Уровень техники
Необходимость в первичной подаче и чередовании различных типов жидкостей для различных операций с жидкостями в микрофлюидном (микрожидкостном) картридже может представлять собой проблему, например, из-за ограниченности располагаемого пространства. В некоторых микрофлюидных системах предусмотрено размещение различных типов жидкостей в стороне от области исследования (например, проточной ячейки, смешивающего резервуара), при этом в системе имеется один клапан управления течением, функционально связанный с различными типами жидкостей, так что указанный клапан управления течением выбирает одну из жидкостей для конкретной операции, и направляет выбранную жидкость в область исследования для обработки. Каждая операция с жидкостью микрофлюидного картриджа заключается в перемещении выбранной жидкости на характерное расстояние от клапана управления течением до входа в область исследования жидкостей, чем ограничивается объем жидкости, который может быть передан на каждом этапе операции. Вследствие этого каждая операция обычно требует выполнения многократных актов передачи жидкости, чтобы переместить суммарный требуемый объем жидкости, и тем самым увеличивается время цикла каждой операции с жидкостью.
Раскрытие изобретения
Ниже будет представлено краткое раскрытие, чтобы обеспечить базовое понимание некоторых аспектов описываемого изобретения. Данное раскрытие не является развернутым обзором заявляемого предмета изобретения. Оно не предназначено ни для определения ключевых или критических элементов заявленного предмета изобретения, ни для очерчивания объема изобретения. Единственная цель заключается в том, чтобы в упрощенной форме представить некоторые идеи в качестве введения в более подробное описание, которое будет представлено ниже.
Настоящее изобретение в одном своем аспекте представляет аппарат, содержащий: жидкостный контур, перепускной жидкостный контур, первый набор жидкостных лунок, второй набор жидкостных лунок, первый клапан, содержащий выпускной порт первого клапана, и множество портов первых лунок, функционально связанных с первым набором жидкостных лунок, и второй клапан, содержащий выпускной порт второго клапана, перепускной селекторный канал и множество портов вторых лунок. Согласно некоторым примерам, первый клапан выполнен с возможностью выборочного жидкостного соединения первой лунки первого набора жидкостных лунок с выпускным портом первого клапана, когда первый клапан установлен в первую позицию, и выборочного жидкостного соединения второй лунки первого набора жидкостных лунок с выпускным портом первого клапана, когда первый клапан установлен во вторую позицию. Согласно некоторым примерам, выпускной порт второго клапана функционально связан с жидкостным контуром, при этом перепускной селекторный канал функционально связан с перепускным жидкостным контуром и с выпускным портом первого клапана, так что второй клапан выполнен с возможностью выборочного жидкостного соединения первой лунки второго набора жидкостных лунок с жидкостным контуром, когда второй клапан установлен в позицию первой лунки, и выборочного жидкостного соединения перепускного селекторного канала с перепускным жидкостным контуром, когда второй клапан установлен в позицию перепуска.
Настоящее изобретение в другом своем аспекте представляет способ, содержащий: выбор первой жидкости, хранящейся в первой жидкостной лунке первого набора жидкостных лунок, функционально связанных с первым клапаном, путем установки первого клапана из позиции блокирования в позицию первой жидкостной лунки; перемещение по меньшей мере части выбранной первой жидкости из первого клапана в перепускной канал, функционально связанный со вторым клапаном, путем установки второго клапана в позицию перепуска; выбор второй жидкости, хранящейся во второй жидкостной лунке второго набора жидкостных лунок, функционально связанных со вторым клапаном, путем установки второго клапана в позицию второй жидкостной лунки; и перемещение по меньшей мере части выбранной второй жидкости в жидкостный контур, в то время как часть выбранной первой жидкости находится в перепускном канале.
Настоящее изобретение в еще одном своем аспекте представляет аппарат, содержащий: жидкостный контур, имеющий жидкостное соединение с проточной ячейкой; перепускной канал; первую жидкостную лунку; вторую жидкостную лунку; первый клапан, содержащий выпускной порт первого клапана и множество портов первых лунок, причем первый из указанного множества портов первых лунок, функционально связан с первой жидкостной лункой, так что первый клапан выполнен с возможностью выборочного обеспечения движения жидкости из первой жидкостной лунки к выпускному порту; и второй клапан, содержащий: выпускной порт второго клапана, имеющий жидкостное соединение с жидкостным контуром; перепускной порт, имеющий жидкостное соединение с перепускным каналом; впускной порт второго клапана, имеющий жидкостное соединение с выпускным портом первого клапана; порт второй жидкостной лунки, имеющий жидкостное соединение со второй жидкостной лункой; и поворотный элемент второго клапана, выполненный с возможностью поворота во множество позиций второго клапана, так что второй клапан выполнен с возможностью выборочного обеспечения движения жидкости от выбранного одного из порта второй жидкостной лунки и впускного порта второго клапана к выпускному порту второго клапана или от впускного порта второго клапана к перепускному порту.
Прочие отличительные признаки и характеристики объекта настоящего изобретения, способы работы, функции соответствующих элементов структуры и сочетание частей, а также экономика изготовления станут более понятными при изучении последующего описания и прилагаемой формулы изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, которые все вместе образуют часть настоящего описания, при этом на различных фигурах соответствующим элементам присвоены одинаковые позиционные обозначения.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи, которые включены и составляют часть описания, иллюстрируют различные варианты осуществления изобретения. В чертежах одинаковые позиционные номера обозначают идентичные или функционально близкие элементы.
Фиг. 1 схематически изображает аппарат для направления жидкости из любого одного из первого набора лунок в жидкостный контур или перепускной контур, а также из любого одного из второго набора лунок в жидкостный контур.
Фиг. 2 схематически изображает пример первого клапана и пример второго клапана с контуром перепуска.
Фиг. 3 схематически изображает пример аппарата, установленного в первый режим операций с жидкостями.
Фиг.4 схематически изображает пример аппарата, установленного в режим перепуска.
Фиг. 5. схематически изображает пример аппарата, установленного во второй режим операций с жидкостями.
Фиг. 6 схематически изображает пример аппарата, установленного в режим слива.
Фиг. 7 схематически изображает пример набора клапанов, расположенных по ходу выпускного канала, и имеющих жидкостное соединение с жидкостным контуром, перепускным жидкостным контуром, насосом и сливным отверстием.
Фиг. 8 представляет таблицу, определяющую различные режимы работы набора клапанов.
Фиг. 9 представляет блок-схему алгоритма осуществления примера способа для направленной передачи жидкости из первого набора жидкостных лунок и второго набора жидкостных лунок в жидкостный контур или перепускной контур.
Фиг. 10 представляет блок-схему жидкостного картриджа, встроенного в прибор для обработки.
