RU2817814C2 - Микрожидкостное устройство для подготовки пробы крови к анализу - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицинской технике. Микрожидкостное устройство для подготовки пробы крови к анализу содержит подложку, включающую противоположные первую и вторую стороны; камеру, проходящую в подложку от первой стороны ко второй стороне до основания. Камера содержит выступающие элементы, образующие стенку камеры; и основной канал, проходящий вдоль, по меньшей мере, части стенки камеры вдоль основания камеры. Камера имеет коническую форму, так что камера сужается внутрь от первой стороны ко второй стороне, выступающие элементы включают накладывающиеся друг на друга пластины, образующие стенку камеры. Основной канал находится между пластинами, образующими стенку и основание. Технический результат состоит в предотвращении распространения инфекций. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА

Настоящая заявка является частично продолжающей заявкой заявки на совместный патент согласно Договору о патентной кооперации (РСТ) №PCT/IL2018/050132, поданной 6 февраля 2018 г., под названием: «Портативное цифровое диагностическое устройство», которая связана и испрашивает приоритет согласно предварительной заявке на совместный патент США №62/454933, под названием: «Портативное цифровое диагностическое устройство», поданной 6 февраля 2017 г., при этом содержание каждой из вышеупомянутых патентных заявок полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к портативному устройству для диагностики заболеваний на месте.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В рамках проведения многочисленных клинических исследований для постановки диагноза требуется забор образца крови. В настоящее время забор образца крови у пациента производится на месте или в сторонних организациях. Далее пациенту необходимо дождаться результатов анализа, поскольку образец крови необходимо доставить в лабораторию для анализа, обычно с помощью микроскопии, выполняемой обученным персоналом. При этом сам забор образца крови должен осуществляться обученным персоналом с использованием шприцов, игл-бабочек, пробирок для крови и других устройств для забора крови. Устройства для забора крови должны храниться в соответствии с установленными нормами и санитарно-гигиеническими требованиями во избежание загрязнения и, следовательно, непригодности к использованию. Кроме того, после доставки образца крови микроскописту, с образца необходимо «снять мазок» для последующего использования в рамках микроскопии или другого анализа.

Микроскопия является «золотым стандартом» для лабораторных анализов. Для более 50% стран мира клиники с микроскопическим оборудованием редкость, также как и обученные микроскописты, способные подготовить микроскопическое оборудование к работе и поставить диагноз по образцу крови или ткани. Кроме того, получение результата анализа с помощью микроскопии занимает много времени и, конечно, не является быстрым процессом, независимо от характеристик микроскопа и того, находятся ли микроскописты на месте, в медицинской клинике, больнице или на других объектах. Кроме того, во многих частях мира обученные микроскописты и лаборатории с подходящим микроскопическим оборудованием представлены в ограниченном количестве и могут находиться удаленно от различных групп населения, например, от жителей сел, что создает дополнительные трудности для проведения анализа крови при помощи микроскопии.

Существуют также проблемы, связанные с транспортировкой образца крови в лабораторию микроскопических исследований ввиду возможного неправильного обращения с образцом, а также возможной порчи образца из-за погоды и времени транспортировки от пациента к лаборатории. Такие анализы крови также характеризуются высокой стоимостью и в результате недоступны для многих людей. Более того, поскольку результат не является мгновенным и, как правило, его получают в сторонней организации, возможности внести клинические данные пациента в карту может не оказаться, а также может возникнуть сложность в предоставлении своевременной обратной связи инфицированным пациентам, которые нуждаются в немедленном лечении.

Быстрые диагностические тесты (БДТ) предоставляют мгновенные результаты. Тем не менее, для диагностики многих заболеваний БДТ нет, а выявление заболевания характеризуется незначительной точностью, необходимой для раннего выявления и, как правило, обладает низкой клинической специфичностью. Для обеспечения точности и надежности результатов необходимо организовать надлежащее хранение и обработку таких БДТ. Кроме того, существует множество производителей БДТ, и качество БДТ сильно разнится от производителя к производителю.

Поскольку болезни распространяются быстро, важно диагностировать их своевременно и на ранних стадиях. Это позволит обеспечить своевременное лечение пациентов с целью поддержания их здоровья, а также предотвратить распространение заболевания. Во многих странах мира это просто невозможно из-за нехватки лабораторных объектов и обученных специалистов, способных ставить точные диагнозы заболеваний.

Кроме того, для некоторых заболеваний, таких как малярия, необходимы дополнительные тесты, например, тест на дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (G6PD), чтобы выбрать наиболее безопасное и подходящее лечение (на основе руководящих принципов ВОЗ по ликвидации малярии). Как правило, этот тест, в дополнение к диагностике малярии, недоступен во многих сельских и отдаленных районах мира.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предлагает компьютеризированные устройства, которые проводят микроскопические и электрохимические исследования в полевых условиях, для проведения тестов на месте с мгновенными результатами, например, в режиме реального времени. Устройства могут использовать операторы с минимальным уровнем подготовки, например, медико-санитарные работники, медсестры, технические работники, а не только врачи.

Компьютеризированные устройства представляют собой портативные устройства, которые можно привозить в отдаленные районы, предоставляя миллионам людей доступ к медицинскому обслуживанию, которого у них раньше не было. Благодаря мгновенным результатам устраняется необходимость в ненужном использовании (ненужном приеме) лекарственных препаратов, например, ненужных антибиотиков и/или противомалярийных средств, поскольку заболевания и состояния точно диагностируются на месте. Кроме того, за счет мгновенного выявления заболеваний и состояний, можно незамедлительно начинать ведение протокола лечения, что исключает вероятность распространения инфекционных и смертельных заболеваний и состояний.

Компьютеризированное устройство представляет собой двухканальное устройство, при этом один канал предназначен для визуализации или микроскопии (оптический), а другой канал служит для электрохимии (сигналы). На основании результатов этих двух каналов можно поставить диагноз, который является более точным и эффективным в сравнении с результатами, предоставляемыми существующими устройствами в полевых условиях. Это позволяет проводить быстрое и безопасное лечение и последующее наблюдение за заболеванием, препятствуя его распространению, а также дает возможность создания карты пациента в режиме реального времени для последующего отслеживания развития заболевания и получения других данных для своевременного и эффективного вмешательства органов здравоохранения, проведения исследований и прочих мероприятий. Устройства представляют собой, например, лабораторную компьютеризированную платформу, которая программируется для различных медицинских диагностических приложений на основе одной и той же аппаратной платформы RevDx.

Описываемые устройства позволяют пользователю или медицинскому персоналу с любым уровнем подготовки взять образец крови из пальца без необходимости присутствия специально обученного медицинского персонала. Описываемые устройства предназначены для соединения с мобильным устройством или портативным компьютером, таким как смартфон, с устройствами, предназначенными для анализа образца крови и предоставления мгновенного диагноза на месте и в режиме реального времени. Каждое из устройств выполняет свой анализ с помощью таких методов, как машинное обучение и другие сетевые подключения, такие как телемедицина, где изображение образца крови передается по сети, например, Интернет, обученному медицинскому персоналу в удаленных пунктах.

Благодаря такому своевременному и точному диагнозу, начать лечение пациента можно гораздо раньше, чем в рамках стандартной процедуры. Это позволяет сохранить здоровье пациента, а в случае инфекционного заболевания, предотвратить его распространение.

В настоящем изобретении используется одноразовый набор для подготовки образца, основанный на микрожидкостных технологиях и/или биосенсорных/электрохимических полосках, с соответствующими системами считывания и анализа для диагностики различных или двойных аспектов заболеваний, как правило, на месте. Например, при малярии микрожидкостные чипы, выполняющие считывание и анализ, способны выявить тип малярийного паразита с высокой точностью и специфичностью, позволяя диагностировать малярию на ранних стадиях, когда плотность паразита низкая (по сравнению с поздними стадиями малярии). Для выявления дефицита G6PD используются биосенсорная полоска и канал считывателя. Важно позаботиться о том, чтобы лечение примахином, применяемым для лечения малярийного плазмодия Plasmodium vivax (возбудитель трехдневной малярии), проводится безопасно. Кроме того, примахин используется для предотвращения передачи других видов малярийных паразитов. Канал биосенсорного считывателя также будет использоваться для мониторинга уровня глюкозы. В связи с тем, что малярия может вызвать гипогликемию (опасно низкий уровень глюкозы), это поможет определить, каким пациентам следует лечь в больницу.

Кроме того, поскольку микрожидкостный чип и биосенсорная полоска являются одноразовыми и позволяют получать образец крови во время тестирования, сам процесс соответствует санитарным нормам, поскольку заболевание не передается другим пациентам, при этом отсутствует вероятность нарушения состава крови. Также можно протестировать большое количество пациентов за небольшое количество времени, и сделать это может медицинский персонал с минимальным уровнем подготовки или вовсе без какой-либо медицинской подготовки. Кроме того, для микрожидкостных чипов и биосенсорных полосок требуются небольшое количество крови, которую можно использовать как мазки крови. К примеру, кровь может взять из пальца пользователь или другое лицо без медицинской подготовки или с минимальной медицинской подготовкой.

