Прибор для анализа биологических образцов и реагентов
Прибор для обработки биологического образца содержит шасси. С шасси соединен лентопротяжный тракт, вдоль которого лента с матрицей лунок может автоматически продвигаться через прибор, дозирующий узел для дозирования биологического образца и реагента в матрицу лунок на ленте для образования смеси биологического образца и реагента, узел герметизации для герметизации смеси биологического образца и реагента в ленте и узел амплификации и детектирования для детектирования сигнала от смеси биологического образца и реагента в матрице лунок в ленте. Причем система амплификации и детектирования содержит тепловой модуль, расположенный на лентопротяжном тракте, конфигурация и расположение которого дают ему возможность регулировать температуру смеси биологического образца и реагента в матрице лунок на ленте. При этом тепловой модуль содержит множество полостей, способных принимать лунки из матрицы лунок, причем каждая полость имеет такой размер, чтобы образовывать плотный контакт между наружной поверхностью лунки и внутренней поверхностью полости. Технический результат – повышение функциональных возможностей устройства. 15 з.п. ф-лы, 53 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к прибору для анализа биологических образцов и, в частности, к многофункциональному прибору, выполненному с возможностью дозирования, амплификации и анализа биологических образцов.
Смесь биологического образца и реагента может подвергаться амплификации и анализу для обнаружения наличия вещества, определяемого при анализе, в смеси. Исторически сложилось, что смеси биологического образца и реагента подвергались амплификации и анализу для научно-исследовательских применений, включая секвенирование ДНК, составление генетических карт и клонирование ДНК, помимо всего прочего. Амплификация и анализ смеси биологического образца и реагента становится все более популярным, и постоянно обнаруживаются инновационные виды применения, в том числе медицинские применения, применения в лечении инфекционных заболеваний и применения в криминалистике. С ростом популярности амплификации и анализа смеси биологического образца и реагента возникает необходимость в более продвинутом оборудовании.
Оборудование, доступное на данный момент для приготовления, амплификации и анализа смеси биологического образца и реагента включает лабораторное оборудование, портативные устройства и лаборатории на чипе. Портативные устройства и лаборатории на чипе не могут применяться для одновременного испытания большого количества смесей биологического образца и реагентов, что, таким образом, делает их неподходящими для многих применений. Для амплификации и анализа большого количества смесей биологического образца и реагентов должно быть применено лабораторное оборудование. Лабораторное оборудование, как правило, включает большое количество отдельных единиц оборудования, где каждая единица оборудования применяется для различных целей. Например, первая единица оборудования может быть применена для приготовления смеси биологического образца и реагента, вторая единица оборудования может быть применена для амплификации смеси биологического образца и реагента, и третья единица оборудования может быть применена для анализа смеси биологического образца и реагента. Разные единицы оборудования занимают много места в лабораториях, и может быть дорого приобрести все необходимое оборудование для приготовления, амплификации и анализа смеси биологического образца и реагента. Кроме того, количество биологического образца и количество реагента, необходимое для анализа смеси биологического образца и реагента с применением существующего лабораторного оборудования, может быть дорогостоящим вследствие стоимости получения биологического образца и реагента.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Прибор для обработки биологического образца содержит шасси. С шасси соединен лентопротяжный тракт, вдоль которого лента с матрицей лунок может автоматически продвигаться через прибор, дозирующий узел для дозирования биологического образца и реагента в матрицу лунок на ленте для образования смеси биологического образца и реагента, узел герметизации для герметизации смеси биологического образца и реагента в ленте и узел амплификации и детектирования для детектирования сигнала от смеси биологического образца и реагента в матрице лунок в ленте.
Прибор для амплификации и анализа биологического образца и реагента содержит трассу, проходящую через устройство для продвижения ленты, содержащей множество лунок, через прибор. Вдоль трассы и по ходу движения за входом на трассу расположена дозирующая и герметизирующая станция с дозирующим узлом, расположенным рядом с дозирующей и герметизирующей станцией, для дозирования биологического образца и реагента во множество лунок в ленте для образования смеси биологического образца и реагента, и узлом герметизации ленты, расположенным рядом с дозирующей и герметизирующей станцией для герметизации смеси биологического образца и реагента во множестве лунок в ленте. Вдоль трассы и по ходу движения за дозирующей и герметизирующей станцией расположена удерживающая станция с тепловым модулем, расположенным под удерживающей станцией, для нагревания или охлаждения смеси биологического образца и реагента во множестве лунок в ленте. Вдоль трассы и по ходу движения за удерживающей станцией расположена станция амплификации и детектирования с тепловым модулем для амплификации смеси биологического образца и реагента и модулем детектирования для детектирования сигнала от смеси биологического образца и реагента.
Прибор для амплификации и детектирования биологического образца содержит стойку для планшетов, выполненную с возможностью удерживания одного или более планшетов; укладчик планшетов для поднятия планшета со стойки для планшетов; транспортную тележку для планшетов с платформой, на которую укладчик планшетов может помещать планшет со стойки для планшетов, при этом транспортная для планшетов может перемещать платформу в положение, соответствующее всасыванию или дозированию; платформу для планшетов, на которой может быть размещен планшет; дозирующий узел с первым множеством наконечников и вторым множеством наконечников, при этом дозирующий узел может дозировать биологический образец и реагент во множество лунок на ленте для образования смеси биологического образца и реагента; трассу, проходящую через прибор, вдоль которого лента продвигается через прибор; устройство герметизации ленты, герметизирующее множество лунок в ленте; тепловой модуль, нагревающий смесь биологического образца и реагента во множестве лунок в ленте; нагреваемую камеру под давлением, повышающую давление в области над лентой; и устройство детектирования, выявляющее сигнал от смеси биологического образца и реагента во множестве лунок в ленте.
Прибор для обработки биологического образца содержит ленту со множеством лунок, при этом лента имеет первую матрицу лунок и вторую матрицу лунок, смещенную относительно первой матрицы лунок и перемежающуюся с ней. Прибор также содержит лентопротяжный тракт, проходящий через прибор, вдоль которого лента со множеством лунок может автоматически продвигаться. Прибор дополнительно содержит дозирующий узел для дозирования биологического образца и реагента во множество лунок в ленте, при этом дозирующий узел может дозировать биологический образец или реагент в первую матрицу лунок и менять положение для дозирования биологического образца или реагента во вторую матрицу лунок.
Способ анализа смеси биологического образца и реагента в приборе включает автоматическое продвижение ленты с матрицей лунок в первое положение на лентопротяжном тракте в приборе посредством механизма подачи ленты и приводного механизма, расположенного вдоль лентопротяжного тракта; автоматическое продвижение ленты во второе положение на лентопротяжном тракте в приборе посредством приводного механизма, расположенного вдоль лентопротяжного тракта; дозирование биологического образца в матрицу лунок в ленте посредством дозирующего узла, когда лента расположена во втором положении лентопротяжного тракта; дозирование реагента в матрицу лунок в ленте посредством дозирующего узла, когда лента расположена во втором положении лентопротяжного тракта, при этом образуется смесь биологического образца и реагента; герметичное закрытие матрицы лунок в ленте герметизирующим элементом посредством устройства герметизации ленты, когда лента расположена во втором положении; автоматическое продвижение ленты в третье положение на лентопротяжном тракте в приборе посредством приводного механизма, расположенного вдоль лентопротяжного тракта; автоматическое продвижение ленты в четвертое положение на лентопротяжном тракте в приборе посредством приводного механизма, расположенного вдоль лентопротяжного тракта; амплификацию смеси биологического образца и реагента в четвертом положении лентопротяжного тракта; и детектирование сигнала от смеси биологического образца и реагента посредством фотокамеры, расположенной над четвертым положением лентопротяжного тракта.
Узел лентопротяжного тракта для прибора для обработки биологического образца содержит лентопротяжный тракт, имеющий передний конец, задний конец, первое положение по ходу движения за передним концом, второе положение по ходу движения за первым положением, третье положение по ходу движения за вторым положением и четвертое положение между третьим положением и задним концом. Узел лентопротяжного тракта также содержит механизм подачи ленты, прикрепленный к переднему концу, автоматически продвигающий ленту с матрицей лунок в первое положение лентопротяжного тракта, и приводной механизм, продвигающий ленту вдоль лентопротяжного тракта.
Прибор для обработки биологического образца содержит лентопротяжный тракт, вдоль которого лента с матрицей лунок может автоматически продвигаться через прибор; дозирующую систему для дозирования биологического образца и реагента в матрицу лунок на ленте для образования смеси биологического образца и реагента; герметизирующую систему для герметизации смеси биологического образца и реагента в ленте; и систему амплификации и детектирования для детектирования сигнала от биологического образца в матрице лунок в ленте, при этом система амплификации и детектирования содержит тепловой модуль, расположенный на лентопротяжном тракте, способный регулировать температуру смеси биологического образца и реагента в матрице лунок на ленте.
Устройство для нагрева множества лунок в ленте содержит первый слой с полостями, способными принимать лунки в ленте, второй слой, прикрепленный к нижней стороне первого слоя, и тепловой насос, расположенный на нижней стороне второго слоя, при этом тепловой насос расположен так, что теплообмен может быть осуществлен между тепловым насосом и смесью биологического образца и реагента в лунках на ленте через второй слой и первый слой.
Устройство содержит ленту с матрицей лунок, тепловой модуль, расположенный под лентой с матрицей лунок, и камеру, расположенную сверху ленты с матрицей лунок. Камера содержит корпус и стеклянную закрывающую пластину, при этом корпус и стеклянная закрывающая пластина образуют замкнутое пространство над матрицей лунок в ленте.
Прибор для обработки биологического образца содержит лентопротяжный тракт, вдоль которого лента с матрицей лунок может быть автоматически продвинута через прибор. Прибор дополнительно содержит укладчик планшетов с рукой, которая может поворачиваться вокруг оси Z и перемещаться по ней. Рука выполнена с возможностью снятия планшета со стойки для планшетов и размещения планшета на транспортной тележке для планшетов. Прибор дополнительно содержит дозирующую систему для дозирования биологического образца и реагента в матрицу лунок на ленте для образования смеси биологического образца и реагента, герметизирующую систему для герметизации смеси биологического образца и реагента в ленте, и систему амплификации и детектирования для детектирования сигнала от смеси биологического образца и реагента в матрице лунок в ленте.
Узел укладчика планшетов содержит стойку для планшетов, вмещающую множество гнезд, прикрепленных к раме, при этом каждое из множества гнезд имеет множество угловых опор, выполненных с возможностью поддержания планшета. Узел укладчика планшетов также содержит транспортную тележку для планшетов, содержащую гнездо, прикрепленное к опорной конструкции, при этом гнездо имеет множество угловых опор, выполненных с возможностью поддержания одного планшета. Узел укладчика планшетов дополнительно содержит лопатку, выполненную с возможностью снятия планшета с одного из множества гнезд в укладчике планшетов и размещения его на гнезде в транспортной тележке для планшетов, при этом лопатка имеет опорный элемент, выполненный с возможностью поддержания планшета, и на каждом углу опорного элемента расположены вырезы, соответствующие местоположению угловых опор на гнездах в укладчике планшетов и транспортной тележке для планшетов.
Способ перемещения планшета в приборе включает снятие планшета с гнезда стойки для планшетов посредством лопатки, прикрепленной к руке укладчика планшетов; поворот руки укладчика планшетов вокруг оси Z; перемещение руки укладчика планшетов в вертикальном направлении вдоль оси Z; и размещение планшета на гнезде транспортной тележки для планшетов.
Узел герметизации ленты содержит держатель катушки для удерживания герметизирующего полотна, отслаивающую пластину, размещенную по ходу движения за держателем катушки, и поддерживающий приемный механизм для подложки, расположенный по ходу движения за отслаивающей пластиной, для продвижения герметизирующего полотна по отслаивающей пластине. Узел герметизации ленты также содержит аппликатор, расположенный над отслаивающей пластиной, для отслаивания герметизирующего элемента с подложки герметизирующего полотна и наложения герметизирующего элемента на поверхность.
Дозирующий узел содержит портал с направляющей по оси X и направляющей по оси Y. Направляющая по оси Y портала выполнена с возможностью перемещения вдоль направляющей по оси X портала. Дозирующий узел дополнительно содержит дозирующую головку, прикрепленную к направляющей по оси Y портала ниже направляющей по оси Y портала. Дозирующая головка содержит контактный дозирующий модуль и бесконтактный дозирующий модуль со струйным наконечником для дозирования жидкости. Дозирующий узел дополнительно содержит дозирующий корпус, прикрепленный к направляющей по оси Y портала сверху направляющей по оси Y портала. Дозирующий корпус содержит напорный резервуар. Трубка соединяет струйный наконечник бесконтактного дозирующего модуля с напорным резервуаром дозирующего корпуса. Контактный дозирующий модуль прикреплен к направляющей по оси Y портала посредством первой направляющей по оси Z, и бесконтактный дозирующий модуль прикреплен к контактному дозирующему модулю посредством второй направляющей по оси Z.
Способ управления дозирующим узлом включает перемещение дозирующей головки вдоль направляющей по оси X и направляющей по оси Y портала в первое положение всасывания, всасывание первой жидкости посредством пипеточного наконечника контактного дозирующего модуля дозирующей головки, перемещение дозирующей головки вдоль направляющей по оси X и направляющей по оси Y портала во второе положение всасывания, всасывание второй жидкости посредством струйного наконечника бесконтактного дозирующего модуля дозирующей головки, перемещение дозирующей головки вдоль направляющей по оси X и направляющей по оси Y портала в первое положение дозирования, дозирование первой жидкости в лунку ленты с матрицей лунок посредством пипеточного наконечника контактного дозирующего модуля, перемещение дозирующей головки вдоль направляющей по оси X и направляющей по оси Y портала во второе положение дозирования, и дозирование второй жидкости в лунку ленты с матрицей лунок посредством струйного наконечника бесконтактного дозирующего модуля. Контактный дозирующий модуль дозирующей головки выдвигается и втягивается вдоль первой направляющей по оси Z, соединенной с направляющей по оси Y портала, и бесконтактный дозирующий модуль дозирующей головки выдвигается и втягивается вдоль второй направляющей по оси Z, соединенной с контактным дозирующим модулем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
ПРИБОР В ЦЕЛОМ
На фиг. 1А изображен изометрический вид прибора, установленного вверху тележки, для амплификации и анализа смеси биологического образца и реагента.
На фиг. 1В изображен вид сбоку прибора, показанного на фиг. 1А.
На фиг. 1С изображен вид сверху прибора, показанного на фиг. 1А.
На фиг. 1D изображен покомпонентный вид прибора, показанного на фиг. 1А.
На фиг. 1Е изображен изометрический вид спереди узла лентопротяжного тракта, проходящего через прибор, рассмотренный на фиг. 1А.
На фиг. 1F изображен вид сзади в перспективе узла лентопротяжного тракта, показанного на фиг. 1Е.
На фиг. 2А изображен изометрический вид прибора.
На фиг. 2B-2D изображены виды в перспективе прибора.
На фиг. 2E-2F изображены виды сзади в перспективе узла лентопротяжного тракта, проходящего через прибор.
На фиг. 3А изображен вид сверху системы терморегулирования в приборе.
На фиг. 3В изображен вид в перспективе системы терморегулирования, показанной на фиг. 3А.
На фиг. 3С изображен схематический вид системы терморегулирования, показанной на фиг. 3А и 3В.
На фиг. 4А изображен вид сверху ленты с множеством лунок.
На фиг. 4В изображен схематический вид ленты, показанной на фиг. 4А, с первым множеством лунок и вторым множеством лунок.
УЗЕЛ УКЛАДЧИКА ПЛАНШЕТОВ
На фиг. 5А изображен изометрический вид узла укладчика планшетов в приборе.
На фиг. 5В изображен вид сверху в разрезе узла укладчика планшетов в приборе.
На фиг. 5С изображен изометрический вид узла укладчика планшетов.
На фиг. 6А изображен изометрический вид стойки для планшетов.
На фиг. 6В изображен вид сверху гнезда стойки для планшетов.
На фиг. 7А изображен вид в перспективе укладчика планшетов.
На фиг. 7В изображен вид в перспективе части укладчика планшетов и часть стойки для планшетов.
На фиг. 7С изображен изометрический вид части укладчика планшетов, показанного на фиг. 7А.
На фиг. 8А изображен изометрический вид транспортной тележки для планшетов.
На фиг. 8В изображен изометрический вид транспортной тележки для планшетов в приборе.
На фиг. 9А изображен изометрический вид стойки для планшетов и укладчика планшетов, когда лопатка находится в исходном положении.
На фиг. 9В изображен изометрический вид стойки для планшетов и укладчика планшетов, когда лопатка была перемещена из исходного положения.
На фиг. 9С изображен изометрический вид стойки для планшетов и укладчика планшетов, когда лопатка расположена для снятия планшета.
На фиг. 9D изображен вид в перспективе укладчика планшетов и транспортной тележки для планшетов, когда лопатка поместила планшет в гнездо транспортной тележки для планшетов.
УЗЕЛ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ ПЛАНШЕТОВ
На фиг. 10 изображен изометрический вид узла платформы для планшетов в приборе.
На фиг. 11А изображен частично прозрачный изометрический вид станции платформы для планшетов узла платформы для планшетов.
На фиг. 11B-11D изображены виды в перспективе станции платформы для планшетов, показанной на фиг. 11А.
На фиг. 12А и 12В изображены частично прозрачные виды в перспективе станции платформы для планшетов.
На фиг. 13 изображен частично прозрачный вид в перспективе снизу станции платформы для планшетов.
На фиг. 14 изображен вид снизу станции платформы для планшетов.
На фиг. 15 изображен частично прозрачный вид сбоку станции платформы для планшетов.
На фиг. 16 изображен вид сбоку станции платформы для планшетов внутри прибора.
УЗЕЛ ЛЕНТОПРОТЯЖНОГО ТРАКТА
На фиг. 17А изображен изометрический вид узла лентопротяжного тракта в приборе.
На фиг. 17В изображен изометрический вид спереди узла лентопротяжного тракта.
На фиг. 18А изображен изометрический вид спереди узла лентопротяжного тракта с механизмом подачи ленты в убранном положении.
На фиг. 18В изображен изометрический вид спереди узла лентопротяжного тракта, показанного на фиг. 19А с механизмом подачи ленты в выдвинутое положение.
На фиг. 19А изображен вид сзади в перспективе узла лентопротяжного тракта с приводным механизмом.
На фиг. 19В изображен изометрический вид сзади приводного механизма.
На фиг. 19С изображен вид в перспективе ролика на узле лентопротяжного тракта.
На фиг. 20А изображен вид спереди механизма подачи ленты на узле лентопротяжного тракта.
На фиг. 20В изображен изометрический вид спереди механизма подачи ленты на узле лентопротяжного тракта.
На фиг. 21А изображен вид сзади в перспективе механизма отрезания ленты на узле лентопротяжного тракта.
На фиг. 21В изображен вид в плане передней стороны механизма отрезания ленты с лезвием в убранном положении.
На фиг. 21С изображен вид в плане передней стороны механизма отрезания ленты с лезвием в выдвинутом положении.
На фиг. 21D изображен вид в плане на входе узла лентопротяжного тракта с механизмом отрезания ленты с лезвием в убранном положении.
На фиг. 21Е изображен частично прозрачный вид в плане на входе узла лентопротяжного тракта с механизмом отрезания ленты с лезвием в выдвинутом положении.
На фиг. 22А изображен частично прозрачный вид спереди в перспективе подъемного механизма.
На фиг. 22В изображен вид в плане подъемного механизма.
На фиг. 23А изображен вид спереди подъемного механизма на узле лентопротяжного тракта в убранном положении.
На фиг. 23В изображен вид спереди подъемного механизма на узле лентопротяжного тракта в выдвинутом положении.
На фиг. 24 изображен вид спереди в перспективе тепловых модулей на узле лентопротяжного тракта.
На фиг. 25 изображен вид снизу каналов для текучей среды на узле лентопротяжного тракта.
На фиг. 26А изображен частично прозрачный вид сбоку втягиваемого прижимного механизма.
На фиг. 26В изображен вид сзади в перспективе втягиваемого прижимного механизма на узле лентопротяжного тракта с втягиваемым прижимным механизмом в убранном положении.
На фиг. 26С изображен вид сзади в перспективе втягиваемого прижимного механизма на узле лентопротяжного тракта с втягиваемым прижимным механизмом в выдвинутом положении.
На фиг. 27 изображен вид в перспективе узла обратной перемотки, имеющий возможность накопления обработанной ленты, покидающей узел лентопротяжного тракта.
ДОЗИРУЮЩИЙ УЗЕЛ
На фиг. 28 изображен изометрический вид дозирующего узла в приборе.
На фиг. 29 изображено схематическое представление дозирующего узла, показанного на фиг. 28.
На фиг. 30 изображен вид в перспективе портала, перемещаемого по оси Y дозирующего узла, показанного на фиг. 28.
На фиг. 31А-31В изображены изометрические виды дозирующей головки дозирующего узла, показанного на фиг. 28.
На фиг. 31С изображен частично прозрачный вид в перспективе двух осей Z дозирующей головки, показанной на фиг. 31А-31В.
На фиг. 32А изображен прозрачный изометрический вид дозирующего корпуса дозирующего узла, показанного на фиг. 28.
На фиг. 32В изображен прозрачный вид в перспективе дозирующего корпуса дозирующего узла, показанного на фиг. 28.
На фиг. 33 изображено схематическое представление неконтактных дозирующих компонентов дозирующего корпуса и дозирующей головки, показанных на фиг. 31А-31С и 32А-32В.
УЗЕЛ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ЛЕНТЫ
На фиг. 34А изображен изометрический вид узла герметизации ленты в приборе.
На фиг. 34В изображен вид в перспективе герметизирующего полотна.
На фиг. 35 изображен вид в перспективе узла герметизации ленты, расположенный рядом с узлом лентопротяжного тракта.
На фиг. 36А изображен вид сверху узла герметизации ленты внутри прибора.
На фиг. 36В-36С изображены виды в перспективе узла герметизации ленты.
На фиг. 37А изображен изометрический вид части узла герметизации ленты.
На фиг. 37В изображен вид сбоку узла герметизации ленты с путем протягивания герметизирующего полотна.
На фиг. 38А изображен вид в перспективе поддерживающего приемного механизма для подложки узла герметизации ленты.
На фиг. 38В изображен вид сбоку приемного механизма для подложки, показанного на фиг. 38А, с фрикционным роликом в закрытом положении.
На фиг. 38С изображен вид сбоку подложки приемного механизма, показанного на фиг. 38А, с фрикционным роликом в открытом положении.
На фиг. 39А изображен вид в разрезе блокирующего механизма узла герметизации ленты в разблокированном положении.
На фиг. 39В изображен вид в разрезе блокирующего механизма узла герметизации ленты в заблокированном положении.
На фиг. 40 изображен частично прозрачный вид в перспективе аппликатора узла герметизации ленты.
На фиг. 41 изображен вид снизу площадки аппликатора.
На фиг. 42А-42В изображены частично прозрачные виды в перспективе части узла герметизации ленты, удаляющего герметизирующий элемент с подложки герметизирующего полотна.
На фиг. 43А-43В изображены виды сбоку узла герметизации ленты, прикладывающего герметизирующий элемент к ленте на узле лентопротяжного тракта.
ТЕПЛОВОЙ МОДУЛЬ И НАГРЕВАЕМАЯ КАМЕРА ПОД ДАВЛЕНИЕМ
На фиг. 44 изображен изометрический вид узла лентопротяжного тракта, проходящего через прибор.
На фиг. 45А изображен вид в перспективе теплового модуля и нагреваемой камеры под давлением, причем нагреваемая камера под давлением находится в закрытом положении.
На фиг. 45В изображен вид в перспективе теплового модуля и нагреваемой камеры под давлением, причем нагреваемая камера под давлением находится в закрытом положении.
На фиг. 45С изображен покомпонентный вид теплового модуля и нагреваемой камеры под давлением.
На фиг. 45D изображен покомпонентный вид теплового модуля.
На фиг. 45Е изображен покомпонентный вид нагреваемой камеры под давлением.
На фиг. 46А изображен вид в перспективе теплового модуля.
На фиг. 46В изображен вид в перспективе нижней части теплового модуля.
На фиг. 46С изображен вид сверху теплового модуля.
На фиг. 46D изображен изометрический вид массива ленты на тепловом модуле.
На фиг. 47А изображен вид сбоку в разрезе теплового модуля.
На фиг. 47В изображен частичный вид сбоку в разрезе теплового модуля.
На фиг. 47С изображен схематический вид разреза теплового модуля.
На фиг. 48 изображен прозрачный вид сверху верхней стороны теплового модуля.
На фиг. 49 изображен прозрачный вид снизу теплового модуля.
На фиг. 50 изображен вид в разрезе нагреваемой камеры под давлением и теплового модуля.
На фиг. 51 изображен изометрический вид нагреваемой камеры под давлением.
На фиг. 52 изображен вид сверху нагреваемой камеры под давлением.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИБОРА В ЦЕЛОМ
На фиг. 53А изображен схематический вид альтернативного варианта реализации прибора, показанного на фиг. 1А-52.
На фиг. 53В изображен схематический вид альтернативного варианта реализации прибора, показанного на фиг. 1А-52.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В целом, настоящее изобретение относится к прибору для анализа смесей биологического образца и реагента. Этот прибор представляет собой многофункциональный прибор, выполненный с возможностью дозирования, амплификации и анализа биологических образцов и реагентов в компактной компоновке. Лента, содержащая множество лунок, автоматически продвигается через прибор вдоль узла лентопротяжного тракта. Узел лентопротяжного тракта содержит первое положение, второе положение, третье положение и четвертое положение. В первом положении лента может быть обрезана таким образом, что сегмент ленты с одним массивом лунок проходит через прибор. Альтернативно, лента может продвигаться через первое положение во второе положение без отрезания. Кроме того, лента может продвигаться без отрезания, пока некоторое количество массивов лунок не пройдет через первое положение, и затем лента может быть отрезана. Во втором положении биологический образец и реагент дозируются во множество лунок в ленте при помощи дозирующего узла для образования смеси биологического образца и реагента. После дозирования биологического образца и реагента в ленту узел герметизации ленты герметизирует ленту посредством герметизирующего элемента, такого как оптически прозрачный закрывающий герметизирующий элемент. Затем лента продвигается в третье положение. В третьем положении лента, содержащая смесь биологического образца и реагента, может быть или охлаждена для предотвращения прохождения химической реакции смеси биологического образца и реагента, или нагрета для инкубации смеси биологического образца и реагента. Затем лента будет продвигаться в четвертое положение. В четвертом положении смесь биологического образца и реагента во множестве лунок в ленте может быть амплифицирована и проанализирована посредством узла детектирования. Многофункциональный прибор выполнен с возможностью амплификации нуклеиновых кислот в смеси биологического образца и реагента путем циклической термообработки смеси биологического образца и реагента (полимеразная цепная реакция) или путем нагрева смеси биологического образца и реагента при постоянной температуре (изотермальная амплификация). При продвижении ленты через систему второе положение, третье положение и четвертое положение могут быть задействованы одновременно позволяя прибору непрерывно дозировать, амплифицировать и анализировать смесь биологического образца и реагента в ленте.
Многофункциональный прибор является преимущественным, так как он выполняет все функции, необходимые для дозирования, амплификации и анализа смеси биологического образца и реагента без необходимости вмешательства человека. Пользователь может просто выбрать параметр для прибора и поместить биологический образец и реагент в прибор. Затем прибор может осуществить всасывание биологического образца и реагента, автоматическое продвижение ленты через прибор, дозирование биологического образца и реагента в ленту, а также амплификацию и анализ смеси биологического образца и реагента в ленте. Прибор является дополнительно преимущественным, так как он имеет компактную конструкцию, поддерживающую все компоненты, необходимые для выполнения функций прибора на одном шасси. Также, функции, предусмотренные в приборе, позволяют применять прибор для крупномасштабного исследования с высокой производительностью или маломасштабного исследования с низкой производительностью. Компактная конструкция, эффективность и универсальность прибора позволяют применять прибор в самых разнообразных условиях и для большого количества различных применений.
ПРИБОР В ЦЕЛОМ
На фиг. 1А изображен изометрический вид прибора 100, установленного на тележке 101. На фиг. 1В изображен вид сбоку прибора 100 на тележке 101, как показано на фиг. 1А. На фиг. 1С изображен вид сверху прибора 100. На фиг. 1D изображен покомпонентный вид прибора 100. На фиг. 1Е изображен изометрический вид спереди узла 118 лентопротяжного тракта, проходящего через прибор 100. На фиг. 1F изображен вид сзади в перспективе узла 118 лентопротяжного тракта, показанного на фиг. 1D. Прибор 100 установлен на тележку 101 и содержит шасси 102, корпус 103 (удаленный для ясности на следующих фигурах), ленту 104 (как показано на фиг. 1E-1F), герметизирующий элемент 106 (как показано на фиг. 1E-1F), узел 110 укладчика планшетов, узел 112 платформы для планшетов, дозирующий узел 114, промывочный узел 116, узел 118 лентопротяжного тракта, узел 120 герметизации ленты, узел 122 детектирования (как показано на фиг. 1C-1D) и электронный узел 124. Корпус 103 обеспечивает контролируемую среду для проведения реакции в приборе 100. Корпус 103 содержит всасывающие фильтры, выхлопные фильтры и вытяжной вентилятор с целью регулирования качества воздуха внутри прибора 100.
