КОНТЕЙНЕР ДЛЯ СУХИХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ Российский патент 2020 года по МПК F26B5/06 B01L3/00 G01N1/42 

[01] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к флюидным системам и способам интеграции сухих химикатов с флюидными системами.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[02] С учетом сложности автоматизации методов молекулярного исследования и иммуноанализа существует нехватка продуктов, обеспечивающих надлежащие эксплуатационные характеристики и допускающих применение с клинической точки зрения в условиях проведения исследования по месту лечения. В рамках обычного молекулярного исследования выполняют различные процессы, включающие корректное дозирование реагентов, введение образцов, лизис клеток для извлечения ДНК или РНК, этапы выделения и амплификацию для последующего обнаружения. Даже несмотря на наличие роботизированных платформ в центральных лабораториях, которые автоматизируют эти процессы, в отношении множества исследований, подразумевающих короткое время цикла, центральная лаборатория не может обеспечить получение результатов, удовлетворяющих требованиям по времени.

[03] Перспективными являются микрофлюидные устройства, которые действуют как «лаборатории на чипе» и могут обеспечивать множество функциональных возможностей для проведения лабораторных исследований в устройстве, имеющем меньшие размеры и более низкую стоимость. Однако использование различных биологических и химических реагентов в микрофлюидном устройстве сопряжено с множеством трудностей. Один пример относится к использованию в микрофлюидных устройствах лиофилизированных реагентов (или реагентов, сублимированных из замороженного состояния). Манипуляции с лиофилизированными реагентами сложны и трудоемки. Лиофилизированные реагенты должны храниться при низкой влажности, а значит, проводить манипуляции с ними необходимо в контролируемой среде. Лиофилизированные реагенты являются порошкованными (иногда их называют «лепешками»), а значит, обращаться с ними необходимо с предельной осторожностью. Приложение чрезмерной силы к лиофилизированным реагентам может привести к их повреждению, а для проведения любых исследований обычно важно, чтобы была сохранена целостность.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[04] Предложены варианты осуществления контейнера для транспортировки сухих химических реагентов в микрофлюидное устройство. Кроме того, встраивание контейнера в микрофлюидное устройство обеспечивает почти постоянно контролируемую среду для сухих химических реагентов. Кроме того, представлены примеры способов применения контейнера и соединения контейнера с микрофлюидным устройством.

[05] В соответствии с вариантом осуществления микрофлюидная система содержит картридж и контейнер. Картридж содержит множество микрофлюидных каналов, соединенных с одной или более камер. Контейнер выполнен с возможностью хранения сухих химикатов и содержит корпус с первым отверстием и вторым отверстием, которое меньше первого отверстия. Контейнер выполнен с возможностью вставки в отверстие картриджа, так что контейнер независимым образом фиксируется в отверстии. Вставка контейнера позволяет обеспечить сообщение по текучей среде между контейнером и микрофлюидным каналом из множества микрофлюидных каналов через второе отверстие.

[06] В соответствии с другим вариантом осуществления контейнер, выполненный с возможностью соединения с микрофлюидным устройством, содержит корпус, первую крышку и вторую съемную крышку. В корпусе заключена камера, выполненная с возможностью хранения сухих химикатов и имеющая первое отверстие и второе отверстие, которое меньше первого отверстия. Первая крышка выполнена с возможностью закрытия первого отверстия, а вторая съемная крышка выполнена с возможностью закрытия второго отверстия. Корпус выполнен с возможностью вставки в отверстие микрофлюидного устройства, так что контейнер независимым образом фиксируется в этом отверстии. После вставки корпуса микрофлюидный канал микрофлюидного устройства оказывается в сообщении по текучей среде с камерой через второе отверстие.

[07] Описан пример способа, включающий обеспечение наличия контейнера, имеющего корпус, в котором заключена камера, выполненная с возможностью хранения сухих химикатов и имеющая первое отверстие и второе отверстие, которое меньше первого отверстия, причем первое отверстие уплотнено первой крышкой, а второе отверстие уплотнено второй съемной крышкой. Способ включает удаление второй съемной крышки со второго отверстия и вставку корпуса в отверстие микрофлюидного устройства, так что контейнер независимым образом фиксируется в этом отверстии. Способ также включает перемещение жидкости в камеру через второе отверстие с использованием микрофлюидного канала микрофлюидного устройства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[08] Прилагаемые чертежи, включенные в настоящую заявку и являющиеся частью описания, иллюстрируют варианты осуществления настоящего изобретения и, кроме того, вместе с описанием служат для объяснения принципов изобретения и обеспечения возможности изготовления и применения изобретения специалистом в данной области техники.

[09] На ФИГ. 1А-1С в различных видах представлена микрофлюидная система в соответствии с вариантом осуществления.

[010] На ФИГ. 2А приведено трехмерное изображение контейнера в соответствии с вариантом осуществления.

[011] На ФИГ. 2В приведено еще одно трехмерное изображение контейнера в соответствии с вариантом осуществления.