Также стоимость процесса невысока, поскольку микрожидкостные чипы и биосенсорные полоски стоят недорого, при этом используемое устройство представляет собой разовую покупку, пригодную для многократного использования.

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройству для анализа болезненных состояний. Устройство включает: канал формирования изображения, выполненный с возможностью наглядного предоставления образца; и сигнальный канал, включающий в себя анализатор сигналов для анализа принимаемых сигналов на основе электрохимических реакций, испускаемых электродом в ответ на образец, для определения наличия болезненного состояния.

При необходимости, устройство может дополнительно включать: аналитический модуль, выполненный с возможностью сканирования наглядного изображения образца и определения наличия болезненного состояния по сканированному изображению.

При необходимости, аналитический модуль может быть выполнен с возможностью определения, на базе сканированного изображения, наличия болезненного состояния, включая: определение дефицита глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, определение уровня глюкозы в крови, выявление паразитов малярии, включая P. falciparum, P. vivax, Р. malaria. P. ovale, P. knowlesi, и стадии заболевания, общий анализ крови, выявление множественных паразитов, включая возвратный тиф и филярии, туберкулез, анализ мазка Папаниколау, анализы мочи и выявление ветеринарных заболеваний.

При необходимости, устройство может дополнительно включать: оптомеханическую систему для увеличения и сканирования образца, оптомеханическую систему, сопряженную с аналитическим модулем.

При необходимости, устройство может дополнительно включать: процессор, запрограммированный на определение курса лечения заболевания, процессор, сопряженный с аналитическим модулем.

При необходимости, устройство может дополнительно включать: процессор, запрограммированный для определения лечения заболевания, процессор, сопряженный с аналитическим модулем и анализатором сигналов.

При необходимости, канал формирования изображения и сигнальный канал могут быть выполнены с возможностью получения подтверждения наличия болезненного состояния в режиме реального времени.

При необходимости, устройство может включать дисплей, сопряженный с каналом формирования изображения и сигнальным каналом.

При необходимости, устройство может включать один или несколько из следующих компонентов: 1) дисплейный экран, 2) выход дисплея, выполненный с возможностью связи с датчиком изображения внешнего компьютерного устройства для отображения графических изображений на дисплейном экране внешнего компьютерного устройства.

При необходимости, канал формирования изображения может включать первый конец для приема образца и противоположный второй конец, сопряженный с дисплеем.

При необходимости, устройство может дополнительно включать: аналого-цифровой преобразователь сигналов (АЦП), сопряженный с анализатором сигналов; и считыватель сигналов для считывания электрохимических сигналов (например, аналоговых сигналов), испускаемых электродом в ответ на образец, при этом считыватель сигналов сопряжен с АЦП.

При необходимости, анализатор сигналов может быть выполнен с возможностью анализа сигналов для определения наличия болезненного состояния, включая:

определение дефицита глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, определение уровня глюкозы в крови, выявление паразитов малярии, включая P. falciparum, P. vivax, P. malaria, Р. ovale, и стадии заболевания, общий анализ крови, выявление множественных паразитов, включая возвратный тиф и филярии, туберкулез, анализ мазка Папаниколау и выявление ветеринарных заболеваний.

При необходимости, устройство может дополнительно включать: процессор, запрограммированный на передачу данных на дисплей, в результате чего пользовательский интерфейс (UI) выводит графическое представление данных о наличии болезненного состояния.

При необходимости, устройство может дополнительно включать: модуль определения местоположения, сопряженный, по меньшей мере, с каналом формирования изображения или сигнальным каналом, причем модуль определения местоположения выполнен с возможностью отображения местоположения в режиме реального времени на основе отображения данных глобальной системы определения местоположения (GPS) в целях выявления болезненного состояния.

При необходимости, устройство может дополнительно включать: первый порт для приема микрожидкостного чипа, удерживающего образец, изображение которого формируется в канале формирования изображения; и второй порт для приема электрода, удерживающего образец в сигнальном канале.

При необходимости, устройство может дополнительно включать: микрожидкостный чип для подготовки образца для приема в первый порт.

При необходимости, устройство может дополнительно включать биосенсорную полоску, включающую электрод для создания электрохимического отклика при контакте с образцом, для приема во второй порт.

При необходимости, образец может включать части того же образца, а образец может включать, по меньшей мере, один из следующих компонентов: кровь, моча и ткань.

При необходимости, микрожидкостный чип может быть выполнен с возможностью смешивания образца с одним или несколькими окрашивающими агентами, усиливающими агентами и расширителями.

Варианты осуществления изобретения относятся к способу анализа, например, автоматического анализа болезненных состояний. Способ включает: направление образца в канал формирования изображения устройства, включающего в себя дисплей для просмотра; и направление образца в сигнальный канал устройства, включающего в себя анализатор сигналов, который анализирует принимаемые сигналы на основе электрохимических откликов, излучаемых электродом, откликающимся на образец, в целях определения наличия болезненного состояния.

При необходимости, способ может обеспечивать отображение информации о болезненном состоянии, выявленном анализатором сигнала, на дисплее.

При необходимости, способ может обеспечивать, чтобы образец, направляемый к каналу формирования изображения, и образец, направляемый к сигнальному каналу, включал в себя части одного и того же образца, который может включать, по меньшей мере, один из следующих элементов: кровь, моча и ткань.

Варианты осуществления изобретения направляются на микрожидкостный прибор, также известный как микрожидкостный чип или чип. Микрожидкостный прибор включает: подложку, включающую противоположные первую и вторую стороны; камеру, проходящую в подложку от первой стороны ко второй стороне до основания, причем камера содержит выступающие элементы, образующие стенку камеры; и основной канал, проходящий вдоль, по меньшей мере, части стенки камеры вдоль основания камеры.

При необходимости, микрожидкостный прибор может дополнительно включать: по меньшей мере, один канал, выходящий из основного канала, причем, по меньшей мере, один канал выполнен с возможностью выравнивания с оптикой устройства, в котором просматривается подложка.

При необходимости, микрожидкостный прибор может быть выполнен с камерой, имеющей коническую форму, причем камера будет сужаться внутрь от первой стороны ко второй стороне.

При необходимости, микрожидкостный прибор может быть выполнен с выступающими элементами, включающими в себя множество накладывающихся друг на друга пластин, образующих стенку камеры.

При необходимости, микрожидкостный прибор может быть выполнен с пластинами, изготовленными из гибкого и упругого материала.

При необходимости, микрожидкостный прибор может быть выполнен с основным каналом, расположенным между (над) пластинами, образующими стенку и основание.

При необходимости, микрожидкостный прибор может быть выполнен с основным каналом, имеющим С-образную форму и соответствующим форме периферии стенки камеры.

При необходимости, микрожидкостный прибор может быть выполнен с основным каналом, содержащим противоположные верхнюю и нижнюю стенки с наружной стенкой, которая находится между верхней и нижней стенками.

При необходимости, микрожидкостный прибор может быть выполнен с основным каналом, наружная стенка которого по существу перпендикулярна противоположным верхней и нижней стенкам.

При необходимости, микрожидкостный прибор может быть выполнен с основным каналом, размеры которого способствуют капиллярному действию для движения жидкости через основной канал.

При необходимости, конструкция микрожидкостного прибора может включать первую сторону, которая содержит поверхность, а также камеру, которая проходит в подложку от поверхности.

При необходимости, конструкция микрожидкостного прибора может включать, по меньшей мере, один канал, выходящий из основного канала, который взаимодействует с окружающей средой через открываемое отверстие, так что связь с окружающей средой приводит к тому, что, по меньшей мере, один канал, выходящий из основного канала, заполняется жидкостью (текучей средой) из основного канала.

Настоящий документ содержит ссылки на следующие направления: верхнее, нижнее, сверху, снизу, внутренний, наружный и их производные. Эти ссылки на направления приводятся исключительно в качестве примера и призваны объяснить описываемое изобретение на примере ориентации, которые являются только иллюстративными и никоим образом не ограничивающими.