Также на тележку 101 установлен узел 108 обратной перемотки. Узел 108 обратной перемотки выровнен с узлом 118 лентопротяжного тракта. Тележка 101 содержит резервуар с отбеливателем, резервуар для отходов с выхлопным фильтром и фильтром с активированным углем для промывочного узла 116. Тележка 101 также содержит два бака с водой для подачи технической жидкости в дозирующий узел 114 и промывочный узел 116. Как показано на фиг. 1E-1F, узел 118 лентопротяжного тракта содержит первое положение 130, второе положение 132, третье положение 134 и четвертое положение 136.
Прибор 100 может быть применен для дозирования, амплификации и анализа смеси биологического образца и реагента. Прибор 100 содержит множество узлов, расположенных на шасси 102. Лента 104 продвигается через прибор 100. Лента 104 имеет множество лунок, которые могут принимать биологический образец и реагент для амплификации и анализа. Множество лунок на ленте 104 расположены в массивах так, что каждый массив находится на расстоянии от соседних массивов. В показанном варианте реализации лента 104 является белой и непрозрачной. В альтернативных вариантах реализации лента 104 может быть черной, белой или серой и прозрачной, полупрозрачной или непрозрачной. Лента 104 может быть выполнена из пластмассового материала, такого как полипропилен или другой подходящий материал, такой как металлическая фольга.
Лента 104 продвигается через прибор 100, при этом множество узлов в приборе 100 будут взаимодействовать с лентой 104. Узлами, входящими в состав прибора 100, являются узел 110 укладчика планшетов, узел 112 платформы для планшетов, дозирующий узел 114, промывочный узел 116, узел 118 лентопротяжного тракта, узел 120 герметизации ленты, узел 122 детектирования и электронный узел 124. Множество узлов расположено на шасси 102 прибора 100 для минимизации размера шасси 102 и прибора 100. Минимизация размера шасси 102, а, следовательно, и прибора 100, позволяет прибору 100 иметь компактную конструкцию.
Каждый узел в приборе 100 выполняет функцию, относящуюся к дозированию, амплификации и/или анализу смеси биологического образца и реагента, так что прибор 100 может функционировать как многофункциональное устройство. Узел 110 укладчика планшетов выполнен с возможностью приема и перемещения планшетов, содержащих биологический образец и/или реагент, в приборе 100. Узел 112 платформы для планшетов выполнен с возможностью приема планшетов, содержащих биологический образец и/или реагент. Дозирующий узел 114 может осуществлять всасывание биологического образца и/или реагента из планшета в узле 110 укладчика планшетов и дозирование биологического образца и/или реагента в ленту 104 в приборе 100. Дозирующий узел 114 может также осуществлять всасывание биологического образца и/или реагента из планшета в узле 112 платформы для планшетов и дозирование биологического образца и/или реагента в ленту 104 в приборе 100. Кроме того, дозирующий узел 114 может осуществлять всасывание биологического образца и/или реагента из любого планшета в узле 110 укладчика планшетов, планшета в узле 112 платформы для планшетов или ленты 104 и может дозировать биологический образец и/или реагент в планшет в узле 110 укладчика планшетов, планшет в узле 112 платформы для планшетов или ленту 104. Промывочный узел 116 применяется для очистки дозирующего узла 114 до и/или после использования дозирующего узла 114 для дозирования биологического образца и реагента в ленту 104.
Лента 104 продвигается вдоль узла 118 лентопротяжного тракта через прибор 100. Узел 118 лентопротяжного тракта проходит через прибор 100 и обеспечивает трассу, вдоль которой может проходить лента 104. Узел 118 лентопротяжного тракта содержит первое положение 130, второе положение 132, третье положение 134 и четвертое положение 136. В каждом положении вдоль узла 118 лентопротяжного тракта выполняются разные функции. В первом положении 130 лента 104 может быть отрезана для разделения ленты 104 на сегменты ленты с одним массивом лунок. Альтернативно, лента 104 может проходить в виде полотна через первое положение 130 без отрезания, или лента 104 может быть отрезана после того, как через первое положение 130 прошло некоторое количество массивов лунок. Во втором положении 132 дозирующий узел 114 дозирует биологический образец и реагент в ленту 104 для образования смеси биологического образца и реагента. Кроме того, узел 120 герметизации ленты расположен рядом со вторым положением 132 узла 118 лентопротяжного тракта и герметизирует массив на ленте 104 посредством герметизирующего элемента 106 после дозирования биологического образца и реагента в ленту 104. Тепловая обработка ленты 104 может проходить во втором положении 132. Например, лента 104 может быть охлаждена во втором положении 132 для предотвращения прохождения химической реакции смеси биологического образца и реагента, или лента 104 может быть нагрета во втором положении 132 для инкубации смеси биологического образца и реагента. Тепловая обработка ленты 104 может также проходить в третьем положении 134. В третьем положении 134 лента 104 может снова быть или охлаждена для предотвращения прохождения химической реакции смеси биологического образца и реагента, или нагрета для инкубации смеси биологического образца и реагента. Лента 104 ожидает в третьем положении 134, пока прибор 100 не будет готов к амплификации и анализу смеси биологического образца и реагента в ленте 104. В четвертом положении 136 лента 104 может быть подвержена амплификации и анализу посредством узла 122 детектирования, расположенного рядом с четвертым положением 136 узла 118 лентопротяжного тракта. Узел 122 детектирования может нагревать смесь биологического образца и реагента в ленте 104 и дополнительно содержит фотокамеру, которая может быть использована для анализа смеси биологического образца и реагента в ленте 104. Электронный узел 124 включен в состав прибора 100, для обеспечения питанием прибор 100 и управления другими узлами в приборе 100.
Прибор 100 является преимущественным по ряду причин. Во-первых, каждый из множества узлов расположен на одном шасси 102. Это позволяет прибору 100 иметь компактную конструкцию, делая, таким образом, прибор 100 подходящим для использования в самых разнообразных условиях. Во-вторых, прибор 100 представляет собой многофункциональную систему, которая может выполнять каждый шаг, необходимый для дозирования, амплификации и анализа смеси биологического образца и реагента, которая подлежит исследованию в приборе 100. Это позволят применять прибор 100 без необходимости в дополнительном оборудовании для выполнения различных функций для дозирования, амплификации и анализа смеси биологического образца и реагента. В-третьих, прибор 100 может быть применен для крупномасштабного или маломасштабного исследования. Прибор 100 содержит все компоненты, необходимые для исследования большого количества биологических образцов или малого количества биологических образцов. Эта универсальность позволяет применять прибор 100 в широком диапазоне условий и для большого количества различных применений.
На фиг. 2А изображен изометрический вид прибора 100. На фиг. 2B-2D изображены виды в перспективе прибора 100. На фиг. 2E-2F изображены виды сзади в перспективе узла 118 лентопротяжного тракта в приборе 100. Прибор 100 содержит шасси 102, ленту 104, герметизирующий элемент 106, узел 110 укладчика планшетов, узел 112 платформы для планшетов, дозирующий узел 114, промывочный узел 116, узел 118 лентопротяжного тракта, узел 120 герметизации ленты, узел 122 детектирования и электронный узел 124. Узел 118 лентопротяжного тракта содержит первое положение 130, второе положение 132, третье положение 134 и четвертое положение 136.
Узел 110 укладчика планшетов содержит стойку 140 для планшетов, укладчик 142 планшетов и транспортную тележку 144 для планшетов. В варианте реализации, показанном на фиг. 2A-2D, узел 110 укладчика планшетов применяется для приема, удерживания и перемещения планшетов, содержащих биологический образец. В альтернативных вариантах реализации узел 110 укладчика планшетов также может быть применен для приема, удерживания и перемещения планшетов, содержащих реагент. Стойка 140 для планшетов представляет собой лоток или "гостиницу", которая может принимать и удерживать множество планшетов. Стойка 140 для планшетов прикреплена к шасси 102 прибора 100 и может быть перемещена в и из прибора 100 посредством любого подходящего механизма, в том числе извлечением стойки 140 для планшетов из прибора 100. Укладчик 142 планшетов содержит руку с лопаткой, которая может перемещаться вверх и вниз и вращаться на опорной конструкции. Лопатка укладчика 142 планшетов может поднимать планшеты со стойки 140 для планшетов и перемещать их в прибор 100. Транспортная тележка 144 для планшетов содержит гнездовую часть, которая может перемещаться горизонтально вдоль опорной конструкции. Планшеты из стойки 140 для планшетов могут быть перемещены укладчиком 142 планшетов в гнездовую часть транспортной тележки 144 для планшетов. Когда планшет расположен на гнездовой части транспортной тележки 144 для планшетов, гнездовая часть может перемещаться через прибор 100 с целью расположения для осуществления всасывания или дозирования.
Планшеты, содержащие биологический образец и/или реагент, могут быть размещены в узле 110 укладчика планшетов двумя способами. Первый: стойка 140 для планшетов может быть выдвинута из прибора 100, и планшеты могут быть расположены на стойке 140 для планшетов. Второй: гнездовая часть транспортной тележки 144 для планшетов может быть выдвинута из прибора 100, как показано на фиг. 2В и 2D. Затем планшет может быть расположен на гнездовой части транспортной тележки 144 для планшетов, и гнездовая часть затем может быть перемещена обратно в прибор 100. В альтернативных вариантах реализации узел 110 укладчика планшетов может дополнительно принимать держатель лотка наконечников, содержащий наконечники для дозирующего узла 114, матричный штатив, удерживающий множество матричных пробирок, луночный лоток или любой другой контейнер, способный содержать биологический образец и/или реагент.
Узел 112 платформы для планшетов содержит станцию 150 платформы для планшетов, станцию 152 платформы для планшетов и станцию 154 платформы для планшетов. В варианте реализации, показанном на фиг. 2A-2F, узел 112 платформы для планшетов применяется для приема и удерживания планшетов, содержащих реагент. В альтернативных вариантах реализации узел 112 платформы для планшетов может быть использован для приема и удерживания планшетов, содержащих биологический образец. Каждая из станции 150 платформы для планшетов, станции 152 платформы для планшетов и станции 154 платформы для планшетов может принимать и удерживать планшет. Каждая из станции 150 платформы для планшетов, станции 152 платформы для планшетов и станции 154 платформы для планшетов дополнительно содержит прижимной механизм для удерживания планшета на месте. Планшеты располагаются на станции 150 платформы для планшетов, станции 152 платформы для планшетов и станции 154 платформы для планшетов путем подъема прижимного механизма, расположения планшета и последующего опускания прижимного механизма для закрепления планшета на месте. В альтернативных вариантах реализации станция 150 платформы для планшетов, станция 152 платформы для планшетов и станция 154 платформы для планшетов может дополнительно принимать матричный штатив, удерживающий множество матричных пробирок, луночный лоток или любой другой контейнер, способный содержать биологический образец и/или реагент.
Дозирующий узел 114 содержит дозатор 160 образца и дозатор 162 реагента. Как дозатор 160 образца, так и дозатор 162 реагента содержат один или больше наконечников, которые могут быть использованы для осуществления всасывания и дозирования биологического образца и реагентов. В альтернативных вариантах реализации наконечники могут представлять собой приспособления в виде иглы, которые могут быть использованы для переноса биологического образца и/или реагента. Дозатор 162 реагента расположен на стороне дозатора 160 образца. Дозатор 160 образца и дозатор 162 реагента перемещаются вместе в направлении X и направлении Y на портале на верхнем конце прибора 100. В показанном варианте реализации, когда дозатор 160 образца перемещается в направлении Z, дозатор 162 реагента будет перемещаться с дозатором 160 образца. Дозатор 162 реагента может дополнительно перемещаться в направлении Z относительно дозатора 160 образца. В варианте реализации, показанном на фиг. 2A-2F, дозатор 160 образца применяется для всасывания биологического образца из планшета в транспортной тележке 144 для планшетов и затем дозирования биологического образца в ленту 104. Дозатор 162 реагента применяется для всасывания реагента из планшета в узел 112 платформы для планшетов и затем дозирования реагента в ленту 104. В альтернативных вариантах реализации дозатор 160 образца может осуществлять всасывание и дозирование реагента, а дозатор 162 реагента может осуществлять всасывание и дозирование биологического образца.
Промывочный узел 116 содержит промывочное устройство 170 дозатора образца и промывочное устройство 172 дозатора реагента. Промывочное устройство 170 дозатора образца может быть применено для промывки наконечников на дозаторе 160 образца. Промывочное устройство 170 дозатора образца представляет собой вакуумную систему, которая может применять моющий раствор и/или воду с потоком воздуха для удаления любого оставшегося биологического образца или реагента из наконечников для их очищения, чтобы их можно было применять повторно. Пример промывочного устройства 170 дозатора образца раскрыт в опубликованной РСТ-заявке WO 2014/179584, включенной в данный документ в полном объеме посредством ссылки. Промывочное устройство 172 дозатора реагента применяется для промывки наконечников на дозаторе 162 реагента. Промывочное устройство 172 дозатора реагента применяет воду и поток воздуха для очистки наконечников.
Как показано на фиг. 2Е и 2F, узел 118 лентопротяжного тракта содержит первое положение 130, второе положение 132, третье положение 134 и четвертое положение 136. Узел 118 лентопротяжного тракта также содержит механизм 180 подачи ленты, механизм 182 отрезания ленты, втягиваемый прижимной механизм 184, приводной механизм 186, тепловой модуль 188 и тепловой модуль 190. Механизм 180 подачи ленты расположен рядом с первым концом узла 118 лентопротяжного тракта по ходу движения перед первым положением 130. Механизм 180 подачи ленты содержит выдвижную катушку, которая может удерживать картридж ленты 104. Механизм 180 подачи ленты расположен рядом с первым концом узла 118 лентопротяжного тракта, так что лента 104 может быть подана в узел 118 лентопротяжного тракта. Лента 104, которая подается в узел 118 лентопротяжного тракта, может затем продвигаться в первое положение 130. Рядом с первым положением 130 расположен механизм 182 отрезания ленты. Механизм 182 отрезания ленты содержит лезвие, которое при необходимости может быть приведено в движение по направлению вверх для отрезания ленты 104. Лента 104 может также продвигаться вдоль узла 118 лентопротяжного тракта без отрезания механизмом 182 отрезания ленты.
Лента 104 продвигается из первого положения 130 во второе положение 132 вдоль узла 118 лентопротяжного тракта. Во втором положении 132 осуществляется дозирование биологического образца и реагента в ленту 104 посредством дозирующего узла 114 для образования смеси биологического образца и реагента. Для поддержания ленты 104 плоской во время осуществления дозирования втягиваемый прижимной механизм 184 располагается рядом со вторым положением 132 (и сверху третьего положения 134). Втягиваемый прижимной механизм 184 содержит втягиваемый стержень, который может быть автоматически приведен в движение для поддержания ленты 104 плоской. Под вторым положением 132 расположен тепловой модуль 188. Тепловой модуль 188 содержит один или более термоэлектрических модулей (ТЭМ), которые могут быть использованы или для охлаждения, или для нагрева смеси биологического образца и реагента в ленте 104. Рядом со вторым положением 132 расположен узел 120 герметизации ленты. Массив на ленте 104 может быть герметично закрыт посредством герметизирующего элемента 106 с помощью узла 120 герметизации ленты, когда этот массив расположен во втором положении 132.
После осуществления дозирования и герметизации лента 104 продвигается в третье положение 134. Над третьим положением 134 расположен втягиваемый прижимной механизм 184 для поддержания ленты 104 плоской, когда лента 104 находится во втором положении 132. Под третьим положением 134 расположен тепловой модуль 190. Тепловой модуль 190 содержит один или более ТЭМ, которые могут быть использованы или для охлаждения, или для нагрева смеси биологического образца и реагента в ленте 104. Лента 104 может ожидать в третьем положении 134, пока прибор 100 не будет готов к амплификации и анализу смеси биологического образца и реагента в ленте 104.
Когда прибор 100 готов к осуществлению амплификации и анализа смеси биологического образца и реагента, лента 104 может продвигаться в четвертое положение 136. Под четвертым положением 136 расположен тепловой модуль 210 для нагрева смеси биологического образца и реагента в ленте 104. Над четвертым положением 136 расположена нагреваемая камера 212 под давлением для повышения давления в области над лентой 104 для придавливания и удержания герметизирующего элемента 106 на ленте 104. Амплификация смеси биологического образца и реагента в ленте 104 осуществляется посредством теплового модуля 210 в четвертом положении 136. Либо после, либо во время осуществления амплификации может быть осуществлен анализ смеси биологического образца и реагента посредством фотокамеры 214. Нагреваемая камера 212 под давлением дополнительно нагревает смесь биологического образца и реагента и предотвращает образование конденсата на герметизирующем элементе 106 на ленте 104 для обеспечения точного анализа посредством фотокамеры 214.
Лента 104 продвигается вдоль узла 118 лентопротяжного тракта через прибор 100 посредством приводного механизма 186. Приводной механизм 186 представляет собой ремень, приводящий в движение ленту 104 посредством фрикционного взаимодействия в показанном варианте реализации на фиг. 2A-2F. В альтернативных вариантах реализации приводной механизм 186 может приводить ленту 104 в движение посредством любого подходящего механизма. Лента 104 продвигается через прибор 100 вдоль узла 118 лентопротяжного тракта, пока лента 104 не выйдет из прибора 100 на втором конце узла 118 лентопротяжного тракта.
Как показано на фиг. 2А, 2С и 2D, узел 120 герметизации ленты содержит катушку 200 и аппликатор 202. Узел 120 герметизации ленты выполнен с возможностью перемещения как в направлении X, так и в направлении Y относительно прибора 100. Катушка 200 может удерживать полотно герметизирующих элементов 106, которые могут быть использованы для герметизации ленты 104 в приборе 100. Герметизирующие элементы 106 представляют собой закрывающие герметизирующие элементы, которые могут быть нанесены на ленту 104 для удержания смеси биологического образца и реагента в ленте 104 и предотвращения испарения и загрязнения смеси биологического образца и реагента в ленте 104. Герметизирующие элементы 106, которые удерживаются на катушке 200, проходят через узел 120 герметизации ленты так, что аппликатор 202 может захватить герметизирующий элемент 106 при снятии герметизирующего элемента 106 с подложки, на которой прикреплен герметизирующий элемент 106. Аппликатор 202 затем прикладывает герметизирующий элемент 106 к массиву ленты 104. Узел 120 герметизации ленты расположен рядом со вторым положением 132 узла 118 лентопротяжного тракта, так что герметизация ленты 104 может быть осуществлена посредством герметизирующего элемента 106 во втором положении 132.
Узел 122 детектирования содержит тепловой модуль 210, нагреваемую камеру 212 под давлением и фотокамеру 214. Узел 122 детектирования расположен в четвертом положении 136 для осуществления амплификации и анализа смеси биологического образца и реагента в ленте 104. Тепловой модуль 210 расположен под четвертым положением 136 и содержит один или более ТЭМ, которые могут быть использованы для поддержания смеси биологического образца и реагента при постоянной температуре или циклического воздействия на смесь биологического образца и реагента несколькими температурами. Нагреваемая камера 212 под давлением расположена над и вокруг четвертого положения 136. Нагреваемая камера 212 под давлением герметично закрывает, повышает давление и нагревает область над четвертым положением 136 таким образом, чтобы смесь биологического образца и реагента в ленте 104 могла быть проанализирована. Нагреваемая камера 212 под давлением также предотвращает образование конденсата на герметизирующем элементе 106, так что фотокамера 214 может должным образом детектировать сигнал от смеси биологического образца и реагента в ленте 104.
Узел 122 детектирования содержит возбуждающие светоизлучающие диоды для облучения смеси биологического образца и реагента в ленте 104 для возбуждения красителя или датчика в смеси биологического образца и реагента. Краситель или датчик излучают сигнал, такой как флуоресценция, и колесо с эмиссионными фильтрами фильтрует сигнал, входящий в фотокамеру 214, для получения желаемой длины волны. Фотокамера 214 расположена над четвертым положением 136 и нагреваемой камерой 212 под давлением и может детектировать сигнал, излученный из смеси биологического образца и реагента в ленте 104. В показанном варианте реализации фотокамера 214 представляет собой CCD-фотокамеру, но в альтернативных вариантах реализации может представлять собой любую подходящую фотокамеру или другое устройство детектирования.
Как показано на фиг. 2A-2D, электронный узел 124 содержит осветительные полосы 216, источник 220 питания, печатные платы 222, промышленный ПК 224 и дисплей 226. Осветительные полосы 216 проходят вдоль шасси 102 и предоставляют дополнительное освещение во время работы прибора 100. В показанном варианте реализации осветительные полосы 216 представляют собой светоизлучающие диоды. В альтернативном варианте реализации осветительные полосы 216 могут содержать ультрафиолетовый источник света, способствующий обеззараживанию прибора 100. Источник 220 питания обеспечивает электропитанием прибор 100 и каждый из множества узлов, расположенных в приборе 100. Печатные платы 222 содержат электронные компоненты, которые применяются для управления работой прибора 100. Печатные платы 222 расположены в задней части прибора 100 и дополнительно расположены по всему прибору 100 для управления каждым из множества узлов в приборе 100. Промышленный ПК 224 также расположен в задней части прибора 100 и дополнительно управляет работой прибора 100. Промышленный ПК 224 может обмениваться информацией с печатными платами 222 по всему прибору 100 для выполнения функций прибора 100. Дисплей 226 расположен на первой стороне прибора 100 и представляет собой сенсорный дисплей, который пользователь может использовать для управления исследованием в приборе 100. Дисплей 226 может также отображать данные, собранные в приборе 100 во время работы. Дисплей 226 может быть прикреплен к многонаправленной руке, так что пользователь может перемещать дисплей 226 в положение, подходящее для него. Прибор 100 дополнительно содержит аналитическую систему для сбора и анализа данных, собранных во время анализа смеси биологического образца и реагента.
Прибор 100 имеет преимущество перед устройствами, известными из уровня техники, так как прибор 100 может исследовать большой набор образцов или небольшой набор образцов. Эта универсальность позволяет применять прибор 100 в различных условиях. Многофункциональность и компактная конструкция дополнительно позволяют применять прибор 100 в самых разнообразных условиях и для широкого диапазона разных применений. Прибор 100 может осуществлять амплификацию и анализ смеси биологического образца и реагента в соответствии со стадиями полимеразной цепной реакции (ПЦР). Это включает ПЦР в режиме реального времени, ПЦР по конечной точке и другие подходящие разновидности ПЦР. ПЦР в режиме реального времени (или количественная ПЦР) включает циклическую термообработку и амплификацию смеси биологического образца и реагента и детектирование сигнала от смеси биологического образца и реагента в одно и то же время. ПЦР по конечной точке включает детектирование сигнала от смеси биологического образца и реагента после ее амплификации. Амплификация смеси биологического образца и реагента может быть проведена в соответствии с любым подходящим процессом с ПЦР по конечной точке. Кроме того, смесь биологического образца и реагента в ленте 104 в приборе 100 может быть подвержена дозированию и герметизации, удалению из прибора 100 для проведения амплификации посредством внешнего устройства с последующей вставкой обратно в прибор 100 для детектирования в конечной точке посредством прибора 100. Прибор 100 может также осуществлять амплификацию и анализ смеси биологического образца и реагента посредством изотермальной амплификации. Изотермальная амплификация включает амплификацию смеси биологического образца и реагента при постоянной температуре. Прибор 100 может также быть применен для других процессов ПЦР или любых процессов, выявляющих сигнал от смеси биологического образца и реагента посредством фотокамеры.
На фиг. 3А изображен вид сверху системы 240 терморегулирования в приборе 100. На фиг. 3В изображен вид в перспективе системы 240 терморегулирования. На фиг. 3С изображен схематический вид системы 240 терморегулирования. Прибор 100 содержит узел 112 платформы для планшетов (содержащий станцию 150 платформы для планшетов, станцию 152 платформы для планшетов и станцию 154 платформы для планшетов) и узел 118 лентопротяжного тракта (содержащий второе положение 132, третье положение 134 и четвертое положение 136). Система 240 терморегулирования содержит резервуар 242, насос 243 для текучей среды, радиатор 244, охлаждающий вентилятор 245, канал 246 для текучей среды, канал 248 для текучей среды, канал 250 для текучей среды, канал 252 для текучей среды, канал 254 для текучей среды, канал 256 для текучей среды и канал 258 для текучей среды.
Система 240 терморегулирования проходит через прибор 100 для обеспечения теплообмена между текучей средой и тепловыми модулями, расположенными в приборе 100. Система 240 терморегулирования представляет собой замкнутую жидкостную систему терморегулирования. Текучая среда, не используемая для теплообмена, может храниться в резервуаре 242. Текучая среда, используемая для теплообмена, может течь через радиатор 244, для возможности регулирования температуры текучей среды. Охлаждающий вентилятор 245 помогает регулировать температуру текучей среды за счет продувания охлаждающего воздуха через радиатор 244 с целью удаления тепла из текучей среды, протекающей через радиатор 244. Текучая среда из радиатора 244 затем может протекать через множество каналов для текучей среды в приборе 100.
Канал 246 для текучей среды и канал 248 для текучей среды расположены ниже четвертого положения 136 узла 118 лентопротяжного тракта. Канал 246 для текучей среды проходит по первой стороне четвертого положения 136, а канал 248 для текучей среды проходит по второй стороне четвертого положения 136. Канал 250 для текучей среды расположен под третьим положением 134 узла 118 лентопротяжного тракта. Канал 252 для текучей среды расположен под вторым положением 132 узла 118 лентопротяжного тракта. Канал 254 для текучей среды расположен под станцией 154 платформы для планшетов узла 112 платформы для планшетов. Канал 256 для текучей среды расположен под станцией 152 платформы для планшетов узла 112 платформы для планшетов. Канал 258 для текучей среды расположен под станцией 150 платформы для планшетов узла 112 платформы для планшетов. Все каналы 246-258 для текучей среды содержат полость, которая изгибается назад и вперед по блоку, так что текучая среда может течь через полость и обмениваться теплом с компонентами, расположенными над полостью.
При необходимости теплообмена насос 243 для текучей среды качает текучую среду из резервуара 242 в радиатор 244. Радиатор 244 и охлаждающий вентилятор 245 могут регулировать температуру текучей среды для использования в приборе 100. После того, как температура текучей среды отрегулирована, текучая среда течет через прибор 100 вдоль двух отдельных путей. Первый путь проходит через канал 246 и 248 для текучей среды, канал 250 для текучей среды, канал 252 для текучей среды и обратно в резервуар 242. Второй путь проходит через канал 254 для текучей среды, канал 256 для текучей среды, канал 258 для текучей среды и обратно в резервуар 242. Текучая среда, которая протекает из радиатора 244 в канал 246, 248 и 254 для текучей среды, проходит через основание прибора 100. Далее текучая среда, которая протекает из каналов 252 и 258 для текучей среды в резервуар 242, проходит через основание прибора 100. Прохождение текучей среды через основание прибора 100 позволяет пространству на основной поверхности прибора 100 удерживать другие компоненты. Это обеспечивает гибкость конструкции прибора 100 и позволяет прибору 100 иметь компактную конструкцию.
Система 240 терморегулирования является преимущественной, поскольку она является замкнутой системой. Это означает, что прибор 100 не должен быть подключен к источнику текучей среды для регулирования температуры компонентов в приборе 100, так как текучая среда хранится в системе 240 терморегулирования и, при необходимости, циркулирует по системе 240 терморегулирования. Это позволяет применять прибор 100 в местах, где нет доступа к источнику текучей среды с управлением температурой. Система 240 терморегулирования обладает дополнительным преимуществом, так как она может эффективно и рационально регулировать температуру компонентов, расположенных вдоль системы 240 терморегулирования посредством конвективного теплообмена.
На фиг. 4А изображен вид сверху ленты 104 с лунками 270.
На фиг. 4В изображен схематический вид ленты 104 с первым множеством лунок 272 и вторым множеством лунок 274. Лента 104 содержит лунки 270, включая первое множество лунок 272 (содержащее лунку 276), второе множество лунок 274 (содержащее лунку 278) и идентификатор 280 массива.
Лента 104 содержит лунки 270. Лунки 270 образованы в ленте 104 для приема и удерживания биологического образца и реагента для амплификации и анализа. Лента 104 может содержать любое количество лунок 270, включая одну лунку 270 или множество лунок 270. Например, лента 104 может содержать лунки 270, расположенные в конфигурации с 96 лунками, конфигурации с 192 лунками, конфигурации с 384 лунками, конфигурации с 768 лунками или конфигурации с 1536 лунками. Идентификатор 280 массива представляет собой идентификатор, такой как штрих код, идентифицирующий содержимое лунок 270. Лента 104 изготовлена из полимерного материала, а лунки 270 в показанном варианте реализации выполнены штампованием, хотя в альтернативных вариантах реализации они могут быть выполнены другими подходящими способами. В показанном варианте реализации лента 104 является белой и непрозрачной. В альтернативных вариантах реализации лента 104 может быть черной, белой или серой и прозрачной, полупрозрачной или непрозрачной.
