Системы и способы биохимического анализа, включающие основной прибор и съемный картридж - RU2016145904A
Код документа: RU2016145904A
Формула
1. Система, содержащая:
съемный картридж, имеющий корпус картриджа и включающий в себя гидравлическую сеть, расположенную внутри корпуса картриджа, выполненную с возможностью принимать и гидравлически направлять биологический образец для проведения по меньшей мере одного из анализа образца или подготовки образца, причем съемный картридж также включает в себя клапан управления потоком, который функционально связан с гидравлической сетью и подвижен относительно гидравлической сети для управления потоком биологического образца через нее, а корпус картриджа имеет сторону корпуса, которая определяет внешний вид съемного картриджа и обеспечивает функциональный доступ к клапану управления потоком;
основной прибор, имеющий управляющую сторону, выполненную с возможностью разъемно взаимодействовать со стороной корпуса съемного картриджа, причем упомянутые сторона корпуса и управляющая сторона совместно образуют системный интерфейс, при этом основной прибор включает в себя привод клапана, который взаимодействует с клапаном управления потоком через системный интерфейс; и
узел обнаружения, удерживаемый по меньшей мере одним из съемного картриджа или основного прибора, включающий в себя детектор изображения и реакционную камеру, которая находится в проточном сообщении с гидравлической сетью, причем детектор изображения выполнен с возможностью обнаружения предусмотренных реакций внутри реакционной камеры.
2. Система по п. 1, в которой управляющая сторона и сторона корпуса являются в целом плоскими и обращены друг к другу, при этом системный интерфейс представляет собой односторонний интерфейс, в котором основной прибор и съемный картридж функционально связаны друг с другом только через сторону корпуса и управляющую сторону.
3. Система по п. 2, в которой основной прибор и съемный картридж функционально связаны таким образом, что основной прибор и съемный картридж крепятся друг к другу на системном интерфейсе с установлением по меньшей мере одной из гидравлической связи, электрической связи или тепловой связи через системный интерфейс.
4. Система по любому из пп. 1-3, в которой управляющая сторона представляет собой верх основного прибора с учетом силы тяжести, так что съемный картридж сидит на основном приборе и поддерживается им.
5. Система по любому из пп. 1-4, в которой привод клапана включает в себя удлиненное тело привода, которое проходит через сторону корпуса в корпус картриджа.
6. Система по любому из пп. 1-5, в которой клапан управления потоком включает в себя удлиненное тело привода, которое проходит через управляющую сторону в основной прибор.
7. Система по любому из пп. 1-6, в которой основной прибор имеет сторону прибора, которая обращена в противоположном направлении относительно управляющей стороны, причем основной прибор имеет размер прибора, простирающийся между управляющей стороной и этой стороной прибора, причем основной прибор и съемный картридж имеют больший суммарный размер, чем этот размер прибора.
8. Система по любому из пп. 1-7, в которой каждый из съемного картриджа и основного прибора включает в себя контактный набор электрических контактов, причем эти контактные наборы электрически соединяются друг с другом на системном интерфейсе.
9. Система по любому из пп. 1-8, в которой сторона корпуса является первой стороной корпуса, а корпус картриджа дополнительно имеет вторую сторону корпуса, причем первая и вторая стороны корпуса обращены в различных направлениях, при этом системный интерфейс представляет собой многосторонний интерфейс, в котором основной прибор и съемный картридж функционально связаны друг с другом вдоль каждой из первой и второй сторон корпуса.
10. Система по п. 9, в которой первая и вторая стороны корпуса являются в целом перпендикулярными друг другу, основной прибор имеет корпус прибора, имеющий первую и вторую управляющие стороны, которые обращены в перпендикулярных направлениях и образуют открытое углубление основного прибора, причем съемный картридж располагается внутри открытого углубления таким образом, что первая и вторая стороны корпуса взаимодействуют с первой и второй управляющими сторонами.
11. Система по п. 10, в которой привод клапана включает в себя удлиненное тело, которое проходит через системный интерфейс между первой стороной корпуса и первой управляющей стороной, причем вторая сторона корпуса и вторая управляющая сторона включают в себя соответствующие контактные наборы электрических контактов, и эти контактные наборы электрически соединяются друг с другом вдоль системного интерфейса.
12. Система по п. 9, в которой первая и вторая стороны корпуса обращены в целом в противоположных направлениях, причем основной прибор имеет сторону прибора и выходящее на эту сторону прибора гнездо приема картриджа, при этом съемный картридж размещается внутри гнезда приема картриджа.