Если не указано иное, все технические и/или научные термины, используемые в настоящем документе, имеют то же значение, которое обычно им присваивают специалисты в той области техники, к которой относится изобретение. Несмотря на то, что способы и материалы, подобные или эквивалентные тем, которые описаны в настоящем документе, могут использоваться при практическом применении или тестировании вариантов осуществления изобретения, ниже приводится описание примеров способов и/или материалов. В случае конфликта, патентная спецификация, включая определения, будет иметь преимущественную силу. Кроме того, материалы, способы и примеры носят исключительно пояснительный характер и не налагают обязательных ограничений.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Некоторые варианты осуществления изобретения приводятся здесь исключительно в качестве примера со ссылкой на прилагаемые фигуры, где подобные ссылочные позиции или символы представляют соответствующие или подобные элементы. Таким образом, при рассмотрении фигур необходимо обязательно учитывать, что показанные данные приведены в качестве примера и в целях иллюстративного пояснения вариантов осуществления изобретения. В связи с этим, описание вместе с фигурами позволяет специалистам в данной области техники понять, как именно можно реализовать варианты осуществления изобретения.

Теперь следует обратить внимание на фигуры, где подобные ссылочные позиции или символы относятся к соответствующим или подобным компонентам. Фигуры выглядят следующим образом.

ФИГ. 1 представляет собой схему, на которой изображена возможная среда, в которой выполняются варианты осуществления изобретения;

ФИГ. 2 представляет собой блок-схему базового и компьютерного устройства при применении в сочетании, на которой показано, как эти устройства связаны с сетями;

ФИГ. 3 представляет собой принципиальную схему базового и компьютерного устройства при применении в сочетании;

ФИГ. 4А представляет собой блок-схему, отображающую пример процесса микроскопического аспекта настоящего изобретения;

ФИГ. 4В представляет собой блок-схему, отображающую пример процесса электрохимического аспекта настоящего изобретения;

ФИГ. 5А представляет собой блок-схему автономного компьютерного устройства в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

ФИГ. 5В представляет собой блок-схему другого автономного компьютерного устройства в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

ФИГ. 5С представляет собой перспективный вид устройства по ФИГ. 5В;

ФИГ. 6A-6D представляют собой иллюстрации микрожидкостного прибора для описываемых устройств;

ФИГ. 6Е-1А и 6Е-1В представляют собой виды перспективные виды сверху микрожидкостного прибора для описываемых устройств;

ФИГ. 6Е-2 представляет собой вид снизу микрожидкостного прибора для описываемых устройств;

ФИГ. 6Е-3 представляет собой вид в разрезе по линии 6aa-6aa микрожидкостного прибора по ФИГ. 6Е-1В;

ФИГ. 6Е-4 представляет собой вид в разрезе по линии 6xx-6xx микрожидкостного прибора по ФИГ. 6Е-1В, вместе с детальными разрезами;

ФИГ. 6Е-5 представляет собой вид в разрезе по линии 6yy-6yy микрожидкостного прибора по ФИГ. 6Е-1В, вместе с детальными разрезами;

ФИГ. 6Е-6 представляет собой фотографию микрожидкостного прибора по ФИГ. 6Е-1А, с нижней или второй стороны;

ФИГ. 6F представляет собой вид сверху микрожидкостного прибора для описываемых устройств;

ФИГ. 6G представляет собой вид сверху круглого микрожидкостного прибора для описываемых устройств;

ФИГ. 7 представляет собой блок-схему процесса, выполняемого описываемыми устройствами для выявления малярии и, в случае выявления, выпуска протокола лечения;

ФИГ. 8A-8D представляют собой схемы экрана устройства по ФИГ. 5В и 5С, в процессе работы устройства.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На ФИГ. 1 показан иллюстративный вариант осуществления изобретения, где электронное устройство 100 в форме основания (электронное устройство 100, иной вариант написания «основание», причем эти термины являются взаимозаменяемыми в настоящем документе), принимает мобильное вычислительное устройство, например, смартфон 102, включающий в себя дисплейный экран 103, выполненный с возможностью прямого подключения к оптике, а также электронной и/или информационной связи. Основание 100 и смартфон 102 также могут быть связаны друг с другом через сети связи, такие как глобальная сеть или сеть общего пользования, например, Интернет. Также допускается соединение через связь ближнего поля и другие форматы электронной связи, и прямые линии через порт ввода/вывода (I/O) модуля связи 254 (ФИГ. 2).

Основание 100 включает в себя один порт 110 для приема одноразового чипа/кассеты для приготовления образца на основе микрожидкостных технологий 112, который, например, содержит образец крови, для анализа, и другой порт 114 для приема биосенсорной полоски 116, на которую помещают образец крови на рабочем конце 116а, например, на электроде 116b. Порты 110, 114 связаны с каналами. Порт 110 служит входом для микроскопического или оптического канала или канала формирования изображения (термины «канал формирования изображения», «микроскопический канал» и «оптический канал» являются взаимозаменяемыми), например, в рамках выявления малярии, когда идентифицируют конкретного паразита (тип малярии) и стадии малярии, а также для выполнения заявок на общий анализ крови (OAK). Другой порт 114 служит в качестве сигнального канала или электрохимического канала (термины «сигнальный канал» и «электрохимический канал» являются взаимозаменяемыми) для анализа электрохимических сигналов от образца крови на электроде 116b биосенсорной полоски 116 и, например, для пациентов, инфицированных малярией, путем определения дефицита глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (G6PD) для выбора подходящего препарата.

На ФИГ. 2 показана блок-схема основания 100 и смартфона 102. Основание 100 и смартфон 102 изображены соединенными друг с другом и связаны с одной или несколькими сетями 200, например, локальными сетями (LAN) и глобальными сетями (WAN), включая сети общего пользования, такие как Интернет, сотовые сети и другие сети связи.

Оба канала, канал формирования изображения из порта 110 и сигнальный канал из порта 114, используют общий центральный процессор (ЦП) 202 с подключенным хранилищем/памятью 204, источник питания 206 для основания и модуль связи 208, от которого проходит штекерный соединитель USB 209 (универсальная последовательная шина) или другой аналогичный соединитель.

Центральный процессор (ЦП) 202 сформирован на базе одного или нескольких процессоров в электронном виде и с обменом данными с хранилищем/памятью 204, которое хранит команды, выполняемые ЦП 202 для выполнения процессов двух каналов. Источник питания 206 представляет собой аккумулятор или подключаемый источник питания. Модуль связи 208 обеспечивает сетевое соединение (например, Интернет) и связь с основанием 100, в дополнение к обеспечению прямого соединения, для электронной и информационной связи между основанием 100 и смартфоном 102.

Канал формирования изображения включает в себя порт ПО, который принимает микрожидкостный чип 112 (ФИГ. 1), также известный как микрожидкостный прибор. Микрожидкостный чип 110 просматривается с помощью оптики 308 (ФИГ. 3), включающей в себя оптико-механическую систему 212 и оптическую систему передачи 214, и заканчивается линзой оптического модуля 216, через которую передается изображение. Оптика 308, например, оптико-механическая система 212, увеличивает образец и улучшает визуальное представление, включая изображения, позволяя достигать высокого разрешения в микронах.

Микрожидкостный чип 112 работает на основе капиллярного действия, что позволяет транспортировать полученную кровь и окрашивать ее для последующего точного изучения. Оптомеханическая система 212 (с контроллером 212а) обеспечивает сканирование микрожидкостного чипа 112 (сканирование, обеспечиваемое перемещением подставки/выдвижной панели 302 на сканирующем механизме 304 (ФИГ. 3) контроллером 212а) для микроскопического просмотра с помощью оптической системы передачи 214, которая заканчивается объективом оптического модуля 216. Также в конструкции оптомеханической системы 212 предусмотрен световой индикатор (СИ) 217, которым можно управлять вручную (через переключатель, кнопку или другие элементы (не показаны)) или контроллер 212а. Оптомеханическая система 212 и оптическая система передачи 214 сопряжены через электронную и/или информационную линии связи, прямо или косвенно, с ЦП 202, хранилищем/памятью 204, источником питания 206 и модулем связи 208.

На ФИГ. 6A-6G показаны различные микрожидкостные чипы (микрожидкостный прибор) 112a-112g, которые являются вариантами осуществления микрожидкостного чипа 112. Эти микрожидкостные чипы 112а-112g подключаются к порту ПО описываемого прибора (приборов) 100, 500, 500'. Микрожидкостные чипы 112a-112g, показанные на ФИГ. 6A-6G включают подложки 601, 664, например, из стекла или полимера или обоих материалов, или другого материала с гидрофильным покрытием/без него, подходящего для взаимодействия с кровью и/или другими текучими средами (жидкостями), такими как моча, и который также может включать другие компоненты, например, красители, для микроскопии и другие вещества (твердые, жидкие или газообразные), например, порошки из хрупких капсул. Описанный прибор (приборами) 100, 500, 500' анализирует и/или отображает вышеупомянутые текучие среды (жидкости) и/или текучие среды (жидкости), смешанные с другими компонентами.

