Устройство для загрузки пробы текучей среды (варианты) и соответствующий способ - RU2740023C1
Код документа: RU2740023C1
Чертежи
Описание
Уровень техники
Разнообразные аналитические протоколы для клинических и молекулярных процессов реализуются в устройствах для текучей среды (флюидных устройствах), содержащих каналы, которые удерживают и направляют текучую среду для перемешивания, обработки, проведения реакций, обнаружения, и т.п. Одним примером такого протокола является секвенирование ДНК, при котором пробу текучей среды библиотечных молекул загружают в устройство для текучей среды, которое загружают в обрабатывающий прибор, например, секвенатор, где библиотечные молекулы преобразуют в кластеры посредством технологии амплификации, такой как полимеразная цепная реакция, и затем детектируют с использованием электрохимического обнаружения.
Существует общая потребность в эффективной загрузке пробы текучей среды библиотечных молекул в устройство для текучей среды вне обрабатывающего прибора. Однако, в силу очень вязкой природы пробы текучей среды, в некоторых случаях трудно осуществлять аспирацию и подачу пробы текучей среды в устройство для текучей среды вне обрабатывающего прибора, особенно при ручной работе с пипеткой. В некоторых случаях, когда производится загрузка устройства для текучей среды посредством ручной пипетки, воздушные пузырьки, образующиеся в пробе текучей среды, могут закупоривать каналы устройства для текучей среды, и тем самым препятствовать прохождению пробы текучей среды через каналы устройства для текучей среды за счет капиллярных сил. Как следствие, в таких случаях применяют дорогостоящее оборудование, например, вакуумное, чтобы попытаться удалить пузырьки из текучей среды, которую подают в устройства для текучей среды. Таким образом, существует потребность в более совершенных устройствах и способах, которые могут пропускать жидкость пробы текучей среды в устройство для текучей среды, но препятствуют поступлению в устройство для текучей среды пузырьков из пробы текучей среды.
Раскрытие изобретения
Далее будет представлена обобщенная информация, чтобы обеспечить базовое понимание некоторых аспектов настоящего изобретения. Данная информация не является глубоким обзором объекта изобретения. Она не предназначена ни для определения ключевых или критически важных элементов объекта изобретения, ни для установления границ объема изобретения. Ее единственное назначение - представить некоторые идеи в упрощенной форме в качестве предварительного материала перед более подробным описанием, которое будет представлено позднее.
Настоящее описание содержит различные примеры устройства для загрузки пробы текучей среды в кассету для текучей среды. В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, устройство содержит стыковочную консоль, включающую в себя опорную поверхность для кассеты, имеющую первый конец и второй конец, и коллектор, содержащий одну или более лунок. Стыковочная консоль содержит фиксирующий держатель коллектора для съемной фиксации коллектора к кассете для текучей среды, которая поддерживается указанной опорной поверхностью для кассеты в сопряженном положении, так что указанные одна или более лунок находятся в сообщении по текучей среде с кассетой для текучей среды; и смещенную уплотнительную планку для поджатия кассеты для текучей среды к коллектору, который удерживается посредством фиксирующего держателя коллектора.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, устройство содержит стыковочную консоль, включающую в себя опорную поверхность для кассеты, имеющую первый конец и второй конец, и коллектор, содержащий одну или более лунок. Каждая из лунок содержит задерживающую камеру и выпускное отверстие, расположенное ниже и находящееся в сообщении с задерживающей камерой; и гидрофильную пористую фритту, размещенную по меньшей мере в одной из лунок, чтобы дать возможность жидкости проходить через выпускное отверстие, но препятствовать прохождению газа через выпускное отверстие.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, способ для загрузки текучей среды в кассету для текучей среды включает этапы, на которых: помещают кассету для текучей среды на опорную поверхность для кассеты стыковочной консоли так, чтобы позиционирующее устройство стыковочной консоли вступило в контакт с кассетой для текучей среды и сместило кассету для текучей среды или ее компонент в сопряженное положение; помещают коллектор, содержащий одну или более лунок, на фиксирующий держатель коллектора стыковочной консоли; переводят фиксирующий держатель коллектора из положения отпускания в положение запирания, чтобы зафиксировать коллектор относительно кассеты для текучей среды, так чтобы одна или более лунок была в сообщении по текучей среде с кассетой для текучей среды; подают текучую среду в одну или более лунок коллектора, так чтобы текучая среда передавалась в кассету для текучей среды; переводят фиксирующий держатель коллектора из положения запирания в положение отпускания; и извлекают коллектор и кассету для текучей среды из стыковочной консоли.
Другие отличительные признаки и характеристики объекта настоящего изобретения, способы работы, функции соответствующих элементов конструкции и сочетания компонентов, а также экономические преимущества при изготовлении будут более понятны после рассмотрения последующего описания и прилагаемой формулы изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, которые все вместе образуют часть настоящего описания, при этом на различных фигурах подобные друг другу компоненты обозначены одинаковыми позиционными номерами.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи, которые включены описание и составляют его часть, иллюстрируют различные варианты осуществления изобретения. На чертежах одинаковые позиционные номера обозначают идентичные или функционально схожие элементы.
Фиг. 1А в аксонометрии и разобранном виде изображает пример устройства подачи текучей среды и пример кассеты для текучей среды.
Фиг. 1В в аксонометрии изображает пример устройства подачи текучей среды с установленной кассетой для текучей среды.
Фиг. 2 в аксонометрии изображает пример кассеты для текучей среды.
Фиг. 3 в аксонометрии изображает пример стыковочной консоли.
Фиг. 4А изображает фрагмент стыковочной консоли в области первого конца.
Фиг. 4В изображает фрагмент стыковочной консоли в области первого конца с кассетой для текучей среды, удерживаемой на опорной поверхности для кассеты.