13. Система по п. 12, в которой съемный картридж и основной прибор гидравлически связываются вдоль первой стороны корпуса и электрически соединяются вдоль второй стороны корпуса.
14. Система по п. 12, в которой основной прибор включает в себя запирающий механизм, который зацепляет по меньшей мере одну из первой стороны корпуса или второй стороны корпуса, чтобы удерживать съемный картридж внутри основного прибора.
15. Система по любому из пп. 1-14, в которой каждый из съемного картриджа и основного прибора включает в себя проточное отверстие, причем эти проточные отверстия гидравлически связываются друг с другом на системном интерфейсе.
16. Система по любому из пп. 1-15, дополнительно содержащая запирающий механизм, прикрепленный к по меньшей мере одному из съемного картриджа или основного прибора и выполненный с возможностью съемно крепить корпус картриджа к основному прибору.
17. Система по любому из пп. 1-16, в которой детектор изображения удерживается основным прибором, а реакционная камера удерживается съемным картриджем.
18. Система по любому из пп. 1-17, в которой клапан управления потоком включает в себя гибкую мембрану, выполненную с возможностью управлением потоком биологического образца через гидравлическую сеть, причем гибкая мембрана сгибается между первым и вторым состояниями приводом клапана.
19. Система по любому из пп. 1-18, в которой упомянутая сторона корпуса картриджа включает в себя отверстие для доступа через него, которое принимает привод клапана.
20. Система по любому из пп. 1-19, в которой клапан управления потоком включает в себя поворотный клапан, выполненный с возможностью управления потоком текучей среды через гидравлическую сеть, причем поворотный клапан поворачивается приводом клапана.
21. Система по любому из пп. 1-20, в которой основной прибор включает в себя термоблок, а гидравлическая сеть корпуса картриджа включает в себя канал для образца, где происходят предусмотренные реакции с биологическим образцом, причем сторона корпуса включает в себя отверстие для доступа, проходящее вдоль канала для образца и выполненное с возможностью принимать термоблок для изменения температуры канала для образца.
22. Система по любому из пп. 1-21, в которой гидравлическая сеть включает в себя множество каналов и модуль хранения, включающий в себя множество резервуаров для хранения реагентов, которые используются для по меньшей мере одного из подготовки образца или анализа образца.
23. Система по любому из пп. 1-22, в которой основной прибор включает в себя системный контроллер, имеющий модуль управления клапаном, выполненный с возможностью управления работой привода клапана для управления потоком биологического образца через гидравлическую сеть.
24. Система по п. 23, в которой модуль управления клапаном выполнен с возможностью управления работой привода клапана для проведения протокола секвенирования путем синтеза (SBS).
25. Способ секвенирования нуклеиновых кислот, содержащий:
обеспечение съемного картриджа, имеющего корпус картриджа, гидравлическую сеть, расположенную внутри корпуса картриджа, и клапан управления потоком, который функционально связан с гидравлической сетью и подвижен относительно гидравлической сети, причем корпус картриджа имеет сторону корпуса, которая определяет внешний вид съемного картриджа;
приведение съемного картриджа в контакт с основным прибором, при этом сторона корпуса съемного картриджа разъемно взаимодействует с управляющей стороной основного прибора, совместно образуя системный интерфейс, причем основной прибор содержит привод клапана, который функционально взаимодействует с клапаном управления потоком через системный интерфейс;
гидравлическое направление биологического образца с протеканием через гидравлическую сеть картриджа для проведения по меньшей мере одного из анализа образца или подготовки образца в картридже, при этом биологический образец направляют течь в реакционную камеру, причем этим потоком биологического образца управляют под действием привода клапана на клапан управления потоком; и
визуализацию биологического образца в реакционной камере с использованием узла обнаружения, который удерживается по меньшей мере одним из съемного картриджа или основного прибора.
26. Способ по п. 25, дополнительно содержащий удаление съемного картриджа из основного прибора.
27. Способ по п. 26, дополнительно содержащий приведение второго съемного картриджа в контакт с основным прибором, причем сторона корпуса второго съемного картриджа разъемно взаимодействует с управляющей стороной основного прибора, совместно образуя системный интерфейс.
28. Способ по п. 27, в котором гидравлическое направление биологического образца и визуализацию биологического образца повторяют многократно и последовательно.