Микрожидкостный чип 112а, показанный на ФИГ. 6А включает подложку 601 из стекла или полимера или обоих материалов, или другого материала с гидрофильным покрытием/без него, подходящего для взаимодействия с кровью и/или другими текучими средами (жидкостями), такими как моча, и который также может включать другие компоненты, например, красители, для микроскопии и другие вещества (твердые, жидкие или газообразные), например, порошки из хрупких капсул. На подложке 601 находится впускное отверстие 602 для крови и краситель, заключенный в блистер (пакет) 604, на одном конце 601а подложки 601. Под воздействием давления на блистер 604 происходит разрыв блистера 604 со стороны туннеля, в результате чего краситель проходит через микрожидкостный туннель 606. Кровь и/или разбавленная кровь и краситель проходят через микрожидкостный канал 606 в микрожидкостный канал 608 в форме змеевика, который служит в качестве зоны смешивания 610 крови и красителя. Смесь из крови и красителя, продолжающая движение, проходит через другой микрожидкостный канал 612 в камеру просмотра 614 на противоположном конце 601b подложки. Зона просмотра 614 выполнена на подложке 601 с возможностью совмещения с оптикой 308 оптомеханической системы 212 прибора 100, 500.

Микрожидкостный чип 112b, показанный на ФИГ. 6В включает подложку 601, выполненную из материала, подходящего для взаимодействия с кровью и другими компонентами, например, красителя, моющего раствора, для микроскопии. На подложке 601 находится впускное отверстие 622 для крови, краситель, заключенный в блистер (пакет) 624, и моющий раствор, заключенный в блистер (пакет) 626, на одном конце подложки 601а. В случае использования кровь из впускного отверстия 622 для крови протекает через микрожидкостный канал 628, при этом клетки крови прилипают к стенкам микрожидкостного канала 628. Под воздействием давления на блистер 624 происходит разрыв блистера 624, в результате чего краситель проходит через микрожидкостный канал 628 через прилипшие клетки крови. В итоге краситель и клетки достигают зоны окрашивания и просмотра 630 на подложке 601. Зона окрашивания и просмотра 630 выполнена на подложке 601 с возможностью совмещения с оптикой 308 оптомеханической системы 212 прибора 100, 500. Далее под воздействием давления на блистер 626 происходит разрыв блистера 626, в результате чего моющий раствор протекает через микрожидкостный канал 628, удаляя остатки красителя и разбавляя смесь красителя и крови.

Микрожидкостный чип 112 с, показанный на ФИГ. 6С включает подложку 601, выполненную из материала, подходящего для взаимодействия с кровью и другими компонентами, например, красителя, для микроскопии. На подложке 601 предусмотрено впускное отверстие 642 для крови (на одном конце 601а подложки 601), находящееся на конце микрожидкостного канала 644, который заканчивается камерой 646 для окрашивания и просмотра (на другом конце 601b подложки 601). Камера 646 для окрашивания и просмотра выполнены на подложке 601 с возможностью совмещения с оптикой 308 оптомеханической системы 212 прибора 100, 500, 500'. Краситель в сухом состоянии содержится в стенках микрожидкостного канала 644, так что, когда кровь или разбавленная кровь 647 протекает через микрожидкостный канал 644 в зону окрашивания и просмотра, кровь 647 подхватывает краситель. Этот микрожидкостный чип 112 обычно используется для просмотра отдельных эритроцитов. Здесь микрожидкостный канал неглубокий, диаметром около 10 микрометров, поскольку кровь не разбавляется.

Микрожидкостный чип 112d, показанный на ФИГ. 6D включает подложку 601, выполненную из материала, подходящего для взаимодействия с кровью и другими компонентами. Подложка 601 на одном конце 601а содержит впускное отверстие 652 для образца, которое присоединяется к микрожидкостному каналу 654, который, в свою очередь, присоединяется к камере для просмотра 656 и заканчивается на ней на другом конце 601b подложки 601. Образец крови, в разбавленном или неразбавленном виде, смешанный с красителем 657, помещается во впускное отверстие 652 для образца, где окрашенный образец поступает в зону 656 просмотра. Камера для просмотра 656 выполнена на подложке 601 с возможностью совмещения с оптикой 308 оптомеханической системы 212 прибора (приборов) 100, 500, 500'.

Теперь обратим внимание на ФИГ. 6Е-1А, 6Е-1В, 6Е-2, 6Е-3, 6Е-4, 6Е-5 и 6Е-6 (6Е-1А-6Е-6), на которых изображен еще один микрожидкостный чип 112е для приборов 100, 500, 500'. Смесительная камера 662 проходит в подложку (корпус) 664 от первой стороны 666а, например, с верхней стороны на верхней поверхности 666ах, до основания 668. Основание 668 частично окружено основным каналом 670 на второй стороне 666b, например, на нижней стороне. Основание 668 является продолжением смесительной камеры 662 и выступает в качестве резервуара для выравнивания давления, например, для сбора лишней смеси крови и красителя. Часть основания 668х окружена основным каналом 670, и вместе они действуют как связанные сосуды во время смешивания пятен крови. Основной канал 670 имеет U-образную форму с основным С-образным участком 670а с проходящим наружу частями 670b, которые образуют начало канала 670 и, например, служат в качестве зоны приема крови и других жидкостей. Первая сторона 666а и вторая сторона 666b, например, лежат напротив друг друга.

Впускные/выпускные каналы 672, оканчивающиеся отверстиями 673, каждое из которых простирается от соответствующей расширяющейся части 670b основного канала 670. В процессе работы кровь/жидкость вводится из отверстия 673 через канал 672, где кровь/жидкость заполняет основной канал 670 под действием капиллярных сил.

Канал сканирования 674, выполненный с возможностью совмещения с оптикой 308 оптомеханических систем соответствующего прибора 100, 500, 500', проходит от основного канала 670 через подложку 664 до канала 676 для сброса давления. Канал сканирования 674 ориентирован, например, по существу, перпендикулярно или перпендикулярно каналу 676 для сброса давления. Канал 676 для спуска давления заканчивается отверстием 678, которое первоначально запечатано (закрыто). В процессе работы, отверстие 678 прокалывается, открываясь для окружающей среды при, например, давлении окружающей среды, создается впуск/выпуск воздуха, такой, что кровь (или текучая среда) и/или смесь крови (или текучей среды)/краситель (которая может также включать другие вещества, например, порошок из хрупкой капсулы, как подробно описано ниже), заполняет канал сканирования 674.

Смесительная камера 662 проходит в подложку 664 в форме внутреннего сужающегося (от первой стороны 666а до второй стороны 666b) усеченного конуса, который является, например, закругленным, по существу круглым или круглым, хотя другие формы, включая конусообразные формы внутри также допустимы. Стенка 680 смесительной камеры 662 образована перекрывающимися (чередующимися) пластинами 682 или выступающими элементами. Пластины 682 обеспечивают сцепление для перемешивания, когда элемент, такой как хрупкая или разрушаемая капсула, помещается в смесительную камеру 662.

Стенка 680 проходит в подложку 664, так что пластины 682 заканчиваются у основного канала 670, у первой или верхней стенки 684 основного канала 670. Основной канал 670 также включает в себя внешнюю стенку 685, которая соединяется с основанием 668 (основание 668 образует третью или нижнюю стенку канала 670, причем эта третья стенка 668 расположена напротив первой стенки 684). Внешняя стенка 685 по существу перпендикулярна или перпендикулярна первой стенке 684 и основанию 668, так что основной канал 670 открывается вдоль одной стороны, как показано на ФИГ. 6Е-4 и 6Е-5. Эта конфигурация с тремя стенками 684 (первая или верхняя стенка), 685 (вторая или наружная стенка), 668 (третья или нижняя стенка) позволяет основному каналу 670 удерживать кровь и/или другие жидкости за счет капиллярного воздействия и/или поверхностного натяжения. Точно так же канал сканирования 674 также облегчает перемещение крови/жидкости через капиллярное действие.

Подложка 664 изготовлена из пластика, что делает ее оптически прозрачной. Пластины 682 (образующие стенку камеры 680) изготовлены из эластомерного материала, который, например, является гибким и упругим. Все вышеупомянутые материалы могут стерилизоваться нагреванием и подобными методами.

ФИГ. 6Е-6 представляет собой фотографию второй стороны 666b микрожидкостного чипа 112е, на которой показано, что основной канал 670 был заполнен кровью и/или жидкостью (которая может также включать в себя краситель и/или другие вещества) под капиллярным действием.

На ФИГ. 6F показан другой вариант осуществления микрожидкостного чипа 112f, включающего в себя подложку 664. Конструкция этого микрожидкостного чипа 112f аналогична конструкции чипа 112е на ФИГ. 6Е-1А-6Е-6, с соответствующими структурами, которым присвоены те же номера элементов и описание, что и подробное описание для микрожидкостного чипа 112е выше, за исключением отдельно указанных случаев. Этот микрожидкостный чип 112f включает в себя две смесительные камеры 662 и канальные структуры, как описано выше для микрожидкостного чипа 112е, но также имеет впуск для текучей среды 686. Впуск для текучей среды (жидкости) 686 находится в гидравлическом сообщении с опорными каналами 688 и 688а, которые ведут к основным каналам 670 соответствующих смесительных камер 662. Каналы для сканирования 674 выполнены с возможностью выравнивания с оптикой 308 оптомеханических систем соответствующего прибора 100, 500, 500'. Каналы для сканирования 674 заканчиваются в каналах давления (не показаны), которые заканчиваются отверстиями 678, в соответствии подробным описанием, приведенным для микрожидкостного чипа112е.

