Кассета для образцов и аналитическая система для проведения определенных реакций - RU2699612C2

Чертежи

Показать все 40 чертежа(ей)

Описание

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Настоящая заявка претендует на полезный эффект предварительной патентной заявки US 62/168531, поданной 29 мая 2015 г., и предварительной патентной заявки US 62/213670, поданной 3 сентября 2015 г., содержание каждой из которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

В общем, примеры осуществления настоящего изобретения относятся к системам и способу получения и/или анализа подложек (субстратов), на которых находятся биологические или химические образцы, и, в частности, к системам и способам, в которых для получения и/или анализа образцов над подложками пропускают текучие среды.

Различные протоколы анализа, применяемые в биологических или химических исследованиях, связаны с выполнением больших количеств контролируемых реакций. В некоторых случаях контролируемые реакции выполняют на множестве дискретных подложек, таких как чипы или предметные стекла. Затем может быть произведено наблюдение и анализ определенных реакций, которые позволяют определить свойства или характеристики химических веществ, участвующих в определенной реакции. Например, согласно некоторым протоколам, образец иммобилизуют на подложке, и на него воздействуют несколькими растворами, такими как растворы реагентов, промывные растворы и окрашивающие растворы. После проведения нескольких этапов, в течение которых на образец воздействует протекающий раствор, образец может приобретать, наряду с другими свойствами, одну или более флуоресцентных меток, селективно связанных с химическими частицами (например, нуклеиновыми кислотами, антигенами и т.д.) образца. Затем образец может быть подвергнут анализу, включающему возбуждение флуоресцентных меток излучением и обнаружение испускания света флуоресцентными метками. Примеры упомянутого выше протокола включают проведение гибридизации in situ (англ. in situ hybridization, сокращенно ISH), флуоресцентной гибридизации in situ (англ. fluorescent in situ hybridization, сокращенно FISH) и иммуногистохимического анализа (англ. immuno-histochemistry, сокращенно IHC).

Протоколы, подобные протоколу, приведенному выше, могут быть выполнены сотни или тысячи раз автоматизированными системами. Например, в одной из известных систем для доставки растворов в проточные устройства, которые включают подложки с находящимися на них образцами, применяют механический манипулятор (также называемый роботизированной рукой). Однако проточные устройства должны быть собраны отдельно. В частности, каждое из проточных устройств включает камеру ячейки, разделитель и держатель. Разделитель ячеек и подложка расположены в держателе, а камера ячейки расположена над разделителем ячеек и подложкой. В собранном состоянии между внутренней поверхностью камеры ячейки и поверхностью подложки образуется микроструйный зазор. Впускное отверстие микроструйного зазора находится на одном конце проточного устройства, а выпускное отверстие - на противоположном конце проточного устройства. Проточное устройство также включает зажимное устройство, которое фиксирует вместе отдельные компоненты.

После сборки каждого из проточных устройств, проточные устройства располагают вдоль нагревательного блока. В частности, внешняя поверхность каждого из держателей расположена у нагревательного блока. Нагревательный блок находится в воде. Температуру воды регулируют, что приводит к регулированию температуры нагревательного блока. Таким образом, в соответствии с заданным протоколом можно регулировать температуру в микроструйном зазоре.

В рассмотренной выше системе проточные устройства необходимо собирать по отдельности, что может занять существенный период времени. Кроме того, в каждой сборке мелкие компоненты должны быть помещены в нужное положение. Этот процесс может быть утомительными и может вызывать у пользователя напряжение. Например, у пользователей могут развиваться состояния, аналогичные запястному синдрому или артриту. Кроме указанных выше проблем, регулирование нагревательного блока может быть сложным и/или продолжительным. Например, для повышения температуры нагревательного блока и/или понижения температуры нагревательного блока может потребоваться существенный период времени. Соответственно, существует необходимость в создании систем, обеспечивающих меньшие временные затраты для проведения определенного протокола и/или более удобных в использовании, чем известные системы.

В другом известном протоколе для подачи геномных образцов в проточное устройство, установленное на подложке, применяют механический манипулятор. Подложка включает множество дискретных микрочипов (англ. microarray), каждый из которых включает популяцию различных молекулярных зондов, которые иммобилизованы на поверхности подложки. Различные молекулярные зонды могут различаться между собой согласно относительному местоположению. В проточном устройстве имеются отверстия для введения концевых частей соответствующих пипеток системы загрузки множественным пипетированием. Каждое отверстие сообщается с возможностью переноса текучей среды с каналом, проходящим по подложке, или, в частности, по соответствующему микрочипу. При загрузке раствора образца в соответствующее отверстие, раствор образца протекает по каналу под действием капиллярных сил (например, за счет впитывания), и в этот момент нуклеиновые кислоты могут реагировать с молекулярными зондами.

Несмотря на то, что протоколы, подобные описанному выше, позволяют эффективно доставлять текучие среды к определенным реакционным участкам (например, микрочипам), находящимся на подложке, они могут иметь относительные ограничения или недостатки. Например, протокол может иметь ограниченную производительность, обусловленную плотностью реакционных участков. Плотность реакционных участков может определяться (а) расположением концевых частей пипеток относительно друг друга, (b) размерами отверстий и каналов или (с) конфигурациями просветов отверстий и каналов, затрудняющими перекрестное загрязнение. Даже если имеется возможность увеличить плотность реакционных участков, достаточно сложно доставить текучие среды в реакционные участки надежным и воспроизводимым способом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Один из примеров осуществления относится к кассете для образцов, которая включает удлиненный блок терморегулирования, имеющий активную поверхность и внешнюю поверхность, которые обращены в противоположные стороны. Блок терморегулирования включает первый и второй концы блока, длина между которыми составляет длину блока терморегулирования. Активная поверхность имеет множество установочных площадок, которые распределены по длине блока терморегулирования. Кассета для образцов также включает полые ячейки, конфигурация которых позволяет располагать их на соответствующих установочных площадках, составляющих множество установочных площадок. Кассета для образцов также включает съемную крышку, конфигурация которой позволяет присоединять ее к блоку терморегулирования так, чтобы полые ячейки находились между крышкой и блоком. Блок терморегулирования и полые ячейки имеют такую форму, которая позволяет образовывать между ними соответствующие реакционные камеры. Съемная крышка и блок терморегулирования находятся в фиксированном положении относительно друг друга и образуют, таким образом, единую конструкцию, которая выполнена с возможностью размещения внутри аналитической системы. Реакционные камеры имеют соответствующие впускные отверстия, выходы которых расположены в общем для всех отверстий направлении на внешней стороне кассеты для образцов.

Один из примеров осуществления относится к держателю системы (подставке для системы), который включает корпус держателя, имеющий загрузочную сторону и множество удлиненных слотов (установочных мест) для установки кассеты, просветы которых располагаются на загрузочной стороне. Слоты для установки кассеты выполнены с возможностью введения в них соответствующих кассет для образцов. Держатель системы также включает тепловые модули, которые присоединены к корпусу держателя. Каждый из тепловых модулей имеет внешнюю поверхность, которая располагается в соответствующем слоте для установки кассеты, относящемся к множеству слотов для установки кассеты. Каждый из тепловых модулей включает нагреватель, который находится в тепловом контакте с внешней поверхностью. Держатель системы также включает датчики температуры, имеющие поверхности датчиков, которые располагаются в соответствующих слотах для установки кассеты, относящихся к множеству слотов для установки кассеты. Каждый датчик температуры выполнен с возможностью сбора данных, связанных с температурой кассеты для образцов, находящейся в соответствующем слоте для установки кассеты.

Один из примеров осуществления относится к аналитической системе, которая включает держатель системы, включающий корпус держателя, имеющий загрузочную сторону и множество удлиненных слотов для установки кассеты, просветы которых располагаются на загрузочной стороне. Слоты для установки кассеты выполнены с возможностью введения в них соответствующих кассет для образцов. Держатель системы также включает тепловые модули, соединенные с корпусом держателя. Каждый из тепловых модулей имеет внешнюю поверхность, которая располагается в соответствующем слоте для установки кассеты, относящемся к множеству слотов для установки кассеты. Каждый из тепловых модулей включает нагреватель, который находится в тепловом контакте с внешней поверхностью. Аналитическая система также включает систему управления текучими средами, включающую механический манипулятор, снабженный множеством шприцов для доставки жидкостей в кассеты для образцов. Аналитическая система также включает контроллер, выполненный с возможностью регулирования работы тепловых модулей и механического манипулятора с целью проведения определенных реакций в полых ячейках кассеты для образцов.

Один из примеров осуществления относится к способу сборки кассеты для образцов. Способ включает предоставление удлиненного блока терморегулирования, имеющего активную поверхность и внешнюю поверхность, которые обращены в противоположные стороны. Блок терморегулирования включает первый и второй концы блока, длина между которыми составляет длину блока терморегулирования. Активная поверхность имеет множество установочных площадок, которые распределены по длине блока терморегулирования. Способ также включает расположение полых ячеек над соответствующими установочными площадками, относящимися к множеству установочных площадок. Способ также включает присоединение съемной крышки к блоку терморегулирования так, чтобы полые ячейки располагались между крышкой и блоком. Блок терморегулирования и полые ячейки имеют такую форму, которая позволяет образовывать между ними соответствующие реакционные камеры. Съемная крышка и блок терморегулирования находятся в фиксированном положении относительно друг друга и образуют, таким образом, единую конструкцию, которая выполнена с возможностью размещения внутри аналитической системы. Реакционные камеры имеют соответствующие впускные отверстия, выходы которых расположены в общем для всех отверстий направлении на внешней стороне кассеты для образцов.

Один из примеров осуществления относится к аналитической системе, которая включает блок терморегулирования, имеющий активную поверхность, по которой распределено множество установочных площадок. Конфигурация каждой из установочных площадок позволяет располагать на площадке соответствующую подложку образца. Аналитическая система также включает компоновочный узел системы, включающий множество полых ячеек. Конструкция каждой из полых ячеек позволяет располагать ячейку на соответствующей установочной площадке, относящейся к множеству установочных площадок так, что соответствующая подложка образца находится между установочной площадкой и полой ячейкой. Компоновочный узел системы включает съемную крышку, конфигурация которой позволяет присоединять ее к блоку терморегулирования так, чтобы полые ячейки находились между блоком и крышкой. Блок терморегулирования и полые ячейки имеют такую форму, которая позволяет образовывать соответствующие реакционные камеры между полыми ячейками и подложками образцов. Аналитическая система также включает систему коммуникации текучих сред, включающую по меньшей мере одну линию ввода и по меньшей мере одну линию вывода, которые выполнены с возможностью соединения с реакционными камерами соединением, которое подходит для переноса текучей среды.

Один из примеров осуществления относится к устройству для операций с текучими средами, которое включает корпус приемно-распределительного устройства, имеющий первую и вторую стороны корпуса, которые обращены в противоположные стороны. В первой стороне корпуса имеются приемные порты, которые образуют группу (множество) портов. Группа портов определяет реакционную область, расположенную вдоль первой стороны корпуса. Во второй стороне корпуса имеются канавки с открытой стороной, которые образуют реакционные камеры при размещении устройства для операций с текучими средами на подложке образца. Реакционные камеры образуют группу камер, которые образуют область доставки текучей среды. Размер реакционной области превышает размер области доставки текучей среды. Корпус приемно-распределительного устройства также включает вентиляционные отверстия, выходы которых расположены на внешней поверхности корпуса приемно-распределительного устройства. Устройство для операций с текучими средами включает каналы, расположенные выше по потоку, которые проходят через корпус приемно-распределительного устройства. Каждый из каналов, расположенных выше по потоку, соединяет соединением для текучей среды соответствующий приемный порт, относящийся к группе портов, с соответствующей реакционной камерой, относящейся к группе камер. Устройство для операций с текучими средами включает вентиляционные каналы, которые проходят через корпус приемно-распределительного устройства. Каждый из вентиляционных каналов соединяет соединением для текучей среды соответствующую реакционную камеру, относящуюся к группе камер, с соответствующим вентиляционным отверстием.

Один из примеров осуществления относится к способу получения подложки образца. Способ включает предоставление подложки образца, имеющей поверхность подложки и включающей группу участков, составленную из реакционных участков. Способ также включает установку устройства для операций с текучими средами на подложку образца. Устройство для операций с текучими средами включает корпус приемно-распределительного устройства, имеющий первую и вторую стороны корпуса, которые обращены в противоположные стороны. В первой стороне корпуса имеются приемные порты, которые образуют группу портов. Во второй стороне корпуса имеются канавки с открытой стороной, которые при размещении второй стороны корпуса на подложке образца образуют реакционные камеры. Корпус приемно-распределительного устройства имеет вентиляционные отверстия, выходы которых расположены на внешней поверхности корпуса приемно-распределительного устройства. Корпус приемно-распределительного устройства включает проходящие через корпус каналы, расположенные выше по потоку, и вентиляционные каналы. Каждый из каналов, расположенных выше по потоку, соединяет соединением для текучей среды соответствующий приемный порт, относящийся к группе портов, с соответствующей реакционной камерой, относящейся к группе камер. Каждый из вентиляционных каналов соединяет соединением для текучей среды соответствующую реакционную камеру, относящуюся к группе камер, с соответствующим вентиляционным отверстием. Способ также включает течение текучей среды через приемные отверстия в соответствующие реакционные камеры. Группа участков имеет периметр, который меньше периметра группы отверстий, что приводит к тому, что текучая среда стекается к группе участков. В вентиляционные каналы поступает по меньшей мере один из газов, вытесненных из реакционных камер, или текучих сред, вытесненных из реакционных камер.

Один из примеров осуществления относится к устройству для операций с текучими средами, которое включает впускной слой, имеющий внешнюю сторону и противоположную ей внутреннюю сторону, а также группу портов, относящихся к приемным портам, расположенную на внешней стороне. Впускной слой включает сегменты каналов, которые проходят вдоль внутренней стороны. На внешней стороне впускного слоя также имеются вентиляционные порты. Устройство для операций с текучими средами также включает объединенный слой, в котором имеются сквозные отверстия, и слой камеры, в котором имеются реакционные ходы. Впускной слой, объединенный слой и слой камеры установлены друг на друга вплотную, образуя корпус приемно-распределительного устройства. Объединенный слой расположен между впускным слоем и слоем камеры. Корпус приемно-распределительного устройства включает множество проточных каналов. Каждый из проточных каналов включает приемный порт, сегмент канала, канавку с открытой стороной, сквозное отверстие и вентиляционный порт, которые сообщаются друг с другом с возможностью переноса текучей среды. Необязательно, каждый из проточных каналов может иметь по существу один и тот же объем.

Один из примеров осуществления относится к устройству для операций с текучими средами, которое включает корпус приемно-распределительного устройства, имеющий первую и вторую стороны корпуса, которые обращены в противоположные стороны. В первой стороне корпуса имеются приемные порты, которые образуют группу портов. Группа портов определяет реакционную область, расположенную вдоль первой стороны корпуса. Во второй стороне корпуса имеются канавки с открытой стороной, которые образуют реакционные камеры при установке устройства для операций с текучими средами на подложку образца. Реакционные камеры образуют группу камер, которая ограничивает область доставки текучей среды. Размер реакционной области превышает размер области доставки текучей среды. Корпус приемно-распределительного устройства также включает выпускные отверстия, выходящие на внешнюю поверхность корпуса приемно-распределительного устройства. Устройство для операций с текучими средами включает каналы, расположенные выше по потоку, которые проходят через корпус приемно-распределительного устройства. Каждый из каналов, расположенных выше по потоку, соединяет соединением для текучей среды соответствующий приемный порт, относящийся к группе портов, с соответствующей реакционной камерой, относящейся к группе камер. Устройство для операций с текучими средами включает каналы, расположенные ниже по потоку, которые проходят через корпус приемно-распределительного устройства. Каждый из каналов, расположенных ниже по потоку, соединяет соединением для текучей среды соответствующую реакционную камеру, относящуюся к группе камер, с соответствующим выпускным отверстием.

Один из примеров осуществления относится к устройству для операций с текучими средами, которое включает корпус приемно-распределительного устройства, имеющий первую и вторую стороны корпуса, которые обращены в противоположные стороны, и грань корпуса, которая расположена между первой и второй сторонами корпуса и соединяет первую и вторую стороны корпуса. В грани корпуса имеются приемные порты, которые образуют группу портов. Во второй стороне корпуса имеются канавки с открытой стороной, которые после установки устройства для операций с текучими средами на подложку образца образуют реакционные камеры, причем площадь группы камер меньше площади группы портов. Корпус приемно-распределительного устройства также включает вентиляционные отверстия, выходящие на внешнюю поверхность корпуса приемно-распределительного устройства. Устройство для операций с текучими средами также включает каналы, расположенные выше по потоку, проходящие через корпус приемно-распределительного устройства. Каждый из каналов, расположенных выше по потоку, соединяет соединением для текучей среды соответствующий приемный порт, относящийся к группе портов, с соответствующей реакционной камерой, относящейся к группе камер. Устройство для операций с текучими средами также включает вентиляционные каналы, которые проходят через корпус приемно-распределительного устройства. Каждый из вентиляционных каналов соединяет соединением для текучей среды соответствующую реакционную камеру, относящуюся к группе камер, с соответствующим вентиляционным отверстием.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На Фиг. 1 представлена схема аналитической системы, сконструированной согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 2 в разобранном виде изображена кассета для образцов, сконструированная согласно одному из примеров осуществления, которая может быть включена в аналитическую систему, представленную на Фиг. 1.

На Фиг. 3 представлено перспективное изображение части кассеты для образцов, представленной на Фиг. 2, на котором показаны полые ячейки, находящиеся в заданных положениях относительно блока терморегулирования.

На Фиг. 4 представлено перспективное изображение внутренней стороны съемной крышки, которая может быть установлена на кассету для образцов, представленную на Фиг. 2.

На Фиг. 5 представлено перспективное изображение кассеты для образцов, представленной на Фиг. 2, в полностью собранном виде.

На Фиг. 6 представлено поперечное сечение реакционной камеры согласно одному из примеров осуществления, сделанное вдоль подложки образца.

На Фиг. 7 изображена в разобранном виде кассета для образцов, сконструированная согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 8 представлен вид снизу комплекта гнезд, который может быть включен в кассету для образцов, представленную на Фиг. 7.

На Фиг. 9 представлена съемная крышка, которая может быть включена в кассету для образцов, представленную на Фиг. 7.

На Фиг. 10 представлено перспективное изображение кассеты для образцов, представленной на Фиг. 7, в полностью собранном виде.

На Фиг. 11 представлено перспективное изображение кассеты для образцов, сконструированной согласно одному из примеров осуществления, со съемной крышкой, показанной в открытом положении.

На Фиг. 12 представлен вид сверху в перспективе кассеты для образцов, представленной на Фиг. 11 при удаленной съемной крышке.

На Фиг. 13 представлен вид снизу в перспективе кассеты для образцов, представленной на Фиг. 11.

На Фиг. 14 представлен вид снизу в перспективе кассеты для образцов, представленной на Фиг. 11, из которой удалена пластина основания так, что видны каналы, находящиеся в блоке терморегулирования.

На Фиг. 15 представлено поперечное сечение кассеты для образцов, представленной на Фиг. 11, на котором показаны находящиеся в каналах тепловые трубки.

На Фиг. 16 представлен вид снизу блока терморегулирования, который может быть включен в одну или более кассету для образцов.

На Фиг. 17 представлено перспективное изображение кассеты для образцов, имеющей тепловой модуль, сконструированной согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 18 представлено перспективное изображение кассеты для образцов, сконструированной согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 19 представлено перспективное изображение кассеты для образцов, представленной на Фиг. 18, со съемной крышкой, готовой к установке на компоновочный узел кассеты для образцов.

На Фиг. 20 представлено увеличенное изображение блока терморегулирования кассеты для образцов, представленной на Фиг. 18, на котором показаны установочные площадки.

На Фиг. 21 представлено увеличенное изображение блока терморегулирования, на котором показаны подложки образцов, расположенные на соответствующих установочных площадках.

На Фиг. 22 представлен в разобранном виде тепловой модуль, сконструированный согласно одному из примеров осуществления, который может быть включен в одну или более кассет для образцов и/или аналитических систем.

На Фиг. 23 представлено перспективное изображение держателя системы, показанного частично в полуразрезе, который может быть включен в аналитическую систему, представленную на Фиг. 1.

На Фиг. 24 представлено перспективное изображение держателя системы, представленного на Фиг. 23.

На Фиг. 25 представлено перспективное изображение держателя системы, представленного на Фиг. 23, в котором кассеты для образцов установлены в соответствующие слоты для установки кассеты в держателе системы.

На Фиг. 26 представлен компоновочный узел кассеты, включающий блок терморегулирования и присоединенный к блоку терморегулирования тепловой модуль.

На Фиг. 27 представлена в разобранном виде аналитическая система, сконструированная согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 28 представлено перспективное изображение компоновочного узла системы, закрепленного на блоке терморегулирования с образованием герметичных реакционных камер.

На Фиг. 29 представлена в разобранном виде по меньшей мере часть компоновочного узла системы, расположенного относительно блока терморегулирования.

На Фиг. 30 представлена схема аналитической системы, сконструированной согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 31 представлен вид сбоку в разобранном состоянии монтажного комплекта кассеты, сконструированной согласно одному из примеров осуществления, который может быть включен в аналитическую систему, представленную на Фиг. 30.

На Фиг. 32А представлен вид сверху подложки образца согласно одному из примеров осуществления, включающей группу реакционных участков.

На Фиг. 32В представлено увеличенное изображение подложки образца, представленной на Фиг. 32А.

На Фиг. 33 представлен в разобранном виде корпус приемно-распределительного устройства, сконструированного согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 34 представлено другое изображение в разобранном виде корпуса приемно-распределительного устройства, представленного на Фиг. 33.

На Фиг. 35 представлен вид сверху внешней стороны впускного слоя корпуса приемно-распределительного устройства, представленного на Фиг. 33.

На Фиг. 36 представлено поперечное сечение части впускного слоя, представленного на Фиг. 35.

На Фиг. 37 представлен вид сверху внутренней стороны впускного слоя, представленного на Фиг. 35.

На Фиг. 38 представлено увеличенное изображение части внутренней стороны впускного слоя, представленного на Фиг. 35.

На Фиг. 39 представлено увеличенное изображение части слоя камеры корпуса приемно-распределительного устройства, представленного на Фиг. 33.

На Фиг. 40 представлен в разобранном виде заранее собранный узел, который включает часть корпуса приемно-распределительного устройства, представленного на Фиг. 33.

На Фиг. 41 представлено поперечное сечение корпуса приемно-распределительного устройства, представленного на Фиг. 33, установленного на подложку образца, представленную на Фиг. 32А.

На Фиг. 42 представлено размещение каналов относительно впускного слоя, представленного на Фиг. 6, и подложки образца, представленной на Фиг. 32А.

На Фиг. 43 представлена в увеличенном виде деталь, представленная на Фиг. 42.

На Фиг. 44 представлено перспективное изображение основания кассеты, которое может быть использовано для установки на него корпуса приемно-распределительного устройства, представленного на Фиг. 33.

На Фиг. 45 представлено перспективное изображение основания кассеты, представленной на Фиг. 44, на котором установлен корпус приемно-распределительного устройства и подложка с образцами.

На Фиг. 46 представлено перспективное изображение монтажного комплекта кассеты, сконструированного согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 47 представлено поперечное сечение направляющего слоя, установленного на корпусе приемно-распределительного устройства, представленного на Фиг. 33.

На Фиг. 48 представлено поперечное сечение направляющего слоя, представленного на Фиг. 47, установленного на корпусе приемно-распределительного устройства, представленного на Фиг. 33, в который герметично введены концевые части дозаторов.

На Фиг. 49 представлен вид сверху в перспективе впускного слоя, сконструированного согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 50 представлен вид снизу в перспективе впускного слоя, представленного на Фиг. 49.

На Фиг. 51 представлен вид сверху части устройства для операций с текучими средами, на котором более подробно показаны проточные каналы.

На Фиг. 52 представлено в разобранном виде монтажный комплект кассеты, сконструированный согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 53 представлен вид сверху в перспективе впускного слоя, сконструированного согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 54 представлен вид снизу в перспективе впускного слоя, представленного на Фиг. 53.

На Фиг. 55 представлено поперечное сечение части впускного слоя, представленного на Фиг. 53.

На Фиг. 56 изображено в разобранном виде устройство для операций с текучими средами, сконструированное согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 57 представлен вид сверху впускного слоя, находящегося в устройстве для операций с текучими средами, представленном на Фиг. 56.

На Фиг. 58 представлен вид сверху внутренней стороны впускного слоя, представленного на Фиг. 57.

На Фиг. 59 представлено в разобранном виде устройство для операций с текучими средами, сконструированное согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 60 представлено другое изображение в разобранном виде устройства для операций с текучими средами, сконструированного согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 61 представлен вид сверху устройства для операций с текучими средами, сконструированного согласно одному из примеров осуществления.

На Фиг. 62 представлен вид сбоку направляющего слоя устройства для операций с текучими средами, представленного на Фиг. 61.

На Фиг. 63 представлен вид сверху герметизирующего слоя, находящегося в устройстве для операций с текучими средами, представленном на Фиг. 61.

На Фиг. 64 представлен вид сверху слоя с каналами, находящегося в устройстве для операций с текучими средами, представленном на Фиг. 61.

На Фиг. 65 представлен вид сбоку поперечного сечения устройства для операций с текучими средами, сконструированного согласно одному из примеров осуществления.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Представленные в настоящем описании примеры осуществления относятся к кассетам для образцов и аналитическим системам, которые применяют с целью проведения определенных реакций. В определенных примерах осуществления кассеты для образцов или аналитические системы удерживают подложки с образцами, имеющие поверхности, на которых размещены один или более биологических или химических образцов. Кассеты для образцов или аналитические системы поддерживают подложки по мере протекания одной или более текучих сред (например, жидкостей или газов) вдоль поверхностей подложек. Примеры осуществления также могут включать установки, которые взаимодействуют с кассетами для образцов, такие как держатели системы или другие аналитические системы. Примеры осуществления также могут включать способы сборки и применения кассет для образцов. Использование примеров осуществления изобретения позволяет снизить продолжительность проведения заранее заданных протоколов анализа, и/или примеры осуществления изобретения могут оказаться более удобными в использовании по сравнению с известными установками, системами и способами.