Осуществление изобретения
Хотя предмет настоящего изобретения может быть осуществлен в различных формах, последующее описание и прилагаемые чертежи служат лишь для раскрытия некоторых из указанных форм в качестве конкретных примеров. Соответственно, предполагается, что предмет изобретения не ограничивается описанными и проиллюстрированными формами или примерами.
Если не оговорено иное, то все специальные термины, символика и иные технические термины или терминология, использованные в настоящем описании, имеют такое же значение, какое общепринято среди специалистов в той области, к которой относится настоящее изобретение.
Если не оговорено иное, или иное не следует из контекста, то элемент, упомянутый в единственном числе, означает «по меньшей мере один» или «один или более».
В настоящем описании, чтобы характеризовать положение и/или ориентацию компонента, аппарата, местоположения, конструктивной особенности или части, могут быть использованы термины, описывающие относительное пространственное положение (позицию) и/или ориентацию. Если не указано конкретно или иным образом не задано контекстом описания, то, помимо других возможных, такие термины как верх, низ, выше, ниже, под, сверху, верхний, нижний, слева, справа, спереди, позади, рядом, по соседству, между, горизонтальный, вертикальный, диагональный, продольный поперечный, радиальный, аксиальный и т.п., использованы для удобства ссылки на такой компонент, аппарат, местоположение, конструктивную особенность или часть в чертежах, и не предполагают ограничения идеи изобретения.
Кроме того, если не оговорено иное, то любые конкретные размеры, упомянутые в описании, даны просто для создания представления о примере реализации устройства, т.е. осуществлении аспектов изобретения, и не имеют целью ограничение идеи изобретения.
Термин «приблизительно» применим ко всем приведенным в описании числовым значениям, независимо от того, указан он явным образом или не указан. Данный термин в общем отсылает к некоторому числовому диапазону, который специалист в данной области посчитал бы разумной величиной отклонения от упомянутого численного значения (т.е. величиной, дающей эквивалентный результат) в контексте настоящего изобретения. В качестве примера, который не является исчерпывающим, данный термин можно понимать, как включающий отклонение ±10% от приведенного числового значения, при условии, что такое отклонение не меняет конечный результат (или функцию) данного значения. Поэтому, при каких-то обстоятельствах специалисту должно быть понятно, что приблизительно 1% можно понимать, как интервал от 0,9% до 1,1%.
В том смысле, в каком термин «соседний» используется в настоящем описании, он означает «находящийся близко» или «примыкающий». Соседние объекты могут быть отнесены в пространстве друг от друга или могут находиться в фактическом непосредственном контакте друг с другом. В некоторых случаях соседние объекты могут быть связаны друг с другом или могут быть выполнены как одно целое друг с другом.
В том смысле, в каком термины «по существу» и «существенный» используются в настоящем описании, они характеризуют значительную меру или степень. Когда данные термины используются, например, вместе со случаем, обстоятельством, характеристикой или свойством, они могут относиться к ситуациям, при которых случай, обстоятельство, характеристика или свойство имеют место «в точности», а также к ситуациям, при которых случай, обстоятельство, характеристика или свойство имеют место «с достаточно хорошим приближением», например, с учетом допустимого отклонения или изменчивости приведенных в описании примеров.
В том смысле, в каком термины «опциональный» и «опционально» используются в настоящем описании, они означают, что упомянутый после них компонент, конструкция, элемент, событие, обстоятельство, характеристика, свойство и т.п. могут быть включены в состав, а могут быть и не включены в состав, или могут происходить, а могут и не происходить, и что описание охватывает ситуации, при которых компонент, конструкция, элемент, событие, обстоятельство, характеристика, свойство и т.п. включены в состав или происходят, и ситуации, при которых они не включены в состав или не происходят.
В соответствии с различными примерами, узлы и устройства в том виде, в каком они рассмотрены в описании, могут быть использованы в сочетании с жидкостным картриджем, который может содержать один или более проходов для обработки жидкостей (англ. fluid processing), включающих в себя один или более элементов, например, один или более каналов, боковой канал, клапан, разделитель потока, вентиляционный канал, порт, область доступа, переход, каплю, каплю, содержащую реагент, покрывающий слой, реакционный компонент, сочетание указанных элементов и т.п. Любой элемент может иметь жидкостное сообщение с другим элементом.
Все возможные комбинации элементов и компонентов, рассмотренные в описании или упомянутые в формуле изобретения, рассматриваются как часть раскрытия предмета изобретения. Следует понимать, что все комбинации вышеизложенных идей и дополнительных идей, которые будут подробнее обсуждаться ниже, (при условии, что такие идеи не противоречат друг другу), рассматриваются как часть предмета изобретения, раскрываемого в настоящем описании. В частности, все комбинации заявленного предмета изобретения, которые появляются в конце настоящего описания, рассматриваются как часть раскрываемого предмета изобретения.
В прилагаемой формуле изобретения термин «включающий в себя» используется как эквивалент соответствующего термина «содержащий». Термины «содержащий» и «включающий в себя» подразумевают открытую форму, которая охватывает не только перечисленные элементы, но и любые дополнительные элементы. Кроме того, в формуле изобретения термины «первый», «второй», «третий» и т.п. используются просто как пояснительное обозначение, и не имеют целью наложения на объекты каких-либо численных требований.
Термин «жидкостное сообщение» означает либо непосредственное жидкостное сообщение, например, две области могут иметь жидкостное сообщение друг с другом через свободный проход для обработки жидкостей, соединяющий две указанные области, или же могут быть способны к жидкостному сообщению, например, две области могут быть способны к жидкостному сообщению друг с другом, когда они соединены через проход для обработки жидкостей, который может содержать расположенный в нем клапан, причем жидкостное сообщение может быть установлено между указанными двумя областями при приведении в действие клапана, например, путем растворения растворимой заслонки, разрушения разрушаемой заслонки, или при ином открывании клапана, расположенного в проходе для обработки жидкостей.
Жидкостный картридж
Существует потребность в усовершенствованных устройствах жидкостных картриджей и способах, которые позволяют выполнять одновременно более одной операции с жидкостями. Такие операции с жидкостями могут иметь место независимо друг от друга в жидкостном картридже, при этом сокращается накапливаемое время работы с жидкостями. Кроме того, существует потребность в усовершенствованных устройствах жидкостных картриджей и способах, которые изолируют жидкости, обрабатываемые в жидкостном картридже за счет создания специального канала клапана для каждого типа жидкостный операции, чтобы предотвратить ненамеренное взаимное загрязнение жидкостей.
