Pc_short के साथ) और एक लंबा लीवर (महत्वपूर्ण दबाव Pc_long < Pc_short के साथ) था जो क्रमशः कक्ष A और कक्ष B से जुड़े थे, इसके अलावा कक्ष बी से जुड़े दूसरे वायु चैनल में। तरल को कक्ष ए में स्थानांतरित करने के लिए, पहले दबाव P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) और P2 (P2 > P1) P1 + P2 > Pc_short के साथ डिवाइस पर एक ही समय में लागू किया गया था।अंजीर पर.3а(iv) показан режим селективного впрыска, при котором основная камера имела короткий (с критическим давлением Pc_short) и длинный рычаг (с критическим давлением Pc_long < Pc_short), которые дополнительно соединялись с камерой A и камерой B соответственно.3a(iv) चयनात्मक इंजेक्शन मोड को दर्शाता है, जिसमें मुख्य कक्ष में एक छोटा (महत्वपूर्ण दबाव Pc_short के साथ) और एक लंबा लीवर (महत्वपूर्ण दबाव Pc_long < Pc_short के साथ) था, जो अतिरिक्त रूप से क्रमशः कक्ष A और कक्ष B से जुड़े हुए थे।к другому воздушному каналу, соединенному с камерой B. Чтобы сначала камеру A में жидкость, к устройству одновременно прикладывали давление Pc_long < P1 < Pc_short) और P2 (P2 > P1), या P1 + P2 > Pc_short.कक्ष बी से जुड़े एक अन्य वायु चैनल के लिए। पहले कक्ष ए में तरल पदार्थ स्थानांतरित करने के लिए, दबाव P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) और P2 (P2 > P1) को एक साथ डिवाइस पर लागू किया गया था, जहां P1 + P2 > Pc_short। 3а(iv) показан режим селективного впрыска, когда основная камера имеетк और стержень (с критическим давлением Pc_short) और и длинный стержень (с критич еским давлением Pc_long < Pc_short), соединенные с камерой A и камерой соответственно, और в дополнение к другому воздушному каналу, подключенному к комнате बी.3a(iv) चयनात्मक इंजेक्शन मोड दिखाता है जब मुख्य कक्ष में एक छोटा स्टेम (क्रिटिकल प्रेशर Pc_short) और एक लंबा स्टेम (क्रिटिकल प्रेशर Pc_long < Pc_short) होता है जो क्रमशः चैम्बर A और चैम्बर B से जुड़ा होता है, और एक अन्य वायु मार्ग के अलावा, कमरा बी से जुड़ा हुआ.इस प्रकार, पी2 तरल को कक्ष बी में प्रवेश करने से रोकता है;इस बीच, कुल दबाव P1 + P2 कक्ष A में तरल प्रवाह की अनुमति देने के लिए कक्ष A से जुड़े छोटे लीवर को सक्रिय करने के लिए महत्वपूर्ण दबाव से अधिक हो गया। फिर, जब कक्ष B को भरने की आवश्यकता होती है, तो हमें केवल P1 (Pc_long <) लगाने की आवश्यकता होती है मुख्य कक्ष में P1 < Pc_short) लंबे लीवर को सक्रिय करने और तरल को कक्ष B में प्रवाहित करने की अनुमति देता है। समय t = 3 s से 9 s तक यह स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है कि कक्ष A में तरल पदार्थ स्थिर रहा जबकि कक्ष में इसकी मात्रा बढ़ गई B जब दबाव P1 लगाया गया।इस बीच, कुल दबाव P1 + P2 कक्ष A में तरल प्रवाह की अनुमति देने के लिए कक्ष A से जुड़े छोटे लीवर को सक्रिय करने के लिए महत्वपूर्ण दबाव से अधिक हो गया। फिर, जब कक्ष B को भरने की आवश्यकता होती है, तो हमें केवल P1 (Pc_long <) लगाने की आवश्यकता होती है मुख्य कक्ष में P1 < Pc_short) लंबे लीवर को सक्रिय करने और तरल को कक्ष B में प्रवाहित करने की अनुमति देता है। समय t = 3 s से 9 s तक यह स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है कि कक्ष A में तरल पदार्थ स्थिर रहा जबकि कक्ष में इसकी मात्रा बढ़ गई B जब दबाव P1 लगाया गया।Между тем, A, чтобы позволить жидкости т камеру A. затем, катем, кагда требется заполнить к jectр pc1, कम ) о основной камере, чтобы активировать длинный рычаг и иать жид शामिल हैं до 9 с сидкость к камере a оставаласьइस बीच, कुल दबाव P1 + P2 कक्ष A में तरल प्रवाह की अनुमति देने के लिए कक्ष A से जुड़े एक छोटे लीवर को सक्रिय करने के लिए महत्वपूर्ण दबाव से अधिक हो गया है। फिर जब कक्ष B को भरने की आवश्यकता होती है, तो हमें केवल P1 (Pc_long < P1) लगाने की आवश्यकता होती है < Pc_short ) लंबे लीवर को सक्रिय करने और तरल को कक्ष बी में प्रवाहित करने के लिए मुख्य कक्ष में। यह स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है कि t = 3 s और 9 s के बीच कक्ष A में तरल स्थिर रहा, जबकि कक्ष में यह बढ़ गया।B जब दबाव P1 लगाया जाता है।उसी समय, कुल दबाव P1 + P2 महत्वपूर्ण दबाव से अधिक हो जाता है, जो चैम्बर A को जोड़ने वाले छोटे लीवर को सक्रिय करता है, जिससे द्रव को चैम्बर A में प्रवाहित होने की अनुमति मिलती है।जब कक्ष A को भरने का समय आता है, तो हम मुख्य कक्ष में P1 और द्वितीयक कक्ष में P2 लगाते हैं।इस तरह, कैमरा ए और बी के बीच प्रवाह व्यवहार को चुनिंदा रूप से स्विच किया जा सकता है। चार बहु-कार्यात्मक वितरण मोड का प्रवाह व्यवहार पूरक मूवी एस 2 में पाया जा सकता है।