В варианте реализации, показанном на фиг. 4А-4В, лунки 270 содержат первое множество лунок 272 и второе множество лунок 274, смещенные относительно первого множества лунок 272 и перемежающиеся с ним. Как показано на фиг. 4В, первое множество лунок 272 представлено белыми кругами, а второе множество лунок 274 представлено черными кругами. Лента 104 содержит 768 лунок, при этом 384 лунок образуют первое множество лунок 272, и 384 лунок образуют второе множество лунок 274. В альтернативных вариантах реализации лента 104 может содержать любое количество и размер лунок 270, при этом первое множество лунок перемежается со вторым множеством лунок.
Первое множество лунок 272 и второе множество лунок 274 расположены на ленте 104 таким образом, что лунки в первом множестве лунок 272 и лунки во втором множестве лунок 274 смещены друг относительно друга под углом 45 градусов. Например, лунка 276 первого множества лунок 272 смещена относительно лунки 278 второго множества лунок 274 под углом 45 градусов. Каждая лунка в первом множестве лунок 272 смещена относительно каждой соседней лунки во втором множестве лунок 274 под углом 45 градусов. Это позволяет первому множеству лунок 272 и второму множеству лунок 274 перемежаться друг с другом по схеме со смещением.
Тот факт, что первое множество лунок 272 и второе множество лунок 274 перемежаются друг с другом на ленте 104, является преимущественным. Если удалить или первое множество лунок 272, или второе множество лунок 274, на ленте 104 останется 384-луночный формат. Перемежение является преимущественным по нескольким причинам. Во-первых, лента 104 позволяет удвоить стандартный 384-луночный формат, по существу, в том же объеме пространства, который ранее требовался для 384-луночного формата. Это удваивает количество результатов, которые могут быть получены при исследовании одного массива ленты 104, повышая эффективность и производительность устройства для исследований. Во-вторых, лента 104 может легко взаимодействовать со стандартным оборудованием, таким как пипеточные наконечники, доступным в настоящее время для 384-луночного или 96-луночного формата. В-третьих, перемежение первого множества лунок 272 и второго множества лунок 274 друг с другом обеспечивает максимальное расстояние между лунками 270, позволяя сделать лунки большими, чем было бы возможно в другом случае. В-четвертых, площадь поверхности между лунками 270 на ленте 104 является максимальной, что является преимущественным при герметизации ленты 104. Большая площадь поверхности обеспечивает возможность для лучшей герметизации, благодаря увеличению площади контакта между лентой 104 и герметизирующим элементом 106.
УЗЕЛ УКЛАДЧИКА ПЛАНШЕТОВ
На фиг. 5А изображен изометрический вид узла 110 укладчика планшетов в приборе 100.
На фиг. 5В изображен вид сверху в разрезе узла 110 укладчика планшетов в приборе 100.
На фиг. 5С изображен изометрический вид узла 110 укладчика планшетов. Узел 110 укладчика планшетов расположен в первом углу прибора 100. Узел 110 укладчика планшетов выполнен с возможностью приема, удерживания и перемещения планшетов в приборе 100. В варианте реализации, показанном на фиг. 5А-5С, узел 110 укладчика планшетов принимает планшеты, содержащие биологический образец. В альтернативных вариантах реализации узел 110 укладчика планшетов может принимать планшеты, содержащие другие образцы или реагенты.
Узел 110 укладчика планшетов содержит стойку 302 для планшетов, укладчик 304 планшетов и транспортную тележку 306 для планшетов. Стойка 302 для планшетов представляет собой лоток или "гостиницу", которая может принимать и удерживать множество планшетов. Стойка 302 для планшетов прикреплена к прибору 100 и может быть перемещена в прибор 100 и из него с применением любого подходящего механизма. Узел 304 укладчика планшетов содержит руку, которая может перемещаться вверх и вниз и поворачиваться вокруг опорной конструкции, с лопаткой, прикрепленной к этой руке. Лопатка и рука узла 304 укладчика планшетов может снимать планшеты со стойки 302 для планшетов и перемещать их в прибор 100 посредством поворотного и вертикального движения. Транспортная тележка 306 для планшетов содержит гнездовую часть, которая может перемещаться горизонтально вдоль опорной конструкции. Планшеты со стойки 302 для планшетов могут быть перемещены узлом 304 укладчика планшетов и размещены на гнездовой части транспортной тележки 306 для планшетов. Когда планшет расположен на гнездовой части транспортной тележки 306 для планшетов, гнездовая часть может перемещаться через прибор 100 с целью расположения для осуществления всасывания и дозирования.
Планшеты, содержащие биологический образец, могут быть размещены в узле 110 укладчика планшетов двумя способами. Первый: стойка 302 для планшетов может быть выдвинута из прибора 100 и планшеты, содержащие биологический образец, могут быть расположены на стойке 302 для планшетов. Второй: гнездовая часть транспортной тележки 306 для планшетов может быть выдвинута из прибора 100 (как показано на фиг. 8В). Это позволяет прибору 100 взаимодействовать с модулями хранения планшетов или оборудованием для удаления крышки с планшетов вне прибора 100. Затем планшет может быть расположен на гнездовой части транспортной тележки 306 для планшетов, и гнездовая часть затем может быть перемещена обратно в прибор 100.
Узел 110 укладчика планшетов может принимать, удерживать и перемещать планшеты или другие компоненты, совместимые с прибором 100, такие как лотки наконечников для дозирующего узла 114. Кроме того, узел 110 укладчика планшетов может выполнять эти функции в небольшой области. Это делает узел 110 укладчика планшетов преимущественным для применения в приборе 100, который является компактным прибором с ограниченным пространством.
На фиг. 6А изображен изометрический вид стойки 302 для планшетов.
На фиг. 6В изображен вид сверху гнезда 312 стойки 302 для планшетов. Стойка 302 для планшетов содержит раму 310, гнезда 312, рельсы 314, рельсы 315, рукоятки 316 и контактный элемент 318, как показано на фиг. 6А. Каждое гнездо 312 содержит раму 320, угловые опоры 322, отверстие 324 и прорезь 326, как показано на фиг. 6В.
Стойка 302 для планшетов содержит раму 310, образующую часть корпуса стойки 302 для планшетов. Как видно из показанного варианта реализации на фиг. 6А-6В, к раме 310 прикреплено множество гнезд 312. В альтернативных вариантах реализации одно гнездо 312 или любое количество гнезд 312 могут быть прикреплены к раме 310. Гнезда 312 расположены в вертикальном ряде на раме 310. Каждое гнездо 312 может принимать и удерживать планшет. Когда планшет необходим для всасывания или дозирования, планшет может быть снят с гнезда 312, в котором расположен планшет, и перемещен через прибор 100, чтобы расположиться для всасывания или дозирования.
Рельсы 314 прикреплены к раме 310 на поверхности наружной стороны рамы 310. Рельсы 314 представляют собой рельсы скольжения в показанном варианте реализации на фиг. 6А, скользящие по соответствующим рельсам 315, которые могут быть прикреплены к прибору 100. Рельсы 314 и рельсы 315 позволяют стойке 302 для планшетов скользить в прибор 100 и из него. В альтернативных вариантах реализации рельсы 314 и рельсы 315 могут представлять собой любой механизм, удерживающий стойку 302 для планшетов в приборе 100 и позволяющий стойке 302 для планшетов скользить в прибор 100 и из него. В некоторых вариантах реализации, когда стойка 302 для планшетов скользит из прибора 100, стойка 302 для планшетов может быть полностью удалена. Это позволяет пользователю удалить стойку 302 для планшетов, загрузить стойку 302 для планшетов планшетами вдали от прибора 100 и затем вставить стойку 302 для планшетов обратно в прибор 100, когда планшеты были расположены на стойке 302 для планшетов. Рукоятки 316 прикреплены к наружной передней поверхности рамы 310. Пользователь может ухватиться за рукоятки 316 для перемещения стойки 302 для планшетов из прибора 100 методом скольжения вдоль рельсов 314 и рельсов 315. Рукоятки 316 могут также быть использованы для перемещения стойки 302 для планшетов, когда стойка 302 для планшетов удалена из прибора 100.
Контактный элемент 318 также прикреплен к поверхности наружной стороны рамы 310. Контактный элемент 318 будет упираться в контактный элемент, прикрепленный к прибору 100, когда стойка 302 для планшетов расположена в приборе 100. Контактный элемент 318 и контактный элемент, прикрепленный прибору 100, выполняют функцию датчика для сигнализирования прибору 100 о том, что стойка 302 для планшетов расположена в приборе 100. Кроме того, контактный элемент 318 может связываться с контактным элементом, прикрепленным к прибору 100, чтобы сигнализировать о конфигурации и размере вставленной в прибор 100 стойки 302 для планшетов. В альтернативных вариантах реализации любой механизм идентификации может быть расположен на стойке 302 для планшетов и любое устройство считывания кодов идентификации может быть расположено на приборе 100. В качестве первого примера, штрих код, присоединенный к раме 310 стойки 302 для планшетов, может быть отсканирован фотокамерой на приборе 100 и использован для сигнализирования о конфигурации и размере вставленной в прибор 100 стойки 302 для планшетов. В качестве второго примера, RFTD-метка, прикрепленная к раме 310 стойки 302 для планшетов, может быть отсканирована с помощью устройства считывания RFID-меток, установленного на приборе 100, и использована для указания конфигурации и размера вставленной в прибор 100 стойки 302 для планшетов. Эта информация затем может быть использована прибором 100 для указания компонентам, взаимодействующим со стойкой 302 для планшетов, стойка 302 для планшетов какой конфигурации и размера находится в приборе 100.
Как показано на фиг. 6В, каждое гнездо 312 содержит раму 320, образующую наружную часть корпуса гнезда 312. Рама 320 имеет скошенную внутреннюю кромку для направления планшета, размещаемого на гнезде 312, в правильное положение. Скошенная внутренняя кромка на раме 320 исключает необходимость идеального выравнивания планшета с гнездом 312 перед его размещением. К каждому внутреннему углу рамы 320 прикреплена угловая опора 322. Угловые опоры 322 представляют собой плоские опорные конструкции, каждая из которых выполнена с возможностью поддержания угла планшета, когда планшет расположен в гнезде 312. Внутри рамы 320 и угловых опор 322 расположено отверстие 324. На стороне рамы 320 расположена прорезь 326. В каждом гнезде 312 имеется отверстие 324 и прорезь 326, так что рука может проходить через гнездо 312 для размещения планшетов в гнезде 312 и снятия планшетов с гнезда 312. Прорезь 326 расположена на стороне рамы 320, через которую будет проходить рука. Возможность прохождения руки через отверстие 324 и прорезь 326 позволяет стойке 302 для планшетов иметь компактную конструкцию.
На фиг. 7А изображен изометрический вид узла 304 укладчика планшетов. На фиг. 7В изображен вид в перспективе части узла 304 укладчика планшетов и части стойки 302 для планшетов. На фиг. 7С изображен вид в перспективе части узла 304 укладчика планшетов. Узел 304 укладчика планшетов содержит колонну 330, винтовую направляющую 332, руку 334, лопатку 336, исполнительное приводное устройство 338, исполнительное приводное устройство 340, фотокамеру 342, кронштейн 343, кабельный носитель 344, датчик 346, зеркало 348 и зеркало 349. Лопатка 336 содержит опорный элемент 350 и вырезы 352. Также на фиг. 7В изображен планшет 390А, расположенный на стойке 302 для планшетов. Также на фиг. 7В и 7С изображен путь С фотокамеры.
Узел 304 укладчика планшетов содержит колонну 330, образующую опорную конструкцию для узла 304 укладчика планшетов. Внутри колонны 330 расположена винтовая направляющая 332. Рука 334 прикреплена к винтовой направляющей 332. Рука 334 содержит лопатку 336, которая может быть использована для снятия и размещения планшетов в приборе 100. Рука 334 может двигаться вверх и вниз в вертикальном направлении по винтовой направляющей 332. Рука 334 может также поворачиваться с колонной 330 вокруг вертикальной оси. Исполнительное приводное устройство 338 расположено на основании узла 304 укладчика планшетов и управляет поворотным движением колонны 330 и руки 334. Исполнительное приводное устройство 340 расположено на верхнем конце колонны 330 и управляет вертикальным движением руки 334 по винтовой направляющей 332. В показанном варианте реализации исполнительное приводное устройство 340 содержит серводвигатель, отслеживающий вертикальное положение руки 334 на винтовой направляющей 332.
Фотокамера 342 прикреплена к узлу 304 укладчика планшетов посредством кронштейна 343. Фотокамера 342 используется для сканирования штрих кодов или других идентификаторов планшета, расположенных на планшетах, которые расположены в приборе 100. В показанном варианте реализации на фиг. 7В фотокамера 342 используется для сканирования штрих кодов, расположенных на планшетах, которые расположены в стойке 302 для планшетов. Фотокамера 342 прикреплена к кронштейну 343, так что фотокамера 342 перемещается вверх и вниз с рукой 334 по винтовой направляющей 332. Путь С фотокамеры показывает путь от штрих кода на планшете 390А до фотокамеры 342. Фотокамера 342 расположена так, что фотокамера 342 захватывает изображения штрих кода, отраженного в зеркалах 348 и 349. Сканирование штрих кодов с помощью фотокамеры 342 позволяет прибору 100 определять то, какой планшет должен быть перемещен с помощью лопатки 336. Кабельный носитель 344 расположен рядом с колонной 330 и содержит кабели, соединяющие фотокамеру 342 с источником питания и другими электронными компонентами, необходимыми для обмена информацией с прибором 100. Также к узлу 304 укладчика планшетов прикреплен датчик 346. Датчик 346 воспринимает наличие планшета на лопатке 336.
Лопатка 336 руки 334 используется для снятия и размещения планшетов в приборе 100. Лопатка 336 содержит опорный элемент 350 и вырезы 352. Опорный элемент 350 представляет собой основание в форме знака плюс. Вырезы 352 представляют собой открытые области в каждом углу лопатки 336. Опорный элемент 350 и вырезы 352 имеют такую форму, чтобы лопатка 336 могла пройти через гнезда в приборе 100. Опорный элемент 350 используется для взаимодействия с нижней частью планшета в приборе 100. Это взаимодействие поддерживает планшет и позволяет лопатке 336 перемещать планшет в приборе 100. Опорный элемент 350 имеет скошенную внутреннюю кромку для направления планшета, снятого лопаткой 336, в надлежащее положение. Скошенная внутренняя кромка на опорном элементе 350 исключает необходимость идеального выравнивания планшета с лопаткой 336 перед его снятием. Использование лопатки 336 для перемещения планшетов в приборе 100 является преимущественным, так как опорный элемент 350 лопатки 336 полностью поддерживает планшет и исключает беспокойство о том, что планшет упадет при его перемещении в приборе 100.
На фиг. 8А изображен изометрический вид транспортной тележки 306 для планшетов. На фиг. 8В изображен изометрический вид транспортной тележки 306 для планшетов в приборе 100. Транспортная тележка 306 для планшетов содержит опору 360, рельс 362, гнездо 364, кронштейн 366, движущий механизм 368 (содержащий приводной ремень 369 и исполнительное приводное устройство 370), зажим 372, датчик 374 исходного положения и датчик 378 планшета. Гнездо 364 содержит раму 380, угловые опоры 382, отверстие 384 и прорезь 386.
Транспортная тележка 306 для планшетов содержит опору 360, образующую опорную конструкцию для транспортной тележки 306 для планшетов. Опора 360 проходит в горизонтальном направлении через прибор 100. К опоре 360 прикреплен рельс 362. Рельс 362 также проходит в горизонтальном направлении через прибор 100 вдоль опоры 360. Гнездо 364 может быть прикреплено к рельсу 362 посредством кронштейна 366. Гнездо 364 перемещается вдоль рельса 362 в горизонтальном направлении через прибор 100. Кронштейн 366 прикрепляет гнездо 364 к рельсу 362. Кронштейн 366 прикрепляет гнездо 364 к движущему механизму 368 посредством зажима 372. Движущий механизм 368 представляет собой систему с ременным приводом в показанном варианте реализации на фиг. 8А-8В, но может представлять собой любой подходящий движущий механизм в альтернативных вариантах реализации. Исполнительное приводное устройство 370 прикреплено к опоре 360 и управляет перемещением движущего механизма 368. Кронштейн 366 прикреплен к приводному ремню 369 движущего механизма 368 посредством зажима 372. При перемещении приводного ремня 369 движущего механизма 368 зажим 372 будет перемещаться с приводным ремнем 369 и таким образом будет перемещать кронштейн 366. При перемещении кронштейна 366 движущим механизмом 368 кронштейн 366 будет скользить по рельсу 362 и перемещать гнездо 364 в приборе 100.
Также к опоре 360 прикреплен датчик 374 исходного положения и датчик 378 планшета. Датчик 374 исходного положения расположен на первом конце опоры 360. Датчик 374 исходного положения определяет, когда гнездо 364 расположено рядом с первым концом опоры 360. Это является исходным положением для гнезда 364. Как показано на фиг. 8В, гнездо 364 может выдвигаться из прибора 100 через отверстие в приборе 100. Датчик 378 планшета расположен между средней частью и первым концом опоры 360. Датчик 378 планшета определяет, когда планшет расположен на гнезде 364. Когда планшет расположен на гнезде 364, датчик 378 планшета будет сигнализировать прибору 100 о том, что планшет расположен на гнезде 364, для предотвращения попыток прибора 100 поместить другой планшет на гнездо 364. Когда планшет расположен на гнезде 364, датчик 378 планшета будет также сигнализировать прибору 100 о том, что планшет доступен для операций дозирования.
Как показано на фиг. 8А, гнездо 364 содержит раму 380, образующую наружную часть корпуса гнезда 364. Рама 380 имеет скошенную внутреннюю кромку для направления планшета, размещаемого на гнезде 364, в правильное положение. Скошенная внутренняя кромка на раме 380 исключает необходимость идеального выравнивания планшета с гнездом 364 перед размещением планшета. К каждому внутреннему углу рамы 380 прикреплена угловая опора 382. Угловые опоры 382 представляют собой плоские опорные конструкции, каждая из которых выполнена с возможностью поддержания угла планшета, когда планшет расположен в гнезде 364. Внутри рамы 380 и угловых опор 382 расположено отверстие 384. На стороне рамы 380 расположена прорезь 386. В гнезде 364 имеется отверстие 384 и прорезь 386, так что рука 334 узла 304 укладчика планшетов может проходить через гнездо 364 для размещения планшетов в гнезде 364 и снятия планшетов из гнезда 364. Прорезь 326 расположена на стороне рамы 320, через которую будет проходить рука 334. Возможность прохождения руки 334 через отверстие 384 и прорезь 386 гнезда 364 позволяет легко снимать планшет из гнезда 364 или размещать его в нем.
На фиг. 9А изображен изометрический вид стойки 302 для планшетов и узла 304 укладчика планшетов, когда лопатка 336 находится в исходном положении. На фиг. 9В изображен изометрический вид стойки 302 для планшетов и узла 304 укладчика планшетов, когда лопатка 336 была перемещена из исходного положения. На фиг. 9С изображен изометрический вид стойки 302 для планшетов и узла 304 укладчика планшетов, когда лопатка 336 находится в положении для снятия планшета 390А. На фиг. 9D изображен вид в перспективе узла 304 укладчика планшетов и транспортной тележки 306 для планшетов, когда лопатка 336 разместила планшет 390А в гнезде 364 транспортной тележки 306 для планшетов. Стойка 302 для планшетов содержит раму 310, множество гнезд 312 (включая гнездо 312А) и рельсы 314. Каждое гнездо 312 содержит раму 320, угловые опоры 322, отверстие 324 и прорезь 326 (как показано на фиг. 6В). Узел 304 укладчика планшетов содержит колонну 330, винтовую направляющую 332, руку 334, лопатку 336, исполнительное приводное устройство 338, исполнительное приводное устройство 340, фотокамеру 342, кабельный носитель 344 и датчик 346. Лопатка 336 содержит опорный элемент 350 и вырезы 352. Транспортная тележка 306 для планшетов содержит опору 360, рельс 362, гнездо 364, кронштейн 366, движущий механизм 368, датчик 374 исходного положения и датчик 378 планшета. Гнездо 364 содержит раму 380. Также показаны планшеты 390 (включая планшет 390А).
Как показано на фиг. 9А, узел 304 укладчика планшетов находится в исходном положении, когда рука 334 с лопаткой 336 расположена над верхним концом стойки 302 для планшетов. Для перемещения руки 334 из исходного положения исполнительное приводное устройство 338 будет поворачивать руку 334 и колонну 330 таким образом, чтобы рука 334 больше не располагалась над стойкой 302 для планшетов. Исполнительное приводное устройство 340 может затем перемещать руку 334 вверх и вниз вдоль винтовой направляющей 332.
Как показано на фиг. 9В, рука 334 была повернута и вертикально перемещена из исходного положения. Это подготавливает узел 304 укладчика планшетов для снятия планшета со стойки 302 для планшетов. Для снятия планшета со стойки 302 для планшетов исполнительное приводное устройство 340 перемещает руку 334 вертикально, чтобы рука 334 была выставлена непосредственно ниже нижней поверхности гнезда 312, содержащего планшет, который необходимо снять. Затем исполнительное приводное устройство 338 поворачивает руку 334, пока лопатка 336 не будет расположена под планшетом, который необходимо снять. Промежутки остаются между гнездом 312 в стойке 302 для планшетов, чтобы лопатка 336 могла перемещаться между гнездами 312.
Как показано на фиг. 9С, лопатка 336 расположена под планшетом 390А в гнезде 312А в нижнем конце стойки 302 для планшетов. После поворота лопатки 336 в это положение, исполнительное приводное устройство 340 может переместить руку 334 вверх, чтобы лопатка 336 вошла в контакт с планшетом 390А, расположенным на гнезде 312А, и сняла его. Исполнительное приводное устройство 340 приводит в движение винтовую направляющую 332 для перемещения руки 334 и лопатки 336 вверх для снятия планшета 390А, чтобы планшет 390А больше не касался гнезда 312А, и чтобы планшет 390А и лопатка 336 были расположены непосредственно над верхней поверхностью гнезда 312А. Это позволяет исполнительному приводному устройству 338 поворачивать руку 334 в сторону от стойки 302 для планшетов, таким образом перемещая планшет 390А из стойки 302 для планшетов.
Когда лопатка 336 входит в контакт с планшетом 390А в гнезде 312А стойки 302 для планшетов, лопатка 336 и рука 334 проходят через отверстие 324 и прорезь 326 гнезда 312А. Опорный элемент 350 входит в контакт с нижней стороной планшета 390А и снимает планшет 390А с угловых опор 322 гнезда 312А. Вырезы 352 лопатки 336 имеют такую форму и размер, что они проходят мимо угловых опор 322. Это позволяет лопатке 336 перемещаться через отверстие 324.
После того как планшет 390А был снят со стойки 302 для планшетов, рука 334 и лопатка 336 поворачиваются в сторону от стойки 302 для планшетов и размещаются над транспортной тележкой 306 для планшетов. Транспортная тележка 306 для планшетов затем перемещает гнездо 364 в положение для приема планшета 390А из узла 304 укладчика планшетов. Затем рука 334 и лопатка 336 опускаются. По мере опускания руки 334 и лопатки 336 лопатка 336 проходит через отверстие 384 и прорезь 386 гнезда 364. Вырезы 352 лопатки 336 проходят вокруг угловых опор 382 гнезда 364. При прохождении лопатки 336 через гнездо 364 каждый угол планшета 390А на лопатке 336 будет входить в контакт с одной угловой опорой 382. Это действие будет снимать планшет 390А с лопатки 336 по мере прохождения лопатки 336 через гнездо 364, как показано на фиг. 9D. Транспортная тележка 306 для планшетов может затем перемещать гнездо 364 в положение для всасывания или дозирования, и прибор 100 может осуществлять всасывание или дозирование текучей среды из планшета 390А на гнезде 364.
После всасывания планшет 390А может быть снят с гнезда 364 с помощью руки 334 узла 304 укладчика планшетов. Для снятия планшета 390А с гнезда 364 лопатка 336 и рука 334 узла 304 укладчика планшетов сначала должны быть расположены ниже положения, в котором планшет 390А будет снят. Транспортная тележка 306 для планшетов может затем переместить гнездо 364, чтобы гнездо 364 располагалось над лопаткой 336 и рукой 334. Лопатка 336 и рука 334 могут затем быть перемещены вверх исполнительным приводным устройством 340. Лопатка 336 и рука 334 будут проходить через гнездо 364 и входить в контакт и снимать планшет 390А, расположенный на гнезде 364. Когда лопатка 336 входит в контакт с планшетом 390А в гнезде 364 транспортной тележки 306 для планшетов, лопатка 336 и рука 334 проходят через отверстие 384 и прорезь 386 гнезда 364 (показанного на фиг. 8А). Опорный элемент 350 входит в контакт с нижней стороной планшета 390А и снимает планшет 390А с угловых опор 382 гнезда 364. Вырезы 352 лопатки 336 имеют такую форму и размер, что они проходят мимо угловых опор 382. Это позволяет лопатке 336 перемещаться через отверстие 384.
После снятия планшета 390А с гнезда 364 транспортной тележки 306 для планшетов, рука 334 и лопатка 336 могут быть перемещены вертикально, пока они не будут выставлены непосредственно над верхней поверхностью одного гнезда 312 в стойке 302 для планшетов, в котором должен быть размещен планшет 390А. Если гнездо 312, в котором должен быть размещен планшет 390А, находится ниже гнезда 364 транспортной тележки 306 для планшетов, транспортная тележка 306 для планшетов должна будет переместить гнездо 364 с пути, прежде чем рука 334 и лопатка 336 смогут быть перемещены вертикально в положение непосредственно над верхней поверхностью одного гнезда 312 в стойке 302 для планшетов. Как только рука 334 и лопатка 336 будут выставлены непосредственно над одним гнездом 312 в стойке 302 для планшетов, исполнительное приводное устройство 338 сможет повернуть руку 334 и лопатку 336. Это действие расположит руку 334 и лопатку 336 непосредственно над верхней поверхностью гнезда 312, в котором должен быть расположен планшет 390А. Исполнительное приводное устройство 340 может затем опустить руку 334 и лопатку 336. Это вызовет прохождение руки 334 и лопатки 336 через отверстие 324 и прорезь 326 гнезда 312. При прохождении лопатки 336 через гнездо 312 каждый угол планшета 390А на лопатке 336 будет входить в контакт с одной угловой опорой 322. Это действие будет снимать планшет 390А с лопатки 336 по мере прохождения лопатки 336 через гнездо 312. Затем лопатка 336 будет расположена непосредственно под нижней поверхностью гнезда 312, и исполнительное приводное устройство 338 может поворачивать лопатку 336 и руку 334 из стойки 302 для планшетов.
Стойка 302 для планшетов может удерживать любое количество планшетов 390. Когда нужен один планшет 390, узел 304 укладчика планшетов может использовать фотокамеру 342 для определения планшета 390, с которым рука 334 должна войти во взаимодействие. Это позволяет пользователю разместить планшеты 390 на гнездах 312 стойки 302 для планшетов в любом порядке. Это является преимущественным, так как обеспечивает высокую гибкость в применении прибора 100. Пользователю не надо определять порядок исследования до настройки прибора 100, так как прибор 100 сам сможет выбирать и перемещать планшеты 390 в любом порядке.
Узел 110 укладчика планшетов является дополнительно преимущественным, так как рука 334 и лопатка 336 обеспечивают устойчивый контакт и зацепление с планшетами в приборе 100. Системы, известные из уровня техники, зацепляют планшеты с помощью роботизированной руки для перемещения их в прибор 100. Снятие планшетов 390 лопаткой 336 обеспечивает более хороший контакт с планшетами 390, гарантируя то, что планшеты 390 будут перемещены через прибор 100 без падения. Это делает узел 110 укладчика планшетов более надежным, чем системы, известные из уровня техники.
Узел 110 укладчика планшетов также является преимущественным, так как он обеспечивает возможность поворотного движения и вертикального движения вокруг общей оси Z. Это движение вокруг общей оси Z позволяет узлу 110 укладчика планшетов иметь компактную конструкцию. Это экономит место в приборе 100, в то же время обеспечивая большой диапазон движения для перемещения планшетов в приборе 100.
УЗЕЛ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ ПЛАНШЕТОВ
На фиг. 10 изображен изометрический вид узла 112 платформы для планшетов внутри прибора 100. Узел 112 платформы для планшетов содержит станцию 402 платформы для планшетов, станцию 404 платформы для планшетов и станцию 406 платформы для планшетов. Станция 402 платформы для планшетов, станция 404 платформы для планшетов и станция 406 платформы для планшетов удерживают планшеты или штативы, содержащие реагенты (планшеты для реагентов). Дозирующий узел 114 прибора 100 дозирует реагенты в ленту 104, продвигающуюся через прибор 100. В альтернативных вариантах реализации станция 402 платформы для планшетов, станция 404 платформы для планшетов и станция 406 платформы для планшетов могут быть использованы для приема и удержания планшетов или штативов, содержащих биологические образцы. В альтернативных вариантах реализации узел 112 платформы для планшетов может содержать одну станцию платформы для планшетов, две станции платформы для планшетов или четыре или более станций платформ для планшетов.
