ПЛОСКИЕ КОНФОРМНЫЕ СХЕМЫ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ

1. Способ обнаружения или количественного определения целевого аналита в образце с помощью портативного измерительного устройства и конформной схемы сенсора аналита, содержащий этапы:
(a) предоставления конформной схемы сенсора аналита, имеющей электрод сравнения и рабочий электрод;
(b) приложения переменного входного электрического напряжения между электродом сравнения и рабочим электродом конформной схемы сенсора аналита;
(c) варьирования частоты переменного электрического напряжения между минимальной частотой и максимальной частотой;
(d) усиления выходного тока, текущего между электродом сравнения и рабочим электродом, с помощью программируемого усилителя напряжения;
(e) вычисления импеданса посредством сравнения входного электрического напряжения с выходным током с помощью программируемого микроконтроллера; и
(f) обнаружения целевого аналита или вычисления концентрации целевого аналита по вычисленному импедансу с помощью программируемого микроконтроллера.
2. Способ по п. 1, причем входное электрическое напряжение имеет минимальную частоту 2 Гц и максимальную частоту 15 кГц.
3. Способ по п. 1, причем входное электрическое напряжение имеет минимальную частоту 50 Гц и максимальную частоту 15 кГц.
4. Способ по п. 1, причем частоту входного электрического напряжения варьируют с шагом 2 Гц.
5. Способ по п. 1, причем входное электрическое напряжение является синусоидальным.
6. Способ по п. 1, причем входное электрическое напряжение является пилообразным сигналом.
7. Способ по п. 1, причем входное электрическое напряжение является прямоугольным сигналом.
8. Способ по п. 1, причем входное электрическое напряжение является треугольным сигналом.
9. Способ по п. 1, причем входное электрическое напряжение находится между 1 мВ и 10 В.
10. Способ по п. 1, причем входное электрическое напряжение находится между 1 мВ и 100 мВ.
11. Способ по п. 1, причем входное электрическое напряжение находится между 100 мВ и 10 В.
12. Способ по п. 1, причем выходной ток находится между 10 пА и 10 мА.
13. Способ по п. 1, причем выходной ток находится между 10 пА и 100 нА.
14. Способ по п. 1, причем выходной ток находится между 100 нА и 10 мА.
15. Способ по п. 1, причем выходной ток увеличивают посредством множителя от 1 до 200.
16. Способ по п. 1, дополнительно содержащий вычисление разности фазы между входным электрическим напряжением и выходным током с помощью программируемого микроконтроллера.
17. Способ по п. 1, дополнительно содержащий вычисление импеданса как функции частоты путем применения преобразования Фурье с помощью программируемого микроконтроллера.
18. Способ по п. 1, дополнительно содержащий вычисление импеданса с использованием кривых Лиссажу с помощью программируемого микроконтроллера.
19. Способ по п. 1, дополнительно содержащий вычисление импеданса как функции частоты с помощью мультисрезового разделения и анализа сигнала.
20. Способ по п. 1, дополнительно содержащий отображение вычисленной концентрации целевого аналита на ЖК дисплее.
21. Способ по п. 1, дополнительно содержащий отображение выходных данных на ЖК дисплее.
22. Способ по п. 1, дополнительно содержащий отображение выходных данных на смартфоне.
23. Способ по п. 1, дополнительно содержащий обеспечение ввода с помощью миниджойстика.
24. Способ по п. 1, дополнительно содержащий обеспечение ввода с помощью смартфона.
25. Способ по п. 1, причем расчетный импеданс является нефарадеевским.
26. Конформная схема сенсора аналита, содержащая:
твердую подложку, имеющую верхнюю поверхность, содержащую пористую нанотекстурированную подложку;
проводящий материал, расположенный на верхней поверхности твердой подложки в конструкции схемы, создавая посредством этого схему, содержащую рабочий электрод и электрод сравнения.
5
20
2
27. Схема сенсора аналита по п. 26, причем пористая нанотекстурированная подложка имеет пористость от 10×10 до 10×10 пор/см.
7
16
2
28. Схема сенсора аналита по п. 27, причем пористая нанотекстурированная подложка имеет пористость от 10×10 до 10×10 пор/см.
29. Схема сенсора аналита по п. 26, причем пористая нанотекстурированная подложка является изолирующей подложкой.
30. Схема сенсора аналита по п. 26, причем пористая нанотекстурированная подложка является бумагой или нитроцеллюлозой.
31. Сенсор аналита по п. 30, причем пористая нанотекстурированная подложка обработана полимером.
32. Схема сенсора аналита по п. 26, причем подложка дополнительно содержит гидрофобное покрытие.