बहुकार्यात्मक असाइनमेंट का चित्रण, यानी (i) कैस्केडिंग, (ii) एक साथ, (iii) अनुक्रमिक, और (iv) चयनात्मक असाइनमेंट।वक्र इन चार वितरण मोड के वर्कफ़्लो और मापदंडों का प्रतिनिधित्व करते हैं।बी विआयनीकृत पानी और इथेनॉल में दीर्घकालिक भंडारण परीक्षणों के परिणाम।n = 5 स्वतंत्र प्रयोग किए गए और डेटा को ± sd c के रूप में दिखाया गया है।स्थिरता परीक्षण प्रदर्शन जब फास्ट डिवाइस और केशिका वाल्व (सीवी) डिवाइस (i) स्थिर और (ii) कंपन अवस्था में थे।(iii) विभिन्न कोणीय आवृत्तियों पर फास्ट और सीवी उपकरणों के लिए वॉल्यूम बनाम समय।घ (i) फास्ट डिवाइस और (ii) सीवी डिवाइस की मांग पर परीक्षण परिणामों का प्रकाशन।(iii) आंतरायिक दबाव मोड का उपयोग करने वाले फास्ट और सीवी उपकरणों के लिए मात्रा और समय के बीच संबंध।सभी स्केल बार, 1 सेमी.कच्चा डेटा कच्ची डेटा फ़ाइलों के रूप में प्रदान किया जाता है।
अभिकर्मकों का दीर्घकालिक भंडारण एक सफल पीओसीटी डिवाइस की एक और महत्वपूर्ण विशेषता है जो अप्रशिक्षित कर्मियों को कई अभिकर्मकों को संभालने की अनुमति देगा।जबकि कई प्रौद्योगिकियों ने दीर्घकालिक भंडारण (उदाहरण के लिए, 35 माइक्रोडिस्पेंसर, 48 ब्लिस्टर पैक और 49 स्टिक पैक) के लिए अपनी क्षमता दिखाई है, पैकेज को समायोजित करने के लिए एक समर्पित प्राप्त डिब्बे की आवश्यकता होती है, जिससे लागत और जटिलता बढ़ जाती है;इसके अलावा, ये भंडारण तंत्र ऑन-डिमांड वितरण की अनुमति नहीं देते हैं और पैकेजिंग में बचे हुए पदार्थों के कारण अभिकर्मकों की बर्बादी होती है।इसकी हल्की खुरदरापन और गैस पारगम्यता के प्रतिरोध के कारण सीएनसी-मशीनीकृत पीएमएमए सामग्री का उपयोग करके त्वरित जीवन परीक्षण आयोजित करके दीर्घकालिक भंडारण क्षमता को सत्यापित किया गया था (पूरक चित्र S5)।परीक्षण उपकरण 9 दिनों के लिए 65 डिग्री सेल्सियस पर विआयनीकृत पानी (विआयनीकृत पानी) और 70% इथेनॉल (वाष्पशील अभिकर्मकों का अनुकरण) से भरा हुआ था।ऊपर से पहुंच को अवरुद्ध करने के लिए विआयनीकृत पानी और इथेनॉल दोनों को एल्यूमीनियम पन्नी का उपयोग करके संग्रहीत किया गया था।साहित्य 50,51 में बताए गए अरहेनियस समीकरण और प्रवेश सक्रियण ऊर्जा का उपयोग वास्तविक समय समकक्ष की गणना के लिए किया गया था।अंजीर पर.3बी 9 दिनों के लिए 65 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहीत 5 नमूनों के लिए औसत वजन घटाने के परिणाम दिखाता है, जो विआयनीकृत पानी के लिए 0.30% और 23 डिग्री सेल्सियस पर 2 वर्षों में 70% इथेनॉल के लिए 0.72% के बराबर है।
अंजीर पर.3सी कंपन परीक्षण दिखाता है।चूंकि केशिका वाल्व (सीवी) मौजूदा POCT28,29 उपकरणों के बीच सबसे लोकप्रिय द्रव प्रबंधन विधि है, तुलना के लिए 300 माइक्रोन चौड़ा और 200 माइक्रोन गहरा सीवी डिवाइस का उपयोग किया गया था।यह देखा जा सकता है कि जब दोनों डिवाइस स्थिर रहते हैं, तो चैनल के अचानक विस्तार के कारण FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म सील में तरल पदार्थ और CV डिवाइस में तरल पदार्थ लॉक हो जाता है, जिससे केशिका बल कम हो जाता है।हालाँकि, जैसे-जैसे कक्षीय वाइब्रेटर की कोणीय आवृत्ति बढ़ती है, FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म में द्रव सील रहता है, लेकिन CV डिवाइस में द्रव निचले कक्ष में प्रवाहित होता है (पूरक मूवी S3 भी देखें)।इससे पता चलता है कि FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म के विकृत टिका कक्ष में तरल को कसकर बंद करने के लिए मॉड्यूल पर एक मजबूत यांत्रिक बल लागू कर सकते हैं।हालाँकि, सीवी उपकरणों में, ठोस, वायु और तरल चरणों के बीच संतुलन के कारण तरल पदार्थ बरकरार रहता है, जिससे अस्थिरता पैदा होती है, और कंपन संतुलन को बिगाड़ सकता है और अप्रत्याशित प्रवाह व्यवहार का कारण बन सकता है।FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म का लाभ यह है कि यह विश्वसनीय कार्यक्षमता प्रदान करता है और आमतौर पर डिलीवरी और ऑपरेशन के दौरान होने वाले कंपन की उपस्थिति में विफलताओं से बचाता है।
FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता इसकी ऑन-डिमांड रिलीज़ है, जो मात्रात्मक विश्लेषण के लिए एक प्रमुख आवश्यकता है।अंजीर पर.3डी फास्ट-पीओसीटी प्लेटफॉर्म और सीवी डिवाइस की ऑन-डिमांड रिलीज की तुलना करता है।अंजीर से.3डी(iii) हम देखते हैं कि फास्ट डिवाइस दबाव सिग्नल पर तुरंत प्रतिक्रिया करता है।जब FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म पर दबाव डाला गया, तो द्रव प्रवाहित हुआ, जब दबाव छोड़ा गया, तो प्रवाह तुरंत बंद हो गया (चित्र 3d(i))।इस क्रिया को काज की त्वरित लोचदार वापसी द्वारा समझाया जा सकता है, जो चैम्बर को बंद करते हुए लीवर को ब्लॉक के खिलाफ दबाता है।हालाँकि, सीवी डिवाइस में तरल पदार्थ का प्रवाह जारी रहा, जिसके परिणामस्वरूप अंततः दबाव जारी होने के बाद अप्रत्याशित तरल मात्रा लगभग 100 μl हो गई (चित्र 3डी(ii) और पूरक मूवी एस4)।इसे पहले इंजेक्शन के बाद सीवी के पूरी तरह गीला होने पर केशिका पिनिंग प्रभाव के गायब होने से समझाया जा सकता है।