Согласно различным примерам, аппарат содержит жидкостный картридж, который выполнен с возможностью размещения различных типов жидкостей (например, реагентов, буфера, реакционных сред), и выборочного перемещения различных типов жидкостей через две или более независимые жидкостные операции (например, смешивания, инкубации или передачи жидкостей). Жидкостный картридж содержит первый набор лунок, рассчитанных на размещение одного или более типов жидкостей, связанных с первой операцией работы с жидкостями, и второй набор лунок, рассчитанных на размещение одного или более типов жидкостей, связанных со второй операцией работы с жидкостями. Жидкостный картридж содержит жидкостный контур и перепускной жидкостный контур для проведения независимых жидкостных операций. Первый клапан функционально связан с первым набором лунок, так что первый клапан может выборочно разрешать течение жидкости из любой лунки первого набора. Второй клапан функционально связан с первым клапаном, жидкостным контуром, перепускным жидкостным контуром и любой одной из лунок второго набора, чтобы выборочно разрешать течение жидкости от одной из лунок второго набора к жидкостному контуру, от первого клапана к жидкостному контуру или от первого клапана к перепускному жидкостному контуру. В некоторых случаях второй клапан может быть также эффективно использован для частых жидкостных операций (например, для повторяющихся операций секвенирования), в то время как первый клапан может быть использован для менее частых жидкостных операций (например, операций секвенирования спаренных концов или амплификации). Разделение клапанов указанным образом может привести к сокращению потребного пространства для каждого клапана, и оптимизации каждого клапана для выполнения частых операций и редких операций.
Как показано на фиг. 1, пример устройства содержит жидкостный картридж 100 для размещения жидкостей различных типов, и выборочного последовательного пропускания жидкостей разных типов через две или более независимые жидкостные операции. Согласно некоторым примерам, жидкостный картридж 100 содержит жидкостный контур 110, перепускной жидкостный контур 120, первый набор 130 лунок, второй набор 140 лунок, первый клапан 150, второй клапан 160, общий канал 105, выпускной канал 170 и набор 180 клапанов. Согласно некоторым примерам, жидкостный картридж 100 содержит подложку (не показана), которая несет на себе различные компоненты картриджа, такие как первый набор 130 лунок, второй набор 140 лунок, первый клапан 150, второй клапан 160, и набор 180 клапанов, хотя один или более компонентов картриджа могут и не опираться на общую подложку или на иную несущую структуру. Согласно некоторым примерам, жидкостный контур 110, перепускной жидкостный контур 120 и выпускной канал 170 представляют собой один или более жидкостных каналов или трубок, расположенных на подложке или внутри подложки жидкостного картриджа 100, чтобы передавать жидкость в пределах жидкостного картриджа 100 или к другим устройствам, которые по жидкости соединены с жидкостным картриджем 100.
Как показано на фиг. 1, жидкостный контур 110 содержит струйное устройство 112 (например, проточную ячейку), и два или более жидкостных каналов 111, 115, которые по жидкой среде соединяют струйное устройство 112 со вторым клапаном 160, и выпускным каналом 170 соответственно. Согласно одному примеру, струйное устройство 112 представляет собой проточную ячейку, содержащую первый слой стекла (не показан) и второй слой стекла (не показан), которые скреплены вместе и образуют внутри один или более каналов (не показаны). В различных примерах струйное устройство 112 может содержать жидкостный вход 113, жидкостный выход 114, и один или более жидкостных каналов (не показаны), которые сообщаются с жидкостным входом 113 и жидкостным выходом 114, чтобы обеспечить возможность обработки жидкостей, такой как химический или биохимический анализ или проведение иной реакции. Согласно различным примерам, струйное устройство 112 выполнено с возможностью ввода разнообразных типов жидкостей (например, реагентов, буферов, реакционных сред) в жидкостный вход 113, чтобы проводить операции с жидкостями внутри одного или более жидкостных каналов. Согласно различным примерам, струйное устройство 112 дополнительно выполнено с возможностью вымывания различных типов жидкостей из одного или более жидкостных каналов через жидкостный выход 114. В примере, изображенном на фиг. 1, канал 111 является впускным каналом, который соединяет жидкостный вход 113 струйного устройства 112 со вторым клапаном 160, а канал 115 является каналом концевой линии, который соединяет жидкостный выход 114 струйного устройства 112 с выпускным каналом 170 (в целях иллюстрации для примера показаны два канала, хотя жидкостный контур 110 в других примерах может содержать более двух каналов). В некоторых примерах жидкостный контур 110 содержит буферный резервуар 116 в линии концевого канала 115, выполненный с возможностью удержания некоторого объема жидкости, которая прошла через струйное устройство 112, так что жидкость, выходящая из струйного устройства 112, может быть задержана на время перед тем, как будет направлена к выпускному каналу 170. Буферный резервуар 116 выполнен с возможностью обеспечения двунаправленного течения жидкости, так что буферный резервуар 116 может также удерживать жидкость, направляемую из выпускного канала 170, и обеспечивать ее течение в направлении струйного устройства 112.
Согласно некоторым примерам, струйное устройство 112 является неотъемлемой частью картриджа 100. Согласно другим примерам, струйное устройство 112 присоединено или прикреплено к картриджу 100 съемным образом, т.е. через жидкостные коннекторы, соединяющие жидкостный вход 113 и жидкостный выход 114 с впускным каналом 111 и каналом 115 концевой линии соответственно.
В примере, изображенном на фиг. 1, перепускной жидкостный контур 120 содержит перепускной жидкостный канал 121, который соединяет второй клапан 160 с выпускным каналом 170 (в целях иллюстрации для примера показан один канал, хотя в других примерах перепускной жидкостный контур 120 может содержать два или более каналов). Перепускной жидкостный контур 120 выполнен так, чтобы дать возможность жидкости протекать от второго клапана 160 к выпускному каналу 170 без прохождения через струйное устройство 112. Согласно некоторым примерам, перепускной жидкостный контур 120 содержит буферный резервуар 122 в линии перепускного жидкостного канала 121, выполненный с возможностью удержания некоторого объема жидкости, которая была подана из второго клапана 160, так что данная жидкость может быть задержана на время перед тем, как будут направлена к выпускному каналу 170. Буферный резервуар 122 выполнен с возможностью обеспечения двунаправленного течения жидкости, так что буферный резервуар 122 может также удерживать жидкость, направляемую из выпускного канала, и обеспечивать течение жидкости ко второму клапану 160.
В примере, изображенном на фиг. 1, общий канал 105 соединяет первый клапан 150 со вторым клапаном 160.
Как показано на фиг. 1 и 2, первый набор 130 лунок содержит две или более жидкостных лунок 131, которые связаны с первым клапаном 150 так, что имеют с первым клапаном 150 жидкостное соединение. В изображенном примере с первым клапаном 150 связаны девятнадцать первых жидкостных лунок 131, хотя изобретение предполагает возможность существования любого числа (двух или более) первых жидкостных лунок. Различные жидкостные лунки 131 первого набора 130 жидкостных лунок могут иметь одинаковые или разные размеры (т.е. объемы), например, все жидкостные лунки 131 могут иметь одинаковые объемы; все жидкостные лунки 131 могут иметь разные объемы; или какое-то подмножество жидкостных лунок 131 может иметь одинаковые объемы, а какое-то подмножество жидкостных лунок 131 может иметь отличающиеся объемы, в зависимости от необходимого объема хранения реагентов или иной жидкости в каждом первой жидкостной лунке 131.