На фиг. 11А изображен частично прозрачный изометрический вид станции 406 платформы для планшетов. На фиг. 11B-11D изображены виды в перспективе станции 406 платформы для планшетов. Как показано на фиг. 11A-11D, станция 406 платформы для планшетов содержит корпус 408, крышку 410 платформы (показана прозрачной на фиг. 11А) с положением А1 412, термоэлектрические модули (ТЭМ) 414, датчик 416 температуры, подпружиненный фиксатор 418, прижимной механизм 420 с шаблоном 422, имеющим форму клеверного листа, шарнир 424, фиксирующую ручку 426, дренажное отверстие 428, впускное отверстие 430 для текучей среды, выпускное отверстие 432 для текучей среды, винт 434 регулировки высоты прижимного механизма, зеркало 474 и фотокамеру 476. В варианте реализации, показанном на фиг. 11В и 11D, планшет 442 с лунками 444 расположен на крышке 410 платформы. В альтернативном варианте реализации, показанном на фиг. 11С, штатив 446 с множеством матричных пробирок 448 установлен на крышке 410 платформы. Множество матричных пробирок 448 содержит уплотняющие пробки многоразового использования. В альтернативных вариантах реализации любой подходящий планшет или штатив может быть расположен на крышке 410 платформы. Фотокамера 476 захватывает изображение штрих кода на планшете 442 или штативе 446 с помощью зеркала 474 (см. фиг. 16 для больших подробностей).
Корпус 408 окружает крышку 410 платформы. ТЭМ 414 и датчик 416 температуры расположены под крышкой 410 платформы. ТЭМ 414 обеспечивает терморегулирование крышки 410 платформы. Например, когда планшет 442 размещен на крышке 410 платформы, крышка 410 платформы может охлаждать планшет 442 до необходимой температуры. Планшет 442 может представлять собой планшет, содержащий реагенты в лунках 444, и крышка 410 платформы может охлаждать планшет 442 для предотвращения денатурирования, разложения или другой реакции реагентов в лунках 444. Датчик 416 температуры предоставляет обратную связь для поддержания крышки 410 платформы при желаемой температуре. Впускное отверстие 430 для текучей среды и выпускное отверстие 432 для текучей среды соединены с системой 240 терморегулирования прибора 100 для обеспечения теплоотвода для ТЭМ 414 (см. фиг. 13-14 для больших подробностей).
Планшет 442 закреплен и выровнен в положении А1 412 на крышке 410 платформы посредством подпружиненного фиксатора 418. Подпружиненный фиксатор 418 прикреплен к крышке 410 платформы и может быть отведен для размещения планшета 442 на крышке 410 платформы. Подпружиненный фиксатор 418 содержит пружину, обеспечивающую подпружиненному фиксатору 418 возможность закреплять планшет 442 на крышке 410 платформы. Когда планшет 442 размещен на крышке 410 платформы, подпружиненный фиксатор 418 закрепляет планшет 442 так, что первая лунка из лунок 444 выровнена в положении А1 412. Выравнивание планшета 442 в положении А1 412 выравнивает лунки 444 планшета 442 так, что отверстия шаблона 422, имеющего форму клеверного листа, выравниваются с лунками 444 планшета 442, так что дозирующий узел 114 прибора 100 может точно определять место лунок 444 и всасывать содержимое лунок 444 из планшета 442.
Дренажное отверстие 428 расположено на корпусе 408. Когда планшет 442 охлаждается на крышке 410 платформы, на планшете 442 и на крышке 410 платформы может накапливаться конденсат. Корпус 408 имеет форму наклонного корыта, так что конденсат направляется от планшета 442 и крышки 410 платформы и покидает станцию 406 платформы для планшетов через дренажное отверстие 428.
Прижимной механизм 420 находится в открытом положении на фиг. 11В и 11С и в закрытом положении на фиг. 11D. Когда прижимной механизм 420 находится в открытом положении, планшет 442 или штатив 446 может быть размещен на станции 406 платформы для планшетов. Когда прижимной механизм 420 находится в закрытом положении, планшет 442 или штатив 446 закреплен на крышке 410 платформы и содержимое лунок 444 или множество матричных трубок 448 может быть подвержено всасыванию из планшета 442. Планшет 442 может содержать герметизирующий элемент над каждой лункой 444. Дозирующий узел 114 прибора 100 использует наконечники для разрушения герметизирующего элемента над каждой лункой 444 и всасывания реагента из каждой лунки 444. Прижимной механизм 420 закрепляет планшет 442 на крышке 410 платформы, так что планшет 442 не поднимается со станции 406 платформы для планшетов, когда наконечники втягиваются после выполнения прокола через герметизирующий элемент над каждой лункой 444.
Шарнир 424 соединен с прижимным механизмом 420 и позволяет пользователю вручную поворачивать на оси прижимной механизм 420 между открытым положением и закрытым положением. Фиксирующая ручка 426 соединена с шарниром 424 и позволяет пользователю вручную закреплять прижимной механизм 420 в открытом положении или закрытом положении. В показанном варианте реализации фиксирующая ручка 426 представляет собой подпружиненный выдвижной шток. Для блокирования или разблокирования прижимного механизма 420 и перевода прижимного механизма 420 в открытое или закрытое положение пользователь тянет фиксирующую ручку 426 в направлении от шарнира 424, поворачивает фиксирующую ручку 426 на половину оборота, поворачивает на оси прижимной механизм 420 вверх или вниз в открытое или закрытое положение, поворачивает фиксирующую ручку 426 на половину оборота и отпускает фиксирующую ручку 426.
Прижимной механизм 420 содержит шаблон 422, имеющий форму клеверного листа, для компенсации изменения лунок 444 планшета 442 и множества матричных трубок 448 штатива 446. Шаблон 422, имеющий форму клеверного листа, содержит 96 отверстий в форме четырехлистного клевера. В показанном варианте реализации на фиг. 11D планшет 442 содержит 96 лунок. Когда прижимной механизм 420 находится в закрытом положении, как показано фиг. 11D, центр каждого отверстия в форме четырехлистного клевера в шаблоне 422, имеющем форму клеверного листа, выровнен с одной из лунок 444, так что каждая лунка 444 доступна для дозирования. В альтернативном варианте реализации планшет 442 может содержать 384 лунки. В этом альтернативном варианте реализации, когда прижимной механизм 420 находится в закрытом положении, каждый лист каждого отверстия в форме четырехлистного клевера в шаблоне 422, имеющем форму клеверного листа, выровнен с одной из лунок 444, так что каждая лунка 444 доступна для дозирования.
На фиг. 12А и 12В изображены частично прозрачные виды в перспективе станции 406 платформы для планшетов. Станция 406 платформы для планшетов содержит корпус 408, крышку 410 платформы, подпружиненный фиксатор 418, прижимной механизм 420 с шаблоном 422, имеющим форму клеверного листа, шарнир 424, фиксирующую ручку 426, выпускное отверстие 432 для текучей среды, винт 434 регулировки высоты прижимного механизма, зажимную гайку 436 рельса, направляющие 460 и рельс 464 (показан частично прозрачным на фиг. 12А и 12В).
Винт 434 регулировки высоты прижимного механизма соединен с зажимной гайкой 436 рельса. Зажимная гайка 436 рельса установлена в паз рельса 464, так что зажимная гайка рельса может свободно скользить. Зажимная гайка 436 рельса и винт 434 регулировки высоты прижимного механизма взаимодействуют, чтобы прижимать рельс 464 к одной из направляющих 460 для поддержания прижимного механизма 420 на необходимой высоте. Винт 434 регулировки высоты прижимного механизма позволяет пользователю вручную регулировать высоту прижимного механизма 420 вверх и вниз для приспособления к разным высотам планшета 442 или штатива 446 для регулирования плотности фиксации планшета 442 или штатива 446 прижимным механизмом 420.
Когда пользователь отпускает винт 434 регулировки высоты прижимного механизма (используя, например, шестигранный ключ), зажимная гайка 436 рельса освобождает рельс 464, так что пользователь может вручную отрегулировать высоту прижимного механизма 420 вверх и вниз. Рельс 464 скользит вверх и вниз внутри направляющих 460. Когда требуемая высота выбрана на основании высоты планшета 442 или штатива 446, пользователь затягивает винт 434 регулировки прижимного механизма для фиксирования положения прижимного механизма 420. Когда винт 434 регулировки прижимного штатива затягивают, зажимная гайка 436 рельса притягивает рельс 464 к одной из направляющих 460 для фиксирования прижимного механизма 420 на требуемой высоте. Прижимной механизм 420 удерживается на месте на планшете 442 или штативе 446 за счет трения и силы тяжести.
На фиг. 13 изображен частично прозрачный изометрический вид снизу станции 406 платформы для планшетов. Станция 406 платформы для планшетов содержит корпус 408, крышку 410 платформы, прижимной механизм 420 с шаблоном 422, имеющим форму клеверного листа, фиксирующую ручку 426, впускное отверстие 430 для текучей среды, выпускное отверстие 432 для текучей среды, направляющие 460 и рубашку 466 с каналом 468 для текучей среды.
Рубашка 466 с каналом 468 для текучей среды расположена внизу крышки 410 платформы (показана на фиг. 11A-11D). ТЭМ 414 расположены между рубашкой 466 и крышкой 410 платформы. Корпус 408 окружает рубашку 466. Канал 468 для текучей среды соединен с системой 240 терморегулирования прибора 100 через впускное отверстие 430 для текучей среды и выпускное отверстие 432 для текучей среды.
На фиг. 14 изображен вид снизу станции 406 платформы для планшетов. Станция платформы для планшетов содержит корпус 408, ТЭМ 414 (показаны пунктиром), впускное отверстие 430 для текучей среды, выпускное отверстие 432 для текучей среды и рубашку 466 с каналом 468 для текучей среды. Как показано на фиг. 13 и 14, текучая среда течет по каналу 468 для текучей среды с целью осуществления терморегулирования, такого как охлаждение, и может создавать теплоотвод для тепла, генерируемого ТЭМ 414.
Канал 468 для текучей среды представляет собой полость, которая извивается вперед и назад внутри рубашки 466. Текучая среда, такая как охлаждающая вода, входит в канал 468 для текучей среды через впускное отверстие 430 для текучей среды, проходит через канал 468 для текучей среды и покидает канал 468 для текучей среды через выпускное отверстие 432 для текучей среды. Рубашка 466 с каналом 468 для текучей среды обеспечивает теплоотвод, удаляющий тепло, генерируемое ТЭМ 414, когда ТЭМ 414 работает для охлаждения крышки 410 платформы. Корпус 408 изготовлен из фенольного материала для создания теплоизоляции, чтобы тепло от ТЭМ 414 не достигало крышки 410 платформы. В альтернативных вариантах реализации корпус 408 может быть изготовлен из любого другого теплоизоляционного материала.
На фиг. 15 изображен частично прозрачный вид сбоку станции 406 платформы для планшетов. Станция 406 платформы для планшетов содержит корпус 408, дренажное отверстие 428, прижимной механизм 420, шарнир 424 и концевой выключатель 470. Концевой выключатель 470 определяет положение прижимного механизма 420, включая то, в каком положении находится прижимной механизм 420 - открытом или закрытом (фиг. 11В и 11D). Концевой выключатель 470 подает сигнал в прибор 100 для предотвращения столкновения других узлов, таких как дозирующий узел 114, со станцией 406 платформы для планшетов.
На фиг. 16 изображен вид сбоку станции 406 платформы для планшетов узла 112 платформы для планшетов внутри прибора 100. Станция 406 платформы для планшетов типична для станции 402 платформы для планшетов и станции 404 платформы для планшетов. Станция 406 платформы для планшетов содержит корпус 408, прижимной механизм 420, планшет 442 со штрих кодом 472, зеркало 474 и фотокамеру 476. Также на фиг. 16 изображен путь Р фотокамеры.
Штрих код 472 расположен на планшете 442. Штрих код 472 идентифицирует содержимое планшета 442. Планшет 442 расположен в узле 406 платформы для планшетов, так что штрих код 472 отражается в зеркале 474. Путь Р фотокамеры показывает путь от штрих кода 472 до фотокамеры 476. Фотокамера 476 расположена таким образом, что фотокамера 476 захватывает изображение штрих кода 472, отраженного в зеркале 474. Фотокамера 476 захватывает изображение штрих кода 472, что позволяет прибору 100 идентифицировать содержимое планшета 442.
УЗЕЛ ЛЕНТОПРОТЯЖНОГО ТРАКТА
На фиг. 17А изображен изометрический вид узла 118 лентопротяжного тракта в приборе 100.
На фиг. 17В изображен изометрический вид спереди узла 118 лентопротяжного тракта. Узел 118 лентопротяжного тракта содержит первое положение 130, второе положение 132, третье положение 134, четвертое положение 136, механизм 510 подачи ленты, катушку 512 ленты, приводной механизм 514, механизм 516 отрезания ленты, подъемный механизм 518, втягиваемый прижимной механизм 520 и крышки 522. Крышки 522 содержат концы 524, принимающие ленты. Узел 118 лентопротяжного тракта также содержит вход ВХ на первом конце и выход ВЫХ на втором конце. Также на фиг. 17В изображена лента 104.
Узел 118 лентопротяжного тракта проходит через прибор 100 и обеспечивает трассу, вдоль которой может проходить лента 104, имеющая множество лунок. Лента 104 перемещается через прибор 100 от входа ВХ к выходу ВЫХ узла 118 лентопротяжного тракта через разные положения на узле 118 лентопротяжного тракта. Первое положение 130 расположено между входом ВХ и вторым положением 132; второе положение 132 расположено между первым положением 130 и третьим положением 134; третье положение 134 расположено между вторым положением 132 и четвертым положением 136; и четвертое положение 136 расположено между третьим положением 134 и выходом ВЫХ. В каждом положении вдоль узла 118 лентопротяжного тракта выполняются разные функции.
Механизм 510 подачи ленты расположен рядом с входом ВХ и может быть выдвинут в положение загрузки (не показано на фиг. 17А-17В) для загрузки катушки 512 ленты. Затем механизм 510 подачи ленты может быть убран в убранное положение R, в котором механизм 510 подачи ленты и катушка 512 ленты могут быть заключены внутри прибора 100. В убранном положении R лента 104 может приводиться в движение в направлении входа ВХ и продвигаться вдоль лентопротяжного тракта 118 в направлении выхода ВЫХ. Таким образом, механизм 510 подачи ленты позволяет вручную загрузить катушку 512 ленты, при этом лента 104 может автоматически продвигаться внутри прибора 100, снижая вероятность загрязнения лунок. Механизм 510 подачи ленты также обеспечивает возможность непрерывной подачи необходимой длины ленты 104 для обработки и анализа. А именно, лента 104 направляется между входом ВХ и выходом ВЫХ, лента 104 может быть обрезана до необходимой длины, обработана и проанализирована вдоль одного компактного пути.
После того как лента 104 была подана в узел 118 лентопротяжного тракта посредством механизма 510 подачи ленты, лента 104 может продвигаться в первое положение 130. Лента 104 автоматически продвигается вдоль узла 118 лентопротяжного тракта посредством приводного механизма 514. Приводной механизм 514 расположен под верхней поверхностью узла 118 лентопротяжного тракта и содержит ремень, который может быть применен для приведения в движение ленты 104 вдоль узла 118 лентопротяжного тракта. В первом положении 130 лента 104 может быть отрезана посредством механизма 516 отрезания ленты, так что любое количество массивов лунок может продвигаться через прибор 100, в том числе сегмент ленты с одним массивом лунок. Альтернативно, лента 104 может продвигаться как полотно через первое положение 130 без отрезания. Во втором положении 132 дозирующий узел 114 (не показан на фиг. 17А-17В) может дозировать биологический образец и реагент в ленту 104 для образования смеси биологического образца и реагента. Кроме того, узел 120 герметизации ленты (не показан на фиг. 17А-17В) может быть расположен рядом со вторым положением 132 для герметизации смеси биологического образца и реагента в ленте 104. Под вторым положением 132 и четвертым положением 136 расположен подъемный механизм 518. Подъемный механизм 518 поднимает второе положение 132 и четвертое положение 136, когда лента 104 удерживается в стационарном положении на узле 118 лентопротяжного тракта, но может опускать второе положение 132 и четвертое положение 136, когда лента 104 продвигается вдоль узла 118 лентопротяжного тракта. Рядом со вторым положением 132 и над третьим положением 134 расположен втягиваемый прижимной механизм 520. Втягиваемый прижимной механизм 520 может выдвигаться в направлении второго положения 132 для удерживания ленты 104 плоской, когда она находится во втором положении 132 во время дозирования.
Лента 104 может быть охлаждена во втором положении 132 для предотвращения прохождения химической реакции смеси биологического образца и реагента, или лента 104 может быть нагрета во втором положении 132 для инкубации смеси биологического образца и реагента. В третьем положении 134 лента 104 может снова быть или охлаждена для предотвращения прохождения химической реакции смеси биологического образца и реагента, или нагрета для инкубации смеси биологического образца и реагента. В третьем положении 134 лента 104 может удерживаться на месте, во время того как лента 104 по ходу движения за третьим положением 134 обрабатывается в четвертом положении 136. В четвертом положении 136 может быть осуществлена амплификация и анализ смеси биологического образца и реагента в ленте 104 посредством узла 122 детектирования (не показан на фиг. 17А-17В), расположенного рядом с четвертым положением 136. Смесь биологического образца и реагента могут подвергать циклической термообработке или нагреву при постоянной температуре в четвертом положении 136 посредством узла 122 детектирования. Узел 122 детектирования дополнительно содержит фотокамеру (не показана на фиг. 17А-17В), которая может быть применена для анализа смеси биологического образца и реагента в ленте 104. Таким образом, узел 118 лентопротяжного тракта имеет компактную конструкцию, делающую прибор подходящим для применения в самых разнообразных условиях.
Крышки 522 расположены над первым положением 130, над третьим положением 134 и между четвертым положением 136 и выходом ВЫХ. Крышки 522 могут охватывать ширину ленты 104 и содержать концы 524, принимающие ленты, на первом конце каждой крышки 522. Крышки 522 могут быть V-образными на концах 524, принимающих ленту. В варианте реализации, показанном на фиг. 17А-17В, крышки 522 изготовлены из нержавеющей стали. В альтернативных вариантах реализации крышки 522 могут быть изготовлены из любого подходящего материала. Крышки 522 могут предотвращать изгибание ленты 104 вверх от узла 118 лентопротяжного тракта.
На фиг. 18А изображен изометрический вид спереди узла 118 лентопротяжного тракта с механизмом 510 подачи ленты в убранном положении R.
На фиг. 18В изображен изометрический вид спереди узла 118 лентопротяжного тракта, показанного на фиг. 18А, с механизмом 510 подачи ленты в выдвинутом положении Е. Узел 118 лентопротяжного тракта содержит первое положение 130, второе положение 132, третье положение 134, четвертое положение 136, механизм 510 подачи ленты и катушку 512 ленты. Узел 118 лентопротяжного тракта также содержит вход ВХ на первом конце и выход ВЫХ на втором конце. Также на фиг. 18А-18В изображена лента 104.
Механизм 510 подачи ленты расположен рядом с входом ВХ. Когда механизм 510 подачи ленты находится в убранном положении R (как показано на фиг. 18А), лента 104 продвигается от катушки 512 ленты через механизм 510 подачи ленты в направлении первого положения 130 посредством множества роликов (не показаны подробно на фиг. 18А-18В). Когда механизм 510 подачи ленты находится в выдвинутом положении Е (как показано на фиг. 18В), катушка 512 ленты, удерживающая ленту 104, может быть загружена в механизм 510 подачи ленты. Таким образом, лента 104 может быть вручную загружена в прибор 100, но автоматически продвигаться вдоль узла 118 лентопротяжного тракта механизмом 510 подачи ленты.
На фиг. 19А изображен вид сзади в перспективе узла 118 лентопротяжного тракта с приводным механизмом 514.
На фиг. 19В изображен изометрический вид сзади приводного механизма 514. На фиг. 19С изображен вид в перспективе одного из роликов 550 узла 118 лентопротяжного тракта. Узел 118 лентопротяжного тракта содержит первое положение 130, второе положение 132, третье положение 134, четвертое положение 136, приводной механизм 514 и крышки 522. Приводной механизм 514 содержит вал 532, холостые шкивы 536, приводные ремни 538, исполнительное приводное устройство 540, ведущие шкивы 542 исполнительного приводного устройства, холостые направляющие шкивы 544, ролики 550 и пружины 552. Узел 118 лентопротяжного тракта также содержит вход ВХ на первом конце и выход ВЫХ на втором конце. Также на фиг. 19А изображена лента 104.
Лента 104 продвигается вдоль узла 118 лентопротяжного тракта через прибор 100 посредством приводного механизма 514. Приводной механизм 514 содержит холостые шкивы 536, расположенные рядом с входом ВХ узла 118 лентопротяжного тракта. Холостые шкивы 536 установлены на каждой стороне узла 118 лентопротяжного тракта. Приводной механизм 514 также содержит ведущие шкивы 542 исполнительного приводного устройства и холостые направляющие шкивы 544, расположенные рядом с выходом ВЫХ узла 118 лентопротяжного тракта. Ведущие шкивы 542 исполнительного приводного устройства и холостые направляющие шкивы 544 установлены на каждой стороне узла 118 лентопротяжного тракта. Ведущие шкивы 542 исполнительного приводного устройства соединены друг с другом с помощью вала 532. Приводные ремни 538 проходят между ведущими шкивами 542 исполнительного приводного устройства и холостыми шкивами 536 и огибают их. Холостые направляющие шкивы 544 удерживают приводные ремни 538, выровненные с ведущими шкивами 542 исполнительного приводного устройства и холостыми шкивами 536. В показанном варианте реализации присутствуют два холостых шкива 536, два ведущих шкива 542 исполнительного приводного устройства, четыре холостых направляющих шкива 544 и два приводных ремня 538. Один холостой шкив 536, один ведущий шкив 542 исполнительного приводного устройства, два холостых направляющих шкива 544, и один приводной ремень 538 расположены на каждой из передней стороны и задней стороны узла 118 лентопротяжного тракта и расположены параллельно приблизительно по ширине ленты 104. На каждой стороне ведущий шкив 542 исполнительного приводного устройства выровнен с холостым шкивом 536, так что приводной ремень 538 может огибать каждый из ведущего шкива 542 исполнительного приводного устройства и холостого шкива 536.
Приводные ремни 538 приводятся в движение исполнительным приводным устройством 540. Исполнительное приводное устройство 540 прикреплено к валу 532. Вал 532 проходит между ведущими шкивами 542 исполнительного приводного устройства. В варианте реализации, показанном на фиг. 19А-19С, исполнительное приводное устройство 540 представляет собой двигатель. В альтернативных вариантах реализации исполнительное приводное устройство 540 может приводить в движение приводные ремни 538 посредством любого подходящего механизма, такого как, например, электрический двигатель, пневматический двигатель или гидравлический двигатель. Исполнительное приводное устройство 540 вращает вал 532 и ведущие шкивы 542 исполнительного приводного устройства, которые передают движение на приводные ремни 538. Приводные ремни 538 движутся вокруг холостых шкивов 536, ведущих шкивов 542 и холостых направляющих шкивов 544. Холостые направляющие шкивы 544 удерживают приводные ремни 538, выровненные с ведущими шкивами 542 исполнительного приводного устройства и холостыми шкивами 536.
Ролики 550 расположены вдоль обеих сторон узла 118 лентопротяжного тракта между входом ВХ и выходом ВЫХ. Ролики 550 расположены непосредственно над приводными ремнями 538. Как показано на фиг. 19С, ролики 550 подпружинены с помощью пружин 552. Пружины 552 удерживают ролики 550 прижатыми к приводным ремням 538. Лента 104 расположена между роликами 550 и приводными ремнями 538. При приведении в движение приводных ремней 538, лента 104 будет перемещаться посредством приводных ремней 538 вдоль узла 118 лентопротяжного тракта вследствие трения между лентой 104 и приводными ремнями 538. Ролики 550 поддерживают ленту 104 плотно прижатой к приводным ремням 538 при продвижении ленты 104 вдоль узла 118 лентопротяжного тракта. Кроме того, крышки 522 поддерживают ленту 104 плоской по всему узлу 118 лентопротяжного тракта и поддерживают ее контакт с приводными ремнями 538. Таким образом, лента 104 перемещается через прибор 100 вдоль узла 118 лентопротяжного тракта за счет трения.
На фиг. 20А изображен вид спереди механизма 510 подачи ленты на узле 118 лентопротяжного тракта. На фиг. 20В изображен изометрический вид спереди механизма 510 подачи ленты на узле 118 лентопротяжного тракта. Механизм 510 подачи ленты содержит приводные ролики 560, первые натяжные ролики 562, исполнительное приводное устройство 564, шкив 566, приводной ремень 568, передаточные ролики 570, выдвижную часть 572, ролики 574 выдвижной части и вторые натяжные ролики 576. Узел 118 лентопротяжного тракта также содержит вход ВХ. Также на фиг. 20В изображена лента 104.
Механизм 510 подачи ленты прикреплен к узлу 118 лентопротяжного тракта рядом с входом ВХ. Все приводные ролики 560, первые натяжные ролики 562, передаточные ролики 570, ролики 574 выдвижной части и вторые натяжные ролики 576 содержат пару роликов, параллельных друг другу приблизительно по ширине ленты 104. Приводные ролики 560 содержат липкие ролики, соединенные с узлом 118 лентопротяжного тракта по ходу движения перед первым положением 130. Первые натяжные ролики 562 расположены вверху приводных роликов 560 и могут находиться под действием груза, натянуты с помощью пружин или другим способом прижаты к приводным роликам 560. Приводные ролики 560 приводятся в движение исполнительным приводным устройством 564. В этом варианте реализации исполнительное приводное устройство 564 представляет собой двигатель. В альтернативных вариантах реализации исполнительное приводное устройство 564 может приводить в движение приводные ролики 560 посредством любого подходящего механизма, такого как, например, электрический двигатель, пневматический двигатель или гидравлический двигатель.
Исполнительное приводное устройство 564 соединено с приводными роликами 560 через шкив 566 и приводной ремень 568. Передаточные ролики 570 расположены по ходу движения перед приводными роликами 560, чтобы находиться в контакте с приводными роликами 560. В этом варианте реализации передаточные ролики 570 удерживаются притянутыми к приводным роликам 560 с помощью пружин. В альтернативных вариантах реализации передаточные ролики 570 могут удерживаться притянутыми к приводным роликам 560 с помощью любого подходящего механизма. Выдвижная часть 572 расположена по ходу движения перед передаточными роликами 570. Выдвижная часть 572 содержит ролики 574 выдвижной части и вторые натяжные ролики 576. Ролики вторых натяжных роликов 576 расположены вверху роликов 574 выдвижной части и могут находиться под действием груза, натянуты с помощью пружин или другим способом прижаты к роликам 574 выдвижной части. Ролики 574 выдвижной части расположены так, что когда выдвижная часть 572 находится в убранном положении (как показано на фиг. 20А), ролики 574 выдвижной части контактируют с передаточными роликами 570. Когда выдвижная часть 572 находится в выдвинутом положении, ролики 574 выдвижной части не контактируют с передаточными роликами 570.
Когда выдвижная часть 572 находится в выдвинутом положении, катушка 512 ленты, удерживающая ленту 104, может быть вручную загружена в выдвижную часть 572. Лента 104 затем может быть вручную продвинута и подана между роликами 574 выдвижной части и вторыми натяжными роликами 576, выполненными с возможностью захвата и удержания переднего края ленты 104. Когда выдвижная часть 572 находится в убранном положении, исполнительное приводное устройство 564 может вращать приводные ролики 560 через шкив 566 и приводной ремень 568. Движение от приводных роликов 560 передается к роликам 574 выдвижной части через передаточные ролики 570. Движение от приводных роликов 560, передаваемое к роликам 574 выдвижной части, продвигает ленту 104 до момента захвата ленты 104 между приводными роликами 560 и первыми натяжными роликами 562, что продвигает ленту дальше 104 вдоль узла 118 лентопротяжного тракта. Таким образом, катушка 512 ленты, удерживающая ленту 104, может быть вручную загружена снаружи прибора, тогда как лента 104 может автоматически продвигаться внутри прибора, упрощая загрузку катушки 512 ленты с лентой 104.
На фиг. 21А изображен вид сзади в перспективе механизма 516 отрезания ленты на узле 118 лентопротяжного тракта. На фиг. 21В изображен вид в плане передней стороны механизма 516 отрезания ленты, имеющего подвижное лезвие 580 в убранном положении. На фиг. 21С изображен вид в плане передней стороны механизма 516 отрезания ленты, имеющего подвижное лезвие 580 в выдвинутом положении. На фиг. 21D изображен вид в плане на входе ВХ узла 118 лентопротяжного тракта с механизмом 516 отрезания ленты, имеющим подвижное лезвие 580 во втянутом положении. На фиг. 21Е изображен частично прозрачный вид в плане на входе ВХ узла 118 лентопротяжного тракта с механизмом 516 отрезания ленты, имеющим подвижное лезвие 580 в выдвинутом положении. Узел 118 лентопротяжного тракта содержит первое положение 130, приводные ролики 560, первые натяжные ролики 562 и механизм 516 отрезания ленты. Механизм 516 отрезания ленты содержит датчик 578, подвижное лезвие 580, исполнительное приводное устройство 582, зажим 584 ленты с липким концом 586, неподвижное лезвие 588, предохранительное приспособление 590, крепление 592 неподвижного лезвия, крепление 594 неподвижного лезвия и упоры 596 в виде подпружиненного шарика. Узел 118 лентопротяжного тракта также содержит вход ВХ. Также на фиг. 21А-21Е изображена лента 104.