На ФИГ. 6G показан другой вариант осуществления микрожидкостного чипа 112g, который имеет закругленную форму. Элементам, аналогичным элементам микрожидкостных чипов 112е, 112f, присваиваются те же номера элементов и соответствуют приведенным выше описаниям для соответствующего микрожидкостного чипа 112е, 112f, за исключением отдельно оговоренных случаев. Микрожидкостный чип 112g сформирован из подложки 664 и имеет две смесительные камеры 662, которые перекрывают основные каналы 690, аналогичные основным каналам 670, поскольку они также имеют U-образную форму с наружными удлинениями. Кровь/жидкость поступает во впускное отверстие 692 для жидкости, гидравлически соединенное с опорными каналами 693, которые, в свою очередь, гидравлически соединены с основными каналами 690 соответствующих смесительных камер 662. Тестовые каналы 694, которые также являются опорными каналами, соединены с соответствующими опорными каналами 693.

Основные каналы 690 гидравлически соединены с каналами 696 для сканирования и начинаются от смесительных камер 662. Каналы сканирования 696 затем закругляются, при этом закругленные участки 696а соответствуют закругленной форме микрожидкостного чипа 112g и подложки 664. Сканирующие каналы 696 (включая части 696а) выполнены с возможностью выравнивания с оптикой оптикомеханических систем соответствующего прибора. Каналы сброса давления 698 проходят от канала 696 сканирования на закругленных участках 696а. Каналы сброса давления 698 ориентированы, например, по существу, перпендикулярно или перпендикулярно каналам сканирования 696. Каждый канал сброса давления 698 заканчивается отверстием 699, которое остается закрытым до тех пор, пока не будет открыто, как подробно описано выше для отверстия 678.

Возвращаясь к ФИГ. 6Е-1А-6Е-6 и микрожидкостному чипу 112е, теперь опишем пример порядка работы. Микрожидкостные чипы 112f, 112g работают аналогично, и описание работы для микрожидкостного чипа 112е применимо к этим микрожидкостным чипам 112f, 112g. Первоначально кровь или другую текучую среду (далее кровь для описания примера работы) получают и помещают в основной канал 670 (впускное отверстие для текучей среды 686 микрожидкостного чипа 112f и впускное отверстие для текучей среды 692 микрожидкостного чипа 112g). Попадая в основной канал 670, кровь заполняет основной канал 670, перемещаясь через него под капиллярным действием.

Разрушаемая капсула или другое вещество помещается в смесительную камеру 662 и измельчается, например, путем приложения давления к смесительной камере 662. Капсульный реагент смешивается с кровью в основном канале 670. Отверстие 678 соответствующего канала сброса давления 676 открывается, находясь под давлением окружающей среды, так что смешанная кровь/вещество заполняет канал сканирования 674, для просмотра анализа с помощью оптики устройства (прибора) 100, 500, 500'.

Сигнальный канал берет свое начало из порта 114 и включает в себя биосенсорный считыватель 222, который считывает электрический отклик (генерируемый электрический ток от электрохимической реакции между образцом и электродом 116b, выводимый из электрода 116b/биосенсорной полоски 116 в качестве аналогового сигнала) от одноразового биосенсорного электрода 116b (например, на рабочем конце 116а биосенсорной полоски 116) и усиливает аналоговый сигнал электрического отклика, при этом аналоговый сигнал указывает на электрохимический реакцию на болезнь, состояние, измерение или тому подобное. Предусмотрен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 224, который преобразует аналоговые сигналы от считывателя 222 в цифровые сигналы, программный модуль 226 анализа сигналов, который анализирует цифровые сигналы, выявляя дефицит G6PD в конкретном образце, и который связывается с модулем связи 208, чтобы отправлять сигналы на смартфон 102 для дополнительного анализа.

Также сигнальный канал может использоваться для определения уровня глюкозы в крови. Биосенсорный считыватель 222 дополнительно выполнен с возможностью усиления аналогового сигнала (сигналов), генерируемого по электрическому отклику, от одноразового биосенсорного электрода (например, биосенсорной полоски 116). Аналоговые сигналы соответствуют уровням глюкозы в крови. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 224 преобразует аналоговые сигналы от считывателя 222 в цифровые сигналы, и модуль 226 анализа сигналов анализирует цифровые сигналы, принятые от АЦП 224, для определения уровня глюкозы в образце крови. Этот уровень глюкозы в крови выводится в соответствии со стандартными измерениями уровня глюкозы в крови в модуль связи 208, с последующей отправкой сигналов на смартфон 102, для дополнительного анализа и для представления на экране дисплея (смартфона 102 или автономного устройства 500, 500' (ФИГ. 5А и 5В)).

Также биосенсорные полоски 116 могут включать в себя множество биосенсорных электродов 116b, в том числе электроды для получения электрических откликов, преобразуемых в сигналы, считываемые для обнаружения дефицита G6PD и уровней глюкозы в крови в одно время и, например, одновременно.

В других вариантах осуществления сигнальный канал может использоваться для анализа других состояний, таких как другие заболевания, патогены или биомаркеры. Биосенсорный считыватель 222 дополнительно выполнен с возможностью усиления или иной модификации аналоговых сигналов, создаваемых электрическим откликом (электрохимическим откликом) от электрода на одноразовой биосенсорной полоске. Электрод на полоске биосенсора выполнен с возможностью создания электрохимической реакции при контакте образца с условием, при этом электрохимическая реакция создает ток и соответствующий аналоговый сигнал для выявления состояния (биосенсорный считыватель выполнен с возможностью распознавания электрохимических признаков (или электрохимических откликов) этих состояний, и усиливает результирующий аналоговый сигнал, вызванный электрохимическим ответом). Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 224 преобразует аналоговые сигналы от считывателя 222 в цифровые сигналы, а модуль 226 анализа сигналов (запрограммированный для определения состояния, например, наличия его отсутствия), анализирует цифровые сигналы, принятые от АЦП 224, для выявления состояния. Данные о выявленном состоянии выводятся в модуль связи 208 для отправки сигналов с результатами на смартфон 102 для представления на экране дисплея (смартфона 102 или автономного устройства 500, 500' (ФИГ. 5А и 5В)).

Устройство, например, смартфон 102 включает в себя части как микроскопического канала, так и сигнального канала. Смартфон 102 включает в себя общий центральный процессор (ЦП) 242 с подключенным хранилищем/памятью 244, модуль дисплейного экрана 246, который включает в себя логику для управления дисплейным экраном 103 смартфона 102, модуль системы глобального позиционирования (GPS) 248, хранилище данных 250, например, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), датчик 252, такой как гирометр, измеритель температуры, магнитометр и акселерометр, образующие инерционный блок измерения (ИБИ), и коммуникационный модуль 254, включающий в себя гнездовой разъем USB 255 (универсальная серийная шина) или другой аналогичный разъем для подключения штекерного разъема 209 при электронном обмене данными и/или передаче данных. Модуль 248 GPS или определения местоположения призван обеспечить отображение индикаций местоположения в реальном времени на основе встроенного блока GPS (смартфона 102 или как часть автономного устройства GPS или модуля 548 определения местоположения) путем отображения заболевания на использоваться для составления карт в реальном времени и эпидемиологического контроля и изучения таких заболеваний, как малярия.

Также имеется блок камеры/датчика изображения 260 для преобразования изображения камеры в сигналы для отображения на дисплейном экране 103 (через модуль дисплейного экрана 246), аналитический модуль 264 для анализа изображения, чтобы определить, например, тип малярийного паразита (например, Plasmodium, falciparum, P. vivax, P. malaria. P. ovale, P. Knowlesi и стадию заболевания) и выполняют маркировку данных, связанных с конкретным образцом крови. Также аналитический модуль 264 может быть запрограммирован на анализ и выявление других заболеваний и состояний, включая общий анализ крови, анализ на выявления множества (например, рецидивирующая лихорадка, филярия), микроскопию мокроты для выявления туберкулеза, анализ мочи, анализ мазка по Папаниколау и подобные анализы, а также выяление ветеринарных заболеваний и состояний.