Используемый в настоящем описании термин "кассета для образцов" относится к устройству или установке, которая может содержать один или более образцов в одной или более реакционных камерах при выполнении определенного протокола анализа. В определенных примерах осуществления кассета для образцов может включать множество отдельных реакционных камер. Кассета для образцов может включать блок терморегулирования, который позволяет регулировать температуру, создаваемую в реакционной камере (камерах). Например, блок терморегулирования может включать определенную область, которая расположена вблизи или ограничивает часть реакционной камеры. Блок терморегулирования может переносить тепло к и/или от реакционной камеры через определенную область. Как таковой, блок терморегулирования включает теплопроводящий материал, подходящий для регулирования температуры в реакционной камере. В некоторых примерах осуществления блок терморегулирования может включать каналы. Необязательно, каналы могут включать тепловые трубки для переноса тепловой энергии.

Кассета для образцов также может включать одну или более полых ячеек, которые образуют реакционные камеры. Используемый в настоящем описании термин "полая ячейка" означает объект, который либо включает реакционную камеру, либо выполнен с возможностью образования реакционной камеры в сборке с другими компонентами. Неограничивающие примеры включают предметные стекла, чипы, проточные ячейки, кюветы и подобные объекты. В некоторых примерах осуществления первичная функция полой ячейки состоит в образовании (полностью или частично) реакционной камеры. Полая ячейка может быть изготовлена из одного или более материалов, подходящих для проведения определенных реакций. Например, полая ячейка может представлять собой стеклянную или полимерную ячейку, имеющую определенную форму, которая позволяет образовать реакционную камеру. Материал (материалы) может быть инертным по отношению к определенным реакциям. В некоторых случаях полая ячейка изготовлена из по существу только одного материала (например, стекла или полимера). Необязательно, полая ячейка может иметь химически модифицированные поверхности. Например, поверхность полой ячейки может быть функционализирована для облегчения иммобилизации образца в полой ячейке. Необязательно полая ячейка включает оптически прозрачный материал, пропускающий испускаемые оптические сигналы, которые в дальнейшем подвергают анализу.

Полые ячейки могут представлять собой дискретные компоненты (по отношению к блоку терморегулирования), которые могут быть отделены или сняты с блока терморегулирования. В некоторых примерах осуществления единичная полая ячейка сконструирована так, что она образует единичную реакционную камеру. В других примерах осуществления единичная полая ячейка может образовывать множество реакционных камер. Блок терморегулирования и полые ячейки могут быть предназначены для множества вариантов применения. В другом примере осуществления блок терморегулирования и полые ячейки могут представлять собой однократно используемые компоненты (например, одноразовые компоненты). В некоторых примерах осуществления кассета для образцов включает множество дискретных компонентов, собранных вместе в единую конструкцию. В частности, кассета для образцов может быть перенесена в виде единичного объекта и размещена в аналитической системе.

Используемый в настоящем описании термин "реакционная камера" относится к пространству или полости, в которой может располагаться образец и через которую могут протекать жидкости, подходящие для проведения определенных реакций. Реакционные камеры обычно включают по меньшей мере один порт (отверстие). В определенных примерах осуществления реакционные камеры включают по меньшей мере одно впускное отверстие и по меньшей мере одно выпускное отверстие. В представленных примерах осуществления каждая реакционная камера включает единственное впускное отверстие и единственное выпускное отверстие. Однако в других примерах осуществления реакционная камера может включать единственное впускное отверстие и множество выпускных отверстий. В альтернативном примере реакционная камера может включать множество впускных отверстий и единственное выпускное отверстие. В других альтернативных примерах осуществления реакционная камера может иметь единственный порт, через который вводят и выводят текучую среду. В некоторых примерах осуществления реакционная камера представляет собой простой проточный канал, имеющий одинаковый размер по всей длине. Например, реакционная камера может быть сформирована между двумя плоскими поверхностями, расположенными параллельно друг другу. В других примерах осуществления размеры могут варьироваться. Например, реакционная камера может быть ограничена одной плоской поверхностью и другой поверхностью, имеющей лунки, выемки или желобки.

Используемый в настоящем описании термин "протокол анализа" включает последовательность операций для проведения определенных реакций, обнаружения определенных реакций и/или анализа определенных реакций. Операции протокола анализа могут включать операции с текучими средами, операции терморегулирования, операции обнаружения и/или механические операции. Операция с текучими средами включает регулирование течения текучей среды (например, жидкости или газа) через кассету для образцов или аналитическую систему. Например, операция с текучими средами может включать регулирование насоса для создания потока биологического образца или реакционного компонента в реакционную камеру. Операция терморегулирования может включать регулирование температуры определенной части кассеты для образцов или аналитической системы. Например, операция терморегулирования может включать повышение или понижение температуры реакционной камеры для проведения или улучшения протекания некоторых реакций. Операция обнаружения может включать регулирование активации детектора или отслеживание активности детектора с целью обнаружения заданных свойств, качеств или характеристик образца. В одном из примеров операция обнаружения может включать получение изображений определенной области, которая включает биологический образец, для обнаружения флуоресцентных сигналов, испускаемых определенной областью. Операция обнаружения может включать регулирование источника света для освещения биологического образца. Механическая операция может включать регулирование перемещения или положения определенного компонента. Например, механическая операция может включать регулирование двигателя, который перемещает механический манипулятор аналитической системы. В некоторых случаях может быть одновременно выполнена комбинация различных операций.

Примеры протоколов, которые могут быть выполнены согласно примерам осуществления настоящего изобретения, включают мультиплексные анализы на основе чипов (массивов). В некоторых мультиплексных протоколах анализов на основе чипов популяции различных молекулярных зондов иммобилизуют на поверхности подложки. Зонды можно различать (дифференцировать) на основании адреса каждого зонда на поверхности подложки. Например, каждая популяция молекулярных зондов может иметь известное местоположение (например, отмеченное на координатной сетке) на поверхности подложки. Молекулярные зонды подвергают воздействию целевых аналитических веществ (аналитов) в регулируемых условиях, в результате чего по одному или более адресам происходят подходящие для обнаружения изменения, вызываемые специфическим взаимодействием между целевым аналитическим веществом и зондом. Целевые аналитические вещества могут включать одну или более флуоресцентные метки или они впоследствии могут быть обработаны одной или более флуоресцентными метками, которые селективно связываются с целевыми аналитическими веществами. Затем может быть произведен анализ целевых аналитических веществ, включающий возбуждение флуоресцентных меток и обнаружение испускаемого ими света. Целевые аналитические вещества, которые связываются со специфическим зондом, могут быть идентифицированы на основании подбора флуоресцентной метки в соответствии с адресом зонда. Адреса, имеющиеся на чипе, могут быть определены с помощью аналитической системы для идентификации популяций, которые реагируют с аналитическими веществами. Если известны химические структуры молекулярных зондов, которые реагируют с аналитическими веществами, то могут быть определены свойства аналитических веществ.

Используемый в настоящем описании термин "образец" включает любое вещество, которое может быть модифицировано (например, посредством контролируемой реакции) или может наблюдаться в реакционной камере, такой как камеры, рассмотренные в настоящем описании. В определенных примерах осуществления образцы могут включать представляющие интерес биологические или химические вещества. Используемый в настоящем описании термин "биологический или химический образец" или "биологические или химические вещества" может включать разнообразные биологические образцы или химические образцы, которые можно наблюдать (например, визуализировать) или исследовать. Например, биологические или химические образцы включают биомолекулы, нуклеозиды, нуклеиновые кислоты, полинуклеотиды, олигонуклеотиды, белки, ферменты, полипептиды, антитела, антигены, лиганды, рецепторы, полисахариды, углеводы, полифосфаты, нанопоры, органеллы, липидные слои, клетки, лизаты клеток, ткани, органы, организмы, физиологические жидкости. Термины "биологический или химический образец" могут включать биологически активное химическое соединение (соединения), такое как аналог или миметик перечисленных выше объектов. Используемый в настоящем описании термин "биологический образец" может включать образцы, такие как лизаты клеток, неповрежденные клетки, организмы, органы, ткани и физиологические жидкости. Термин "физиологические жидкости" может включать, без ограничений, кровь, сухую кровь, свернувшуюся кровь, сыворотку крови, плазму крови, слюну, спинномозговую жидкость, плевральную жидкость, слезу, жидкость молочных желез, лимфу, мокроту, мочу, околоплодную жидкость и семенную жидкость. Образец может включать "бесклеточную" физиологическую жидкость. "Бесклеточная физиологическая жидкость" включает менее приблизительно 1% (масс.) цельноклеточного материала. Примерами бесклеточных физиологических жидкостей являются плазма крови или сыворотка крови. Образец может включать образец природного или синтетического происхождения (т.е. клеточный образец, превращенный в бесклеточный). В некоторых примерах осуществления биологический образец может быть получен из организма человека или не из организма человека. В некоторых примерах осуществления биологический образец может быть получен из организма пациента-человека. В некоторых примерах осуществления биологический образец может быть получен из организма новорожденного человека.

В определенных примерах осуществления образцы могут быть присоединены к одной или более поверхностям подложки или поддерживающей структуры. Например, на подложках с открытой поверхностью (таких как некоторые микрочипы и чипы) биологические или химические вещества иммобилизованы на внешней поверхности подложки с открытой поверхностью. Полые ячейки могут формировать реакционные камеры или проточные каналы, в которых, например, иммобилизованы биологические или химические вещества. Биологические или химические вещества могут быть иммобилизованы на поверхностях полых ячеек и/или на поверхностях подложек образца, размещенных в реакционных камерах. Подложки с образцами могут включать одно или более предметных стекол, подложек с открытой поверхностью, плоских чипов (таких как чипы в составе микрочипов) или микрочастиц. В тех случаях, когда оптическая подложка включает множество микрочастиц, удерживающих биологические или химические вещества, микрочастицы могут удерживаться на другой оптической подложке, такой как предметное стекло, чип с множеством углублений или пластина с канавками.

В определенных примерах осуществления подложки с образцами включают микрочип. Микрочип может включать популяцию различных молекулярных зондов, иммобилизованных на поверхности подложки таким образом, чтобы различные молекулярные зоны можно было отличать друг от друга по их относительному расположению. Микрочип может включать различные молекулярные зонды или популяции молекулярных зондов, каждая из которых расположена в отдельном адресуемом местоположении на подложке. В альтернативном примере микрочип может включать отдельные оптические подложки, такие как гранулы, каждая из которых несет определенный молекулярный зонд или популяцию молекулярных зондов, которая может быть идентифицирована по местоположению оптических подложек на поверхности, к которой присоединены подложки, или по местоположению подложек в жидкости. Примеры чипов, на поверхности которых расположены отдельные подложки, включают, без ограничений, BeadChip Array, поставляемый Illumina Inc. (San Diego, Calif.), или другие чипы, включающие гранулы в лунках, такие как чипы, рассмотренные в патентах US 6266459, US 6355431, US 6770441, US 6859570 и US 7622294 и опубликованной патентной заявке РСТ WO 00/63437, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки. Другие чипы, содержащие частицы на поверхности, включают чипы, рассмотренные в патентных заявках US 2005/0227252, WO 05/033681 и WO 04/024328, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки.

Может быть использован любой из множества микрочипов, известных в данной области техники. Типичный микрочип содержит реакционные участки, иногда называемые элементами, на каждом из которых имеется популяция зондов. Популяция зондов на каждом реакционном участке обычно однородна и содержит один вид зонда, но в некоторых примерах осуществления каждая популяция может быть неоднородной. Реакционные участки или элементы в чипе обычно дискретны, и между ними имеется расстояние. Размеры участков расположения зондов и/или расстояние между реакционными участками могут быть различными, то есть чипы могут иметь высокую плотность, среднюю плотность или низкую плотность. Чипы с высокой плотностью характеризуются тем, что в них реакционные участки разнесены на расстояние, составляющее менее приблизительно 15 мкм. В чипах средней плотности реакционные участки разнесены на расстояние, составляющее приблизительно от 15 до 30 мкм, в то время как в чипах низкой плотности реакционные участки разнесены на расстояние, составляющее более 30 мкм. В чипе, подходящем для применения согласно настоящему изобретению, реакционные участки могут быть разнесены на расстояние, составляющее менее 100 мкм, 50 мкм, 10 мкм, 5 мкм, 1 мкм или 0,5 мкм. Установка или способ согласно одному из примеров осуществления изобретения могут быть применены для визуализации чипа с разрешением, достаточным для того, чтобы различить участки при приведенных выше плотностях или диапазонах плотностей.

Другие примеры, подходящих для применения коммерчески доступных микрочипов, включают, например, микрочип Affymetrix® GeneChip® или другой микрочип, синтезированный в соответствии с методиками, иногда называемыми VLSIPS (сокращение от Very Large Scale Immobilized Polymer Synthesis, т.е. "Синтез иммобилизованных полимеров в очень крупном масштабе"), рассмотренными, например, в патентах US 5324633, US 5744305, US 5451683, US 5482867, US 5491074, US 5624711, US 5795716, US 5831070, US 5856101, US 5858659, US 5874219, US 5968740, US 5974164, US 5981185, US 5981956, US 6025601, US 6033860, US 6090555, US 6136269, US 6022963, US 6083697, US 6291183, US 6309831, US 6416949, US 6428752 и US 6482591, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки. В способе согласно одному из примеров осуществления изобретения также может быть использован микрочип с нанесением материалов в виде пятен. Примером микрочипа с нанесением в виде пятен является CodeLink™ Array, поставляемый Amersham Biosciences. Другим подходящим микрочипом является микрочип, получаемый способами струйной печати, такой как методика SurePrint™, предоставляемый Agilent Technologies. Для идентификации или характеристики целевых объектов с применением микрочипа может быть использован любой из множества анализов, рассмотренных, например, в опубликованных патентных заявках US 2003/0108867, US 2003/0108900, US 2003/0170684, US 2003/0207295 или US 2005/0181394, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки.

В некоторых примерах рассмотренные в настоящем описании примеры осуществления могут быть применены для секвенирования нуклеиновых кислот. Например, особенно подходящими являются протоколы секвенирования синтезом (англ. sequencing-by-synthesis, сокращенно SBS). При проведении SBS для секвенирования плотных кластеров амплифицированной ДНК (возможно, миллионов кластеров), находящихся на поверхности оптической подложки (например, на поверхности, которая по меньшей мере частично образует канал в полой ячейке) применяют множество модифицированных нуклеотидов, меченных флуоресцентными метками. Полые ячейки могут содержать образцы нуклеиновых кислот для секвенирования, причем сами полые ячейки размещены в подходящих держателях полых ячеек. Образцы для секвенирования могут находиться в виде единичных молекул нуклеиновых кислот, отделенных друг от друга для обеспечения индивидуального секвенирования, в виде амплифицированных популяций молекул нуклеиновых кислот, находящихся в виде кластеров или других элементов, или в виде гранул, которые присоединены к одной или более молекулам нуклеиновой кислоты. Нуклеиновые кислоты могут быть получены таким образом, что они включают олигонуклеотидный праймер, соседствующий с неизвестной целевой последовательностью. Для инициирования первого цикла секвенирования SBS, в/через полую ячейку с помощью подсистемы организации течения текучей среды (не показана) могут быть пропущены один или более различным образом меченых нуклеотидов, ДНК-полимераза и т.д. За один раз может быть добавлен один тип нуклеотида, или применяемые в процедуре секвенирования нуклеотиды могут быть специально сконструированы так, чтобы они обладали свойством обратимой терминации, что позволяет проводить каждый цикл реакции секвенирования одновременно в присутствии нескольких типов меченых нуклеотидов (например, А, С, Т, G). Нуклеотиды могут включать подходящие для обнаружения метки, такие как флуорофоры. При смешивании четырех нуклеотидов полимераза может выбрать правильное основание для встраивания, и каждая последовательность достраивается на одно основание. Невстроенные нуклеотиды могут быть удалены промывкой при пропускании через полую ячейку промывного раствора. Для возбуждения нуклеиновых кислот и инициирования флуоресценции могут быть использованы один или более лазеров. Флуоресценция, испускаемая нуклеиновыми кислотами, зависит от флуорофоров встроенного основания, и различные флуорофоры могут испускать эмиссионный свет с различными длинами волны. Для удаления групп обратимого терминатора из цепочек ДНК, которые были достроены и обнаружены, в полую ячейку может быть добавлен деблокирующий реагент. Затем деблокирующий реагент может быть удален промывкой при пропускании через полую ячейку промывного раствора. После этого полая ячейка готова к следующему циклу секвенирования, начиная с введения меченого нуклеотида, как было описано выше. Для завершения прогона секвенирования этапы операции с текучей средой и этапы обнаружения могут быть повторены несколько раз. Примеры способов секвенирования рассмотрены, например, в публикации Bentley et al., Nature 456:53-59 (2008), и патентных документах WO 04/018497, US 7057026, WO 91/06678, WO 07/123744, US 7329492, US 7211414, US 7315019, US 7405281 и US 2008/0108082, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки.

В некоторых примерах осуществления нуклеиновые кислоты могут быть присоединены к поверхности и амплифицированы до или во время секвенирования. Например, амплификация может быть проведена способом мостиковой амплификации. Подходящие способы мостиковой амплификации рассмотрены, например, в патенте US 5641658, в опубликованной патентной заявке US 2002/0055100, в патенте US 7115400, в опубликованной патентной заявке US 2004/0096853, в опубликованной патентной заявке US 2004/0002090, в опубликованной патентной заявке US 2007/0128624 и в опубликованной патентной заявке US 2008/0009420. Другим подходящим способом амплификации нуклеиновых кислот на поверхности является амплификация по типу катящегося кольца (англ. rolling circle amplification, сокращенно RCA), рассмотренная, например, в публикации Lizardi et al., Nat. Genet. 19:225-232 (1998) и документе US 2007/0099208 A1, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки. Также может быть использована эмульсионная ПЦР на гранулах, например, рассмотренная в публикации Dressman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:8817-8822 (2003), содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки.

Различные элементы и компоненты могут быть соединены съемным образом. Согласно настоящему изобретению, если два или более элемента или компонента "соединены съемным образом" (или "присоединены съемным образом"), то эти элементы легко отделяются друг от друга, и отделение не приводит к разрушению соединенных компонентов. Элементы легко разъединяются, если элементы могут быть отделены друг от друга без излишних усилий или значительного периода времени, затраченного на разделение компонентов. Например, в некоторых примерах осуществления в течение срока годности кассеты для образцов кассета для образцов может быть съемным образом соединена с держателем системы множество раз. При соединении съемным образом кассета для образцов и держатель системы могут совместно эксплуатироваться так, как это необходимо для выполнения одного или более протоколов. В определенных примерах осуществления элементы автоматически соединяются съемным образом машиной или системой. Кроме того, в некоторых примерах осуществления соединенные съемным образом элементы присоединены друг к другу непосредственно, так что между соединенными элементами имеется некоторый контакт. В других примерах осуществления элементы, соединенные съемным образом, имеют опосредующие элементы, которые способствуют образованию съемного соединения. Примеры вариантов соединенных съемным образом компонентов включают, без ограничений, взаимодействия, осуществляемые соединением за счет сил трения (например, посадка с натягом, замковое соединение), магнитных сил, вакуума, электрического заряда, непрочных клеящих веществ, механического захвата или подобных механизмов.

В других примерах осуществления разъединение различных элементов и компонентов может быть затруднительным. Например, тепловой модуль может с затруднениями отделяться от блока терморегулирования, к которому тепловой модуль прикреплен. В некоторых примерах осуществления компоненты кассеты для образцов могут представлять собой дискретные компоненты, скрепленные друг с другом таким образом, что эти компоненты образуют единую конструкцию. В других примерах осуществления отделение одного или более компонентов от других компонентов может быть затруднительным. Таким образом, используемая в настоящем описании фраза "[Элемент А] соединен с [Элементом В]" может означать, что Элементы А и В представляют собой дискретные компоненты, съемным образом соединенные друг с другом, дискретные компоненты, прочно скрепленные друг с другом и отделяемые с затруднениями, или части одной и той же конструкции.

Используемые в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения фразы, такие как "множество [элементов]" и "группа (массив) [элементов]" и подобные им фразы, не обязательно включают любой и каждый элемент, который может иметь компонент. Компонент может включать другие элементы, аналогичные элементам множества. Например, фраза "множество полых ячеек [представляет собой/имеет названный признак]" не обязательно означает, что любая и каждая полая ячейка компонента имеет названный признак. Другие полые ячейки могут не включать названный признак. Соответственно, если ясно не указано иное (например, "любая и каждая полая ячейка [представляет собой/имеет названный признак]"), то примеры осуществления могут включать аналогичные элементы, которые не имеют названных признаков.

На Фиг. 1А схематично представлена аналитическая система 100 согласно одному из примеров осуществления, и на Фиг. 1В схематично представлен вид спереди или вид сверху кассеты 102 для образцов, которая может быть использована в комбинации с аналитической системой 100. Аналитическая система 100 включает держатель 104 системы, выполненный с возможностью удержания множества кассет 102 для образцов при выполнении протокола анализа. При выполнении протокола анализа биологические или химические образцы, расположенные на подложках с образцами (не показаны), могут быть подготовлены и/или подвергнуты анализу посредством пропускания одной или более текучих сред (например, жидкости или газа) через реакционную камеру и через биологический или химический образец. Например, протокол анализа может включать гибридизацию in situ (англ. in-situ hybridization, сокращенно ISH), флуоресцентную ISH (FISH) и иммуногистохимический анализ (англ. immuno-histochemistry, сокращенно IHC). Однако следует понимать, что аналитическая система 100 может выполнять различные протоколы анализа. В представленном примере осуществления жидкости протекают через реакционные камеры под действием одной лишь силы тяжести. Однако в других примерах осуществления, в таких, как аналитическая система 700 (показанная на Фиг. 27), проведение текучих сред через реакционные камеры может быть осуществлено с помощью пневматической системы.

Как показано на Фиг. 1В, каждая кассета 102 для образцов включает блок 106 терморегулирования и одну или более полых ячеек 108. Каждая из полых ячеек 108 ограничивает реакционную камеру 110, находящуюся в полой ячейке 108 или между полой ячейкой 108 и другим компонентом, таким как блок 106 терморегулирования или подложка образца (не показана), на которой установлена полая ячейка 108. Реакционная камера 110 расположена между впускным отверстием 112 и выпускным отверстием 114. Необязательно, кассета 102 для образцов может включать по меньшей мере либо тепловой модуль 116, либо датчик 118 температуры, закрепленный на блоке 106 терморегулирования. Тепловой модуль 116 может регулировать температуру, создаваемую в подложках с образцами в реакционных камерах. Датчик 118 температуры может определять температурные данные, которые могут быть использованы для управления тепловым модулем 116. В других примерах осуществления держатель 104 системы может включать по меньшей мере либо датчик 118 температуры, либо тепловой модуль 116.

Аналитическая система 100 также может включать систему 120 управления текучими средами, которая может доставлять текучие среды в кассеты 102 для образцов. Система 120 управления текучими средами может включать блок 122 для хранения, подсистему 124 подачи и резервуар 126 для отходов. Блок 122 для хранения может включать один или более источников 128 реагентов, промывных растворов, буферов и подобных веществ, необходимых для выполнения определенного протокола анализа. В представленном примере осуществления подсистема 124 подачи включает механический манипулятор 130, включающий одну или более трубок 132 с пневматическим управлением (например, шприцев). Трубки 132 могут отбирать текучие среды из источников 128. Механический манипулятор 130 выполнен с возможностью перемещения отобранных текучих сред из блока 122 для хранения в кассеты 102 для образцов, в которые текучие среды направляют через впускные отверстия 112. В одном из иллюстративных примеров осуществления впускные отверстия 112 имеют форму желоба. После подачи жидкостей во впускные отверстия 112, жидкости могут собираться внутри впускных отверстий 112. В одном из иллюстративных примеров осуществления конструкции реакционных камер обеспечивают протекание жидкостей лишь за счет действия силы тяжести. В других примерах осуществления одна или более жидкостей могут активно перекачиваться через реакционные камеры.

Функционирование различных компонентов аналитической системы 100 можно регулировать с помощью компьютерной системы 140, включающий системный контроллер 142. Системный контроллер 142 может включать любую систему на основе процессора или на основе микропроцессора, включая системы, в которых применяют микроконтроллеры, компьютеры с сокращенным набором команд (англ. reduced instruction set computer, сокращенно RISC), специализированные интегральные схемы (англ. application specific integrated circuit, сокращенно ASIC), программируемые на месте матрицы логических элементов (англ. field programmable gate array, сокращенно FPGA), логические схемы и любые другие схемы или процессоры, способные выполнять функции, рассмотренные в настоящем описании. Функции могут быть выполнены в течение коммерчески приемлемого периода времени. Приведенные выше примеры даны лишь для иллюстрации и, таким образом, не обязательно ограничивают каким-либо образом определение и/или значение термина "системный контроллер". В иллюстративном примере осуществления системный контроллер 142 выполняет набор инструкций, которые хранятся в одном или более запоминающих элементах, памяти или модулях, для выполнения по меньшей мере одной из следующих операций: сбора и анализа обнаруженных данных. В аналитической системе 100 запоминающие элементы могут находиться в виде источников информации или физических запоминающих устройств. Примеры их осуществления включают энергонезависимые машиночитаемые носители, которые включают набор инструкций для осуществления или выполнения одного или более процессов согласно настоящему изобретению. Энергонезависимые машиночитаемые носители могут включать все машиночитаемые носители, за исключением неустойчиво распространяющихся сигналов как таковых. В общем, энергонезависимые машиночитаемые носители могут включать любой вещественный машиночитаемый носитель, включающий, например, энергостойкую память, такую как магнитные и/или оптические диски, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (англ. Read Only Memory, сокращенно ROM), программируемое постоянное запоминающее устройство (англ. programmable read only memory, сокращенно PROM) и энергозависимое запоминающее устройство, такое как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) (англ. Random Access Memory, сокращенно RAM). На машиночитаемом носителе могут храниться инструкции, предназначенные для выполнения одним или более процессорами.