[012] На ФИГ. 3А приведено трехмерное изображение верхней крышки для контейнера в соответствии с вариантом осуществления.

[013] На ФИГ. 3В приведено трехмерное изображение верхней крышки с остальной частью контейнера в соответствии с вариантом осуществления.

[014] На ФИГ. 4 приведено трехмерное изображение нижней крышки контейнера в соответствии с вариантом осуществления.

[015] На ФИГ. 5 приведено еще одно трехмерное изображение контейнера в соответствии с вариантом осуществления.

[016] На ФИГ. 6 приведено трехмерное изображение пластины для удержания множества контейнеров в соответствии с вариантом осуществления.

[017] На ФИГ. 7А и 7В приведены другие изображения контейнера в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.

[018] На ФИГ. 8 и 9 приведены структурные схемы примерных способов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.

[019] Варианты осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[020] Хотя описаны конкретные конфигурации и компоновки, следует понимать, что это сделано только в качестве иллюстрации. Специалисту в данной области техники будет понятно, что можно использовать другие конфигурации и компоновки без отклонения от сути и объема настоящего изобретения. Специалисту в данной области техники будет ясно, что возможно множество иных вариантов применения изобретения.

[021] Следует отметить, что в настоящем описании выражения «один вариант осуществления», «вариант осуществления», «пример варианта осуществления» и т. п. указывают на то, что описываемый вариант осуществления может содержать конкретный признак, конкретную конструкцию или характеристику, однако необязательно, что каждый вариант осуществления содержит эти конкретный признак, конкретное приспособление или конкретную характеристику. Более того, такие выражения необязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, когда конкретный признак, конкретная конструкция или характеристика описаны в связи с одним вариантом осуществления, специалисту в данной области техники известно, как использовать такой признак, такую конструкцию или характеристику в связи с другими вариантами осуществления, независимо от наличия или отсутствия их явного описания.

[022] Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, относятся к микрофлюидным устройствам. В микрофлюидные устройства может быть затруднительно вводить образцы, особенно когда образцы содержат сухие химикаты. К примеру сухих химикатов относятся лиофилизированные реагенты (реагенты, сублимированные из замороженного состояния). В настоящем документе описаны варианты осуществления контейнера, который можно применять для безопасной и надежной транспортировки лиофилизированных химикатов из места их лиофилизации в микрофлюидное устройство. Хотя в настоящем документе приведены различные изображения контейнера, следует понимать, что эти изображения являются лишь примерными и что конкретные формы и/или размер различных признаков не должны рассматриваться как ограничивающие общую идею.

[023] На ФИГ. 1А-1С в различных видах представлена микрофлюидная система 100 в соответствии с вариантом осуществления. В целом, микрофлюидная система 100 может содержать микрофлюидное устройство, такое как картридж 102, и контейнер 104, выполненный с возможностью взаимодействия по текучей среде с картриджем 102. В одном примере в контейнере 104 могут храниться сухие химикаты для использования с картриджем 102. Сухие химикаты могут представлять собой лиофилизированные химикаты. Следует понимать, что контейнер 104 может взаимодействовать с любым видом микрофлюидного устройства, а картридж 102 представлен в качестве одного из примеров микрофлюидного устройства.

[024] На ФИГ. 1А представлен вид в перспективном изображении контейнера 104 до его соединения с картриджем 102. Картридж 102 может содержать множество микрофлюидных каналов и камер. Например, картридж 102 может содержать множество реакционных камер 106, где протекают реакции и происходит измерение продуктов реакций посредством какого-либо механизма, такого как оптические или электрические средства сбора данных. Картридж 102 также может содержать передаточную камеру 108, выполненную с возможностью движения внутри картриджа 102. В одном примере передаточная камера 108 выполнена с возможностью поперечного движения внутри картриджа 102. Эту передаточную камеру можно использовать для выравнивания различных флюидных отверстий с передаточной камерой и управления движением текучей среды через различные флюидные каналы и камеры картриджа 102. В соответствии с вариантом осуществления картридж 102 выполнен с возможностью соединения с контейнером 104 через отверстие вдоль верхнего участка картриджа 102. В других примерах картридж 102 выполнен с возможностью соединения с контейнером 104 через отверстие вдоль любой стороны картриджа 102. Соединение между картриджем 102 и контейнером 104 может подразумевать вдавливание контейнера 104 в картридж 102 (например, для защелкивания контейнера 104 на месте), может подразумевать прикручивание винтами или иное прикрепление контейнера 104 к картриджу 102, или может подразумевать соединение флюидного канала между контейнером 104 и картриджем 102.

[025] На ФИГ. 1В представлен разрез фрагмента картриджа 102, на котором показано крепление контейнера 104 в соответствии с вариантом осуществления. Контейнер 104 содержит камеру 105 для размещения в ней образца 107. В соответствии с конкретным вариантом осуществления образец 107 представляет собой лиофилизированный аналит, предназначенный для использования с целью проведения химического исследования с картриджем 102. Микрофлюидный канал 112 предназначен для подачи текучих сред в камеру 105 и выведения текучих сред из камеры 105. Микрофлюидный канал 112 является одним каналом из множества микрофлюидных каналов, имеющихся в картридже 102. На ФИГ. 1В также показано сквозное центральное отверстие 110 в картридже 102, через которое передаточная камера 108 может двигаться в поперечном направлении.