Фиг. 5А изображает стыковочную консоль в области второго конца, когда фиксирующий держатель коллектора находится в положении отпускания.
Фиг. 5В изображает причем стыковочной консоли в области второго конца, когда фиксирующий держатель коллектора находится в положении запирания для фиксации кассеты для текучей среды и коллектора.
Фиг. 5С изображает вид в поперечном разрезе примера устройства подачи текучей среды с установленной кассетой для текучей среды с разрезом по линии V-V на фиг. 5В.
Фиг. 5D изображает фрагмент вида в поперечном разрезе примера смещенной уплотнительной планки с разрезом по линии V-V на фиг. 5В.
Фиг. 5Е изображает фрагмент вида в поперечном разрезе примера лунки коллектора с разрезом по линии V-V на фиг. 5В.
Фиг. 6А в аксонометрии изображает пример коллектора.
Фиг. 6В изображает вид в поперечном разрезе сбоку примера коллектора с разрезом по линии VI-VI на фиг. 6А.
Фиг. 6С изображает фрагмент вида в поперечном разрезе примера лунки с разрезом по линии фиг. 6А.
Фиг. 7 изображает блок-схему примера способа загрузки пробы текучей среды в кассету для текучей среды.
Осуществление изобретения
Хотя аспекты объекта настоящего изобретения могут быть осуществлены в различных формах, последующее описание и прилагаемые чертежи служат лишь для раскрытия некоторых из указанных форм в качестве конкретных примеров. Соответственно, предполагается, что объект изобретения не ограничивается описанными и проиллюстрированными формами или примерами.
Если не оговорено иное, то все специальные термины, условные обозначения и иные технические термины или терминология, использованные в настоящем описании, имеют такое же значение, какое общепринято среди специалистов в той области, к которой относится настоящее изобретение. Все патенты, заявки, опубликованные заявки и другие публикации, на которые ссылается настоящее описание, посредством ссылки целиком включены в настоящее изобретение. Если определение, сформулированное в данном разделе, противоречит или иным образом не соответствует определению, сформулированному в патентах, заявках, опубликованных заявках или иных публикациях, на которые ссылается данное описание, то определение, сформулированное в настоящем разделе, имеет большую юридическую силу, чем определение из документа, включенного в изобретение посредством ссылки.
Если не оговорено иное, или иное не следует из контекста, то элемент, упомянутый в единственном числе, означает «по меньшей мере один» или «один или более».
В настоящем описании, чтобы характеризовать положение и/или ориентацию компонента, аппарата, местоположения, конструктивной особенности или части, могут быть использованы термины, описывающие относительное пространственное положение и/или ориентацию. Если не указано конкретно или иным образом не задано контекстом описания, то, помимо других возможных, такие термины как верх, низ, выше, ниже, под, сверху, верхний, нижний, слева, справа, спереди, позади, рядом, по соседству, между, горизонтальный, вертикальный, диагональный, продольный поперечный, радиальный, аксиальный и т.п., использованы для удобства ссылки на такой компонент, аппарат, местоположение, конструктивную особенность или часть в чертежах, и не предполагают ограничения идеи изобретения.
Кроме того, если не оговорено иное, то любые конкретные размеры, упомянутые в описании, даны просто для создания представления о примере реализации устройства, т.е. осуществлении аспектов изобретения, и не имеют целью ограничение идеи изобретения.
Термин «приблизительно» применим ко всем приведенным в описании числовым значениям, независимо от того, указан он явным образом или не указан. Данный термин в общем отсылает к некоторому числовому диапазону, который специалист в данной области посчитал бы разумной величиной отклонения от упомянутого численного значения (т.е. величиной, дающей эквивалентный результат) в контексте настоящего изобретения. В качестве примера, который не является исчерпывающим, данный термин можно понимать, как включающий отклонение ±10% от приведенного числового значения, при условии, что такое отклонение не меняет конечный результат (или функцию) данного значения. Поэтому, при каких-то обстоятельствах специалисту должно быть понятно, что приблизительно 1% можно понимать, как интервал от 0,9% до 1,1%.
В том смысле, в каком термин «соседний» используется в настоящем описании, он означает «находящийся близко» или «примыкающий». Соседние объекты могут быть отнесены в пространстве друг от друга или могут находиться в фактическом непосредственном контакте друг с другом. В некоторых случаях соседние объекты могут быть связаны друг с другом или могут быть выполнены как одно целое друг с другом.
В том смысле, в каком термины «по существу» и «существенный» используются в настоящем описании, они характеризуют значительную меру или степень. Когда данные термины используются, например, вместе со случаем, обстоятельством, характеристикой или свойством, они могут относиться к ситуациям, при которых случай, обстоятельство, характеристика или свойство имеют место «в точности», а также к ситуациям, при которых случай, обстоятельство, характеристика или свойство имеют место «с достаточно хорошим приближением», например, с учетом допустимого отклонения или изменчивости приведенных в описании примеров.
В том смысле, в каком термины «опциональный» и «опционально» используются в настоящем описании, они означают, что упомянутый после них компонент, конструкция, элемент, событие, обстоятельство, характеристика, свойство и т.п. могут быть включены в состав, а могут быть и не включены в состав, или могут происходить, а могут и не происходить, и что описание охватывает ситуации, при которых компонент, конструкция, элемент, событие, обстоятельство, характеристика, свойство и т.п. включены в состав или происходят, и ситуации, при которых они не включены в состав или не происходят.