Механизм 516 отрезания ленты расположен непосредственно перед первым положением 130 и рядом с входом ВХ. Лента 104 может быть отрезана с помощью механизма 516 отрезания ленты, или лента 104 может проходить через механизм 516 отрезания ленты, не будучи отрезанной. Лента 104 продвигается вдоль узла 118 лентопротяжного тракта, между первым натяжным роликом 562 и приводными роликами 560. Датчик 578 определяет, когда на катушке 512 ленты (показана на фиг. 18А-18В) закончилась лента 104. По мере прохождения ленты 104 между подвижным лезвием 580 и неподвижным лезвием 588, датчик (не показан), расположенный по ходу движения за механизмом 516 отрезания ленты, может контролировать положение ленты 104, чтобы сигнализировать исполнительному приводному устройству 582, когда необходимая длина ленты 104 прошла между подвижным лезвием 580 и неподвижным лезвием 588. Затем исполнительное приводное устройство 582 может перемещать подвижное лезвие 580 вверх для отрезания ленты 104. В варианте реализации, показанном на фиг. 21А-21Е, приводное устройство 582 представляет собой линейное исполнительное приводное устройство. В альтернативных вариантах реализации исполнительное приводное устройство 582 может перемещать подвижное лезвие 580 посредством любого подходящего механизма. Крепление 594 неподвижного лезвия может слегка поворачиваться к одной точке. Упоры 596 в виде подпружиненного шарика расположены, соприкасаясь с нижним концом подвижного лезвия 580, и обеспечивают подвижному лезвию 580 небольшой угол наклона по отношению к неподвижному лезвию 588. Этот небольшой угол подвижного лезвия 580 улучшает отрезание с помощью подвижного лезвия 580.
Зажим 584 ленты является подпружиненным и перемещается вверх с подвижным лезвием 580. Зажим 584 ленты выполнен с возможностью контактирования с лентой 104 перед подвижным лезвием 580. Липкий конец 586 зажима 584 ленты жестко удерживает ленту 104 прижатой к нижней поверхности крепления 592 неподвижного лезвия во время отрезания ленты 104 между подвижным лезвием 580 и неподвижным лезвием 588. По мере перемещения подвижного лезвия 580 вверх, подпружиненное предохранительное приспособление 590 втягивается, чтобы позволить подвижному лезвию 580 пересечь неподвижное лезвие 588 и отрезать ленту 104. После того как лента 104 была отрезана, подвижное лезвие 580 втягивается с зажимом 584 ленты и предохранительное приспособление 590 выдвигается для контактирования с боковой поверхностью крепления 592 неподвижного лезвия. Таким образом, механизм 516 отрезания ленты может аккуратно отрезать необходимую длину ленты 104.
На фиг. 22А изображен частично прозрачный вид в перспективе подъемного механизма 518. На фиг. 22В изображен вид в плане подъемного механизма 518. Подъемный механизм 518 содержит платформу 600, вал 604, первый соединительный элемент 606, второй соединительный элемент 608, исполнительное приводное устройство 610, ведущий шкив 612, шкив синхронизации 614 и приводной ремень 616. Подъемный механизм 518 расположен под верхней поверхностью узла 118 лентопротяжного тракта. Платформа 600 поднимается и опускается посредством вала 604. Вал 604 соединяется с платформой 600 посредством первого соединительного элемента 606 и второго соединительного элемента 608.
Подъемный механизм 518 приводится в движение исполнительным приводным устройством 610. Исполнительное приводное устройство 610 может представлять собой двигатель, такой как, например, электрический двигатель, пневматический двигатель или гидравлический двигатель. Исполнительное приводное устройство 610 соединено с ведущим шкивом 612 и может поворачивать его. Шкив синхронизации 614 расположен на валу 604. Приводной ремень 616 проходит между ведущим шкивом 612 и шкивом синхронизации 614 и огибает их. По мере того как исполнительное приводное устройство 610 поворачивает ведущий шкив 612, приводной ремень 616 будет приводиться в движение ведущим шкивом 612 и поворачивать шкив синхронизации 614. При повороте шкива синхронизации 614 шкив синхронизации 614 поворачивает вал 604, приводит в движение первый соединительный элемент 606 и второй соединительный элемент 608, которые в свою очередь приводят в движение платформу 600. Таким образом, исполнительное приводное устройство 610 может двигать платформу 600 вверх и вниз. Платформа 600 может приводиться в движение вверх и вниз для перемещения частей узла 118 лентопротяжного тракта вверх и вниз.
На фиг. 23А изображен вид спереди подъемного механизма 518 на узле 118 лентопротяжного тракта в убранном положении. На фиг. 23В изображен вид спереди подъемного механизма 518 на узле 118 лентопротяжного тракта в выдвинутом положении. Узел 118 лентопротяжного тракта содержит второе положение 132, третье положение 134, четвертое положение 136 и подъемный механизм 518. Подъемный механизм 518 содержит платформу 600, вал 604, первый соединительный элемент 606 (показан на фиг. 22А-22В), второй соединительный элемент 608 (показан на фиг. 22А-22В), исполнительное приводное устройство 610, ведущий шкив 612, шкив синхронизации 614 и приводной ремень 616. Также на фиг. 23А-23В изображен уровень Т ленты.
Подъемный механизм 518 расположен ниже уровня Т ленты узла 118 лентопротяжного тракта. Платформа 600 расположена ниже второго положения 132, третьего положения 134 и четвертого положения 136. Платформа 600 прикреплена к третьему положению 134. Когда лента 104 (не показана на фиг. 23А-23В) продвигается во второе положение 132 или четвертое положение 136, подъемный механизм 518 может быть перемещен вверх для поднятия второго положения 132 и четвертого положения 136 до уровня Т ленты. Платформа 600 поднимается и опускается с помощью вала 604, проходящего между первым соединительным элементом 606 и вторым соединительным элементом 608. В альтернативных вариантах реализации платформа 600 может быть разделена для отдельного подъема и спуска частей под вторым положением 132 и четвертым положением 136.
Подъемный механизм 518 приводится в движение исполнительным приводным устройством 610. Исполнительное приводное устройство 610 поворачивает ведущий шкив 612, который, в свою очередь, поворачивает шкив синхронизации 614 на валу 604 посредством ремня 616. Таким образом, платформа 600 может быть перемещена вверх (как видно на фиг. 23В), так чтобы второе положение 132 и четвертое положение 136 были на уровне Т ленты. Это поддерживает ленту 104, когда лента 104 проходит обработку во втором положении 132 и четвертом положении 136.
На фиг. 24 изображен вид спереди в перспективе тепловых модулей 620 и 622 на узле 118 лентопротяжного тракта. Узел 118 лентопротяжного тракта содержит второе положение 132, третье положение 134, тепловой модуль 620 и тепловой модуль 622. Тепловой модуль 620 содержит термоэлектрические модули (ТЭМ) 624. Тепловой модуль 622 содержит несколько ТЭМ 626.
Тепловые модули 620 и 622 расположены в узле 118 лентопротяжного тракта. Тепловой модуль 620 расположен во втором положении 132, и тепловой модуль 622 расположен в третьем положении 134. В показанном варианте реализации на фиг. 24 тепловой модуль 620 содержит два ТЭМ 624, и тепловой модуль 622 содержит два ТЭМ 626. В альтернативных вариантах реализации тепловые модули 620 и 622 могут содержать любое количество ТЭМ 624 или 626, или любой другой механизм, способный нагревать или охлаждать второе положение 132 и третье положение 134. Если необходим нагрев или охлаждение, электрический ток течет через ТЭМ 624 и 626 в одном направлении для нагрева и в другом направлении для охлаждения. Это позволяет тепловым модулям 620 и 622 либо охлаждать, либо нагревать смесь биологического образца и реагента в ленте 104 во втором положении 132 и третьем положении 134.
На фиг. 25 изображен вид снизу канала 630 и 640 для текучей среды на узле 118 лентопротяжного тракта. Узел 118 лентопротяжного тракта содержит второе положение 132, третье положение 134, четвертое положение 136, тепловой модуль 620, тепловой модуль 622, канал 630 для текучей среды, впускное отверстие 632, выпускное отверстие 634, канал 640 для текучей среды, впускное отверстие 642 и выпускное отверстие 644.
Каналы 630 и 640 для текучей среды расположены в узле 118 лентопротяжного тракта. Канал 630 для текучей среды расположен во втором положении 132, а канал 640 для текучей среды расположен в третьем положении 134. Канал 630 для текучей среды соединен с впускным отверстием 632 на первом конце и с выпускным отверстием 634 на втором конце. Канал 640 для текучей среды соединен с впускным отверстием 642 на первом конце и с выпускным отверстием 644 на втором конце. Каналы 630 и 640 для текучей среды представляют собой полости, изгибающиеся вперед и назад под вторым положением 132 и третьим положением 134. Текучая среда из резервуара (не показана на фиг. 26) может быть доставлена в каналы 630 и 640 для текучей среды через впускные отверстия 632 и 642 соответственно. Эта текучая среда затем может течь через каналы 630 и 640 для текучей среды для теплообмена с компонентами, расположенными выше каналов 630 и 640 для текучей среды во втором положении 132 и третьем положении 134 соответственно. Текучая среда в каналах 630 и 640 для текучей среды может затем вытекать через выпускные отверстия 634 и 644 соответственно. Направление текучей среды под вторым положением 132 и третьим положением 134 по такому маршруту позволяет пространству на верхней поверхности второго положения 132 и третьего положения 134 удерживать компоненты, требующие регулируемых температур.
На фиг. 26А изображен частично прозрачный вид сбоку втягиваемого прижимного механизма 520. На фиг. 26В изображен вид сзади в перспективе втягиваемого прижимного механизма 520 на узле 118 лентопротяжного тракта с втягиваемым прижимным механизмом 520 в убранном положении. На фиг. 26В изображен вид сзади в перспективе втягиваемого прижимного механизма 520 на узле 118 лентопротяжного тракта с втягиваемым прижимным механизмом 520 в выдвинутом положении. Узел 118 лентопротяжного тракта содержит второе положение 132, третье положение 134, четвертое положение 136 и втягиваемый прижимной механизм 520. Втягиваемый прижимной механизм 520 содержит ролик 650, рычаг 652, опорный ролик 654, направляющую 656, пневматический цилиндр 658, впускное отверстие 660, впускное отверстие 662 и стержни 664.
Втягиваемый прижимной механизм 520 расположен над третьим положением 134 и может перемещаться между выдвинутым и убранным положением. Втягиваемый прижимной механизм 520 содержит ролик 650, прикрепленный к первому концу рычага 652. Когда втягиваемый прижимной механизм 520 находится в выдвинутом положении, рычаг 652 может выдвигаться наружу и вниз, так что ролик 650 может прижимать ленту 104 во втором положении 132. Второй конец рычага 652 прикреплен к опорному ролику 654. Опорный ролик 654 расположен в направляющей 656 и катается по ней для перемещения рычага 652 и ролика 650 между выдвинутым и убранным положением.
Втягиваемый прижимной механизм 520 дополнительно содержит пневматический цилиндр 658. Впускное отверстие 660 и впускное отверстие 662 прикреплены к пневматическому цилиндру 658. Воздух может течь через впускное отверстие 660 и впускное отверстие 662 в пневматический цилиндр 658. Первые концы стержней 664 расположены в пневматическом цилиндре 658. Стержни 664 скользят в и из пневматического цилиндра 658, перемещая пневматический цилиндр 658 между убранным и выдвинутым положением. Второй конец стержней 664 прикреплен к рычагу 652.
Чтобы перемещать втягиваемый прижимной механизм 520 из убранного в выдвинутое положение, воздух может течь через впускное отверстие 660 в пневматический цилиндр 658. По мере протекания воздуха из впускного отверстия 660 в пневматический цилиндр 658 он заставляет стержни 664 выдвигаться из пневматического цилиндра 658. Это заставляет опорный ролик 654 скользить вдоль направляющей 656, так что рычаг 652 может перемещаться в выдвинутое положение. Направляющая 656 имеет первый конец, расположенный на высоте ниже высоты второго конца направляющей 656. По мере перемещения опорного ролика 654 из первого конца во второй конец направляющей 656 второй конец рычага 652 будет двигаться вверх. Это, в свою очередь, приводит к тому, что первый конец рычага 652 будет двигаться вниз. Это движение может прижимать ролик 650 на первом конце рычага 652 вниз к ленте 104 и/или второму положению 132 узла 118 лентопротяжного тракта.
Чтобы перемещать втягиваемый прижимной механизм 520 из выдвинутого положения в убранное положение, воздух может течь через впускное отверстие 662 в пневматический цилиндр 658. По мере протекания воздуха из впускного отверстия 662 в пневматический цилиндр 658 он заставляет стержни 664 втягиваться обратно в пневматический цилиндр 658. Это заставляет опорный ролик 654 скользить вдоль направляющей 656, так что рычаг 652 может перемещаться в убранное положение. Это движение будет заставлять ролик 650 на первом конце рычага 652 двигаться вверх от ленты 104 и/или второго положения 132 узла 118 лентопротяжного тракта.
Когда передний край, позиционирующее отверстие или другая идентифицирующая метка на ленте 104 (не показана) обнаруживается датчиком, расположенным вдоль узла 118 лентопротяжного тракта, втягиваемый прижимной механизм 520 может выдвигать ролик 650 для прижатия переднего края или срединной части ленты 104. Лента 104 может подвергаться обработке, когда ролик 650 втягиваемого прижимного механизма 520 выдвинут.После обработки ленты 104 втягиваемый прижимной механизм 520 может втягиваться и позволять ленте 104 проходить дальнейшую обработку или продвигаться в третье положение 134. Например, ролик 650 может выдвигаться для прижатия ленты 104 во втором положении 132 во время дозирования в ленту 104. После осуществления дозирования в ленту 104, ролик 650 может быть втянут, и может быть выполнена операция герметизации. Таким образом, несколько операций, таких как дозирование и герметизация, могут быть выполнены на одной части ленты 104 в одном месте, что приводит к уменьшению общего размера прибора 100.
На фиг. 27 изображен вид в перспективе узла 108 обратной перемотки. Узел 108 обратной перемотки может быть прикреплен к тележке 101 и выровнен с узлом 118 лентопротяжного тракта для накопления обработанной ленты, покидающей узел 118 лентопротяжного тракта (см. фиг. 1В-1С). Узел 108 обратной перемотки содержит установочный кронштейн 670, двигатель 672, вал 674, катушку 676, фиксаторы 678 и замок 680 катушки.
Установочный кронштейн 670 прикрепляет узел 108 обратной перемотки к тележке 101 (см. фиг. 1В-1С). Двигатель 672 прикреплен к валу 674. Вал 674 механически взаимодействует с катушкой 676. Катушка 676 закреплена на валу 674 с замком 680 катушки. Вращение двигателя 672 синхронизировано с движением ленты 104 через узел 118 лентопротяжного тракта. Как только лента 104 начинает выходить из узла 118 лентопротяжного тракта, ленту 104 прикрепляют к катушке 676, используя ленту или другое крепежное средство. Вращение двигателя 672 заставляет катушку 676 вращаться и накапливать ленту 104 на катушке 676. После завершения обработки всех массивов ленты 104 ленту 104 закрепляют на катушке 676 с помощью фиксаторов 678. Катушка 676 может быть удалена из узла 108 обратной перемотки путем удаления замка 680 катушки и сдвигания катушки 676 с вала 674.
ДОЗИРУЮЩИЙ УЗЕЛ
На фиг. 28 изображен изометрический вид прибора 100 с дозирующим узлом 114. Дозирующий узел 114 содержит направляющую 702 по оси X портала, направляющую 704 по оси Y портала, дозирующий корпус 706 и дозирующую головку 708. Направляющая 702 по оси X портала содержит исполнительное приводное устройство 710, приводной ремень 712 и кабельный носитель 714. Направляющая 704 по оси Y портала содержит исполнительное приводное устройство 716, приводной ремень 718 и кабельный носитель 720. Исполнительное приводное устройство 710 соединено с приводным ремнем 712, и исполнительное приводное устройство 716 соединено с приводным ремнем 718.
Направляющая 702 по оси X портала и направляющая 704 по оси Y портала позволяют дозирующему корпусу 706 и дозирующей головке 708 перемещаться в направлениях X и Y внутри прибора 100. Направляющая 704 по оси Y портала соединена с кабельным носителем 714. Дозирующий корпус 706 расположен сверху направляющей 704 по оси Y портала и соединен с дозирующей головкой 708 и кабельным носителем 720. Кабельный носитель 714 и кабельный носитель 720 направляют кабели и трубки, идущие в дозирующий корпус 706 и дозирующую головку 708. Дозирующая головка 708 расположена под направляющей 704 по оси Y портала. Дозирующий корпус 706 и дозирующая головка 708 могут перемещаться одновременно вдоль направляющей 704 по оси Y портала.
Для перемещения направляющей 704 по оси Y портала с дозирующим корпусом 706 и дозирующей головкой 708 в направлении X вдоль направляющей 702 по оси X портала исполнительное приводное устройство 710 приводит в движение приводной ремень 712. Приводной ремень 712 перемещает направляющую 704 по оси Y портала вдоль направляющей 702 по оси X портала. Кабельный носитель 714 содержит неподвижный конец, который не перемещается, и конец, прикрепленный к направляющей 704 по оси Y портала, который перемещается вместе с направляющей 704 по оси Y портала. Кабельный носитель 714 удерживает все кабели и трубки, необходимые для дозирующего узла 114, надлежащим образом выровненные, когда направляющая 704 по оси Y портала перемещается вдоль направляющей 702 по оси X портала. В показанном варианте реализации исполнительное приводное устройство 710 представляет собой серводвигатель, и положение поворота вала серводвигателя контролируется системами управления прибора 100, включающими промышленный ПК и связанные интерфейсные карты в электронном узле 124.
Для перемещения дозирующего корпуса 706 и дозирующей головки 708 в направлении Y вдоль направляющей 704 по оси Y портала исполнительное приводное устройство 716 приводит в движение приводной ремень 718. Приводной ремень 718 перемещает дозирующий корпус 706 и дозирующую головку 708 вдоль направляющей 704 по оси Y портала. Кабельный носитель 720 содержит неподвижный конец, который не перемещается, и конец, прикрепленный к дозирующему корпусу 706, который перемещается вместе с дозирующим корпусом 706. Кабельный носитель 720 удерживает все кабели и трубки, необходимые для дозирующего узла 114, надлежащим образом выровненные, когда дозирующий корпус 706 и дозирующая головка 708 перемещаются в направлении Y вдоль направляющей 704 по оси Y портала. В показанном варианте реализации исполнительное приводное устройство 710 представляет собой серводвигатель, и положение поворота вала серводвигателя контролируется системами управления прибора 100, включающими промышленный ПК и связанные интерфейсные карты в электронном узле 124.
Дозирующий узел 114 всасывает образец или реагент из планшета для образцов или планшета для реагентов и дозирует образец или реагент в лунки в ленте 104, расположенной во втором положении 132 узла 118 лентопротяжного тракта. Дозирующий узел 114 перемещает дозирующий корпус 706 и дозирующую головку 708 в направлении X и в направлении Y вдоль направляющей 702 по оси X портала и направляющей 704 по оси Y портала, чтобы расположить дозирующий корпус 706 и дозирующую головку 708 над планшетом для образцов или планшетом для реагентов. Затем дозирующий узел 114 выдвигает дозирующую головку 708 в направлении Z для всасывания образца или реагента из планшета для образцов или планшета для реагентов. Затем дозирующий узел 114 втягивает дозирующую головку 708 в направлении Z и снова перемещает дозирующий корпус 706 и дозирующую головку 708 в направлении X и в направлении Y, чтобы расположить дозирующий корпус 706 и дозирующую головку 708 над лентой 104. Затем дозирующий узел 114 выдвигает дозирующую головку 708 в направлении Z для дозирования образца или реагента в лунки ленты 104. При всасывании или дозировании, при необходимости, дозирующий узел 114 может перемещать дозирующую головку 708 в направлении X, направлении Y и направлении Z для повторного расположения дозирующей головки 708.
На фиг. 29 изображен схематический вид дозирующего узла 114, показанного на фиг. 28. Дозирующий узел 114 содержит направляющую 702 по оси X портала, направляющую 704 по оси Y портала, дозирующий корпус 706 и дозирующую головку 708. Направляющая 702 по оси X портала содержит исполнительное приводное устройство 710, приводной ремень 712 и кабельный носитель 714. Направляющая 704 по оси Y портала содержит исполнительное приводное устройство 716, приводной ремень 718 и кабельный носитель 720. Дозирующий корпус 706 содержит напорный резервуар 722, дозирующий насос 724, коллектор 726, узел 728 подачи и сброса технической жидкости и электронику 730. Дозирующая головка 708 содержит контактный дозирующий модуль 732 и бесконтактный дозирующий модуль 734.
Дозирующий узел 114 сочетает несколько технологий дозирования в одну головку путем выполнения контактного и бесконтактного дозирования посредством дозирующей головки 708. Направляющая 702 по оси X портала и направляющая 704 по оси Y портала обеспечивают совместные оси X и Y для дозирующей головки 708, что уменьшает стоимость и сохраняет пространство внутри прибора 100.
На фиг. 30 изображен вид в перспективе направляющей 704 по оси Y портала, дозирующего корпуса 706 и дозирующей головки 708 дозирующего узла 114, показанных на фиг. 28. Направляющая 704 по оси Y портала содержит исполнительное приводное устройство 716, приводной ремень 718 и кабельный носитель 720. Дозирующий корпус 706 содержит коллектор 726 с каналами 736. Дозирующая головка 708 содержит контактный дозирующий модуль 732 с пипеточными наконечниками 738 и бесконтактный дозирующий модуль 734 со струйными наконечниками 740 и клапанами 742. Трубки 744 соединяют бесконтактный дозирующий модуль 734 с дозирующим корпусом 706. Трубки 744 прикреплены к струйным наконечникам 740 и к каналам 736 коллектора 726.
Как показано на фиг. 28-30, контактный дозирующий модуль 732 дозирует жидкость в ленту 104 (не показана). В альтернативном варианте реализации контактный дозирующий модуль 732 может дозировать жидкость в планшет с множеством лунок, такой как титрационный микропланшет. В альтернативном варианте реализации контактный дозирующий модуль 732 может осуществлять дозирование на плоскую поверхность. Контактный дозирующий модуль 732 может представлять собой пипеттор с параллельными каналами. Контактный дозирующий модуль 732 всасывает и дозирует жидкость с помощью пипеточных наконечников 738. Жидкость может представлять собой биологический образец. В альтернативном варианте реализации жидкость может представлять собой реагент. Контактный дозирующий модуль 732 может содержать один пипеточный наконечник 738. В альтернативных вариантах реализации контактный дозирующий модуль 732 может содержать любое количество пипеточных наконечников 738, в том числе 96 пипеточных наконечников 738 или 384 пипеточных наконечников 738. Контактный дозирующий модуль 732 дозирует жидкость, при этом жидкость все еще находится в наконечниках 740. Наконечники 740 входят в контакт с лунками, в которую дозируют жидкость.
Бесконтактный дозирующий модуль 734 дозирует жидкость в ленту 104. В альтернативном варианте реализации бесконтактный дозирующий модуль 734 может дозировать жидкость в планшет с множеством лунок, такой как титрационный микропланшет. В альтернативном варианте реализации бесконтактный дозирующий модуль 734 может осуществлять дозирование на плоскую поверхность. Бесконтактный дозирующий модуль 734 может представлять собой бесконтактный струйный дозатор с независимыми каналами. Бесконтактный дозирующий модуль 732 всасывает и дозирует жидкость посредством струйных наконечников 740. Жидкость может представлять собой реагент. В альтернативном варианте реализации жидкость может представлять собой биологический образец. Бесконтактный дозирующий модуль 732 может содержать один струйный наконечник 740. В альтернативных вариантах реализации бесконтактный дозирующий модуль 732 может содержать любое количество струйных наконечников 740, в том числе два, четыре, восемь или шестнадцать струйных наконечников 740. Когда бесконтактный дозирующий модуль 732 дозирует жидкость, жидкость отделяется от струйных наконечников 740, и только жидкость вступает в контакт с лунками, в которые дозируют жидкость.
Для отделения жидкости от струйных наконечников 740 дозирующий насос 724 дозирующего корпуса 706 нагнетает давление в напорный резервуар 722, трубки 744 и струйные наконечники 740 до необходимого давления на основании вязкости дозируемой текучей среды и необходимого объема дозирования. Напорный резервуар 722 применяется для сохранения давления, созданного дозирующим насосом 724. Напорный резервуар 722 обеспечивает постоянное давление для дозирования. Для дозирования жидкости, электроника 730 приводит в действие клапаны 742 для открытия клапанов 742, и давление в трубках 744 позволяет жидкости выстреливать из струйных наконечников 740. В показанном варианте реализации клапаны 742 представляют собой электромагнитные клапаны. Клапаны 742 могут быть открыты каждый по отдельности для дозирования жидкости из струйных наконечников 740 по отдельности. В альтернативном варианте реализации клапаны 742 могут быть открыты одновременно для единовременного дозирования жидкости из струйных наконечников 740. Как указано выше со ссылкой на фиг. 28, дозирующий корпус 706 и дозирующая головка 708 соединены и перемещаются одновременно вдоль направляющей 704 по оси Y портала. Это предотвращает перегибание и натяжение трубок 744 во время дозирования, тем самым минимизируя колебания давления внутри трубок 744. Уменьшение колебаний давления в трубках 744 повышает точность дозирования бесконтактного дозирующего модуля 734, особенно при малых объемах дозирования, таких как 800 нанолитров.
На фиг. 31А изображен изометрический вид дозирующей головки 708 с контактным дозирующим модулем 732 в выдвинутом положении и бесконтактным дозирующим модулем 734 со струйными наконечниками 740 в убранном положении. На фиг. 31В изображен изометрический вид дозирующей головки 708 с контактным дозирующим модулем 732 в убранном положении и бесконтактным дозирующим модулем 734 в выдвинутом положении. Бесконтактный дозирующий модуль 734 содержит струйные наконечники 740 и клапаны 742. В дополнение к контактному дозирующему модулю 732 и бесконтактному дозирующему модулю 734 дозирующая головка 708 содержит первую направляющую 746 по оси Z с рельсами 748, пружиной 750 и исполнительным приводным устройством 752. Дозирующая головка 708 также содержит вторую направляющую 754 по оси Z с рельсами 756, пружиной 758 (показана на фиг. 31С) и исполнительным приводным устройством 760. Исполнительное приводное устройство 752 перемещает контактный дозирующий модуль 732 в направлении Z вдоль рельсов 748. Исполнительное приводное устройство 760 перемещает бесконтактный дозирующий модуль 734 в направлении Z вдоль рельсов 756.
На фиг. 31С изображен частично прозрачный вид в перспективе первой направляющей 746 по оси Z и второй направляющей 754 по оси Z дозирующей головки 708, показанной на фиг. 31А-31В. Бесконтактный дозирующий модуль 734 со струйными наконечниками 740 прикреплен ко второй направляющей 754 по оси Z. Первая направляющая 746 по оси Z содержит рельсы 748, пружину 750, исполнительное приводное устройство 752, крепежную планку 762, регулировочный механизм 764 с мелким шагом, ось 766 шарнира и механизм идентификации 768. Вторая направляющая 754 по оси Z содержит рельс 756, пружину 758 и исполнительное приводное устройство 760.
Как показано на фиг. 30, 31А, 31В и 31С, в показанном варианте реализации первая направляющая 746 по оси Z прикреплена к направляющей 704 по оси Y портала. Контактный дозирующий модуль 732 прикреплен к первой направляющей 746 по оси Z и перемещается вдоль нее, и бесконтактный дозирующий модуль 734 прикреплен ко второй направляющей 754 по оси Z и перемещается вдоль нее. В показанном варианте реализации вторая направляющая 754 по оси Z прикреплена к контактному дозирующему модулю 732, так что вторая направляющая 754 по оси Z и бесконтактный дозирующий модуль 734 перемещаются в направлении Z, когда контактный дозирующий модуль 732 перемещается в направлении Z вдоль первой направляющей 746 по оси Z. В альтернативном варианте реализации вторая направляющая 754 по оси Z может быть прикреплена к направляющей 704 по оси Y портала, так что бесконтактный дозирующий модуль 734 перемещается в направлении Z только вдоль второй направляющей 754 по оси Z, независимо от движения по оси Z контактного дозирующего модуля 732. В другом альтернативном варианте реализации, в котором вторая направляющая 754 по оси Z прикреплена к направляющей 704 по оси Y портала, первая направляющая 746 по оси Z может быть прикреплена к бесконтактному дозирующему модулю 734, так что первая направляющая 746 по оси Z и контактный дозирующий модуль 732 перемещаются в направлении Z, когда бесконтактный дозирующий модуль 734 перемещается в направлении Z вдоль второй направляющей 754 по оси Z. В альтернативном варианте реализации каждый отдельный клапан 742, прикрепленный к соответствующему струйному наконечнику 740, может быть установлен на отдельной направляющей по оси Z для создания возможности каждому отдельному клапану 742 и соответствующему струйному наконечнику 740 перемещаться независимо в направлении Z.