Как показано на фиг. 1 и 2, второй набор 140 лунок содержит два или более жидкостных лунок 141, которые связаны со вторым клапаном 160 так, что имеют со вторым клапаном 160 жидкостное соединение. В изображенном примере со вторым клапаном 160 связаны пять вторых жидкостных лунок 141, хотя изобретение предполагает возможность существования любого числа (двух или более) вторых жидкостных лунок. Различные жидкостные лунки 141 второго набора 140 жидкостных лунок могут иметь одинаковые или разные размеры (т.е. объемы), например, все жидкостные лунки 141 могут иметь одинаковые объемы; все жидкостные лунки 141 могут иметь разные объемы; или какое-то подмножество жидкостных лунок 141 может иметь одинаковые объемы, а какое-то подмножество жидкостных лунок 141 может иметь отличающиеся объемы, в зависимости от необходимого объема хранения реагентов, буфера или иной жидкости в каждом второй жидкостной лунке 141.
Первый клапан 150 сконструирован и устроен так, чтобы выборочно соединять одну из первых жидкостных лунок 131 первого набора 130 лунок с общим каналом 105, и таким образом - со вторым клапаном 160. В примере, изображенном на фиг. 1 и 2, первый клапан 150 представляет собой поворотный кран, содержащий первый поворотный элемент 151, который установлен с возможностью поворота внутри жидкостного картриджа 100. Согласно некоторым примерам, первый поворотный элемент 151 представляет собой диск (не показан), выполненный из жесткой пластмассы (например, полипропилена) и крышки (не показана), выполненной из эластомера (например, Dynaflex®, Santoprene® и силикона). Согласно разнообразным примерам, первый клапан 150 содержит множество портов 155 первых лунок, каждый из которых связан с одной из первых жидкостных лунок 131 первого набора 130 лунок. В примере, изображенном на фиг. 1 и 2, множество портов 155 первых лунок расположено по окружности вокруг первого поворотного элемента 151, так что каждый порт 155 каждой первой лунки находится на одном и том же радиальном расстоянии от центра первого поворотного элемента 151. Согласно другим примерам (не показаны), множество портов 155 первых лунок могут быть расположены по другим схемам, которые по жидкости соединяют первый клапан 150 с первым набором 130 лунок. В некоторых примерах каждый порт 155 каждой первой лунки имеет жидкостное соединение с соответствующей первой лункой 131 посредством жидкостного канала.
Согласно фиг. 2, первый клапан 150 содержит выпускной порт 154, соединенный со вторым клапаном 160 посредством общего жидкостного канала 105, который проходит от выпускного порта 154 первого клапана 150 к впускному порту 166 второго клапана 160. Согласно некоторым примерам, выпускной порт 154 может быть расположен приблизительно в центре первого поворотного элемента 151. В изображенном примере часть общего жидкостного канала 105, проходящая от выпускного порта 154, которая перекрывается поворотным элементом 151 (например, проходит под первым поворотным элементом 151) показана прерывистой линией.
В примере, изображенном на фиг. 1 и 2, первый поворотный элемент 151 содержит селекторный канал 152, отходящий радиально от выпускного порта 154 первого селектора в направлении края окружности поворотного элемента 151.
В различных примерах поворотный элемент 151 выполнен с возможностью поворота между множеством угловых позиций, так что селекторный канал 152 первого клапана может осуществлять жидкостное соединение любого одного из первых жидкостных лунок 131 с выпускным портом 154 первого клапана через каждый порт 155 соответствующей первой лунки. Когда поворотный элемент 151 повернут в угловую позицию, при котором селекторный канал 152 первого клапана совмещен с одним из портов 155 первых лунок, жидкость может проходить из выбранного первой жидкостной лунки 131 через селекторный канал 152 и в выпускной порт 154 первого клапана.
Согласно некоторым примерам, первый клапан 150 может содержать жесткий упор (не показан) для ограничения вращения поворотного элемента 151 в позиции блокирования, при котором селекторный канал 152 первого клапана не совмещен ни с одним из портов 155 первых лунок. Согласно некоторым примерам, жесткий упор содержит выступ, который выдается от края окружности поворотного элемента 151, и штырь, выступающий от неподвижного компонента (статора) (не показан) первого клапана 150, и тем самым выступ зацепляется за штырь, когда поворотный элемент 151 установлен в позицию блокирования (или базовую позицию).
В различных примерах предусмотрено, что, когда первый поворотный элемент 151 установлен в позицию блокирования, первый клапан 150 блокирует течение жидкости от первого набора 130 лунок ко второму клапану 160. В некоторых примерах первый поворотный элемент 151 выполнен с возможностью поворота от позиции блокирования в первом направлении к любому из множества первых угловых позиций, чтобы выборочно разрешать течение жидкости от любого одного из множества портов 155 и связанных с ними первых жидкостных лунок 131 к выпускному порту 154 первого клапана. В других примерах первый поворотный элемент 151 выполнен с возможностью поворота от позиции блокирования в двух направлениях к любому из множества первых угловых позиций, и соединения одного из портов 155 первых лунок и связанных с ними первых жидкостных лунок 131 с выпускным портом 154 первого клапана.
Согласно некоторым примерам, первый поворотный элемент 151 может быть установлен в позицию очистки (не показано), при котором первый клапан 150 позволяет текучей среде проходить от источника воздуха, чтобы посредством воздушных пузырьков отделить аликвоту жидкости, проходящую через общий жидкостный канал 105.
Второй клапан 160 сконструирован и устроен так, чтобы выборочно соединять одну из вторых жидкостных лунок 141 второго набора 140 лунок с впускным каналом 111 жидкостного контура 110, соединять общий канал 105 и первый клапан 150 с впускным каналом 111 жидкостного контура 110, или соединять общий канал 105 и первый селектор 150 с перепускным каналом 121 перепускного жидкостного контура 120. В примере, показанном на фиг. 1 и 2, второй клапан 160 представляет собой поворотный кран, содержащий второй поворотный элемент 161, который установлен с возможностью поворота внутри жидкостного картриджа 100, при этом второй поворотный элемент 161 выполнен с возможностью поворота между множеством угловых позиций. Согласно некоторым примерам, второй поворотный элемент 161 представляет собой диск (не показан), выполненный из жесткой пластмассы (например, полипропилена) и крышки (не показана), выполненной из эластомера (например, Dynaflex®, Santoprene® и силикона). Согласно разнообразным примерам, второй клапан 160 содержит выпускной порт 164, соединенный с впускным каналом 111 жидкостного контура 110, перепускной порт 165, соединенный с перепускным каналом 121 перепускного контура 120, впускной порт 166, соединенный с общим каналом 105 и первым клапаном 150, и множество портов 167 вторых лунок, каждый из которых связан с одним из вторых жидкостных лунок 141 второго набора 140 лунок.