Набор инструкций может включать различные команды, которые вызывают выполнение аналитической системой 100 специфических операций, таких как способы и операции, необходимые для выполнения протокола анализа. Набор инструкций может представлять собой программу пакета программного обеспечения. Используемые в настоящем описании термины "пакет программного обеспечения" и "встроенное программное обеспечение" взаимозаменяемы и включают любую компьютерную программу, хранящуюся в памяти и предназначенную для выполнения компьютером, включающую память RAM, память ROM, память EPROM (англ. electronically programmable read only memory, рус. электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство), память EEPROM (англ. electrically erasable programmable read only memory, рус. электронно-стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) и энергонезависимую память RAM (NVRAM, сокр. от англ. non-volatile random access memory, рус. энергонезависимое ОЗУ). Приведенные выше типы памяти приведены только для примера и, таким образом, не ограничивают типы памяти, подходящие для хранения компьютерной программы.

Системный контроллер 142 может быть соединен с другими компонентами или подсистемами аналитической системы 100 через коммуникационные каналы (показанные пунктиром). Системный контроллер 142 также может быть соединен с возможностью связи с удаленными системами или серверами. Коммуникационные каналы могут быть проводными или беспроводными. Системный контроллер 142 может получать вводные данные или команды от пользователя, от пользовательского интерфейса компьютерной системы 140. Такие пользовательские устройства ввода могут включать клавиатуру, мышь, сенсорную панель и/или систему распознавания голоса и подобные системы. В определенных примерах осуществления системный контроллер 142 соединен с возможностью связи с тепловыми модулями 116 (Фиг. 1А) и датчиками 118 температуры (Фиг. 1А).

На Фиг. 2-26 представлены различные примеры осуществления, такие как кассеты для образцов и держатели системы. Несмотря на то, что некоторые признаки могут быть рассмотрены лишь с помощью конкретного примера осуществления, следует понимать, что такие признаки могут быть включены в другие примеры осуществления. Например, кассета 310 для образцов (показанная на Фиг. 7) включает съемную крышку 320. Несмотря на то, что на изображении кассет 670 для образцов (показанных на Фиг. 25) не представлены съемные крышки, следует понимать, что кассеты 670 для образцов могут быть адаптированы для комплектации съемными крышками. В другом примере блок 532 терморегулирования (показанный на Фиг. 18) имеет активную поверхность 542 (показана на Фиг. 20) с формованными элементами (например, литыми элементами). Следует понимать, что другие блоки терморегулирования могут включать аналогично или идентично сформованные элементы. В другом примере блок 402 терморегулирования (показанный на Фиг. 14) включает каналы 452 (показанные на Фиг. 14) через которые передается тепловая энергия. Следует понимать, что другие блоки терморегулирования могут включать такие каналы.

На Фиг. 2 в разобранном виде изображена кассета 200 для образцов, сконструированная согласно одному из примеров осуществления. Кассета 200 для образцов может заменить кассеты 102 для образцов (Фиг. 1) и выполнена с возможностью работы с аналитической системой 100 (Фиг. 1). Кассета 200 для образцов имеет множество компонентов кассеты, которые включают удлиненный блок 202 терморегулирования, необязательный разделитель 204 ячеек, множество полых ячеек 206 и съемную крышку 208. Каждый из компонентов кассеты выполнен с возможностью установки поверх другого компонента по оси Z. Например, разделитель 204 ячеек может быть установлен на блоке 202 терморегулирования. В других примерах осуществления кассета 200 для образцов может не включать разделителя ячеек. В таких примерах осуществления элементы разделителя ячеек могут быть введены в блок 202 терморегулирования и/или в полые ячейки 206.

Полые ячейки 206 могут быть установлены на разделителе 204 ячеек и/или блоке 202 терморегулирования и ограничивать соответствующе реакционные камеры 212 (показанные на Фиг. 3 и 6). Съемная крышка 208 может быть установлена на полых ячейках 206, разделителе 204 ячеек и/или блоке 202 терморегулирования. Съемная крышка 208 может быть закреплена на блоке 202 терморегулирования для удержания полых ячеек 206 в определенных положениях между съемной крышкой 208 и блоком 202 терморегулирования. Как показано на Фиг. 5, в полностью собранном виде кассета 200 для образцов представляет собой устройство, в котором множество подложек 210 с образцами может быть расположено внутри соответствующих реакционных камер 212 (Фиг. 3 и 6) для проведения одной или более определенных реакций.

Каждая из подложек 210 образца имеет корпус 214 подложки, имеющий противоположные первую и вторую поверхности 216, 218 корпуса. После полной сборки кассеты 200 для образцов первая поверхность 216 корпуса может ограничивать часть реакционной камеры 212, и на ней может находиться определенный образец 220. Используемый в настоящем описании термин "образец" может включать единственный биологический или химический образец (например, ткань) или множество биологических или химических образцов (например, нуклеиновых кислот). В одном из иллюстративных примеров осуществления подложка 210 образца включает микрочип, такой как BeadChip Array, поставляемый Illumina Inc. Однако в других примерах осуществления может быть использовано множество различных биологических или химических образцов.

Блок 202 терморегулирования имеет активную поверхность (или первую поверхность блока) 222 и внешнюю поверхность (или вторую поверхность блока) 224, которые обращены в противоположные стороны по оси Z. Толщина 234 блока 202 терморегулирования определяется расстоянием между активной и внешней поверхностями 222, 224. В некоторых примерах осуществления толщина составляет менее 4,0 сантиметров (см). В определенных примерах осуществления толщина меньше или равна приблизительно 3,0 см, меньше или равна приблизительно 2,0 см, меньше или равна приблизительно 1,5 см, меньше или равна приблизительно 1,0 см, или меньше или равна приблизительно 0,75 см. Блок 202 терморегулирования также имеет первый и второй концевые края 226, 228, длина между которыми составляет длину 230 блока 202 терморегулирования. Блок 202 терморегулирования также имеет первый боковой край 236 и второй боковой край 238. Ширина 240 блока 202 терморегулирования может быть измерена между первым и вторым боковыми краями 236, 238.

Активная поверхность 222 включает серию установочных площадок 242, которые распределены по длине 230 блока 202 терморегулирования. В представленном примере осуществления установочные площадки 242 равномерно распределены по длине 230. Однако в других примерах осуществления установочные площадки 242 могут иметь любое подходящее расположение. Установочные площадки 242 представляют собой области активной поверхности 222, в которые устанавливают одну из подложек 210 образца. Установочные площадки 242 могут быть ограничены или определены физическими элементами активной поверхности 222 и/или другими компонентами кассеты 200 для образцов. В других примерах осуществления установочные площадки 242 идентифицировать затруднительно. В таких примерах осуществления установочные площадки могут быть идентифицированы только после установки полых ячеек 206 и/или подложек 210 образцов на активной поверхности 222. На изображении активная поверхность 222 включает восемь установочных площадок 242. Однако следует понимать, что альтернативные примеры осуществления могут включать различное количество установочных площадок. В представленном примере осуществления каждая установочная площадка 242 может занимать часть активной поверхности 222, которая выполнена с возможностью взаимодействия со второй поверхностью корпуса 218 каждой из подложек 210 образца.

Блок 202 терморегулирования необязательно может включать множество расположенных ниже по потоку канавок 244, которые распределены вдоль первого бокового края 236 блока 202 терморегулирования. Блок 202 терморегулирования необязательно может включать множество расположенных выше по потоку канавок 246, которые распределены вдоль второго бокового края 238 блока 202 терморегулирования. В некоторых примерах осуществления расположенные ниже по потоку и расположенные выше по потоку канавки 244, 246 могут образовывать, по меньшей мере частично, соответствующие отверстия для протекания жидкости через реакционную камеру 212. В некоторых примерах осуществления расположенные ниже по потоку и расположенные выше по потоку канавки 244, 246 могут способствовать расположению подложки 210 образца на определенных установочных площадках 242, расположенных вдоль активной поверхности 222.

Как показано, блок 202 терморегулирования может включать множеств направляющих выступов 250, 251, выступающих за пределы активной поверхности 222. Направляющие выступы 250, 251 могут представлять собой любые физические элементы, которые могут взаимодействовать с другими компонентами кассеты 200 для образцов для выравнивания компонентов относительно блока 202 терморегулирования. Например, направляющие выступы 250, 251 могут представлять собой установочные винты или литые элементы блока 202 терморегулирования.

Конфигурации направляющих выступов 250 могут позволять им фиксировать по меньшей мере один из следующих элементов: разделитель 204 ячеек, полые ячейки 206 и/или съемную крышку 208 для выравнивания соответствующего компонента относительно блока 202 терморегулирования. Как показано на изображении, четыре направляющих выступа 250А, 250В, 250С, 250С обозначают или определяют связанную с ними установочную площадку 242, так что подложка 210 образца должна располагаться между направляющими выступами 250А, 250D и между направляющими выступами 250В, 250С. Направляющие выступы 250 могут захватывать соответствующие края подложки 210 образца. Конструкция направляющих выступов 251 подходит для фиксации съемной крышки 208. Блок 202 терморегулирования также может включать направляющие выступы 253. Направляющие выступы 253 могут фиксировать разделитель 204 ячеек и необязательно подложки 210 с образцами. Направляющие выступы 250 могут блокировать перемещение подложек 210 образца в любом направлении вдоль оси X, и направляющие выступы 253 могут предотвращать перемещение подложек 210 образца в одном направлении вдоль оси Y. В таких примерах осуществления направляющие выступы 250, 253 могут сообща направлять соответствующие подложки 210 с образцами перед размещением полых ячеек 206 на блоке 202 терморегулирования и/или разделителе 204 ячеек.

В представленном примере осуществления блок 202 терморегулирования включает основную секцию 252 и выступ 254 корпуса. Основная секция 252 включает множество установочных площадок 242. В некоторых примерах осуществления выступ 254 корпуса выполнен с возможностью крепления теплового модуля у активной поверхности 222 и/или внешней поверхности 224. В некоторых примерах осуществления выступ 254 корпуса может представлять собой рукоятку, пригодную для захвата, например, рукой лаборанта, при размещении кассеты 200 для образцов в аналитической системе. В представленном примере осуществления блок 202 терморегулирования включает только один выступ корпуса. В других примерах осуществления блок 202 терморегулирования может включать выступ корпуса, который расположен на противоположном конце основной секции 252.

На Фиг. 3 представлено перспективное изображение компоновочного узла 260 кассеты 200 для образцов (Фиг. 2). Компоновочный узел 260 кассеты включает блок 202 терморегулирования, разделитель 204 ячеек и полые ячейки 206. Компоновочный узел 260 кассеты может представлять собой часть кассеты 200 для образцов до установки на компоновочный узел 260 съемной крышки 208.

Как показано на изображении, разделитель 204 ячеек установлен на активной поверхности 222 блока 202 терморегулирования. Разделитель 204 ячеек включает отверстия 262, 264, в которые вставлены соответствующие направляющие выступы 250, 253 блока 202 терморегулирования. Совокупность направляющих выступов 250 и 253 может способствовать размещению разделителя 204 ячеек в определенном положении на активной поверхности 222. После размещения разделителя 204 ячеек на блоке 202 терморегулирования, на установочных площадках 242 активной поверхности 222 могут быть размещены отдельные полые ячейки 206. Как показано на изображении, полые ячейки 206 непосредственно фиксируются в разделителе 204 ячеек и расположены над установочными площадками 242. Разделитель 204 ячеек может образовывать проточную секцию реакционной камеры 212, расположенную между полой ячейкой 206 и первой поверхностью корпуса 216 подложки 210 образца (Фиг. 2).

Полые ячейки 206 размещают в определенных положениях над соответствующими установочными площадками 242. Полые ячейки 206 имеют соответствующие приемные стороны или концы 270, которые при установке на блоке 202 терморегулирования в определенных положениях обращены в одном для всех направлении 268 вдоль оси Y. На соответствующих приемных сторонах 270 реакционных камер 212 имеются соответствующие порты 272 (далее называемые впускными отверстиями), выходы которых расположены в общем для всех направлении 268. Каждое впускное отверстие 272 может быть образовано соответствующей полой ячейкой 206 и/или блоком 202 терморегулирования. В представленном примере осуществления каждое впускное отверстие 272 образовано соответствующей полой ячейкой 206 и расположенными выше по потоку канавками 246 блока 202 терморегулирования. Впускные отверстия 272 выполнены с возможностью приема текучих сред, таких как реагенты и промывные растворы, подаваемые из аналитической системы (не показана). Реакционные камеры 212 также имеют соответствующие порты 274 (показанные на Фиг. 5 и далее называемые выпускными отверстиями), расположенные на соответствующих выпускных сторонах или концах 276 полых ячеек 206. Выпускные отверстия 274 выполнены с возможностью отвода текучей среды из соответствующих реакционных камер 212. Каждое выпускное отверстие 274 может быть образовано соответствующей полой ячейкой 206 и/или блоком 202 терморегулирования. В представленном примере осуществления каждое впускное отверстие 274 образовано соответствующей полой ячейкой 206 и расположенными ниже по потоку канавками 246 блока 202 терморегулирования.

В примере осуществления, представленном на Фиг. 3, полые ячейки 206 расположены индивидуально в ограниченных областях или пространствах 280. Каждая ограниченная область 280 представляет собой пространство, ограниченное соответствующими направляющими выступами 250 и 253. Необязательно размеры ограниченной области 280 могут быть соотнесены с размерами соответствующей полой ячейки 206 таким образом, чтобы полая ячейка 206 могла держаться на поверхности или перемещаться относительно направляющих выступов 250, 253, которые определяют соответствующую ограниченную область 280. В некоторых примерах осуществления полые ячейки 206 могут быть одновременно установлены внутри соответствующих ограниченных областей 280. Такие примеры осуществления более подробно рассмотрены ниже.

На Фиг. 4 представлен отдельный вид в перспективе съемной крышки 208. Съемная крышка 208 выполнена с возможностью закрепления на блоке 202 терморегулирования (Фиг. 2) таким образом, чтобы множество полых ячеек 206 (Фиг. 2) располагались между крышкой и блоком, с целью удержания полых ячеек 206 в определенных положениях. Съемная крышка 208 включает нижнюю сторону 282 и внешнюю сторону 284. Нижняя сторона 282 выполнена с возможностью сцепления или взаимодействия с полыми ячейками 206. Съемная крышка 208 включает множество соединительных элементов 286, которые выступают за пределы нижней стороны 282. Соединительные элементы 286 выполнены с возможностью непосредственного соединения с блоком 202 терморегулирования. Соединительные элементы 286 могут образовывать шарнирные элементы, которые после присоединения к блоку 202 терморегулирования позволяют съемной крышке 208 поворачиваться между открытым и закрытым положениями.

Нижняя сторона 282 образует приемное пространство 290, в которое обычно вводят множество полых ячеек 206 (Фиг. 2). Съемная крышка 208 также включает множество поджимающих элементов 288. Поджимающие элементы 288 выведены в приемное пространство 290. Поджимающие элементы 288 выполнены с возможностью закрепления полых ячеек 206 и создают поджимающее усилие, которое прижимает полые ячейки 206 к разделителю 204 ячеек и/или блоку 202 терморегулирования (Фиг. 2). В представленном примере осуществления поджимающие элементы 288 представляют собой подпружиненные штыри, отштампованные и сформованные из листового металла. Однако следует понимать, что поджимающие элементы 288 могут иметь другие конструкции. Например, поджимающие элементы 288 могут представлять собой штыри, сформованные из съемной крышки 208, или спиральные пружины, выступающие из нижней стороны 282 в приемное пространство 290. Съемная крышка 208 может включать окошки 292, которые соответствуют соответствующим полым ячейкам 206. Поджимающие элементы 288 могут быть отогнуты в окошки 292. В некоторых примерах осуществления окошки 292 также могут позволять производить визуальный осмотр реакционных камер 212. Например, через окошки 292 датчик изображения может обнаруживать световые сигналы, поступающие из реакционной камеры 212.

На Фиг. 5 представлено перспективное изображение полностью собранной кассеты 200 для образцов. Как показано на изображении, каждая из полых ячеек 206 удерживается в по существу фиксированном положении над соответствующей подложкой 210 образца, ограничивая расположенную между ними соответствующую реакционную камеру 212. На Фиг. 5 показаны выпускные отверстия 274 реакционных камер 212, расположенные вдоль соответствующих выпускных сторон 276 (Фиг. 3). Поджимающие элементы 288 показаны в отведенных положениях. В отведенных положениях поджимающие элементы 288 создают поджимающее усилие 294, которое прижимает полые ячейки 206 к разделителю 204 ячеек и/или блоку 202 терморегулирования.

Блок 202 терморегулирования может быть соединен со съемной крышкой 208 множеством различных способов. Например, в представленном примере осуществления кассета 200 для образцов включает запирающие штифты 296, которые вводят через сквозные отверстия 298 соединительного элемента 286. Запирающие штифты 296 также могут быть введены в выточенные отверстия 299 (Фиг. 2) блока 202 терморегулирования. Соответственно, запирающие штифты 296 могут удерживать съемную крышку 208 в фиксированном положении относительно блока 202 терморегулирования.

Съемная крышка 208 и блок 202 терморегулирования могут образовывать единую конструкцию 295, которая выполнена с возможностью размещения внутри аналитической системы, такой как аналитическая система 100. Если кассета 200 для образцов полностью собрана в виде единой конструкции 295, то полые ячейки 206 и подложка 210 образца могут находиться в по существу фиксированных положениях друг относительно друга и других компонентов кассеты 200 для образцов. Таким образом, единая конструкция 295 позволяет лаборанту удерживать и переносить кассету 200 для образцов, не беспокоясь о том, что полые ячейки 206 и/или подложки 210 с образцами могут случайно перемещаться во время переноса. Таким образом, все полые ячейки 206, находящиеся в кассете 200 для образцов, могут быть одновременно перемещены и установлены для подвода к ним жидкостей из аналитической системы.

На Фиг. 6 представлено поперечное сечение кассеты 200 для образцов и, в частности, поперечное сечение, которое включает одну из реакционных камер 212. Реакционная камера 212 образуется между внутренней монтажной поверхностью 302 полой ячейки 206 и первой поверхностью корпуса 216 подложки 210 образца. Реакционная камера 212 образуется между соответствующим впускным отверстием 272 и соответствующим выпускным отверстием 274. В представленном примере осуществления впускное отверстие 272 имеет форму желоба для облегчения доставки жидкости из аналитической системы.

Высота 304 реакционной камеры 212 ограничена внутренней монтажной поверхностью 302 и первой поверхностью 216 корпуса. В представленном примере осуществления внутренняя монтажная поверхность 302 плоская. В таких примерах осуществления высота 304 реакционной камеры 212 определяется толщиной разделителя 204 ячеек (Фиг. 2). Однако в других примерах осуществления внутренняя монтажная поверхность 302 может иметь форму, включающую углубление, которое образует по меньшей мере часть реакционной камеры 212 при установке полой ячейке 206 на установочной площадке. В других примерах осуществления блок терморегулирования может иметь форму, включающую углубление или желоб, который образует по меньшей мере часть реакционной камеры 212 при установке на блок полой ячейки 206. Разделитель 204 ячеек, как таковой, может быть необязательным элементом.

При выполнении протокола анализа жидкости направляют во впускное отверстие 272, и затем они протекают через реакционную камеру 212 и в выпускное отверстие 274. В некоторых примерах осуществления течение жидкости обусловлено действием силы тяжести. Однако в других примерах осуществления течение жидкости через реакционную камеру 212 может осуществлять пневматическая система. В представленном примере осуществления часть реакционной камеры 212, которая имеет одинаковую высоту 304, может быть названа проточной секцией реакционной камеры 212. Проточная секция расположена между впускным отверстием 272 и выпускным отверстием 274. Однако следует понимать, что проточная секция не обязательно должна иметь одинаковые по всей длине размеры.

Течение жидкости может частично зависеть от размеров проточной секции. В некоторых примерах осуществления высота 304, определяемая вдоль проточной секции, составляет не более 500 мкм или 400 мкм. В некоторых примерах осуществления высота 304, определяемая вдоль проточной секции, составляет не более 300 мкм или 200 мкм. В некоторых примерах осуществления высота 304, определяемая вдоль проточной секции, составляет не более 150 мкм или 100 мкм. В определенных примерах осуществления высота 304 составляет не более 80 мкм или не более 70 мкм. В определенных примерах осуществления высота 304 составляет не более 60 мкм или не более 50 мкм. В более конкретных примерах осуществления высота 304 составляет не более 40 мкм. Однако следует понимать, что примеры осуществления изобретения не ограничены приведенными выше примерами, и что высота 304 может составлять более 500 мкм.

Кроме того, как показано на Фиг. 6, вторая поверхность 218 корпуса подложки 210 образца находится в тесном контакте с активной поверхностью 222 блока 202 терморегулирования на соответствующей установочной площадке 242. Как более подробно рассмотрено ниже, блок 202 терморегулирования выполнен с возможностью передачи тепловой энергии от блока 202 к реакционной камере 212 и отвода тепловой энергии от реакционной камеры 212.

На Фиг. 7 показана в разобранном виде кассета 310 для образцов, сконструированная согласно одному из примеров осуществления. Кассета 310 для образцов может заменить кассеты 102 для образцов (Фиг. 1) и может включать компоненты, аналогичные или идентичные компонентам кассеты 200 для образцов (Фиг. 2). Например, кассета 310 для образцов включает удлиненный блок терморегулирования 312, необязательный разделитель 314 ячеек, множество полых ячеек 316, комплект 318 гнезд, который включает полые ячейки 316, и съемную крышку 320. Каждый из компонентов кассеты выполнен с возможностью установки поверх другого компонента по оси Z в виде конструкции, аналогичной рассмотренной выше при описании кассеты 200 для образцов.

Блок 312 терморегулирования имеет активную поверхность 322 и внешнюю поверхность 324, которые обращены в противоположные стороны. Блок 312 терморегулирования включает первый и второй концы 326, 328 блока, длина между которыми составляет длину 330 блока 312 терморегулирования. Активная поверхность 322 имеет множество установочных площадок 332, которые распределены по длине 330 блока 312 терморегулирования. Конфигурация полых ячеек 316 позволяет располагать их на соответствующих установочных площадках 332.

Конфигурация съемной крышки 320 позволяет присоединять ее к блоку 312 терморегулирования так, чтобы полые ячейки 316 (или комплект 318 гнезд) располагались между крышкой и блоком. Конструкции блока 312 терморегулирования и полых ячеек 316 позволяют образовывать между ними соответствующие реакционные камеры 334 (показанные на Фиг. 10). Реакционные камеры 334 могут быть аналогичны или идентичны реакционным камерам 212 (Фиг. 3). Например, реакционные камеры 334 могут иметь соответствующие впускные отверстия (не показаны), выходы которых расположены в общем направлении 338 вдоль оси Y на внешней поверхности кассеты для образцов.

В отличие от кассеты 200 для образцов (Фиг. 2), кассета 310 для образцов включает комплект 318 гнезд. Комплект 318 гнезд позволяет при сборке кассеты 310 для образцов одновременно устанавливать полые ячейки 316 на соответствующих установочных площадках 332. Для этой цели комплект 318 гнезд включает рамку 336 комплекта гнезд, выполненную с возможностью удержания полых ячеек 316. Рамка 336 комплекта гнезд может удерживать на плаву полые ячейки 316 таким образом, чтобы полые ячейки 316 имели возможность перемещаться (например, сдвигаться) относительно рамки 336 комплекта гнезд после установки комплекта 318 гнезд на блок 312 терморегулирования и/или разделитель 314 ячеек. Например, полые ячейки 316 могут взаимодействовать с направляющими выступами 340 блока 312 терморегулирования. Поскольку комплект 318 гнезд расположен над блоком 312 терморегулирования и/или разделителем 314 ячеек, полые ячейки 316 могут перемещаться относительно рамки 336 комплекта гнезд и блока 312 терморегулирования за счет направляющих выступов 340.

Съемная крышка 320 может быть аналогична съемной крышке 208 (Фиг. 2). Например, съемная крышка 320 может быть установлена на комплект 318 гнезд и захватывать полые ячейки 316, прижимая полые ячейки 316 к разделителю 314 ячеек и/или блоку 312 терморегулирования. Съемная крышка 320 может быть закреплена на блоке 312 терморегулирования для удержания полых ячеек 316 в определенных положениях между съемной крышкой 320 и блоком 312 терморегулирования. В представленном примере осуществления съемная крышка 320 может быть закреплена на блоке 312 терморегулирования с помощью запирающих штифтов 342.

На Фиг. 8 представлено перспективное изображение комплекта 318 гнезд. Рамка 336 комплекта гнезд имеет внутреннюю сторону 344 (показанную на Фиг. 8) и внешнюю сторону 346. Внутренняя сторона 344 и внешняя сторона 346 обращены в противоположных направлениях по оси Z. Если комплект 318 гнезд расположен над блоком 312 терморегулирования (Фиг. 7), то внутренняя сторона 344 обращена к активной поверхности 322 (Фиг. 7). Рамка 336 комплекта гнезд может иметь форму пластины или блока и ограничивать множество окошек 348 ячеек (показаны на Фиг. 7). Каждое из окошек 348 ячеек выровнено с соответствующей полой ячейкой 316. Окошки 348 ячеек позволяют фиксировать съемную крышку 320 (Фиг. 7) на полых ячейках 316.

Внутренняя сторона 344 может включать приемное пространство 352, в котором расположены полые ячейки 316. Комплект 318 гнезд выполнен с возможностью удержания каждой из полых ячеек 316 в ограниченном пространстве 350 относительно рамки 336 комплекта гнезд. Каждое из ограниченных пространств 350 представляет собой трехмерный объем, в котором может быть локализована полая ячейка 316. Ограниченные пространства 350 могут быть больше пространства, занятого полыми ячейками 316, так что каждая из полых ячеек 316 может смещаться внутри соответствующего ограниченного пространства 350. В таких примерах осуществления полые ячейки 316 способны выравниваться относительно установочной площадки 332 (Фиг. 7) при присоединении комплекта 318 гнезд к блоку 312 терморегулирования (Фиг. 7).

