УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИЗА Российский патент 2022 года по МПК G01N35/00 

Настоящее изобретение относится к устройству для проведения анализа и, в частности, к устройству, которое способно регулировать движение магнитных частиц через микрофлюидные камеры и/или каналы в так называемых системах «лаборатория на диске».

В системах «лаборатория на диске» или «лаборатория на компакт-диске» используют, как правило, реакционные резервуары дискообразной формы, хотя могут быть использованы и другие геометрические формы, содержащие каналы, полости и другие признаки, такие как клапаны и зоны с измененной гидрофобностью. Они оказываются особенно подходящими для применения в целях осуществления биологических анализов, включающих микрофлюидные переносы и реакции в пределах дисков. Аналитические диски используют с устройством, которое осуществляет вращательное движение, чтобы регулировать поток реакционных текучих сред с применением центробежных сил.

Микрофлюидные системы приобретают возрастающее значение в области медицинских и молекулярных диагностических устройств и представляют особый интерес, поскольку их характеризуют высокие соотношения поверхности и объема, короткие диффузионные пути и минимальные объемы реагентов, в результате чего микрофлюидные системы становятся особенно пригодными для ограниченной по времени диагностики в полевых условиях. Во многих приложениях существует необходимость разделения и/или перемещения компонентов через микрокамеры и/или микроканалы в целях осуществления диагностических исследований. В частности, может возникать необходимость разделения и/или перемещения заданных жидких и/или измельченных твердофазных биоматериалов биологического образца через микрофлюидную систему.

Некоторые известные устройства для осуществления анализов в микрофлюидной системе, такие как аналитические диски и подобные устройства, содержат приспособление для перемещения компонентов между микрофлюидными камерами и/или каналами посредством применения магнитных частиц, содержащихся внутри микрокамер и/или микроканалов. Движение таких магнитных частиц можно регулировать посредством комбинации установленных снаружи магнитов и/или вращающегося аналитического диска, содержащего микрофлюидную систему, чтобы перемещать частицы под действием центробежной силы.

Магнитные частицы можно использовать, чтобы перемещать, смешивать, разделять и/или концентрировать биологические молекулы и/или клетки, например, ДНК, антитела или бактерии, создавая взаимодействия с желательными биологическими компонентами.

В документе US 2013/0206701 раскрыта система, в которой использован стационарный магнит для притяжения частиц к центру аналитического диска и вращения аналитического диска в целях создания центробежной силы для перемещения частиц к наружному краю диска. Альтернативные документы включают US 2008/0073546, где использована аналогичная система для уравновешивания центробежных и магнитных сил с применением стационарных магнитов или магнитов, которые могут двигаться по радиусу аналитического диска в процессе вращения. В документах US 2008/0035579 и US 2008/0056949 также раскрыто применение уравновешенных центробежных сил и магнитных сил для управления движением магнитных частиц через микрофлюидную систему, где ограничено положение магнита вдоль направляющего рельса.

В других системах могут быть использованы два фиксированных магнита на различных радиальных расстояниях, причем первый магнит притягивает частицы к центру диска, а второй магнит притягивает частицы к периферии диска.

В каждой из указанных систем точное регулирование движения магнитных частиц затруднено вследствие необходимости уравновешивания противодействующих сил. Кроме того, в этом случае магниты могут оказаться неспособными собирать частицы, которые находятся в самой внутренних и самых наружных областях флюидных камер. Более того, могут возникать временные задержки, в течение которых диск ускоряется, чтобы приобрести требуемую скорость для перемещения частиц с применением центробежных сил, и когда камеры находятся на аналогичных или идентичных расстояниях от центра аналитического диска, могут возникать аналогичные или идентичные центробежные силы, делая затруднительным желательное направление движения магнитных частиц.

В таких системах положение взаимно соединенных каналов и/или камер может быть определено расположением одного или более фиксированных магнитов. Указанные конструкционные условия могут ограничивать применимость и/или оптимизацию системы.

Авторы настоящего изобретения обнаружили недостатки известных устройств и разработали новую систему, которая позволяет лучше регулировать процедуры с применением аналитических дисков и обеспечивает дополнительные преимущества.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для проведения анализа в микрофлюидной системе, содержащей магнитные частицы, причем вышеупомянутое устройство содержит: платформу, на которую может быть установлена микрофлюидная система, один или более исполнительных механизмов, имеющих магнит, выполненный с возможностью непосредственного воздействия на движение магнитных частиц, содержащихся в микрофлюидной системе, когда вышеупомянутая микрофлюидная система установлена на вышеупомянутой платформе, и регулирующее приспособление, выполненное с возможностью регулирования относительного движения одного или более магнитов и микрофлюидной системы, когда она установлена, чтобы позволить магниту проходить желательный путь по установленной микрофлюидной системе, причем вышеупомянутый магнит выполнен с возможностью расположения на любых координатах х и у установленной микрофлюидной системы, и при этом вышеупомянутое устройство дополнительно содержит: а) по меньшей мере один вращательный исполнительный механизм, выполненный с возможностью обеспечения движения магнита вдоль оси х, и/или b) приспособление для движения установленной микрофлюидной системы в поэтапном режиме.

Такое устройство может быть использовано в составе установленных микрофлюидных систем и может быть выполнено с возможностью сбора и перемещения частиц из любого положения внутри микрофлюидной системы, включая самые внутренние и самые наружные области камер, каналов и/или установленной системы. Соответственно, микрофлюидные камеры и/или каналы могут быть оптимально расположены в зависимости от требуемых аналитических исследований и без учета положения каких-либо фиксированных магнитов и/или центробежных сил.

Такая система может также обеспечивать своевременное движение магнитных частиц.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен аналитический блок, содержащий устройство согласно первому аспекту настоящего изобретения.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложена комбинация устройства согласно первому аспекту настоящего изобретения или аналитического блока согласно второму аспекту настоящего изобретения и микрофлюидной системы, выполненной с возможностью установки на устройство.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложено применение устройства согласно любому из первого, второго или третьего аспектов настоящего изобретения.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предложен способ осуществления анализа, включающий следующие стадии: i) установка аналитического диска, содержащего микрофлюидную систему, на вращающийся столик, причем вышеупомянутая микрофлюидная система содержит множество магнитных частиц; и ii) помещение магнита на исполнительный механизм таким образом, что магнит может быть расположен на любых координатах х и у аналитического диска.

Подробное описание изобретения

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения предложено устройство для проведения анализа в микрофлюидной системе, содержащей магнитные частицы, причем вышеупомянутое устройство содержит: платформу, на которую может быть установлена микрофлюидная система, один или более исполнительных механизмов, имеющих магнит, выполненный с возможностью непосредственного воздействия на движение магнитных частиц, содержащихся в микрофлюидной системе, когда вышеупомянутая микрофлюидная система установлена на вышеупомянутой платформе, и регулирующее приспособление, выполненное с возможностью регулирования относительного движения одного или более магнитов и микрофлюидной системы, когда она установлена, чтобы позволить магниту проходить желательный путь по установленной микрофлюидной системе, причем вышеупомянутый магнит выполнен с возможностью помещения на любые координаты x и у установленной микрофлюидной системы, и при этом вышеупомянутое устройство дополнительно содержит: а) по меньшей мере один вращательный исполнительный механизм, выполненный с возможностью обеспечения движения магнита вдоль оси x, и/или b) приспособление для движения установленной микрофлюидной системы в поэтапном режиме.

Вращательный исполнительный механизм может вызывать дугообразное движение магнита. Следует понимать, что дугообразное движение, в отличие от прямолинейного движения, обязательно содержит векторные компоненты по меньшей мере по двум осям. Однако необходимо понимать, что дугообразное движение вдоль определенной оси, такой как ось х, относится к векторному компоненту дугообразного движения вдоль этой оси. Соответственно, для дугообразного движения магнита вдоль оси х требуется наличие некоторого движения магнита вдоль оси х, но это не препятствует наличию дополнительного движения магнита вдоль оси у или какой-либо другой оси.