एक ही उपकरण में अलग-अलग वेटेबिलिटी और चिपचिपाहट के तरल पदार्थों को संभालने की क्षमता पीओसीटी अनुप्रयोगों के लिए एक चुनौती बनी हुई है।खराब वेटेबिलिटी से चैनलों में रिसाव या अन्य अप्रत्याशित प्रवाह व्यवहार हो सकता है, और अत्यधिक चिपचिपा तरल पदार्थ 52 तैयार करने के लिए भंवर मिक्सर, सेंट्रीफ्यूज और फिल्टर जैसे सहायक उपकरण की अक्सर आवश्यकता होती है।हमने महत्वपूर्ण दबाव और द्रव गुणों (वेटेबिलिटी और चिपचिपाहट की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ) के बीच संबंधों का परीक्षण किया।परिणाम तालिका 1 और वीडियो S5 में दिखाए गए हैं।यह देखा जा सकता है कि विभिन्न वेटेबिलिटी और चिपचिपाहट के तरल पदार्थ को कक्ष में सील किया जा सकता है, और जब दबाव लगाया जाता है, तो 5500 सीपी तक की चिपचिपाहट वाले तरल पदार्थ को भी आसन्न कक्ष में स्थानांतरित किया जा सकता है, जिससे उच्च के साथ नमूनों का पता लगाना संभव हो जाता है। चिपचिपापन (यानी थूक, एक बहुत चिपचिपा नमूना जिसका उपयोग श्वसन रोगों के निदान के लिए किया जाता है)।
उपरोक्त बहुक्रियाशील वितरण उपकरणों को मिलाकर, FAST-आधारित POCT उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला विकसित की जा सकती है।एक उदाहरण चित्र 1 में दिखाया गया है। संयंत्र में एक पूर्व-भंडारण कक्ष, एक मिश्रण कक्ष, एक प्रतिक्रिया कक्ष और एक अपशिष्ट कक्ष होता है।अभिकर्मकों को पूर्व-भंडारण कक्ष में लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है और फिर मिश्रण कक्ष में छोड़ दिया जा सकता है।सही दबाव के साथ, मिश्रित अभिकारकों को चुनिंदा रूप से अपशिष्ट कक्ष या प्रतिक्रिया कक्ष में स्थानांतरित किया जा सकता है।
क्योंकि पीसीआर का पता लगाना एच1एन1 और सीओवीआईडी-19 जैसे रोगजनकों का पता लगाने के लिए स्वर्ण मानक है और इसमें कई प्रतिक्रिया चरण शामिल हैं, हमने एक एप्लिकेशन के रूप में पीसीआर का पता लगाने के लिए फास्ट-पीओसीटी प्लेटफॉर्म का उपयोग किया।अंजीर पर.4 FAST-POCT प्लेटफॉर्म का उपयोग करके पीसीआर परीक्षण प्रक्रिया दिखाता है।सबसे पहले, एल्यूटिंग अभिकर्मक, चुंबकीय माइक्रोबीड अभिकर्मक, वॉश सॉल्यूशन ए, और वॉश सॉल्यूशन डब्ल्यू को क्रमशः पूर्व-भंडारण कक्ष ई, एम, डब्ल्यू 1 और डब्ल्यू 2 में पिपेट किया गया था।आरएनए सोखना के चरण अंजीर में दिखाए गए हैं।4ए और इस प्रकार हैं: (1) जब दबाव पी1 (=0.26 बार) लगाया जाता है, तो नमूना कक्ष एम में चला जाता है और मिश्रण कक्ष में छोड़ दिया जाता है।(2) वायु दाब पी2 (= 0.12 बार) मिश्रण कक्ष के नीचे से जुड़े पोर्ट ए के माध्यम से आपूर्ति की जाती है।यद्यपि कई मिश्रण विधियों ने पीओसीटी प्लेटफार्मों पर तरल पदार्थ मिश्रण करने में अपनी क्षमता दिखाई है (उदाहरण के लिए सर्पेन्टाइन मिश्रण 53, यादृच्छिक मिश्रण 54 और बैच मिश्रण 55), उनकी मिश्रण दक्षता और प्रभावशीलता अभी भी संतोषजनक नहीं है।यह बुलबुला मिश्रण विधि को अपनाता है, जिसमें तरल में बुलबुले बनाने के लिए मिश्रण कक्ष के निचले भाग में हवा डाली जाती है, जिसके बाद शक्तिशाली भंवर सेकंड के भीतर पूर्ण मिश्रण प्राप्त कर सकता है।बुलबुला मिश्रण प्रयोग किए गए और परिणाम पूरक चित्र S6 में प्रस्तुत किए गए हैं।यह देखा जा सकता है कि जब 0.10 बार का दबाव लगाया जाता है, तो पूर्ण मिश्रण में लगभग 8 सेकंड लगते हैं।दबाव को 0.20 बार तक बढ़ाने से लगभग 2 सेकंड में पूर्ण मिश्रण प्राप्त हो जाता है।मिश्रण दक्षता की गणना के तरीके विधि अनुभाग में प्रस्तुत किए गए हैं।(3) मोतियों को निकालने के लिए रुबिडियम चुंबक का उपयोग करें, फिर अभिकर्मकों को अपशिष्ट कक्ष में ले जाने के लिए पोर्ट पी के माध्यम से पी3 (= 0.17 बार) पर दबाव डालें।अंजीर पर.4बी,सी नमूने से अशुद्धियों को हटाने के लिए धुलाई के चरणों को निम्नानुसार दिखाता है: (1) कक्ष डब्ल्यू1 से धुलाई समाधान ए को दबाव मिश्रण कक्ष पी1 में छोड़ा जाता है।(2) फिर बुलबुला मिश्रण प्रक्रिया करें।(3) धुलाई समाधान ए को अपशिष्ट तरल कक्ष में स्थानांतरित किया जाता है, और मिश्रण कक्ष में माइक्रोबीड्स को चुंबक द्वारा बाहर निकाला जाता है।W (चित्र 4c) को धोना A (चित्र 4b) को धोने के समान था।यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रत्येक धुलाई चरण ए और डब्ल्यू दो बार किया गया था।चित्र 4डी मोतियों से आरएनए को शांत करने के लिए निक्षालन चरणों को दर्शाता है;निक्षालन और मिश्रण परिचय चरण ऊपर वर्णित आरएनए सोखना और धुलाई चरणों के समान हैं।जैसे ही रेफरेंस अभिकर्मकों को दबाव पी3 और पी4 (=0.23 बार) के तहत पीसीआर प्रतिक्रिया कक्ष में स्थानांतरित किया जाता है, पीसीआर प्रतिक्रिया कक्ष की बांह को सील करने के लिए महत्वपूर्ण दबाव तक पहुंच जाता है।इसी तरह, पी4 दबाव भी अपशिष्ट कक्ष के मार्ग को सील करने में मदद करता है।इस प्रकार, मल्टीप्लेक्स पीसीआर प्रतिक्रियाओं को शुरू करने के लिए सभी रेफरेंस अभिकर्मकों को चार पीसीआर प्रतिक्रिया कक्षों के बीच समान रूप से वितरित किया गया था।उपरोक्त प्रक्रिया अनुपूरक मूवी S6 में प्रस्तुत की गई है।