Необязательно, комплект 318 гнезд может включать стопорные выступы 354, которые выполнены с возможностью удержания полых ячеек 316 в соответствующих ограниченных пространствах 350. В представленном примере осуществления стопорные выступы 354 представляют собой установочные винты, удаленный конец которых имеет форму, подходящую для фиксации внутренней монтажной поверхности 356 полой ячейки 316. Внутренняя монтажная поверхность 356 полой ячейки 316 выполнена с возможностью взаимодействия с подложкой 364 образца и/или блоком 312 терморегулирования. В частности, стопорные выступы 354 могут включать несущие поверхности 355, которые обращены к внутренней стороне 344 или внутренней поверхности 356 соответствующей полой ячейки 316. Несущие поверхности 355 выполнены с возможностью фиксации соответствующих полых ячеек 316 и предотвращают выпадение полых ячеек 316 из рамки 336 комплекта гнезд. Например, если внутренняя сторона 344 обращена в направлении действия силы тяжести, то несущие поверхности 355 могут фиксировать поле ячейки 316 и удерживать полые ячейки 316 в ограниченных пространствах 350. Каждое из ограниченных пространств 350 может быть определено как пространство, находящееся между противоположными стопорными выступами 354 и внутренними краевыми поверхностями 360, 362 внутренней стороны 344, которые противоположны друг другу.

На Фиг. 9 представлен отдельный вид в перспективе съемной крышки 320. Съемная крышка 320 выполнена с возможностью закрепления на блоке 312 терморегулирования (Фиг. 7) с комплектом 318 гнезд (Фиг. 7). Съемная крышка 320 включает нижнюю сторону 370 и внешнюю сторону 372. Нижняя сторона 370 выполнена с возможностью скрепления или взаимодействия с комплектом 318 гнезд. Нижняя сторона 370 может образовывать приемное пространство 376, в которое обычно помещают множество полых ячеек 316 (Фиг. 7). Приемное пространство 376 может быть ограничено боковыми стенками 378, 380, которые расположены на расстоянии длины съемной крышки 320 в противоположных друг другу сторонах, и, таким образом, приемное пространство 376 расположено между ними. В представленном примере осуществления боковые стенки 378, 380 представляют собой части съемной крышки 320, которые отогнуты относительно основной секции 382. Боковые стенки 378, 380 отходят от основной секции 382. Однако боковые стенки 378, 380 могут быть изготовлены другими способами. Например, в других примерах осуществления боковые стенки 378, 380 и основная секция 382 могут представлять собой дискретные компоненты, соединенные друг с другом с образованием съемной крышки 320.

Съемная крышка 320 включает множество соединительных элементов 374, выступающих за пределы ее нижней стороны 370. В некоторых примерах осуществления основная секция 382 может включать одно или более установочных (юстировочных) отверстий 388, размер и форма которых подходит для введения соответствующих направляющих выступов 341 (показаны на Фиг. 7) блока 312 терморегулирования. Соединительные элементы 374 также могут представлять собой соединительные лапки или ножки. Соединительные элементы 374 образуют части боковых стенок 378, 380. Соединительные элементы 374 выполнены с возможностью непосредственного крепления блока 312 терморегулирования. Соединительные элементы 374 могут возвышаться на определенную высоту 384 над основной секцией 382. Размеры и форма приемного пространства 376 могут подходить для введения в него блока 312 терморегулирования и комплекта 318 гнезд.

Также показано, что съемная крышка 320 включает множество поджимающих элементов 386. Поджимающие элементы 386 соединены с основной секцией 382 и выходят из основной секции 382 в приемное пространство 376. Поджимающие элементы 386 выполнены с возможностью закрепления полых ячеек 316 (Фиг. 7) и обеспечения поджимающего усилия, которое прижимает полые ячейки 316 к разделителю 314 ячеек (Фиг. 7) и/или блоку 312 терморегулирования (Фиг. 7). В одном из иллюстративных примеров осуществления для крепления каждой из полых ячеек 316 предназначено два поджимающих элемента 386. В представленном примере осуществления поджимающие элементы 386 представляют собой подпружиненные штыри, отштампованные и сформованные из листового металла, которые затем были присоединены к основной секции 382. Однако следует понимать, что поджимающие элементы 386 могут иметь другую конструкцию. Например, в одном из альтернативных примеров осуществления подпружиненные штыри могут быть отштампованы и сформованы из листа металла, который образует основную секцию 382 и соединительные элементы 374.

На Фиг. 10 представлено перспективное изображение кассеты 310 для образцов в полностью собранном виде. Приведенное ниже описание сопровождается Фиг. 7 и Фиг. 10. Для проведения сборки обеспечивают наличие блока 312 терморегулирования. Подложки 364 с образцами (Фиг. 7) располагают вдоль активной поверхности 322 на соответствующих установочных площадках 332 (Фиг. 7). Направляющие выступы 340 (Фиг. 7) могут облегчать установку подложек 364 с образцами поверх определенных установочных площадок 332. В тех примерах осуществления, в которых применяют разделитель ячеек, разделитель 314 ячеек может быть установлен на активной поверхности 322 блока 312 терморегулирования и в некоторых примерах осуществления поверх части подложек 364 с образцами. При установке разделителя 314 ячеек на блоке 312 терморегулирования, направляющие выступы 340, 341 (Фиг. 7) могут быть проведены через соответствующие сквозные отверстия или отверстия 347, 349 (Фиг. 7) разделителя 314 ячеек. Направляющие выступы 340, 341 могут способствовать локализации разделителя 314 ячеек в требуемом положении относительно блока 312 терморегулирования и подложек 364 с образцами.

Затем комплект 318 гнезд может быть размещен поверх разделителя 314 ячеек и/или блока 312 терморегулирования. Поскольку полые ячейки 316 (Фиг. 7) удерживаются рамкой 336 комплекта гнезд, при установке комплекта 318 гнезд на разделитель 314 ячеек и/или блок 312 терморегулирования полые ячейки 316 (Фиг. 7) одновременно размещают на соответствующих подложках 364 образцов. Как указано в настоящем описании, полые ячейки 316 могут перемещаться в соответствующих ограниченных пространствах 350 (Фиг. 8) относительно рамки 336 комплекта гнезд. При установке комплекта 318 гнезд направляющие выступы 341 могут быть введены в соответствующие установочные отверстия 349 (Фиг. 7) рамки 336 комплекта гнезд и могут фиксировать рамку 336 комплекта гнезд так, чтобы комплект гнезд фиксировался в требуемом положении.

Затем съемная крышка 320 может быть установлена поверх комплекта 318 гнезд. При установке съемной крышки 320 поверх комплекта 318 гнезд поджимающие элементы 386 (Фиг. 9) могут взаимодействовать с соответствующими полыми ячейками 316 и прижимать соответствующие полые ячейки 316 к разделителю 314 ячеек и/или блоку 312 терморегулирования. Затем съемная крышка 320 может быть закреплена на блоке 312 терморегулирования с помощью запирающих штифтов 342. Например, соединительные элементы 374 имеют сквозные отверстия 390, в которые вводят запирающие штифты 342. Запирающие штифты 342 вводят в соответствующие выточенные отверстия 345 (показанные на Фиг. 7) блока 312 терморегулирования. В полностью собранном виде, как показано на Фиг. 10, съемная крышка 320 и блок 312 терморегулирования находятся в фиксированном положении относительно друг друга, образуя единую конструкцию 390, пригодную для переноски и установки в виде единого модуля в аналитическую систему. Кассета 310 для образцов может иметь сэндвич-структуру (слоистую конструкцию), включающую множество компонентов кассеты, установленных друг поверх друга.

Как показано на Фиг. 10, реакционные камеры 334 имеют выпускные отверстия 392, выходы которых расположены вдоль общей стороны 394 кассеты. Выпускные отверстия 392 лежат в одной плоскости. Реакционные камеры 334 также могут иметь впускные отверстия (не показаны), выходы которых расположены вдоль общей стороны 396 кассеты. Впускные отверстия также лежат в одной плоскости. Каждая из общих сторон 394, 396 кассеты может быть совместно образована блоком 312 терморегулирования, рамкой 336 комплекта гнезд и съемной крышкой 320. В частности, сторона 394 кассеты включает боковую стенку 380, и сторона 396 кассеты включает боковую стенку 378. Размеры и форма боковых стенок 378, 380 подобраны для обеспечения доступа во впускные отверстия и выпускные отверстия реакционных камер 334. В других примерах осуществления доступными для подачи жидкостей в реакционные камеры 334 могут быть только впускные отверстия.

На Фиг. 11 представлено перспективное изображение кассеты 400 для образцов, сконструированной согласно одному из примеров осуществления. Кассета 400 для образцов может заменить кассеты 102 для образцов (Фиг. 1) и может включать компоненты, аналогичные или идентичные компонентам кассеты 200 для образцов (Фиг. 2) или кассеты 310 для образцов (Фиг. 7). Например, кассета 400 для образцов включает удлиненный блок 402 терморегулирования, необязательный разделитель 404 ячеек, множество полых ячеек 406, комплект 408 гнезд, который включает полые ячейки 406, и съемную крышку 410. Каждый из компонентов кассеты выполнен с возможностью установки друг поверх друга по оси Z аналогично тому, что рассмотрено выше при описании кассеты 200 для образцов и кассеты 310 для образцов.

Блок 402 терморегулирования имеет активную поверхность 412 и внешнюю поверхность 414, которые обращены в противоположные стороны. Блок 402 терморегулирования включает первый и второй концы 416, 418 блока, длина между которыми составляет длину 420 блока 402 терморегулирования. Активная поверхность 412 имеет множество установочных площадок 422, которые распределены по длине 420 блока 402 терморегулирования. Конфигурация полых ячеек 406 позволяет располагать их на соответствующих установочных площадках 422.

Съемная крышка 410 выполнена с возможностью присоединения к блоку 402 терморегулирования с возможностью поворота. На Фиг. 11 съемная крышка 410 показана в открытом положении относительно остальной части (или блока 402 терморегулирования) кассеты 400 для образцов. При закрытом положении крышки полые ячейки 406 или комплект 408 гнезд могут удерживаться между съемной крышкой 410 и блоком 402 терморегулирования. Форма блока 402 терморегулирования и полых ячеек 406 такова, что между ними образуются соответствующие реакционные камеры 424. Реакционные камеры 424 могут быть аналогичны или идентичны реакционным камерам, рассмотренным выше. Например, реакционные камеры 424 могут иметь соответствующие впускные отверстия 440 и выпускные отверстия (не показаны), выходы которых расположены в противоположных направлениях вдоль оси Y на внешней поверхности кассеты 400 для образцов.

Комплект 408 гнезд включает рамку 426 комплекта гнезд, которая выполнена с возможностью удержания полых ячеек 406. Рамка 426 комплекта гнезд может удерживать на плаву полые ячейки 406, так что полые ячейки 406 могут перемещаться (например, сдвигаться) относительно рамки 426 комплекта гнезд при установке комплекта 408 гнезд на блок 402 терморегулирования и/или разделитель 404 ячеек. Для этой цели рамка 426 комплекта гнезд может включать корпус 430 рамки и направляющую 432 ячеек, которая соединена с корпусом 430 рамки. Необязательно, корпус 430 рамки может быть отштампован и сформован из листового металла, и направляющая 432 ячеек может быть отлита из полимера. Корпус 430 рамки образует окошки 434, обеспечивающие доступ к полым ячейкам 406. Например, смещающие элементы (не показаны) съемного корпуса 410 крышки могут взаимодействовать с ячейками камеры 406 через окна 434. Направляющая 432 ячеек выполнена с возможностью удерживания полых ячеек 406, так что полые ячейки 406 располагаются между направляющей 432 ячеек и корпусом 430 рамки. С этой целью направляющая 432 ячеек может включать в себя рамку (не показана), которая расположена под корпусом 430 рамки. Более конкретно, рамка может включать в себя боковые стенки и выступы, имеющие опорные поверхности (не показаны), которые вместе с корпусом 430 рамки образуют ограниченные пространства для соответствующих полых ячеек 406. Эти ограниченные пространства могут быть такими же, как ограниченные пространства 350 (Фиг. 8).

Съемная крышка 410 может быть установлена на комплект 408 гнезд и фиксировать полые ячейки 406, прижимая полые ячейки 406 к разделителю 404 ячеек и/или блоку 402 терморегулирования. При нахождении съемной крышки 410 в закрытом положении, съемная крышка 410 может быть закреплена на блоке 402 терморегулирования с помощью замкового соединения 436. Находясь в закрытом положении, съемная крышка 410 может удерживать полые ячейки 406 в определенных положениях между съемной крышкой 410 и блоком 402 терморегулирования.

На Фиг. 12 представлен вид сверху в перспективе кассеты 400 для образцов. Как показано на изображении, блок 402 терморегулирования может включать первый выступ 442 корпуса и второй выступ 444 корпуса, имеющие, соответственно, соответствующие длины 443, 445 сегментов. Блок 402 терморегулирования может иметь основную секцию 446, расположенную между первым и вторым выступами 442, 444 корпуса. Основная секция 446 может включать установочные площадки 422 (Фиг. 11) и взаимодействовать с комплектом 408 гнезд.

В представленном примере осуществления длина 443 сегмента превышает длину 445 сегмента. Первый выступ 442 корпуса может представлять собой часть блока 402 терморегулирования, которая выполнена с возможностью фиксации теплового модуля (не показан), такого как тепловой модуль 510, показанный на Фиг. 17. Например, тепловой модуль может представлять собой часть аналитической системы и при загрузке кассеты 400 для образцов в аналитическую систему может взаимодействовать с активной поверхностью 412, расположенной вдоль первого выступа 442 корпуса. В альтернативном примере кассета 400 для образцов может включать тепловой модуль, соединенный с первым выступом 442 корпуса. В таких примерах осуществления тепловой модуль может образовывать часть единой конструкции кассеты 400 для образцов.

Размеры и форма второго выступа 444 корпуса могут быть подходящими для взаимодействия с поверхностью датчика температуры (не показан), такого как датчик 514 температуры, показанный на Фиг. 17. Аналогично тепловому модулю, датчик температуры может представлять собой часть аналитической системы и может взаимодействовать с активной поверхностью 412, расположенной вдоль второго выступа 444 корпуса, после размещения кассеты 400 для образцов в аналитической системе. В альтернативном примере кассета 400 для образцов может включать датчик температуры, соединенный со вторым выступом 444 корпуса. В таких примерах осуществления датчик температуры может образовывать часть единой конструкции кассеты 400 для образцов. Датчик температуры выполнен с возможностью определения температуры блока 402 терморегулирования, которая регулируется тепловым модулем. Если известна температура блока 402 терморегулирования, то может быть оценена или экстраполирована температура реакционных камер 424.

На Фиг. 13 представлен вид снизу в перспективе кассеты 400 для образцов, имеющей пластину 450 основания, расположенную вдоль нижней части блока 402 терморегулирования, и на Фиг. 14 представлен вид снизу в перспективе кассеты 400 для образцов после удаления пластины 450 основания. Пластина 450 основания может служить защитным покрытием, которое отделяет каналы 452 (Фиг. 14) блока 402 терморегулирования от внешней поверхности кассеты 400 для образцов. Пластина 450 основания может включать изолирующий материал, такой как пена, который препятствует переносу тепловой энергии к внешней поверхности.

Как показано на Фиг. 14, каналы 452 проходят через блок 402 терморегулирования по длине 420 блока 402 терморегулирования. Каналы 452 предназначены для улучшения переноса тепловой энергии к или от установочных площадок 422 (Фиг. 11) и, в частности, реакционных камер 424 (Фиг. 11). В частности, каналы 452 предназначены для улучшения переноса тепловой энергии по сравнению со сплошной массой материала (например, теплового блока).

В представленном примере осуществления блок 402 терморегулирования включает семь (7) каналов 452, которые распределены по ширине 454 блока 402 терморегулирования. В других примерах осуществления блок 402 терморегулирования может включать меньшее количество каналов 452 (например, один, два, три, четыре канала и т.д.) или может включать большее количество каналов 452. В представленном примере осуществления каналы 452 проходят по существу по всей длине 420. Каналы 452 могут проходить через первый и второй выступы 442, 444 корпуса и основную секцию 446. В других примерах осуществления протяженность каналов 452 может составлять по существу меньшую длину, чем вся длина 420.

На Фиг. 15 представлено поперечное сечение кассеты 400 для образцов. В представленном примере осуществления блок 402 терморегулирования включает тепловые трубки 460, которые расположены внутри соответствующих каналов 452. Тепловые трубки 460 могут включать материал, применяемый для передачи тепла. Пластина 450 основания удерживает тепловые трубки 460 внутри каналов 452. В некоторых примерах осуществления для усиления прочности крепления тепловых трубок 460 в каналах в каналы 452 может быть помещено теплопроводящее клеящее вещество (не показано). Тепловые трубки 460 предназначены для улучшения переноса тепловой энергии по длине 420 (Фиг. 11) блока 402 терморегулирования. В определенных примерах осуществления тепловые трубки 460 выполнены с возможностью поглощения тепловой энергии (например, тепла), которая генерируется тепловым модулем (не показан), вдоль первого выступа 442 корпуса (Фиг. 12) и для переноса тепловой энергии к основной секции 446. Затем тепловая энергия может быть передана установочным площадкам 422 (Фиг. 11) и, следовательно, к реакционным камерам 424 (Фиг. 11).

Аналогичным образом каналы 452 и тепловые трубки 460 могут быть использованы для отвода тепловой энергии от реакционных камер 424. Например, тепловой модуль может включать охлаждающее устройство, такое как тепловой сток и/или воздуходувка, которое отводит тепловую энергию от первых выступов 442 корпуса на внешнюю поверхность кассеты 400 для образцов. По мере отвода тепловой энергии первого выступа 442 корпуса на внешнюю поверхность может быть поглощена тепловая энергия реакционных камер 424, которую отводят через каналы 452 и/или тепловые трубки 460 к первому выступу 442 корпуса, где тепловая энергия затем отводится к внешней поверхности.

В одном из альтернативных примеров осуществления отверстия каналов 452 (или тепловых трубок 460), показанные на Фиг. 15, могут представлять собой порты каналов 452 (или тепловых трубок 460). Каналы 452 (или тепловые трубки 460) могут быть выполнены с возможностью направления рабочей текучей среды в и из блока 402 терморегулирования. Например, блок 402 терморегулирования может иметь впускной порт, в который поступает рабочая жидкость из внешнего источника, такого как аналитическая система, и выпускной порт, который позволяет отводить рабочую жидкость из блока терморегулирования. Циркуляция рабочей жидкости через каналы 452 и/или тепловые трубки 460 для регулирования температуры реакционных камер может быть произведена аналитической системой. Впускные и выпускные порты могут выходить на внешнюю поверхность кассеты для образцов и предназначаться для соединения соединением, подходящим для текучей среды, с соплами или трубками аналитической системы. В таких примерах осуществления рабочая жидкость может перекачиваться аналитической системой через блок 402 терморегулирования. Температура рабочей жидкости может регулироваться аналитической системой.

На Фиг. 16 представлена нижняя часть блока 470 терморегулирования после удаления пластины основания. Как показано на изображении, блок 470 терморегулирования включает каналы 472, которые проходят по всей длине 474 блока 470 терморегулирования. В каналах 472 расположены тепловые трубки 476. Длина тепловых трубок 476 составляет меньше длины 474 блока 470 терморегулирования.

На Фиг. 17 представлено перспективное изображение кассеты 500 для образцов, сконструированной согласно одному из примеров осуществления. Кассета 500 для образцов может быть практически идентична кассете 400 для образцов (Фиг. 11). Например, кассета 500 для образцов включает удлиненный блок 502 терморегулирования, разделитель 504 ячеек, множество полых ячеек 506 и комплект 508 гнезд, который включает полые ячейки 506. Как показано на Фиг. 17, комплект 508 гнезд установлен на блок 502 терморегулирования. Несмотря на то, что показанная на Фиг. 17 кассета 500 для образцов не включает съемной крышки, кассета 500 для образцов может включать съемную крышку. В альтернативном примере комплект 508 гнезд также может служить съемной крышкой, которая удерживает полые ячейки 506 в определенных положениях.

Кассета 500 для образцов также включает тепловой модуль 510, присоединенный к блоку 502 терморегулирования у первого выступа 512 корпуса, и датчик 514 температуры, присоединенный к блоку 502 терморегулирования у второго выступа 516 корпуса. Тепловой модуль 510 и датчик 514 температуры могут образовывать часть единой конструкции кассеты 500 для образцов. Например, тепловой модуль 510 и датчик 514 температуры могут быть непосредственно соединены с блоком 502 терморегулирования и находиться в фиксированных положениях относительно блока 502 терморегулирования.

Как показано на изображении, тепловой модуль 510 включает нагреватель 518 и охлаждающее устройство 524. В представленном примере осуществления нагреватель 518 представляет собой плоский нагреватель, который включает пленку 520, присоединенную к блоку 502 терморегулирования, и проводящую фольгу 522, находящуюся внутри пленки 520. Проводящая фольга 522 может генерировать тепловую энергию (т.е. тепло), которая затем поглощается блоком 502 терморегулирования и передается к установочным площадкам. В представленном примере осуществления охлаждающее устройство 524 включает воздуходувку. Несмотря на то, что в представленном примере осуществления показан плоский нагреватель и воздуходувка, применяемые в качестве нагревателя 518 и охлаждающего устройства 524, соответственно, в других примерах осуществления изобретения могут быть использованы другие нагреватели и охлаждающие устройства.

На Фиг. 18 и 19 представлены виды в перспективе кассеты 530 для образцов, сконструированной согласно одному из примеров осуществления. Кассета 530 для образцов может быть аналогична другим кассетам для образцов согласно настоящему изобретению. Например, кассета 530 для образцов включает удлиненный блок 532 терморегулирования, разделитель 534 ячеек, множество полых ячеек 536 и комплект 538 гнезд, который включает полые ячейки 536. На Фиг. 18 комплект 538 гнезд установлен на блоке 532 терморегулирования, и на Фиг. 19 комплект 538 гнезд снят с блока 532 терморегулирования. Как показано на Фиг. 19, кассета 530 для образцов включает подложки 539 для образцов, которые расположены на соответствующих установочных площадках 552 вдоль активной поверхности 542 блока 532 терморегулирования.

В представленном примере осуществления комплект 538 гнезд служит съемной крышкой, которая удерживает полые ячейки 536 в определенных положениях. Например, комплект 538 гнезд может быть закреплен на блоке 532 терморегулирования, если кассета 530 для образцов полностью собрана. В альтернативных примерах осуществления для закрепления комплекта 538 гнезд на блоке 532 терморегулирования может быть использована отдельная съемная крышка.

Как показано на изображении, кассета 500 для образцов не включает выступы корпуса для фиксации теплового модуля и/или датчика температуры. В таких примерах осуществления тепловой модуль и датчик температуры могут представлять собой части аналитической системы, которая фиксирует блок 532 терморегулирования после размещения кассеты 500 для образцов в аналитической системе. В альтернативном примере кассета 500 для образцов может включать тепловой модуль и/или датчик температуры.

На Фиг. 20 и 21 представлены увеличенные изображения части блока 532 терморегулирования после удаления разделителя 534 ячеек (Фиг. 19). Как показано на изображении, установочные площадки 552 могут быть ограничены активной поверхностью 542. В частности, активная поверхность 542 может быть сформована (например, отлита, высечена штампом и т.д.) таким образом, что она включает выравнивающие элементы 544. В представленном примере осуществления выравнивающие элементы 544 представляют собой ребра или плоские выступы, образующие стенки 546 элементов. Стенки 546 элементов ограничивают желобки (или канавки) 548, размеры и форма которых подходят для введения в них подложек 539 для образцов. Как и в других кассетах для образцов, рассмотренных в настоящем описании, блок 532 терморегулирования может быть изготовлен таким образом, что он включает канавки 550, 551, расположенные вдоль края блока 532 терморегулирования. Канавки 550, 551 могут частично ограничивать или быть расположены возле впускных отверстий/выпускных отверстий реакционных камер (не показаны).

На Фиг. 22 представлен в разобранном виде тепловой модуль 560, сконструированный согласно одному из примеров осуществления, который может быть использован в комбинации с одной или более кассетами для образцов и/или аналитическими системами. В представленном примере осуществления тепловой модуль 560 включает теплоотвод 562, плоский нагреватель 564, охлаждающую воздуходувку 566 и охлаждающий канал 568. Теплоотвод 562 может быть аналогичен блоку терморегулирования и включать сплошной кусок материала, не содержащего каналов, или в альтернативном примере он включает проходящие через него каналы. Размеры и форма теплоотвода 562 пригодны для взаимодействия с блоком терморегулирования или фиксации блока терморегулирования (не показан) кассеты для образцов. В тех примерах осуществления, в которых тепловой модуль представляет собой часть кассеты для образцов, теплоотвод 562 может быть закреплен на блоке терморегулирования с помощью, например, теплопроводящего клеящего вещества. В альтернативных примерах осуществления тепловой модуль 560 не включает теплоотвод. Вместо этого к блоку терморегулирования может быть непосредственно присоединен плоский нагреватель 564. В тех примерах осуществления, в которых тепловой модуль образует часть аналитической системы, теплоотвод 562 имеет теплопередающую поверхность 563, которая выполнена с возможностью создания отделяемой поверхности, контактирующей с кассетой для образцов. Теплопередающая поверхность 563 может быть плотно присоединена к кассете для образцов для обмена тепловой энергией.

Плоский нагреватель 564 включает пленку 570, которая выполнена с возможностью соединения с теплоотводом 562 и проводящей фольгой 572, находящейся в пленке 570. В представленном примере осуществления проводящая фольга 572 включает одну или более проводящих дорожек 576, уложенных по извилистой траектории на пленке 570. Проводящие дорожки 576 соединены электрическим соединением с электрическими контактами 580, 582 (например, контактными площадками) плоского нагревателя 564. Электрические контакты 580, 582 могут быть выведены на внешнюю поверхность и сконструированы для соединения с соответствующими электрическими контактами (не показаны) аналитической системы. Проводящая фольга 572 генерирует тепловую энергию (т.е. тепло), которое затем поглощается теплоотводом 562 и подводится к блоку терморегулирования (не показан).

