得益于其快速、简单、灵敏度高，便携的特点，等温扩增已被证明是基于现场应用的理想工具，特别在偏远或资源有限的环境中。由于即时检测(POCT)等温放大技术的出现，诊断评估的格局经历了范式转变。紧凑型便携式等温放大设备的发展进一步强调了它们对诊断方法的变革性影响。然而，在优先考虑便携性的同时，这些设备可能会表现出功能上的局限性，例如，进行多个等温扩增检测分析的可行性受到使用单一激发光源的阻碍。特别是，依靠肉眼观察荧光信号不适合高通量处理。此外，这些设备主要依赖于本地离线数据存储，阻碍了在紧急公共卫生情况下迅速整合结果，导致它们在病原体突然爆发期间解决紧急公共卫生情况的效率较低。

  本研究为了提高等温扩增的效率和速度，设计制造了一种高效的等温荧光放大装置，用于在公共卫生危机期间快速检测病原体(图1)。该设备具有多通道功能，可同时检测各种目标，与医疗物联网(IoMT)集成以进行远程控制和数据上传，并包含基于深度学习的快速结果批处理系统。设备主要包括四个核心组件。其中，等温扩增组件包括一个温度传感器和一个硅橡胶加热板，由内置微处理器控制;多通道荧光检测组件包括四脚共阴极LED去产生多激发光，通过智能手机无线控制，荧光照片由带有所需滤光片的智能手机收集，屏幕在设备的顶部;医疗物联网组件和医疗物联网模块集成，其中包括具有嵌入式Wi-Fi功能的微处理器;结果快速批处理系统配备了深度学习驱动的目标识别模块。

  图1 研制的便携式多通道等温可视化荧光装置的外观和结构。(a)已开发设备的数码照片，(b)设备的内部结构，(c)设备及其尺寸的爆炸视图，(d)使用YOLOv8进行批量处理的流程图

  图2 荧光强度与(a)SA和(b)MRSA浓度的关系。绿色荧光信号由本发明装置通过多重RPA检测产生，红色荧光信号由本发明装置分别通过CRISPR/Cas12a介导的核酸检测产生

  图3 (a)平均平均精度(mAP)随时间变化的图。(b)100 时绿色正、红色正和所有类别的Precision-Recall曲线，以及相应的mAP@0.5。(c)表示训练模型准确性的混淆矩阵;“G”表示绿色阳性管，“R”表示红色阳性管，“BG”表示背景

  图4 (a)设备上多重RPA法和CRISPR/Cas12a介导核酸检测法获得的12份临床样品荧光信号热图。混淆矩阵用于(a)qPCR和(b)快速结果批处理系统的结果比较;“S”代表金黄色葡萄球菌(SA)加标血液样本，“M”代表耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)加标血液样本，“U”代表未加标血液样本

  总的来说，本研究成功开发了一种便携式等温荧光扩增装置，有望在紧急公共卫生情况下大幅改善POCT。该设备具有多通道光激发双模式检测设计，广泛的反应温度范围，与医疗物联网无缝集成，以及基于深度学习检测算法的复杂快速结果批量处理系统。这些创新功能加快了阳性样品的识别，并加快了大规模测试结果分析。在概念验证实验中，所开发的方法已成功地用于在35分钟内通过多重RPA和CRISPR/Cas 12a介导的核酸检测法同时检测SA和MRSA，其最低检测限分别为18 CFU/mL和20 CFU/mL。此外，该装置在分析临床样本方面的成功应用突出了其作为传染病管理领域可靠工具的潜力。

  论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c02973