В соответствии с различными примерами, узлы и устройства в том виде, в каком они рассмотрены в описании, могут быть использованы в сочетании с кассетой для текучей среды, которая может содержать один или более проходов для обработки текучей среды, включающих в себя один или более элементов, например, один или более каналов, боковой канал, клапан, разделитель потока, вентиляционный канал, порт, область доступа, переход, сферу, сферу, содержащую реагент, покрывающий слой, реакционный компонент, сочетание указанных элементов и т.п. Любой элемент может быть в сообщении по текучей среде с другим элементом.
Термин «сообщение по текучей среде» означает либо непосредственное сообщение по текучей среде, например, две области могут иметь сообщение по текучей среде друг с другом через свободный проход для обработки текучей среды, соединяющий две указанные области, или же могут быть способны к сообщению по текучей среде, например, две области могут быть способны к сообщению по текучей среде друг с другом, когда они соединены через проход для обработки текучей среды, который может содержать расположенный в нем клапан, причем сообщение по текучей среде может быть установлено между указанными двумя областями при приведении в действие клапана, например, путем растворения растворимой заслонки, разрушения разрушаемой заслонки, или при ином открывании клапана, расположенного в проходе для обработки текучей среды.
Далее, согласно фиг. 1А и 1В будет рассмотрен пример устройства в соответствии с настоящим изобретением, обозначенного позицией 100, которое содержит стыковочную консоль 200 и коллектор 300. Стыковочная консоль 200 выполнена с возможностью съемной фиксации коллектора 300 к кассете 10 для текучей среды, которая поддерживается стыковочной консолью 200, так что проба текучей среды может быть загружена в кассету 10 для текучей среды через коллектор 300. Коллектор 300 выполнен с возможностью функционального сопряжения с впускными портами кассеты 10 для текучей среды и приема пробы текучей среды из раздаточного устройства (например, приводимого в действие вручную или роботом) и передачи текучей среды в кассету 10 для текучей среды через впускные порты.
На фиг. 2 изображен пример кассеты 10 для текучей среды, которая может быть использована в устройстве 100. Кассета 10 для текучей среды содержит проточную ячейку 30 и рамку 20. Проточная ячейка 30 расположена в окне 20А рамки 20, при этом рамка 20 окружает проточную ячейку 30 по периметру. Рамка 20 выполнена с возможностью удержания проточной ячейки 30 в плоскости, образованной рамкой 20. Стенка 24 рамки проходит по периферии рамки 20. Согласно одному примеру, проточная ячейка 30 содержит первый слой стекла (не показан) и второй слой стекла (не показан), скрепленные вместе и определяющие один или более каналов (не показаны). Проточная ячейка 30 содержит один или более впускных портов (не показаны) и один или более выпускных портов (не показаны) расположенных по верхней поверхности ячейки, так что текучую среду можно принимать в ячейку, или вытеснять из одного или более каналов. Согласно одному примеру, окно 20А по размеру и форме выполнено так, что проточную ячейку 30 можно перемещать в пределах окна 20А в поперечном направлении относительно рамки 20. Согласно другому примеру, проточная ячейка 30 может быть закреплена в одном положении.
Как показано на фиг. 2, кассета 10 для текучей среды содержит одну или более скоб 40 проточной ячейки, которые проходят, пересекая кассету 10 для текучей среды в поперечном направлении, и крепят проточную ячейку 30 к рамке 20. Каждая скоба 40 удерживает одну или более уплотнительных полос 400, расположенных над верхней поверхностью проточной ячейки 30. Каждая уплотнительная полоса 400 содержит упруго сжимаемый материал (например, эластомер), и образует одно или более отверстий 410, причем каждое из отверстий 410 содержит сжимаемое кольцо 420, закрепленное внутри уплотнительной полосы 400. В данном контексте термин сжимаемый материал относится к материалу, который может быть упруго приведен в напряженное состояние, сделан тонким или деформирован за счет приложения сжимающей силы, и может возвращаться или по сути возвращаться к своему предыдущему размеру, форме или конфигурации после снятия сжимающей силы. В необжатом состоянии кольца 420 заходят выше и ниже уплотнительной полосы 400. Согласно одному примеру, уплотнительная полоса 400 может содержать материал более сжимаемый, чем материал кольца 420.
Согласно одному примеру, каждая скоба 40 проточной ячейки выполнена с возможностью перемещения как вдоль рамки 20, так и вдоль проточной ячейки 30 в продольном направлении относительно рамки 20. Соответственно, положение уплотнительной полосы 400 относительно проточной ячейки 30 можно регулировать путем смещения скобы 40 в продольном направлении. Скоба 40 проточной ячейки может быть смещена вдоль проточной ячейки 30 в сопряженное положение. Когда скоба 40 проточной ячейки установлена в сопряженное положение, уплотнительная полоса 400 ориентирована таким образом, что каждое из отверстий 410 полосы 400 оказывается в целом совмещенным с соответствующим впускным или выпускным портом проточной ячейки 30.
Подробности устройства 100 подачи текучей среды показаны на фиг. 3-7. Как показано на фиг. 3, 4А и 5А, стыковочная консоль 200 содержит опорную поверхность 201 для кассеты, проходящую от первого конца 202 до второго конца 203. Опорная поверхность 201 для кассеты определяет форму и размер, соответствующие форме и размеру кассеты 10 для текучей среды, так что вся нижняя поверхность кассеты 10 для текучей среды может опираться на опорную поверхность 201 для кассеты. Согласно примеру, в отверстии опорной поверхности 201 для кассеты расположен измеритель 204 заполнения, содержащий градуировочные метки (деления) или другие знаки. Опорная поверхность 201 для кассеты окружает и удерживает измеритель 204 заполнения, так что верхняя поверхность измерителя 204 заполнения расположена вровень с опорной поверхностью 201 для кассеты. Согласно примеру, измеритель 204 заполнения содержит ряд линий для визуальной индикации прогресса и коэффициента успешности загрузки пробы текучей среды в прозрачную проточную ячейку 30 кассеты 10 для текучей среды, когда кассета удерживается стыковочной консолью 200. В стыковочной консоли 200 может быть предусмотрен доступ для сканера штрихкода или RFID-метке, расположенным на опорной поверхности 201 для кассеты, так что место нахождения стыковочной консоли 200 может быть легко определено для отслеживания пробы текучей среды.