29. Способ по любому из пп. 25-28, дополнительно содержащий герметизацию биологического образца внутри области подготовки образца гидравлической сети и амплификацию биологического образца в то время, пока биологический образец герметизирован внутри области подготовки образца.
30. Способ по любому из пп. 25-29, в котором клапан управления потоком включает в себя подвижный клапан, имеющий по меньшей мере один проточный канал, который проходит между отверстиями клапана, причем привод клапана выполнен с возможностью перемещать подвижный клапан между различными положениями.
31. Способ по п. 30, в котором подвижный клапан находится в положении образца, когда биологический образец течет через проточный канал и направляется в реакционную камеру, причем способ дополнительно содержит перемещение подвижного клапана в положение компонента и течение реагента через проточный канал в реакционную камеру, причем этот реагент реагирует с биологическим образцом в реакционной камере.
32. Способ по п. 31, в котором положение компонента включает в себя множество положений компонента, причем способ дополнительно содержит перемещение подвижного клапана между положениями компонента в соответствии с заданной последовательностью для затекания различных реагентов в реакционную камеру.
33. Способ по любому из пп. 25-32, в котором биологический образец включает в себя нуклеиновые кислоты, а заданную последовательность выполняют в соответствии с протоколом секвенирования путем синтеза (SBS).
34. Способ по любому из пп. 25-33, в котором реакционную камеру включает в себя проточная кювета, причем биологический образец иммобилизуется на одной или более поверхностях проточной кюветы.
35. Съемный картридж, содержащий:
корпус картриджа, имеющий отверстие для образца, которое выходит наружу корпуса картриджа и выполнено с возможностью приема биологического образца, причем корпус картриджа имеет набор электрических контактов и механический интерфейс, которые являются доступными снаружи, при этом корпус картриджа выполнен с возможностью съемно присоединяться к основному прибору;
гидравлическую сеть, содержащую множество каналов, реакционную камеру и модуль хранения, причем модуль хранения включает в себя множество резервуаров для хранения реагентов, гидравлическая сеть выполнена с возможностью направлять реагенты из резервуаров в реакционную камеру, при этом механический интерфейс является подвижным относительно гидравлической сети для управления потоком текучей среды через гидравлическую сеть; и
устройство визуализации, расположенное внутри корпуса картриджа и позиционированное для обнаружения предусмотренных реакций внутри реакционной камеры, причем устройство визуализации электрически соединено с набором электрических контактов для осуществления связи с основным прибором, причем механический интерфейс выполнен с возможностью его перемещения основным прибором, когда съемный картридж присоединен к основному прибору.
36. Съемный картридж по п. 35, в котором механический интерфейс включает в себя клапан канала, выполненный с возможностью управления потоком текучей среды через один из каналов гидравлической сети.
37. Съемный картридж по п. 35 или 36, в котором корпус картриджа включает в себя отверстие для доступа, обеспечивающее возможность доступа к механическому интерфейсу.
38. Съемный картридж по п. 35, в котором механический интерфейс включает в себя поворотный клапан.
39. Съемный картридж по любому из пп. 35-38, в котором корпус картриджа включает в себя отверстие для доступа, которое открыто наружу, а каналы включают в себя канал для образца, находящийся в проточном сообщении с отверстием для образца, причем отверстие для доступа проходит вдоль канала для образца и выполнено с возможностью принимать термоблок для управления температурой канала для образца.
40. Съемный картридж по любому из пп. 35-39, в котором корпус картриджа включает в себя обеспечивающее гидравлическую связь отверстие, которое является доступным снаружи и находится в проточном сообщении с гидравлической сетью, причем обеспечивающее гидравлическую связь отверстие выполнено с возможностью взаимодействия с отверстием прибора для приема текучей среды через него.
41. Съемный картридж по любому из пп. 35-40, в котором корпус картриджа включает в себя первую и вторую стороны корпуса, которые обращены в противоположных направлениях, причем первая сторона корпуса включает в себя набор электрических контактов, а вторая сторона включает в себя механический интерфейс.
42. Съемный картридж по любому из пп. 35-41, дополнительно содержащий запирающий механизм, прикрепленный к корпусу картриджа и выполненный с возможностью съемно крепить корпус картриджа к основному прибору.
43. Съемный картридж по любому из пп. 35-42, в котором модуль хранения включает в себя реагенты для проведения протокола секвенирования путем синтеза (SBS).