В представленном примере осуществления охлаждающая воздуходувка 566 и канал 568 образуют охлаждающее устройство 584, выполненное с возможностью поглощения тепловой энергии и рассеяния тепловой энергии вовне кассеты для образцов или в аналитической системе. Например, если тепловому модулю 560 даны инструкции охлаждать кассету для образцов (или отводить тепловую энергию от кассеты для образцов), плоский нагреватель 564 может быть отключен, и охлаждающая воздуходувка 566 может быть включена для создания вакуума и отсасывания воздуха от поверхности 565 плоского нагревателя 564. В таких примерах осуществления тепловая энергия кассеты для образцов может быть отведена от кассеты для образцов через теплоотвод 562 и через отключенный плоский нагреватель 564.

В некоторых примерах осуществления тепловой модуль 560 может включать электронную схему 595 для селективного управления тепловым модулем 560. Электронная схема 595 может быть функционально соединена с охлаждающей воздуходувкой 566 и функционально соединена с плоским нагревателем 564. Например, электронная схема 595 может включать контроллер (например, процессор) и быть предназначена (например, запрограммирована) для увеличения или снижения количества тепловой энергии на основании информации, получаемой от датчика температуры. В других примерах осуществления электронная схема 595 соединена с антенной теплового модуля 560 и получает инструкции от удаленного источника (например, аналитического системы), указывающие на селективное увеличение или снижение температуры в реакционных камерах. В других примерах осуществления тепловой модуль 560 может находиться лишь в двух отдельных состояниях (например, во включенном состоянии и в отключенном состоянии). Включенное состояние может иметь место при подводе электрического напряжения к тепловому модулю 560. Отключенное состояние может иметь место при отсутствии подвода электрического напряжения к тепловому модулю 560. Электрическое напряжение может быть подведено через электрические контакты 580, 582. В альтернативном примере электрическое напряжение может быть подведено беспроводным способом (например, посредством проводящих катушек).

На Фиг. 23 и 24 представлены виды в перспективе держателя 600 системы. Держатель 600 системы включает корпус 602 держателя, множество тепловых модулей 604 (Фиг. 23) и множество датчиков 606 температуры (Фиг. 23). На Фиг. 23 корпус 602 держателя показан в полуразрезе для лучшего понимания строения тепловых модулей 604 и датчиков 606 температуры.

Как показано на Фиг. 23, корпус 602 держателя имеет длину (или первый размер) 610, ширину (или второй размер) 612 и высоту (или третий размер) 614. Корпус 602 держателя включает первый конец или плоскость 616 держателя и противоположный второй конец или плоскость 618 держателя. Корпус 602 держателя также имеет загрузочную сторону 620, которая располагается между первым и вторым концами 616, 618 держателя. В представленном примере осуществления загрузочная сторона 620 образует верхнюю часть корпуса 602 держателя. Корпус 602 держателя также включает противоположные стороны 622, 624 корпуса. Первый и второй концы 616, 618 держателя располагаются между сторонами 622, 624 корпуса.

Корпус 602 держателя выполнен с возможностью введения в него кассет для образцов, таких как кассеты для образцов, рассмотренные в настоящем описании. Например, корпус 602 держателя может включать множество удлиненных слотов 630 для установки кассеты, которые располагаются между сторонами 622, 624 корпуса. Слоты 630 для установки кассеты могут иметь отверстия, располагающиеся вдоль загрузочной стороны 620, и конструкции кассет для образцов позволяют вводить их в соответствующие слоты 630 для установки кассеты через загрузочную сторону 620. Размеры и форма слотов 630 для установки кассеты могут соответствовать размерам и форме кассет для образцов, что позволяет удерживать в них кассеты для образцов в по существу фиксированных положениях при выполнении протокола анализа.

В представленном примере осуществления каждый из слотов 630 для установки кассеты включает первый участок 632 слота и второй участок 634 слота. Как показано на изображении, первый и второй участки слота 632, 634 разделены зазором 636 слота. Совместно зазоры 636 слота образуют открытое пространство 638 корпуса 602 держателя. Зазор 636 слота выполнен с возможностью введения в него основной секции кассеты для образцов (например, части, которая включает полые ячейки), и первый и второй участки 632, 634 слота выполнены с возможностью введения в них соответствующих концевых частей кассеты для образцов.

Как показано на Фиг. 23, датчики 606 температуры выполнены с возможностью функционального взаимодействия с соответствующими кассетами для образцов, помещенными в первые участки 632 слота. В частности, датчики 606 температуры могут быть соединены с корпусом 602 держателя и расположены таким образом, что поверхность 640 датчика взаимодействует с кассетой для образцов при размещении кассеты для образцов в первом участке 632 слота. Датчик 606 температуры может сообщаться с контроллером (не показан) аналитической системы как беспроводными, так и проводными способами (не показаны).

Кроме того, как показано на Фиг. 23, тепловые модули 604 выполнены с возможностью функционального взаимодействия с соответствующими кассетами для образцов в пределах вторых участков 634 слота. Например, корпус 602 держателя может образовывать полость, которая выполнена с возможностью введения в нее теплового модуля 604. Тепловые модули 604 расположены таким образом, что теплопередающая поверхность взаимодействует с кассетой для образцов при размещении кассеты для образцов в соответствующем слоте 630 для установки кассеты. Тепловой модуль 604 может сообщаться с контроллером (не показан) аналитической системы как беспроводными, так и проводными способами (не показаны). Как показано на Фиг. 24, корпус 602 держателя может включать вентиляционные ходы 662, которые сообщаются с возможностью переноса текучей среды с соответствующими охлаждающими воздуходувками 660 (Фиг. 23) тепловых модулей 604. Воздух может выходить через вентиляционные ходы 662 на внешнюю поверхность держателя 600 системы.

В представленном примере осуществления держатель 600 системы включает множество датчиков 606 температуры и множество тепловых модулей 604. Датчики 606 температуры и тепловые модули 604 могут быть взаимосвязаны по принципу "один к одному", то есть каждый датчик 606 температуры ориентирован или связан только с одним соответствующим тепловым модулем 604 и наоборот. Однако в других примерах осуществления два или более датчиков 606 температуры могут быть ориентированы или связаны с одним тепловым модулем 604. В других примерах осуществления два или более тепловых модуля 604 могут быть ориентированы или связаны с одним датчиком 606 температуры. В других примерах осуществления держатель 600 системы не включает по меньшей мере один из следующих объектов: датчик 606 температуры или тепловой модуль 604. В таких примерах осуществления кассета для образцов может включать датчик температуры и/или тепловой модуль. В других альтернативных примерах осуществления в аналитической системе, включающей кассету для образцов, могут не применяться датчики температуры и/или тепловые модули.

Как показано на изображении, каждый датчик 606 температуры отделен от связанного с ним теплового модуля рабочим расстоянием 658. Размеры рабочего расстояния 658 позволяют поместить между тепловым модулем 604 и датчиком 606 температуры множество реакционных камер соответствующей кассеты для образцов. В частности, тепловая энергия должна передаваться от теплового модуля 604 к связанному с ним датчику 606 температуры через кассету для образцов и, следовательно, в ближайшее окружение реакционных камер.

В некоторых примерах осуществления размеры и форма слотов 630 для установки кассеты могут соответствовать размерам и форме кассет для образцов, что позволяет удерживать кассеты для образцов в определенных ориентациях. Например, загрузочная сторона 620 совпадает с загрузочной плоскостью 650. Слоты 630 для установки кассеты выполнены с возможностью удержания кассет для образцов под непрямым углом 652 относительно загрузочной плоскости 650. Величина непрямого угла 652 может зависеть от требуемого течения жидкостей через полые ячейки. Величина непрямого угла 652 может составлять, например, от 60° до 85°.

В представленном примере осуществления корпус 602 держателя включает резервуар 654, который расположен под открытым пространством 638. Резервуар 654 выполнен с возможностью поступления в него жидкостей, которые вытекают из кассет для образцов или, в частности, которые вытекают из полых ячеек кассет для образцов. Резервуар 654 может сообщаться с возможностью переноса текучей среды с выпускным отверстием (не показан), которое сообщается с возможностью переноса текучей среды с резервуаром для отходов (не показан). Резервуар 654 также показан на Фиг. 24.

На Фиг. 25 представлено перспективное изображение держателя 600 системы, в котором в соответствующие слоты 630 для установки кассеты вставлены кассеты 670 для образцов. Как показано на изображении, каждая кассета 670 для образцов имеет множество впускных отверстий 672, которые по существу лежат в одной плоскости с впускными отверстиями 672 других кассет 670 для образцов. При выполнении протокола анализа, механический манипулятор (не показан) аналитической системы (не показаны) может подавать жидкости в каждое из впускных отверстий 672. Жидкости могут быть пропущены через соответствующие реакционные камеры и просачиваться в резервуар 654. Датчики 606 температуры и тепловые модули 604 могут сообщаться с контроллером (не показан) аналитической системы. Контроллер может выдавать тепловым модулям 604 или другим компонентам аналитической системы (например, механическому манипулятору) инструкции по выполнению определенных манипуляций, где инструкции созданы с учетом температуры, зафиксированной датчиками температуры. Температура, измеряемая датчиками температуры, может указывать на температуру в реакционных камерах.

В некоторых примерах осуществления держатель 600 системы может включать источник 680 напряжения (показанный на Фиг. 24), который выполнен с возможностью подвода электрического напряжения к кассете 670 для образцов. Например, источник 680 напряжения может включать электрические контакты, выведенные в соответствующие слоты 630 для установки кассеты и выполненные с возможностью взаимодействия с соответствующими контактами кассеты 670 для образцов. В частности, тепловой модуль 604 может включать электрические контакты, выведенные на внешнюю поверхность кассеты 670 для образцов. Электрические контакты теплового модуля 604 могут взаимодействовать с электрическими контактами 680 держателя 600 системы. Электрический ток, поступающий через электрические контакты, может подавать электрическую энергию для активации теплового модуля 604 и обеспечения реакционных камер тепловой энергией.

В других примерах осуществления источник 680 напряжения может представлять собой проводящую катушку, которая выполнена с возможностью создания магнитного поля, индуцирующего электрическое напряжение в соответствующей катушке теплового модуля 604. Таким образом, энергия может быть подведена к тепловым модулям 604 посредством беспроводной подачи питания (англ. wireless power transfer, сокращенно WPT). В таких примерах осуществления в держателе 600 системы и кассетах 670 для образцов могут отсутствовать электропроводящие поверхности, на которые может воздействовать окружающая среда.

На Фиг. 26 представлен компоновочный узел кассеты 680, который включает блок 682 терморегулирования и тепловой модуль 684. Как показано на изображении, тепловой модуль 684 включает охлаждающее устройство 686, включающее охлаждающую воздуходувку 688 и тепловой сток 690. Тепловой сток 690 непосредственно соединен с плоским нагревателем 692 теплового модуля 684, который, в свою очередь, термически присоединен к блоку 682 терморегулирования. Плоский нагреватель 692 может быть термически присоединен к блоку 682 терморегулирования через теплоотвод 694. В альтернативном примере плоский нагреватель 692 может быть непосредственно присоединен к блоку 682 терморегулирования через проводящее клеящее вещество.

На Фиг. 27 представлена в разобранном виде аналитическая система 700, сконструированная согласно одному из примеров осуществления. Аналитическая система 700 может включать компоненты, аналогичные компонентам аналитической системы 100 и/или кассет для образцов, рассмотренных в настоящем описании. Например, аналитическая система 700 включает блок 702 терморегулирования, имеющий активную поверхность 704. Активная поверхность 704 включает множество распределенных по пластине установочных площадок 706. Каждая из установочных площадок 706 выполнена с возможностью расположения на ней соответствующей подложки 708 образца. В некоторых примерах осуществления установочные площадки 706 выделены физически выраженными элементами активной поверхности 704 и/или физическими элементами, которые закреплены на блоке 702 терморегулирования. В других примерах осуществления активная поверхность 704 представляет собой плоскую поверхность, лишенную физических элементов, которые выделяют установочные площадки 706. Блок 702 терморегулирования может быть расположен на возвышении или платформе 703 аналитической системы 700. В представленном примере осуществления возвышение 703 образует часть корпуса 705 системы, который включает множество компонентов (например, тепловых, электрических компонентов и компонентов для работы с текучими средами) аналитической системы 700.

Аналитическая система 700 также включает компоновочный узел 710 системы, который выполнен с возможностью установки на активную поверхность 704, и при этом на подложках 708 с образцами образуются реакционные камеры (не показаны). Например, в представленном примере осуществления компоновочный узел 710 системы включает разделитель 712 ячеек, множество полых ячеек 714, пластину 716 приемно-распределительного устройства и съемную крышку 718. Однако в альтернативных примерах осуществления количество и/или расположение компонентов может быть иным. Например, пластина 716 приемно-распределительного устройства и съемная крышка 718 могут быть объединены в один компонент, обладающий рабочими признаками пластины 716 приемно-распределительного устройства и съемной крышки 718, которые рассмотрены в настоящем описании. В других примерах осуществления может не применяться, например, разделитель 712 ячеек.

Конструкция каждой из полых ячеек 714 позволяет располагать ее на соответствующей установочной площадке 706, относящейся к множеству установочных площадок 706, так что соответствующая подложка 708 образца находится между соответствующей установочной площадкой 706 и соответствующей полой ячейкой 714. Конфигурация пластины 716 приемно-распределительного устройства и/или съемной крышки 718 позволяет присоединять ее к блоку 702 терморегулирования так, что полые ячейки 714 располагаются между блоком и пластиной. Блок 702 терморегулирования и полые ячейки 714 сконструированы так, что между полыми ячейками 714 и подложками 708 с образцами образуются соответствующие реакционные камеры. В представленном примере осуществления разделитель 712 ячеек может образовывать зазор между полой ячейкой 714 и соответствующей подложкой 708 образца. Зазор может образовывать часть реакционной камеры.

Аналитическая система 700 также включает систему 724 коммуникации текучих сред, которая включает по меньшей мере одну линию 726 ввода (например, гибкую трубку) и по меньшей мере одну линию 728 вывода, которые выполнены с возможностью соединения с реакционными камерами соединением, которое подходит для переноса текучей среды. Каждая линия 726 ввода выполнена с возможностью подачи в нее текучей среды (например, жидкости или газа) из источника 729 и доставки текучей среды в соответствующую реакционную камеру. Каждая линия 728 вывода выполнена с возможностью подачи в нее текучей среды из соответствующей реакционной камеры и доставки текучей среды, например, в резервуар для отходов. В представленном примере осуществления система 724 коммуникации текучих сред включает множество линий 726 ввода и множество линий 728 вывода. Каждая линия 726 ввода выполнена с возможностью сообщения с возможностью переноса текучей среды только с одной реакционной камерой, и каждая линия 728 вывода выполнена с возможностью сообщения с возможностью переноса текучей среды только с одной реакционной камерой. Однако следует понимать, что с одной реакционной камерой могут сообщаться с возможностью переноса текучей среды две или более линии 726 ввода, и/или с одной реакционной камерой могут сообщаться с возможностью переноса текучей среды две или более линии 728 вывода. В других примерах осуществления одна линия 726 ввода может сообщаться с возможностью переноса текучей среды с множеством реакционных камер, и/или одна линия 728 вывода может сообщаться с возможностью переноса текучей среды с множеством реакционных камер.

Аналитическая система 700 также может включать компьютерную систему (в целом обозначенную 730), которая может быть аналогична или идентична компьютерной системе 140 (Фиг. 1А). Например, компьютерная система 730 может включать системный контроллер (не показан), который может быть аналогичен или идентичен системному контроллеру 142 (Фиг. 1А) и может регулировать работу различных компонентов аналитической системы 700. В частности, для регулирования температуры в реакционных камерах системный контроллер может регулировать работу одного или более нагревателей (не показаны), находящихся в тепловом контакте с блоком 702 терморегулирования. Системный контроллер также может управлять одним или более насосов (не показаны), которые направляют текучие среды в реакционные камеры. Примеры протоколов, которые могут быть выполнены аналитической системой 700, включают ISH, FISH и IHC.

На Фиг. 28 представлено перспективное изображение блока 702 терморегулирования и компоновочного узла 710 системы во время функционирования аналитической системы 700 (Фиг. 1). Как показано на изображении, аналитическая система 700 также может включать зажимной механизм 720 для крепления компоновочного узла системы на блоке 702 терморегулирования. В представленном примере осуществления зажимной механизм 720 включает пару защелок 722, присоединенных к противоположным концам съемной крышки 718. Защелки 722 выполнены с возможностью взаимодействия с крючками 719, которые закреплены на блоке 702 терморегулирования. Защелки 722 могут захватывать крючки 719, прижимая компоновочный узел 710 системы или съемную крышку 718 к блоку 702 терморегулирования так, что полые ячейки 714 (Фиг. 27) оказываются между ними. Как показано на изображении, съемная крышка 718 включает каналы 732, в которые введены линии 726 ввода системы 724 коммуникации текучих сред.

В представленном примере осуществления зажимной механизм 720 перемещает съемную крышку 718, в результате чего съемная крышка 718 взаимодействует с пластиной 716 приемно-распределительного устройства и прижимает пластину 716 приемно-распределительного устройства (Фиг. 27) к блоку 702 терморегулирования. Пластина 716 приемно-распределительного устройства захватывает полые ячейки 714 и прижимает полые ячейки 714 к блоку 702 терморегулирования и/или разделителю 712 ячеек. Таким образом, компоновочный узел 710 системы может эффективно герметизировать реакционные камеры и предотвращать протекание реакционных камер. Пример компоновочного узла 710 системы показан на Фиг. 28; однако, он представляет собой всего лишь один пример осуществления. В альтернативных примерах осуществления съемная крышка 218 может представлять собой или включать пластину 716 приемно-распределительного устройства, так что зажимной механизм 720 непосредственно взаимодействует с пластиной 716 приемно-распределительного устройства.

На Фиг. 29 представлена в разобранном виде по меньшей мере часть компоновочного узла 710 системы, расположенная соответственно блоку 702 терморегулирования. Как показано на изображении, активная поверхность 704 блока 702 терморегулирования может быть сформована таким образом, что она включает выравнивающие элементы 740. Выравнивающие элементы 740 могут представлять собой ребра, образующие желобок или канавку 742, в которую помещают соответствующую подложку 708 образца. Каждый желобок 742 может включать соответствующую установочную площадку 706 активной поверхности 704. Форма желобка 742 может быть соотнесена с формой подложки 708 образца для обеспечения плотной подгонки к подложке 708 образца. Наряду с выравнивающими элементами 740 на активной поверхности 704 может быть закреплено множество направляющих выступов 744 (например, штырьков), которые выступают за пределы активной поверхности 704. Направляющие выступы 744 могут облегчать установку подложек 708 с образцами на установочных площадках 706. Направляющие выступы 744 также могут облегчать выравнивание разделителя 712 ячеек, полых ячеек 714 и необязательно пластины 716 приемно-распределительного устройства относительно других компонентов.

Как показано на Фиг. 29, каждая из полых ячеек 714 имеет первый и второй концы 746, 748 ячейки и противоположные боковые края 750, 752. Боковые края 750, 752 могут образовывать выравнивающие элементы 754 (например, канавки), которые выполнены с возможностью взаимодействия с направляющими выступами 744. Каждая из полых ячеек 714 может включать каналы 756, расположенные между противоположными широкими сторонами полой ячейки 714. В представленном примере осуществления множество каналов 756 расположены вблизи первого конца 746 ячейки, и множество каналов 756 расположены вблизи второго конца 748 ячейки. Каналы 756 выполнены с возможностью совмещения с каналами 758 пластины 716 приемно-распределительного устройства, которые сообщаются с возможностью переноса текучей среды с соответствующими линиями 726 ввода или соответствующими линиями 728 вывода. После совмещения каналов 756 с соответствующими каналами 758, линии 726 ввода и линии 728 вывода могут иметь доступ к реакционным камерам, подходящий для передачи текучей среды. Несмотря на то, что на Фиг. 29 каналы 758 находятся на верхней стороне пластины 716 приемно-распределительного устройства, каналы 758 расположены вдоль нижней стороны, которая взаимодействует с полыми ячейками 714.

Для подготовки и/или анализа подложек 708 образцов, подложки 708 образцов могут быть установлены на определенных установочных площадках 706. На активной поверхности 704 затем может быть установлен разделитель 712 ячеек и подложки 708 образцов, и подложки 708 образцов выровнены с окошками 760 разделителя 712 ячеек. Затем над установочными площадками 706 и разделителем 712 ячеек могут быть размещены полые ячейки 714. Каждая реакционная камера может быть образована соответствующей подложкой 708 образца, разделителем 712 ячеек и соответствующей полой ячейкой 714. Каналы 756 могут обеспечить доступ текучих сред в реакционные камеры.

В некоторых примерах осуществления различные компоненты аналитической системы 700 могут быть объединены друг с другом в кассету для образцов, рассмотренную выше. Например, блок 702 терморегулирования может быть отделяемым от корпуса 705 системы и сконструирован для присоединения к этому корпусу совместно с компоновочным узлом 710 системы с образованием кассеты для образцов в виде единой конструкции. В этом примере кассета для образцов может быть установлена на корпус 705 системы, и линии ввода и вывода могут быть присоединены с возможностью сообщения текучей средой к подходящим отверстиям для ввода и вывода жидкостей, соответственно. В другом примере линии ввода и вывода могут быть отделены от кассеты для образцов. После установки кассеты для образцов на корпус 705 системы, линии ввода и вывода могут быть присоединены с возможностью сообщения текучей средой к отверстиям кассеты для образцов.

Примеры осуществления настоящего изобретения включают устройства для операций с текучими средами, монтажные комплекты, аналитические системы и их компоненты, применяемые с целью проведения определенных реакций. Примеры осуществления также могут включать способы изготовления или применения устройств для операций с текучими средами, сборных кассет и аналитических систем. В определенных примерах осуществления монтажные комплекты удерживают подложки образцов, на поверхностях которых находятся один или более биологических или химических образцов. Монтажные комплекты удерживают подложки образцов по мере протекания одной или более текучих сред (например, жидкостей или газов) вдоль поверхностей подложек образцов. Примеры осуществления изобретения позволяют повысить производительность получения подложки образца, могут уменьшать период времени, требуемый для получения подложки образца, и/или могут быть более удобными в использовании, чем известные установки, системы и способы.

Используемый в настоящем описании термин "реакционная камера" относится к пространству или полости, в которой может располагаться образец и через которую могут протекать текучие среды, подходящие для проведения определенных реакций. Реакционные камеры обычно включают по меньшей мере два порта. В определенных примерах осуществления реакционные камеры включают по меньшей мере одно впускное отверстие и по меньшей мере одно выпускное отверстие. В представленных примерах осуществления каждая реакционная камера включает единственное впускное отверстие и единственное выпускное отверстие. Однако в других примерах осуществления реакционная камера может включать единственное впускное отверстие и множество выпускных отверстий. В альтернативном примере реакционная камера может включать множество впускных отверстий и единственное выпускное отверстие. В других альтернативных примерах осуществления реакционная камера может иметь единственное отверстие, через которое вводят и выводят текучую среду. В некоторых примерах осуществления реакционная камера представляет собой простой проточный канал, имеющий одинаковый размер по всей длине. Например, реакционная камера может быть сформирована между двумя плоскими поверхностями, расположенными параллельно друг другу. В других примерах осуществления размеры могут варьироваться. Например, реакционная камера может быть ограничена одной плоской поверхностью и другой поверхностью, имеющей лунки, выемки или желобки.

Используемый в настоящем описании термин "протокол анализа" включает последовательность операций для проведения определенных реакций, обнаружения определенных реакций и/или анализа определенных реакций. Операции протокола анализа могут включать операции с текучими средами, операции терморегулирования, операции обнаружения и/или механические операции. Операция с текучими средами включает регулирование течения текучей среды (например, жидкости или газа) через монтажный комплект кассеты или аналитическую систему. Например, операция с текучими средами может включать регулирование насоса для создания потока биологического образца или реакционного компонента в реакционную камеру. Операция терморегулирования может включать регулирование температуры определенной части монтажного комплекта кассеты или аналитической системы. Например, операция терморегулирования может включать повышение или понижение температуры реакционной камеры для проведения или улучшения протекания некоторых реакций. Операция обнаружения может включать регулирование активации детектора или отслеживание активности детектора с целью обнаружения заданных свойств, качеств или характеристик образца. В одном из примеров операция обнаружения может включать получение изображений определенной области, которая включает биологический образец, для обнаружения флуоресцентных сигналов, испускаемых определенной областью. Операция обнаружения может включать регулирование источника света для освещения биологического образца. Механическая операция может включать регулирование перемещения или положения определенного компонента. Например, механическая операция может включать регулирование двигателя, который перемещает механический манипулятор аналитической системы. В некоторых случаях может быть одновременно выполнена комбинация различных операций.

Примеры протоколов, которые могут быть выполнены согласно примерам осуществления настоящего изобретения, включают мультиплексные анализы на основе чипов (массивов). В некоторых мультиплексных протоколах анализов на основе чипов популяции различных молекулярных зондов иммобилизуют на поверхности подложки. Зонды можно различать (дифференцировать) на основании адреса каждого зонда на поверхности подложки. Например, каждая популяция молекулярных зондов может иметь известное местоположение (например, отмеченное на координатной сетке) на поверхности подложки. Молекулярные зонды подвергают воздействию целевых аналитических веществ (аналитов) в регулируемых условиях, в результате чего по одному или более адресам происходят подходящие для обнаружения изменения, вызываемые специфическим взаимодействием между целевым аналитическим веществом и зондом. Целевые аналитические вещества могут включать, или они впоследствии могут быть обработаны одной или более флуоресцентными метками, которые селективно связываются с целевыми аналитическими веществами. Затем может быть произведен анализ целевых аналитических веществ, включающий возбуждение флуоресцентных меток и обнаружение испускаемого ими света. Целевые аналитические вещества, которые связываются со специфическим зондом, могут быть идентифицированы на основании подбора флуоресцентной метки в соответствии с адресом зонда. Адреса, имеющиеся на чипе, могут быть определены с помощью аналитической системы для идентификации популяций, которые реагируют с аналитическими веществами. Если известны химические структуры молекулярных зондов, которые реагируют с аналитическими веществами, то могут быть определены свойства аналитических веществ.