В примере, изображенном на фиг. 1 и 2, перепускной порт 165, впускной порт 166 второго клапана и множество портов 167 вторых лунок расположены по окружности вокруг второго поворотного элемента 161. Согласно другим примерам (не показаны), перепускной порт 165, впускной порт 166 второго клапана и множество портов 167 вторых лунок могут быть расположены по другим схемам, которые по жидкости соединяют второй клапан 160 с перепускным контуром 120, первым клапаном 150, и со вторым набором 140 лунок. В некоторых примерах каждый порт 167 вторых лунок имеет жидкостное соединение с соответствующим второй жидкостной лункой 141 посредством жидкостного канала.
Согласно фиг. 2, выпускной порт 164 второго клапана имеет жидкостное соединение с впускным каналом 111, проходящим от второго клапана 160 к струйному устройству 112. В некоторых примерах выпускной порт 164 второго клапана расположен приблизительно в центре второго поворотного элемента 161, так что перепускной порт 165, впускной порт 166 второго селектора и множество портов 167 вторых лунок расположены на одинаковом радиальном расстоянии от выпускного порта 164 второго клапана. В изображенном примере часть впускного канала 111, проходящая от выпускного порта 164, которая перекрывается поворотным элементом 161 (например, проходит под вторым поворотным элементом 161), показана прерывистой линией.
В примере, изображенном на фиг. 1 и 2, второй поворотный элемент 161 содержит селекторный канал 162, отходящий радиально от выпускного порта 164 второго клапана в направлении края окружности второго поворотного элемента 161.
В примере, изображенном на фиг. 1-7, второй поворотный элемент 161 дополнительно содержит перепускной селекторный канал 163, расположенный вблизи края окружности второго поворотного элемента 161.Согласно некоторым примерам, перепускной селекторный канал 163 содержит первый край 163а, изображенный на фиг. 3, который радиально практически совмещен с селекторным каналом 162 второго клапана 160, и второй край 163b, который смещен относительно селекторного канала 162 второго клапана. Согласно фиг. 3 и 6, когда второй поворотный элемент 161 установлен в позицию перепуска, то предусмотрено, что первый край 163а перепускного селекторного канала 163 соединен с впускным портом 166 второго клапана, а второй край 163b перепускного селекторного канала 163 соединен с перепускным портом 165. В позиции перепуска селекторный канал 162 второго клапана не совмещен ни с одним из портов 167 вторых лунок, так что селекторный канал 162 второго клапана не имеет жидкостного сообщения ни с одной из вторых жидкостных лунок 141. В некоторых вариантах осуществления, когда второй поворотный элемент 161 установлен в позицию перепуска, селекторный канал 162 второго клапана может иметь жидкостное сообщение со второй жидкостной лункой 141, так что впускной порт 166 второго клапана имеет жидкостное сообщение с перепускным портом 165, в то время как выбранная вторая жидкостная лунка 141 ждикостно соединен с выпускным портом 164 второго клапана.
Согласно различным примерам, второй поворотный элемент 161 выполнен с возможностью поворота между множеством угловых позиций, так что второй клапан 160 позволяет жидкости двигаться от: (i) одной из вторых жидкостных лунок 141 второго набора 140 лунок к впускному каналу 111; (ii) общего канала 105 и первого клапана 150 к впускному каналу 111; или общего канала 105 и первого клапана к перепускному каналу 121.
Перевод второго поворотного элемента 161 в угловую позицию, при которой селекторный канал 162 второго клапана имеет жидкостное сообщение с одним из портов 167 вторых лунок, позволяет жидкости проходить из соответствующей выбранной второй жидкостной лунки 141 через селекторный канал 162 второго клапана, через выпускной порт 164 второго клапана и во впускной канал 111. Когда селекторный канал 162 второго клапана имеет жидкостное сообщение с одним из портов 167 вторых лунок, первый и второй края 163а, 163b перепускного селекторного канала 163 смещены от впускного порта 166 второго клапана и перепускного порта 165, так что перепускной селекторный канал 163 не имеет жидкостного сообщения ни с впускным портом 166 второго клапана, ни с перепускным портом 165 второго клапана.
Перевод второго поворотного элемента 161 в угловую позицию, при которой селекторный канал 162 второго клапана имеет жидкостное сообщение с впускным портом 166 второго клапана, позволяет жидкости проходить из общего жидкостного канала 105 и первого клапана 150 через селекторный канал 162 второго клапана, через выпускной порт 164 второго клапана и во впускной канал 111. Когда селекторный канал 162 второго клапана имеет жидкостное сообщение с впускным портом 166 второго клапана, первый и второй края 163а, 163b перепускного селекторного канала 163 смещены от впускного порта 166 второго клапана и перепускного порта 165, так что перепускной селекторный канал 163 не имеет жидкостного сообщения ни с впускным портом 166 второго клапана ни с перепускным портом 165 второго клапана.
В некоторых примерах второй клапан 160 может содержать жесткий упор аналогичный примеру, который был рассмотрен ранее в отношении первого клапана 150, чтобы ограничивать вращение второго поворотного элемента 161 в позиции блокирования, при которой селекторный канал 162 второго клапана не совмещен ни с одним из портов 167 вторых лунок. Когда второй поворотный элемент 161 установлен в позицию блокирования, второй клапан 160 блокирует течение жидкости либо от первого клапана 150, и/или от любой лунки второго набора 140 лунок к выпускному порту 164 второго клапана, а также препятствует течению жидкости от первого клапана 150 к перепускному порту 165.
Согласно некоторым примерам второй поворотный элемент 161 выполнен с возможностью поворота в первом направлении от позиции блокирования к позиции связи с первым клапаном, при которой селекторный канал 162 второго клапана совмещен с впускным портом 166 второго клапана, так что второй клапан 160 позволяет жидкости проходить между впускным портом 166 второго клапана и выпускным портом 164 второго клапана. Когда второй поворотный элемент 161 установлен в позицию связи с первым клапаном, селекторный канал 162 второго клапана совмещен с впускным портом 166, так что селекторный канал 162 имеет жидкостное сообщение с впускным портом 166 второго клапана, а перепускной селекторный канал 163 не имеет жидкостного сообщения ни с одним из портов. В некоторых вариантах осуществления перепускной селекторный канал 163 может устанавливать жидкостное сообщение порта 167 второй лунки с другим портом 167 второй лунки и/или с перепускным портом 165.