आरएनए सोखना चरण में, नमूना को इनलेट एम में पेश किया जाता है और पहले से संग्रहीत मनका समाधान के साथ मिश्रण कक्ष में इंजेक्ट किया जाता है।दानों को मिलाने और निकालने के बाद, अभिकर्मकों को अपशिष्ट कक्ष में वितरित किया जाता है।बी और सी वॉश चरण, विभिन्न पूर्व-संग्रहीत वॉश अभिकर्मकों को मिश्रण कक्ष में डालें, और मोतियों को मिलाने और हटाने के बाद, अभिकर्मकों को अपशिष्ट तरल कक्ष में स्थानांतरित करें।डी रेफरेंस चरण: रेफरेंस अभिकर्मकों को पेश करने, मिश्रण और मनका निष्कर्षण के बाद, अभिकर्मकों को पीसीआर प्रतिक्रिया कक्ष में स्थानांतरित कर दिया जाता है।वक्र विभिन्न चरणों के वर्कफ़्लो और संबंधित मापदंडों को दर्शाते हैं।दबाव व्यक्तिगत कक्षों के माध्यम से डाला गया दबाव है।आयतन मिश्रण कक्ष में तरल की मात्रा है।सभी स्केल बार 1 सेमी हैं।कच्चा डेटा कच्ची डेटा फ़ाइलों के रूप में प्रदान किया जाता है।
एक पीसीआर परीक्षण प्रक्रिया निष्पादित की गई और पूरक चित्रा एस7 थर्मल प्रोफाइल प्रस्तुत करता है जिसमें 20 मिनट का रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन समय और 60 मिनट का थर्मल साइक्लिंग समय (95 और 60 डिग्री सेल्सियस) शामिल है, जिसमें एक थर्मल चक्र 90 एस (पूरक मूवी एस7) है।.पारंपरिक आरटी-पीसीआर (एक थर्मल चक्र के लिए 180 सेकंड) की तुलना में फास्ट-पीओसीटी को एक थर्मल चक्र (90 सेकंड) पूरा करने के लिए कम समय की आवश्यकता होती है।इसे उच्च सतह क्षेत्र से आयतन अनुपात और माइक्रो-पीसीआर प्रतिक्रिया कक्ष की कम तापीय जड़ता द्वारा समझाया जा सकता है।कक्ष की सतह 96.6 मिमी2 है और कक्ष का आयतन 25 मिमी3 है, जिससे सतह से आयतन का अनुपात लगभग 3.86 हो जाता है।जैसा कि पूरक चित्र S10 में देखा गया है, हमारे प्लेटफ़ॉर्म के पीसीआर परीक्षण क्षेत्र में बैक पैनल पर एक नाली है, जिससे पीसीआर कक्ष का निचला भाग 200 माइक्रोन मोटा हो जाता है।एक तापीय प्रवाहकीय लोचदार पैड तापमान नियंत्रक की हीटिंग सतह से जुड़ा होता है, जो परीक्षण बॉक्स के पीछे के साथ तंग संपर्क सुनिश्चित करता है।यह प्लेटफ़ॉर्म की थर्मल जड़ता को कम करता है और हीटिंग/कूलिंग दक्षता में सुधार करता है।थर्मल साइक्लिंग के दौरान, प्लेटफ़ॉर्म में एम्बेडेड पैराफिन पिघल जाता है और पीसीआर प्रतिक्रिया कक्ष में प्रवाहित होता है, जो अभिकर्मक वाष्पीकरण और पर्यावरणीय प्रदूषण को रोकने के लिए सीलेंट के रूप में कार्य करता है (पूरक मूवी S8 देखें)।
ऊपर वर्णित सभी पीसीआर पहचान प्रक्रियाएं एक कस्टम निर्मित फास्ट-पीओसीटी उपकरण का उपयोग करके पूरी तरह से स्वचालित थीं, जिसमें एक प्रोग्राम्ड दबाव नियंत्रण इकाई, एक चुंबकीय निष्कर्षण इकाई, एक तापमान नियंत्रण इकाई और एक फ्लोरोसेंट सिग्नल कैप्चर और प्रसंस्करण इकाई शामिल थी।ध्यान दें, हमने आरएनए अलगाव के लिए फास्ट-पीओसीटी प्लेटफॉर्म का उपयोग किया और फिर तुलना के लिए फास्ट-पीओसीटी सिस्टम और डेस्कटॉप पीसीआर सिस्टम का उपयोग करके पीसीआर प्रतिक्रियाओं के लिए निकाले गए आरएनए नमूनों का उपयोग किया।परिणाम लगभग वही थे जो पूरक चित्र S8 में दिखाए गए हैं।ऑपरेटर एक सरल कार्य करता है: एम-चैंबर में नमूना पेश करता है और उपकरण में प्लेटफ़ॉर्म डालता है।मात्रात्मक परीक्षण के परिणाम लगभग 82 मिनट में उपलब्ध हो जाते हैं।FAST-POCT टूल के बारे में विस्तृत जानकारी पूरक चित्र में पाई जा सकती है।C9, C10 और C11.
इन्फ्लूएंजा ए (आईएवी), बी (आईबीवी), सी (आईसीवी) और डी (आईडीवी) वायरस के कारण होने वाला इन्फ्लूएंजा एक सामान्य वैश्विक घटना है।इनमें से, IAV और IBV सबसे गंभीर मामलों और मौसमी महामारी के लिए ज़िम्मेदार हैं, जो दुनिया की 5-15% आबादी को संक्रमित करते हैं, जिससे 3-5 मिलियन गंभीर मामले होते हैं और सालाना 290,000-650,000 मौतें होती हैं।श्वसन संबंधी रोग56,57.रुग्णता और संबंधित आर्थिक बोझ को कम करने के लिए आईएवी और आईबी का शीघ्र निदान आवश्यक है।उपलब्ध नैदानिक ​​तकनीकों में, रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (आरटी-पीसीआर) को सबसे संवेदनशील, विशिष्ट और सटीक (>99%)58,59 माना जाता है।उपलब्ध नैदानिक ​​तकनीकों में, रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (आरटी-पीसीआर) को सबसे संवेदनशील, विशिष्ट और सटीक (>99%)58,59 माना जाता है।क्रेडिट कार्ड की समीक्षा обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР) считается наиболее чувствительной, спец ифичной и точной (> 99%)58,59.उपलब्ध निदान विधियों में, रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (आरटी-पीसीआर) को सबसे संवेदनशील, विशिष्ट और सटीक (> 99%)58,59 माना जाता है। यह एक बहुत ही उपयोगी उपकरण है тной транскриптазой (ОТ-ПЦР) считается наиболее чувствительной, специфи чной и точной (>99%)58,59.उपलब्ध निदान विधियों में से, रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (आरटी-पीसीआर) को सबसे संवेदनशील, विशिष्ट और सटीक (>99%)58,59 माना जाता है।हालाँकि, पारंपरिक आरटी-पीसीआर विधियों में बार-बार पिपेटिंग, मिश्रण, वितरण और तरल पदार्थ के स्थानांतरण की आवश्यकता होती है, जिससे संसाधन-सीमित सेटिंग्स में पेशेवरों द्वारा उनका उपयोग सीमित हो जाता है।यहां, FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म का उपयोग क्रमशः IAV और IBV की पीसीआर पहचान के लिए किया गया था, ताकि उनकी पहचान की निचली सीमा (LOD) प्राप्त की जा सके।इसके अलावा, IAV और IBV को प्रजातियों में विभिन्न पैथोटाइप के बीच भेदभाव करने के लिए मल्टीप्लेक्स किया गया है, जो आनुवंशिक विश्लेषण और बीमारी का सटीक इलाज करने की क्षमता के लिए एक आशाजनक मंच प्रदान करता है।