44. Съемный картридж, содержащий:
корпус картриджа, имеющий отверстие для образца, которое выходит наружу корпуса картриджа и выполнено с возможностью приема биологического образца;
поворотный клапан, расположенный внутри корпуса картриджа и имеющий гидравлическую сторону и множество выходящих на гидравлическую сторону отверстий клапана, причем поворотный клапан имеет по меньшей мере один проточный канал, проходящий между отверстиями клапана, при этом поворотный клапан способен поворачиваться между различными угловыми положениями;
микрожидкостное тело, имеющее сторону тела, которая сопряжена с возможностью скольжения с гидравлической стороной поворотного клапана, причем микрожидкостное тело по меньшей мере частично образует гидравлическую сеть, которая включает в себя:
канал для образца, проточно сообщающийся с отверстием для образца и имеющий отверстие сети, которое выходит на упомянутую первой сторону микрожидкостного тела;
резервуар, выполненный с возможностью удержания реагента и находящийся в проточном сообщении с отверстием резервуара, которое выходит на гидравлическую сторону микрожидкостного тела; и
питающий канал, проточно сообщающийся с реакционной камерой гидравлической сети и имеющий питающее отверстие, которое выходит на упомянутую первой сторону микрожидкостного тела;
при этом поворотный клапан выполнен с возможностью поворота между первым и вторым угловыми положениями, причем отверстие сети гидравлически связано с питающим отверстием через поворотный клапан, когда поворотный клапан находится в первом угловом положении, а когда поворотный клапан находится во втором угловом положении, отверстие резервуара гидравлически связано с питающим отверстием через поворотный клапан.
45. Съемный картридж по п. 44, в котором корпус картриджа имеет внешнюю сторону, выполненную с возможностью взаимодействия с основным прибором, причем поворотный клапан включает в себя механический интерфейс, который является доступным снаружи и выполнен с возможностью взаимодействия с основным прибором.
46. Съемный картридж по п. 44 или 45, в котором модуль хранения включает в себя реагенты для проведения протокола секвенирования путем синтеза (SBS).
47. Съемный картридж по любому из пп. 44-46, в котором поворотный клапан в первом угловом положении выполнен с возможностью приема жидкости образца, когда сила, действующая на текучую среду, перемещает жидкость образца к питающему отверстию, при этом поворотный клапан во втором угловом положении выполнен с возможностью позволять жидкости образца вытесняться в резервуар, когда сила вытеснения выталкивает жидкость образца из питающего отверстия в резервуар.
48. Съемный картридж по любому из пп. 44-47, в котором поворотный клапан поворачивается вокруг оси, причем питающее отверстие совмещено с этой осью.
49. Съемный картридж, содержащий:
корпус картриджа, имеющий отверстие для образца, которое выходит наружу корпуса картриджа и выполнено с возможностью приема биологического образца, причем корпус картриджа включает в себя стыковочную сторону, которая предназначена быть обращенной к и выполнена с возможностью съемно присоединяться к основному прибору;
гидравлическую сеть, расположенную внутри корпуса и включающую в себя канал для образца, находящийся в проточном сообщении с отверстием для образца;
клапан канала, включающий в себя гибкую деталь, выполненную с возможностью перемещения между первым и вторым положениями и блокирующую поток через канал для образца, когда она находится в первом положении, и разрешающую поток через канал для образца, когда она находится во втором положении, причем стыковочная сторона корпуса картриджа включает в себя отверстие для доступа, которое делает доступным клапан канала снаружи корпуса картриджа и выполнено с возможностью принимать привод клапана основного прибора для перемещения гибкой детали между первым и вторым положениями.
50. Съемный картридж по п. 49, в котором гибкая деталь содержит гибкий слой, который накрывает внутреннюю полость гидравлической сети и выполнен с возможностью вдавливаться в эту полость, чтобы блокировать поток через нее.
51. Съемный картридж по п. 49 или 50, дополнительно содержащий поворотный клапан, расположенный внутри корпуса картриджа и выполненный с возможностью поворота между различными положениями, чтобы изменять путь течения в гидравлической сети, причем поворотный клапан включает в себя механический интерфейс, который является функционально доступным вдоль стыковочной стороны.