Согласно фиг. 3, 4А и 4В, обрамляющая стенка 210 выступает приблизительно от первого конца 202 опорной поверхности 201 для кассеты. Обрамляющая стенка 210 содержит верхнюю поверхность 212, проходящую вокруг первого конца 202, и частично вдоль боковых сторон опорной поверхности 201 для кассеты. Обрамляющая стенка 210 прерывается на боковых сторонах опорной поверхности 201 для кассеты, где пара скошенных поверхностей 214 спускаются от верхней поверхности 212 к опорной поверхности 201 для кассеты. Обрамляющая стенка 210 образует полость 211 на опорной поверхности 201 для кассеты, так что указанная полость 211 по меньшей мере частично соответствует форме кассеты 10 для текучей среды. Соответственно, как показано на фиг. 4В, когда кассета 10 для текучей среды помещена на опорную поверхность 201 для кассеты, каркасная стенка 24 кассеты 10 для текучей среды упирается во внутреннюю поверхность обрамляющей стенки 210. Согласно одному примеру, форма кассеты 10 для текучей среды асимметрична, причем ширина первого конца 21 рамки 20 больше ширины второго конца 22 рамки 20. Форма и размер первого конца 202 опорной поверхности 201 для кассеты и обрамляющей стенки 210 соответствуют форме и размеру первого конца 21 рамки 20, и тем самым пользователю легче определить ориентацию кассеты 10 для текучей среды относительно стыковочной консоли 200, и совместить кассету с консолью.
Как показано на фиг. 3, 4А и 4В, обрамляющая стенка 210 содержит один или более язычков 216, которые выступают от верхней поверхности 212. Когда кассету 10 для текучей среды помещают на опорную поверхность 201 для кассеты, каждый язычок 216 захватывает каркасную стенку 24 в целях ограничения вертикального перемещения кассеты 10 для текучей среды. Согласно фиг. 3, приблизительно у второго конца 203 опорной поверхности 201 для кассеты выступает задний упор 220, так что каркасная стенка 24 кассеты 10 для текучей среды упирается во внутреннюю поверхность заднего упора 220, когда кассета помещена на опорную поверхность 201 для кассеты. Соответственно, сочетание обрамляющей стенки 210, язычков 216 и заднего упора 220 ограничивает поперечное, продольное и вертикальное перемещение кассеты 10 для текучей среды, когда кассета помещена на опорную поверхность 201 для кассеты.
Согласно фиг. 3, 4А и 4В, стыковочная консоль 200 содержит позиционирующее устройство 230, выполненное с возможностью смещения кассеты 10 для текучей среды или ее элемента (например, проточной ячейки 30, скобы 40) в сопряженное положение относительно коллектора 300, зафиксированного в стыковочной консоли 200. Позиционирующее устройство 230 содержит один или более штырей 232, расположенных вблизи первого конца 202 опорной поверхности 201 для кассеты, причем штыри 232 выступают сквозь пазы 205, выполненные на опорной поверхности 201 для кассеты. Штыри 232 смещены, например, посредством пружины, или штыри 232 могут содержать упругий материал (например, согнутую пружинную сталь), в направлении второго конца 203 опорной поверхности 201 для кассеты. В данном контексте, термин «упругий материал» относится к материалу, который может поглощать энергию без необратимой деформации, когда происходит его упругая деформация за счет приложенной силы, и может высвобождать поглощенную энергию после снятия деформирующей силы. Как показано на фиг. 4В, когда кассету 10 для текучей среды помещают на опорную поверхность для кассеты, каждый штырь 232 проходит сквозь паз 50 кассеты 10 для текучей среды, и вступает в контакт с соответствующей скобой 40 проточной ячейки кассеты 10 для текучей среды. Поскольку указанные один или более штырей 232 смещены в направлении второго конца 203 опорной поверхности 201 для кассеты, указанные один или более штырей 232 прикладывают усилие в направлении Y, и тем самым вынуждают скобу 40 проточной ячейки встать в сопряженное положение. Соответственно, как только кассета 10 для текучей среды войдет в полость 211, и разместится на опорной поверхности 201 для кассеты, позиционирующее устройство 230 посредством штырей 232 сместит скобу 40 проточной ячейки в сопряженное положение, так что отверстия 410 каждой уплотнительной полосы 400 в целом совместятся с соответствующим впускным или выпускным портом проточной ячейки 30.
Согласно фиг. 3, 5А и 5В, стыковочная консоль 201 содержит фиксирующий держатель 240 коллектора, выполненный с возможностью съемного удержания коллектора 300 в стыковочной консоли 200 прижатым к кассете 10 для текучей среды, которая поддерживается опорной поверхностью 201 для кассеты. Фиксирующий держатель 240 коллектора содержит пару боковых стенок 250 и зажимной рычаг 260. Указанная пара боковых стенок 250 проходит по противоположным сторонам опорной поверхности 201 для кассеты вблизи второго конца 203, при этом к паре боковых стенок 250 шарнирно прикреплен зажимной рычаг 260. Как показано на фиг. 5А, у каждой боковой стенки 250 имеется верхняя поверхность 251, которая проходит от заднего упора 220 в направлении первого конца 202 опорной поверхности 201 для кассеты, и заканчивается с боковой стороны опорной поверхности 201 для кассеты, где ступенчатая поверхность 252 спускается наклонно вниз от верхней поверхности 251 к опорной поверхности 201 для кассеты. Ступенчатая поверхность 252 боковой стенки 250 в продольном направлении отнесена от скошенной поверхности 214 обрамляющей стенки 210, так что между парой боковых стенок 250 и обрамляющей стенкой 210 по боковым сторонам опорной поверхности 201 для кассеты имеется промежуток. Соответственно, пользователь может захватывать рукой боковые стороны опорной поверхности 201 для кассеты в зоне промежутка между парой боковых стенок 250 и обрамляющей стенкой 210. Каждая боковая стенка 250 содержит выемку 253А, 253В на верхней поверхности 251, выполненную с возможностью удержания по меньшей мере части коллектора 300.