Как основание 100, так и смартфон 102 соединяются через сеть(-и) 200 с облачным сервером 270, на который передаются рамочные образцы малярийного паразита (напрямую или из хранилища данных 250), чтобы обновить машинное обучение модуля аналитики 264, в целом. С каждым новым рамочным образцом облачный сервер 270 отправляет обновленное машинное обучение в аналитический модуль 264, тем самым улучшая процесс выявления малярийных паразитов. Это делается в режиме онлайн или в автономном режиме, когда соединение доступно, автоматически или по запросу. Облачный сервер 270 также, например, хранит каждую принятую запись теста, время, местоположение, диагноз (как паразита, так и G6PD), информацию о пациенте и симптомы, а также многое другое как на машине 102, так и, необязательно, диагноз от поставщика услуг телемедицины 280, дисплейный экран и другую информацию, и может структурировать случаи малярии в режиме реального времени. Все хранилища данных и передачи данных по сетям 200 между основанием 100, смартфоном 102, облачным сервером 270, компьютерами поставщика услуг телемедицины 280а, 280b соответствуют HIPAA (Закон об ответственности и переносе данных о страховании здоровья граждан).

Основание 100 и смартфон 102 также связаны, например, через сеть (сети) 200 с поставщиком услуг телемедицины 280, через компьютер 280а или смартфон 280b (через вышку сотовой связи 282). Поставщик услуг телемедицины 280 может предоставить диагностику, которая отправляется либо на облачный сервер 270, либо обратно на аналитический модуль 246 смартфона 102.

На ФИГ. 3 показаны схемы канала формирования изображения и сигнального канала. Эти каналы частично соединены как с основанием 100, так и со смартфоном 102.

Микроскопический канал берет начало в порту 110, к которому подключается микрожидкостный чип 112. Находясь под капиллярным действием, этот чип 112 распределяет образец крови, окрашивает его и отделяет клетки крови. Оптомеханическая система 212 включает в себя подставку или выдвижную панель 302, которая удерживает микрожидкостный чип 112. Подставка/выдвижная панель 302 находится на сканирующем механизме 304, управляемом контроллером 212а, который позволяет манипулировать микросхемой 112 в различных положениях (в виде двунаправленной стрелки овальной стрелки 306) согласно данным, полученным с помощью оптики 308 оптической системы передачи 214, которая заканчивается линзой 216 или подобным элементом. Механизм скрининга (состоящий из подставки/выдвижной панели 302 и сканирующего механизма 304), например, основан на перемещении выдвижной панели 302 или оптически экранирован на основе оптической конструкции, например, с использованием зеркала или призм (которые являются частью оптической системы передачи 214).

Изображение с оптики 308 (включая свет 309 (аналогично свету 217, подробно описанному выше)) оптической системы передачи 214 передается на объектив 320 камеры 260 смартфона 102 или на автономный датчик изображения в случае использования автономного устройства. Изображение с камеры 260 преобразуется в сигналы блоком датчика изображения 262, причем выходные сигналы вводятся в аналитический модуль 264. Выходные сигналы также поступают из аналитического модуля 264 в модуль дисплейного экрана 246, так что образец крови отображается на дисплейном экране 103.

Аналитический модуль 264, обученный процессам, включающим анализ изображений, машинное обучение и искусственный интеллект (ИИ), для выявления заболевания или состояния и предоставления протокола диагностики и/или лечения выявленного заболевания или состояния. Кроме того, ЦП 202 служит для предоставления протокола диагностики и/или лечения выявленного заболевания или состояния. Это выявление и/или диагностика заболевания и/или состояния основывается, например, на морфологическом анализе «биомаркеров» паразитов на разных стадиях и типах. Алгоритм (выполняемый контроллером 212а) включает возможности обработки изображений (в программном и/или аппаратном обеспечении), возможности сегментации (в программном и/или аппаратном обеспечении), фильтры и конкретное морфологическое сравнение с известными и собранными данными из системы RevDx. Полученные данные диагностики сохраняются в хранилище данных 250 и/или в облачном сервере 270. Например, они также передаются поставщику услуг телемедицины 280 для подтверждения.

Сигнальный канал берет свое начало в порту 114. Образец крови на биосенсорной полоске 116 помещается в порт 114, а электрический отклик (электрохимический отклик), полученный в результате электрохимической реакции, генерирует коррелированные аналоговые сигналы. Аналоговые сигналы считываются биосенсорным считывателем 222, который усиливает коррелированный аналоговый сигнал. Биосенсорный считыватель 222 усиливает и, в некоторых случаях, фильтрует аналоговый сигнал, который преобразуется в цифровой сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 224. Выход цифровых сигналов АЦП 224 вводится в модуль 226 анализа сигналов, который анализирует вход цифровых сигналов, например, на предмет дефицита G6PD. Данные, соответствующие присутствию G6PD из образца, отправляются модулем анализа сигналов 226 в модуль связи 208, а затем в модуль связи 254 смартфона 112. Теперь в смартфоне 112 данные отправляются из модуля связи 254 в аналитический модуль 264, где производится анализ на предмет рекомендуемого препарата на основе известных процедур лечения. Аналитический модуль 264 подает сигнал на модуль дисплейного экрана 246 для отображения на дисплейном экране 103 графического списка, показывающего, существует ли дефицит G6PD и тип малярийного паразита, его вид, плотность, стадия и другие факторы.

Также, если сигнальный канал выполнен с возможностью вывода показаний уровня глюкозы в крови, как подробно описано выше, такие показания уровня глюкозы в крови могут быть получены с выходом G6PD или отдельно от него, в зависимости от электрода (ов) 116b на биосенсорной полоске 116. Например, результат G6DP в сочетании с уровнем глюкозы анализируется ЦП 202 для определения протокола лечения, например, как показано на ФИГ. 7. Протоколы лечения, а также наличие заболевания или состояния отображаются на дисплейных экранах, смартфоне 103 или автономном устройстве 500, 500' в качестве пользовательского интерфейса (UI), как указано ЦП 202 в описанных устройства 100, 500, 500'.

Окончательное решение относительно протокола лечения малярии, в случае обнаружения малярии, основывается на анализе по микроскопическому каналу и по сигнальному каналу. Этот анализ выполняется автоматически с помощью алгоритма (запускаемого, например, ЦП 202) на месте в течение нескольких минут или, в случае неопределенности, данные могут быть отправлены через Интернет и проанализированы удаленно поставщиком услуг телемедицины 280 через сети 200.

Точно так же, если сигнальный канал должен определить другие показания заболеваний и состояний из крови, включая вывод G6PD, анализ глюкозы в крови или анализ мочи. Один или несколько из вышеупомянутых показателей анализируются вместе в соответствии с программой, предусмотренной ЦП 202, для определения протокола лечения.

Теперь обратим внимание на ФИГ. 4А и 4В, на которых изображены блок-схемы с детальным описанием процессов, реализуемых компьютером, в соответствии с вариантами осуществления описываемого предмета изобретения. Также приводится ссылка на элементы, показанные на ФИГ. 1-3. Процесс и подпроцессы на ФИГ. 4А и 4В являются компьютеризированными процессами, выполняемыми системой в соответствии с изобретением, и, например, они выполняются вручную и/или автоматически и, например, в режиме реального времени.

На ФИГ. 4А показана блок-схема примера процесса микроскопии для микроскопического канала в соответствии с изобретением. Сначала получают образец крови и помещают на микрожидкостный чип, такой как микрожидкостный чип 112, подробно описанный выше, и кровь окрашивают с помощью микрожидкостного чипа 112, помещенного в основание 100 через порт 110, в блоке 402. Через оптическую систему передачи (оптическая передача) 214 в блоке 404 микроскопическое изображение образца крови, окрашенного в микрожидкостном чипе, достигает камеры 260 смартфона или автономного устройства 102. Изображение в блоке камеры/датчика изображения 260 преобразуется в цифровые данные, например цифровые сигналы, в блоке 406. Цифровые данные анализируются в блоке 408 модулем анализа программного обеспечения 264 с использованием машинного обучения и искусственного интеллекта (ИИ). Модуль анализа 264 сообщает о диагностике в блоке 420. Кроме того, в блоке 420 изображение образца крови отображается на дисплейном экране 103 через модуль дисплейного экрана 246. Из блока 408 процесс может перейти к блоку 470, где он завершается.

При переходе из блока 420 к блоку 430 результаты анализа образца крови, включая визуальное изображение, могут быть помечены аналитическим модулем 264 (необязательно).

Из блока 430 процесс может перемещать один или несколько из трех необязательных путей, определенных блоком в серии 440, серии 450 и серии 460.

При переходе из блока 430 к блоку 440, помеченные результаты анализа образца могут быть сохранены, например, в хранилище данных 250. Затем помеченные данные могут быть отправлены из хранилища на облачный сервер, такой как облачный сервер 270, в блоке 442 или непосредственно в облачный сервер 270, из блока 430 в блок 442. В блоке 442 облачный сервер 470 обновляет машинное обучение, искусственный интеллект (ИИ) данными и диагностикой для изображения. Процесс переходит к блоку 444, где аналитический модуль 264 обновляется с этими новыми данными. Затем процесс переходит к блоку 470, где он заканчивается.