Вращательный исполнительный механизм может представлять собой вращательный исполнительный механизм, имеющий дугу большого радиуса, причем магнит может быть установлен на такой вращательный исполнительный механизм, чтобы проходить путь в плоскости х-у по поверхности установленной микрофлюидной системы. Предпочтительно магнит может быть установлен на вращательный исполнительный механизм, чтобы проходить путь в плоскости х-у между наружным краем установленной микрофлюидной системы и ее центральной точкой. В качестве альтернативы и/или в качестве дополнения, вращательный исполнительный механизм может быть выполнен с возможностью перемещения магнита вдоль оси z по направлению от и к поверхности установленной микрофлюидной системы.

Устройство может быть выполнено с возможностью удерживания установленной микрофлюидной системы в фиксированном положении, причем магнит имеет возможность движения по меньшей мере по двум осям. Движение магнита вдоль оси х достигнуто посредством применения одного или более вращательных исполнительных механизмов. Необязательно можно использовать дополнительно один или более линейных или вращательных исполнительных механизмов. Согласно некоторым вариантам осуществления движение магнита может дополнительно происходить вдоль оси у.

В качестве альтернативы, устройство может быть выполнено с возможностью установки микрофлюидной системы, которая движется вдоль или вокруг по меньшей мере одной оси в поэтапном режиме, причем магнит выполнен с возможностью движения по меньшей мере вдоль одной альтернативной оси.

Согласно некоторым вариантам осуществления, когда устройство содержит приспособление для движения установленной микрофлюидной системы, система может быть вращающейся.

Следует понимать, что поэтапное движение означает движение, которое является периодическим, т.е. периоды движения разделены паузами или изменениями направления движения.

Согласно некоторым вариантам осуществления поэтапное движение установленной микрофлюидной системы может быть достигнуто посредством периодического вращения. Необязательно поэтапное движение может представлять собой вращение вокруг оси в одном направлении с последующим вращением вокруг той же оси в альтернативном направлении. Предпочтительно каждый период вращения в одном направлении представляет собой вращение на угол, составляющий менее чем 360 градусов. Необязательно каждый период вращения может составлять от нуля до 180 градусов, от нуля до 90 градусов или от нуля до 30 градусов.

В качестве альтернативы, поэтапное прерывистое вращение может включать вращение вокруг оси в одном направлении, причем котором вращение периодически прерывается паузами в процессе вращения. Каждый период вращения, отделенной паузой во вращении, может составлять от нуля до 360 градусов. Необязательно каждый период вращения может составлять от нуля до 180 градусов, от нуля до 90 градусов или от нуля до 30 градусов.

Поэтапное движение может также включать периодическое прямолинейное движение вдоль одной или более осей. Необязательно поэтапное прямолинейное движение может включать период движения вдоль одной оси с последующим периодом движения вдоль второй оси. Предпочтительно вышеупомянутые оси могут быть практически перпендикулярными по отношению друг к другу.

Следует понимать, что термины «ось х», «ось у» и «ось z» означают оси микрофлюидной системы, когда она установлена на устройство согласно настоящему изобретению. Такие микрофлюидные системы будут иметь плоскость, имеющую большую площадь поверхности, такую как плоская поверхность микрофлюидного диска, стенка которого определена как плоскость х-у. Ось z проходит в перпендикулярном направлении по отношению к плоскости х-у, представляющей собой плоскость с большой площадью поверхности микрофлюидной системы, когда она установлена.

Для систем, имеющих ось симметрии четвертого порядка, термины «ось х» и «ось у» могут быть использованы взаимозаменяемым образом. Для дискообразных систем ось х может быть определена как ось, проходящая в любом направлении, соответствующем радиусу микрофлюидного диска, когда он установлен.

Настоящее изобретение может быть использовано с микрофлюидной системой, имеющей любую форму. Предпочтительно микрофлюидная система будет иметь преимущественно плоскую форму. Подходящие системы могут иметь квадратные, прямоугольные или дискообразные формы. Предпочтительно системы могут иметь дискообразные формы.

Необязательно устройство может быть выполнено с возможностью вращения установленной микрофлюидной системы, такой как микрофлюидный диск, вокруг оси. В том случае, когда устройство выполнено с возможностью вращения установленного микрофлюидного диска вокруг оси, магнит может быть выполнен с возможностью движения вдоль или преимущественно вдоль оси, соответствующей радиусу микрофлюидного диска, когда он установлен.

Необязательно, когда устройство содержит приспособление для движения установленной микрофлюидной системы в поэтапном режиме, магнит может быть установлен на вращательный исполнительный механизм. В качестве альтернативы или в качестве дополнения, магнит может быть установлен на линейный исполнительный механизм. В том случае, когда магнит установлен на вращательный исполнительный механизм, получаемое в результате движение магнита может быть дугообразным.

Согласно некоторым вариантам осуществления исполнительный механизм может содержать линейный исполнительный механизм. Такой исполнительный механизм может быть подходящим для движения магнита вдоль любой оси. Предпочтительно линейный исполнительный механизм может быть выполнен с возможностью движения магнита вдоль оси х плоской поверхности установленной микрофлюидной системы, например, вдоль радиуса микрофлюидного аналитического диска.

Таким образом, регулируемое движение магнитных частиц, содержащихся внутри установленной микрофлюидной системы, может быть достигнуто посредством движения одного или более магнитов вдоль одной или более осей, сопровождаемым точным поэтапным вращением установленного аналитического диска на угол, составляющий менее чем 360 градусов, посредством регулируемого поэтапного движения установленной микрофлюидной системы вдоль одной или более осей по отношению к магниту или посредством применения магнита, установленного на вращательный исполнительный механизм, в комбинации с дополнительным линейным или вращательным исполнительным механизмом и фиксированной микрофлюидной системой. Соответственно, магнит может быть выполнен с возможностью расположения на любых желательных координатах х и у установленной микрофлюидной системы.

Настоящее изобретение допускает более определенное регулирование движения магнитных частиц, а также любых связанных с ней жидкостей и/или измельченных твердых веществ через микрофлюидные каналы и камеры установленной микрофлюидной системы по сравнению с предшествующими системами, в которых использованы центробежные силы, возникающие в результате вращения установленного микрофлюидного аналитического диска. Кроме того, регулирующее приспособление согласно настоящему изобретению позволяет магниту проходить по любому желательному пути по установленной флюидной системе, что может оказаться недостижимым для систем, которые вращаются для создания и/или поддержания центробежной силы.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройство может содержать вращательный исполнительный механизм и линейный исполнительный механизм, установленные на едином приводном валу. Необязательно линейный исполнительный механизм может регулировать положение магнита на оси х по отношению к установленной микрофлюидной системе, а вращательный исполнительный механизм может регулировать положение магнита на оси z по отношению к установленной микрофлюидной системе.

Посредством регулирования положения магнита на оси z по отношению к установленной микрофлюидной системе положение магнита может быть оптимизировано для каждой установленной микрофлюидной системы таким образом, чтобы оно было достаточно близким для обеспечения сильного взаимодействия с любыми магнитными частицами, и чтобы при этом диск имел возможность вращения без опорной платформы, взаимодействующей с магнитом и затрудняющей движение устройства и/или микрофлюидной системы.

Следует понимать, что устройство может необязательно содержать множество магнитов. В том случае, когда используют множество магнитов, каждый магнит может содержаться на отдельном исполнительном механизме.