Контактный дозирующий модуль 732 крепится к крепежной планке 762 первой направляющей 746 по оси Z. До прикрепления контактного дозирующего модуля 732 регулировочный механизм 764 с мелким шагом поворачивает крепежную планку 762 вокруг оси 766 шарнира с целью регулирования угла крепежной планки 762. Это обеспечивает крепление контактного дозирующего модуля 732 к крепежной планке 762, так что пипеточные наконечники 738 выровнены и находятся на одном уровне с матрицей лунок в ленте 104, планшетом для образцов или планшетом для реагентов для всасывания и дозирования.
Когда контактный дозирующий модуль 732 находится в выдвинутом положении, пружина 750 сжата. В случае отключения электропитания исполнительного приводного устройства 752 пружина 750 будет удерживать положение в направлении Z контактного дозирующего модуля 732 или втягивать контактный дозирующий модуль 732 вдоль первой направляющей 746 по оси Z. Это предотвращает повреждение пипеточных наконечников 738 и служит механизмом безопасности в случае, если пользователь взаимодействует с дозирующей головкой 708 внутри прибора 100. В альтернативных вариантах реализации может быть применен газовый амортизатор, альтернативный тип пружины или фрикционный ограничитель посредством зубчатой передачи. Вторая направляющая 754 по оси Z содержит пружину 758, функционирующую так же, как и пружина 750 с целью удержания положения в направлении Z бесконтактного дозирующего модуля 734 или втягивания бесконтактного дозирующего модуля 734 в случае отключения электропитания исполнительное приводного устройства 760. Это предотвращает повреждение струйных наконечников 740 и служит механизмом безопасности в случае, если оператор взаимодействует с дозирующей головкой 708 внутри прибора 100.
С целью всасывания и дозирования контактный дозирующий модуль 732 перемещается вдоль первой направляющей 746 по оси Z в выдвинутое положение (фиг. 31А). Бесконтактный дозирующий модуль 734 остается в убранном положении вдоль второй направляющей 754 по оси Z. С целью всасывания и дозирования бесконтактный дозирующий модуль 734 перемещается вдоль второй направляющей 754 по оси Z в выдвинутое положение (фиг. 31В), так что струйные наконечники 740 выступают за контактный дозирующий модуль 732. Контактный дозирующий модуль 732 может находиться в выдвинутом положении или убранном положении, когда бесконтактный дозирующий модуль 734 осуществляет всасывание и дозирование. Во время всасывания или дозирования или перед ним механизм идентификации 768 может считывать идентификатор, такой как штрих код, с ленты 104, планшета для образцов или планшета для реагентов, чтобы идентифицировать содержимое и конфигурацию ленты 104, планшета для образцов или планшета для реагентов. В одном варианте реализации механизм идентификации 768 может представлять собой фотокамеру. В альтернативном варианте реализации механизм идентификации 768 может представлять собой устройство считывания для радиочастотной идентификации, применяемое в сочетании с метками радиочастотной идентификации на или в ленте 104, планшете для образцов или планшете для реагентов для идентификации конфигурации и содержимого ленты 104, планшета для образцов или планшета для реагентов.
На фиг. 32А изображен прозрачный изометрический вид дозирующего корпуса 706 дозирующего узла 114, показанного на фиг. 28-30. На фиг. 32В изображен вид в перспективе дозирующего корпуса 706. Фиг. 32А-32В изображены прозрачными для демонстрации компонентов, заключенных в дозирующем корпусе 706. Дозирующий корпус 706 содержит напорный резервуар 722, дозирующий насос 724, коллектор 726 с каналами 736, узел 728 подачи и сброса технической жидкости, электронику 730, клапан 770 напорного резервуара и датчик давления 772. Узел 728 подачи и сброса технической жидкости содержит отверстие 774 подачи, отверстие 776 сброса и клапан 778 для технической жидкости. Отверстие 774 подачи соединено с источником технической жидкости, и отверстие 776 сброса соединено с приемником сбросов.
На фиг. 33 изображено схематическое представление бесконтактных дозирующих компонентов дозирующего корпуса 706 и дозирующей головки 708, показанных на фиг. 31А-31С и 32А-32В. Дозирующий корпус 706 содержит напорный резервуар 722, дозирующий насос 724, коллектор 726 с каналами 736, узел 728 подачи и сброса технической жидкости, клапан 770 напорного резервуара, датчик давления 772, обратный клапан 780 и фильтр 782. Узел 728 подачи и сброса технической жидкости содержит отверстие 774 подачи, отверстие 776 сброса, клапан 778 для технической жидкости и обратный клапан 784. Бесконтактный дозирующий модуль 734 содержит струйные наконечники 740 и клапаны 742. Трубки 744 соединяют бесконтактный дозирующий модуль 734 с дозирующим корпусом 706. Трубки 744 прикреплены к струйным наконечникам 740 и к каналам 736 коллектора 726.
Как показано на фиг. 32А-32В и фиг. 33, дозирующий корпус 706 соединен со струйными наконечниками 740 трубками 744. Трубки 744 соединены с коллектором 726 через каналы 736, и каждая из трубок 744 соединена с каждым из струйных наконечников 740. Датчик давления 772 измеряет давление в коллекторе 726, которое является таким же, как давление в трубках 744. Клапаны 742 открывают и закрывают струйные наконечники 740. Электроника 730 подает электропитание на все компоненты дозирующего корпуса 706 и дозирующей головки 708 и помогает управлять ими. В показанном варианте реализации электроника 730 представляет собой печатную плату.
Дозирующий насос 724 подает поток технической жидкости, необходимый для промывки и увеличения давления в бесконтактной дозирующей системе 36 и дозирующем корпусе 706. Дозирующий насос 724 соединен с клапаном 770 напорного резервуара и клапаном 778 для технической жидкости. Отверстие 774 подачи соединено с источником технической жидкости, и отверстие 776 сброса соединено с приемником сбросов. Техническая жидкость, такая как вода, входит в дозирующий корпус 706 через отверстие 774 подачи, и отработанная техническая жидкость выходит через отверстие 776 сброса. Клапан 778 для технической жидкости управляет поступлением технической жидкости и потоком отработанной технической жидкости из дозирующего корпуса 706 и через дозирующий насос 724. Напорный резервуар 722 соединен с клапаном 770 напорного резервуара. Клапан 770 напорного резервуара управляет потоком технической жидкости в и из напорного резервуара 722. Датчик давления 772 измеряет давление в напорном резервуаре 722, чтобы определить, было ли достигнуто необходимое давление в напорном резервуаре 722. Обратный клапан 780 впускает окружающий воздух в напорный резервуар 722, если давление в напорном резервуаре 722 падает ниже атмосферного давления. Фильтр 782 предотвращает попадание любых нежелательных частиц в напорный резервуар 722. Электроника 730 подает электропитание на все компоненты дозирующего корпуса 706 и дозирующей головки 708, за исключением исполнительных приводных устройств, и управляет ими. В показанном варианте реализации электроника 730 представляет собой печатную плату.
Для начала работы дозирующего корпуса 706 с бесконтактным дозирующим модулем 734, бесконтактный дозирующий модуль 734 перемещается в положение промывания. Клапан 770 напорного резервуара закрывается, при этом клапаны 742 и клапан 778 для технической жидкости открываются. Затем дозирующий насос 724 запускается в прямом направлении с целью прокачивания технической жидкости через отверстие 774 подачи, через обратный клапан 784, в коллектор 726, через каналы 736, в трубки 744 и через струйные наконечники 740, чтобы удалить воздух или любые отходы в струйных наконечниках 740. Струйные наконечники 740 и трубки 744 теперь заполнены технической жидкостью, а клапаны 742 закрыты.
Затем бесконтактный дозирующий модуль 734 перемещается в положение всасывания над планшетом для реагентов. Клапаны 742 открываются и закрываются по очереди, и дозирующий насос 724 запускается в обратном направлении с целью всасывания воздушного промежутка в каждый из струйных наконечников 740. В этом варианте реализации воздушный промежуток составляет приблизительно 20000 нанолитров. Затем струйные наконечники 740 опускаются в лунки планшета для реагентов, клапаны 742 открываются и закрываются по очереди, а дозирующий насос 724 запускается в обратном направлении с целью всасывания реагента в струйные наконечники 740. В этом варианте реализации струйные наконечники 740 всасывают от 80000 до 700000 нанолитров реагента в каждый из струйных наконечников 740. В альтернативных вариантах реализации струйные наконечники 740 могут всасывать другое количество реагента в зависимости от размера трубок 744. Воздушный промежуток предотвращает смешивание технической жидкости и реагента. Как только было осуществлено всасывание реагента в один или более из струйных наконечников 740, клапан 770 напорного резервуара открывается, дозирующий насос 724 запускается в прямом направлении, и техническая жидкость накачивается в напорный резервуар 722 через нижнюю часть напорного резервуара 722. Это создает давление за счет сжатия воздуха над технической жидкостью в напорном резервуаре 722 и повышения давления технической жидкости в трубках 744, воздушного промежутка между технической жидкостью и реагентом и реагента в трубках 744. Дозирующий насос 724 работает до момента достижения необходимого давления, давления, соответствующего вязкости и количеству реагента, необходимого для дозирования. Датчик давления 772 измеряет давление в напорном резервуаре 722 и компонентах коллектора 726 для определения момента достижения необходимого давления.
Затем бесконтактный дозирующий модуль 734 перемещается в положение дозирования над лентой 104 или над планшетом. Каждый из клапанов 742 включается электроникой 730 над требуемой лункой. При включении каждого из клапанов 742 давление в трубках 744 и струйных наконечниках 740 заставляет реагент выстреливать из каждого из струйных наконечников 740 и в лунки в ленте 104. Бесконтактный дозирующий модуль 734 перемещается в направлениях X и Y вдоль матрицы лунок в ленте 104, и клапаны 742 включаются многократно для дозирования реагента в каждую из лунок в ленте 104. Струйные наконечники 740 перемещаются по ленте 104 в направлениях X и Y во время дозирования. В показанном варианте реализации струйные наконечники 740 перемещаются непрерывно и осуществляют дозирование без необходимости останавливаться над каждой лункой ленты 104. Бесконтактный дозирующий модуль 734 может дозировать от 100 до 3000 нанолитров реагента. Клапаны 742 могут быть включены, каждый по отдельности, для дозирования реагента из каждого из струйных наконечников 740 по отдельности. В альтернативном варианте реализации клапаны 742 могут быть включены одновременно для осуществления дозирования реагента в несколько лунок за раз. После осуществления дозирования реагента в лунки в ленте 104 бесконтактный дозирующий модуль 734 может быть перемещен обратно в положение промывания и процесс может быть повторен.
Как показано на фиг. 28-33, дозирующая головка 708 может перемещаться вдоль направляющей 702 по оси X портала и направляющей 704 по оси Y портала для всасывания и дозирования реагента и/или биологического образца посредством контактного дозирующего модуля 732 и бесконтактного дозирующего модуля 734 в различных последовательностях. В одном варианте реализации дозирующая головка 708 перемещается вдоль направляющей 702 по оси X портала и направляющей 704 по оси Y портала в первое положение всасывания, где контактный дозирующий модуль 732 всасывает первую жидкость в по меньшей мере один из пипеточных наконечников 738. Затем дозирующая головка 708 перемещается во второе положение всасывания, где бесконтактный дозирующий модуль 734 всасывает вторую жидкость в по меньшей мере один из струйных наконечников 740. Затем дозирующая головка 708 перемещается в первое положение дозирования, где контактный дозирующий модуль 732 дозирует первую жидкость посредством по меньшей мере одного из пипеточных наконечников 738. Наконец, дозирующая головка 708 перемещается во второе положение дозирования, где бесконтактный дозирующий модуль 734 дозирует вторую жидкость посредством по меньшей мере одного из струйных наконечников 740. Эта последовательность всасывания и дозирования минимизирует испарение первой и второй жидкостей во время этой последовательности. В альтернативном варианте реализации, который также минимизирует испарение первой и второй жидкости, последовательность может быть такой, что бесконтактный дозирующий модуль 734 осуществляет всасывание, контактный дозирующий модуль 732 осуществляет всасывание, бесконтактный дозирующий модуль 734 осуществляет дозирование, и контактный дозирующий модуль 732 осуществляет дозирование.
В другом альтернативном варианте реализации бесконтактный дозирующий модуль 734 осуществляет всасывание, контактный дозирующий модуль 732 осуществляет всасывание, контактный дозирующий модуль 732 осуществляет дозирование, и бесконтактный дозирующий модуль 734 осуществляет дозирование. Эта последовательность минимизирует время, в течение которого жидкость находится в пипеточных наконечниках 738 контактного дозирующего модуля 732 до момента дозирования этой жидкости. В другом альтернативном варианте реализации контактный дозирующий модуль 732 осуществляет всасывание, бесконтактный дозирующий модуль 734 осуществляет всасывание, бесконтактный дозирующий модуль 734 осуществляет дозирование, и контактный дозирующий модуль 732 осуществляет дозирование. Эта последовательность минимизирует время, в течение которого жидкость находится в струйных наконечниках 740 бесконтактного дозирующего модуля 734 до момента дозирования этой жидкости.
УЗЕЛ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ЛЕНТЫ
На фиг. 34А изображен изометрический вид прибора 100 с узлом 120 герметизации ленты. Узел 120 герметизации ленты содержит аппликатор 800 и блокирующий механизм 802. Герметизирующее полотно 804 закреплено на узле 120 герметизации с помощью блокирующего механизма 802. На фиг. 34В изображен вид в перспективе герметизирующего полотна 804 с герметизирующими элементами 106 на подложке 806. Узел 120 герметизации ленты отслаивает герметизирующие элементы 106 с подложки 806 герметизирующего полотна 804. Аппликатор 800 узла 120 герметизации ленты герметизирует ленту 104 с помощью герметизирующих элементов 106 после осуществления дозирования биологического образца и реагента в ленту 104. Герметизирующие элементы 106 удерживают смесь биологического образца и реагента в ленте 104 и предотвращают утечку, испарение и загрязнение смеси биологического образца и реагента в ленте 104.
На фиг. 35 изображен вид в перспективе узла 120 герметизации ленты, расположенного рядом с узлом 118 лентопротяжного тракта. Узел 118 лентопротяжного тракта содержит первое положение 130, второе положение 132, третье положение 134 и четвертое положение 136. Узел 120 герметизации ленты содержит головку 808. Узел 120 герметизации ленты может перемещаться в направлении Y, перпендикулярном узлу 118 лентопротяжного тракта, и в направлении X, параллельном узлу 118 лентопротяжного тракта. Таким образом, узел 120 герметизации ленты может быть расположен рядом с узлом 118 лентопротяжного тракта, при этом головка 808 расположена во втором положении 132. Узел 120 герметизации ленты герметизирует ленту 104 во втором положении 132 после осуществления дозирования биологического образца и реагента.
На фиг. 36А изображен вид сверху узла 120 герметизации ленты внутри прибора 100. На фиг. 36В и 36С изображены виды в перспективе узла 120 герметизации ленты. Узел 120 герметизации ленты содержит приводной механизм 810 для перемещения по оси X с исполнительным приводным устройством 812 и приводным ремнем 814, приводной механизм 816 для перемещения по оси Y с исполнительным приводным устройством 818 и приводным ремнем 820, стол 822 для перемещения по оси X, рельсы 824 для перемещения по оси X, стол 826 для перемещения по оси Y и рельсы 828 для перемещения по оси Y. Приводной механизм 810 для перемещения по оси X соединен со столом 822 для перемещения по оси X. Приводной механизм 816 для перемещения по оси Y соединен со столом 826 для перемещения по оси Y. Стол 822 для перемещения по оси X установлен на рельсах 824 для перемещения по оси X, и стол 826 для перемещения по оси Y установлен на рельсах 828 для перемещения по оси Y. Рельсы 828 для перемещения по оси Y установлены на столе 822 для перемещения по оси X.
Приводной механизм 810 для перемещения по оси X и приводной механизм 816 для перемещения по оси Y перемещают узел 120 герметизации ленты в направлениях X и Y для выравнивания узла 120 герметизации ленты с узлом 118 лентопротяжного тракта, так чтобы герметизирующий элемент 106 мог быть надлежащим образом нанесен на ленту 104. Для перемещения узла 120 герметизации ленты в направлении X исполнительное приводное устройство 812 приводит в движение приводной ремень 814, передавая движение столу 822 для перемещения по оси X и перемещая стол для перемещения по оси X по рельсам 824 для перемещения по оси X. В вариантах реализации, показанных на фиг. 36А-36С, исполнительное приводное устройство 812 представляет собой двигатель. В альтернативных вариантах реализации исполнительное приводное устройство 812 может приводить в движение приводной ремень 814 посредством любого подходящего механизма, такого как, например, электрический двигатель, пневматический двигатель или гидравлический двигатель. Для перемещения узла 120 герметизации ленты в направлении Y, исполнительное приводное устройство 818 приводит в движение приводной ремень 820, передавая движение столу 826 для перемещения по оси Y и перемещая стол 826 для перемещения по оси Y по рельсам 828 для перемещения по оси Y. В варианте реализации, показанном на фиг. 36А-36С, исполнительное приводное устройство 818 представляет собой двигатель. В альтернативных вариантах реализации исполнительное приводное устройство 818 может приводить в движение приводной ремень 820 посредством любого подходящего механизма, такого как, например, электрический двигатель, пневматический двигатель или гидравлический двигатель.
На фиг. 37А изображен изометрический вид части узла 120 герметизации ленты. На фиг. 37В изображен вид сбоку узла 120 герметизации ленты с путем В протягивания. Узел 120 герметизации ленты содержит герметизирующее полотно 804, головку 808, держатель 830 катушки с блокирующим механизмом 802, датчик 834, отслаивающую пластину 836 с нижней кромкой 838, поддерживающий приемный механизм 840 для подложки, рычаг 862 и муфту скольжения 874. Поддерживающий приемный механизм 840 для подложки содержит вводную направляющую 842, верхнюю направляющую 844, выводную направляющую 846, приводной ролик 848, фрикционный ролик 849, натяжной стержень 856, натяжную пружину 857, вал 858, исполнительное приводное устройство 860 вала и неподвижный холостой ролик 864. Герметизирующее полотно 804 установлено на держателе 830 катушки и протягивается через узел 120 герметизации ленты вдоль пути В протягивания.
До протягивания герметизирующего полотна 804 через узел 120 герметизации ленты герметизирующее полотно 804 размещают на держателе 830 катушки, и блокирующий механизм 802 фиксирует герметизирующее полотно 804 в узле 120 герметизации ленты. В вариантах реализации, показанных на фиг. 37А-37В, блокирующий механизм 802 представляет собой блокирующий механизм с маховиком (показан более подробно на фиг. 39А-39В). В альтернативных вариантах реализации блокирующий механизм 802 может фиксировать герметизирующее полотно 804 с помощью любого подходящего механизма, такого как эксцентриковый зажим и рычаг. Перед ручной протяжкой герметизирующего полотна 804 через узел 120 герметизации ленты может быть удалено некоторое количество герметизирующих элементов 106, так что вручную протягивают только подложку 806.
Как только герметизирующее полотно 804 будет зафиксировано на держателе 830 катушки, рычаг 862 поворачивают по часовой стрелке приблизительно на девяносто градусов, чтобы открыть путь В протягивания (см. фиг. 38В-38С для больших подробностей), и герметизирующее полотно 804 может быть вручную протянуто вдоль пути В протягивания через узел 120 герметизации ленты. Герметизирующее полотно 804 сначала проходит по отслаивающей пластине 836 и вокруг нижней кромки 838 отслаивающей пластины 836. Герметизирующее полотно 804 входит в поддерживающий приемный механизм 840 для подложки через вводную направляющую 842. Герметизирующее полотно 804 вручную продвигается за вводную направляющую 842, верхнюю направляющую 844, выводную направляющую 846 и наружу задней стороны поддерживающего приемного механизма 840 для подложки. Герметизирующее полотно 804 вручную продвигается за неподвижный холостой ролик 864 и прикрепляется к валу 858. Путь В протягивания затем закрывается поворотом рычага 862 против часовой стрелки, возвращая рычаг 862 в его исходное положение (см. фиг. 38А-38В для больших деталей). Когда путь В протягивания закрыт, фрикционный ролик 849 прижимает подложку 806 к приводному ролику 848. Натяжная пружина 857 определяет величину прижимного усилия. В одном варианте реализации герметизирующее полотно 804 может быть прикреплено к одноразовой принимающей гильзе (не показана), закрепленной на валу 858. Применение одноразовой принимающей гильзы упрощает удаление подложки 806 из узла 120 герметизации ленты после удаления герметизирующих элементов 106 с герметизирующего полотна 804, предоставляя подложку 806 намотанной вокруг одноразовой принимающей гильзы (не показана).
После протяжки герметизирующего полотна 804 вручную через узел 120 герметизации ленты герметизирующее полотно 804 может автоматически продвигаться через узел 120 герметизации ленты вдоль пути В протягивания. Для автоматического продвижения герметизирующего полотна 804 исполнительное приводное устройство 850 приводит в движение приводной ролик 848 для продвижения герметизирующего полотна 804 между фрикционным роликом 849 и приводным роликом 848. Муфта скольжения 874 держателя 830 катушки поддерживает необходимый уровень натяжения герметизирующего полотна 804 на нижней кромке 838 отслаивающей пластины 836 и вдоль пути В протягивания между держателем 830 катушки, приводным роликом 848 и фрикционным роликом 849. После автоматического продвижения герметизирующего полотна 804 узлом 120 герметизации ленты, исполнительное приводное устройство 860 вала вращает вал 858 для обратной перемотки слабо натянутого участка герметизирующего полотна 804, созданного вдоль пути В протягивания между валом 858 и приводным роликом 848 и фрикционным роликом 849. Вал 858 может наматывать или перематывать подложку 806. При наматывании подложки 806 от герметизирующего полотна 804 вокруг вала 858 неподвижный холостой ролик 864 может контактировать с герметизирующим полотном 804. По мере продвижения герметизирующего полотна 804 через узел 120 герметизации ленты и удаления герметизирующих элементов 106 с подложки 806 подложка 806 наматывается вокруг вала 858. Подложка 806, намотанная вокруг вала 858, может быть утилизирована, как только вал 858 будет заполнен.
По мере автоматического перемещения поддерживающим приемным механизмом 840 для подложки герметизирующего полотна 804 датчик 834 обнаруживает положение герметизирующего элемента 106 на герметизирующем полотне 804 через путь S датчика. Датчик 834 посылает поддерживающему приемному механизму 840 для подложки сигнал остановить продвижение герметизирующего полотна 804, когда герметизирующий элемент 106 расположен на отслаивающей пластине 836. Нижняя кромка 838 отслаивающей пластины 836 может иметь небольшой радиус для облегчения отслаивания герметизирующего элемента, когда узел 120 герметизации ленты автоматически продвигает герметизирующее полотно 804. Герметизирующее полотно 804 перемещается по отслаивающей пластине 836 и проходит вокруг нижней кромки 838, датчик 834 посылает поддерживающему приемному механизму 840 для подложки сигнал остановить продвижение герметизирующего полотна 804 непосредственно перед тем, как герметизирующий элемент 106 переместится за нижнюю кромку 838 отслаивающей пластины 836 и начнет отделяться от подложки 806. Нижняя кромка 838 отслаивающей пластины 836 расположена под таким углом, что когда герметизирующий элемент 106 перемещается за нижнюю кромку 838, передний край герметизирующего элемента 106 отделяется от подложки 806. В альтернативных вариантах реализации второй датчик может быть использован для определения момента прохода нижней кромки 838 передним краем герметизирующего элемента 106, тем самым указывая на отделение переднего края герметизирующего элемента 106 от подложки 806.
На фиг. 38А изображен вид в перспективе приемного механизма 840 для подложки. На фиг. 38В изображен вид сбоку приемного механизма 840 для подложки с фрикционным роликом 849 в закрытом положении. На фиг. 38С изображен вид сбоку приемного механизма 840 для подложки с фрикционным роликом 849 в открытом положении. Поддерживающий приемный механизм 840 для подложки содержит вводную направляющую 842, верхнюю направляющую 844, крепление 845, выводную направляющую 846, приводной ролик 848, фрикционный ролик 849, исполнительное приводное устройство 850, шкив 852, приводной ремень 854, натяжной стержень 856, натяжную пружину 857, рычаг 862 и эксцентрик 863.
При автоматическом продвижении герметизирующего полотна 804 через поддерживающий приемный механизм 840 для подложки герметизирующее полотно 804 защемляется между фрикционным роликом 849 и приводным роликом 848, так что фрикционный ролик 849 вращается с такой же скоростью, что и приводной ролик 848. Для обеспечения возможности ручного протягивания герметизирующего полотна 804 через путь В протягивания (показанный на фиг. 37В) рычаг 862 может быть повернут приблизительно на девяносто градусов по часовой стрелке для поворота фрикционного ролика 849 в направлении от приводного ролика 848. Это действие перемещает фрикционный ролик 849 из закрытого положения, показанного на фиг. 38В, в открытое положение, показанное на фиг. 38С. Когда фрикционный ролик 849 находится в открытом положении, герметизирующее полотно 804 может быть вручную протянуто через путь В протягивания, проходя мимо вводной направляющей 842 и верхней направляющей 844, между фрикционным роликом 849 и приводным роликом 848 и над выводной направляющей 846. Затем рычаг 862 может быть повернут против часовой стрелки для поворота фрикционного ролика 849 обратно в закрытое положение, в котором герметизирующее полотно 804 защемлено между приводным роликом 848 и фрикционным роликом 849.
Фрикционный ролик 849 открывается и закрывается путем поворота рычага 862. Рычаг 862 прикреплен к эксцентрику 863 и натяжному стержню 856, так что когда рычаг 862 поворачивают, эксцентрик 863 также поворачивается. При повороте рычага 862 по часовой стрелке эксцентрик 863 толкает крепление 845, поворачивая натяжной стержень 856 по часовой стрелке в положение на фиг. 38С. Поворот по часовой стрелке натяжного стержня 856 перемещает фрикционный ролик 849 в направлении от приводного ролика 848, так что фрикционный ролик 849 больше не контактирует с приводным роликом 848. Это обеспечивает возможность вручную подавать герметизирующее полотно 804 в поддерживающий приемный механизм 840 для подложки. После того, как герметизирующее полотно 804 было вручную подано в поддерживающий приемный механизм 840 для подложки, рычаг 862 может быть повернут против часовой стрелки для поворота эксцентрика 863 в противоположном направлении для возврата натяжного стержня 856 в положение, изображенное на фиг. 38В. Это позволяет пружине 857, которая тянет натяжной стержень 856, притягивать фрикционный ролик 849 к приводному ролику 848, пока герметизирующее полотно 804 не будет защемлено между приводным роликом 848 и фрикционным роликом 849 с заданным усилием. Это обеспечивает возможность для автоматического продвижения герметизирующего полотна 804.
Фиг. 39А-39В изображены виды в разрезе держателя 830 катушки с блокирующим механизмом 802 в разблокированном положении, изображенном на фиг. 39А, и блокирующим механизмом 802 в заблокированном положении, изображенном на фиг. 39В. Держатель 830 катушки содержит блокирующий механизм 802, прижимную деталь 866, резиновый ролик 868, винт 870, катушку 872 и муфту скольжения 874.
Для предотвращения вращения катушки 872 независимо от держателя 830 катушки держатель 830 катушки содержит блокирующий механизм 802. Блокирующий механизм 802 соединен с прижимной деталью 866, соединенной с резиновым роликом 868, так что когда блокирующий механизм 802 заблокирован, блокирующий механизм 802 надавливает на прижимную деталь 866, которая, в свою очередь, сжимает резиновый ролик 868. Блокирующий механизм 802 может быть заблокирован или разблокирован путем поворота вручную блокирующего механизма 802 вокруг конца винта 870. Блокирующий механизм 802 может быть заблокирован частично, обеспечивая тем самым переменное давление на резиновый ролик 868 и, таким образом, переменное давление на катушку 872. Когда блокирующий механизм 802 находится в заблокированном положении, резиновый ролик 868 оказывает на катушку 872 максимальное давление. Когда блокирующий механизм 802 находится в разблокированном положении, резиновый ролик 868 не оказывает давления на катушку 872. Когда блокирующий механизм 802 находится в частично заблокированном положении, резиновый ролик 868 оказывает на катушку 872 частичное давление. Таким образом, катушка 872 вращается с резиновым роликом 868 при автоматическом продвижении герметизирующего полотна 804 через узел 120 герметизации ленты. Муфта скольжения 874 выполнена с возможностью регулирования для поддержания необходимого натяжения подложки 806 вдоль пути В протягивания (показан на фиг. 37В) при ручном или автоматическом продвижении герметизирующего полотна 804 через узел 120 герметизации ленты.