Как показано на фиг. 5А, и 5В, зажимной рычаг 260 соединен с парой боковых стенок 250 с возможностью вращения, так что зажимной рычаг 260 способен поворачиваться в направлении А между положением отпускания (показано на фиг. 5А) и положением запирания (показано на фиг. 5В). Зажимной рычаг 260 содержит рукоятку 262, которая проходит между парой плеч 264. Рукоятка 262 ориентирована поперечно по отношению к опорной поверхности 201 для кассеты. Каждое плечо 264 отходит от рукоятки 262, пересекая соответствующую боковую стенку 250. Зажимной рычаг 260 содержит пару контактных элементов 265, причем каждый контактный элемент 265 проходит в поперечном направлении как от рукоятки 262, так и от соответствующего плеча 264. Как показано на фиг. 5А, на каждом контактном элементе 265 образована приподнятая поверхность 265А, выполненная с возможностью оказания контактного давления на верхнюю поверхность коллектора 300, когда зажимной рычаг 260 находится в положении запирания. Контактные элементы 265 отнесены друг от друга на расстояние в направлении рукоятки 262, так что между контактными элементами 265 пары имеется промежуток. Как показано на фиг. 5В, положение контактных элементов 265 вдоль рукоятки 262 дает возможность рукоятке 262 и приподнятой поверхности 265А входить в соприкосновение с верхней поверхностью коллектора 300, не закрывая при этом доступ к одной или более лункам 320, образованным в коллекторе 300, когда зажимной рычаг 260 переводят в положение запирания.
Согласно одному примеру, каждая боковая стенка 250 содержит нишу 255 на наружной поверхности 254 стенки, где установлен шарнир 266, который принимает конец соответствующего плеча 264 зажимного рычага 260. Согласно одному примеру, фиксирующий держатель 240 коллектора содержит запирающий механизм, который предназначен для съемной фиксации зажимного рычага 260 на паре боковых стенок 250, когда зажимной рычаг 260 установлен в положение запирания. Согласно одному примеру, запирающий механизм включает в себя магнит 268, расположенный на пересечении рукоятки 262 и соответствующего плеча 264, так что зажимной рычаг 260 может притягиваться указанным магнитом по меньшей мере к одной из боковых стенок 250, когда зажимной рычаг 260 установлен в положение запирания. Пара боковых стенок 250 может содержать магнитный материал, например, сталь, так чтобы способствовать притяжению магнита 268. Согласно другим примерам, магнит 268 может быть расположен в других местах на зажимном рычаге 260, а второй магнит (не показан) может быть расположен на боковых стенках 250 так, чтобы второй магнит соединялся с магнитом 268, когда зажимной рычаг 260 устанавливают в положение запирания. Указанный магнит (магниты) может быть расположен на одной или на обеих боковых стенках 250, при этом магнитный материал может быть предусмотрен на той части зажимного рычага 260, которая накладывается на магнит. Согласно другим примерам, зажимной рычаг 260 можно съемно фиксировать в положении запирания посредством других запирающих механизмов, таких как стопор (стопоры), защелка (защелки) и т.п.
Согласно фиг. 3, 4А, 5А, 5С и 5D, стыковочная консоль 200 содержит одну или более уплотнительных планок 270, выполненных с возможностью поджима кассеты 10 для текучей среды вверх к коллектору 300, когда последний удерживается фиксирующим держателем 240 коллектора. Каждая уплотнительная планка 270 вложена в поперечное углубление 206, выполненное в опорной поверхности 201 для кассеты. Уплотнительная планка 270 содержит первый конец 271, примыкающий к внутренней поверхности 256 одной из боковых стенок 250, и второй конец 272, примыкающий к внутренней поверхности 256 другой боковой стенки 250. Уплотнительная планка 270 содержит первую поверхность 273, проходящую от первого конца 271 до второго конца 272. Уплотнительная планка 270 содержит контактную поверхность 276, выступающую от первой поверхности 273. Согласно одному примеру, ширина контактной поверхности 276 соответствует ширине проточной ячейки 30 кассеты 10 для текучей среды, так что контактная поверхность 276 способна поджимать всю ширину проточной ячейки 30, когда кассета 10 для текучей среды помещена на опорную поверхность 201 для кассеты.
Как показано на фиг. 5С и 5D, уплотнительная планка 270 смещена, например, пружиной, к выдвинутому положению, так что первая поверхность 273 уплотнительной планки 270 выступает над опорной поверхностью 201 для кассеты. Уплотнительная планка 270 содержит один или более упоров 274, выступающих от первого конца 271 и второго конца 272. Каждый упор 274 расположен так, что он может со скольжением контактировать с внутренней поверхностью 256 соответствующей боковой стенки 250, и имеет возможность перемещения в вертикальном направлении по внутренней поверхности 256 боковой стенки 250. Каждая боковая стенка 250 содержит выступ 257, который выдается от внутренней поверхности 256 в углубление 206, так что выступ 257 ограничивает вертикальное перемещение упора 274. В нижней части углубления 206 расположена пластина 280 основания, причем каждый конец пластины 280 основания входит в паз, который проходит внутрь внутренней поверхности 256 боковой стенки 250.