[026] Установка контейнера 104 внутри картриджа 102 позволяет обеспечить сообщение по текучей среде между контейнером 104 и микрофлюидным каналом 112 картриджа 102 в соответствии с вариантом осуществления. Следует понимать, что с контейнером 104 могут сообщаться по текучей среде и другие микрофлюидные каналы из множества микрофлюидных каналов в картридже 102. Сообщение по текучей среде означает, что к содержимому контейнера 104 может быть получен доступ по текучей среде через подсоединенный флюидный канал. Например, текучая среда может поступать в камеру 105 через микрофлюидный канал 112 для повторного суспендирования всех содержащихся в ней лиофилизированных реагентов. Хотя на ФИГ. 1В показано, что контейнер 104 помещен внутрь картриджа 102 целиком, это не является обязательным. Необходимо только, чтобы контейнер 104 сообщался по текучей среде с любым из микрофлюидных каналов картриджа 102.

[027] Как показано на ФИГ. 1В, картридж 102 содержит отверстие 103, в силу своей формы и размера выполненное с возможностью вставки в него контейнера 104 в соответствии с вариантом осуществления. Таким образом, контейнер 104 можно вставить в отверстие 103 целиком. Например, размер отверстия 103 в картридже 102 может быть таким, чтобы контейнер 104 можно было плотно вставить в отверстие 103 при небольшом усилии вдавливания контейнера 104 в отверстие 103 картриджа 102. В другом примере контейнер 104 может быть выполнен с возможностью вкручивания в отверстие 103 так, чтобы микрофлюидный канал 112 сообщался по текучей среде с контейнером 104. Контейнер 104 может быть выполнен с возможностью вставки в отверстие 103, так что контейнер 104 независимым образом фиксируется в отверстии 103. Например, после вставки контейнера 104 в отверстие 103 пользователем или машиной контейнер 104 сам фиксируется в отверстии 103 без необходимости дополнительных манипуляций со стороны пользователя или машины.

[028] Микрофлюидный канал 112 содержит дистальное отверстие 109, которое может быть открытым в наружную среду, пока контейнер 104 не окажется в сообщении по текучей среде с микрофлюидным каналом 112. В соответствии с вариантом осуществления дистальное отверстие 109 остается закрытым, пока контейнер 104 не будет установлен в отверстие 103. Например, дистальное отверстие 109 может содержать съемную пробку, выполненную с возможностью извлечения вручную человеком-пользователем или машиной непосредственно перед установкой контейнера 104 в отверстие 103. В другом примере дистальное отверстие 109 содержит механическую скользящую, шарнирную или вращающуюся крышку, выполненную с возможностью приведения ее в действие для открытия дистального отверстия 109 после установки контейнера 104 в отверстие 103.

[029] В соответствии с вариантом осуществления внутри отверстия 103 картриджа 102 может быть выполнен сегмент 111 стенки, предназначенный для создания отсека над дистальным отверстием 109 микрофлюидного канала 112. Этот отсек в силу своего размера может быть выполнен с возможностью вставки в него участка контейнера 104, как показано на ФИГ. 1В. Например, в отсек, созданный сегментом 111 стенки, в силу размера отсека можно вставлять цилиндрический участок контейнера 104, который меньше остального цилиндрического участка контейнера 104. Дополнительные геометрические параметры касательно некоторых вариантов осуществления контейнера 104 приведены в настоящем документе со ссылками на ФИГ. 2А, 2В, 3А, 3В, 4 и 5.

[030] На ФИГ. 1С проиллюстрирован вид сбоку картриджа 102 в соответствии с вариантом осуществления. Этот вид иллюстрирует визуальное представление различных микрофлюидных каналов и камер, находящихся внутри картриджа 102. Один из этих микрофлюидных каналов 112 можно использовать для сообщения по текучей среде с контейнером 104.

[031] В настоящем описании подробно рассмотрены конструкция и функция контейнера 104. Прочие сведения о примере, соответствующем картриджу 102, можно найти в одновременно находящейся на рассмотрении заявке на выдачу патента США №13/836845, полное содержание которой включено в настоящую заявку посредством ссылки. Специалисту в данной области техники будет понятно, что с контейнером 104 можно использовать другие микрофлюидные картриджи, содержащие флюидные каналы.

[032] На ФИГ. 2А и 2В представлены трехмерные изображения контейнера 104 и его различных частей в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Контейнер 104 содержит корпус 202, в котором внутри контейнера 104 заключена камера 105. Контейнер 104 также содержит верхнюю крышку 208 и нижнюю крышку 210.