अंजीर पर.5ए एक नमूने के रूप में शुद्ध वायरल आरएनए के 150 μl का उपयोग करके एचएवी पीसीआर परीक्षण के परिणाम दिखाता है।अंजीर पर.5ए(i) से पता चलता है कि 106 प्रतियों/एमएल की एचएवी सांद्रता पर, प्रतिदीप्ति तीव्रता (ΔRn) 0.830 तक पहुंच सकती है, और जब एकाग्रता 102 प्रतियों/एमएल तक कम हो जाती है, तब भी ΔRn 0.365 तक पहुंच सकती है, जो इससे अधिक के अनुरूप है खाली नकारात्मक नियंत्रण समूह (0.002) का, लगभग 100 गुना अधिक।छह स्वतंत्र प्रयोगों के आधार पर परिमाणीकरण के लिए, आईएवी (छवि 5 ए (ii)) के लॉग एकाग्रता और चक्र सीमा (सीटी), आर 2 = 0.993 के बीच एक रैखिक अंशांकन वक्र उत्पन्न किया गया था, जो 102-106 प्रतियों / एमएल से लेकर था।परिणाम पारंपरिक आरटी-पीसीआर तरीकों से अच्छे अनुरूप हैं।अंजीर पर.5ए(iii) फास्ट-पीओसीटी प्लेटफॉर्म के 40 चक्रों के बाद परीक्षण परिणामों की फ्लोरोसेंट छवियां दिखाता है।हमने पाया कि FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म कम से कम 102 प्रतियाँ/mL HAV का पता लगा सकता है।हालाँकि, पारंपरिक विधि में 102 प्रतियाँ/एमएल पर सीटी मान नहीं होता है, जिससे यह लगभग 103 प्रतियों/एमएल का एलओडी बन जाता है।हमने अनुमान लगाया कि ऐसा बुलबुला मिश्रण की उच्च दक्षता के कारण हो सकता है।विभिन्न मिश्रण विधियों का मूल्यांकन करने के लिए शुद्ध IAV RNA पर पीसीआर परीक्षण प्रयोग किए गए, जिनमें शेक मिक्सिंग (पारंपरिक आरटी-पीसीआर ऑपरेशन के समान मिश्रण विधि), शीशी मिश्रण (यह विधि, 0.12 बार पर 3 एस) और नियंत्रण समूह के रूप में कोई मिश्रण नहीं शामिल है। ..परिणाम पूरक चित्र S12 में पाए जा सकते हैं।यह देखा जा सकता है कि उच्च आरएनए सांद्रता (106 प्रतियां/एमएल) पर, विभिन्न मिश्रण विधियों के सीटी मान लगभग बुलबुला मिश्रण के समान ही हैं।जब आरएनए सांद्रता 102 प्रतियों/एमएल तक गिर गई, तो शेक मिश्रण और नियंत्रण में कोई सीटी मान नहीं था, जबकि बबल मिक्स विधि ने अभी भी 36.9 का सीटी मान दिया, जो कि 38 की सीटी सीमा से नीचे था। परिणाम एक प्रमुख मिश्रण विशेषता दिखाते हैं वेसिकल्स, जिसे अन्य साहित्य में भी प्रदर्शित किया गया है, जो यह भी बता सकता है कि फास्ट-पीओसीटी प्लेटफॉर्म की संवेदनशीलता पारंपरिक आरटी-पीसीआर की तुलना में थोड़ी अधिक क्यों है।अंजीर पर.5बी 101 से 106 प्रतियां/एमएल तक शुद्ध आईबीवी आरएनए नमूनों के पीसीआर विश्लेषण के परिणाम दिखाता है।परिणाम आईएवी परीक्षण के समान थे, जिसमें आर2 = 0.994 और 102 प्रतियां/एमएल का एलओडी प्राप्त हुआ।
एक नकारात्मक नियंत्रण (एनसी) के रूप में टीई बफर का उपयोग करके 106 से 101 प्रतियां/एमएल तक आईएवी सांद्रता के साथ इन्फ्लूएंजा ए वायरस (आईएवी) का एक पीसीआर विश्लेषण।(i) वास्तविक समय प्रतिदीप्ति वक्र।(ii) फास्ट और पारंपरिक परीक्षण विधियों के लिए लॉगरिदमिक आईएवी आरएनए एकाग्रता और चक्र सीमा (सीटी) के बीच रैखिक अंशांकन वक्र।(iii) 40 चक्रों के बाद IAV फास्ट-POCT फ्लोरोसेंट छवि।बी, (i) वास्तविक समय प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रम के साथ इन्फ्लूएंजा बी वायरस (आईबीवी) का पीसीआर पता लगाना।(ii) रैखिक अंशांकन वक्र और (iii) 40 चक्रों के बाद फास्ट-POCT IBV प्रतिदीप्ति छवि।FAST-POCT प्लेटफॉर्म का उपयोग करके IAV और IBV के लिए पता लगाने की निचली सीमा (LOD) 102 प्रतियां/एमएल थी, जो पारंपरिक तरीकों (103 प्रतियां/एमएल) से कम है।सी IAV और IBV के लिए मल्टीप्लेक्स परीक्षण परिणाम।GAPDH का उपयोग सकारात्मक नियंत्रण के रूप में किया गया था और TE बफर का उपयोग संभावित संदूषण और पृष्ठभूमि प्रवर्धन को रोकने के लिए नकारात्मक नियंत्रण के रूप में किया गया था।चार अलग-अलग नमूना प्रकारों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: (1) GAPDH-केवल नकारात्मक नमूने ("IAV-/IBV-");(2) आईएवी संक्रमण ("आईएवी+/आईबीवी-") आईएवी और जीएपीडीएच के साथ;(3) आईबीवी संक्रमण ("आईएवी-/आईबीवी+") आईबीवी और जीएपीडीएच के साथ;(4) IAV, IBV और GAPDH के साथ IAV/IBV संक्रमण ("IAV+/IBV+")।बिंदीदार रेखा दहलीज रेखा का प्रतिनिधित्व करती है।n = 6 जैविक रूप से स्वतंत्र प्रयोग किए गए, डेटा को ± मानक विचलन के रूप में दिखाया गया है।कच्चे डेटा को कच्चे डेटा फ़ाइलों के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।
अंजीर पर.5c IAV/IBV के लिए मल्टीप्लेक्सिंग परीक्षण के परिणाम दिखाता है।यहां, शुद्ध आरएनए के स्थान पर एक नमूना समाधान के रूप में वायरस लाइसेट का उपयोग किया गया था, और आईएवी, आईबीवी, जीएपीडीएच (सकारात्मक नियंत्रण) और टीई बफर (नकारात्मक नियंत्रण) के लिए चार प्राइमरों को फास्ट-पीओसीटी प्लेटफॉर्म के चार अलग-अलग प्रतिक्रिया कक्षों में जोड़ा गया था।संभावित संदूषण और पृष्ठभूमि वृद्धि को रोकने के लिए यहां सकारात्मक और नकारात्मक नियंत्रणों का उपयोग किया जाता है।परीक्षणों को चार समूहों में विभाजित किया गया था: (1) GAPDH-नकारात्मक नमूने ("IAV-/IBV-");(2) आईएवी-संक्रमित ("आईएवी+/आईबीवी-") बनाम आईएवी और जीएपीडीएच;(3) आईबीवी-.संक्रमित ("आईएवी-") -/आईबीवी+") आईबीवी और जीएपीडीएच;(4) आईएवी/आईबीवी ("आईएवी+/आईबीवी+") आईएवी, आईबीवी और जीएपीडीएच के साथ संक्रमण।