Согласно некоторым вариантам осуществления один или более исполнительных механизмов могут быть выполнены с возможностью помещения одного или более магнитов выше поверхности установленной микрофлюидной системы. В качестве альтернативы, один или более исполнительных механизмов могут быть выполнены с возможностью помещения одного или более магнитов ниже поверхности установленной микрофлюидной системы.

Необязательно, когда магнит расположен выше установленной микрофлюидной системы, магнит может удерживаться на поверхности микрофлюидной системы под действием своего собственного веса, обеспечивающего достаточную силу для удерживания магнита в контакте с поверхностью.

В качестве альтернативы, один или более исполнительных механизмов могут быть выполнены с возможностью помещения одного или более магнитов на фиксированном расстоянии от поверхности установленной микрофлюидной системы.

В том случае, когда магнит расположен ниже установленной микрофлюидной системы, направленная вверх сила может быть приложена к магниту, чтобы удерживать магнит в контакте с нижней поверхностью установленной флюидной системы или ограничивать положение магнита на фиксированном расстоянии нижней поверхности установленной микрофлюидной системы.

В том случае, когда устройство содержит два или более магнитов, указанные магниты могут быть независимо расположены выше или ниже микрофлюидной системы.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройство может содержать приспособление для движения магнита без микрофлюидного устройства. Необязательно это может быть достигнуто посредством вращения приводного вала вокруг оси z.

Согласно некоторым вариантам осуществления один или более магнитов могут быть установлены на пружинный узел, выполненный с возможностью приведения одного или более магнитов в контакт с поверхностью установленной микрофлюидной системы. Необязательно один или более магнитов могут быть установлены на пластинчатый пружинный узел.

В том случае, когда требуется дополнительный зазор, например, чтобы позволить микрофлюидной системе, установленной на устройство, вращаться без взаимодействия опорной платформы с магнитом, магнит может быть установлен на исполнительный механизм, подходящий для движения магнита вдоль оси х, такой как линейный исполнительный механизм, причем этот исполнительный механизм может вращаться по направлению от и/или к установленному микрофлюидному устройству. Вращение стержня исполнительного механизма в одном направлении будет перемещать магнит без какого-либо затруднения, в то время как вращение в другом направлении будет позволять магниту вступать в контакт с диском. Необязательно магнит может быть установлен на пружину, такую как пластинчатая пружина, и небольшое дополнительный вращение может изгибать пружину для обеспечения требуемого давления вверх.

Согласно некоторым вариантам осуществления один или более магнитов могут быть установлены на регулируемый установочный узел. Необязательно регулируемый установочный узел содержит по меньшей мере один регулируемый магнитодержатель и по меньшей мере одну сквозную пластину. Один или более магнитов могут быть расположены внутри удерживающей части каждого из регулируемых магнитодержателей. Согласно некоторым вариантам осуществления один или более магнитов удерживают в удерживающей части в положении выше и/или ниже микрофлюидной системы, установленной на устройство.

Необязательно сквозная пластина может быть расположена на части одного из вращательных исполнительных механизмов. Согласно одному варианту осуществления сквозная пластина может быть расположена на части одного из линейных исполнительных механизмов. Согласно следующему варианту осуществления сквозная пластина расположена на части вращательного и/или линейного исполнительного механизма. Сквозная пластина может быть расположена на приводном валу вращательных и/или линейных исполнительных механизмов.

Согласно некоторым вариантам осуществления, сквозная пластина содержит первую соединительную часть. Согласно некоторым вариантам осуществления регулируемый магнитодержатель содержит вторую соединительную часть. Вторая соединительная часть может быть выполнена с возможностью соединения с первой соединительной частью сквозной пластины. Например, первая соединительная часть сквозной пластины может содержать резьбовую часть, предпочтительно резьбовое сквозное отверстие, и вторая соединительная часть регулируемого магнитодержателя содержит резьбовую часть, которая соответствует резьбе первой соединительной части.

Таким образом, согласно некоторым вариантам осуществления регулируемый установочный узел выполнен с возможностью обеспечения помещения магнита в положение вдоль оси z. Это может быть достигнуто посредством приведения в действие регулируемого магнитодержателя, например, во вращение по часовой стрелке или против часовой стрелки регулируемого магнитодержателя по отношению к сквозной пластине, что может приводить к изменению положения магнита посредством перемещения резьбовой части регулируемого магнитодержателя вверх или вниз вдоль соответствующей резьбовой части сквозной пластины.

Согласно определенным вариантам осуществления установка одного или более магнитов на регулируемый установочный узел обеспечивает тонкое регулирование положения одного или более магнитов на оси z по отношению к микрофлюидной системе, установленной на устройство. Таким образом, это обеспечивает более широкое разнообразие различных микрофлюидных систем, которые могут быть установлены и использованы согласно вариантам осуществления, описанным в настоящем документе.

Согласно некоторым вариантам осуществления платформа может содержать вращающийся столик, выполненный с возможностью помещения и регулируемого вращения аналитического диска, содержащего микрофлюидную систему. В частности, вращающийся столик может быть выполнен с возможностью обеспечения регулируемого вращения установленного аналитического диска посредством частичных поворотов. Необязательно вращающийся столик может быть выполнен с возможностью обеспечения вращения установленного аналитического диска в направлениях по часовой стрелке и против часовой стрелки. Таким образом, устройство может быть выполнено с возможностью регулируемого вращения установленного аналитического диска посредством последовательности частичных поворотов в направлении по часовой стрелке и/или против часовой стрелки. Устройство может содержать регулятор, выполненный с возможностью регулирования одного или более исполнительных механизмов, и вращающийся столик, чтобы позволить магниту проходить желательный путь по установленной микрофлюидной системе. Необязательно может быть обеспечено одновременное регулирование вращения микрофлюидной системы и движения одного или более исполнительных механизмов, на котором устанавливают один или более магнитов.

Устройство согласно настоящему изобретению может быть подходящим для применения с аналитическим диском, содержащим одну или более микрофлюидных камер и один или более микрофлюидных каналов.

Микрофлюидные каналы могут иметь любую подходящую ориентацию, геометрическую форму и длину. Микрофлюидные каналы могут содержать линейные и/или дугообразные секции и могут необязательно содержать изгибы под углом, который является острым, прямым, тупым или составляющим от развернутого угла до полного угла. Соответственно, устройство согласно настоящему изобретению допускает движение магнитных частиц по пути, имеющему любую желательную геометрическую форму, которая не ограничена геометрическими формами, путь по которым может быть обеспечен уравновешиванием магнитных и центробежных сил.

Согласно некоторым вариантам осуществления вращающийся столик может содержать один или более нагревательных модулей. Такие нагревательные модули могут быть выполнены с возможностью теплового воздействия на одну или более определенных частей установленной микрофлюидной системы. Предпочтительно один или более нагревателей могут быть выполнены с возможностью теплового воздействия на одну или более определенных частей установленной микрофлюидной системы в течение вращения.

Необязательно регулятор может быть выполнен с возможностью регулирования нагревательных модулей. Регулирование может быть специфическим не только по отношению к месту, в котором осуществляется тепловое воздействие посредством теплопроводности, но также по отношению к продолжительности увеличения/уменьшения температуры, т.е. к скорости изменения температуры реакционной среды в конкретном месте на диске.

Устройство согласно настоящему изобретению может быть выполнено с возможностью осуществления изотермических анализов (например, когда нагревательный элемент расположен практически непрерывно по всей аналитической площади, таким образом, что весь анализ осуществляется при практически одинаковой температуре, или, в качестве альтернативы, когда тепловое воздействие отсутствует). Однако устройство согласно настоящему изобретению, возможно, оказывается даже более подходящим для применения, когда оно выполнено с возможностью осуществления неизотермических анализов, т.е. когда на различные части аналитического диска и, таким образом, на различные части реакционной среды воздействуют или могут воздействовать различные температуры. Комбинация целевого сбора и перемещения магнитных частиц вместе с любыми жидкостями и/или частицами, связанными с ними, а также специфического нагревания обеспечивает эффективную эксплуатацию, регулируемую по мере необходимости.