Используемый в настоящем описании термин "образец" включает любое вещество, которое может быть модифицировано (например, посредством контролируемой реакции) или может наблюдаться в реакционной камере, такой как камеры, рассмотренные в настоящем описании. В определенных примерах осуществления образцы могут включать представляющие интерес биологические или химические вещества. Используемый в настоящем описании термин "биологический или химический образец" или "биологические или химические вещества" может включать разнообразные биологические образцы или химические образцы, которые можно наблюдать (например, визуализировать) или исследовать. Например, биологические или химические образцы включают биомолекулы, нуклеозиды, нуклеиновые кислоты, полинуклеотиды, олигонуклеотиды, белки, ферменты, полипептиды, антитела, антигены, лиганды, рецепторы, полисахариды, углеводы, полифосфаты, нанопоры, органеллы, липидные слои, клетки, лизаты клеток, ткани, органы, организмы, физиологические жидкости. Термины "биологический или химический образец" могут включать биологически активное химическое соединение (соединения), такое как аналог или миметик перечисленных выше объектов. Используемый в настоящем описании термин "биологический образец" может включать образцы, такие как лизаты клеток, неповрежденные клетки, организмы, органы, ткани и физиологические жидкости. Термин "физиологические жидкости" может включать, без ограничений, кровь, сухую кровь, свернувшуюся кровь, сыворотку крови, плазму крови, слюну, спинномозговую жидкость, плевральную жидкость, слезу, жидкость молочных желез, лимфу, мокроту, мочу, околоплодную жидкость и семенную жидкость. Образец может включать "бесклеточную" физиологическую жидкость. "Бесклеточная физиологическая жидкость" включает менее приблизительно 1% (масс.) цельноклеточного материала. Примерами бесклеточных физиологических жидкостей являются плазма крови или сыворотка крови. Образец может включать образец природного или синтетического происхождения (т.е. клеточный образец, превращенный в бесклеточный). В некоторых примерах осуществления биологический образец может быть получен из организма человека или не из организма человека. В некоторых примерах осуществления биологический образец может быть получен из организма пациента-человека. В некоторых примерах осуществления биологический образец может быть получен из организма новорожденного человека.

В определенных примерах осуществления образцы могут быть присоединены к одной или более поверхностям подложки или поддерживающей структуры. Например, на подложках с открытой поверхностью (таких как некоторые микрочипы и чипы) биологические или химические вещества иммобилизованы на внешней поверхности подложки с открытой поверхностью. Биологические или химические вещества могут быть иммобилизованы на поверхностях подложек с образцами, размещенных в реакционных камерах. Подложки с образцами могут включать одно или более предметных стекол, подложек с открытой поверхностью, плоских чипов (таких как чипы в составе микрочипов) или микрочастиц. В тех случаях, когда оптическая подложка включает множество микрочастиц, удерживающих биологические или химические вещества, микрочастицы могут удерживаться на другой оптической подложке, такой как предметное стекло, чип с множеством углублений или пластина с канавками.

В определенных примерах осуществления подложки с образцами включают микрочип. Микрочип может включать популяцию различных молекулярных зондов, иммобилизованных на поверхности подложки таким образом, чтобы различные молекулярные зоны можно было отличать друг от друга по их относительному расположению. Микрочип может включать различные молекулярные зонды или популяции молекулярных зондов, каждая из которых расположена в отдельном адресуемом местоположении на подложке. В альтернативном примере микрочип может включать отдельные оптические подложки, такие как гранулы, каждая из которых несет определенный молекулярный зонд или популяцию молекулярных зондов, которая может быть идентифицирована по местоположению оптических подложек на поверхности, к которой присоединены подложки, или по местоположению подложек в жидкости. Примеры чипов, на поверхности которых расположены отдельные подложки, включают, без ограничений, BeadChip Array, поставляемый Illumina Inc. (San Diego, Calif.), или другие чипы, включающие гранулы в лунках, такие как чипы, рассмотренные в патентах US 6266459, US 6355431, US 6770441, US 6859570 и US 7622294 и опубликованной патентной заявке РСТ WO 00/63437, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки. Другие чипы, содержащие частицы на поверхности, включают чипы, рассмотренные в патентных заявках US 2005/0227252, WO 05/033681 и WO 04/024328, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки.

Может быть использован любой из множества микрочипов, известных в данной области техники. Типичный микрочип содержит реакционные участки, иногда называемые элементами, на каждом из которых имеется популяция зондов. Популяция зондов на каждом реакционном участке обычно однородна и имеет один вид зонда, но в некоторых примерах осуществления каждая популяция может быть неоднородной. Реакционные участки или элементы в чипе обычно дискретны, и между ними имеется расстояние. Размеры участков расположения зондов и/или расстояние между реакционными участками могут быть различными, то есть чипы могут иметь высокую плотность, среднюю плотность или низкую плотность. Чипы с высокой плотностью характеризуются тем, что в них реакционные участки разнесены на расстояние, составляющее менее приблизительно 15 мкм. В чипах средней плотности реакционные участки разнесены на расстояние, составляющее приблизительно от 15 до 30 мкм, в то время как в чипах низкой плотности реакционные участки разнесены на расстояние, составляющее более 30 мкм. В чипе, подходящем для применения согласно настоящему изобретению, реакционные участки могут быть разнесены на расстояние, составляющее менее 100 мкм, 50 мкм, 10 мкм, 5 мкм, 1 мкм или 0,5 мкм. Установка или способ согласно одному из примеров осуществления изобретения могут быть применены для визуализации чипа с разрешением, достаточным для того, чтобы различить участки при приведенных выше плотностях или диапазонах плотностей.

Другие примеры, подходящих для применения коммерчески доступных микрочипов, включают, например, микрочип Affymetrix® GeneChip® или другой микрочип, синтезированный в соответствии с методиками, иногда называемыми VLSIPS (сокращение от Very Large Scale Immobilized Polymer Synthesis, т.е. "Синтез иммобилизованных полимеров в очень крупном масштабе"), рассмотренными, например, в патентах US 5324633, US 5744305, US 5451683, US 5482867, US 5491074, US 5624711, US 5795716, US 5831070, US 5856101, US 5858659, US 5874219, US 5968740, US 5974164, US 5981185, US 5981956, US 6025601, US 6033860, US 6090555, US 6136269, US 6022963, US 6083697, US 6291183, US 6309831, US 6416949, US 6428752 и US 6482591, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки. В способе согласно одному из примеров осуществления изобретения также может быть использован микрочип с нанесением материалов в виде пятен. Примером микрочипа с нанесением в виде пятен является CodeLink™ Array, поставляемый Amersham Biosciences. Другим подходящим микрочипом является микрочип, получаемый способами струйной печати, такой как методика SurePrint™, предоставляемая Agilent Technologies. Для идентификации или характеристики целевых объектов с применением микрочипа может быть использован любой из множества анализов, рассмотренных, например, в опубликованных патентных заявках US 2003/0108867, US 2003/0108900, US 2003/0170684, US 2003/0207295 или US 2005/0181394, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки.

В некоторых примерах осуществления рассмотренные в настоящем описании примеры осуществления могут быть применены для секвенирования нуклеиновых кислот. Например, особенно подходящими являются протоколы секвенирования синтезом (англ. sequencing-by-synthesis, сокращенно SBS). При проведении SBS для секвенирования плотных кластеров амплифицированной ДНК (возможно, миллионов кластеров), находящихся на поверхности подложки (например, на поверхности, которая по меньшей мере частично формирует канал) применяют множество модифицированных нуклеотидов, меченных флуоресцентными метками. Полые ячейки могут содержать образцы нуклеиновых кислот для секвенирования, причем полые ячейки размещены в подходящих держателях полых ячеек. Образцы для секвенирования могут находиться в виде единичных молекул нуклеиновых кислот, отделенных друг от друга для обеспечения индивидуального секвенирования, в виде амплифицированных популяций молекул нуклеиновых кислот, находящихся в виде кластеров или других элементов, или в виде гранул, которые присоединены к одной или более молекулам нуклеиновой кислоты. Нуклеиновые кислоты могут быть получены таким образом, что они включают олигонуклеотидный праймер, соседствующий с неизвестной целевой последовательностью. Для инициирования первого цикла секвенирования SBS, в/через полую ячейку с помощью подсистемы организации течения текучей среды (не показана) могут быть пропущены один или более различным образом меченых нуклеотидов, ДНК-полимераза и т.д. За один раз может быть добавлен один тип нуклеотида, или применяемые в процедуре секвенирования нуклеотиды могут быть специально сконструированы так, чтобы они обладали свойством обратимой терминации, что позволяет проводить каждый цикл реакции секвенирования одновременно в присутствии нескольких типов меченых нуклеотидов (например, А, С, Т, G). Нуклеотиды могут включать подходящие для обнаружения метки, такие как флуорофоры. При смешивании четырех нуклеотидов полимераза может выбрать правильное основание для встраивания, и каждая последовательность достраивается на одно основание. Невстроенные нуклеотиды могут быть удалены промывкой при пропускании через полую ячейку промывного раствора. Для возбуждения нуклеиновых кислот и инициирования флуоресценции могут быть использованы один или более лазеров. Флуоресценция, испускаемая нуклеиновыми кислотами, зависит от флуорофоров встроенного основания, и различные флуорофоры могут испускать эмиссионный свет с различными длинами волны. Для удаления групп обратимого терминатора из цепочек ДНК, которые были достроены и обнаружены, в полую ячейку может быть добавлен деблокирующий реагент. Затем деблокирующий реагент может быть удален промывкой при пропускании через полую ячейку промывного раствора. После этого полая ячейка готова к следующему циклу секвенирования, начиная с введения меченого нуклеотида, как было описано выше. Для завершения прогона секвенирования этапы операции с текучей средой и этапы обнаружения могут быть повторены несколько раз. Примеры способов секвенирования рассмотрены, например, в публикации Bentley et al., Nature 456:53-59 (2008), и патентных документах WO 04/018497, US 7057026, WO 91/06678, WO 07/123744, US 7329492, US 7211414, US 7315019, US 7405281 и US 2008/0108082, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки.

В некоторых примерах осуществления нуклеиновые кислоты могут быть присоединены к поверхности и амплифицированы до или во время секвенирования. Например, амплификация может быть проведена способом мостиковой амплификации. Подходящие способы мостиковой амплификации рассмотрены, например, в патенте US 5641658, в опубликованной патентной заявке US 2002/0055100, в патенте US 7115400, в опубликованной патентной заявке US 2004/0096853, в опубликованной патентной заявке US 2004/0002090, в опубликованной патентной заявке US 2007/0128624 и в опубликованной патентной заявке US 2008/0009420. Другим подходящим способом амплификации нуклеиновых кислот на поверхности является амплификация по типу катящегося кольца (англ. rolling circle amplification, сокращенно RCA), рассмотренная, например, в публикации Lizardi et al., Nat. Genet. 19:225-232 (1998) и документе US 2007/0099208 A1, содержания которых включены в настоящее описание посредством ссылки. Также может быть использована эмульсионная ПЦР на гранулах, например, рассмотренная в публикации Dressman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:8817-8822 (2003), содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки.

Используемые в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения фразы, такие как "множество [элементов]" и "группа (массив) [элементов]" и подобные им фразы, не обязательно включают любой и каждый элемент, который может иметь компонент. Компонент может включать другие элемент, аналогичные элементам множества. Например, фраза "множество реакционных камер [представляет собой/имеет названный признак]" не обязательно означает, что любая и каждая реакционная камера компонента имеет названный признак. Другие реакционные камеры могут не включать названный признак. Соответственно, если ясно не указано иное (например, "любая и каждая реакционная камера [представляет собой/имеет названный признак]"), то примеры осуществления могут включать аналогичные элементы, которые не имеют названных признаков.

На Фиг. 30 схематично представлена аналитическая система 1100 согласно одному из примеров осуществления. Аналитическая система 1100 включает платформу 1104 системы, которая выполнена с возможностью удержания множества монтажных комплектов 1102 при выполнении протокола анализа. При выполнении протокола анализа биологические или химические образцы, помещенные на подложки образцов (не показаны), могут быть приготовлены и/или проанализированы посредством пропускания одной или более текучих сред (например, жидкости или газа) через реакционные камеры и по биологическим или химическим образцам. Например, протокол анализа может включать один или более этапов проведения гибридизации in situ (ISH), флуоресцентной ISH (FISH) и иммуногистохимического анализа (IHC). Однако следует понимать, что аналитическая система 1100 может выполнять различные протоколы анализа. В некоторых примерах осуществления жидкости принудительно пропускают (например, прокачивают) через проточные каналы к подложкам образцов. Однако в других примерах осуществления жидкости могут достигать подложек образцов под действием капиллярных сил.

Аналитическая система 1100 также может включать систему 1120 управления текучими средами, которая может направлять текучие среды в монтажные комплекты 1102. Система 1120 управления текучими средами может включать блок 1122 для хранения и подсистему 1124 подачи и необязательный резервуар 1126 для отходов. Блок 1122 для хранения может включать один или более источников 1128 реагентов, промывных растворов, буферов и подобных сред, которые требуются для выполнения определенного протокола анализа. В представленном примере осуществления подсистема 1124 подачи включает механический манипулятор 1130, включающий одну или более трубок 1132 с пневматическим управлением (например, шприцев). Трубки 1132 могут засасывать текучие среды из источников 1128. Механический манипулятор 1130 выполнен с возможностью перемещения отобранных текучих сред из блока 1122 для хранения в монтажные комплекты 1102, и при этом текучие среды направляются в порты или каналы монтажного комплекта 1102 кассеты.

Работой различных компонентов аналитической системы 1100 может управлять компьютерная система 1140, включающая системный контроллер 1142. Системный контроллер 1142 может представлять собой систему на основе процессора, включающую одно или более устройств обработки данных. Используемый в настоящем описании термин "устройство обработки данных" включает обрабатывающие электронные схемы, выполненные с возможностью выполнения одной или более задач, функций или этапов, таких как задачи, функции или этапы, рассмотренные в настоящем описании. Например, устройство обработки данных может представлять собой логическое устройство, которое выполняет операции на основании инструкций, хранящихся на вещественных и энергонезависимых машиночитаемых носителях, таких как память. Можно отметить, что используемый в настоящем описании термин "устройство обработки данных" не обязательно ограничен одним процессором или одним логическим устройством. Например, устройство обработки данных может включать один процессор (например, имеющий одно или более ядер), множество дискретных процессоров, одну или более специализированных интегральных схем (ASIC) и/или одну или более программируемых на месте матриц логических элементов (FPGA). В некоторых примерах осуществления устройство обработки данных представляет собой серийно выпускаемое устройство, которое подходящим образом программируют или вводят инструкции для выполнения операций, такие как алгоритмы, рассмотренные в настоящем описании.

Устройство обработки данных также может представлять собой проводное устройство (например, электронную схему), которое выполняет операции на основе жестко смонтированных логических схем, которые выполнены с возможностью выполнения рассмотренных в настоящем описании алгоритмов. Соответственно, устройство обработки данных может включать одно или более устройств ASIC и/или FPGA. В альтернативном примере или наряду с вышеизложенным, устройство обработки данных может включать или может быть связано с вещественной и энергонезависимой памятью, в которой хранятся инструкции, в соответствии с которыми устройство обработки данных выполняет алгоритмы, рассмотренные в настоящем описании. Инструкции или алгоритмы могут быть выполнены в течение коммерчески оправданного периода времени. В иллюстративном примере осуществления системный контроллер 1142 выполняет набор инструкций, которые хранятся в одном или более запоминающих элементах, памяти или модулях, для выполнения по меньшей мере одной из следующих операций: сбора и анализа обнаруженных данных. В аналитической системе 1100 запоминающие элементы могут находиться в виде источников информации или физических запоминающих устройств. Примеры их осуществления включают энергонезависимые машиночитаемые носители, которые включают набор инструкций для осуществления или выполнения одного или более процессов согласно настоящему изобретению. Энергонезависимые машиночитаемые носители могут включать все машиночитаемые носители, за исключением неустойчиво распространяющихся сигналов как таковых. В общем, энергонезависимые машиночитаемые носители могут включать любой вещественный машиночитаемый носитель, включающий, например, энергостойкую память, такую как магнитные и/или оптические диски, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (англ. ROM), программируемое постоянное запоминающее устройство (англ. PROM) и энергозависимое запоминающее устройство, такое как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) (англ. RAM). На машиночитаемом носителе могут храниться инструкции, предназначенные для выполнения одним или более процессорами.

Системный контроллер 1142 может быть соединен с другими компонентами или подсистемами аналитической системы 1100 через коммуникационные каналы (указанные пунктиром). Системный контроллер 1142 также может быть соединен с возможностью связи с удаленными системами или серверами. Коммуникационные каналы могут быть проводными или беспроводными. Системный контроллер 1142 может получать вводные данные или команды от пользователя, от пользовательского интерфейса компьютерной системы 1140. Такие пользовательские устройства ввода могут включать клавиатуру, мышь, сенсорную панель и/или систему распознавания голоса и подобные системы.

На Фиг. 31 представлен в разобранном виде монтажный комплект 1150 кассеты, сконструированный согласно одному из примеров осуществления. Монтажный комплект 1150 кассеты включает множество дискретных секций или слоев. Например, монтажный комплект 1150 кассеты включает основание 1152 кассеты, которое выполнено с возможностью удержания подложки 1154 образца при выполнении протокола анализа. Протокол анализа может быть выполнен в комбинации с примерами осуществления, рассмотренными и представленными на Фиг. 1-29. На поверхности 1155 подложки 1154 образца может находиться один или более биологических образцов.

Монтажный комплект 1150 кассеты также включает устройство 1156 для операций с текучими средами. Устройство 1156 для операций с текучими средами включает множество каналов, которые выполнены с возможностью проведения текучей среды из области 1170 ввода текучей среды (показана пунктирной линией) в более плотную реакционную область 1172 (показана пунктирной линией) вдоль поверхности 1155 подложки. Для этой цели устройство 1156 для операций с текучими средами может включать впускной слой 1158 и слой 1160 камеры. Объединенный слой 1158 может состоять, например, из кремнийорганического полимера. Устройство 1156 для операций с текучими средами необязательно может включать покровный слой 1162 и/или объединенный слой 1164. Объединенный слой 1164 выполнен с возможностью размещения между слоем 1160 камеры и впускным слоем 1158. Покровный слой 1162 выполнен с возможностью размещения вдоль верхней стороны впускного слоя 1158. В некоторых примерах осуществления покровный слой 1162 и объединенный слой 1164 выполнены с возможностью заключения между ними каналов с открытой стороной устройства 1156 для операций с текучими средами и обеспечивают сквозные отверстия или точки доступа для протекания текучей среды. Однако следует понимать, что наличие покровного слоя 1162 и объединенного слоя 1164 необязательно. Например, в других примерах осуществления каналы заключены во впускном слое 1158, то есть покровный слой 1162 и/или объединенный слой 1164 не требуются.

Необязательно, устройство 1156 для операций с текучими средами включает направляющий слой 1166, который расположен на впускном слое 1158 или необязательном покровном слое 1162. Направляющий слой 1166 может включать множество направляющих каналов (не показаны), которые направляют концевые части шприцев в приемные порты (не показаны) впускного слоя 1158. Однако в других примерах осуществления устройство 1156 для операций с текучими средами не включает направляющий слой 1166. В таких примерах осуществления конструкция впускного слоя 1158 может включать направляющие каналы. В альтернативном примере при проведении операции загрузки может отсутствовать необходимость в наведении концевых частей.

Компоненты устройства 1156 для операций с текучими средами расположены один поверх другого по оси Z. Для облегчения скрепления компонентов друг с другом на поверхности соседствующих секций или слоев может быть нанесено клеящее вещество. В полностью сконструированном состоянии устройство 1156 для операций с текучими средами обеспечивает наличие проточных каналов (не показаны), имеющих трехмерные просветы для течения, направляющие текучую среду на поверхность 1155 подложки. В частности, проточные каналы могут иметь глубину по оси Z и могут иметь боковой размер по оси X и/или оси Y.

В некоторых примерах осуществления проточные каналы включают расположенные ниже по потоку (или вентиляционные) сегменты. По мере протекания текучей среды в направлении и в реакционные камеры по поверхности 1155 подложки, газы могут быть вытеснены через выпускные сегменты, которые также могут быть названы каналами, расположенными ниже по потоку. В некоторых примерах осуществления в каналы, расположенные ниже по потоку, также может втекать жидкость, что обеспечивает полное заполнение жидкостью реакционных камер. В некоторых примерах осуществления для удаления текучей среды из реакционных камер текучая среда может быть активным образом пропущена через каналы, расположенные ниже по потоку.

На Фиг. 31 представлено устройство 1156 для операций с текучими средами, включающее отдельные слои или секции. Однако в других примерах осуществления один слой или секция может иметь функции впускного слоя 1158, слоя 1160 камеры, покровного слоя 1162, объединенного слоя 1164 и/или направляющего слоя 1166. Например, один слой или секция может быть изготовлена литьем под давлением или с помощью 3D-принтера и включать каналы и канавки с открытой стороной, рассмотренные в настоящем описании.

Размеры поперечного сечения каналов могут быть относительно невелики. Например, каналы (например, расположенные выше по потоку каналы) могут иметь площадь поперечного сечения, составляющую менее 1 мм² на по меньшей мере большей части длины канала, или менее 0,5 мм² на большей части длины канала. Ширина каналов может составлять приблизительно 1000 мкм или менее, и высота каналов может составлять приблизительно 1000 мкм или менее. В некоторых примерах осуществления ширина и/или высота может быть меньше или равна 750 мкм или, в частности, меньше или равна 500 мкм. В более конкретных примерах осуществления ширина и/или высота может быть меньше или равна 350 мкм или, в частности, меньше или равна 250 мкм. В некоторых примерах осуществления общий объем канала меньше или равен 50 мкл, 40 мкл или 30 мкл. В более конкретных примерах осуществления общий объем канала может быть меньше или равен 25 мкл, 20 мкл или 15 мкл. Однако следует понимать, что такие примеры осуществления могут включать размеры каналов, превышающие указанные выше.

На Фиг. 32А представлен вид сверху примера подложки 1200 образца, которая может быть использована в одном или более примерах осуществления. На Фиг. 32В представлена в увеличенном виде часть подложки 1200 образца. Биологические или химические образцы могут быть иммобилизованы на поверхности подложки образца. Образец может включать один биологический или химический образец (например, ткань) или множество биологических или химических образцов (например, нуклеиновых кислот). В одном из иллюстративных примеров осуществления подложки образцов включают микрочипы, такие как BeadChip Array, поставляемые Illumina Inc.

Несмотря на то что ниже более подробно рассмотрена лишь одна конкретная подложка образца, следует понимать, что примеры осуществления изобретения могут включать получение и/или анализ множества различных подложек образцов. Например, подложки образцов могут включать одно или более предметных стекол, подложек с открытой поверхностью, плоских чипов (таких как чипы, применяемые в микрочипах) или микрочастиц. Подложка 1200 образца характеризуется как подложка с открытой поверхностью, поскольку на ее поверхности находятся одна или более биологических или химических частиц, на которые могут воздействовать протекающие по подложке текучие среды. Однако изобретение включает использование подложек других типов. Например, в тех случаях, когда подложка образца включает множество микрочастиц, на которых размещены биологические или химические вещества, микрочастицы могут быть удерживаться другой оптической подложкой, такой как предметное стекло, чип с лунками или пластина с канавками.

Как показано на Фиг. 32А, подложка 1200 образца имеет активную сторону 1202, которая включает поверхность 1204 подложки. В представленном примере осуществления подложка 1200 образца включает группу 1206 участков, составленную из реакционных участков 1208, которые расположены вдоль поверхности 1204 подложки. Каждый реакционный участок 1208 может включать, например, один или более микрочипов, содержащий упорядоченным образом расположенные элементы, такие как гранулы. Каждый элемент имеет определенный адрес (среди элементов в микрочипе) и содержит определенное химическое вещество (например, нуклеиновую кислоту). Для сопоставления каждого адреса с соответствующим химическим веществом может быть предоставлена таблица или база данных. Как показано на изображении, реакционные участки 1208 размещены рядами 1209 и колонками 1211. В частности, группа включает четыре (4) колонки 1211 и двадцать четыре (24) ряда 1209. Однако следует понимать, что группа 1206 участков может иметь любое заранее заданное или определенное строение. Как показано пунктирной линией, группа 1206 участков определяет установочную площадку 1215, которая располагается по периметру группы 1206 участков.

Подложка 1200 образца имеет ширину 1210 и длину 1212. В представленном примере осуществления подложка 1200 образца имеет прямоугольную форму. Однако подложка 1200 образца может иметь другие формы. Например, подложка 1200 образца (или ее секции) может иметь круглую, полукруглую, квадратную, пятиугольную, шестиугольную и т.д. форму. Форма может быть выпуклой или вогнутой и может включать прямые или изогнутые края. Форма может определяться применением. В некоторых примерах осуществления подложка 1200 образца имеет плоский корпус, и, таким образом, подложка 1200 образца имеет по существу одинаковую толщину. Однако в других примерах осуществления подложка 1200 образца может иметь один или более выступов или платформ.

На Фиг. 32В более подробно представлен один из примеров осуществления реакционного участка 1208. Реакционный участок 1208 включает первый и второй микрочипы 1214, 1216. В представленном примере осуществления и первый, и второй микрочипы 1214, 1216 имеют длину 1218 и ширину 1220. В показанном варианте длина 1218 составляет приблизительно 4,25 мм, и ширина составляет приблизительно 1,0 мм. Однако следует понимать, что каждый реакционный участок 1208 и/или микрочипы 1214, 1216 могут быть меньше или крупнее. Первый и второй микрочипы 1214, 1216 расположены бок о бок таким образом, что первый и второй микрочипы 1214, 1216 имеют общий край или границу 1222. В некоторых примерах осуществления граница 1222 представляет собой небольшое или номинальное пространство, которое разделяет первый и второй микрочипы 1214, 1216. Например, расстояние, разделяющее первый и второй микрочипы 1214, 1216, может составлять приблизительно 0,03 мм. В некоторых примерах осуществления первый и второй микрочипы 1214, 1216 сконструированы так, что одновременно подвергаются воздействию текучей среды (например, раствора, содержащего реагент или образец).