Согласно некоторым примерам второй поворотный элемент 161 выполнен с возможностью поворота в первом направлении от позиции блокирования к одной или более позициям вторых лунок, так что второй клапан 160 позволяет жидкости проходить между выбранным портом 167 вторых лунок и выпускным портом 164 второго клапана. Когда второй поворотный элемент 161 установлен в любую одну из позиций вторых лунок, впускной конец селекторного канала 162 имеет жидкостное сообщение с выбранным портом 167 второй лунки, а перепускной селекторный канал 163 не имеет жидкостного сообщения ни с одним из портов.
Согласно различным примерам первого клапана 150 и второго клапана 160, может быть предусмотрено автоматическое управление и контроль углового положения (позиции) первого поворотного элемента 151 и второго поворотного элемент 161. Каждый поворотный элемент может быть связан с мотором или иными средствами привода, например, посредством зубчатой передачи, ремня, шкивов, приводных валиков и т.п., так чтобы по запросу обеспечивать автоматизированное, механическое вращение поворотного элемента. Управление угловым положением и контроль поворотного элемента могут быть обеспечены посредством датчиков углового положения, например, энкодеров и/или шаговых двигателей.
Согласно примеру, изображенному на фиг. 1, жидкостный картридж 100 содержит сливное отверстие 191, которое имеет жидкостное сообщение с выпускным каналом 170; и насос 190, который может иметь жидкостное сообщение с выпускным каналом 170. В различных примерах насос 190 выполнен с возможностью создания разности давлений между выпускным каналом 170 и любым из жидкостных контуров - жидкостным контуром 110 и/или перепускным жидкостным контуром 120, чтобы обеспечивать течение жидкостей в двух направлениях по любому из контуров - жидкостному контуру 110 и/или перепускному жидкостному контуру 120. Насос 190 может представлять собой шприцевой насос с приводом (не показан), который функционально связан со шприцем. Согласно различным примерам, привод выполнен с возможностью перемещения плунжера шприца в первом направлении с целью создания отрицательной разности давлений для всасывания жидкости через жидкостный контур 110 и/или перепускной жидкостный контур 120 в направлении (или возможно внутрь) цилиндра шприца. Привод дополнительно выполнен с возможностью перемещения плунжера во втором направлении противоположном первому направлению с целью создания положительной разности давлений для вытеснения жидкости из шприца в один из жидкостных контуров - жидкостный контур 110 и/или перепускной жидкостный контур 120. Согласно другим примерам (не показаны), насос 190 может содержать другой механизм создания разности давлений, который может изменять направление течения жидкостей.
Согласно некоторым примерам, когда плунжер шприцевого насоса 190 меняет направление движения, может возникать запаздывание (гистерезис) давления, которое создает плунжер. Работа шприцевого насоса может компенсировать это запаздывание, вначале изменяя направление движения плунжера на противоположное посредством частичного хода, а затем, после ожидания в течение заданного времени, завершения хода плунжера в противоположном направлении. Согласно одному примеру, плунжер насоса 190 может двигаться в первом направлении, чтобы засасывать жидкость в жидкостный или перепускной жидкостный контур 110, 120, а затем двигаться во втором направлении, чтобы выпускать жидкость в жидкостный или перепускной жидкостный контур 110, 120. Процесс выпуска жидкости в жидкостный или перепускной жидкостный контур 110, 120 может совершаться вначале путем реверсирования движения плунжера во втором направлении на часть хода, чтобы компенсировать запаздывание давления, создаваемого шприцевым насосом 190. После перемещения плунжера на часть хода во втором направлении ход плунжера во втором направлении может быть завершен, чтобы гарантировать, что требуемый объем жидкости был выпущен в жидкостный или перепускной жидкостный контур 110, 120.
Согласно различным примерам, жидкостный картридж 100 содержит набор 180 клапанов, в который входят один или более управляющих клапанов 181-183, расположенных по ходу выпускного канала 170 для выборочного управления течением жидкости между жидкостным контуром 110, перепускным контуром 120, насосом 190 и сливным отверстием 191. К указанным одному или более управляющим клапанам 181-183 относится первый управляющий клапан 181, расположенный на переходе между концевой линией 115 и выпускным каналом 170, второй управляющий клапан 182, расположенный на переходе между перепускным жидкостным каналом 121 и выпускным каналом 170, и третий управляющий клапан 183, расположенный на переходе между сливным отверстием 191 и выпускным каналом 170.
Согласно некоторым примерам, третий управляющий клапан 183 расположен ближе к насосу 190, чем к сливному отверстию 191, чтобы способствовать удалению пузырьков из насоса 190. Близкое расположение третьего управляющего клапана 183 к насосу 190 снижает вероятность того, что пузырьки, выпускаемые из насоса 190, будут захвачены выпускным каналом 170, что позволяет эффективно очищать от пузырьков жидкостный картридж 100.
Согласно различным примерам, управляющие клапаны 181-183 могут быть клапанами пережимного типа, содержащие небольшие круглые трубки, которые могут быть сжаты внешними штоками, чтобы герметично перекрывать соответствующие каналы. Согласно различным примерам, материал каналов должен быть достаточно эластичным, чтобы можно было использовать режим пережима. При открытом клапане только указанный канал обеспечивает течение жидкости, создавая таким образом определенный поток выбранной жидкости в соответствующем канале.
Как показано на фиг. 1, с выпускным каналом 170 может быть соединен датчик 202 давления (измеритель давления), чтобы контролировать давление жидкости, проходящей через выпускной канал. Согласно некоторым примерам, датчик 202 давления выполнен с возможностью формирования сигнала, указывающего на результат измерения давления жидкости, проходящей через выпускной канал 170, при этом работа насоса 190 и набора 180 клапанов может быть основана на результатах измерения давления в выпускном канале 170.
Согласно фиг. 7 и 8, в различных вариантах набор 180 клапанов может работать в различных режимах, при которых определенные управляющие клапаны 181-183 устанавливаются в открытое или закрытое положения, чтобы выборочно управлять движением жидкостей между жидкостным контуром 110, перепускным контуром 120, насосом 190 и сливным отверстием 191. Согласно таблице 1 на фиг. 8, и согласно некоторым примерам, набор 180 клапанов может быть установлен в общий открытый режим, при котором все управляющие клапаны 181-183 установлены в открытое положение, которое в таблице обозначено символом «О». При общем открытом режиме набор 180 клапанов позволяет сходящимся потокам жидкости из жидкостного контура 110 и перепускного жидкостного контура 120 поступать в выпускной канал 170, и далее из выпускного канала 170 в сливное отверстие 191.