Целевое нагревание конкретных областей микрофлюидной системы, сопровождаемое регулируемым перемещением магнитных частиц, может также обеспечивать достижение специфических профилей нагревания.

В отличие от некоторых устройств предшествующего уровня техники, содержащих нагревательные элементы в составе аналитических дисков, тепло поступает от вращающегося столика. Требуются небольшие количества энергии, потому что осуществляется специфическое тепловое воздействие посредством теплопроводности на определенные части аналитического диска, и становится возможным быстрое регулирование температуры, что может повышать эффективность не только по отношению к продолжительности анализа, но также по отношению к количеству времени, в течение которого оказывается необходимым применение нагревательных элементов.

Может быть обеспечено приспособление, которое содействует правильному расположению аналитического диска по отношению к вращающемуся столику. Например, вращающийся столик может содержать центральный шпиндель, соответствующий отверстию для шпинделя в аналитическом диске. Продольный паз на шпинделе и соответствующий продольный выступ на втулке аналитического диска обеспечивают фиксированное угловое положение аналитического диска по отношению к вращающемуся столику. Может быть обеспечено направляющее приспособление для направления аналитического диска в правильное угловое положение. Например, горизонтальный размер паза шпинделя и горизонтальный размер соответствующего выступа на диске может уменьшаться в продольном направлении вниз: это означает, что когда диск находится незначительно выше вращающегося столика, существует некоторый допуск в угловом расположении аналитического диска по отношению к вращающемуся столику, причем этот допуск уменьшается по мере того, как аналитический диск опускается на вращающийся столик.

Может быть обеспечено дополнительное приспособление для расположения аналитического диска по отношению к вращающемуся столику. Например, установочный выступ (например, стержень или шток) и соответствующее установочное углубление (например, отверстие или вырез) могут быть обеспечены на вращающемся столике и аналитическом диске, соответственно, или наоборот. Указанные установочные приспособления могут быть расположены на периферии аналитического диска или вблизи нее.

Таким образом, возможно присутствие двух или более приспособлений для установки углового положения аналитического диска по отношению к вращающемуся столику. Например, установочное приспособление в форме центрального шпинделя может выступать в качестве стационарного установочного и направляющего приспособления, а приспособление в форме выступа и углубления на или вблизи периферии аналитического диска может выступать в качестве более точного установочного приспособления.

Может быть обеспечено зажимное приспособление для прикрепления аналитического диска к вращающемуся столику.

Указанное зажимное приспособление может содержать механический шарикоподшипниковый зажимной механизм для удерживания аналитического диска на вращающемся столике, например, на центральной втулке.

В качестве альтернативы или в качестве дополнения, зажимное приспособление может содержать магнитное приспособление для удерживания аналитического диска в фиксированном положении по отношению к вращающемуся столику. Кроме того, магнитное приспособление может быть использовано для выравнивания и направления диска в правильное положение. Таким образом, например, пользователь может помещать диск выше вращающегося столика, и устройство будет затем автоматически выравнивать диск и надежно удерживать его на вращающемся столике в правильном положении.

Это может обеспечить установку аналитического диска в определенном положении таким образом, что могут быть известными относительные положения микрофлюидных камер и/или каналов. Следовательно, может оказаться возможным точное регулирование вращения диска из известного начального положения в целях сбора и перемещения магнитных частиц через желательную часть микрофлюидной системы.

Магнитное приспособление может содержать дисковые магниты, ориентированные в направлениях противоположных полюсов во вращающемся столике (например, во втулке вращающегося столика), и дисковые магниты, ориентированные в направлениях противоположных полюсов в аналитическом диске (например, во втулке аналитического диска).

Может быть использовано беспроводное передающее энергию приспособление для передачи энергии нагревательным элементам во вращающемся столике и/или регулятору нагревания. Один возможный механизм передачи энергии может содержать плоские катушки, ориентированные концентрическим образом. Устройство может содержать стационарную плоскую катушку и вращающуюся плоскую катушку. Например, стационарная плоская катушка (которая может быть фиксирована ниже вращающегося столика) может получать энергию для создания переменного электромагнитного поля, которое будет затем индуцировать ток во вращающейся плоской катушке (которая может быть прикреплена к вращающемуся столику выше стационарной плоской катушки, отделенной от нее небольшим зазором).

Устройство может также содержать приемопередатчик инфракрасного (ИК) излучения для двусторонней связи. Инфракрасная двусторонняя связь может быть использована для обеспечения беспроводной передачи инструкций и параметров нагревания регулятору нагревания, а также может обеспечивать связь между регулятором нагревания и центральным компьютером посредством обеспечения обмена сигналами между центральным компьютером и регулятором нагревания. Каждый приемопередатчик может необязательно содержать один или более передатчиков инфракрасного излучения и один приемник инфракрасного излучения. Предпочтительно приемопередатчик инфракрасного излучения может содержать четыре передатчика инфракрасного излучения.

Четыре передатчика инфракрасного излучения могут быть расположены на равных расстояниях вокруг центральной втулки вращающегося столика. Полное поле излучения от четырех передатчиков инфракрасного излучения предоставляет приемнику инфракрасного излучения на противоположном конце возможность приема излученного инфракрасного сигнала в диапазоне 360°, таким образом, что связь может быть осуществлена независимо от положения вращающегося столика.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает нагревание аналитического диска в процессе его вращения. Это нагревание может быть обеспечено в непрерывном режиме, и/или нагревание может быть осуществлено по мере необходимости.

Известная проблема, которая может возникать в аналитических дисках, относится к состоянию жидкости в процессе ее нагревания. Могут образовываться пузырьки, и/или может происходить расширение воздуха и/или возникать перепад давления между камерами, что может вызывать нежелательные последствия, например, создавать обратный поток жидкости. Изменение состояния жидкости может воздействовать на анализ, например, посредством воздействия на считывание оптических показаний. Настоящее изобретение обеспечивает преимущества восстановления исходного состояния жидкости в реакционных лунках посредством центробежного вращения в процессе нагревания жидкости. Таким образом, настоящее изобретение предотвращает нарушение нагревания жидкости, и могут быть получены надежные оптические показания.

Нагревательные модули могут представлять собой, например, фольговые нагреватели.

Может быть установлен вращающийся столик, содержащий один или более нагревательных модулей, необязательно два или более нагревательных модулей. Согласно некоторым вариантам осуществления, может быть установлен вращающийся столик, содержащий три или более нагревательных модулей.

Устройство содержит схему для регулирования ряда нагревательных модулей, которые можно регулировать независимо, чтобы осуществлять нагревание до заданной температуры. Нагреватели могут состоять из тонкой алюминиевой пластинки для равномерного распределения нагревания по одной или более определенным областям аналитического диска. На тонкой алюминиевой пластинке может быть установлен резистивный температурный датчик (РТД) для наблюдения температуры алюминиевой пластинки. Резистивный температурный датчик может быть присоединен к схеме регулятора нагревания для обеспечения обратной связи в целях регулирования нагревателя для достижения устойчивости температуры с течением времени.

В отношении производства энергии может присутствовать беспроводная функциональная возможность для передачи энергии схеме и нагревателям, и беспроводная связь также может быть использована с конфигурацией приемопередатчика инфракрасного излучения в диапазоне 360°. Беспроводные средства допускают для вращающегося столика свободное вращение, в процессе которого может быть передана энергия для работы нагревателей и инфракрасных средств связи.