Как показано на изображении, каждый реакционный участок 1208 расположен вблизи других реакционных участков 1208. Например, реакционный участок 1208А отделен разделительным промежутком 1224 и соседствует с реакционным участком 1208В и отделен разделительным промежутком 1226 и соседствует с реакционным участком 1208С. Части поверхности 1204 подложки, располагающиеся между реакционными участками 1208, могут быть выполнены с возможностью взаимодействия с корпусом приемно-распределительного устройства. В некоторых примерах осуществления разделительные промежутки 1224, 1226 одинаковы. Например, ширина разделительных промежутков может составлять приблизительно 1,0 мм. Однако в других примерах осуществления ширина разделительных промежутков 1224, 1226 неодинакова и/или составляет меньше или больше 1,0 мм. В других примерах осуществления между дискретными реакционными участками 1208 отсутствует разделительный промежуток.

На Фиг. 33 представлен вид сверху в разобранном виде устройства 1250 для операций с текучими средами, показанного в соотнесении с подложкой 1200 образца, и на Фиг. 34 представлен вид снизу в перспективе устройства 1250 для операций с текучими средами, показанного в соотнесении с подложкой 1200 образца. В некоторых примерах осуществления устройство 1250 для операций с текучими средами также может быть названо корпусом приемно-распределительного устройства или комплектом приемно-распределительного устройства. Для простоты устройство 1250 для операций с текучими средами ориентировано относительно взаимно перпендикулярных осей X, Y и Z. В некоторых примерах осуществления ось Z может быть по существу параллельна вектору действия силы тяжести. Однако в других примерах осуществления устройство 1250 для операций с текучими средами может иметь любую ориентацию относительно направления действия силы тяжести.

В представленном примере осуществления устройство 1250 для операций с текучими средами включает стопку дискретных слоев 1252, 1253 и 1254 корпуса, включающих впускной слой 1252, объединенный или опосредующий слой 1253 и слой 1254 камеры. Каждый из слоев 1252-1254 корпуса включает внешнюю сторону и внутреннюю сторону. Внешние стороны обращены в сторону, противоположную от подложки 1200 образца или основания 1372 кассеты (показанного на Фиг. 44), и внутренние стороны обращены к подложке 1200 образца или к основанию кассеты. В частности, впускной слой 1252 включает внешнюю и внутреннюю стороны 1256, 1258, объединенный слой 1253 включает внешнюю и внутреннюю стороны 1260, 1262, и слой 1254 камеры включает внешнюю и внутреннюю стороны 1264, 1266. Внешняя сторона 1256 также может быть названа первой или внешней стороной корпуса устройства 1250 для операций с текучими средами, и внутренняя сторона 1266 может быть названа второй или внутренней стороной корпуса устройства 1250 для операций с текучими средами.

Каждый из слоев 1252-1254 корпуса включает отверстия или каналы для транспортировки текучей среды. Как было отмечено выше, несмотря на то, что ниже рассмотрены конкретные слои, имеющие определенные функции, следует понимать, что в других примерах осуществления эти функции могут быть выполнены другими слоями и/или два или более слоев могут быть объединены таким образом, что соответствующие функции выполняет один слой.

Как показано на Фиг. 33, впускной слой 1252 включает группу 1268 портов, составляющих приемные порты 1270, которые расположены на внешней стороне 1256. Приемные порты 1270 представляют собой отверстия, выходящие на внешнюю сторону 1256. В некоторых примерах осуществления приемные порты 1270 проделаны в выступах или платформах 1272. Размеры и форма выступов 1272 могут быть подходящими для их взаимодействия или сцепления с направляющим слоем 1400 (показанного на Фиг. 46). Например, выступы 1272 могут быть введены в функциональное взаимодействие с поверхностями направляющего слоя 1400. Следует понимать, что в других примерах осуществления впускной слой 1252 не включает выступов. Например, приемные порты 1270 могут быть располагаться вровень или на одном уровне с окружающей поверхностью внешней стороны 1256 или могут быть проделаны в канавках внешней стороны 1256.

Кроме того, как показано на Фиг. 33, впускной слой 1252 включает вентиляционные отверстия 1274. В полностью собранном устройстве 1250 для операций с текучими средами каждое из вентиляционных отверстий 1274 сообщается с возможностью переноса текучей среды с приемным портом 1270. Как показано на изображении, вентиляционные отверстия 1274 находятся на одном уровне или вровень с внешней стороной 1256, но следует понимать, что вентиляционные отверстия 1274 могут выходиться на соответствующие выступы (аналогичные выступам 1272) или соответствующие канавки во впускном слое 1252. В одном из иллюстративных примеров осуществления вентиляционные отверстия 1274 и приемные порты 1270 соотносятся один к одному, то есть каждое вентиляционное отверстие 1274 сообщается с возможностью переноса текучей среды с одним приемным портом 1270, и каждый приемный порт 1270 сообщается с возможностью переноса текучей среды с одним вентиляционным отверстием 1274. Однако в других примерах осуществления изобретения приемные порты 1270 и вентиляционные отверстия 1274 могут сообщаться с возможностью переноса текучей среды с более чем одним соответствующим отверстием или каналом.

Как показано на Фиг. 34, впускной слой 1252 включает множество сегментов 1276 канала, которые расположены на внутренней стороне 1258. Сегменты 1276 канала сообщаются с возможностью переноса текучей среды с соответствующими приемными портами 1270 (Фиг. 33). В представленном примере осуществления сегменты 1276 канала представляют собой каналы с открытой стороной, то есть по длине каналов вдоль внутренней стороны 1258 имеются просветы. Конструкция сегментов 1276 канала предполагает, что после сборки устройства 1250 для операций с текучими средами они закрываются внешней стороной 1260 (Фиг. 33). Однако в других примерах осуществления сегменты 1276 канала могут не иметь открытой стороны. Вместо этого сегменты 1276 канала могут частично или полностью располагаться в толще впускного слоя 1252.

Каждый из сегментов 1276 канала имеет соответствующую длину 1278. Длина 1278 может зависеть от местоположения соответствующего приемного порта 1270, с которым сегмент 1276 канала сообщается с возможностью переноса текучей среды. Кроме того, как показано на Фиг. 34, впускной слой 1252 включает вентиляционные порты 1280, расположенные вдоль внутренней стороны 1258. Вентиляционные порты 1280 сообщаются с возможностью переноса текучей среды с соответствующими вентиляционными отверстиями 1274 (Фиг. 33). В представленном примере осуществления вентиляционные порты 1280 и соответствующие вентиляционные отверстия 1274 образуют сквозные отверстия 1282 впускного слоя 1252. Каждое сквозное отверстие 1282 проходит непосредственно через толщу впускного слоя 1252 по существу параллельно оси Z. Как показано на изображении, вентиляционные порты 1280 в основном локализованы в центральной части 1284, расположенной параллельно оси Y.

Как показано на Фиг. 33 и Фиг. 34, объединенный слой 1253 включает сквозные отверстия 1286, которые проходят непосредственно через объединенный слой 1253 между внешней и внутренней сторонами 1260, 1262. Как указано в настоящем описании, каждое из сквозных отверстий 1286 должно быть выровнено с соответствующим сегментом 1276 канала или вентиляционным портом 1280. Если сквозное отверстие 1286 выровнено с вентиляционным портом 1280, то сквозные отверстия 1282, 1286 совместно образуют вентиляционный канал (или канал, расположенный ниже по потоку). Слой 1254 камеры включает реакционные ходы 1290, которые проходят через всю толщу слоя 1254 камеры. Как было рассмотрено выше, если слой 1254 камеры заключен между объединенным слоем 1253 и подложкой 1200 образца, то реакционные ходы 1290 образуют реакционные камеры 1360 (показанные на Фиг. 41). Реакционные ходы 1290 образованы сетью 1292, которая включает множество взаимосвязанных перемычек 1294, 1295. После полной сборки устройства 1250 для операций с текучими средами каждый из реакционных ходов 1290 может быть выровнен с двумя сквозными отверстиями 1286. После сборки каждый из реакционных ходов 1290 образует реакционную камеру 1360, которая ограничена соответствующими перемычками 1294, 1295, внутренней стороной 1262 объединенного слоя 1253 и поверхностью 1204 подложки 1200 образца (Фиг. 33). Конструкция каждого из реакционных ходов 1290 позволяет выравнивать его с определенным реакционным участком 1208 (Фиг. 33) подложки 1200 образца.

На Фиг. 35 представлен вид сверху внешней стороны 1256 впускного слоя 1252 и более подробно показана группа 1268 портов. Как показано на изображении, группа 1268 портов составляет реакционную область 1302. Реакционная область 1302 ограничивается крайними снаружи приемными портами 1270. На Фиг. 35 реакционная область 1302 очерчена пунктирной линией, которая проходит через каждый из приемных портов 1270, которые расположены по периметру группы 1268 портов. Как показано на изображении, периметр линеен вдоль оси Y, но имеет зигзагообразную форму вдоль оси X. Однако в других примерах осуществления группа 1268 портов может иметь другой периметр. Например, периметр может иметь прямоугольную форму или другую многоугольную форму. Периметр также может быть круглым или иметь искривленные части.

В представленном примере осуществления группа 1268 портов включает серию из двенадцати (12) колонок 1304 с отверстиями. Каждая колонка 1304 с отверстиями включает восемь (8) приемных портов 1270, распределенных по оси Y. Приемные порты 1270 расположены в каждой колонке для того, чтобы в них можно было помещать соответствующие концевые части пипетки (не показаны), такие как концевые части 1426 пипеток (показанные на Фиг. 48). В частности, множество различных систем множественного пипетирования имеют определенное расположение концевых частей пипеток. В некоторых случаях стандарт может быть установлен по соглашению или одной или более отраслями промышленности. Обычно концевые части пипеток равномерно распределены вдоль одной линии. Например, в представленном примере осуществления разделительный промежуток 1306 между соседними приемными портами 1270 в каждой колонке 1304 составляет приблизительно 9,0 мм. Однако следует понимать, что в других примерах осуществления разделительный промежуток 1306 может быть другим. В некоторых примерах осуществления приемные порты 1270 распределены неравномерно, то есть одно или более приемных портов 1270 располагается ближе к другим приемным отверстиям в той же колонке.

В представленном примере осуществления каждая колонка 1304 имеет одинаковую с другими колонками длину 1308, и поэтому текучую среду можно загружать в каждую из колонок 1304 с помощью одной и той же системы множественного пипетирования. Однако, как показано на изображении, колонки 1304 расположены в различных местах вдоль оси Y. Например, колонка 1304А ближе к краю 1310 впускного слоя 1352, чем любая из колонок 1304В, 1304С. Однако после колонки 1304С положения колонок 1304 повторяются таким образом, что каждая колонка 1304 имеет одно из трех различных положений вдоль оси Y.

Как было указано выше при рассмотрении Фиг. 32А, подложка 1200 образца содержит группу 1206 участков, которая включает двадцать четыре ряда 1209 и четыре колонки 1211, что, в целом, составляет девяносто шесть (96) реакционных участков 1208. Группа 1268 портов также включает 96 приемных портов 1270. Однако конфигурация группы 1268 портов отличается от конфигурации группы 1206 участков тем, что множество колонок 1304 соответствует одной колонке 1211. Например, в представленном примере осуществления колонки 1304А, 1304В, 1304С соответствуют одной колонке 1211 группы 1206 участков. Из-за различных конфигураций группы 1268 портов и группы 1270 участков, в устройстве 1250 для операций с текучими средами образуется множество каналов для подачи текучих сред из концевых частей пипеток в реакционные участки 1208 (Фиг. 32А). В определенных примерах осуществления множество каналов также позволяет выпускать газ (например, воздух) и/или текучие среды, выпущенные из концевых частей пипеток.

На Фиг. 36 представлено поперечное сечение впускного слоя 1252, на котором показан единственный приемный порт 1270 и соответствующий выступ 1272. Приемный порт 1270 ограничен первым и вторым отверстиями 1318, 1320. Выступ 1272 имеет круглую форму. Таким образом, на Фиг. 36 представлен внешний диаметр 1312 выступа 1272. Внешний диаметр 1312 может составлять, например, приблизительно от 2,5 мм до приблизительно 3,0 мм. Однако следует понимать, что выступ 1272 может иметь другую форму. Выступ 1272 также имеет внутренний диаметр 1314. Внутренний диаметр 1314 ограничен материалом впускного слоя 1252, находящимся между первым и вторым отверстиями 1318, 1320. В некоторых примерах осуществления внутренний диаметр 1314 у первого отверстия 1318 в различных приемных портах 1270 различается. Например, внутренний диаметр 1314 может составлять 0,80 мм у первых отверстий 1318 в приемных портах 1270, которые образуют колонку 1304А (Фиг. 35), 0,70 мм у первых отверстий 1318 в приемных портах 1270, которые образуют колонку 1304В (Фиг. 35), и 0,60 мм у первых отверстий 1318 в приемных портах 1270, которые образуют колонку 1304С (Фиг. 35). Однако в других примерах осуществления внутренние диаметры 1314 у первых отверстий 1318 по существу одинаковы. Как показано, выступ 1272 имеет высоту 1316, измеряемую от основания внешней стороны 1256. Высота 1316 может составлять, например, приблизительно от 0,75 мм до приблизительно 1,25 мм.

На Фиг. 37 представлен вид сверху внутренней стороны 1258 впускного слоя 1252. Как показано на изображении, каждый из сегментов 1276 канала имеет протяженность, которую определяют от одного конца 1322 канала до противоположного конца 1324 канала. Конец 1322 канала может быть назван входным концом, и он соответствует второму отверстию 1320 (Фиг. 36) соответствующего приемного порта 1270 (Фиг. 33). Конец 1324 канала может быть назван выходным концом, и он выполнен с возможностью размещения над одним из сквозных отверстий 1286 (Фиг. 34) объединенного слоя 1253.

На Фиг. 38 представлен комплекс 1330 сегментов 1276A-1276F канала, которые на Фиг. 37 окружены пунктирной линией. Комплекс 1330 (или симметричный комплекс) может быть многократно размещен вдоль внутренней стороны 1248. На Фиг. 38 показан каждый из концов 1322 канала и концов 1324 канала. Как показано на изображении, каждый из сегментов 1276B-1276F канала в комплексе 1330 имеет соответствующий конец 1322 канала, который находится снаружи центральной части 1284 и направлен к центральной части 1284. Центральная часть 1284 расположена между двумя внешними колонками вентиляционных портов 1280. На Фиг. 38 показана только одна из внешних колонок вентиляционных портов 1280. Сегменты 1276В канала направлены к центральной части 1284, а сегмент 1276А канала полностью располагается в центральной части 1284.

Конфигурация сегментов 1276 канала позволяет располагать соответствующие концы 1324 канала в определенных положениях, позволяющих выравнивать сегменты 1276 канала и присоединять их соединением для текучей среды к соответствующим сквозным отверстиям 1286 (Фиг. 33). Как показано на изображении, большая часть протяженности каждого из сегментов 1276A-1276F канала размещена в боковом направлении вдоль оси X. Однако сегменты 1276А-1276F канала частично проходят вдоль оси Y. Сегмент 1276D канала по существу линеен, но сегменты 1276А, 1276В и 1276D-1276F каналов нелинейны на своей протяженности. Несмотря на то, что на Фиг. 37 и Фиг. 38 представлены сегменты каналов, имеющие определенные конфигурации, следует понимать, что могут быть использованы другие конфигурации. В некоторых примерах осуществления сегменты 1276 канала не размещены в виде повторяющихся комплексов, а имеют заранее заданные конфигурации, зависящие от применения впускного слоя 1252.

Как показано на изображении, каждый из концов 1324 канала сегментов 1276А-1276С каналов имеет определенное положение относительно связанного с ним вентиляционного порта 1280. Например, конец 1324' канала имеет определенное положение (показанное пунктирной линией 1326) относительно связанного с ним вентиляционного порта 1280'. Каждый вентиляционный порт 1280 канала имеет такое же определенное положение 1326 относительно другого связанного с ним конца 1324 канала. Как рассмотрено ниже, положения концов 1324 канала и связанных с ними вентиляционных портов 1280 предназначены обеспечивать требуемое течение через соответствующую реакционную камеру 1360 (Фиг. 41), которая соединяет соединением для текучей среды концы 1324 канала и связанные с ними вентиляционные порты 1280.

На Фиг. 39 представлен увеличенный вид сверху части слоя 1254 камеры. В некоторых примерах осуществления на внутреннюю сторону 1266 слоя 1254 камеры нанесено клеящее вещество. Например, слой 1254 камеры может быть сформован из пленки, такой как пленка из сложного полиэфира (например, двуосноориентированная пленка из полиэтилентерефталата (сокращенно доПЭТ)). Пленка может быть проштампована для образования реакционных ходов 1290. Перед штамповкой на одну или обе стороны пленки может быть нанесено клеящее вещество. Таким образом, на перемычках 1294, 1295 сети 1292 может находиться клеящее вещество.

В представленном примере осуществления реакционные ходы 1290 имеют первый размер 1332 и второй размер 1334. Первый размер 1332 может составлять, например, от 2,50 мм до 3,00 мм, и второй размер 1334 может составлять, например, от 4,25 мм до 5,25 мм. Соседние реакционные ходы 1290 разделены соответствующими перемычками 1294, 1295. В представленном примере осуществления все перемычки 1294, 1295 имеют одинаковую ширину, то есть соседние реакционные ходы 1290 находятся на одинаковом расстоянии 1336 друг от друга. В одном из иллюстративных примеров осуществления реакционные ходы 1290 имеют одинаковые размеры. Однако в других примерах осуществления реакционные ходы 1290 могут иметь любые размеры, величина которых зависит от применения.

На Фиг. 40 представлен в разобранном виде предварительно сформованный узел 1340, который включает объединенный слой 1253, слой 1254 камеры, и защитный (тыльный) слой 1342. В некоторых примерах осуществления устройство 1250 для операций с текучими средами не включает защитного слоя 1342 (Фиг. 33). Напротив, защитный слой 1342 может быть использован при изготовлении и транспортировке объединенного слоя 1253 и слоя 1254 камеры. Например, на внешнюю сторону 1260 объединенного слоя 1253 может быть нанесено клеящее вещество для крепления впускного слоя 1252. Защитный слой 1342 может быть включен для сохранения качества и эффективности этого клеящего вещества, находящегося на внешней стороне 1260. При штамповке объединенного слоя 1253 с целью образования сквозных отверстий 1286 (Фиг. 34), на внешней стороне 1260 может быть закреплен защитный слой 1342, и сквозные отверстия 1348 пробиты через этот слой. Как показано на изображении, объединенный слой 1253 и защитный слой 1342 могут иметь соответствующие ушки 1344, 1346. Ушки 1344, 1346 могут облегчать захват объединенного и защитного слоев 1253, 1342 для отделения этих двух слоев друг от друга.

На Фиг. 41 представлено поперечное сечение устройства 1250 для операций с текучими средами при расположении слоев 1252-1254 корпуса друг над другом на подложке 1200 образца. При расположении друг над другом слои 1252-1254 корпуса образуют корпус 1350 приемно-распределительного устройства, имеющий первую и вторую стороны 1352, 1354 корпуса, которые обращены в противоположные стороны. Первая сторона 1352 корпуса соответствует внешней стороне 1256 впускного слоя 1252, и вторая сторона 1354 корпуса соответствует внутренней стороне 1266 слоя 1254 камеры. Вторая сторона 1354 корпуса также может включать части внутренней стороны 1262 объединенного слоя 1253.

Первая сторона 1352 корпуса включает группу 1268 портов, относящихся к приемным портам 1270. Вторая сторона 1354 корпуса включает группу 1356 камер, сформированных канавками 1358 с открытой стороной. Канавки 1358 с открытой стороной ограничены соответствующими перемычками 1294, 1295 и внутренней стороной 1262 объединенного слоя 1253. Канавки 1358 с открытой стороной заключены в соответствующие материалы и, после полной сборки устройства 1250 для операций с текучими средами и его размещения на подложке 1200 образца как показано на Фиг. 41, образуют реакционные камеры 1360. Каждая канавка 1358 с открытой стороной (или реакционная камера 1360) расположена так, что она выравнивается с одним соответствующим реакционным участком 1208, так что реакционный участок 1208 сообщается с реакционной камерой 1360.

Сегменты 1276 канала проходят через корпус 1350 приемно-распределительного устройства или, в частности, впускной слой 1252. Из-за положения поперечного сечения на Фиг. 41, показана только небольшая часть одного сегмента 1276 канала. Каждый из сегментов 1276 канала соединяет соединением для текучей среды соответствующий приемный порт 1270 с соответствующей канавкой 1358 с открытой стороной (или реакционной камерой 1360).

Как показано на изображении, сквозные отверстия 1286 объединенного слоя 1253 могут быть выровнены с соответствующими вентиляционными портами 1280, которые проходят через впускной слой 1252, образуя соответствующие вентиляционные каналы 1362. Вентиляционные каналы 1362 проходят через корпус 1350 приемно-распределительного устройства. Каждый из вентиляционных каналов 1362 соединяет соединением для текучей среды соответствующую канавку 1358 с открытой стороной (или реакционную камеру 1360) с соответствующим вентиляционным отверстием 1274 или, в частности, с внешней поверхностью корпуса 1350 приемно-распределительного устройства.

Соответственно корпус 1350 приемно-распределительного устройства включает сегменты каналов 1276, через которые текучие среды могут быть введены в соответствующие реакционные камеры 1360, и вентиляционные каналы 1362, через которые газ может выходить из реакционных камер 1360. В некоторых примерах текучие среды, которые заполняют реакционные камеры 1360, могут по меньшей мере частично заполнять вентиляционные каналы 1362.

На Фиг. 42 представлены приемные порты 1270, сегменты 1276 канала, реакционные камеры 1360 и вентиляционные каналы 1362 корпуса 1350 приемно-распределительного устройства (или устройства 1250 для операций с текучими средами). Как было рассмотрено выше, группа 1268 портов образует реакционную область 1302 вдоль первой стороны 1352 корпуса. Реакционные камеры 1360 образуют область 1364 доставки текучей среды. Область 1364 доставки текучей среды очерчена пунктирной линией, которая проходит по периметру через находящиеся на внешних рядах реакционные камеры 1360. Область 1364 доставки текучей среды имеет длину 1366 и ширину 1368 и может по существу совпадать с установочной площадкой 1215 (Фиг. 32А). Как показано на Фиг. 42, реакционная область 1302 больше области 1364 доставки текучей среды. В некоторых примерах осуществления область 1364 доставки текучей среды меньше или равна 75% площади реакционной области 1302. В определенных примерах осуществления область 1364 доставки текучей среды меньше или равна 60% площади реакционной области 1302. В определенных примерах осуществления область 1364 доставки текучей среды меньше или равна 50% площади реакционной области 1302 или меньше или равна 45% площади реакционной области 1302. В определенных примерах осуществления область 1364 доставки текучей среды меньше или равна 40% площади реакционной области 1302 или меньше или равна 35% площади реакционной области 1302.

На Фиг. 43 представлен увеличенный вид сверху части корпуса 1350 приемно-распределительного устройства (или устройства 1250 для операций с текучими средами). Как показано на изображении, каждая из реакционных камер 1360 выровнена с соответствующим концом 1324 канала (или соответствующим сквозным отверстием 1286 (Фиг. 34) объединенного слоя 1253 (Фиг. 34)) и вентиляционным отверстием 1274 (или соответствующим сквозным отверстием 1286 объединенного слоя 1253). Конец 1324 канала и вентиляционное отверстие 1274, которые связаны с каждой реакционной камерой 1360, расположены таким образом, что жидкость, в целом, протекает по диагонали через реакционный участок 1208. В частности, как показано стрелками, согласно конфигурации, текучую среду вводят вблизи одного из углов реакционной камеры 1360, после чего она течет через реакционный участок 1208 к противоположному углу, откуда текучая среда может покидать реакционную камеру 1360. В таких примерах осуществления обработка реакционного участка 1208 текучей средой может быть более равномерной. Однако положения конца 1324 канала и вентиляционного отверстия 1274 могут зависеть от формы реакционной камеры 1360. Соответственно, в других примерах осуществления конец 1324 канала и вентиляционное отверстие 1274 могут иметь другое расположение.

На Фиг. 44-46 представлены различные платформы для конструирования монтажного комплекта 1370 кассеты (Фиг. 46). На Фиг. 44 представлено перспективное изображение основания 1372 кассеты монтажного комплекта 1370 кассеты. Основание 1372 кассеты выполнено с возможностью опоры корпуса 1350 приемно-распределительного устройства (Фиг. 45) при выполнении протокола анализа. Например, основание 1372 кассеты может быть при установке соотнесено с аналитической системой, такой как аналитическая система 1100 (Фиг. 30). Основание 1372 кассеты включает несущую поверхность 1374, которая ограничивает углубленный участок 1376. Конфигурация углубленного участка 1376 позволяет размещать на нем подложку 1200 образца (Фиг. 32А). Углубленный участок 1376 ограничен противоположными краями 1378, 1379 основания, которые выполнены с возможностью выравнивания подложки 1200 образца.

На Фиг. 45 представлен корпус 1350 приемно-распределительного устройства, установленный на несущую поверхность 1376. Подложка 1200 образца расположена внутри углубленного участка 1376, и части впускного слоя 1252 и объединенный слой 1253 (Фиг. 33) граничат с углубленным участком 1376 и выступают на внешние области несущей поверхности 1374. На Фиг. 45 также ясно показано, что корпус 1350 приемно-распределительного устройства прекрасно справляется с задачей отведения текучих сред из большой реакционной области 1302 в область 1364 доставки текучей среды, имеющую меньший размер, при относительно малой толщине или высоте.

На Фиг. 46 представлено перспективное изображение полностью собранного монтажного комплекта 1370 кассеты. Как показано на изображении, основание 1372 кассеты также выполнено с возможностью опоры направляющего слоя 1400. Направляющий слой 1400 включает множество направляющих каналов 1412, которые выровнены с соответствующими приемными отверстиями 1270 (Фиг. 45) корпуса 1350 приемно-распределительного устройства. Направляющие каналы 1412 образуют группу 1413 каналов, рисунок или расположение которых аналогично рисунку или расположению группы 1268 портов (Фиг. 45).