[033] Корпус 202 содержит первый цилиндрический участок 204 и второй цилиндрический участок 206. Участок 202 может быть выполнен, например, путем литья под давлением из полимерного материала, такого как полипропилен. Диаметр первого цилиндрического участка 204 больше диаметра второго цилиндрического участка 206. Например, диаметр первого цилиндрического участка 204 может составлять от 8 до 12 миллиметров, а диаметр второго цилиндрического участка 206 может составлять от 3 до 5 миллиметров. Общая высота корпуса 202 может составлять, например, от 13 до 20 миллиметров. В одном конкретном примере диаметр первого цилиндрического участка 204 составляет 10 миллиметров, диаметр второго цилиндрического участка 206 составляет 5 миллиметров, а высота корпуса 202 составляет 14 миллиметров. Первый цилиндрический участок 204 и второй цилиндрический участок 206 могут быть соединены посредством конусообразной оболочки 205. Угол конусообразной оболочки 205 может варьироваться. В одном примере угол конусообразной оболочки 205 достаточно большой для увеличения площади поверхности контакта реагентов, хранящихся в конусообразной оболочке 205. Кроме того, хотя на фигурах показано, что центр второго цилиндрического участка 206 расположен на одной оси с центром первого цилиндрического участка 204, специалисту в данной области техники будет понятно, что могут быть использованы другие расположения, например со смещенными центрами.

[034] Верхняя крышка 208 является съемной и может быть использована для уплотнения первого отверстия 212 корпуса 202. Нижняя крышка 210 является съемной и может быть использована для уплотнения второго отверстия 214 корпуса 202. Первое отверстие 212 больше второго отверстия 214. И верхняя крышка 208, и нижняя крышка 210 могут быть выполнены путем, например, литья под давлением из полимера, такого как полипропилен. Верхняя крышка 208 и нижняя крышка 210 могут иметь подходящие размеры для уплотнения первого отверстия 212 и второго отверстия 214 соответственно, когда эти крышки вставлены в эти соответствующие отверстия. Хотя показано, что первое отверстие 212 и второе отверстие 214 (и, аналогичным образом, верхняя крышка 208 и нижняя крышка 210) являются круглыми, они необязательно должны быть круглыми. Отверстия могут иметь любую форму, при этом крышки тоже должны иметь подходящую форму для уплотнения соответствующих отверстий.

[035] В соответствии с еще одним вариантом осуществления верхняя крышка 208 выполнена без возможности снятия с первого отверстия 212 после ее использования для уплотнения первого отверстия 212. Например, после помещения образца внутрь камеры 105 контейнера 104 верхнюю крышку 208 используют для необратимого уплотнения первого отверстия 212, и доступ к образцу может быть обеспечен только через второе отверстие 214. В случае использования верхней крышки 208 для необратимого уплотнения первого отверстия 212 контейнер 104 может быть выполнен с возможностью его утилизации.

[036] На ФИГ. 3А проиллюстрирован пример верхней крышки 208. Верхняя крышка 208 содержит первую выступающую конструкцию 302, проходящий по окружности верхней крышки 208, и вторые выступающие конструкции 304, проходящие по окружности верхней крышки 208, за исключением мест расположения щелевидных отверстий 306. Первая выступающая конструкция 302 и вторые выступающие конструкции 304 могут быть выполнены, например, из каучукоподобного материала или эластичного полимера, чтобы эти конструкции упирались во внутреннюю стенку корпуса 202 для уплотнения отверстия 214 и изоляции его от наружной среды.

[037] Щелевидные отверстия 306 могут быть расположены вокруг нижнего участка верхней крышки 208. Размер, количество и форма щелевидных отверстий 306 не важны, поскольку эти отверстия пропускают воздух через первое отверстие 212 корпуса 202, когда верхняя крышка 208 установлена над первым отверстием 212, но не уплотняет первое отверстие 212. Такая конфигурация проиллюстрирована на ФИГ. 3В. Как показано, верхняя крышка 208 установлена сверху первого отверстия 212 и опирается вторыми выступающими конструкциями на выступ вокруг первого отверстия 212 в соответствии с вариантом осуществления. Когда верхняя крышка 208 опирается вторыми выступающими конструкциями, щелевидные отверстия 306 пропускают воздух через первое отверстие 212 в контейнер 104. Такая конфигурация может быть использована, например, во время процедуры лиофилизации образца внутри камеры 105 для выпуска воздуха во время этой процедуры. По завершении процесса лиофилизации верхнюю крышку 208 можно вдавить вниз к камере 105 так, чтобы первая выступающая конструкция 302 уплотнила первое отверстие 212 для предотвращения попадания в камеру 105 каких-либо других веществ (например, воздуха, влаги).

[038] На ФИГ. 4 проиллюстрирована нижняя крышка 210 в соответствии с вариантом осуществления. Нижняя крышка 210 содержит пробку 402 и втулку 404. Пробка 402 в силу своих размеров может обеспечивать упрощение вставки нижней крышки 210 во второе отверстие 214 и извлечения нижней крышки 210 из второго отверстия 214 пользователем или механическим устройством, при этом диаметр втулки 404 подходит для уплотнения второго отверстия 214, когда нижняя крышка 210 вставлена во второе отверстие 214. Втулка 404 может быть выполнена из материала, сходного с материалом, из которого выполнены первая выступающая конструкция 302 и вторые выступающие конструкции 304 верхней крышки 208. В одном примере нижнюю крышку 210 используют для уплотнения второго отверстия 214, пока контейнер 104 не будет подготовлен для соединения с картриджем 102.