Нагревательные модули могут быть выполнены с возможностью выступа от поверхности вращающегося столика с применением небольшого давления пружины, таким образом, чтобы находиться в контакте с аналитическим диском и обеспечивать эффективную передачу тепла.

Необязательно могут быть использованы изоляторы под нагревательными модулями для предотвращения потери тепла в направлении вниз. В результате этого изоляторы могут повышать эффективность передачи тепла и регулировать скорость нагревания. Согласно одному варианту осуществления на вращающемся столике присутствуют два нагревательных модуля: один может быть использован для нагревания образца в камере для образца, а другой может быть использован для реакционных лунок в целях анализа. Кроме того, могут быть установлены дополнительные нагревательные модули для других целей нагревания: например, дополнительный нагреватель может быть использован для содействия переноса текучей среды посредством создания перепада давления, что обеспечивает перенос текучей среды из нагреваемой области в холодную область.

В таких случаях нагревание области в камере или реакционной лунке обычно приводит к увеличению внутреннего давления, которое вызвано расширением газообразных компонентов. Чтобы стабилизировать суммарное давление внутри устройства, давление должно быть снижено посредством некоторого приспособления, которое выпускает газ в окружающую атмосферу или выталкивает любые жидкости в одну или более следующих камер для выравнивания давления. Последующее охлаждение камеры или лунки вызывает сжатие газообразных компонент и, таким образом, уменьшает внутреннее давление, приводя к движению жидкости в камеру или лунку.

Стационарный катушечный узел может содержать стационарную катушку, прикрепленную к ферритному листу, расположенному между двумя держателями, которые могут быть легко изготовлены из пластмассы, причем такая же конфигурация может быть использована для вращающегося катушечного узла. Конфигурации стационарной и вращающейся катушки могут быть использованы для обеспечения энергией нагревателей, причем производимая мощность (составляющая, например, 5 ватт и выше) может быть изменена в зависимости от потребностей устройства посредством изменения конфигураций стационарных и вращающихся катушек и/или частоты сигналов, передаваемых в стационарную катушку. Например, мощность, производимую и подаваемую в нагреватель и регулятор, можно регулировать в диапазоне от 5 ватт до 7 ватт посредством изменения частоты сигналов, передаваемых в стационарную катушку. Энергия может быть использована для работы нагревателей и соответствующей схемы, содержащей приемопередатчик инфракрасного излучения и регулятор нагревания. В следующем примере мощность может быть предназначена для распределения между нагревателями, представляющими собой, например, нагреватель мощностью 4 ватт и нагреватель мощностью 2 ватт, работающие одновременно.

Весь узел вращающегося столика может быть прикреплен к шпинделю двигателя для обеспечения вращательного движения на вращающемся столике в целях регулирования движения текучей среды. В этом примере может быть использован бесщеточный электродвигатель постоянного тока. Двигатель может быть установлен на металлическое основание (основание двигателя), к которому прикреплено шасси. На поверхности основания двигателя может быть установлена панель стационарного приемопередатчика инфракрасного (ИК) излучения, а также стационарная катушка. Оба компонента могут быть установлены таким образом, чтобы они оставались стационарными. Над стационарной катушкой расположены вращающаяся катушка и монтажная панель для вращающегося приемопередатчика инфракрасного излучения и регулятора нагревания. Они могут быть установлены на вращающийся столик. Они могут вращаться вместе с вращающимся столиком без прерывания подачи энергии и инфракрасной связи между центральным компьютером и регулятором нагревания.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящее изобретение предлагает аналитический блок, содержащий устройство согласно первому аспекту настоящего изобретения.

Аналитический блок может содержать камеру, в которой может находиться устройство согласно первому аспекту настоящего изобретения, причем аналитический блок может быть оборудован приспособлением для регулирования одного или более параметров среды внутри камеры. Параметры, которые можно регулировать, включают, но не ограничиваются ими, температуру, влажность, атмосферное давление, состав, например, содержание кислорода, и т.д. Необязательно камера может быть оборудована приспособлением для регулирования температуры.

Согласно некоторым вариантам осуществления аналитический блок может содержать приспособление для увеличения и/или уменьшения температуры внутри камеры, в которой находится аналитический диск в течение анализа. Таким образом, в то время как стационарная нагревательная система обеспечивает локализованное нагревание от вращающегося столика, необязательная вращающаяся нагревательная система позволяет изменять температуру среды вокруг аналитического диска (и, следовательно, температуру аналитического диска и его содержимого). Необязательно может быть использован вентиляторный нагреватель или вентиляторный охладитель. Например, может быть использована воздуходувка с применением вентилятора.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения предложена комбинация устройства согласно первому аспекту настоящего изобретения или аналитического блока согласно второму аспекту настоящего изобретения и микрофлюидной системы, выполненной с возможностью применения с таким устройством или аналитическим блоком.

Микрофлюидная система может представлять собой аналитический диск, который может быть установлен на платформу настоящего устройства, такую как вращающийся столик. Подходящие аналитические диски могут содержать микрофлюидные каналы и/или микрофлюидные камеры. Магнитные частицы могут содержаться в одном или более элементах из микрофлюидных камер и/или каналов.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения предложено применение устройства согласно первому аспекту настоящего изобретения.

В процессе применения микрофлюидная система может быть установлена на устройство согласно настоящему изобретению. Такие микрофлюидные системы могут быть встроены в аналитический диск, прямоугольный блок или иметь любой другой подходящий формат. Микрофлюидная система может содержать микрофлюидные каналы и/или камеры, из которых в одном или более элементах может содержаться множество магнитных частиц.

В системах на основе дисков применение устройства может включать один или более магнитов, которые перемещаются практически в радиальном направлении с применением линейного исполнительного механизма или вращательного исполнительного механизма, имеющего дугу большого радиуса, центр которой находится на линии, образующей прямые углы и проходящей через среднюю точку линии между самым внутренним и самым наружным положениями магнита.

Концентрическое движение по отношению к периферии осуществляют посредством регулирования вращения диска вокруг его осей. Посредством сочетания двух компонентов движения эффективный путь магнита может проходить через любое желательное место.

В качестве альтернативы, для систем, имеющих дискообразные или иные формы, эффективное движение может быть достигнуто посредством дугообразного движения магнита, которое необязательно дополняет прямолинейное или вращательное движение магнита вдоль альтернативной оси, в то время как микрофлюидная система удерживается в фиксированном положении. Согласно другому варианту осуществления система, имеющая дискообразную или иную форму, может перемещаться в поэтапном режиме, сопровождаемая прямолинейным и/или вращательным движением одного или более магнитов в другом направлении, причем предпочтительно движение магнита может осуществляться преимущественно под прямыми углами по отношению к движению системы.

Таким образом, для систем согласно настоящему изобретению координаты х и у магнита могут непрерывно изменяться по отношению к микрофлюидной системе.

Магнит может быть перемещен в любое положение в пределах параметров микрофлюидных каналов и/или камер в целях сбора и/или перемещения магнитных частиц. Регулируемое относительное движение магнита по отношению к микрофлюидным камерам и/или каналам обеспечивает перемещение частиц через микрофлюидную систему на любом радиальном расстоянии от центра диска.

Применение настоящего изобретения может обеспечить перемещение магнитных частиц вдоль концентрических каналов, каналы имеют различные радиальные расстояния, каналы, имеющие различные градиенты в микрофлюидной системе, и через каналы и/или камеры, занимающие любое положение в микрофлюидной системе,

Соответственно, применение устройства согласно настоящему изобретению допускает оптимизированную конструкцию микрофлюидной системы без необходимости расположения ее камер и/или каналов в непосредственной близости к одному или более фиксированным магнитам. Аналогичным образом, путь микрофлюидного потока не ограничен путями, которые могут легко проходить магнитные частицы, направляемые центробежными силами, стационарными магнитами или их комбинациями.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предложен способ осуществления анализа, включающий следующие стадии: i) установка устройства, содержащего микрофлюидную систему, на вращающийся столик, причем вышеупомянутая микрофлюидная система содержит множество магнитных частиц; и ii) помещение магнита на исполнительный механизм таким образом, что магнит может быть расположен на любой координате х аналитического диска.