На Фиг. 47 в увеличенном виде представлено поперечное сечение направляющего слоя 1400, размещенного на корпусе 1350 приемно-распределительного устройства. Направляющий слой 1400 выполнен с возможностью наведения концевой части устройства для операций с текучими средами (не показано) в соответствующий приемный порт 1270. Концевая часть может представлять собой, например, часть системы пипетирования. Направляющий слой 1400 включает основную часть 1402 направляющего слоя, имеющую внешнюю сторону 1404, противоположную внутреннюю сторону 1406 и множество направляющих каналов 1412, которые проходят через основную часть 1402 направляющего слоя между внешней и внутренней сторонами 1404, 1406. Как показано на изображении, внутренняя сторона 1406 сконструирована так, что она включает множество выравнивающих проемов 1408. Каждый выравнивающий проем 1408 ограничен вдоль внутренней стороны 1406 внутренней поверхностью выпуклого элемента 1410. Размеры и форма выравнивающего проема 1408 позволяют помещать в него соответствующий выступ 1272 впускного слоя 1252. Выравнивающий проем 1408 также выровнен в соответствии с расположением соответствующего направляющего канала 1412.

Направляющий канал 1412 ограничен соответствующей поверхностью 1414 канала, конструкция которой образует направляющие каналы 1412, имеющие коническую или воронкообразную форму. Например, направляющий канал 1412, показанный на Фиг. 47, имеет отверстие 1416, находящееся на внешней поверхности, которое имеет первый диаметр 1418, и внутреннее отверстие 1420, которое имеет второй диаметр 1422. Второй диаметр 1422 существенно меньше первого диаметра 1418. Второй диаметр 1422 направляющего канала 1412 находится на глубине 1424. Направляющий канал 1412 выровнен с приемным портом 1270.

Если концевая часть не выравнивается с приемным портом 1270 по мере ее приближения к приемному порту 1270, то конфигурация поверхности 1414 канала приводит к отклонению концевой части в направлении внутреннего отверстия 1420. При введении концевой части в отверстие 1420, концевая часть может быть по существу выровнена с приемным портом 1270. Таким образом, концевая часть попадает в приемный порт 1270.

На Фиг. 48 представлено поперечное сечение направляющего слоя 1400, установленного на корпусе 1350 приемно-распределительного устройства. В каждый из направляющих каналов 1412, показанных на Фиг. 48, помещена концевая часть 1426 соответствующего шприца 1427, которая проходит через отверстие 1420 в соответствующий приемный порт 1270. Приемные порты 1270 ограничены соответствующими внутренними поверхностями 1428. Как показано на изображении, каждая из концевых частей 1426 герметично соприкасается с соответствующей внутренней поверхностью 1428, не позволяя или не допуская вытекания текучей среды между концевой частью и внутренней поверхностью 1428. Таким образом, шприцы 1427 могут активно регулировать течение текучей среды в приемный порт 1270 и соответствующий проточный канал. В частности, шприцы 1427 могут закачивать текучую среду в проточный канал и/или вытягивать текучую среду из проточного канала.

На Фиг. 49 представлен вид сверху в перспективе впускного слоя 1500, сконструированного согласно одному из примеров осуществления, а на Фиг. 50 представлен вид снизу в перспективе впускного слоя 1500. Впускной слой 1500 может быть аналогичен впускному слою 1252 (Фиг. 33) и может быть сконструирован как часть устройства 1556 для операций с текучими средами (Фиг. 52). Например, как показано на Фиг. 49, впускной слой 1500 включает группу портов 1502, составленную из приемных портов 1504, расположенных на внешней стороне 1506 впускного слоя 1500. Приемные порты 1504 представляет собой отверстия, выходы которых находятся на внешней стороне 1506. Приемные порты 1504 проделаны в выступах или платформах 1508; тем не менее, изобретение включает примеры осуществления, в которых приемные порты 1504 могут находиться на одном уровне или вровень с окружающими поверхностями внешней стороны 1506.

Впускной слой 1500 также включает вентиляционные отверстия 1510. После полной сборки устройства 1556 для операций с текучими средами (Фиг. 52) каждое из вентиляционных отверстий 1510 сообщается с возможностью переноса текучей среды с приемным портом 1504. Как показано на изображении, вентиляционные отверстия 1510 находятся на одном уровне или вровень с внешней стороной 1506, но следует понимать, что вентиляционные отверстия 1510 могут иметь выходы, расположенные на соответствующих выступах или в соответствующих канавках во впускном слое 1500. По сравнению с вентиляционными отверстиями 1274 (Фиг. 33), вентиляционные отверстия 1510 с меньшей частотой распределены по внешней стороне 1506.

Как показано на Фиг. 50, впускной слой 1500 включает множество сегментов 1512 канала, расположенных на внутренней стороне 1507. В представленном примере осуществления сегменты 1512 канала представляют собой каналы с открытой стороной, открытые по всей длине каналов вдоль внутренней стороны 1507. В некоторых примерах осуществления сегменты 1512 канала должны быть закрыты внешней стороной (не показана) объединенного слоя (не показан).

Сегменты 1512 канала включают расположенные выше по потоку сегменты 1514, которые также могут быть названы впускными сегментами, и вентиляционные сегменты 1516, которые также могут быть названы выпускными сегментами. Расположенные выше по потоку сегменты 1514 выполнены с возможностью соединения соединением для текучей среды приемных портов 1504 (Фиг. 49) с реакционными камерами 1520 (показанными на Фиг. 51). Вентиляционные сегменты 1516 выполнены с возможностью соединения соединением для текучей среды реакционных камер 1520 с вентиляционными отверстиями 1510 (Фиг. 49). Каждый из расположенных выше по потоку сегментов 1514 имеет соответствующую длину 1515, определяемую между противоположными концами канала, и каждый из вентиляционных сегментов 1516 имеет соответствующую длину 1517, определяемую между противоположными концами канала. Как показано на изображении, длины 1515 могут быть различными в зависимости от местоположения расположенного выше по потоку сегмента 1514, и длины 1517 могут быть различными в зависимости от местоположения вентиляционного сегмента 1516.

На Фиг. 51 представлен вид сверху части 1530 корпуса приемно-распределительного устройства и представлены проточные каналы 1524 корпуса 1526 приемно-распределительного устройства, который включает впускной слой 1500 и слой 1528 камеры. Объединенный слой корпуса 1526 приемно-распределительного устройства не показан, но он может быть аналогичен объединенному слою 1253 (Фиг. 33). Каждый проточный канал 1524 включает соответствующий приемный порт 1504, соответствующий расположенный выше по потоку сегмент 1514, соответствующую реакционную камеру 1520, соответствующий вентиляционный сегмент 1516 и соответствующий вентиляционный порт 1510, которые сообщаются друг с другом с возможностью переноса текучей среды. Для примера показан проточный канал 1524А, который включает соответствующий приемный порт 1504А, соответствующий расположенный выше по потоку сегмент 1514А, соответствующую реакционную камеру 1520А, соответствующий вентиляционный сегмент 1516А и соответствующий вентиляционный порт 1510А, которые сообщаются друг с другом с возможностью переноса текучей среды. В другом примере показан проточный канал 1524В, который включает соответствующий приемный порт 1504В, соответствующий расположенный выше по потоку сегмент 1514В, соответствующую реакционную камеру 1520В, соответствующий вентиляционный сегмент 1516В и соответствующий вентиляционный порт 1510В, которые сообщаются друг с другом с возможностью переноса текучей среды.

Как показано на Фиг. 51, расположенные выше по потоку сегменты 1514А, 1514В имеют различные длины, и вентиляционные сегменты 1516А, 1516В имеют различные длины. В одном из иллюстративных примеров осуществления проточные каналы 1524 сконструированы так, что каждый проточный канал 1524 имеет общий объем (например, пространство, которое может вмещать текучую среду), который по существу имеет такую же величину, что и другие общие объемы. Используемый в настоящем описании термин "по существу один и тот же объем" означает, что различные объемы проточных каналов 1524 отличаются от определенной величины объема не более чем на 20%. Например, проточные каналы могут быть сконструированы так, что их общий объем составляет 20 мкл (+/- 20%). Таким образом, один или более из проточных каналов 1524 может иметь общий объем 16 мкл, один или более из проточных каналов может иметь общий объем 24 мкл, и другие проточные каналы 1524 могут иметь общий объем, составляющий от 16 мкл до 24 мкл. В таких примерах осуществления проточные каналы 1524 имеют по существу один и тот же объем. В определенных примерах осуществления общие объемы проточных каналов 1524 могут отклоняться от определенного объема не более чем на 15% или не более чем на 10%. В определенных примерах осуществления общий объем может быть меньше или равен 100 мкл, меньше или равен 80 мкл, меньше или равен 60 мкл или меньше или равен 50 мкл. В более конкретных примерах осуществления общий объем может быть меньше или равен 40 мкл, меньше или равен 30 мкл, меньше или равен 20 мкл, меньше или равен 15 мкл или меньше или равен 10 мкл.

Общие объемы могут быть по существу одинаковы за счет размещения расположенных выше по потоку и/или вентиляционных сегментов 1514, 1516 в соответствии с заранее заданными траекториями. Например, многие из расположенных выше по потоку и/или вентиляционных сегментов 1514, 1516 имеют нелинейные траектории. Многие из расположенных выше по потоку и/или вентиляционных сегментов 1514, 1516 имеют траектории, закручивающиеся вокруг них самих. Например, расположенный выше по потоку сегмент 1514С обернут вокруг себя.

На Фиг. 52 представлен в разобранном виде монтажный комплект 1550 кассеты, который включает основание 1552 кассеты и направляющий слой 1554. Основание 1552 кассеты может быть аналогично основанию 1372 кассеты (Фиг. 44), и направляющий слой 1554 может быть аналогичен направляющему слою 1400 (Фиг. 46). Однако основание 1552 кассеты и направляющий слой 1554 выполнены с возможностью взаимодействия с двумя устройствами 1556 для операций с текучими средами. Каждое из устройств 1556 для операций с текучими средами включает корпус приемно-распределительного устройства 1558, имеющий впускной слой 1500. Как показано на изображении, направляющий слой 1554 включает две группы направляющих каналов 1560, которые могут быть выровнены с приемными портами 1504 впускного слоя 1500.

В альтернативном примере или кроме наличия по существу одного и того же объема, проточные каналы 1524 могут быть выполнены с возможностью распределения вентиляционных отверстий 1510. В примерах осуществления, включающих распределенные вентиляционные отверстия 1510, может быть снижена вероятность возникновения перекрестного загрязнения из жидкостей, образующих на внешней стороне 1506 шарообразные скопления (шарики). Как показано на Фиг. 51, соседние вентиляционные отверстия 1510 могут быть разделены разделительным промежутком 1532. Разделительный промежуток 1532 может быть выполнен с возможностью снижения вероятности возникновения перекрестного загрязнения, состоящего из жидкостей, образующих шарообразные скопления, на соответствующих вентиляционных отверстиях 1510. Можно сравнить разделительный промежуток 1532 с разделительным промежутком 1390 на Фиг. 41, который разделяет вентиляционные отверстия 1274. Разделительный промежуток 1510 между соседними вентиляционными отверстиями 1510 может составлять, например, по меньшей мере 3,0 мм, по меньшей мере 4,0 мм или по меньшей мере 4,5 мм. Разделительный промежуток 1390 может составлять приблизительно 1,0 мм.

На Фиг. 53-55 представлены различные виды впускного слоя 1600, сконструированного согласно одному из примеров осуществления. На Фиг. 53 представлен вид впускного слоя 1600 сверху в перспективе, на Фиг. 54 представлен вид впускного слоя 1600 снизу в перспективе, и на Фиг. 55 представлено поперечное сечение части впускного слоя 1600. Впускной слой 1600 может быть аналогичен другим впускным слоям, рассмотренным в настоящем описании, и может быть сконструирован в виде части устройства для операций с текучими средами (не показано). Например, как показано на Фиг. 53, впускной слой 1600 включает группу 1602 портов, относящихся к приемным портам 1604, которые расположены на внешней стороне 1606 впускного слоя 1600. Однако, в отличие от других впускных слоев, внешняя сторона 1606 также включает множество вентиляционных сегментов 1610 с открытой стороной. Каждый вентиляционный сегмент 1610 расположен между противоположными концами канала.

Как показано на Фиг. 54, внутренняя сторона 1607 впускного слоя 1600 может включать расположенные выше по потоку сегменты 1612 и вентиляционные отверстия 1614. Каждый расположенный выше по потоку сегмент 1612 располагается между противоположными концами канала. Как указано в настоящем описании, для закрытия сегментов канала, расположенные выше по потоку сегменты 1612 могут быть покрыты объединенным слоем (не показан). Объединенный слой может включать сквозные отверстия, выровненные с концами каналов расположенных выше по потоку сегментов 1612 и выровненные с вентиляционными портами 1614.

На Фиг. 55 представлены расположенные выше по потоку сегменты 1612 и вентиляционные сегменты 1610, размещенные вдоль внутренней и внешней сторон 1607, 1606, соответственно. Внешняя сторона 1606 впускного слоя 1600 может быть покрыта покровным слоем (не показан), таким как покровный слой 1162 (Фиг. 30). Покровный слой 1162 может включать сквозные отверстия, выровненные с концами каналов вентиляционных сегментов 1610. Сквозные отверстия покровного слоя 1162 могут представлять собой вентиляционные отверстия устройства для операций с текучими средами (не показано).

На Фиг. 56 представлено в разобранном виде устройство 1650 для операций с текучими средами, сконструированное согласно одному из примеров осуществления. Устройство 1650 для операций с текучими средами включает покровный слой 1652, впускной слой 1654, объединенный слой 1656 и слой 1658 камеры. Покровный слой 1652 включает отверстия 1660 для выступов, которые выполнены с возможностью введения в них выступов 1662 впускного слоя 1654. Покровный слой 1652 также включает сквозные отверстия 1664, служащие вентиляционными отверстиями после полной сборки устройства для операций с текучими средами. Как показано на изображении, впускной слой 1654 включает приемные отверстия 1670, расположенные в пределах выступов 1662. На внешней стороне 1674 впускного слоя 1654 также расположены вентиляционные сегменты 1672 с открытой стороной. Покровный слой 1652 выполнен с возможностью замыкания вентиляционных сегментов 1672 после размещения покровного слоя 1652 на внешнюю сторону 1674. На Фиг. 57 и Фиг. 58 представлены виды сверху внешней стороны 1674 и внутренней стороны 1675, соответственно, впускного слоя 1654. Как показано на изображении, вдоль внутренней стороны 1675 впускного слоя 1654 размещены расположенные выше по потоку сегменты 1680, которые сходятся к центральной части 1682 впускного слоя 1654.

На Фиг. 59 и Фиг. 60 представлен вид сверху в разобранном виде и вид снизу в разобранном виде, соответственно, устройства 1700 для операций с текучими средами. Устройство 1700 для операций с текучими средами может быть аналогично другим устройствам для операций с текучими средами, рассмотренным в настоящем описании. Устройство 1700 для операций с текучими средами включает направляющий слой 1702, впускной слой 1704, объединенный слой 1706 и слой 1708 камеры. В представленном примере осуществления направляющий слой 1702 включает направляющие каналы 1710, приемные порты 1712, расположенные в направляющих каналах 1710, и вентиляционные порты 1714. Впускной слой 1704 включает приемные каналы 1716, выровненные с приемными портами 1712 и сквозными отверстиями 1718, которые выровнены с вентиляционными портами 1714. Впускной слой 1704 также включает расположенные выше по потоку сегменты 1720, проходящие вдоль внутренней стороны 1722 впускного слоя 1704. Объединенный слой 1706 включает сквозные отверстия 1724, которые выровнены с соответствующими реакционными ходами 1726 слоя 1708 камеры. Как и другие устройства для операций с текучими средами, устройство 1700 для операций с текучими средами выполнено с возможностью направления текучих сред к подложке образца (не показана).

На Фиг. 61-64 представлены различные виды устройства 1800 для операций с текучими средами согласно одному из примеров осуществления. Устройство 1800 для операций с текучими средами включает направляющий слой 1802, герметизирующий слой 1804 (Фиг. 63) и слой 1806 с каналами (Фиг. 64), которые расположены друг над другом, образуя устройство для операций с текучими средами. На Фиг. 61 представлен вид сверху устройства 1800 для операций с текучими средами и, в частности, направляющий слой 1802. На Фиг. 62 представлен вид сбоку направляющего слоя 1802. Направляющий слой 1802 включает внешнюю сторону 1820 и противоположную внутреннюю сторону 1822.

Как показано на изображениях, направляющий слой 1802 включает направляющие каналы 1810, которые расположены между внешней и внутренней сторонами 1820, 1822. Направляющие каналы 1810 аналогичны направляющим каналам 1412 (Фиг. 46). Например, направляющие каналы 1810 ограничены поверхностями 1812 каналов, которые выполнены с возможностью отклонения концевых частей в направлении внутреннего отверстия 1814. Однако поверхности 1812 каналов имеют такую форму, что направляющие каналы 1810 образуют решетку или группу, в которой по меньшей мере некоторые из направляющих каналов 1810 имеют по существу гексагональные отверстия 1816. Гексагональные отверстия 1816 позволяют размещать направляющие каналы 1810 с большей плотностью.

Как показано на изображении, направляющие каналы 1810 образуют шесть колонок 1820, содержащих каналы. Каждая колонка 1820 каналов включает шестнадцать направляющих каналов 1810. В иллюстративном примере осуществления система множественного пипетирования выполнена с возможностью помещения концевых частей в каждый чередующийся направляющий канал 1810 (обозначенный А) для загрузки текучей среды в направляющие каналы 1810 (или соответствующие проточные каналы) и последующего переноса концевых частей в остальные направляющие каналы 1810 (обозначенные В), расположенные в колонке 1820 каналов.

На Фиг. 63 представлен вид сверху внешней стороны 1830 герметизирующего слоя 1804. Герметизирующий слой 1804 предназначен скрепления направляющего слоя 1802 (Фиг. 61) со слоем 1806 с каналами (Фиг. 64). Герметизирующий слой 1804 включает группу 1832 портов, относящихся к приемным портам 1834. Приемные порты 1834 выполнены с возможностью выравнивания с отверстиями 1814 (Фиг. 61) направляющего слоя 1802. Герметизирующий слой 1804 также включает прорези 1836. Как рассмотрено ниже, прорези 1836 позволяют выпускать газ из реакционных камер.

На Фиг. 64 представлен вид сверху устройства 1800 для операций с текучими средами и, в частности, внутренней стороны 1840 слоя 1806 с каналами. Внутренняя сторона 1840 выполнена с возможностью взаимодействия с подложкой образца (не показана). Слой 1806 с каналами включает реакционные каналы 1842, выровненные с приемными портами 1834. Реакционные каналы 1842 выполнены с возможностью введения в них текучей среды через приемные порты 1834 и ограничения зоны воздействия текучей среды определенным реакционным участком (не показан) на подложке образца. Таким образом, слой 1806 с каналами ограничивает реакционные камеры (не показаны) в реакционных каналах 1842 вдоль реакционных участков.

На Фиг. 65 представлен вид сбоку поперечного сечения части устройства 1900 для операций с текучими средами, сконструированного согласно одному из примеров осуществления. Устройство 1900 для операций с текучими средами может включать признаки/элементы устройств для операций с текучими средами, аналогичные или идентичные рассмотренным в настоящем описании. Например, устройство 1900 для операций с текучими средами включает корпус 1902 приемно-распределительного устройства, имеющий первую и вторую стороны 1904, 1906 корпуса, которые обращены в противоположные стороны. Вторая сторона 1906 корпуса установлена на подложку 1905 образца, которая может быть аналогична или идентична другим подложкам образцов, рассмотренным в настоящем описании. Корпус 1902 приемно-распределительного устройства также включает грань 1907 корпуса, которая расположена между первой и второй сторонами корпуса и соединяет первую и вторую стороны 1904, 1906 корпуса. Грань 1907 корпуса также может быть названа вертикальной стороной корпуса, а первая и вторая стороны 1904, 1906 корпуса могут быть названы горизонтальными сторонами корпуса. Несмотря на то, что это не показано, корпус 1902 приемно-распределительного устройства может включать другие грани корпуса, которые соединяют первую и вторую стороны 1904, 1906 корпуса.

На грани 1907 корпуса имеются приемные порты 1908. Несмотря на то, что на Фиг. 65 представлены только три приемных порта, следует понимать, что устройство 1900 для операций с текучими средами может включать больше приемных портов 1908. Приемные порты 1908 могут образовывать группу портов. В некоторых примерах осуществления группа портов может располагаться только вдоль грани 1907 корпуса. Однако в других примерах осуществления группа портов может располагаться вдоль других граней корпуса (не показаны), первой стороны 1904 корпуса и/или второй стороны 1906 корпуса. Для того, чтобы на второй стороне 1906 корпуса имелись приемные порты 1908, по меньшей мере часть второй стороны 1906 корпуса может освобождать подложку 1905 образца и быть доступной для текучей среды.

На второй стороне 1906 корпуса может находиться канавка 1910 с открытой стороной, которая образует реакционную камеру 1912 после установки устройства 1900 для операций с текучими средами на подложку 1905 образца. Как и в других примерах осуществления, устройство 1900 для операций с текучими средами может включать множество канавок 1910 с открытой стороной, которые образуют множество реакционных камер 1912. Реакционные камеры 1912 могут образовывать группу камер. Группа камер может иметь площадь или периметр, который меньше площади или периметра группы портов. Также показано, что корпус 1902 приемно-распределительного устройства может включать вентиляционные отверстия 1914, выходы которых расположены на внешней поверхности корпуса 1902 приемно-распределительного устройства. Вентиляционные отверстия 1914 могут располагаться вдоль первой стороны корпуса 1904 и/или вдоль грани 1907 корпуса.

Корпус 1902 приемно-распределительного устройства также включает каналы 1920, расположенные выше по потоку, и вентиляционные каналы 1922, каждый из которых проходит через корпус 1902 приемно-распределительного устройства. Каждый из каналов 1920, расположенных выше по потоку, соединяет соединением для текучей среды соответствующий приемный порт 1908 с соответствующей реакционной камерой 1912. На Фиг. 65 два из расположенных выше по потоку каналов 1920 обращены вовнутрь или наружу относительно плоскости страницы. Каждый из вентиляционных каналов 1922 соединяет соединением для текучей среды соответствующую реакционную камеру 1912 с соответствующим вентиляционным отверстием 1914.

Следует понимать, что приведенное выше описание имеет своей целью иллюстрацию изобретения и не ограничивает настоящее изобретение. Кроме того, рассмотренные выше примеры осуществления (и/или их аспекты) могут быть использованы в комбинации друг с другом. Кроме того, для адаптации конкретной ситуации или материала к требованиям различных примеров осуществления могут быть использованы различные модификации, не выходящие за пределы объема изобретения. Размеры, типы материалов, ориентации различных компонентов и количество и положения различных компонентов, рассмотренных в настоящем описании, приведены для определения параметров определенных примеров осуществления и не являются ограничивающими, представляя собой лишь иллюстративные примеры осуществления. После прочтения приведенного выше описания специалисты в данной области техники смогут создать множество других примеров осуществления и модификаций, не противоречащих предмету и объему прилагаемой формулы изобретения. Таким образом, патентуемый объем изобретения должен быть определен согласно изложенному в прилагаемых пунктах формулы изобретения, а также в соответствии с полным объемом эквивалентов этих пунктов.

Употребляемая в описании фраза "в одном из иллюстративных примеров осуществления" и подобные фразы означают, что рассмотренный пример осуществления представляет собой только один пример. Эта фраза не ограничивает предмет изобретения рассмотренным примером осуществления. Другие примеры осуществления предмета изобретения могут не включать названный элемент или структуру. В прилагаемых пунктах формулы изобретения термины "включающий" и "где" использованы в качестве простых эквивалентов соответствующих терминов "охватывающий" и "в котором". Кроме того, в прилагаемых пунктах формулы изобретения термины "первый", "второй", "третий" и т.д. использованы исключительно в качестве указаний и не предназначены для наложения числовых ограничений на описываемые ими объекты. Кроме того, ограничения прилагаемых пунктов формулы изобретения не написаны в формате "средство плюс функция" и не должны интерпретироваться в соответствии с пунктом 35 U.S.C. § 112(f), если и до тех пор, пока в таких ограничениях пунктов формулы изобретения ясно не указано "средства для" с последующим указанием отсутствия функции описываемой далее структуры.

В приведенной ниже формуле изобретения изложены аспекты некоторых примеров осуществления предмета изобретения, и приведенная ниже формула изобретения рассматривается как часть приведенного выше описания. Кроме того, эти аспекты могут быть объединены друг с другом.

Реферат

Изобретения относятся к системам и способу получения и/или анализа подложек (субстратов), на которых находятся биологические или химические образцы. Кассета для биологических или химических образцов, включающая: удлиненный блок терморегулирования, имеющий активную поверхность и внешнюю поверхность, которые обращены в противоположные стороны, и при этом блок терморегулирования включает первый и второй концы блока, длина между которыми составляет длину блока терморегулирования, а активная поверхность имеет множество установочных площадок, которые распределены по длине блока терморегулирования, причем указанные установочные площадки предназначены для установки подложек образцов; полые ячейки, выполненные с возможностью расположения их на соответствующих установочных площадках, составляющих множество установочных площадок, и, таким образом, над указанными подложками образцов; и съемную крышку, выполненную с возможностью присоединения ее к блоку терморегулирования так, чтобы полые ячейки находились между блоком и крышкой, и при этом блок терморегулирования и полые ячейки имеют такую форму, что между ними образуются соответствующие реакционные камеры, и полые ячейки выполнены с возможностью отделения или снятия с блока терморегулирования и съемной крышки, установленные в фиксированное положение относительно друг друга съемная крышка и блок терморегулирования образуют единую конструкцию, которая выполнена с возможностью размещения внутри аналитической системы, и при этом реакционные камеры имеют соответствующие впускные отверстия, выходы которых расположены в общем для всех отверстий направлении на внешней стороне кассеты для образцов. Технический результат – повышения эффективности анализа подложен, повышение производительности анализа. 10 н. и 112 з.п. ф-лы, 64 ил.

Формула