[039] На ФИГ. 5 представлено другое изображение контейнера 104 с выравнивающей конструкцией 502 в соответствии с вариантом осуществления. Выравнивающая конструкция 502 может быть выполнена для стабилизации контейнера 104 после его вставки в отверстие 103 и обеспечения сообщения по текучей среде с микрофлюидным каналом 112. Выравнивающая конструкция 502 может обеспечивать выравнивание контейнера 104 в отверстии 103, так что между контейнером 104 и микрофлюидным каналом 112 обеспечивается сообщение по текучей среде, фиксацию контейнера 104 в отверстии 103 или и то и то. Например, контейнер 104 можно зафиксировать в отверстии 103 так, чтобы между контейнером 104 и микрофлюидным каналом 112 не произошло утечки текучей среды. Выравнивающая конструкция 502 может обеспечивать возможность «защелкивания» контейнера 104 на месте при его соединении с картриджем 102. Таким образом, внутренние стенки отверстия 103 могут содержать соответствующие конструкции или выемки, сопряженные с выравнивающей конструкцией 502. Кроме того, возможны другие виды выравнивающих конструкций, такие как дорожки или направляющие, по которым контейнер 104 может скользить на место в отверстии 103. В другом примере выравнивающая конструкция 502 похожа на винт с резьбой, с помощью которого контейнер 104 можно вкрутить в отверстие

103. Хотя показана только одна выравнивающая конструкция 502, следует понимать, что также можно использовать множество выравнивающих конструкций снаружи контейнера 104.

[040] На ФИГ. 6 проиллюстрировано множество контейнеров 104, расположенных в пластине 602. Пластина 602 может быть выполнена из теплопроводящего материала, такого как алюминий, с возможностью удержания некоторого количества контейнеров 104 во время процесса подготовки образцов. В одном примере подготовка образцов содержит лиофилизацию реагентов, хранящихся внутри различных контейнеров 104. Пластину 602 можно поместить в лиофилизатор или любое другое схожее устройство, применяемое для лиофилизации реагентов, с целью лиофилизации множества образцов в разных контейнерах 104.

[041] Сухие реагенты, хранящиеся внутри контейнера 104, во время транспортировки могут сместиться. Это может затруднить суспендирование реагентов, если они расположены далеко от дистального отверстия 109, через которое в контейнер вводят текучую среду. В соответствии с вариантом осуществления внутренняя поверхность контейнера 104 содержит зернистую или каким-либо иным образом текстурированную поверхность. Эта текстура поверхности способствует фиксации реагентов на месте во время манипуляций с контейнером. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления на ФИГ. 7А и 7В проиллюстрированы две модификации контейнера 104, способствующие фиксации сухих реагентов на месте внутри контейнера.

[042] На ФИГ. 7А представлен разрез контейнера, имеющего горловинную область 702, в соответствии с вариантом осуществления. Сухие реагенты могут располагаться вокруг горловинной области 702 так, что сжатая геометрическая форма поверхности вокруг горловинной области 702 способствует фиксации сухих реагентов на месте. На ФИГ. 7В представлен другой разрез контейнера, содержащего один или более внутренних конструкций 704, в соответствии с вариантом осуществления. Внутренние конструкции 704 могут иметь любую подходящую форму и любой подходящий размер для увеличения площади поверхности контакта сухих реагентов с внутренними поверхностями контейнера, что способствует фиксации сухих реагентов на месте вокруг внутренних конструкций 704. Сочетание горловинной области 702 и внутренних конструкций 704 можно использовать с контейнером для улучшения фиксации сухих реагентов.

[043] На ФИГ. 8 представлена структурная схема способа 800 приготовления образца внутри контейнера 104 в соответствии с вариантом осуществления. Следует понимать, что проиллюстрированные этапы способа 700 не являются исчерпывающими и что также могут быть выполнены другие этапы без отклонения от объема и сути описанных вариантов осуществления.

[044] Начальным этапом способа 800 является этап 802, на котором обеспечивают контейнер, содержащий первое отверстие и второе отверстие, причем второе отверстие уплотнено съемной крышкой. Первое отверстие больше второго отверстия. На этом этапе контейнер пуст и готов к использованию для хранения образца.

[045] На этапе 804 внутрь контейнера через первое отверстие помещают образец, который необходимо лиофилизировать. Образец может пребывать в жидком или полужидком состоянии. В некоторых случаях можно использовать твердые образцы, хотя маловероятно, что их требуется подвергать лиофилизации для хранения. Образец можно вводить в контейнер через первое отверстие, например посредством шприца.