33. Схема сенсора аналита по п. 26, причем подложка дополнительно содержит поверхностное покрытие.
34. Схема сенсора аналита по п. 26, причем подложка дополнительно содержит трековую мембрану.
35. Схема сенсора аналита по п. 26, причем подложка дополнительно содержит травленную кислотой мембрану.
36. Схема сенсора аналита по п. 26, причем подложка дополнительно содержит анодированную мембрану.
37. Схема сенсора аналита по п. 26, причем подложка дополнительно содержит полимерную мембрану.
38. Схема сенсора аналита по п. 26, причем подложка дополнительно содержит керамическую мембрану.
39. Схема сенсора аналита по п. 26, причем подложка дополнительно содержит электроосажденную мембрану.
40. Схема сенсора аналита по п. 26, причем проводящий материал является проводящими чернилами или полупроводящими чернилами.
41. Схема сенсора аналита по п. 40, причем полупроводящие чернила содержат углеродные чернила и добавки.
42. Схема сенсора аналита по п. 40, причем проводящие чернила представляют собой углеродные, серебряные чернила или углеродные чернила с внедренными металлическим наночастицами.
43. Схема сенсора аналита по п. 42, причем в чернила с внедренными металлическим наночастицами внедрены золото, платина, тантал, серебро, медь, олово или графен.
44. Схема сенсора аналита по п. 26, причем схема является нелинейной схемой.
45. Схема сенсора аналита по п. 26, причем схема является неомической схемой.
46. Схема сенсора аналита по п. 26, дополнительно заданная в качестве поверхности базового электрода.
47. Схема сенсора аналита по п. 46, причем поверхность базового электрода дополнительно соединена со схемой источника.
48. Схема сенсора аналита по п. 47, причем схема источника представляет собой потенциостат.
49. Схема сенсора аналита по п. 47, причем схема источника представляет собой источник напряжения.
50. Схема сенсора аналита по п. 47, причем схема источника представляет собой источник тока.
51. Схема сенсора аналита по п. 26, причем схема не содержит захватывающий лиганд или молекулу метки.
52. Схема сенсора аналита по п. 26, причем конформный сенсор аналита дополнительно содержит окислительно-восстановительный материал.
53. Конформная схема сенсора аналита по п. 26, причем схема сенсора аналита собрана способом, содержащим:
(a) предоставление твердой пористой нанотекстурированной подложки; и
(b) перенос конструкции схемы сенсора аналита на верхнюю поверхность пористой нанотекстурированной подложки с использованием проводящего материала.
54. Схема по п. 53, причем перенос конструкции схемы содержит покрытие, наносимое погружением.
55. Схема сенсора аналита по п. 54, причем характеристическое разрешение схемы составляет вплоть до 100 нанометров/0,1 микрометра.
56. Схема сенсора аналита по п. 53, причем перенос конструкции схемы содержит штампование.
57. Схема сенсора аналита по п. 56, причем характеристическое разрешение схемы составляет вплоть до 100 нанометров/0,1 микрометра.
58. Схема сенсора аналита по п. 56, причем перенос конструкции схемы содержит конструирование схемы на 3D принтере и штампование схемы на подложке.
59. Схема сенсора аналита по п. 58, причем характеристическое разрешение схемы составляет вплоть до 100 нанометров/0,1 микрометра.
60. Схема сенсора аналита по п. 53, причем перенос конструкции схемы содержит маскирование и литографию.
61. Схема сенсора аналита по п. 60, причем характеристическое разрешение схемы составляет 1-10 микрометров.
62. Способ обнаружения целевого аналита, содержащий:
определение местоположения образца на конформной схеме сенсора аналита по любому из пп. 26-61, причем образец впитывается через пористую нанотекстурированную подложку на рабочий электрод и электрод сравнения;
прикрепление конформной схемы сенсора аналита к схеме источника; и
обнаружение целевого аналита в образце с помощью схемы источника.
63. Способ по п. 62, причем схема источника представляет собой потенциостат.
64. Способ по п. 62, причем схема источника представляет собой источник напряжения.
65. Способ по п. 62, причем схема источника представляет собой источник тока.
66. Способ по п. 62, причем образец содержит 1-10 мкл текучей среды.
67. Способ по п. 62, причем целевой аналит представляет собой белок, ДНК, РНК, SNP, малые молекулы, патогены, ионы тяжелого металла или физиологические ионы.
68. Способ по п. 62, причем образец не маркируют.
69. Способ по п. 62, причем обнаружение целевого аналита содержит обнаружение электрического изменения.