52. Съемный картридж по любому из пп. 49-51, в котором гидравлическая сеть включает в себя отверстие сети, находящееся в проточном сообщении с каналом для образца, питающее отверстие, находящееся в проточном сообщении с реакционной камерой, и отверстие резервуара, находящееся в проточном сообщении с резервуаром, выполненным с возможностью хранения реагента, причем съемный картридж дополнительно содержит поворотный клапан, расположенный внутри корпуса картриджа, при этом поворотный клапан гидравлически связывает питающее отверстие и отверстие сети, находясь в первом угловом положении, и гидравлически связывает питающее отверстие и отверстие резервуара, находясь во втором угловом положении.
53. Съемный картридж по любому из пп. 49-52, в котором стыковочная сторона является первой стыковочной стороной, а съемный картридж имеет вторую стыковочную сторону, причем первая и вторая стыковочные стороны обращены в противоположных направлениях, а вторая стыковочная сторона выполнена с возможностью взаимодействовать с прибором механически, гидравлически или термически.
54. Основной прибор, содержащий:
системный корпус, имеющий управляющую сторону, выполненную с возможностью взаимодействия со съемным картриджем;
вращающийся двигатель, выполненный с возможностью взаимодействия с поворотным клапаном съемного картриджа;
привод клапана, выполненный с возможностью взаимодействия с клапаном канала съемного картриджа;
набор электрических контактов, выполненный с возможностью электрического соединения со съемным картриджем; и
системный контроллер, выполненный с возможностью управления вращающимся двигателем и приводом клапана, чтобы проводить протокол анализа внутри съемного картриджа, причем системный контроллер выполнен с возможностью получения данных визуализации от съемного картриджа через набор электрических контактов.
55. Основной прибор по п. 54, дополнительно содержащий термоблок для нагревания части съемного картриджа.
56. Съемный картридж, содержащий:
корпус картриджа, имеющий отверстие для образца, которое выходит наружу корпуса картриджа и выполнено с возможностью принимать биологический образец, причем корпус картриджа имеет стыковочную сторону, предназначенную быть обращенной к и выполненную с возможностью съемно присоединяться к основному прибору;
микрожидкостное тело, расположенное внутри корпуса картриджа, причем микрожидкостное тело имеет сторону тела и включает в себя гидравлическую сеть, содержащую множество дискретных каналов и соответствующих отверстий, которые выходят на эту сторону тела в принимающей клапан области; и
поворотный клапан, расположенный внутри корпуса картриджа, причем поворотный клапан имеет гидравлическую сторону и по меньшей мере один проточный канал, проходящий между множеством отверстий клапана, выходящих на его гидравлическую сторону, которая сопрягается с возможностью поворота с принимающей клапан областью стороны тела, при этом поворотный клапан является подвижным между различными угловыми положениями, чтобы гидравлически связывать дискретные каналы, при этом поворотный клапан имеет механический интерфейс, который доступен вдоль стыковочной стороны и выполнен с возможностью взаимодействия с основным прибором так, чтобы поворотный клапан управлялся основным прибором.
57. Съемный картридж по п. 56, в котором поворотный клапан поворачивается вокруг оси, а отверстия клапана включают в себя питающее отверстие, и эта ось проходит через это питающее отверстие.
58. Съемный картридж, содержащий:
корпус картриджа, имеющий отверстие для образца, которое выходит наружу корпуса картриджа и выполнено с возможностью приема биологического образца, причем корпус картриджа имеет стыковочную сторону, выполненную с возможностью съемным образом присоединяться к основному прибору;
микрожидкостную структуру, расположенную внутри корпуса картриджа и содержащую множество уложенных стопкой слоев печатной платы (ПП), причем слои ПП включат в себя гидравлические слои, которые образуют каналы и реакционную камеру, когда эти слои ПП уложены друг на друга, при этом слои ПП также включают в себя слой разводки;
формирователь изображений, выполненный с возможностью его установки на микрожидкостной структуре и его электрического соединения с проводящим слоем разводки, причем формирователь изображений ориентирован так, чтобы обнаруживать предусмотренные реакции внутри реакционной камеры.
59. Съемный картридж по п. 58, дополнительно содержащий контакты ввода/вывода (I/O), которые являются доступными снаружи корпуса картриджа и электрически соединены с формирователем изображений.
60. Съемный картридж по п. 58 или 59, в котором микрожидкостная структура включает в себя клапан канала, в котором по меньшей мере часть клапана канала образована слоями ПП, причем клапан канала выполнен с возможностью приведения его в действие для блокировки и разрешения потока через один из каналов.