Согласно фиг. 5С и 5D, в одном примере уплотнительная планка 270 смещена посредством одной или более пружин 290 сжатия, расположенных между нижней поверхностью 275 уплотнительной планки 270 и пластиной 280 основания. Как показано на фиг. 5D, нижняя поверхность 275 уплотнительной планки 270 содержит гнездо 277, выполненное с возможностью размещения верхнего конца соответствующей пружины 290 сжатия. Пластина 280 основания содержит одну или более розеток 284 для размещения пружин, выступающих от первой поверхности 282 в направлении нижней поверхности 275 уплотнительной планки 270. Каждая розетка 284 для размещения пружины образует цилиндрическую полость, которая проходит от опорной поверхности 286 к верхней поверхности 285. Каждая розетка 284 для размещения пружины пластины 280 основания в общем совмещена с соответствующим гнездом 277 уплотнительной планки 270. Розетка 284 для размещения пружины выполнена с возможностью размещения пружины 290 сжатия, при этом нижний конец пружины 290 сжатия прижимается к опорной поверхности 286.
Когда кассету 10 для текучей среды изначально помещают на опорную поверхность 201 для кассеты, соприкосновение проточной ячейки 30 с контактной поверхностью 276 вызывает появление силы, действующей в направлении пластины 280 основания, которая прижимает пружину 290 сжатия к опорной поверхности 286. В свою очередь, потенциальная энергия пружины 290 сжатия, высвобождаясь прикладывает возвращающую силу к уплотнительной планке 270 в направлении кассеты для текучей среды. Соответственно, контактная поверхность 276 уплотнительной планки 270 поджимает проточную ячейку 30 кассеты 10 для текучей среды в направлении коллектора 300, когда коллектор удерживается фиксирующим держателем 240 коллектора.
Согласно фиг. 6А, 6В и 6С, коллектор 300 может представлять собой тело, полученное литьем (например, из полипропилена), у которого имеется первая поверхность 301 и противоположная вторая поверхность 302, причем первая и вторая поверхности 301, 302 проходят в продольном направлении между первым концом 303 и вторым концом 304, а в поперечном направлении между передней стороной 305 и задней стороной 306. Как показано на фиг. 6В, вторая поверхность 302 отведена от нижнего края 307 каждого из концов - первого и второго - 303, 304 и нижнего края 307 передней и задней сторон 305, 306, так что нижний край 307 первого и второго концов 303, 304 и передней и задней сторон 305, 306 проходит ниже второй поверхности 302. Фланец 308 выступает от нижнего края 307 передней стороны 305 коллектора 300. Фланец 308 может контактировать с верхней поверхностью проточной ячейки 30, когда коллектор 300 зафиксирован относительно кассеты 10 для текучей среды, что помогает пользователю устанавливать коллектор 300 на стыковочную консоль 200 и снимать коллектор со стыковочной консоли, и не дает пользователю прикасаться к проточной ячейке 30.
В соответствии с фиг. 6В, согласно одному примеру, коллектор 300 содержит одно или более ребер 309, выступающих от второй поверхности 302. Как показано на фиг. 5С, указанные одно или более ребер 309 расположены вдоль поверхности 302 так, что каждое ребро 309 перекрывает часть рамки 20, когда коллектор 300 зафиксирован относительно кассеты 10 для текучей среды, и удерживается стыковочной консолью 200. Соответственно, после того как коллектор 300 будет зафиксирован относительно кассеты 10 для текучей среды, и будет удерживаться стыковочной консолью 200, одно или более ребер 309 прижмут уплотнительную полосу 400 к рамке 20.
Как показано на фиг. 6А, согласно одному примеру, коллектор 300 содержит первое плечо 310, выступающее от первого конца 303, и второе плечо 312, выступающее от второго конца 304, причем первая поверхность 301 проходит как вдоль первого плеча 310, так и второго плеча 312. Согласно фиг. 5В, первое и второе плечи 310, 312 выполнены с возможностью размещения в выемках 253А, 253В, которые образованы парой боковых стенок 250. Как показано на фиг. 6А, от конца первого плеча 310 выступает первый язычок 314А. Второй язычок 314В выступает сбоку второго плеча 312 на расстоянии от конца второго плеча 312, так что форма первого плеча 310 асимметрична по отношению к форме второго плеча 312. Соответственно, выемка 253А одной из боковых стенок 250 выполнена с возможностью размещения только одного плеча - первого плеча 310 или второго плеча 312, а выемка 253В другой из боковых стенок 250 выполнена с возможностью размещения только другого плеча - первого плеча 310 или второго плеча 312. Соответственно, согласно примеру, коллектор 300 выполнен с возможностью удержания посредством фиксирующего держателя 240 только при одной ориентации, в силу чего гарантируется правильность установки коллектора 300 на кассету 10 для текучей среды.
Как показано на фиг. 5С, 5Е, 6А, 6В и 6С, коллектор 300 содержит одну или более лунок 320, причем каждая из лунок 320 выполнена с возможностью приема пробы текучей среды, переданной из раздаточного устройства. Коллектор 300 может дополнительно содержать метку, расположенную на первой поверхности 301, чтобы обеспечить числовую идентификацию дорожки для каждой лунки 320.