Согласно некоторым вариантам осуществления предложена также стадия движения множества магнитных частиц через часть микрофлюидной системы посредством движения вышеупомянутого магнита при одновременном вращении вышеупомянутого аналитического диска таким образом, что вышеупомянутый магнит проходит желательное место в плоскости х-у аналитического диска.

Далее настоящее изобретение будет описано с дополнительными неограничительными подробностями со ссылкой на следующие фигуры, в числе которых:

на фиг. 1 представлено схематическое изображение одного примера устройства согласно настоящему изобретению, где установлен микрофлюидный диск, причем устройство содержит магнит, установленный на линейный исполнительный механизм;

на фиг. 2 представлено схематическое изображение альтернативного примера устройства согласно настоящему изобретению, где установлен микрофлюидный диск, причем устройство содержит магнит, установленный на вращательный исполнительный механизм;

на фиг. 3 представлен схематический вид сбоку установленного микрофлюидного диска, который установлен на устройство согласно настоящему изобретению, содержащее магнит, установленный на линейный исполнительный механизм;

на фиг. 4 представлен схематический вид сбоку установленного микрофлюидного диска, который установлен на устройство согласно настоящему изобретению, содержащее линейный и вращательный исполнительные механизмы, установленные на едином приводном валу;

на фиг. 5 представлен схематический вид спереди устройства, проиллюстрированного на фиг. 4;

на фиг. 6 представлен один пример диска вращающегося столика в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 7 представлено, как магнитное установочное и зажимное приспособление может быть использовано согласно настоящему изобретению;

на фиг. 8 представлен вид сбоку вращающегося столика в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 9 представлено перспективное изображение вращающегося столика в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 10 представлены на покомпонентном схематическом изображении некоторые возможные элементы передающего энергию узла вращающегося столика в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 11-16 представлены некоторые компоненты вращающегося столика в соответствии с настоящим изобретением; и

на фиг. 17 и 18 представлены схематические изображения регулируемого установочного узла согласно определенным вариантам осуществления настоящего изобретения.

Рассмотрим фиг. 1, где устройство 1 содержит линейный исполнительный механизм 2а, содержащий установленный на нем магнит 3, причем магнит может быть перемещен по пути 4, который может проходить по поверхности микрофлюидного диска 5, который может быть установлен на устройство. Устройство 1 дополнительно содержит регулятор для регулирования вращения аналитического диска 5, где вращение диска представлено стрелкой 6, и движение магнита 3, которое представлено стрелкой 7, позволяет магниту 3 проходить любой желательный путь по поверхности микрофлюидной системы.

Диапазон движения магнита 3 может быть ограничен таким образом, что магнит может быть расположен только вдоль части радиуса установленного микрофлюидного диска, соответствующей областям, где может присутствовать микрофлюидный канал или камера. В качестве альтернативы, диапазон движения магнита может проходить по всему радиусу установленного микрофлюидного диска.

В частности, регулятор регулирует вращение установленного аналитического диска 5 в направлении по часовой стрелке и/или против часовой стрелки по мере необходимости при одновременном регулировании движения линейного исполнительного механизма в целях возможности прохождения магнита по пути между камерами 8 через каналы 9. Магнитные частицы, расположенные внутри камеры 8 или канала 9, притягиваются к локализованному магнитному полю, создаваемому близостью магнита, и направляются через камеры и/или каналы, отражая путь магнита 3.

Каналы могут быть ориентированы под таким углом, чтобы проходить параллельно периферии аналитического диска или под углом к ней. Кроме того, каналы могут содержать кривые линии и изгибы 9а.

Согласно альтернативному варианту осуществления, представленному на фиг. 2, магнит может быть установлен на вращательный исполнительный механизм 2b. Диапазон движения магнита 3 может быть ограничен таким образом, что магнит может быть расположен только вдоль дуги, что преимущественно соответствует по меньшей мере части радиуса аналитического диска.

Как представлено на фиг. 3, согласно некоторым вариантам осуществления на исполнительные механизмы 2а может быть установлено множество магнитов 3, которые расположены выше и ниже установленного аналитического диска. В качестве альтернативы, магниты могут быть расположены только выше установленного микрофлюидного диска или только ниже установленного микрофлюидного диска.

Как представлено на фиг. 4 и 5, согласно некоторым вариантам осуществления линейный исполнительный механизм 2а и вращательный исполнительный механизм 2 с установлены на едином приводном валу 10, в результате чего магнит расположен под аналитическим диском. В качестве альтернативы, магнит может быть расположен выше аналитического диска. Вращение вращательного исполнительного механизма 2 с в одном направлении приводит магнит 3 в контакт с аналитическим диском 5, в то время как вращение вращательного исполнительного механизма 2 с в противоположном направлении перемещает магнит от аналитического диска, как представлено показывающей вращение стрелкой 11.

Линейный исполнительный механизм 2а обеспечивает движение магнита в направлении желательной оси х вдоль радиуса установленного микрофлюидного диска.

Пластинчатая пружина 12 может прилагать подходящее усилие для удержания магнита 3 в контакте с аналитическим диском 5.

Как представлено на фиг. 17 и 18, согласно некоторым вариантам осуществления регулируемый установочный узел 2 может быть использован для установки магнита 3 и расположения магнита на оси z по отношению к аналитическому диску 5, причем регулируемый установочный узел может быть использован в комбинации с пластинчатой пружиной 12, как представлено на фиг. 5, или без пластинчатой пружины. Согласно определенным вариантам осуществления регулируемый установочный узел может содержать пружину, чтобы обеспечивать подходящее усилие для удержания магнита 3 в контакте с аналитическим диском 5.

Регулируемый установочный узел содержит сквозную пластину 22 и магнитодержатель 25. Сквозная пластина может быть установлена на приводной вал 10 одного или более линейных 2а и/или вращательных 2b/2 с исполнительных механизмов. Сквозная пластина 22 может быть расположена таким образом, чтобы находиться выше аналитического диска 5. Сквозная пластина 22 содержит первую соединительную часть 24, которая выполнена с возможностью соединения со второй соединительной частью 26 регулируемого магнитодержателя 25. Регулируемый магнитодержатель содержит удерживающую часть 27, где присоединен и удерживается на месте магнит 3.

Удерживающая часть 27 может представлять собой углубление, в которое вставлен магнит 3. Магнит 3 может удерживаться в удерживающей части 27 посредством магнитной силы. Согласно некоторым вариантам осуществления магнит 3 может удерживаться в удерживающей части 27 посредством одного или более зажимов или соединительных элементов. Согласно некоторым вариантам осуществления удерживающая часть может содержать пружину, расположенную выше магнита 3 внутри углубления, таким образом, чтобы обеспечивать подходящее усилие для удержания магнита 3 в контакте с аналитическим диском 5.

Согласно некоторым вариантам осуществления первая соединительная часть 24 может представлять собой резьбовое сквозное отверстие, и вторая соединительная часть 26 может представлять собой соответствующий резьбовой выступ, как представлено на фиг. 17 и 18, который проходит от удерживающей части 27. Согласно некоторым вариантам осуществления, первая соединительная часть 24 часть может содержать охватывающее резьбовой сквозное отверстие, и вторая соединительная часть 26 может содержать соответствующую охватываемую резьбовую часть. Согласно некоторым вариантам осуществления первая соединительная часть 24 может содержать охватываемое резьбовое сквозное отверстие, и вторая соединительная часть 26 может содержать соответствующую охватывающую резьбовую часть.