Согласно таблице 1 на фиг. 8, и согласно некоторым примерам, набор 180 клапанов может быть установлен в режим жидкостного контура или режим проточной ячейки, при котором первый управляющий клапан 181 установлен в открытое положение, а второй и третий управляющие клапаны 182, 183 установлены в закрытое положение, обозначенное в таблице символом «X». В режиме жидкостного контура набор 180 клапанов позволяет жидкости проходить между жидкостным контуром 110 и насосом 190, одновременно препятствуя прохождению жидкости между перепускным жидкостным контуром 120 и выпускным каналом 170, и между выпускным каналом 170 и сливным отверстием 191. Соответственно, в режиме жидкостного контура жидкость из любого (первого или второго) набора 130, 140 лунок может быть направлена в жидкостный контур 110, буферный резервуар 116, выпускной канал 170 и/или насос 190, а также движение жидкости может быть изменено на обратное от насоса 190, выпускного канала 170 и/или буферного резервуара 116 обратно к жидкостному контуру 110.
Согласно таблице 1 на фиг. 8, и согласно некоторым примерам, набор 180 клапанов может быть установлен в режим слива, при котором третий управляющий клапан 183 установлен в открытое положение, а первый и второй управляющие клапаны 181, 182 установлены в закрытое положение. В режиме слива набор 180 клапанов позволяет жидкости проходить между насосом 190 и сливным отверстием 191, одновременно препятствуя прохождению жидкости между перепускным жидкостным контуром 120 и выпускным каналом 170, а также препятствуя прохождению жидкости между жидкостным контуром 110 и выпускным каналом 170. Соответственно, в режиме слива жидкость из насоса 190 и/или выпускного канала 170 может быть направлена в сливное отверстие 191.
Согласно таблице 1 из фиг. 8, и согласно некоторым примерам, набор 180 клапанов может быть установлен в режим перепуска, при котором второй управляющий клапан 182 установлен в открытое положение, а первый и третий управляющие клапаны 181, 183 установлены в закрытое положение. В режиме перепуска набор 180 клапанов позволяет жидкости проходить между перепускным жидкостным контуром 120 и насосом 190, одновременно препятствуя прохождению жидкости между жидкостным контуром 110 и выпускным каналом 170, и между выпускным каналом 170 и сливным отверстием 191. Соответственно, в режиме перепуска жидкость из любого (первого или второго) набора 130, 140 лунок может быть направлена в перепускной жидкостный контур 120, выпускной канал 170 и/или насос 190, а также движение жидкости может быть изменено на обратное от насоса 190 и/или выпускного канала 170 к перепускному жидкостному контуру 120.
В различных примерах набор 180 клапанов устроен так, чтобы минимизировать перекрестное загрязнение или погрешность объема, которые могут возникать при переходе между двумя режимами работы. Согласно различным примерам, жидкостные управляющие клапаны 181-183 расположены так, чтобы в случае кратковременного одновременного открывания первого и второго управляющих клапанов 181, 182, поток жидкости был направлен в сливное отверстие 191, что снижает риск перекрестного загрязнения между двумя или более жидкостями в струйном устройстве 112. В различных примерах жидкостные управляющие клапаны 181-183 приводятся в действие кулачком (не показан), расположенном в приборе (не показан), предназначенном для работы с жидкостным картриджем 100. Взаимодействие между жидкостными управляющими клапанами 181-183 и кулачком организовано так, чтобы минимизировать время перехода между двумя режимами работы, и тем самым снизить вероятность перекрестного загрязнения или погрешность объема.
Режимы работы жидкостного картриджа
В различных примерах, как показано на фиг. 3-6, жидкостный картридж 100 работает в различных режимах, чтобы выборочно направлять жидкость из любой одной из первых жидкостных лунок 131 первого набора 130 лунок в жидкостный контур 110 или перепускной контур 120 или из любой одной из вторых жидкостных лунок 141 второго набора 140 лунок в жидкостный контур 110.
Согласно фиг. 3, первый клапан 150 и второй клапан 160 могут быть установлены в первый режим обработки жидкостей, чтобы дать возможность жидкости из выбранного первой жидкостной лунки 131 первого набора 130 лунок поступать в жидкостный контур 110, и заблокировать течение жидкости из второго набора 140 лунок. При первом режиме обработки жидкостей первый поворотный элемент 151 первого клапана 150 установлен так, чтобы соединить селекторный канал 152 первого клапана с выбранным одним из портов 155 первых лунок, чтобы обеспечить течение жидкости из соответствующей первой лунки 131 к выпускному порту 154 первого клапана, а второй поворотный элемент 161 второго клапана 160 установлен так, чтобы соединить селекторный канал 162 второго клапана с впускным портом 166 второго клапана, чтобы обеспечить течение жидкости между впускным портом 166 второго клапана и выпускным портом 164 второго клапана. В то же самое время набор 180 клапанов установлен в режим жидкостного контура, чтобы обеспечить течение жидкости из жидкостного контура 110 в выпускной канал 170 и к насосу 190, когда клапан 181 открыт, а клапаны 182 и 183 закрыты. Как показано на фиг. 3, аликвота первой жидкости (показана утолщенной линией) из выбранной первой лунки 131 направляется ко второму клапану 160 через общий жидкостной канал 105 и пропускается через струйное устройство 112 для обработки жидкости. После прохождения струйного устройства 112 указанная аликвота первой жидкости может быть на время удержана в буферном резервуаре 116, или передана напрямую в шприцевой насос 190.
Согласно фиг. 4, первый клапан 150 и второй клапан 160 могут быть установлены в режим перепуска, чтобы обеспечить течение жидкости из выбранной первой жидкостной лунки 131 первого набора 130 лунок в перепускной жидкостный контур 120, и заблокировать течение жидкости из второго набора 140 лунок. В режиме перепуска первый поворотный элемент 151 первого клапана 150 установлен в позицию, при которой селекторный канал 152 первого клапана соединен с выбранным одним из портов 155 первых лунок, чтобы дать возможность жидкости из соответствующей первой лунки 131 двигаться к выпускному порту 154 первого клапана, а второй поворотный элемент 161 второго клапана 160 установлен так, чтобы перепускной селекторный канал 163 второго клапана совместился с впускным портом 166 второго клапана и с перепускным портом 165, чтобы жидкость могла перетекать между впускным портом 166 второго клапана и перепускным портом 165 второго клапана. В то же самое время набор 180 клапанов установлен в режим перепуска, чтобы обеспечить течение жидкости из перепускного жидкостного контура 120 в выпускной канал 170 и к насосу 190, когда клапан 182 открыт, а клапаны 181 и 183 закрыты. Как показано на фиг. 4, аликвота первой жидкости (показана утолщенной линией) из выбранной первой лунки 131 через общий жидкостной канал 105 направляется ко второму клапану 160, и в перепускной канал 121, где указанная аликвота первой жидкости может быть на время удержана в буферном резервуаре 122, и/или передана напрямую в шприцевой насос 190.