अंजीर पर.5c से पता चलता है कि जब नकारात्मक नमूने लागू किए गए थे, तो सकारात्मक नियंत्रण कक्ष की प्रतिदीप्ति तीव्रता ΔRn 0.860 थी, और IAV और IBV की ΔRn नकारात्मक नियंत्रण (0.002) के समान थी।IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ और IAV+/IBV+ समूहों के लिए, IAV/GAPDH, IBV/GAPDH और IAV/IBV/GAPDH कैमरों ने क्रमशः महत्वपूर्ण प्रतिदीप्ति तीव्रता दिखाई, जबकि अन्य कैमरों ने पृष्ठभूमि पर भी प्रतिदीप्ति तीव्रता दिखाई। थर्मल साइक्लिंग के बाद 40 का स्तर।उपरोक्त परीक्षणों से, FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म ने उत्कृष्ट विशिष्टता दिखाई और हमें एक साथ विभिन्न इन्फ्लूएंजा वायरस को पैथोटाइप करने की अनुमति दी।
FAST-POCT की नैदानिक ​​प्रयोज्यता को सत्यापित करने के लिए, हमने IB रोगियों (n=18) और गैर-IB नियंत्रणों (n=18) (चित्र 6a) से 36 नैदानिक ​​​​नमूनों (नाक स्वाब नमूने) का परीक्षण किया।रोगी की जानकारी अनुपूरक तालिका 3 में प्रस्तुत की गई है। आईबी संक्रमण की स्थिति की स्वतंत्र रूप से पुष्टि की गई थी और अध्ययन प्रोटोकॉल को झेजियांग विश्वविद्यालय प्रथम संबद्ध अस्पताल (हांग्जो, झेजियांग) द्वारा अनुमोदित किया गया था।रोगियों के प्रत्येक नमूने को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया था।एक को FAST-POCT का उपयोग करके संसाधित किया गया था और दूसरे को डेस्कटॉप पीसीआर सिस्टम (SLAN-96P, चीन) का उपयोग करके संसाधित किया गया था।दोनों जांचें समान शुद्धिकरण और जांच किट का उपयोग करती हैं।अंजीर पर.6बी फास्ट-पीओसीटी और पारंपरिक रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन पीसीआर (आरटी-पीसीआर) के परिणाम दिखाता है।हमने प्रतिदीप्ति तीव्रता (FAST-POCT) की तुलना -log2(Ct) से की, जहां Ct पारंपरिक RT-पीसीआर के लिए चक्र सीमा है।दोनों पद्धतियों के बीच अच्छी सहमति थी।फास्ट-पीओसीटी और आरटी-पीसीआर ने पियर्सन के अनुपात (आर) मान 0.90 (चित्र 6बी) के साथ एक मजबूत सकारात्मक सहसंबंध दिखाया।फिर हमने FAST-POCT की नैदानिक ​​सटीकता का आकलन किया।सकारात्मक और नकारात्मक नमूनों के लिए प्रतिदीप्ति तीव्रता (एफएल) वितरण एक स्वतंत्र विश्लेषणात्मक उपाय (छवि 6 सी) के रूप में प्रदान किए गए थे।नियंत्रण की तुलना में आईबी रोगियों में एफएल मान काफी अधिक था (****पी = 3.31 × 10-19; दो-पूंछ वाला टी-परीक्षण) (चित्र 6डी)।इसके बाद, आईबीवी रिसीवर ऑपरेटिंग विशेषताएँ (आरओसी) वक्र प्लॉट किए गए।हमने पाया कि डायग्नोस्टिक सटीकता बहुत अच्छी थी, 1 के वक्र के नीचे के क्षेत्र के साथ (चित्र 6e)।कृपया ध्यान दें कि 2020 तक चीन में COVID-19 के कारण अनिवार्य मास्क ऑर्डर के कारण, हमने IBD वाले रोगियों की पहचान नहीं की है, इसलिए सभी सकारात्मक नैदानिक ​​​​नमूने (यानी, नाक स्वाब नमूने) केवल IBV के लिए थे।
नैदानिक ​​अध्ययन डिजाइन.फास्ट-पीओसीटी प्लेटफॉर्म और पारंपरिक आरटी-पीसीआर का उपयोग करके 18 रोगी नमूनों और 18 गैर-इन्फ्लूएंजा नियंत्रण सहित कुल 36 नमूनों का विश्लेषण किया गया।बी फास्ट-पीओसीटी पीसीआर और पारंपरिक आरटी-पीसीआर के बीच विश्लेषणात्मक स्थिरता का आकलन करें।परिणाम सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध थे (पियर्सन आर = 0.90)।सी 18 आईबी रोगियों और 18 नियंत्रणों में प्रतिदीप्ति तीव्रता का स्तर।डी आईबी रोगियों (+) में, एफएल मान नियंत्रण समूह (-) (****पी = 3.31 × 10-19; दो-पूंछ वाले टी-परीक्षण; एन = 36) की तुलना में काफी अधिक थे।प्रत्येक वर्गाकार प्लॉट के लिए, केंद्र में काला मार्कर माध्यिका का प्रतिनिधित्व करता है, और बॉक्स की निचली और शीर्ष रेखाएँ क्रमशः 25वें और 75वें प्रतिशतक का प्रतिनिधित्व करती हैं।मूंछें न्यूनतम और अधिकतम डेटा बिंदुओं तक विस्तारित होती हैं, जिन्हें आउटलेयर नहीं माना जाता है।ई आरओसी वक्र.बिंदीदार रेखा डी आरओसी विश्लेषण से अनुमानित सीमा मूल्य का प्रतिनिधित्व करती है।IBV के लिए AUC 1 है। कच्चा डेटा कच्ची डेटा फ़ाइलों के रूप में प्रदान किया जाता है।
इस लेख में, हम FAST प्रस्तुत करते हैं, जिसमें एक आदर्श POCT के लिए आवश्यक विशेषताएं हैं।हमारी तकनीक के फायदों में शामिल हैं: (1) बहुमुखी खुराक (कैस्केड, एक साथ, अनुक्रमिक और चयनात्मक), मांग पर रिलीज (लागू दबाव का तेजी से और आनुपातिक रिलीज) और विश्वसनीय संचालन (150 डिग्री पर कंपन) (2) दीर्घकालिक भंडारण (त्वरित परीक्षण के 2 वर्ष, वजन में लगभग 0.3% की कमी);(3) वेटेबिलिटी और चिपचिपाहट की एक विस्तृत श्रृंखला (5500 सीपी तक चिपचिपाहट) वाले तरल पदार्थों के साथ काम करने की क्षमता;(4) किफायती (FAST-POCT पीसीआर डिवाइस की अनुमानित सामग्री लागत लगभग US$1 है)।मल्टीफ़ंक्शनल डिस्पेंसर के संयोजन से, इन्फ्लूएंजा ए और बी वायरस का पीसीआर पता लगाने के लिए एक एकीकृत फास्ट-पीओसीटी प्लेटफॉर्म का प्रदर्शन और अनुप्रयोग किया गया।FAST-POCT में केवल 82 मिनट लगते हैं।36 नाक स्वाब नमूनों के साथ नैदानिक ​​​​परीक्षणों ने मानक आरटी-पीसीआर (पियर्सन गुणांक> 0.9) के साथ प्रतिदीप्ति तीव्रता में अच्छा सामंजस्य दिखाया।