[046] На этапе 806 на первое отверстие устанавливают крышку, при этом первое отверстие не уплотняют. Например, крышку можно установить на первое отверстие, как показано на ФИГ. 3В. Установка крышки на отверстие без уплотнения отверстия позволяет пропускать воздух через первое отверстие и позволяет выпускать воздух из контейнера во время процесса лиофилизации.

[047] На этапе 808 образец внутри контейнера лиофилизируют (т.е. сублимируют из замороженного состояния). Контейнер могут сначала поместить в пластину вместе со схожими контейнерами. Пластину затем могут поместить в лиофилизатор для лиофилизации образцов внутри различных контейнеров.

[048] На этапе 810 контейнер герметизируют с использованием крышки над первым отверстием для уплотнения первого отверстия. В одном примере крышку вдавливают вниз от ее положения покоя над первым отверстием для уплотнения первого отверстия. Лиофилизатор может быть выполнен с возможностью вдавливания крышек различных контейнеров для их герметизации после окончания процесса лиофилизации. Кроме того, для герметизации контейнера на крышку можно нажать вручную. Кроме того, можно применять уплотнительные механизмы, известные специалисту в данной области техники. В соответствии с вариантом осуществления крышка, используемая для уплотнения первого отверстия, выполнена без возможности снятия после уплотнения первого отверстия.

[049] После герметизации контейнера по окончании процесса лиофилизации его можно держать в условиях окружающей среды. Контейнер можно подвергнуть процессу лиофилизации для сублимации образца внутри контейнера из замороженного состояния в одном месте, а затем контейнер можно переместить в другое место, в котором вторую крышку можно снять для доступа к образцу внутри контейнера.

[050] На ФИГ. 9 представлена структурная схема способа 900 соединения контейнера с микрофлюидным устройством в соответствии с вариантом осуществления. Следует понимать, что проиллюстрированные этапы способа 900 не являются исчерпывающими и что также могут быть выполнены другие этапы без отклонения от объема и сути описанных вариантов осуществления. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ 900 является продолжением способа 800.

[051] Начальным этапом способа 900 является этап 902, на котором обеспечивают контейнер, содержащий первое отверстие, уплотненное первой крышкой, и второе отверстие, уплотненное второй съемной крышкой. Как указано выше, первая крышка может быть или может не быть съемной. В контейнере, обеспеченном на этапе 902, уже содержится образец. В одном примере образец внутри контейнера представляет собой сухой химический реагент. Образец сухого химического реагента может представлять собой лиофилизированный образец.

[052] На этапе 904 снимают вторую съемную крышку. Вторую съемную крышку можно снять в контролируемой среде, например в среде с контролируемыми температурой и влажностью. В воздухе контролируемой среды может по существу отсутствовать влага. Вторую съемную крышку можно снимать до вставки контейнера в микрофлюидное устройство, или она может автоматически сниматься в процессе вставки. В другом примере вторая съемная крышка заменена на пленку, натянутую поверх второго отверстия. Для доступа к образцу внутри контейнера пленку могут прокалывать. Прокалывание может происходить при вставке контейнера в микрофлюидное устройство посредством, например, трубчатой иглы (или схожей конструкции с выемкой на конце). В другом примере перед вставкой контейнера в микрофлюидное устройство пленку может прокалывать пользователь или машина.

[053] На этапе 906 контейнер вставляют в отверстие микрофлюидного устройства. Пример микрофлюидного устройства содержит картридж 102. Вставка контейнера в микрофлюидное устройство также может быть выполнена, например, в той же контролируемой среде, которая описана касательно этапа 904. Отверстие в силу своих размеров может быть выполнено с возможностью вставки в него контейнера целиком. В соответствии с одним вариантом осуществления контейнер вставляют в отверстие микрофлюидного устройства целиком. В соответствии с другим вариантом осуществления отверстие в силу своих размеров выполнено с возможностью плотной вставки в него по меньшей мере дна контейнера 104, при этом верхний участок контейнера 104 выступает из картриджа 102. Контейнер может быть выполнен с возможностью вставки в отверстие микрофлюидного устройства, так что контейнер независимым образом фиксируется в этом отверстии.

[054] Соединение между контейнером и микрофлюидным каналом обеспечивает сообщение по текучей среде между контейнером и микрофлюидным устройством. Например, контейнер может сообщаться по текучей среде с микрофлюидным каналом микрофлюидного устройства, так что текучую среду можно перемещать через микрофлюидный канал в контейнер и из контейнера. В соответствии с вариантом осуществления микрофлюидный канал соединен по текучей среде с контейнером через второе отверстие.

[055] На этапе 908 жидкость перемещают в контейнер через второе отверстие. Жидкость может представлять собой элюирующую жидкость, выполненную с возможностью повторного суспендирования лиофилизированного образца внутри контейнера. Жидкость можно перемещать до контейнера через микрофлюидный канал микрофлюидного устройства.

[056] На этапе 910 в жидкости повторно суспендируют образец, содержащийся внутри контейнера. Этот процесс может предусматривать легкое встряхивание контейнера или перемещение жидкости в контейнер и из контейнера некоторое количество раз для улучшения повторного суспендирования образца в жидкости.