При переходе из блока 430 к блоку 450, помеченные результаты анализа образца или сохраненные помеченные результаты анализа образца (из блока 440) в рамках необязательного процесса могут быть отправлены, например, переданы по сети 200 специалисту по телемедицине 280, например, на его компьютер 280а или смартфон, планшет, ноутбук 280b и т.п. В блок 452 поступает диагноз от поставщика услуг телемедицины 280, например, на смартфон 102, после чего процесс переходит к блоку 470, где он заканчивается, или на облачном сервере 270. После получения в облачном сервере 270 процесс переходит к блоку 444, где аналитический модуль 264 обновляется этими новыми данными, или к блоку 460, подробно описанному ниже. Из блока 444 процесс переходит к блоку 470, где он заканчивается.

В блоке 460, переход к которому выполнен из блока 430, либо из блока 452, образец, на базе метки GPS и метки времени, может быть отображен дополнительно, например, облачным сервером 270. Процесс может перейти к необязательному процессу блока 462, где облачный сервер 270 предоставляет карту всех результатов анализа. Затем процесс переходит к блоку 470, где он заканчивается. Процесс также может перемещаться из блока 460 к блоку 470, где он заканчивается.

На ФИГ. 4В показана блок-схема, описывающая последовательность операций иллюстративного процесса обработки сигнала для сигнального канала в соответствии с изобретением. Первоначально, на этапе 412, образец крови получают и помещают на биосенсорную полоску, такую как биосенсорная полоска 116, подробно описанная выше. Биосенсорная полоска 116 помещается в основание 100 через порт 114 в блоке 402. Образец крови вызывает электрохимическую реакцию, которая приводит к выводу электрического отклика в блоке 414 в виде аналогового сигнала (сигналов), который считывается биосенсорным считывателем 222. Этот вывод аналогового сигнала, например, усиливается биосенсорным считывателем 222, вводится в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 224 в блоке 416, который преобразует аналоговые сигналы в цифровые сигналы. Затем цифровые сигналы вводятся в модуль анализа сигналов 226, где сигналы анализируются, в блоке 418. Затем сигналы передаются в модуль анализа 264, который сообщает диагноз, в блоке 420'. Кроме того, в блоке 420' графическое и абсолютное число, указывающее состояние дефицита G6PD, отображается на дисплейном экране 103 через модуль дисплейного экрана 246. Из блока 418 процесс может перейти к блоку 470, где он заканчивается.

Из блока 420' процесс может переходить к необязательным процессам блока 430, 440, 442, 444, 450, 452, 460, 462 и, в конечном итоге, завершаться в блоке 470, как подробно описано выше.

На ФИГ. 5А и 5В показаны альтернативные мобильные вычислительные устройства 500, 500' для выполнения описываемых процессов через микроскопический канал и сигнальный канал. Устройства 500, 500' включают в себя компоненты, идентичные или подобные компонентам в устройстве 100, имеют те же номера элементов и соответствуют описанию, приведенному выше для устройства 100 по ФИГ. 2. Компоненты, включая модуль дисплейного экрана 546 (который управляет дисплейным экраном 503, например, сенсорный экран устройства 500), GPS-модуль на основе определения местоположения 548, хранилище данных 550, датчики IMU 552, модуль датчика изображения 562 и аналитический модуль 564 идентичны или аналогичны соответствующим компонентам на смартфоне 102 по ФИГ. 2, но имеют номера элементов в 500 (а не в 200 по ФИГ. 2) и соответствуют компоненту с соответствующим номером на ФИГ. 2. Аналитический модуль 564 анализирует отсканированный образец, например, с помощью идентификации изображения, искусственного интеллекта и подобных средств, определяя наличие или отсутствие заболевания и/или состояния (например, диагностика малярийных паразитов) или измерение (например, уровень глюкозы в крови и общий анализ крови). Оптическая система передачи 214 является опциональной, поскольку устройство 500 (ФИГ. 5А) может работать как автономное устройство, которое не нуждается в объективе 216 и оптической системе передачи 214, или со смартфоном или другим устройством, которому может потребоваться оптическая система передачи 214 и объектив 216. В устройстве 500' (ФИГ. 5В) отсутствует оптическая система передачи 214 и объектив 216, и как таковая она работает исключительно как автономное устройство.

На ФИГ.5С показано устройство 500', работающее как автономный блок, включающий в себя дисплейный экран 503, на котором представлен снимок экрана 580. Это устройство 500' является ручным и, следовательно, портативным и работает от батареи, а также может подзаряжаться от внешнего источника питания и солнечной энергии.

На ФИГ. 7 показан процесс в виде диаграммы решений, например, запрограммированной (и выполняемой) ЦП 202 устройств 100, 500 и 500' для поддержки принятия решений о лечении (например, предоставления рекомендаций по лечению, протоколов лечения и тому подобного). Рекомендации и протоколы лечения появляются, например, в виде пользовательских интерфейсов (UI) на дисплейных экранах, таких как интерфейсы на дисплейном экране 503 автономного устройства 500', отображенных в виде дисплейных экранов (снимков экрана) 580a-580d на ФИГ. 8A-8D4; подробное описание приводится ниже.

На первом этапе процесса в случае обнаружения тропической малярии в рамках блока 702 производится проверка уровня глюкозы в крови с тем, чтобы определить наличие гипогликемии у пациента в блоке 704. При получении положительного результата предлагается лечение при помощи артемизинин-комбинированной терапии (АКТ) в блоке 706. В блоке 708, в случае использования примахина для предотвращения дальнейшей передачи, может проводиться тест на дефицит G6PD с помощью устройств 100, 500, 500', описанных в настоящем документе.

На втором этапе процесса в случае выявления нетропической малярии или смешанной инфекции в рамках блока 712 предлагается лечение при помощи АКТ и хлорохина, а также проведение теста на G6PD с использованием устройств 100, 500, 500', описанных в настоящем документе, в блоке 714. Если результат теста на G6PD отрицательный рекомендуется лечение примахином в блоке 716.

На третьем этапе процесса в случае получения отрицательного результата теста на тропическую и нетропическую малярию рекомендуется провести повторное тестирование с устройствами 100, 500, 500' по схеме, описанной выше, при высоком клиническом подозрении пациента в блоке 722.

На ФИГ. 8А показано устройство 500' со снимком экрана 580а, на котором отображен результат теста на малярию и предлагаемый протокол лечения. На ФИГ. 8В показано устройство 500' со снимком экрана 580b, на котором отображен результат теста на малярию и информация о лекарствах, которая может поступать из ЦП 202 или облачного сервера 270. На ФИГ. 8С показано устройство 500' со снимком экрана 580 с, на котором приводится детальное количество лейкоцитов. На ФИГ. 8D показано устройство 500' со снимком экрана 580d, на котором приводится детальное количество эритроцитов.

Хотя устройства и способы, описанные выше, относятся к заболеваниям, таким как малярия, эти устройства также могут использоваться для диагностики других заболеваний и показателей крови, например, для определения количества лейкоцитов/эритроцитов и дифференцировки лейкоцитов, с различными модулями, запрограммированными для распознавания лейкоцитов/эритроцитов и формирования аналитических данных по ним.

Реализация способа и/или системы вариантов осуществления изобретения может включать выполнение или завершение выбранных задач вручную, автоматически или совмещая оба метода. Кроме того, в соответствии с фактическим инструментарием и оборудованием вариантов осуществления способа и/или системы в соответствии с изобретением несколько выбранных задач могут быть реализованы аппаратными средствами, программным обеспечением или встроенным программным обеспечением или их комбинацией с использованием операционной системы.

Например, аппаратное обеспечение для выполнения выбранных задач согласно вариантам осуществления изобретения может быть реализовано в виде чипа или микросхемы. В качестве программного обеспечения выбранные задачи в соответствии с вариантами осуществления изобретения могут быть реализованы в виде множества программных инструкций, выполняемых компьютером с использованием любой подходящей операционной системы. В примере осуществления изобретения одна или более задач в соответствии с примерами осуществлений способа и/или системы, как описано в настоящем документе, выполняются процессором данных, таким как вычислительная платформа, предназначенная для выполнения множества инструкций. Опционально, процессор данных включает в себя энергозависимую память для хранения инструкций и/или данных и/или энергонезависимую память, например, постоянные носители данных, такие как магнитный жесткий диск и/или съемный носитель, для хранения команд и/или данных. Опционально также предоставляется сетевое соединение. Также возможно предоставления дисплея и/или пользовательского устройства ввода, такого как клавиатура, мышь или принтер.