36 नाक स्वाब नमूनों के साथ नैदानिक ​​​​परीक्षणों ने मानक आरटी-पीसीआर (पियर्सन गुणांक> 0.9) के साथ प्रतिदीप्ति तीव्रता में अच्छा सामंजस्य दिखाया।Клинические тесты с 36 образцами мазков зз нз ноказали сорошее соответветвाड़ коэmmmm सिर्फनाक के स्वाब के 36 नमूनों के साथ नैदानिक ​​​​परीक्षणों ने मानक आरटी-पीसीआर (पियर्सन के गुणांक> 0.9) की प्रतिदीप्ति तीव्रता के साथ अच्छा समझौता दिखाया। आरटी-पीसीआर Клинические испытания 36 Р (коэmmmmm ल लहर - п 9)।36 नाक स्वाब नमूनों के नैदानिक ​​​​परीक्षण ने मानक आरटी-पीसीआर (पियर्सन के गुणांक> 0.9) के साथ प्रतिदीप्ति तीव्रता का अच्छा समझौता दिखाया।इस कार्य के समानांतर, विभिन्न उभरती जैव रासायनिक विधियों (उदाहरण के लिए, प्लाज्मा थर्मल साइक्लिंग, एम्प्लीफिकेशन-फ्री इम्यूनोएसेज़, और नैनोबॉडी फंक्शनलाइज़ेशन एसेज़) ने पीओसीटी में अपनी क्षमता दिखाई है।हालाँकि, पूरी तरह से एकीकृत और मजबूत POCT प्लेटफ़ॉर्म की कमी के कारण, इन विधियों को अनिवार्य रूप से अलग-अलग प्री-प्रोसेसिंग प्रक्रियाओं (उदाहरण के लिए, RNA आइसोलेशन44, इनक्यूबेशन45 और वॉशिंग46) की आवश्यकता होती है, जो उन्नत POCT कार्यों को लागू करने के लिए इन विधियों के साथ वर्तमान कार्य को और पूरक करता है। आवश्यक पैरामीटर.फ़ेच-इन-रिस्पॉन्स-आउटपुट प्रदर्शन।इस कार्य में, हालांकि FAST वाल्व को सक्रिय करने के लिए उपयोग किया जाने वाला वायु पंप एक बेंचटॉप उपकरण (छवि S9, S10) में एकीकृत करने के लिए काफी छोटा है, फिर भी यह महत्वपूर्ण बिजली की खपत करता है और शोर उत्पन्न करता है।सिद्धांत रूप में, छोटे फॉर्म फैक्टर वायवीय पंपों को अन्य तरीकों से बदला जा सकता है, जैसे विद्युत चुम्बकीय बल या उंगली सक्रियण का उपयोग।आगे के सुधारों में शामिल हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, विभिन्न और विशिष्ट जैव रासायनिक परीक्षणों के लिए किटों को अपनाना, नए पता लगाने के तरीकों का उपयोग करना जिनमें हीटिंग/कूलिंग सिस्टम की आवश्यकता नहीं होती है, इस प्रकार पीसीआर अनुप्रयोगों के लिए एक टूल-मुक्त पीओसीटी प्लेटफॉर्म प्रदान करना शामिल हो सकता है।हमारा मानना ​​है कि यह देखते हुए कि FAST प्लेटफ़ॉर्म तरल पदार्थों में हेरफेर करने का एक तरीका प्रदान करता है, हमारा मानना ​​है कि प्रस्तावित FAST तकनीक न केवल बायोमेडिकल परीक्षण के लिए, बल्कि पर्यावरण निगरानी, ​​खाद्य गुणवत्ता परीक्षण, सामग्री और दवा संश्लेषण के लिए एक सामान्य मंच बनाने की क्षमता प्रस्तुत करती है। ..
मानव नाक स्वाब नमूनों के संग्रह और उपयोग को झेजियांग यूनिवर्सिटी फर्स्ट एफिलिएटेड हॉस्पिटल (IIT20220330B) की एथिक्स कमेटी द्वारा अनुमोदित किया गया है।36 नाक स्वाब नमूने एकत्र किए गए, जिनमें 16 वयस्क <30 वर्ष, 7 वयस्क> 40 वर्ष और 19 पुरुष, 17 महिलाएं शामिल थीं।36 नाक स्वाब नमूने एकत्र किए गए, जिनमें 16 वयस्क <30 वर्ष, 7 वयस्क> 40 वर्ष और 19 पुरुष, 17 महिलाएं शामिल थीं।Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 х < 30 मिनट, 7 मिनट старше 40 दिन, 19 महीने और 17 दिन.30 वर्ष से कम आयु के 16 वयस्कों, 40 वर्ष से अधिक आयु के 7 वयस्कों, 19 पुरुषों और 17 महिलाओं से छत्तीस नाक स्वाब नमूने एकत्र किए गए।.जनसांख्यिकीय डेटा अनुपूरक तालिका 3 में प्रस्तुत किया गया है। सभी प्रतिभागियों से सूचित सहमति प्राप्त की गई थी।सभी प्रतिभागियों को इन्फ्लूएंजा होने का संदेह था और मुआवजे के बिना स्वेच्छा से परीक्षण किया गया था।
फास्ट बेस और ढक्कन पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए) से बने होते हैं और एंडर 3 प्रो 3डी प्रिंटर (शेन्ज़ेन ट्रांसेंड 3डी टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड) द्वारा मुद्रित होते हैं।डबल साइडेड टेप एडहेसिव्स रिसर्च, इंक. मॉडल 90880 से खरीदा गया था। 100 माइक्रोन मोटी पीईटी फिल्म मैकमास्टर-कैर से खरीदी गई थी।चिपकने वाला और पीईटी फिल्म दोनों को सिल्हूट अमेरिका, इंक से सिल्हूट कैमियो 2 कटर का उपयोग करके काटा गया था। इलास्टिक फिल्म इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा पीडीएमएस सामग्री से बनी है।सबसे पहले, 200 माइक्रोन मोटे पीईटी फ्रेम को लेजर सिस्टम का उपयोग करके काटा गया और 100 माइक्रोन दो तरफा चिपकने वाली टेप का उपयोग करके 3 मिमी मोटी पीएमएमए शीट से चिपका दिया गया।पीडीएमएस अग्रदूत (सिल्गार्ड 184; भाग ए: भाग बी = 10:1, डॉव कॉर्निंग) को फिर मोल्ड में डाला गया और अतिरिक्त पीडीएमएस को हटाने के लिए एक ग्लास रॉड का उपयोग किया गया।3 घंटे तक 70 डिग्री सेल्सियस पर इलाज के बाद, 300 माइक्रोन मोटी पीडीएमएस फिल्म को मोल्ड से हटाया जा सकता है।