[057] На этапе 912 жидкость, содержащую повторно суспендированный образец, выводят через второе отверстие. В одном примере жидкость выводят в другую камеру микрофлюидного устройства. Жидкость, например, можно выводить в камеру, выполненную с возможностью поперечного движения внутри микрофлюидного устройства. Жидкость можно выводить в конкретные реакционные камеры микрофлюидного устройства, оборудованные оптическими или электрическими датчиками для измерения характеристик различных химических и/или биологических реакций.

[058] Вышеприведенное описание конкретных вариантов осуществления полностью раскрывает общую суть изобретения, которое с применением знаний в данной области техники можно с легкостью модифицировать и/или изменять для различного применения таких конкретных вариантов осуществления без необходимости ненадлежащего экспериментирования без отклонения от общей концепции настоящего изобретения. Следовательно, подразумевается, что такие изменения и модификации соответствуют смыслу множества эквивалентов раскрытых вариантов осуществления, основанных на идеях и указаниях, изложенных в настоящем документе. Следует понимать, что формулировки или терминология в настоящем документе выбраны только в описательных целях, вследствие чего эти формулировки или терминология настоящего описания будут интерпретироваться специалистами в данной области техники с учетом изложенных идей и указаний.

[059] Варианты осуществления настоящего изобретения описаны выше с помощью структурно-функциональных блоков, иллюстрирующих реализацию указанных функций и их взаимосвязей. В настоящем документе границы этих структурно-функциональных блоков установлены произвольно для удобства описания. В случае надлежащего выполнения указанных функций и их взаимосвязей могут быть установлены иные границы.

[060] По замыслу автора(-ов) в разделах «Раскрытие сущности изобретения» и «Реферат» могут быть изложены один или более примерных вариантов осуществления настоящего изобретения, но не все, и, таким образом, указанные разделы не подразумевают какого-либо ограничения настоящего изобретения и формулы настоящего изобретения.

[061] Объем настоящего изобретения не ограничивается какими-либо вышеописанными примерными вариантами осуществления, а определяется только в соответствии с пунктами нижеприведенной формулы и их эквивалентами.

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложена микрофлюидная система, контейнер и способ транспортировки лиофилизированных химикатов. Микрофлюидная система содержит картридж с микрофлюидными каналами и имеющий первое и меньше первого второе отверстия контейнер для вставки в отверстие картриджа, так что контейнер соединен по текучей среде с микрофлюидным каналом через второе отверстие. Контейнер содержит первую крышку для закрытия первого отверстия и вторую съемную крышку для закрытия второго отверстия. Причём первая крышка содержит верхнюю часть и нижнюю часть, а также проходящую вокруг наружной окружности верхнего участка нижней части крышки первую выступающую конструкцию и проходящую вокруг наружной поверхности нижнего участка нижней части крышки между щелевидными отверстиями вторую выступающую конструкцию, где щелевидные отверстия совпадают с окружностью нижнего участка и пересекают её, образуя зазоры во второй выступающей конструкции. Способ включает обеспечение контейнера, введение образца в контейнер через первое отверстие, установку первой крышки над первым отверстием с опорой на выступающую конструкцию, лиофилизацию образца в контейнере и приложение силы к первой крышке для уплотнения первого отверстия. Изобретения обеспечивают безопасную и надежную транспортировку лиофилизированных химикатов из места их лиофилизации в микрофлюидное устройство. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Микрофлюидная система для безопасной и надежной транспортировки лиофилизированных химикатов, содержащая:

картридж, имеющий множество микрофлюидных каналов, соединенных с одной или более камерами;

контейнер, выполненный с возможностью хранения сухих химикатов и имеющий корпус с первым цилиндрическим отверстием и вторым отверстием, которое меньше первого цилиндрического отверстия, причем контейнер выполнен с возможностью вставки в отверстие картриджа, так что контейнер независимым образом зафиксирован в отверстии картриджа и соединен по текучей среде с микрофлюидным каналом из множества микрофлюидных каналов через второе отверстие контейнера, и

крышку, выполненную с возможностью закрытия первого цилиндрического отверстия и содержащую верхнюю часть и нижнюю часть, и первую выступающую конструкцию, проходящую вокруг наружной окружности верхнего участка нижней части крышки, и вторую выступающую конструкцию, проходящую вокруг наружной поверхности нижнего участка нижней части крышки между щелевидными отверстиями, проходящими через нижний участок крышки, причем щелевидные отверстия совпадают с окружностью нижнего участка и пересекают её, образуя зазоры во второй выступающей конструкции.

2. Микрофлюидная система по п. 1, в которой корпус имеет первый цилиндрический участок и второй цилиндрический участок, который меньше по диаметру первого цилиндрического участка.

3. Микрофлюидная система по п. 2, в которой диаметр первого цилиндрического участка по существу равен диаметру первого цилиндрического отверстия, а диаметр второго цилиндрического участка по существу равен диаметру второго отверстия.