70. Портативное устройство для измерения целевого аналита, содержащее:
(a) программируемый усилитель напряжения, предназначенный для функционального соединения с рабочим электродом и электродом сравнения;
(b) программируемый микроконтроллер, функционально соединенный с программируемым усилителем напряжения, рабочим электродом и электродом сравнения;
причем программируемый микроконтроллер выполнен с возможностью прикладывать переменное входное электрическое напряжение между рабочим электродом и электродом сравнения; причем программируемый микроконтроллер выполнен с возможностью варьировать частоту переменного входного электрического напряжения между максимальной частотой и минимальной частотой; программируемый усилитель напряжения выполнен с возможностью усиливать переменный выходной ток, текущий между рабочим электродом и электродом сравнения; программируемый микроконтроллер выполнен с возможностью вычислять импеданс посредством сравнения входного электрического напряжения с измеренным выходным током; и программируемый микроконтроллер выполнен с возможностью вычислять концентрацию целевого аналита по вычисленному импедансу.
71. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем минимальная частота составляет 2 Гц и максимальная частота составляет 15 кГц.
72. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем минимальная частота составляет 50 Гц и максимальная частота составляет 15 кГц.
73. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем микроконтроллер выполнен с возможностью варьировать частоту с шагом 2 Гц.
74. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем программируемый микроконтроллер выполнен с возможностью прикладывать между рабочим электродом и электродом сравнения входное электрическое напряжение, которое является синусоидальным.
75. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем программируемый микроконтроллер выполнен с возможностью прикладывать между рабочим электродом и электродом сравнения входное электрическое напряжение, которое является пилообразным сигналом.
76. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем программируемый микроконтроллер выполнен с возможностью прикладывать между рабочим электродом и электродом сравнения входное электрическое напряжение, которое является прямоугольным сигналом.
77. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем программируемый микроконтроллер выполнен с возможностью прикладывать между рабочим электродом и электродом сравнения входное электрическое напряжение, которое является треугольным сигналом.
78. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем программируемый усилитель напряжения имеет варьируемый коэффициент усиления между 1 и 200.
79. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем микроконтроллер выполнен с возможностью прикладывать входное электрическое напряжение между 1 мВ и 10 В.
80. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем портативное измерительное устройство выполнено с возможностью обнаруживать выходной ток 10 пА или более.
81. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем программируемый микроконтроллер содержит аналого-цифровой преобразователь и цифро-аналоговый преобразователь.
82. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем программируемый микроконтроллер выполнен с возможностью измерять разность фазы между входным электрическим напряжением и выходным током.
83. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем программируемый микроконтроллер выполнен с возможностью применять преобразование Фурье к входному электрическому напряжению и выходному току для вычисления импеданса как функции частоты.
84. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем программируемый микроконтроллер выполнен с возможностью использовать кривые Лиссажу для сравнения входного электрического напряжения и выходного тока для вычисления импеданса.
85. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем программируемый микроконтроллер выполнен с возможностью применять мультисрезовое разделение и анализ сигнала для определения частоты, при которой изменение импеданса находится на максимуме или минимуме.
86. Портативное измерительное устройство по п. 70, дополнительно содержащее жидкокристаллический дисплей, функционально соединенный с программируемым микроконтроллером; миниджойстик, функционально соединенный с программируемым микроконтроллером; причем миниджойстик выполнен с предоставлением пользователям возможности ввода; а жидкокристаллический дисплей выполнен с возможностью отображать выходные данные.
87. Портативное измерительное устройство по п. 70, дополнительно содержащее смартфон, функционально соединенный с программируемым микроконтроллером; причем смартфон выполнен с предоставлением пользователям возможности ввода; а смартфон выполнен с возможностью отображать выходные данные.
88. Портативное измерительное устройство по п. 86, причем выходные данные содержат целевую концентрацию аналита.
89. Портативное измерительное устройство по п. 70, причем портативное измерительное устройство не содержит окислительно-восстановительного зонда.
90. Способ калибровки портативного измерительного устройства посредством тестирования множества растворов, имеющих известные концентрации аналита, содержащий:
(a) приложение входного электрического напряжения между электродом сравнения и рабочим электродом для каждого из упомянутого множества растворов;
(b) вычисление импеданса для каждого из упомянутого множества растворов посредством сравнения входного электрического напряжения с выходным током с помощью программируемого микроконтроллера;
i
1
2
i
1
2
2
(c) вычисление коэффициентов уравнения z=bx+bx+c, где z – импеданс, x – известные концентрации целевого аналита, а b, b и c – коэффициенты.
91. Набор, содержащий:
(a) конформную схему по любому из пп. 26-60; и
(b) портативное измерительное устройство по любому из пп. 70-89.