Когда охватываемая резьбовая часть вставлена в охватывающую резьбовую часть или наоборот, происходит взаимное соединение их резьбы. Это обеспечивает удерживание регулируемого магнитодержателя 21 и магнита 3 в фиксированном положении выше аналитического диска 5. Регулируемый магнитодержатель содержит исполнительный механизм часть 35, который допускает вращение регулируемого магнитодержателя 25, как представлено стрелкой 34. Вращение может происходить по часовой стрелке или против часовой стрелки и в зависимости от расположения резьбовых частей позволяет второй соединительной части двигаться вдоль оси z по отношению к аналитическому диску 5 вдоль первой резьбовой части 24, что приводит к движению магнита 3 по стрелке 36, как представлено на фиг. 18. Это обеспечивает удерживание регулируемого магнитодержателя 25 и расположенного в нем магнита 3, занимающего положение на оси z выше или ниже аналитического диска, и сохранение этого положения. Приводная часть может представлять собой прорезной паз или углубление, куда может входить соответствующий выступ, например, выступ отвертки, регулировочного ключа, шестигранного ключа или другого исполнительного устройства.

Рассмотрим фиг. 6, где диск 112 вращающегося столика содержит нагреватели 14 и изоляторы 16. Изоляторы 16 вставлены между нагревателями 14 и вращающимся столиком и уменьшают потерю тепла вследствие теплопроводности. В результате этого они повышают тепловую эффективность и скорость нагревания.

Диск 112 вращающегося столика содержит центральный шпиндель 18, который сам содержит продольный паз 110, который функционирует в качестве внутреннего направляющего элемента, который обеспечивает приблизительное выравнивание аналитического диска 5 на шпинделе 18. Диск 112 вращающегося столика содержит шток 1112, который выступает в качестве элемента более тонкой регулировки.

Магнитное приспособление для установки и прикрепления аналитического диска 5 на столик 112 вращающегося диска представлено наиболее четко на фиг. 7. На этой фигуре в целях ясности отсутствует большинство элементов диска 112 вращающегося столика и аналитического диска 5. Аналитический диск 5 содержит отверстие для шпинделя 1102 в целях установки на шпиндель 18 диска 112 вращающегося столика. Вращающийся столик содержит дисковый магнитный узел 114, имеющий северный полюс 116 и южный полюс 118. Аналитический диск 5 содержит соответствующий дисковый магнитный узел 1104, который составляют дисковый магнит 1108 северного полюса и дисковый магнит 1110 южного полюса, что для ясности представлено отдельно от аналитического диска 5 на фиг. 7, хотя в процессе применения он прикреплен к аналитическому диску 5, например, посредством применение неопренового листа. Из неопренового лист может быть предварительно вырезана соответствующая форма, как представлено на фиг. 7, которая допускает расположение аналитического диска 5 на вращающемся столике в определенной ориентации. Неопреновый лист также обеспечивает фрикционный захват, который предотвращает боковое скольжение аналитического диска 5, когда он вращается с высокой скоростью.

Магнитные узлы 114 и 1104 занимают удобные положения на втулке устройства, и, соответственно, согласно представленному варианту осуществления этот магнитный узел 1104 имеет отверстие 1106, соответствующее отверстию для шпинделя 1102 аналитического диска.

Вид сбоку и перспективное изображение вращающегося столика в соответствии с настоящим изобретением представлены на фиг.8 и 9, соответственно.

Рассмотрим фиг. 10, где передающий энергию узел вращающегося столика может содержать стационарный приемопередатчик 130 инфракрасного излучения, нижний держатель 132 стационарной катушки, ферритовый лист 134, стационарную катушку 136, верхний держатель 138 стационарной катушки, нижний держатель 140 вращающейся катушки, вращающуюся катушку 142, ферритовый лист 144, верхний держатель 146 вращающейся катушки и узел 148, содержащий регулятор нагревания и вращающийся приемопередатчик инфракрасного излучения. Нижние и верхние держатели стационарной катушки и вращающейся катушки выступают в качестве зажимов и могут быть легко изготовлены из пластического материала.

Некоторые из компонентов вращающегося столика представлены на фиг. 11-16. Схематическое перспективное изображение стационарного катушечного узла 150 представлено как покомпонентное изображение по отношению к некоторым из компонентов на фиг. 12, и на фиг. 13 представлен вращающийся катушечный узел 152, расположенный сверху на стационарном катушечном узле 150. Стационарные и вращающиеся компоненты 130, 155 приемопередатчика инфракрасного излучения представлены на фиг. 14 и 15, соответственно. На фиг. 16 представлен вид сбоку, полностью иллюстрирующий конструкцию узла вращающегося столика. Конструкция начитается с компонента 13 основания бесщеточного электродвигателя постоянного тока двигателя, присутствующего в качестве основания. Первый компонент, расположенный сверху на основании бесщеточного электродвигателя постоянного тока, представляет собой стационарный компонент 130 приемопередатчика инфракрасного излучения. За ним следует стационарный катушечный компонент 150. Под компонентом 112 узла вращающегося столика расположены вращающийся компонент 155 приемопередатчика инфракрасного излучения и компонент 154 регулятора нагревательной схемы. Компоненты 155 и 154 находятся на одной общей печатной плате.

Настоящее изобретение предлагает устройство для проведения анализа в микрофлюидной системе. Устройство для проведения анализа в микрофлюидной системе, содержащей магнитные частицы, причем указанное устройство содержит: платформу, на которую может быть установлена микрофлюидная система, причем платформа содержит вращающийся столик, выполненный с возможностью размещения и регулируемого вращения аналитического диска, содержащего микрофлюидную систему, причем вращающийся столик дополнительно содержит один или более нагревательных модулей для теплового воздействия на одну или более определенных частей установленной микрофлюидной системы в ходе вращения; один или более исполнительных механизмов, имеющих магнит, выполненный с возможностью непосредственного воздействия на движение магнитных частиц, содержащихся в микрофлюидной системе, когда микрофлюидная система установлена на указанной платформе, и регулирующее приспособление, выполненное с возможностью регулирования относительного движения одного или более магнитов и микрофлюидной системы, когда она установлена, чтобы позволить магниту проходить желательный путь по установленной микрофлюидной системе, причем указанный магнит выполнен с возможностью расположения на любых координатах х и у установленной микрофлюидной системы, и при этом указанное устройство дополнительно содержит: a) по меньшей мере один вращательный исполнительный механизм, выполненный с возможностью обеспечения движения магнита вдоль оси х, и/или b) приспособление для движения установленной микрофлюидной системы в поэтапном режиме. Техническим результатом является улучшение регулировки движения магнитных частиц через микрофлюидные камеры и/или каналы в системах «лаборатория на диске». 5 н. и 37 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Устройство для проведения анализа в микрофлюидной системе, содержащей магнитные частицы, причем указанное устройство содержит:

платформу, на которую может быть установлена микрофлюидная система, причем платформа содержит вращающийся столик, выполненный с возможностью размещения и регулируемого вращения аналитического диска, содержащего микрофлюидную систему, причем вращающийся столик дополнительно содержит один или более нагревательных модулей для теплового воздействия на одну или более определенных частей установленной микрофлюидной системы в ходе вращения;

один или более исполнительных механизмов, имеющих магнит, выполненный с возможностью непосредственного воздействия на движение магнитных частиц, содержащихся в микрофлюидной системе, когда микрофлюидная система установлена на указанной платформе, и

регулирующее приспособление, выполненное с возможностью регулирования относительного движения одного или более магнитов и микрофлюидной системы, когда она установлена, чтобы позволить магниту проходить желательный путь по установленной микрофлюидной системе,

причем указанный магнит выполнен с возможностью расположения на любых координатах х и у установленной микрофлюидной системы, и при этом указанное устройство дополнительно содержит:

a) по меньшей мере один вращательный исполнительный механизм, выполненный с возможностью обеспечения движения магнита вдоль оси х, и/или

b) приспособление для движения установленной микрофлюидной системы в поэтапном режиме.