4. Микрофлюидная система по п. 2, в которой контейнер дополнительно содержит одну или более конструкций, выступающих наружу от первого цилиндрического участка и выполненных с возможностью удержания контейнера внутри отверстия картриджа.

5. Микрофлюидная система по п. 4, в которой картридж содержит соответствующие конструкции или выемки, сопрягаемые с указанными одной или более конструкциями.

6. Микрофлюидная система по п. 1, в которой сухие химикаты содержат лиофилизированные реагенты.

7. Контейнер для безопасной и надежной транспортировки лиофилизированных химикатов, выполненный с возможностью соединения с микрофлюидным устройством и содержащий:

корпус, в котором заключена камера, выполненная с возможностью хранения сухих химикатов и имеющая первое цилиндрическое отверстие и второе отверстие, которое меньше первого цилиндрического отверстия;

первую крышку, выполненную с возможностью закрытия первого цилиндрического отверстия и содержащую верхнюю часть и нижнюю часть, и первую выступающую конструкцию, проходящую вокруг наружной окружности верхнего участка нижней части первой крышки, и вторую выступающую конструкцию, проходящую вокруг наружной поверхности нижнего участка нижней части первой крышки между щелевидными отверстиями, проходящими через нижний участок крышки, причем щелевидные отверстия совпадают с окружностью нижнего участка и пересекают её, образуя зазоры во второй выступающей конструкции; и

вторую съемную крышку, выполненную с возможностью закрытия второго отверстия,

причем корпус выполнен с возможностью вставки в отверстие микрофлюидного устройства, так что контейнер независимым образом зафиксирован в отверстии и так что микрофлюидный канал микрофлюидного устройства соединен по текучей среде с камерой через второе отверстие.

8. Контейнер по п. 7, в котором первая выступающая конструкция предотвращает попадание влаги в камеру через первое цилиндрическое отверстие, когда первое цилиндрическое отверстие закрыто первой крышкой.

9. Контейнер по п. 7, в котором корпус содержит первый цилиндрический участок и второй цилиндрический участок, который меньше по диаметру первого цилиндрического участка.

10. Контейнер по п. 9, в котором диаметр первого цилиндрического участка по существу равен диаметру первого цилиндрического отверстия, а диаметр второго цилиндрического участка по существу равен диаметру второго отверстия.

11. Контейнер по п. 9, дополнительно содержащий одну или более конструкций, выступающих наружу от первого цилиндрического участка и выполненных с возможностью удержания корпуса внутри микрофлюидного устройства, когда корпус вставлен в отверстие микрофлюидного устройства.

12. Контейнер по п. 7, в котором вторая выступающая конструкция позволяет расположить первую крышку на первом цилиндрическом отверстии с опорой на вторую выступающую конструкцию без уплотнения первого цилиндрического отверстия.

13. Контейнер по п. 12, в котором щелевидные отверстия выполнены с возможностью пропускания воздуха через первое цилиндрическое отверстие, когда первая крышка опирается на свою вторую выступающую конструкцию.

14. Контейнер по п. 7, в котором корпус содержит горловинную область, расположенную ближе ко второму отверстию, чем к первому цилиндрическому отверстию, и выполненную с возможностью удержания сухих химикатов вокруг горловинной области.

15. Контейнер по п. 7, в котором корпус содержит одну или более внутренних конструкций, расположенных ближе ко второму отверстию, чем к первому цилиндрическому отверстию, и выполненных с возможностью удержания сухих химикатов вокруг указанных одной или более внутренних конструкций.

16. Способ безопасной и надежной транспортировки лиофилизированных химикатов, включающий:

обеспечение контейнера, имеющего корпус, в котором заключена камера, выполненная с возможностью хранения сухих химикатов и имеющая первое цилиндрическое отверстие и второе отверстие, которое меньше первого цилиндрического отверстия, причем первое цилиндрическое отверстие имеет первую крышку, а второе отверстие имеет вторую съемную крышку;

введение образца в камеру контейнера через первое цилиндрическое отверстие;

установку первой крышки над первым цилиндрическим отверстием с опорой на выступающую конструкцию, проходящую вокруг наружной окружности нижнего участка первой крышки между щелевидными отверстиями, проходящими через нижний участок крышки, так что воздух проходит через первое отверстие через щелевидные отверстия, проходящие над выступающей конструкцией;

лиофилизацию образца в камере и

приложение силы к первой крышке для уплотнения первого цилиндрического отверстия контейнера.

17. Способ по п. 16, дополнительно включающий:

снятие второй съемной крышки со второго отверстия;

вставку контейнера в отверстие микрофлюидного устройства, так что контейнер независимым образом зафиксирован в отверстии; и

перемещение жидкости в камеру через второе отверстие с использованием микрофлюидного канала микрофлюидного устройства.

18. Способ по п. 17, в котором перемещение жидкости включает повторное суспендирование образца в камере.

19. Способ по п. 18, дополнительно включающий выведение жидкости с образцом из камеры через микрофлюидный канал в другую камеру микрофлюидного устройства.

20. Способ по п. 17, в котором снятие и вставку осуществляют в контролируемой среде.