На фиг. 40 изображен частично прозрачный вид в перспективе аппликатора 800 узла 120 герметизации ленты. На фиг. 41 изображен вид снизу площадки 876 аппликатора 800. Аппликатор 800 содержит головку 808, площадку 876, содержащую вакуумные отверстия 878, вал 880, исполнительное приводное устройство 882, вал 884, приводной ремень 886, шкивы 888 и вакуумные камеры 890. Головка 808 соединена с валом 880 и поворачивается вокруг него. Головка 808 соединена с приводным ремнем 886. Приводной ремень 886 огибает шкивы 888 и вал 884. Вал 884 соединен с исполнительным приводным устройством 882. Головка 808 содержит вакуумные камеры 890 аппликатора, образующие вакуумные отверстия 878 в площадке 876 аппликатора. Выпуклая лицевая поверхность головки 808 покрыта площадкой 876, которая может быть изготовлена из вулканизированной резины для облегчения сжатия, когда головка 808 прижимает герметизирующий элемент 106 на ленту 104. Для перемещения головки 808 исполнительное приводное устройство 882 приводит в движение вал 884. Вал 884 поворачивает головку 808 вокруг вала 880 посредством приводного ремня 886 и шкивов 888. Головка 808 поворачивается вокруг вала 880 для отслоения герметизирующего элемента 106 с герметизирующего полотна 804 и прижатия герметизирующего элемента 106 на ленту 104.
На фиг. 42А-42В изображены частично прозрачные виды в перспективе части узла 120 герметизации ленты, удаляющей герметизирующий элемент 106 с подложки 806 герметизирующего полотна 804. На фиг. 42А герметизирующий элемент 106 находится в положении отслаивания. На фиг. 42В герметизирующий элемент 106 полностью удален с подложки 806. Узел 120 герметизации ленты содержит аппликатор 800 (полностью показанный на фиг. 40), отслаивающую пластину 836 с нижней кромкой 838 (показана на фиг. 37В) и поддерживающий приемный механизм 840 для подложки с вводной направляющей 842. Аппликатор 800 содержит головку 808 с первым краем 892 и вторым краем 894, площадку 876 с вакуумными отверстиями 878 (показанными на фиг. 40-41), вал 880 и вакуумные камеры 890 (показаны на фиг. 40).
Аппликатор 800 перемещает головку 808 таким образом, что площадка 876 повернута к отслаивающей пластине 836 первым краем 892 головки 808 рядом с передним краем герметизирующего элемента 106 в положении готовности к отслаиванию. Головка 808 поворачивается вокруг вала 880 с той же скоростью, с которой герметизирующее полотно 804 продвигается приемным механизмом 840 для подложки. Вакуумные камеры 890 могут приводиться в действие поэтапно, так что вакуумные камеры 890 приводятся в действие постепенно от первого края 892 до второго края 894 головки 808 по мере отслаивания герметизирующего элемента 106 с подложки 806. Вакуумные камеры 890 могут приводиться в действие только для части герметизирующего элемента 106, которая была отслоена и находится в контакте с площадкой 876. Когда герметизирующий элемент 106 полностью удален с подложки 806, все вакуумные камеры 890 могут быть приведены в действие. Когда герметизирующий элемент 106 полностью удален с подложки 806 и полностью захвачен головкой 808, головка 808 перемещается в положение, повернутое вниз к ленте 104.
Поддерживающий приемный механизм 840 для подложки продвигает герметизирующее полотно 804 с такой же скоростью, с которой аппликатор 800 поворачивает головку 808 вокруг вала 880 для снятия герметизирующего элемента 106 с герметизирующего полотна 804. Таким образом, поддерживающий приемный механизм 840 для подложки может автоматически продвигать герметизирующее полотно 804 вокруг отслаивающей пластины 836 и через вводную направляющую 842, и поддерживающий приемный механизм 840 для подложки может работать в сочетании с аппликатором 800 для отслаивания герметизирующего элемента 106 с герметизирующего полотна 804.
На фиг. 43А-43В изображены виды сбоку узла 120 герметизации ленты, наносящего герметизирующий элемент 106 на ленту 104 во втором положении 132 на узле 118 лентопротяжного тракта. На фиг. 43А изображен вид сбоку узла 120 герметизации ленты непосредственно перед нанесением герметизирующего элемента 106. На фиг. 43В изображен вид сбоку узла 120 герметизации ленты непосредственно после нанесения герметизирующего элемента 106. Узел 120 герметизации ленты содержит головку 808, стол 822 для перемещения по оси X, рельсы 824 для перемещения по оси X, стол 826 для перемещения по оси Y и рельсы 828 для перемещения по оси Y. Площадка 876 расположена на головке 808 и содержит вакуумные отверстия 878 (показанные на фиг. 40А-40В), вакуумные камеры 890 (показанные на фиг. 40А-40В), первый край 892 и второй край 894.
Для нанесения герметизирующего элемента 106 на ленту 104 стол 826 для перемещения по оси Y перемещается вдоль рельсов 828 для перемещения по оси Y в направлении к узлу 118 лентопротяжного тракта. В это же время головка 808 поворачивается вниз, так что второй край 894 площадки 876 опускается на одну сторону ленты 104, позволяя герметизирующему элементу 106 войти в начальный контакт с лентой 104 (показано на фиг. 43А). Стол 826 для перемещения по оси Y продолжает продвигаться вдоль рельсов 828, синхронно перемещаясь с поворотом головки 808. Головка 808 осуществляет колебание от второго края 894 к первому краю 892 и затем от второго края 894 к первому краю 892 в первый раз при движении вперед и назад, соответственно, стола 826 для перемещения по оси Y вдоль рельсов 828 для перемещения по оси Y. Это движение колебания оказывает давление на герметизирующий элемент 106 и ленту 104 для прижатия герметизирующего элемента 106 к ленте 104. В этом варианте реализации, если 103,4 или более килопаскалей (15 или более фунтов давления на квадратный дюйм) приложить головкой 808 к ленте 104, чувствительный к давлению клей на герметизирующем элементе 106 может быть приведен в действие. В альтернативном варианте реализации требуемая величина давления зависит от чувствительности к давлению используемого клея. Во время перемещения головки 808 по ленте 104 в первый раз вакуумные камеры 890 отключаются, и герметизирующий элемент 106 переносится на ленту 104. В альтернативном варианте реализации вакуумные камеры 890 не отключаются, а герметизирующий элемент 106 все равно переносится на ленту 104.
После нанесения герметизирующего элемента 106 стол 826 для перемещения по оси Y перемещается в обратном направлении вдоль рельсов 828 для перемещения по оси Y, вдоль ленты 104, и исполнительное приводное устройство 812 перемещает стол 822 для перемещения по оси X вдоль рельсов 824 для перемещения по оси X незначительно вперед или назад по ходу движения в направлении X. Это движение перемещает головку 808 незначительно вперед или назад по ходу движения от того места, где был нанесен герметизирующий элемент 106, и позволяет столу 826 для перемещения по оси Y снова перемещаться вперед вдоль ленты 104, синхронно перемещаясь с поворотом головки 808. Головка 808 осуществляет колебания от второго края 894 к первому краю 892 и затем от второго края 894 к первому краю 892 во второй раз при движении вперед и назад, соответственно, стола 826 для перемещения по оси Y вдоль рельсов 828. Это второе движение колебания обеспечивает приведение в действие чувствительного к давлению клея по всей поверхности герметизирующего элемента 106, в том числе в тех местах, где вакуумные отверстия 878 были помещены по отношению к ленте 104 и герметизирующему элементу 106 во время первого движения колебания головки 808.
ТЕПЛОВОЙ МОДУЛЬ И НАГРЕВАЕМАЯ КАМЕРА ПОД ДАВЛЕНИЕМ
На фиг. 44 изображен изометрический вид узла 118 лентопротяжного тракта, проходящего через прибор 100. Узел 118 лентопротяжного тракта содержит первое положение 130, второе положение 132, третье положение 134 и четвертое положение 136. Также на фиг. 45 изображена лента 104, тепловой модуль 210 и нагреваемая камера 212 под давлением.
Лента 104 содержит матрицу лунок, которые могут содержать смесь биологического образца и реагента. Лента 104 подается в узел 118 лентопротяжного тракта и затем продвигается в первое положение 130. Под первым положением 130 расположен механизм отрезания ленты. Механизм отрезания ленты может быть приведен в движение вверх для отрезания ленты 104, если необходимо. Лента 104 может также продвигаться вдоль узла 118 лентопротяжного тракта без отрезания. Лента 104 продвигается из первого положения 130 во второе положение 132 вдоль узла 118 лентопротяжного тракта. Во втором положении 132 смесь биологического образца и реагента дозируют на ленту 104 посредством дозирующего узла 114 (не показан). Смесь биологического образца и реагента смешивают вместе в матрице лунок на ленте 104 для получения смеси биологического образца и реагента. Смесь биологического образца и реагента в ленте 104 может быть нагрета или охлаждена во втором положении 132 с помощью теплового модуля, расположенного под вторым положением 132. Герметизирующий элемент 106 может также быть помещен на матрицу лунок на ленте 104 для герметизации смеси биологического образца и реагента в матрице лунок, когда лента 104 находится во втором положении 132. После осуществления дозирования и герметизации лента 104 продвигается в третье положение 134. Смесь биологического образца и реагента в ленте 104 может быть нагрета или охлаждена в третьем положении 134 с помощью теплового модуля, расположенного под третьим положением 134. Лента 104 может ожидать в третьем положении 134, пока прибор 100 не будет готов к анализу смеси биологического образца и реагента в ленте 104.
Когда прибор 100 готов к осуществлению амплификации и анализа смеси биологического образца и реагента, лента 104 может продвигаться в четвертое положение 136. Под четвертым положением 136 расположен тепловой модуль 210 для регулирования температуры смеси биологического образца и реагента в ленте 104. Над четвертым положением 136 расположена нагреваемая камера 212 под давлением для создания постоянного давления вдоль верхней части ленты 104. Тепловой модуль 210 может быть использован для нагрева смеси биологического образца и реагента при постоянной температуре или циклического воздействия на смесь биологического образца и реагента несколькими температурами. Нагреваемая камера 212 под давлением может быть герметично изолирована от внешнего воздуха, окружающего нагреваемую камеру 212 под давлением. Нагреваемая камера 212 под давлением повышает давление и нагревает область над четвертым положением 136 для анализа смеси биологического образца и реагента в ленте 104. Нагреваемая камера 212 под давлением дополнительно нагревает смесь биологического образца и реагента и предотвращает образование конденсата на герметизирующем элементе 106, покрывающем матрицу лунок на ленте 104 для обеспечения точного анализа. Либо после, либо во время нагрева смесь биологического образца и реагента может быть проанализирована с помощью фотокамеры, расположенной над четвертым положением 136.
Тепловой модуль 210 и нагреваемая камера 212 под давлением также могут быть использованы для улучшения нанесения и адгезии нижней стороны герметизирующего элемента 106 к верхней стороне ленты 104, когда лента 104 используется вне прибора 100. В одном варианте реализации это использование ленты 104 может представлять собой циклическую термообработку ленты 104 в водяной бане. Для улучшения нанесения и адгезии герметизирующего элемента 106 на ленте 104, лента 104 продвигается в четвертое положение 136, тепловой модуль 210 поднимается, происходит нагрев и приложение давления к замкнутому пространству нагреваемой камеры 212 под давлением, и может истечь некоторое количество времени. В одном варианте реализации это время может составлять 60 секунд. В других вариантах реализации может быть использовано любое обоснованное количество времени. По завершении операции тепловой модуль 210 опускается, нагреваемая камера 212 под давлением поднимается, а лента 104 может продвигаться для использования вне прибора 100.
В этом варианте реализации клей между герметизирующим элементом 106 и лентой 104 в оптимальном случае наносят при температуре выше комнатной температуры. Также, усилие, прикладываемое к герметизирующему элементу 106 путем сжатия замкнутого пространства, и тем самым прижимая герметизирующий элемент 106 к ленте 104, является равномерным по всему герметизирующему элементу 106. Это усилие помогает обеспечить контакт нижней стороны герметизирующего элемента 106 ленты 104, которая не находится непосредственно над лункой ленты 104, с верхней стороной ленты 104. Таким образом, применение тепла и давления по истечении времени может существенно улучшить адгезию герметизирующего элемента 106 к ленте 104.
На фиг. 45А изображен вид в перспективе теплового модуля 210 и нагреваемой камеры 212 под давлением с нагреваемой камерой 212 под давлением в закрытом положении. На фиг. 45В изображен вид в перспективе теплового модуля 210 и нагреваемой камеры 212 под давлением с нагреваемой камерой 212 под давлением в открытом положении. На фиг. 45С изображен покомпонентный вид теплового модуля 210 и нагреваемой камеры 212 под давлением. Также на фиг. 45С изображены лента 104 и герметизирующий элемент 106. На фиг. 45D изображен покомпонентный вид теплового модуля 210. На фиг. 45Е изображен покомпонентный вид нагреваемой камеры 212 под давлением.
Тепловой модуль 210 используется для регулирования температуры смеси биологического образца и реагента в матрице лунок на ленте 104. Лента 104 может быть расположена на верхней стороне теплового модуля 210. Тепловой модуль 210 содержит полости, выполненные с возможностью приема матрицы лунок на ленте 104. Полости теплового модуля 210 незначительно меньше лунок в ленте 104 или имеют такой же размер, для образования плотного контакта между внутренней поверхностью полостей теплового модуля 210 и наружной поверхностью лунок на ленте 104. Тепловой модуль 210 может быть использован для нагревания или охлаждения смеси биологического образца и реагента в ленте 104. Тепловой модуль 210 может нагревать смесь биологического образца и реагента при постоянной температуре, или тепловой модуль 210 может циклически воздействовать на смесь биологического образца и реагента несколькими температурами.
Над тепловым модулем 210 и лентой 104 расположена нагреваемая камера 212 под давлением. Когда тепловой модуль 210 нагревает смесь в ленте 104, давление пара в лунках в ленте 104 может вызывать отслоение герметизирующего элемента 106 с ленты 104. Нагреваемая камера 212 под давлением повышает давление в пространстве над герметизирующим элементом 106 ленты 104 для создания усилия, оказывающего давление на герметизирующий элемент 106. Это давление удерживает герметизирующий элемент 106 в контакте с лентой 104, а также прижимает матрицу лунок на ленте 104 в полости теплового модуля 210 для обеспечения лучшего теплообмена между тепловым модулем 210 и смесью биологического образца и реагента в матрице лунок на ленте 104. Нагреваемая камера 212 под давлением также нагревает область над лентой 104 для предотвращения образования конденсата на герметизирующем элементе 106 для возможности точного детектирования. Либо во время, либо после нагрева смеси биологического образца и реагента тепловым модулем 210, фотокамера, такая как CCD фотокамера, расположенная над нагреваемой камерой 212 под давлением, может анализировать смесь биологического образца и реагента в матрице лунок в ленте 104.
Тепловой модуль 210 содержит первую часть 1002 корпуса, вторую часть 1004 корпуса, прокладку 1006, установочный элемент 1008, впускные отверстия 1010, выпускные отверстия 1012, углубление 1014, тепловой блок 1020, лунки 1022, канал 1052 для текучей среды (не показан на фиг. 45А-45Е), и канал 1054 для текучей среды (не показан на фиг. 45А-45Е). Тепловой блок 1020 содержит первую пластину 1030, первый лист 1032, вторую пластину 1034, второй лист 1036, термоэлектрические модули (ТЭМ) 1038, теплопроводную смесь 1040 (не показана на фиг. 45А-45Е) и датчик 1042 температуры. Тепловой модуль 210 будет рассмотрен более подробно на фиг. 46А-49.
Неподвижная рама 990 соединена с узлом 118 лентопротяжного тракта. Подвижная рама 992 соединена с неподвижной рамой 990 с помощью шарнирных осей 994. Неподвижная рама 990 соединена с исполнительным приводным устройством 996 с вертикальными креплениями 998. Исполнительное приводное устройство 996 соединено с подвижной рамой 992 с помощью оси 1000. Интерфейсная обойма 1058 нагреваемой камеры 212 под давлением соединяет нагреваемую камеру 212 под давлением с подвижной рамой 992. В показанном варианте реализации исполнительное приводное устройство 996 представляет собой пневматический цилиндр. В альтернативных вариантах реализации исполнительное приводное устройство 996 может представлять собой другой тип исполнительного приводного устройства, такое как пневматическое, гидравлическое, соленоидное или электромагнитное исполнительное приводное устройство. Исполнительное приводное устройство 996 перемещает нагреваемую камеру 212 под давлением из закрытого положения (фиг. 45А) в открытое положение (фиг. 45В) путем поворота подвижной рамы 992 вокруг шарнирных осей 994.
Нагреваемая камера 212 под давлением содержит интерфейсную обойму 1058, зажим 1060, корпус 1062, болты 1064, стеклянные закрывающие пластины 1066, прокладку 1068, прокладку 1070, изолирующую пластину 1071, прокладку 1072, прокладку 1073, замкнутое пространство 1074 (не показано на фиг. 45А-45В), вентиляционную камеру 1076 нагревателя с воздухораспределительными отверстиями 1077, нагревательный элемент 1078, фитинг 1080 для сжатого воздуха, электрическое соединение 1082 (не показано на фиг. 45А-45Е), маску 1084 (не показана на фиг. 45А-45Е), фитинг 1086 воздушного насоса, фитинг 1087 воздушного насоса, фитинг 1088 воздушного насоса, фитинг 1089 воздушного насоса, фитинг 1090 воздушного насоса, фитинг 1092 воздушного насоса, воздушный насос 1094 (не показан на фиг. 45А-45Е), источник 1096 сжатого воздуха (не показан на фиг. 45А-45Е) и датчик 1098 температуры (не показан на фиг. 45А-45Е). Нагреваемая камера 212 под давлением будет рассмотрена более подробно ниже на фиг. 50-52.
На фиг. 46А изображен вид в перспективе теплового модуля 210. На фиг. 46В изображен вид в перспективе нижней части теплового модуля 210. На фиг. 46С изображен вид сверху теплового модуля 210. На фиг. 46D изображен изометрический вид массива ленты 104 на тепловом модуле 210. Тепловой модуль 210 содержит первую часть 1002 корпуса, вторую часть 1004 корпуса, прокладку 1006, установочный элемент 1008, впускные отверстия 1010, выпускные отверстия 1012, углубление 1014, тепловой блок 1020 и полости 1022. Также на фиг. 46D изображена лента 104.
Тепловой модуль 210 расположен вдоль узла 118 лентопротяжного тракта в приборе 100. Тепловой модуль 210 содержит первую часть 1002 корпуса, расположенную над второй частью 1004 корпуса. Прокладка 1006 расположена между первой частью 1002 корпуса и второй частью 1004 корпуса. Установочный элемент 1008 расположен вокруг второй части 1004 корпуса. Вторая часть 1004 корпуса содержит установочный элемент 1008, который может быть использован для установки теплового модуля 210 в узле 118 лентопротяжного тракта.
Тепловой модуль 210 также содержит два впускных отверстия 1010 и два выпускных отверстия 1012. Впускные отверстия 1010 расположены на первом конце теплового модуля 210 и могут принимать текучую среду. Эта текучая среда может течь через систему терморегулирования в первую часть 1002 корпуса. Выпускные отверстия 1012 расположены на втором конце теплового модуля 210 и могут выпускать текучую среду из системы терморегулирования в первую часть 1002 корпуса. Тепловой модуль 210 дополнительно содержит углубление 1014. Углубление 1014 расположено на первой стороне первой части 1002 корпуса и проходит в первую часть 1002 корпуса.
Тепловой модуль 210 дополнительно содержит тепловой блок 1020. Тепловой блок 1020 расположен в углублении 1014 и не контактирует непосредственно с первой частью 1002 корпуса. Тепловой блок 1020 содержит тепловой насос, который может быть использован для нагрева или охлаждения смеси биологического образца и реагента в матрице лунок на ленте 104. Тепловой блок 1020 дополнительно содержит полости 1022. Полости 1022 выполнены с возможностью приема матрицы лунок в ленте 104. Каждая полость 1022 незначительно меньше по размеру, чем одна лунка на ленте 104, или равна ей по размеру. Это позволяет внешней поверхности каждой лунки в матрице лунок на ленте 104 образовывать плотный контакт с внутренней поверхностью одной полости 1022. Образование плотного контакта между внутренней поверхностью каждой полости 1022 и внешней поверхностью одной из лунок в матрице лунок на ленте 104 обеспечивает лучший теплообмен. Плотный контакт между каждой полостью 1022 на тепловом блоке 1020 с лункой в матрице лунок на ленте 104 обеспечивает лучший теплообмен между тепловым насосом в тепловом блоке 1020 и смесью биологического образца и реагента в матрице лунок на ленте 104. Лучший теплообмен обеспечивает возможность более точного регулирования температуры смеси биологического образца и реагента в матрице лунок на ленте 104.
Как видно из показанного варианта реализации на фиг. 46А-46С, тепловой модуль 210 содержит 768 полостей 1022. 768 полостей 1022 содержат две матрицы из 384 полостей 1022, расположенных по схеме со смещением и перемежением. Это позволяет полостям 1022 принимать ленту 104, содержащую матрицу из 768 лунок. В альтернативных вариантах реализации тепловой модуль 210 может содержать любое количество полостей 1022, и полости 1022 могут быть расположены в любой подходящей компоновке.
На фиг. 47А изображен вид сбоку в разрезе теплового модуля 210. На фиг. 47В изображен частичный вид сбоку в разрезе теплового модуля 210. На фиг. 47С изображен схематический вид разреза теплового модуля 210. Тепловой модуль 210 содержит первую часть 1002 корпуса, вторую часть 1004 корпуса, прокладку 1006, установочный элемент 1008, впускные отверстия 1010, выпускные отверстия 1012, углубление 1014, тепловой блок 1020 и полости 1022. Тепловой блок 1020 содержит первую пластину 1030, первый лист 1032, вторую пластину 1034, второй лист 1036, ТЭМ 1038 и теплопроводную смесь 1040.
Тепловой модуль 210 содержит первую часть 1002 корпуса, соединенную со второй частью 1004 корпуса с использованием прокладки 1006. Установочный элемент 1008 представляет собой часть второй части 1004 корпуса и может быть использован для установки второй части 1004 корпуса в узел 118 лентопротяжного тракта. Впускные отверстия 1010 соединены с первым концом теплового модуля 210, и выпускные отверстия 1012 соединены со вторым концом теплового модуля 210, так что текучая среда может проходить через тепловой модуль 210. Углубление 1014 расположено на первой стороне первой части 1002 корпуса. Тепловой модуль 210 дополнительно содержит тепловой блок 1020, расположенный в углублении 1014 первой части 1002 корпуса. Тепловой блок 1020 содержит множество полостей 1022, выполненных с возможностью приема матрицы лунок в ленте 104.
Тепловой блок 1020 содержит первую пластину 1030, первый лист 1032, вторую пластину 1034, второй лист 1036, ТЭМ 1038 и теплопроводную смесь 1040. Первая пластина 1030 представляет собой алюминиевую пластину, выполненную с возможностью распределения тепла по первой пластине 1030 в показанном варианте реализации. В альтернативных вариантах реализации первая пластина 1030 может быть изготовлена из любого материала, способного к передаче или распределению тепла. Первая пластина 1030 имеет толщину от 1 миллиметра (0,039 дюйма) до 10 миллиметров (0,394 дюйма). Более предпочтительно, первая пластина 1030 имеет толщину от 1 миллиметра (0,039 дюйма) до 3 миллиметров (0,118 дюйма). Первая пластина 1030 содержит полости 1022 теплового блока 1020. Полости 1022 представляют собой полости, проходящие на определенное расстояние в первую пластину 1030.
Нижняя сторона первой пластины 1030 прикреплена к верхней стороне первого листа 1032. Нижняя сторона первого листа 1032 прикреплена к верхней стороне второй пластины 1034. В этом варианте реализации первый лист 1032 представляет собой лист из пиролитического графита, используемый для прикрепления и проведения тепла между первой пластиной 1030 и второй пластиной 1034. В других вариантах реализации первый лист 1032 может представлять собой теплопроводную смесь или любую другую теплопроводную среду.
Вторая пластина 1034 представляет собой медную пластину, выполненную с возможностью передачи тепла в показанном варианте реализации. В альтернативных вариантах реализации вторая пластина 1034 может быть изготовлена из любого материала, способного к передаче или распределению тепла. Вторая пластина 1034 имеет толщину от 0,5 миллиметра (0,019 дюйма) до 5 миллиметров (0,197 дюйма). Более предпочтительно, вторая пластина 1034 имеет толщину от 0,5 миллиметра (0,019 дюйма) до 2 миллиметров (0,079 дюйма).
Нижняя сторона второй пластины 1034 прикреплена к верхней стороне второго листа 1036. Нижняя сторона второго листа 1036 прикреплена к верхней стороне ТЭМ 1038. В этом варианте реализации второй лист 1036 представляет собой лист из пиролитического графита, используемый для прикрепления и проведения тепла между второй пластиной 1034 и ТЭМ 1038. В других вариантах реализации второй лист 1036 может представлять собой теплопроводную пасту или любую другую подходящую теплопроводную среду.
ТЭМ 1038 расположены под первой пластиной 1030 и второй пластиной 1034. ТЭМ 1038 образуют тепловой насос теплового блока 1020. ТЭМ 1038 генерируют тепло, которое может быть передано и распределено через вторую пластину 1034 и первую пластину 1030 в смесь биологического образца и реагента, удерживаемую в матрице лунок в ленте 104. В альтернативных вариантах реализации вместо ТЭМ 1038 может быть использован любой подходящий тепловой насос.
Теплопроводная смесь 1040 используется для прикрепления нижней стороны ТЭМ 1038 к первой части 1002 корпуса. Часть системы терморегулирования расположена в нижней части первой части 1002 корпуса под полостью, удерживающей тепловой блок 1020. Часть системы терморегулирования используется для теплообмена с ТЭМ 1038. В показанном варианте реализации теплопроводная смесь 1040 представляет собой состав на основе кремния, используемый для улучшения теплопередачи между частью системы терморегулирования и ТЭМ 1038. В альтернативных вариантах реализации теплопроводная смесь 1040 может представлять собой лист из пиролитического графита или любую другую подходящую теплопроводную среду.
Тепловой модуль 210 является преимущественным, так как он представляет собой компактную систему, которая может быть размещена внутри узла 118 лентопротяжного тракта в приборе 100. Кроме того, конфигурация теплового модуля 210 с несколькими слоями пластин позволяет использовать различные материалы для обеспечения рациональных и эффективных передачи и распределения тепла от ТЭМ 1038 через тепловой блок 1020. Применение меди, имеющей более высокую теплопроводность, чем алюминий, для второй пластины 1034 позволяет теплу от ТЭМ 1038 распределяться и передаваться равномерно через вторую пластину 1034 в первую пластину 1030. Применение алюминия, имеющего меньшую плотность, чем медь, для первой пластины 1030 повышает скорость изменения температуры в первой пластине 1030 и второй пластине 1034 для одного и того же количества энергии от ТЭМ 1038. В сочетании материалы, применяемые в первой пластине 1030, первом листе 1032, второй пластине 1034 и втором листе 1036, обеспечивают передачу и распределение тепла по первой пластине 1030 для быстрого и равномерного нагрева или охлаждения смеси биологического образца и реагента в матрице лунок на ленте 104, расположенной на тепловом модуле 210. Равномерный нагрев или охлаждение смеси биологического образца и реагента необходимы для получения согласованных и точных результатов при анализе смеси биологического образца и реагента. В этом контексте нагрев или охлаждение следует понимать как включающие циклическую термообработку.
На фиг. 48 изображен прозрачный вид сверху верхней стороны теплового модуля 210. Тепловой модуль 210 содержит первую часть 1002 корпуса, тепловой блок 1020 и полости 1022. Тепловой блок 1020 содержит ТЭМ 1038 и датчик 1042 температуры.
Первая часть 1002 корпуса теплового модуля 210 вмещает тепловой блок 1020. Полости 1022 расположены на верхней стороне теплового блока 1020 и выполнены с возможностью принимать матрицу лунок на ленте 104. Тепловой блок 1020 содержит ТЭМ 1038. В показанном варианте реализации на фиг. 48 тепловой блок 1020 содержит шесть различных ТЭМ 1038. В альтернативных вариантах реализации тепловой блок 1020 может содержать любое количество ТЭМ 1038. Кроме того, ТЭМ 1038 может представлять собой любой источник тепла, способный нагревать и охлаждать биологический образец и реагент.