बहुमुखी वितरण, ऑन-डिमांड प्रकाशन और विश्वसनीय प्रदर्शन के लिए तस्वीरें हाई-स्पीड कैमरे (सोनी AX700 1000 एफपीएस) से ली जाती हैं।विश्वसनीयता परीक्षण में प्रयुक्त कक्षीय शेकर SCILOGEX (SCI-O180) से खरीदा गया था।वायु दबाव एक वायु कंप्रेसर द्वारा उत्पन्न होता है, और दबाव मान को समायोजित करने के लिए कई डिजिटल सटीक दबाव नियामकों का उपयोग किया जाता है।प्रवाह व्यवहार परीक्षण प्रक्रिया इस प्रकार है.तरल पदार्थ की एक पूर्व निर्धारित मात्रा को परीक्षण उपकरण में इंजेक्ट किया गया था और प्रवाह व्यवहार को रिकॉर्ड करने के लिए एक उच्च गति वाले कैमरे का उपयोग किया गया था।स्थिर छवियों को निश्चित समय पर प्रवाह व्यवहार के वीडियो से लिया गया था, और शेष क्षेत्र की गणना इमेज-प्रो प्लस सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके की गई थी, जिसे वॉल्यूम की गणना करने के लिए कैमरे की गहराई से गुणा किया गया था।प्रवाह व्यवहार परीक्षण प्रणाली का विवरण पूरक चित्र S4 में पाया जा सकता है।
शीशी मिश्रण उपकरण में 50 μl माइक्रोबीड्स और 100 μl विआयनीकृत पानी डालें।मिश्रित प्रदर्शन तस्वीरें 0.1 बार, 0.15 बार और 0.2 बार के दबाव पर हर 0.1 सेकंड में एक उच्च गति कैमरे से ली गईं।सम्मिश्रण प्रक्रिया के दौरान पिक्सेल जानकारी फोटो प्रोसेसिंग सॉफ्टवेयर (फ़ोटोशॉप CS6) का उपयोग करके इन छवियों से प्राप्त की जा सकती है।और मिश्रण दक्षता निम्नलिखित समीकरण 53 से प्राप्त की जा सकती है।
जहां M मिश्रण दक्षता है, N नमूना पिक्सेल की कुल संख्या है, और ci और \(\bar{c}\) सामान्यीकृत और अपेक्षित सामान्यीकृत सांद्रता हैं।मिश्रण दक्षता 0 (0%, अमिश्रित) से 1 (100%, पूर्णतः मिश्रित) तक होती है।परिणाम पूरक चित्र S6 में दिखाए गए हैं।
आईएवी और आईबीवी के लिए वास्तविक समय आरटी-पीसीआर किट, जिसमें आईएवी और आईबीवी आरएनए नमूने (कैट नंबर आरआर-0051-02/आरआर-0052-02, लाइफरिवर, चीन), ट्रिस-ईडीटीए बफर (टीई बफर नंबर बी541019) शामिल हैं। , सांगोन बायोटेक, चीन), पॉजिटिव कंट्रोल आरएनए प्यूरिफिकेशन किट (भाग संख्या Z-ME-0010, लाइफरिवर, चीन) और GAPDH सॉल्यूशन (भाग संख्या M591101, सांगोन बायोटेक, चीन) व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं।आरएनए शुद्धि किट में एक बाइंडिंग बफर, वॉश ए, वॉश डब्ल्यू, एलुएंट, मैग्नेटिक माइक्रोबीड्स और एक ऐक्रेलिक कैरियर शामिल है।आईएवी और आईबीवी वास्तविक समय आरटी-पीसीआर किट में आईएफवीए न्यूक्लिक एसिड पीसीआर डिटेक्शन मिक्स और आरटी-पीसीआर एंजाइम शामिल हैं।बाइंडिंग बफर समाधान के 500 μl में 6 μl AcrylCarrier और 20 μl चुंबकीय मोतियों को जोड़ें, अच्छी तरह से हिलाएं और फिर मनका समाधान तैयार करें।वॉश ए और डब्ल्यू में 21 मिलीलीटर इथेनॉल मिलाएं, क्रमशः वॉश ए और डब्ल्यू का घोल प्राप्त करने के लिए अच्छी तरह हिलाएं।फिर, IFVA न्यूक्लिक एसिड के साथ फ्लोरोसेंट पीसीआर मिश्रण के 18 μl और RT-पीसीआर एंजाइम के 1 μl को TE समाधान के 1 μl में जोड़ा गया, कई सेकंड के लिए हिलाया और सेंट्रीफ्यूज किया गया, जिससे 20 μl IAV और IBV प्राइमर प्राप्त हुए।
निम्नलिखित आरएनए शुद्धिकरण प्रक्रिया का पालन करें: (1) आरएनए सोखना।1.5 मिलीलीटर सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में गोली समाधान के 526 μl को पिपेट करें और 150 μl का नमूना डालें, फिर ट्यूब को मैन्युअल रूप से 10 बार ऊपर और नीचे हिलाएं।मिश्रण के 676 μl को एफ़िनिटी कॉलम में स्थानांतरित करें और 60 सेकंड के लिए 1.88 x 104 ग्राम पर सेंट्रीफ्यूज करें।उसके बाद की नालियों को त्याग दिया जाता है।(2) धुलाई का प्रथम चरण।एफ़िनिटी कॉलम में 500 μl वॉश सॉल्यूशन ए जोड़ें, 40 एस के लिए 1.88 x 104 ग्राम पर सेंट्रीफ्यूज करें, और खर्च किए गए सॉल्यूशन को त्याग दें।धोने की यह प्रक्रिया दो बार दोहराई गई।(3) धुलाई का दूसरा चरण।एफ़िनिटी कॉलम में 500 μl वॉश सॉल्यूशन डब्ल्यू जोड़ें, 15 एस के लिए 1.88×104 ग्राम पर सेंट्रीफ्यूज करें और खर्च किए गए सॉल्यूशन को त्याग दें।धोने की यह प्रक्रिया दो बार दोहराई गई।(4) क्षालन.एफ़िनिटी कॉलम में 200 μl एलुएट जोड़ें और 2 मिनट के लिए 1.88 x 104 ग्राम पर सेंट्रीफ्यूज करें।(5) आरटी-पीसीआर: एलुएट को पीसीआर ट्यूब में प्राइमर समाधान के 20 μl में इंजेक्ट किया गया था, फिर आरटी-पीसीआर प्रक्रिया को पूरा करने के लिए ट्यूब को वास्तविक समय पीसीआर परीक्षण उपकरण (एसएलएएन-96पी) में रखा गया था।संपूर्ण पता लगाने की प्रक्रिया में लगभग 140 मिनट लगते हैं (आरएनए शुद्धि के लिए 20 मिनट और पीसीआर पता लगाने के लिए 120 मिनट)।
बीड सॉल्यूशन के 526 μl, वॉश सॉल्यूशन A के 1000 μl, वॉश सॉल्यूशन W के 1000 μl, एलुएट के 200 μl और प्राइमर सॉल्यूशन के 20 μl को प्रारंभिक रूप से जोड़ा गया और चैंबर M, W1, W2, E और पीसीआर डिटेक्शन चैंबर में संग्रहीत किया गया।मंच संयोजन.फिर, नमूने के 150 μl को चैम्बर एम में पाइप किया गया और फास्ट-पीओसीटी प्लेटफॉर्म को पूरक चित्र एस9 में दिखाए गए परीक्षण उपकरण में डाला गया।लगभग 82 मिनट के बाद, परीक्षण के परिणाम उपलब्ध हुए।
जब तक अन्यथा उल्लेख न किया गया हो, सभी परीक्षण परिणाम केवल FAST-POCT प्लेटफ़ॉर्म और जैविक रूप से स्वतंत्र नमूनों का उपयोग करके न्यूनतम छह प्रतिकृति के बाद माध्य ± SD के रूप में प्रस्तुत किए जाते हैं।विश्लेषण से कोई भी डेटा बाहर नहीं रखा गया।प्रयोग यादृच्छिक नहीं हैं.प्रयोग के दौरान शोधकर्ता समूह कार्यों के प्रति अंधे नहीं थे।
अध्ययन डिज़ाइन के बारे में अधिक जानकारी के लिए, इस लेख से जुड़ा नेचर रिसर्च रिपोर्ट सार देखें।
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