2. Устройство по п. 1, в котором, когда устройство содержит приспособление для движения установленной микрофлюидной системы, система является вращающейся.

3. Устройство по п. 1, в котором поэтапное движение установленной микрофлюидной системы может быть достигнуто посредством прерывистого вращения.

4. Устройство по любому предшествующему пункту, в котором, когда устройство содержит приспособление для движения установленной микрофлюидной системы в поэтапном режиме, исполнительный механизм содержит вращательный исполнительный механизм.

5. Устройство по любому предшествующему пункту, в котором исполнительный механизм содержит линейный исполнительный механизм.

6. Устройство по любому предшествующему пункту, причем устройство содержит вращательный исполнительный механизм и линейный исполнительный механизм на едином приводном валу.

7. Устройство по любому предшествующему пункту, в котором устройство содержит магнит, выполненный с возможностью расположения выше установленной микрофлюидной системы, и/или магнит, выполненный с возможностью расположения ниже установленной микрофлюидной системы.

8. Устройство по п. 7, в котором устройство содержит приспособление для движения магнита без микрофлюидного устройства.

9. Устройство по п. 8, в котором приспособление для движения магнита без микрофлюидного устройства содержит вращательный исполнительный механизм, выполненный с возможностью обеспечения вращения магнитного приводного вала вокруг оси х.

10. Устройство по любому предшествующему пункту, в котором магнит может контактировать или удерживаться на фиксированном расстоянии от поверхности установленной микрофлюидной системы.

11. Устройство по любому предшествующему пункту, в котором магнит установлен на пружинный узел.

12. Устройство по любому из пп. 1-10, в котором магнит установлен на регулируемый установочный узел.

13. Устройство по п. 12, в котором регулируемый установочный узел содержит регулируемый магнитодержатель и сквозную пластину, расположенную на части вращательного и/или линейного исполнительного механизма.

14. Устройство по любому из пп. 12 или 13, в котором сквозная пластина содержит первую соединительную часть; и

при этом регулируемый магнитодержатель содержит вторую соединительную часть, выполненную с возможностью соединения с первой соединительной частью сквозной пластины.

15. Устройство по любому из пп. 12-14, в котором первая соединительная часть сквозной пластины содержит резьбовую часть, и вторая соединительная часть регулируемого магнитодержателя содержит соответствующую резьбовую часть.

16. Устройство по любому из пп. 11-15, в котором регулируемый установочный узел выполнен с возможностью помещения магнита в положение вдоль оси z.

17. Устройство по любому из пп. 11-16, в котором магнит находится в контакте с поверхностью микрофлюидного устройства.

18. Устройство по п. 1, в котором регулирующее приспособление регулирует один или несколько исполнительных механизмов и вращающийся столик, чтобы позволить магниту проходить желательный путь по установленной микрофлюидной системе.

19. Устройство по любому из пп. 1-18, в котором указанный вращающийся столик дополнительно содержит:

регулятор нагревания для выбора требуемого нагревателя и регулирования его температуры и

приемопередатчик инфракрасного излучения для обеспечения беспроводной передачи инструкций и/или параметров нагревания регулятору нагревания.

20. Устройство по любому из пп. 1-19, в котором указанный вращающийся столик дополнительно содержит приспособление для содействия правильному расположению аналитического диска по отношению к вращающемуся столику.

21. Устройство по п. 20, в котором указанное приспособление содержит центральный шпиндель на вращающемся столике, соответствующий отверстию для шпинделя в аналитическом диске, и при этом указанный шпиндель имеет продольный паз, соответствующий продольному выступу на втулке аналитического диска.

22. Устройство по п. 21, в котором горизонтальный размер паза шпинделя уменьшается в продольном направлении вниз.

23. Устройство по п. 20, в котором указанное приспособление содержит установочный выступ на вращающемся столике для совмещения с соответствующим установочным углублением на аналитическом диске, необязательно на периферии аналитического диска, или рядом или вблизи нее.

24. Устройство по п. 21 или 22, в котором указанное приспособление для установки аналитического диска по отношению к вращающемуся столику дополнительно содержит установочный выступ на вращающемся столике для совмещения с соответствующим установочным углублением на аналитическом диске, необязательно на периферии аналитического диска, или рядом или вблизи нее.

25. Устройство по любому из пп. 1-24, в котором указанный вращающийся столик дополнительно содержит зажимное приспособление для прикрепления аналитического диска к вращающемуся столику.

26. Устройство по п. 25, в котором указанное зажимное приспособление содержит механический шарикоподшипниковый зажимной механизм для удерживания аналитического диска на вращающемся столике.

27. Устройство по п. 25 или 26, в котором зажимное приспособление содержит магнитное приспособление для удерживания аналитического диска в фиксированном положении по отношению к вращающемуся столику и/или для выравнивания и/или направления диска в правильном положении.

28. Устройство по п. 27, в котором указанное магнитное приспособление содержит дисковые магниты, ориентированные в направлениях противоположных полюсов на вращающемся столике, соответствующие дисковым магнитам, ориентированным в направлениях противоположных полюсов на аналитическом диске.

29. Устройство по любому из пп. 1-28, в котором указанный вращающийся столик содержит передающий энергию узел, содержащий беспроводное передающее энергию приспособление для передачи энергии нагревательным модулям во вращающемся столике и/или регулятору нагревания.

30. Устройство по п. 19, в котором приемопередатчик инфракрасного излучения содержит один или более передатчиков инфракрасного излучения и один приемник инфракрасного излучения.

31. Устройство по п. 30, в котором приемопередатчик инфракрасного излучения содержит четыре передатчика инфракрасного излучения.

32. Устройство по п. 31, в котором четыре передатчика расположены на равных расстояниях вокруг центральной втулки вращающегося столика.

33. Устройство по любому из пп. 1-32, в котором один или более нагревательных модулей регулируются независимо.

34. Устройство по п. 33, в котором энергия, подаваемая одному или более нагревательному модулю, может быть разделена и распределена между нагревательными модулями по мере необходимости.

35. Устройство по любому из пп. 1-34, в котором вращающийся столик содержит передающий энергию узел, содержащий стационарный катушечный узел и вращающийся катушечный узел, причем стационарный катушечный узел установлен ниже в аксиальном соответствии.

36. Аналитический блок, содержащий устройство по любому предшествующему пункту.

37. Аналитический блок по п. 36, дополнительно содержащий приспособление для увеличения и/или уменьшения температуры внутри камеры, в которой аналитический диск находится в течение анализа.

38. Аналитический блок по п. 37, в котором указанное приспособление представляет собой вентиляторный нагреватель или вентиляторный охладитель.

39. Комбинация устройства по любому из пп. 1-35 или аналитического блока по любому из пп. 36-38 и аналитического диска, выполненного с возможностью установки на устройство.

40. Применение устройства по любому из пп. 1-35 для проведения анализа.

41. Способ осуществления анализа с использованием устройства по любому из пп. 1-35, включающий стадии:

i) установка аналитического диска, содержащего микрофлюидную систему, на вращающийся столик, причем указанная микрофлюидная система содержит множество магнитных частиц; и

ii) помещение магнита на исполнительный механизм таким образом, что магнит расположен на любых координатах х и у аналитического диска.

42. Способ по п. 41, дополнительно включающий стадию движения множества магнитных частиц через часть микрофлюидной системы посредством движения указанного магнита при вращении указанного аналитического диска таким образом, что указанный магнит проходит желательное место в плоскости х-у аналитического диска.