Согласно фиг. 5С, 5Е, 6В и 6С, каждая лунка 320 проходит от впускного отверстия 321, которое образовано на первой поверхности 301, до нижней поверхности 322, которая выступает ниже второй поверхности 302. Выпускное отверстие 324 образовано на нижней поверхности 322 каждой из лунок 320, и выполнено с возможностью сообщения с соответствующим впускным портом проточной ячейки 30, когда коллектор 300 прикреплен к кассете 10 для текучей среды на стыковочной консоли 200. Как показано на фиг. 5Е, 6В и 6С, в каждой лунке 320 образована накапливающая секция 326, отходящая от впускного отверстия 321, и задерживающая камера 328, отходящая от нижней поверхности 322, причем задерживающая камера 328 расположена ниже накапливающей секции 326, но выше выпускного отверстия 324. Как показано на фиг. 5Е, накапливающая секция 326 отделена от задерживающей камеры 328 одним или более выступами 329, которые выдаются от боковой стороны лунки 320. Как показано на фиг. 6В и 6С, диаметр накапливающей секции 326 больше диаметра задерживающей камеры 328, так что текучую среду можно собирать в накапливающей секции 326 и контролировать течение текучей среды сквозь задерживающую камеру 328.
Как показано на фиг. 5С, 5Е, 6В и 6С, в задерживающей камере 328 размещена гидрофильная пористая фритта 330, при этом один или более выступов 329 фиксируют гидрофильную пористую фритту 330 относительно нижней поверхности 322 лунки 320. Гидрофильная пористая фритта 330 может содержать пористый формованный полиэтилен (например, гидрофильную фритту Porex® ХМ 1334 от компании Filtration Group Corporation, Chicago, IL), в которой поры гидрофильной пористой фритты 330 имеют размер в диапазоне приблизительно 15-160 мкм. Гидрофильная пористая фритта 330 покрыта поверхностно-активным веществом, так что угол контакта с водой по поверхности пористого формованного полиэтилена составляет меньше 90°. Благодаря выбору материала и размера пор, гидрофильная пористая фритта 330 дает возможность жидкости проходить через выпускное отверстие 324, но не позволяет газу (пузырькам) проходить через выпускное отверстие 324. Когда пробу текучей среды вводят во впускное отверстие 321 лунки 320, проба текучей среды собирается в накапливающей секции 326, и протекает сквозь задерживающую камеру 328. По мере того, как проба текучей среды проходит через задерживающую камеру 328, гидрофильная пористая фритта 330 задерживает пузырьки, не давая им проходить через задерживающую камеру 328, так что пузырьки будут изолированы от пробы текучей среды, прежде чем проба выйдет из лунки 320 через выпускное отверстие 324.
Согласно фиг. 5С и 5Е, когда коллектор 300 зафиксирован относительно кассеты 10 для текучей среды, которая поддерживается опорной поверхностью 201 в сопряженном положении, уплотнительная полоса 400 расположена между нижней поверхностью 322 каждой из лунок 320, и верхней поверхностью проточной ячейки 30. Как показано на фиг. 5С, каждое из отверстий 410 уплотнительной полосы 400 в общем совмещено с одним из выпускных отверстий 324 лунок 320. Когда зажимной рычаг 260 установлен в положение запирания, и посредством магнитов зафиксирован на боковых стенках 250, указанный рычаг 260 прикладывает к коллектору 300 силу в направлении кассеты 10 для текучей среды. В ответ пружины 290 сжатия смещают уплотнительную планку 270 к выдвинутому положению так, что контактная поверхность 276 поджимает проточную ячейку 30 кассеты 10 для текучей среды в направлении коллектора 300. Как показано на фиг. 5С, одна из уплотнительных планок 270 по меньшей мере в существенной степени совмещена с коллектором 300, когда последний зафиксирован относительно кассеты 10 для текучей среды в сопряженном положении. Как следствие, уплотнительная полоса 400 сжата между верхней поверхностью проточной ячейки 30 и второй поверхностью 302, одним или более ребрами 309 и нижней поверхностью 322 каждой из лунок 320. Дополнительно кольца 420 в каждом из отверстий 410 сжаты между нижней поверхностью 322 каждой из лунок 320 и верхней поверхностью проточной ячейки 30. Соответственно, после того, как кольца 420 оказываются сжатыми за счет силы, приложенной со стороны зажимного рычага 260 и со стороны смещенной уплотнительной планки 270, указанные кольца 420 образуют герметичное соединение по текучей среде между каждым выпускным отверстием 324 и впускным портом проточной ячейки 30.
Фиг. 7 иллюстрирует способ для загрузки текучей среды в кассету для текучей среды с использованием устройства 100, соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 7, способ 500 включает этап 510, на котором кассету 10 для текучей среды помещают на опорную поверхность 201 для кассеты стыковочной консоли 200 так, чтобы стенка 24 рамки кассеты 10 для текучей среды уперлась в обрамляющую стенку 210 и задний упор 220, чтобы тем самым было ограничено поперечное, продольное и вертикальное перемещение кассеты 10 для текучей среды относительно опорной поверхности 201 для кассеты. Когда кассету 10 для текучей среды помещают на опорную поверхность 201 для кассеты, один или более штырей 232 позиционирующего устройства 230 проходят через пазы 50 рамки 20, и входят в контакт со скобой 40 проточной ячейки. Согласно фиг. 4В, указанные один или более штырей 232 прикладывают к скобе 40 проточной ячейки усилие в направлении Y, вынуждая тем самым скобу 40 проточной ячейки сдвинуться в сопряженное положение. Соответственно, отверстия 410 каждой уплотнительной полосы 400 оказываются в общем совмещены с соответствующим впускным или выпускным портом проточной ячейки 30.
После помещения кассеты 10 для текучей среды на опорную поверхность 201 стыковочной консоли 200 следующий этап 520 способа 500 включает установку коллектора 300 на стыковочную консоль 200 путем ввода первого плеча 310 в выемку 253А одной из боковых стенок 250, и второго плеча 312 - в выемку 253В другой из боковых стенок 250. Во время выполнения обоих этапов - помещения кассеты 10 для текучей среды на опорную поверхность 201, и установки коллектора 300 на фиксирующий держатель 240 коллектора, - зажимной рычаг 260 установлен в положение отпускания.