Например, любая комбинация одного или нескольких энергонезависимых машиночитаемых (информационных) носителей может использоваться в соответствии с перечисленными выше вариантами осуществления настоящего изобретения. Энергонезависимый машиночитаемый (информационный) носитель может быть машиночитаемым сигнальным носителем или машиночитаемым информационным носителем. Машиночитаемый носитель данных может быть, помимо прочего, электронной, магнитной, оптической, электромагнитной, инфракрасной или полупроводниковой системой, прибором или устройством или любой подходящей комбинацией вышеперечисленного. Более конкретные примеры (неисчерпывающий список) машиночитаемого информационного носителя могут включать следующее: электрическое соединение, имеющее один или несколько проводов, дискету портативного компьютера, жесткий диск, оперативную память (RAM), постоянное ЗУ (ROM), стираемое ППЗУ (EPROM или флэш-память), оптоволокно, портативное ПЗУ на компактных дисках (CD-ROM), оптическое запоминающее устройство, магнитное запоминающее устройство или любую другую подходящую комбинацию вышесказанного. В контексте настоящего документа машиночитаемый информационный носитель может представлять собой любой материальный носитель, который может содержать или хранить программу для использования или исполнения команды системой, прибором или устройством.

Машиночитаемый носитель сигналов может включать в себя распространяемый информационный сигнал с машиночитаемым программным кодом, например, в основной полосе частот или как часть несущей волны. Такой распространяемый сигнал может принимать любую из множества форм, включая, помимо прочего, электромагнитную, оптическую или любую подходящую их комбинацию. Машиночитаемый носитель сигналов может быть любым машиночитаемым носителем, который не является машиночитаемым информационным носителем и который может передавать, распространять или транспортировать программу для использования системой, устройством или исполнения команды системой, прибором или устройством.

Ссылаясь на разделы и фигуры, представленные выше, следует понимать, что в данном документе представлены различные варианты осуществления компьютерных способов, некоторые из которых могут быть выполнены различными вариантами осуществления приборов и систем, описанных в настоящем документе, и некоторые из которых могут быть выполнены в соответствии с инструкциями, хранящимися на энергонезависимых машиночитаемых носителях, описание которых приводится в настоящем документе. Тем не менее, некоторые варианты осуществления компьютеризованных способов, описанных в данном документе, могут выполняться другими устройствами или системами и могут выполняться в соответствии с инструкциями, хранящимися на машиночитаемых информационных носителях, отличных от тех, которые описаны в настоящем документе, по усмотрению специалистов в данной области техники со ссылкой на описываемые варианты осуществления. Любая ссылка на системы и машиночитаемые информационные носители в отношении следующих компьютеризированных способов приведена в пояснительных целях и не предназначена для ограничения какой-либо из таких систем и любого из таких энергонезависимых машиночитаемых информационных носителей в отношении вариантов осуществления компьютеризированных способов, описанных выше. Аналогично, любая ссылка на следующие компьютеризированные способы в отношении систем и машиночитаемых информационных носителей предоставляется в пояснительных целях и не предназначена для ограничения любого из таких компьютеризированных способов, описанных в настоящем документе.

Схема процесса и блок-схемы на фигурах иллюстрируют архитектуру, функциональные возможности и работу возможных реализаций систем, способов и компьютерных программных продуктов в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. В связи с этим каждый блок в схеме процесса или блок-схемах может представлять модуль, сегмент или часть кода, который содержит одну или несколько исполняемых инструкций для реализации указанной логической функции (функций). Также следует отметить, что в некоторых альтернативных реализациях функции, отмеченные в блоке, могут происходить в порядке, указанном на фигурах. Например, два блока, которые следуют один за другим, могут фактически выполняться одновременно, или блоки могут иногда выполняться в обратном порядке, в зависимости от задействованных функциональных возможностей. Также следует отметить, что каждый блок схемы процесса и/или блок-схем и комбинаций блоков в схемах процесса и/или блок-схемах может быть реализован аппаратными системами специального назначения, которые выполняют указанные функции или действия, или комбинации специального оборудования и компьютерных инструкций.

Описания различных вариантов осуществления настоящего изобретения были представлены для наглядного примера, не являясь при этом исчерпывающими или ограничивающими описываемые варианты осуществления. Многие модификации и изменения станут очевидными для специалистов в данной области техники без отклонения от объема и сущности описанных вариантов осуществления. Термины, используемые в настоящем документе, призваны максимально точно описать принципы вариантов осуществления, практическое применение или техническое усовершенствование по сравнению с технологиями, имеющимися на рынке, или дать возможность другим специалистам в данной области техники понять варианты осуществления, описываемые в данном документе.

В целях настоящего документа, формы единственного числа включают множественное число, если контекстом явно не предусмотрено иное.

Слово «иллюстративный» используется в настоящем документе для обозначения «служащий примером, образцом или иллюстрацией». Любой вариант осуществления, описанный как «иллюстративный», не обязательно должен рассматриваться как предпочтительный или преимущественный по сравнению с другими вариантами осуществления и/или исключать включение признаков из других вариантов осуществления.

Понятно, что определенные признаки изобретения, которые для ясности описаны в контексте отдельных вариантов осуществления, также могут быть предоставлены в комбинации в одном варианте осуществления. И наоборот, различные признаки изобретения, которые для краткости описаны в контексте одного варианта осуществления, также могут быть предусмотрены отдельно или в любой подходящей подкомбинации или как подходящие в любом другом описанном варианте осуществления изобретения. Определенные признаки, описанные в контексте различных вариантов осуществления, не должны рассматриваться как существенные признаки этих вариантов осуществления, если только вариант осуществления не работает без этих элементов.

Вышеописанные процессы, включая их части, могут выполняться программным обеспечением, аппаратными средствами и их комбинациями. Эти процессы и их части могут выполняться компьютерами, устройствами компьютерного типа, рабочими станциями, процессорами, микропроцессорами, другими электронными поисковыми инструментами и памятью, а также другими устройствами временного хранения, связанными с ними. Процессы и их части также могут быть воплощены в программируемых энергонезависимых информационных носителях, например, компакт-дисках (CD) или других дисках, включая магнитные, оптические и т.д., считываемых машиной или подобными устройствами, или другом используемом информационном носителе, включая магнитные, оптические или полупроводниковые запоминающие устройства или другие источники электронных сигналов.

Процессы (способы) и системы, включая их компоненты, описаны с иллюстративной ссылкой на конкретное аппаратное и программное обеспечение. Описание процессов (способов) носит иллюстративный характер, что позволяет специалистами в данной области техники опускать и/или изменять отдельные шаги или их порядок, ограничивая эти варианты осуществления на практике без излишних экспериментов. Процессы (способы) и системы были описаны таким образом, чтобы специалисты в данной области техники могли легко адаптировать другие аппаратные и программные средства, что может потребоваться для практического применения любого из вариантов осуществления без проведения дополнительных экспериментов и использования обычных методов.

Несмотря на то, что изобретение было описано в связи с его конкретными вариантами осуществления, очевидно, что многие альтернативы, модификации и варианты будут очевидны для специалистов в данной области техники. Соответственно, оно способно включить любые такие альтернативы, модификации и варианты, которые соответствуют характеру и широкому объему прилагаемой формулы изобретения.

Claims (8)

1. Микрожидкостное устройство для подготовки пробы крови к анализу, содержащее подложку, включающую противоположные первую и вторую стороны; камеру, проходящую в подложку от первой стороны ко второй стороне до основания, причем камера содержит выступающие элементы, образующие стенку камеры; и основной канал, проходящий вдоль, по меньшей мере, части стенки камеры вдоль основания камеры, отличающееся тем, что камера имеет коническую форму, так что камера сужается внутрь от первой стороны ко второй стороне, выступающие элементы включают накладывающиеся друг на друга пластины, образующие стенку камеры, а основной канал находится между пластинами, образующими стенку и основание.

2. Микрожидкостное устройство по п.1, отличающееся тем, что пластины изготовлены из гибкого и упругого материала.

3. Микрожидкостное устройство по п.1, отличающееся тем, что основной канал имеет С-образную форму и соответствует форме периферии стенки камеры.

4. Микрожидкостное устройство по п.3, отличающееся тем, что основной канал содержит противоположные верхнюю и нижнюю стенки с наружной стенкой, которая находится между верхней и нижней стенками.

5. Микрожидкостное устройство по п.4, отличающееся тем, что наружная стенка перпендикулярна противоположным верхней и нижней стенкам.

6. Микрожидкостное устройство по п.5, отличающееся тем, что основной канал имеет размеры, способствующие капиллярному действию для перемещения пробы крови через основной канал.

7. Микрожидкостное устройство по п.1, отличающееся тем, что первая сторона содержит поверхность, а камера проходит в подложку от поверхности.

8. Микрожидкостное устройство по п.1, отличающееся тем, что канал, выходящий из основного канала, способен сообщаться с окружающей средой через открываемое отверстие и заполняться пробой крови из основного канала.