ТЭМ 1038 предназначен для равномерного нагревания или охлаждения теплового блока 1020. Как видно в показанном варианте реализации на фиг. 48, три ТЭМ 1038 расположены на первой стороне теплового модуля 210, и остальные три ТЭМ 1038 расположены на второй стороне теплового модуля 210. Тепло, генерируемое в ТЭМ 1038, может передаваться через тепловой блок 1020 для нагревания или охлаждения смеси биологического образца и реагента в матрице лунок на ленте 104, расположенных в полостях 1022 теплового модуля 210. Датчик 1042 температуры измеряет температуру теплового блока 1020. В показанном варианте реализации датчик 1042 температуры представляет собой резистивный датчик температуры, контролирующий температуру теплового блока 1020 и обеспечивающий обратную связь системе управления прибора 100, так что система управления либо нагревает, либо охлаждает, либо поддерживает заданное значение температуры теплового блока 1020.
На фиг. 49 изображен прозрачный вид снизу теплового модуля 210. Тепловой модуль 210 содержит первую часть 1002 корпуса, канал 1052 для текучей среды и канал 1054 для текучей среды. Канал 1052 для текучей среды и канал 1054 для текучей среды расположены в нижней половине первой части 1002 корпуса.
Канал 1052 для текучей среды представляет собой полость, проходящую от первого конца теплового модуля 210 до второго конца теплового модуля 210. Канал 1052 для текучей среды извивается вперед и назад между первым концом и вторым концом теплового модуля 210 на первой стороне теплового модуля 210. Текучая среда может проходить по каналу 1052 для текучей среды для теплообмена с тепловым блоком 1020. Текучая среда течет через впускное отверстие (см. фиг. 45А-45В) на первом конце теплового модуля 210, по каналу 1052 для текучей среды и из выпускного отверстия (см. фиг. 45А-45В) на втором конце теплового модуля 210.
Канал 1054 для текучей среды представляет собой полость, проходящую от первого конца теплового модуля 210 до второго конца теплового модуля 210. Канал 1054 для текучей среды извивается вперед и назад между первым концом и вторым концом теплового модуля 210 на второй стороне теплового модуля 210. Текучая среда может проходить по каналу 1054 для текучей среды для теплообмена с тепловым блоком 1020. Текучая среда течет через впускное отверстие (см. фиг. 45А-45В) на первом конце теплового модуля 210, по каналу 1054 для текучей среды и из выпускного отверстия (см. фиг. 45А-45В) на втором конце теплового модуля 210.
Канал 1052 для текучей среды и канал 1054 для текучей среды представляют собой часть системы терморегулирования в приборе 100. Система терморегулирования представляет собой систему с обратной связью, и текучая среда, текущая через канал 1052 для текучей среды и канал 1054 для текучей среды, течет через радиатор (не показан на фиг. 49) для охлаждения или нагрева при необходимости. Эта текучая среда затем может течь через канал 1052 для текучей среды и канал 1054 для текучей среды снова для теплообмена с тепловым модулем 210. Система терморегулирования является преимущественной, так как это эффективный и компактный способ управления температурой теплового блока 1020 в тепловом модуле 210.
На фиг. 50 изображен вид в разрезе ленты 104 с герметизирующим элементом 106, изолированным между тепловым модулем 210 и нагреваемой камерой 212 под давлением. Нагреваемая камера 212 под давлением содержит интерфейсную обойму 1058, зажим 1060, корпус 1062, болты 1064, стеклянную закрывающую пластину 1066, прокладку 1068, прокладку 1070, изолирующую пластину 1071, прокладку 1072, прокладку 1073, замкнутое пространство 1074, вентиляционную камеру 1076 нагревателя с распределительными отверстиями 1077, нагревательным элементом 1078, фитингом 1080 для сжатого воздуха и многоконтактный электрический разъем 1082 (показан на фиг. 51). Зажим 1060 может быть изготовлен из алюминия и соединен с корпусом 1062 с помощью болтов 1064. Корпус 1062 может быть выполнен из термопластичного полимера с низкой удельной теплопроводностью, такого как полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), так что корпус 1062 не поглощает тепло, генерируемое внутри замкнутого пространства 1074. В альтернативных вариантах реализации корпус 1062 может быть выполнен из любого теплостойкого материала или материала с низкой теплопроводностью.
Стеклянная закрывающая пластина 1066 зажата между прокладкой 1068 и прокладкой 1070. Зажим 1060 удерживает стеклянную закрывающую пластину 1066 на месте, так что стеклянная закрывающая пластина 1066 не перемещается при приложении давления к стеклянной закрывающей пластине 1066. Прокладка 1068 создает уплотнение между стеклянной закрывающей пластиной 1066 и зажимом 1060. Прокладка 1070 создает уплотнение между стеклянной закрывающей пластиной 1066 и корпусом 1062. Прокладки 1068 и 1070 предотвращают раскалывание и растрескивание стеклянной закрывающей пластины 1066 и облегчают равномерное распределение давления по стеклянной закрывающей пластине 1066. Прокладка 1072 создает уплотнение между корпусом 1062 и лентой 104.
Зажим 1060, корпус 1062, болты 1064, стеклянная закрывающая пластина 1066, прокладка 1068, прокладка 1070 и прокладка 1072 создают замкнутое пространство 1074. Замкнутое пространство 1074 является герметичным замкнутым пространством над лентой 104 и герметизирующим элементом 106, которое может быть нагрето и находиться под давлением. Изолирующая пластина 1071, прокладка 1073, вентиляционная камера 1076 нагревателя и нагревательный элемент 1078 расположены внутри замкнутого пространства 1074. Изолирующая пластина 1071 изолирует нагревательный элемент 1078 и вентиляционную камеру 1076 нагревателя, минимизируя тепловые потери из замкнутого пространства 1074. Нагревательный элемент 1078 нагревает замкнутое пространство 1074 для предотвращения образования конденсата на герметизирующем элементе 106 в лунках в ленте 104. Вентиляционная камера 1076 нагревателя содержит воздухораспределительные отверстия 1077, обеспечивающие циркуляцию воздуха внутри замкнутого пространства 1074 для обеспечения равномерного распределения внутри замкнутого пространства 1074. Прокладка 1073 создает уплотнение между вентиляционной камерой 1076 нагревателя и корпусом 1062. Вентиляционная камера 1076 нагревателя может быть выполнена из алюминия. В альтернативных вариантах реализации вентиляционная камера 1076 нагревателя может быть выполнена из любого другого подходящего материала с высокой теплопроводностью, такого как нержавеющая сталь. Фитинг 1080 для сжатого воздуха прикреплен к корпусу 1062 и может быть соединен с источником сжатого воздуха для подачи сжатого воздуха для поднятия давления в замкнутом пространстве 1074. Многоконтактный электрический разъем 1082 прикреплен к корпусу 1062 и обеспечивает электропитание нагревательному элементу 1078.
С целью осуществления амплификации и анализа смеси биологического образца и реагента лента 104 с герметизирующим элементом 106 располагается между тепловым модулем 210 и нагреваемой камерой 212 под давлением таким образом, чтобы матрица лунок в ленте 104 была выровнена с матрицей лунок теплового модуля 210. Тепловой модуль 210 поднимается, и нагреваемая камера 212 под давлением опускается, так что лента 104 прижимается к прокладке 1072, и матрица лунок в ленте 104 вжимается в матрицу лунок теплового модуля 210. Нагреваемая камера 212 под давлением уплотняется путем подъема подъемника, к которому прикреплен тепловой модуль 210, что, в свою очередь, приводит к контакту верхней поверхности первой части 1002 корпуса теплового модуля 210 с нижней поверхностью ленты 104. Это прижимает верхнюю поверхность ленты 104 вверх к нижней поверхности прокладки 1072 нагреваемой камеры 212 под давлением. Сжатый воздух подается через фитинг 1080 для сжатого воздуха в замкнутое пространство 1074 над лентой 104 и герметизирующим элементом 106. Сжатый воздух повышает давление в замкнутом пространстве 1074 до диапазона от 34,47 кПа (5 фунтов на квадратный дюйм) до 137,9 кПа (20 фунтов на квадратный дюйм). Нагревательный элемент 1078 нагревает воздух в замкнутом пространстве 1074. В зависимости от температуры теплового модуля 210 во время амплификация температура воздуха в замкнутом пространстве 1074 может составлять от 70 до 120 градусов Цельсия. Вентиляционная камера 1076 нагревателя с воздухораспределительными отверстиями 1077 ускоряет нагрев и способствует равномерному распределению тепла в замкнутом пространстве 1074.
Необходимое давление и температура поддерживаются в замкнутом пространстве 1074, пока осуществляется амплификация и детектирование смеси биологического образца и реагента в матрице лунок на ленте 104. По окончании амплификации и детектирования тепловой модуль 210 опускается, нагреваемая камера 212 под давлением поднимается, и лента 104 продвигается вдоль лентопротяжного тракта 118, чтобы расположить новую матрицу лунок на ленте 104 между тепловым модулем 210 и нагреваемой камерой 212 под давлением.
На фиг. 51 изображен изометрический вид нагреваемой камеры 212 под давлением. Нагреваемая камера 212 под давлением содержит интерфейсную обойму 1058, зажим 1060, корпус 1062, вентиляционную камеру 1076 нагревателя с воздухораспределительными отверстиями 1077, стеклянную закрывающую пластину 1066 с маской 1084, фитинг 1080 для сжатого воздуха, многоконтактный электрический разъем 1082 и фитинги 1086 воздушного насоса. Фитинги 1086 воздушного насоса могут быть соединены с воздушным насосом для накачивания воздуха в замкнутое пространство 1074 и выкачивания воздуха из него для способствования равномерному распределению температуры в замкнутом пространстве 1074.
Стеклянная закрывающая пластина 1066 с маской 1084 обеспечивает возможность точного детектирования смеси в матрице лунок на ленте 104. Маска 1084 представляет собой две точки на стеклянной закрывающей пластине 1066 и позволяет прибору 100 обнаруживать наличие массива ленты 104 в тепловом модуле 210. Маска 1084 может быть вытравлена или напечатана на нижней поверхности стеклянной закрывающей пластины 1066. Стеклянная закрывающая пластина 1066 может представлять собой стеклянную закрывающую пластину толщиной десять миллиметров с антиотражающим покрытием, позволяющую фотокамере видеть всю матрицу лунок во время детектирования.
На фиг. 52 изображен вид сверху нагреваемой камеры 212 под давлением. Нагреваемая камера 212 под давлением содержит зажим 1060, болты 1064, стеклянную закрывающую пластину 1066 с маской 1084, вентиляционную камеру 1076 нагревателя (показана на фиг. 50-51), нагревательный элемент 1078 (показан на фиг. 50), фитинг 1080 для сжатого воздуха, многоконтактный электрический разъем 1082, фитинг 1086 воздушного насоса, фитинг 1087 воздушного насоса, фитинг 1088 воздушного насоса, фитинг 1089 воздушного насоса, фитинг 1090 воздушного насоса и фитинг 1092 воздушного насоса, воздушный насос 1094, источник 1096 сжатого воздуха и датчик 1098 температуры. Источник 1096 сжатого воздуха накачивает сжатый воздух в замкнутое пространство 1074 через фитинг 1080 для сжатого воздуха для повышения давления в замкнутом пространстве 1074.
Фитинг 1086 воздушного насоса, фитинг 1087 воздушного насоса, фитинг 1088 воздушного насоса, фитинг 1089 воздушного насоса, фитинг 1090 воздушного насоса и фитинг 1092 воздушного насоса соединены с воздушным насосом 1094, образуя замкнутый контур потока воздуха. Воздух поступает из воздушного насоса 1094, через фитинги 1086, 1087, 1088 и 1089 воздушного насоса, по замкнутому пространству 1074, из фитингов 1090 и 1092, и обратно в воздушный насос 1094. Замкнутый контур потока воздуха перемещает воздух с расходом приблизительно четыре литра в минуту в замкнутом пространстве 1074 для обеспечения равномерного распределения температуры в замкнутом пространстве 1074. В альтернативных вариантах реализации воздух может поступать в любые четыре фитинга из фитингов 1086, 1087, 1088, 1089, 1090 и 1092 воздушного насоса и из любых двух фитингов из фитингов 1086, 1087, 1088, 1089, 1090 и 1092 воздушного насоса.
Нагревательный элемент 1078 встроен в жаростойкую среду и соединен с вентиляционной камерой 1076 нагревателя с помощью клея. В одном варианте реализации жаростойкая среда может представлять собой полиамид. В альтернативном варианте реализации жаростойкая среда может представлять собой среду на основе кремнийорганического каучука. Нагревательный элемент 1078 соединен с вентиляционной камерой 1076 нагревателя с помощью клея. Клей прилипает к вентиляционной камере 1076 нагревателя и жаростойкой среде, в которую встроен нагревательный элемент 1078. В одном варианте реализации нагревательный элемент 1078 может представлять собой резистивный нагреватель на основе меди, такой как нагреватель из сплава меди. В альтернативных вариантах реализации нагревательный элемент 1078 представляет собой нагреватель, который помещается в ограниченное замкнутое пространство 1074. Нагревательный элемент 1078 нагревает воздух в замкнутом пространстве 1074 до необходимой температуры, и вентиляционная камера 1076 нагревателя поглощает и передает тепло для обеспечения равномерного распределения температуры в замкнутом пространстве 1074.
Многоконтактный электрический разъем 1082 обеспечивает электропитание нагревательному элементу 1078 и датчику 1098 температуры и показания датчика с него при сохранении соединения опрессовкой с корпусом 1062. Датчик 1098 температуры считывает температуру вентиляционной камеры 1076 нагревателя, так что температуру в замкнутом пространстве 1074 можно контролировать. В одном варианте реализации вентиляционная камера 1076 нагревателя поддерживается при 115 градусах Цельсия, так что температура в замкнутом пространстве 1074 составляет приблизительно 105 градусов Цельсия. В альтернативных вариантах реализации вентиляционная камера 1076 нагревателя поддерживается при определенной температуре, чтобы температура воздуха в замкнутом пространстве 1074 поддерживалась на требуемом уровне температуры от 70 до 120 градусов Цельсия.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИБОРА В ЦЕЛОМ
На фиг. 53А изображено схематическое представление прибора 100А. На фиг. 53В изображено схематическое представление прибора 100В. Прибор 100А и прибор 100В представляет собой альтернативные варианты реализации прибора 100, показанного на фиг. 1-52. Прибор 100А содержит узел 118А лентопротяжного тракта, содержащий станцию 1100 отрезания ленты, дозирующую и герметизирующую станцию 1102, станцию ожидания 1104 и множество станций 1106 амплификации и детектирования (в том числе станцию 1106А амплификации и детектирования, станцию 1106В амплификации и детектирования и станцию 1106С амплификации и детектирования). Прибор 100В содержит узел 118В лентопротяжного тракта, содержащий станцию 1110 отрезания ленты, дозирующую и герметизирующую станцию 1112, множество станций ожидания 1114 (в том числе станцию ожидания 1114А и станцию ожидания 1114В) и множество станций 1116 амплификации и детектирования (в том числе станцию 1116А амплификации и детектирования, станцию 1116В амплификации и детектирования и станцию 1116С амплификации и детектирования).
Узлы 118А и 118В лентопротяжного тракта проходят через приборы 100А и 100В, соответственно, и предоставляют трассу, вдоль которой может продвигаться лента 104, имеющая множество лунок. Лента 104 перемещается через приборы 100А и 100В от входа к выходу узлов 118А и 118В лентопротяжного тракта через разные станции на узлах 118А и 118В лентопротяжного тракта.
Прибор 100А содержит станцию 1100 отрезания ленты, расположенную между входом узла 118А лентопротяжного тракта и дозирующей и герметизирующей станцией 1102; дозирующая и герметизирующая станция 1102 расположена между станцией 1100 отрезания ленты и станцией ожидания 1104; станция ожидания 1104 расположена между дозирующей и герметизирующей станцией 1102 и множеством станций 1106 амплификации и детектирования; и множество станций 1106 амплификации и детектирования расположены между станцией ожидания 1104 и выходом узла 118А лентопротяжного тракта. Множество станций 1106 амплификации и детектирования содержат три разные станции амплификации и детектирования в показанном варианте реализации на фиг. 53А, но в альтернативных вариантах реализации могут содержать любое количество станций амплификации и детектирования.
Станции 1106 амплификации и детектирования расположены параллельно друг с другом в приборе 100А. Лента 104, входящая в прибор 100А, может быть разрезана на первый сегмент ленты с одним массивом лунок в станции 1100 отрезания ленты. Затем первый сегмент ленты может перемещаться в дозирующую и герметизирующую станцию 1102, где биологический образец и реагент могут быть дозированы в первый сегмент ленты для образования смеси биологического образца и реагента. Затем смесь биологического образца и реагента может быть герметично закрыта в первом сегменте ленты в дозирующей и герметизирующей станции 1102. Далее первый сегмент ленты может быть охлажден для предотвращения прохождения химической реакции смеси биологического образца и реагента или нагрет для инкубации смеси биологического образца и реагента в дозирующей и герметизирующей станции 1102. Затем первый сегмент ленты может перемещаться в станцию ожидания 1104, где первый сегмент ленты может быть снова охлажден для предотвращения прохождения химической реакции смеси биологического образца и реагента или нагрет для инкубации смеси биологического образца и реагента.
Со станции ожидания 1104 первый сегмент ленты может быть перемещен в станцию 1106А амплификации и детектирования, станцию 1106В амплификации и детектирования или станцию 1106С амплификации и детектирования. В любом множестве станций 1106 амплификации и детектирования смесь биологического образца и реагента может быть подвержена циклической термообработке или нагрета при постоянной температуре. Смесь биологического образца и реагента также может быть проанализирована в станциях 1106 амплификации и детектирования.
После перемещения первого сегмента ленты с дозирующей и герметизирующей станции 1102 в станцию ожидания 1104, второй сегмент ленты может быть отрезан от ленты 104 и перемещен на дозирующую и герметизирующую станцию 1102. Второй сегмент ленты будет подвержен такой же обработке, что и первый сегмент ленты, но он может быть перемещен на другую из множества станций 1106 амплификации и детектирования. Далее третий сегмент ленты может быть отрезан от ленты 104 и перемещен в дозирующую и герметизирующую станцию 1102. Третий сегмент ленты будет подвержен той же обработке, что и первый и второй сегменты ленты, и перемещен в конечную из множества станций 1106 амплификации и детектирования. Наличие множества станций 1106 амплификации и детектирования позволяет прибору 100А анализировать множество массивов ленты 104 одновременно. Станции 1106 амплификации и детектирования могут начинать обработку ленты 104, когда лента 104 достигает каждой станции 1106 амплификации и детектирования, или станции 1106 амплификации и детектирования могут работать одновременно. В альтернативном варианте реализации станция ожидания 1104 может быть исключена, и сегменты ленты могут проходить из дозирующей и герметизирующей станции 1102 в одну из множества станций 1106 амплификации и детектирования.
Каждая из множества станций 1106 амплификации и детектирования может содержать одинаковые средства для анализа или разные средства для анализа. Например, все станции 1106 амплификации и детектирования могут анализировать смесь биологического образца и реагента посредством анализа полимеразной цепной реакции. Альтернативно, станция 1106А амплификации и детектирования может анализировать смесь биологического образца и реагента посредством анализа полимеразной цепной реакции, станция 1106В амплификации и детектирования может анализировать смесь биологического образца и реагента посредством анализа кривой расплава, и станция 1106С амплификации и детектирования может анализировать смесь биологического образца и реагента посредством анализа изотермальной амплификации. Наличие разных средств анализа на каждой станции 1106 амплификации и детектирования позволяет образцу быть подверженным разным методам анализа одновременно.
Прибор 100В содержит станцию 1110 отрезания ленты, расположенную между входом узла 118В лентопротяжного тракта и дозирующей и герметизирующей станцией 1112; дозирующая и герметизирующая станция 1112 расположена между станцией 1110 отрезания ленты и станцией ожидания 1114А; станция ожидания 1114А расположена между дозирующей и герметизирующей станцией 1112 и станцией ожидания 1114В; станция ожидания 1114В расположена между станцией ожидания 1114А и станцией 1116А амплификации и детектирования; станция 1116А амплификации и детектирования расположена между станцией ожидания 1114В и станцией 1116В амплификации и детектирования; станция 1116В амплификации и детектирования расположена между станцией 1116А амплификации и детектирования и станцией 1116С амплификации и детектирования; и станция 1116С амплификации и детектирования расположена между станциями 1116В амплификации и детектирования и выходом узла 118А лентопротяжного тракта. Множество станций 1116 амплификации и детектирования содержат три разные станции амплификации и детектирования в показанном варианте реализации на фиг. 53В, но в альтернативных вариантах реализации могут содержать любое количество станций амплификации и детектирования.
Станции 1116 амплификации и детектирования расположены последовательно друг с другом в приборе 100В. Лента 104, входящая в прибор 100В, может быть разрезана на первый сегмент ленты с одним массивом лунок в станции 1100 отрезания ленты, или лента 104 может продвигаться как полотно через станцию 1110 отрезания ленты без разрезания. Затем первый массив ленты 104 может быть перемещен в дозирующую и герметизирующую станцию 1112, где может быть осуществлено дозирование биологического образца и реагента в первый массив ленты 104 для образования смеси биологического образца и реагента. Затем смесь биологического образца и реагента может быть герметично закрыта в первом массиве ленты 104 в дозирующей и герметизирующей станции 1112. Далее первый массив ленты 104 может быть охлажден для предотвращения прохождения химической реакции смеси биологического образца и реагента или нагрет для инкубации смеси биологического образца и реагента в дозирующей и герметизирующей станции 1112. Затем первый массив ленты 104 может перемещаться на станцию ожидания 1114А, где первый массив ленты 104 может быть снова охлажден для предотвращения прохождения химической реакции смеси биологического образца и реагента или нагрет для инкубации смеси биологического образца и реагента.
Когда первый массив ленты 104 продвигается на станцию ожидания 1114А, второй массив ленты 104 может перемещаться на дозирующую и герметизирующую станцию 1112. Затем второй массив ленты 104 может подвергаться той же обработке, что и первый массив ленты 104 в дозирующей и герметизирующей станции 1112. После этого первый массив ленты 104 может перемещаться на станцию ожидания 1114В, а второй массив ленты 104 может перемещаться на станцию ожидания 1114А. Обе станции ожидания 1114А и 1114В могут охлаждать или нагревать смесь биологического образца и реагента. Затем третий массив ленты 104 может перемещаться в дозирующую и герметизирующую станцию 1112. Затем третий массив ленты 104 может подвергаться той же обработке, что и первый массив ленты 104 в дозирующей и герметизирующей станции 1112. На этом этапе лента 104 может перемещаться через прибор 100В, так что первый массив ленты 104 расположен в станции 1116С амплификации и детектирования, второй массив ленты 104 расположен в станции 1116В амплификации и детектирования, и третий массив ленты 104 расположен в станции 1116С амплификации и детектирования. В любом множестве станций 1116 амплификации и детектирования смесь биологического образца и реагента может быть подвержена циклической термообработке или нагрета при постоянной температуре. Смесь биологического образца и реагента также может быть проанализирована в станциях 1116 амплификации и детектирования. Наличие множества станций 1116 амплификации и детектирования позволяет прибору 100В анализировать множество массивов одновременно. В альтернативном варианте реализации станции ожидания 1114А и 1114В могут быть исключены, и лента 104 может перемещаться из дозирующей и герметизирующей станции 1112 во множество станций 1116 амплификации и детектирования.
Каждая из множества станций 1116 амплификации и детектирования может содержать одинаковые средства для анализа или разные средства для анализа. Например, все станции 1116 амплификации и детектирования могут анализировать смесь биологического образца и реагента посредством анализа полимеразной цепной реакции. Альтернативно, станция 1116А амплификации и детектирования может анализировать смесь биологического образца и реагента посредством анализа полимеразной цепной реакции, станция 1116В амплификации и детектирования может анализировать смесь биологического образца и реагента посредством анализа кривой расплава, и станция 1116С амплификации и детектирования может анализировать смесь биологического образца и реагента посредством анализа изотермальной амплификации.
Прибор 100А и прибор 100В являются приведенными в качестве примера альтернативными вариантами реализации прибора 100. Следует понимать, что может быть любое количество альтернативных вариантов реализации прибора 100. Например, прибор 100 может содержать любое количество станций амплификации и детектирования, расположенных последовательно, параллельно или одновременно последовательно и параллельно. Кроме того, прибор 100 может содержать любое количество дозирующих станций, расположенных последовательно, параллельно или одновременно последовательно и параллельно. Прибор 100 может также содержать любое количество станций ожидания или не содержать станции ожидания. Кроме того, прибор 100 может также содержать любое количество узлов лентопротяжного тракта. Наличие разных средств анализа на каждой станции 1116 амплификации и детектирования позволяет образцу быть подверженным разным методам анализа одновременно.
Предшествующее описание является неисключительным описанием возможных вариантов реализации настоящего изобретения. Предполагается, что описанные элементы могут быть скомбинированы любым способом. Описанный прибор может необязательно содержать, дополнительно и/или альтернативно, любой один или более признаков, конфигураций и/или компонентов, описанных в предыдущем описании.
Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылкой на приведенный в качестве примера вариант(ы) реализации, специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть сделаны различные изменения, и элементы могут быть замещены их эквивалентами, не выходя за рамки объема настоящего изобретения. Кроме того, многие модификации могут быть сделаны, чтобы адаптировать конкретную ситуацию или материал к идеям изобретения без отступления от его основного объема. Таким образом подразумевается, что изобретение не ограничено конкретным раскрытым вариантом(ами) реализации, но изобретение будет включать все варианты реализации, подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения.
1. Прибор для обработки биологического образца, содержащий:
узел лентопротяжного тракта, определяющий лентопротяжный тракт, вдоль которого лента с матрицей лунок может автоматически продвигаться через прибор;
дозирующий узел, выполненный с возможностью всасывания биологического образца и реагента и дозирования биологического образца и реагента в матрицу лунок на ленте для образования смеси биологического образца и реагента;
узел герметизации, выполненный с возможностью герметизации смеси биологического образца и реагента на ленте;
узел амплификации и детектирования, выполненный с возможностью детектирования сигнала от смеси биологического образца и реагента в матрице лунок на ленте, причем система амплификации и детектирования содержит тепловой модуль, расположенный на лентопротяжном тракте, конфигурация и расположение которого дают ему возможность регулировать температуру смеси биологического образца и реагента в матрице лунок на ленте, причем тепловой модуль содержит множество полостей, способных принимать лунки из матрицы лунок, причем каждая полость имеет такой размер, чтобы образовывать плотный контакт между наружной поверхностью лунки и внутренней поверхностью полости; и
камеру под давлением, установленную на тепловом модуле на лентопротяжном тракте, выполненную с возможностью повышения давления в области над лентой.
2. Прибор по п. 1, в котором тепловой модуль содержит:
тепловой насос;
первый слой, содержащий множество полостей, способных принимать лунки из матрицы лунок; и
второй слой, расположенный между тепловым насосом и первым слоем таким образом, чтобы мог быть осуществлен теплообмен между тепловым насосом и смесью биологического образца и реагента в матрице лунок через первый и второй слои.
3. Прибор по п. 2, в котором первый слой представляет собой алюминиевый слой и второй слой представляет собой медный слой.
4. Прибор по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий аналитическую систему, выполненную с возможностью анализа данных, полученных от смеси биологического образца и реагента.
5. Прибор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что прибор выполнен с возможностью как изотермальной амплификации, так и полимеразной цепной реакции.
6. Прибор по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий ленту, которая содержит первую матрицу лунок и вторую матрицу лунок, смещенную относительно первой матрицы лунок.
7. Прибор по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий ленту, имеющую первую матрицу лунок и вторую матрицу лунок, смещенную относительно первой матрицы лунок и перемежающуюся с ней.
8. Прибор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что узел лентопротяжного тракта имеет, по меньшей мере, часть, которая проходит через прибор, и определяет лентопротяжный тракт, вдоль которого лента с матрицей лунок может автоматически продвигаться или протягиваться.
9. Прибор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что узел лентопротяжного тракта продвигается, по существу, через прибор и определяет лентопротяжный тракт, вдоль которого лента с матрицей лунок может автоматически продвигаться или протягиваться.
10. Прибор по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий стойку для планшетов, выполненную с возможностью удерживания одного или более планшетов, содержащих биологический образец или реагент.
11. Прибор по п. 10, дополнительно содержащий укладчик планшетов, выполненный с возможностью подъема планшета со стойки для планшетов.
12. Прибор по п. 11, дополнительно содержащий тележку для планшетов с платформой, на которую укладчик планшетов может помещать планшет со стойки для планшетов, при этом транспортная тележка для планшетов может перемещать платформу в положение, соответствующее всасыванию или дозированию.
13. Прибор по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий по меньшей мере одно промывочное устройство дозирующего узла, выполненное с возможностью промывки наконечников дозирующего узла.
14. Прибор по любому из предшествующих пунктов, в котором узел лентопротяжного тракта содержит приводной механизм для автоматической подачи ленты вдоль лентопротяжного тракта.
15. Прибор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что узел лентопротяжного тракта содержит механизм подачи ленты, расположенный рядом с первым концом лентопротяжного тракта, выполненный с возможностью подачи ленты внутрь прибора, механизм отрезания ленты, расположенный рядом с первым концом лентопротяжного тракта, выполненный с возможностью отрезания ленты.
16. Прибор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что камера под давлением содержит нагревательный элемент.