После того как плечи 310, 312 коллектора 300 будут введены в выемки 253 боковых стенок 250, следующий этап 530 способа включает перевод зажимного рычага 260 фиксирующего держателя 240 коллектора из положения отпускания в положение запирания, и тем самым - фиксацию коллектора 300 относительно кассеты 10 для текучей среды так, что устанавливается сообщение по текучей среде одной или более лунок 320 с портами и каналами проточной ячейки 30. Когда зажимной рычаг 260 установлен в положение запирания, и удерживает коллектор 300 относительно кассеты 10 для текучей среды, кольца 420 уплотнительной полосы 400 сжаты между нижней поверхностью 322 каждой из лунок 320 и верхней поверхностью проточной ячейки 30, чтобы образовалось герметичное соединение по текучей среде между выпускным отверстием 324 каждой из лунок 320 и впускными портами проточной ячейки 30, как показано на фиг. 5С.
После перевода зажимного рычага 260 в положение запирания, чтобы сформировать герметичное соединение по текучей среде между коллектором 300 и проточной ячейкой 30, следующий этап 540 способа включает подачу пробы текучей среды в одну или более лунок 320 коллектора 300 так, что проба текучей среды распределилась по впускным портам и по каналам (например, за счет капиллярного эффекта) проточной ячейки 30. В то время как пробу текучей среды распределяют по одной или более лункам 320 коллектора 300, гидрофильная пористая фритта 330 в каждой из лунок 320 позволяет только жидкости пробы текучей среды проходить через выпускное отверстие 324, но минимизирует прохождение, а в некоторых случаях вообще препятствует прохождению пузырьков через выпускное отверстие 324. Позволяя только жидкости проходить через выпускное отверстие 324 каждой из лунок 320, гидрофильная пористая фритта 330 гарантирует, что текучая среда может протекать по длине каналов проточной ячейки 30 только за счет капиллярного притяжения. Измеритель 204 заполнения может давать визуальную индикацию прогресса продвижения пробы текучей среды по каналам проточной ячейки 30.
После того, как жидкая проба будет полностью или по меньшей мере по существу полностью передана в проточную ячейку 30 кассеты 10 для текучей среды, следующий этап 550 способа может включать перевод зажимного рычага 260 из положения запирания в положение отпускания. Как показано на фиг. 7, способ далее включает этап 560 снятия коллектора 300 и кассеты 10 для текучей среды со стыковочной консоли 200.
Предполагается, что все возможные комбинации элементов и компонентов, которые были рассмотрены в настоящем описании или упомянуты в формуле изобретения, можно считать частью настоящего изобретения. Следует понимать, что все комбинации рассмотренных выше идей и дополнительных концепций, которые более подробно будут рассмотрены ниже (при условии, что такие концепции не являются взаимно противоречивыми) можно рассматривать, как часть раскрываемого объекта изобретения. В особенности, предполагается, что все комбинации заявленного объекта изобретения, которые появляются в конце настоящего описания, являются частью раскрываемого объекта изобретения.
В прилагаемой формуле изобретения термин «включающий в себя» используется как эквивалент соответствующего термина «содержащий». Термин «содержащий» и «включающий в себя» используются в настоящем описании в открытом смысле, охватывая не только упоминаемые элементы, но и любые дополнительные элементы. Кроме того, в формуле изобретения термины «первый», «второй», «третий» и т.п. используются просто в качестве меток, и не предполагается, что они накладывают какие-то числовые требования на свои объекты. Далее, ограничения в пунктах формулы изобретения не записываются в формате "средство плюс функция", и их не следует толковать согласно разделу 35 U.S.С. §112, шестой параграф, если такие ограничения формулы изобретения в явном виде не используют фразу «средства для», за которой следует формулировка функции, лишенная дальнейшей структуры.
Хотя объект настоящего изобретения был представлен и рассмотрен весьма детально со ссылками на определенные иллюстрирующие примеры, включая различные комбинации и суб-комбинации отличительных признаков, специалистам в данной области должно быть понятно, что объем настоящего изобретения охватывает и другие примеры, варианты и модификации. Кроме того, описания таких примеров, комбинаций и суб-комбинаций не предполагают, что заявленный объект изобретения требует отличительных признаков или комбинаций отличительных признаков иных, нежели те, которые явным образом изложены в формуле изобретения. Соответственно, предполагается, что объем настоящего изобретения включает все модификации и варианты, которые попадают в границы идеи и объема изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения.
Реферат
Изобретение относится к устройствам для текучей среды, используемым для клинических и молекулярных процессов и содержащих каналы, которые удерживают и направляют текучую среду для перемешивания, обработки, проведения реакций, обнаружения и т.п. Устройство содержит стыковочную консоль и коллектор. Стыковочная консоль содержит опорную поверхность для кассеты, имеющую первый конец и второй конец. Коллектор содержит одну или более лунок. Стыковочная консоль дополнительно содержит фиксирующий держатель коллектора для съемной фиксации коллектора к кассете для текучей среды, поддерживаемой опорной поверхностью для кассеты в сопряженном положении, так что указанные одна или более лунок находятся в сообщении по текучей среде с кассетой для текучей среды; и смещенную уплотнительную планку для поджатия кассеты для текучей среды к коллектору, удерживаемому посредством фиксирующего держателя коллектора. По меньшей мере в одной из лунок размещена гидрофильная пористая фритта, обеспечивающая возможность жидкости проходить через выпускное отверстие, но препятствующая прохождению газа через выпускное отверстие. Технический результат – повышение эффективности загрузки пробы текучей среды за счет создания препятствия поступлению в устройство для текучей среды пузырьков из пробы текучей среды. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.