Согласно фиг. 5, первый клапан 150 и второй клапан 160 могут быть установлены во второй режим обработки жидкостей, чтобы дать возможность жидкости из выбранной второй жидкостной лунки 141 второго набора 140 лунок поступать в жидкостный контур 110, и заблокировать течение жидкости из первого набора 130 лунок. Во втором режиме обработки жидкостей первый клапан 150 установлен в позицию блокирования, при которой его селекторный канал 152 не совмещен ни с одним портом 155 первых лунок, чтобы заблокировать жидкости из первого набора 130 лунок. Второй клапан 160 установлен в позицию, при которой его селекторный канал 162 соединен с выбранным одним из портов 167 вторых лунок, чтобы обеспечить течение жидкости из соответствующей второй жидкостной лунки 141 к выпускному порту 164 второго клапана. В то же самое время набор 180 клапанов установлен в режим жидкостного контура, чтобы обеспечить течение жидкости из жидкостного контура 110 в выпускной канал 170 и к насосу 190, когда клапан 181 открыт, а клапаны 182 и 183 закрыты. Как показано на фиг. 5, аликвота второй жидкости (показана утолщенной линией) из выбранной второй жидкостной лунки 141 через впускной канал 111 направляется в струйное устройство 112 для обработки. После прохождения через струйное устройство 112 аликвота второй жидкости может быть на время удержана в буферном резервуаре 116 и/или передана напрямую в шприцевой насос 190
Согласно фиг. 6, жидкостный картридж 100 может быть установлен в режим слива. В режиме слива первый клапан 150 установлен в позицию блокирования, при которой селекторный канал 152 первого клапана не совмещен ни с одним из портов 155 первых лунок, чтобы блокировать жидкость из первого набора 130 лунок, а набор клапанов 180 установлен в режим слива, при котором клапан 183 открыт, а клапаны 181 и 182 закрыты, чтобы обеспечить течение жидкости между насосом 190 и сливным отверстием 191, и заблокировать поступление жидкости в выпускной канал из жидкостного контура 110 или перепускного жидкостного контура 120. В режиме слива второй клапан 160 может быть установлен в любую позицию, так чтобы не направлять жидкость ни в жидкостный контур 110, ни в перепускной жидкостный контур 120. Как показано на фиг. 6, использованная жидкость, содержащаяся в шприцевом насосе 190 или ином резервуаре, может быть выпущена в сливное отверстие 191 для утилизации.
Согласно некоторым примерам, аликвота первой жидкости или аликвота второй жидкости, временно удерживаемая в буферном резервуаре 116, может быть снова введена в струйное устройство 112 в соответствии с процессами повторного использования реагентов, рассмотренными в патенте США 9,410,977 "FLUIDIC SYSTEM FOR REAGENT DELIVERY TO A FLOW CELL" («Жидкостная система для подачи реагентов в проточную ячейку»), поданном 07.08.2014. Согласно некоторым примерам, аликвота первой жидкости, временно удерживаемая в буферном резервуаре 122, может быть использована для смешивания с другими жидкостями, например, с раствором другого реагента, в соответствии с процессами смешивания, рассмотренными в патентной публикации США 2018/0185842 "REAGENT CHANNEL MIXING SYSTEM AND METHOD" («Система смешивания реагентов в канале, и способ».
В соответствии с примерами, рассматриваемыми в настоящем изобретении, жидкостный картридж 100 позволяет в перепускном жидкостном контуре 120 осуществлять операции с жидкостями второго типа, такие как перенос, смешивание или прайминг, причем перепускной контур 120 является совершенно независимым от струйного устройства 112. К примеру, первая жидкость может быть сохранена в струйном устройстве 112 для совершения первой операции обработки жидкостей (например, инкубации), в то время как вторая жидкость может быть направлена в буферный резервуар 122 и/или шприцевой насос 190 через перепускной жидкостный контур 120, чтобы быть подвергнутой второй операции обработки жидкостей (например, праймингу). Благодаря одновременному осуществлению двух независимых операций обработки жидкостей, жидкостный картридж 100 может сократить суммарное время проведения многочисленных процессов с жидкостями за счет их параллелизации.
В соответствии с примерами, рассматриваемыми в настоящем изобретении, жидкостный картридж 100 позволяет определенные жидкости, которые могут быть несовместимы друг с другом, или которые по иным причинам может быть предпочтительно держать отдельно, оставаться разделенными за счет размещения первого набора жидкостей в первом наборе 130 лунок, который связан с первым клапаном 150, и размещения второго набора жидкостей во втором наборе 140 лунок, который связан со вторым клапаном 160. Например, первый набор жидкостей, используемых для операций кластеринга и прайминга при секвенировании спаренных концов (clustering and paired-end priming (CPE)), можно содержать в первом наборе 130 лунок и манипулировать посредством первого клапана 150 и перепускного канала 163 второго клапана 160, а второй набор жидкостей, используемых для операций секвенирования путем синтеза (sequencing-by-synthesis (SBS)), можно содержать во втором наборе 140 лунок, и манипулировать посредством селекторного канала 161 второго клапана 160. Второй клапан 160 может быть выполнен так, чтобы перепускной канал 163 не перекрывал ни один из портов 167 вторых лунок, и тем самым препятствовал какому-либо ненамеренному перекрестному загрязнению между первым набором жидкостей, предназначенных для CPE-операций, и вторым набором жидкостей, предназначенных для SBS-операций.
В соответствии с примерами, рассматриваемыми в настоящем изобретении, жидкостный картридж 100 позволяет разместить жидкости, исходя из организации рабочего процесса и использования. Например, жидкости второго набора, предназначенные для SBS-операций, выбирают и перемещают во время процесса секвенирования чаще, чем жидкости первого набора, предназначенные для CPE-операций. Соответственно, в различных примерах, манипуляции с жидкостями второго набора, содержащимися во втором наборе 140 лунок, осуществляются только посредством второго клапана 160, так что, в то время как жидкости второго набора выбирают и перемещают посредством второго клапана 160, жидкости первого набора, содержащиеся в первом наборе 130 лунок, могут выборочно оставаться неработающими и могут быть защищены первым клапаном 150. Организация взаимного расположения первого и второго наборов 130, 140 лунок, и первого и второго клапанов 150, 160 сокращает общую дистанцию, на которую клапаны 150, 160 должны поворачиваться в процессе секвенирования, повышая тем самым общую надежность жидкостного картриджа 100.
Прибор для обработки
Жидкостный картридж 100 может быть съемным образом связан с жидкостным прибором для обработки. Как показано на фиг. 10, съемный жидкостный картридж 100 можно оперативно устанавливать в прибор 50 для обработки. Как говорилось выше, жидкостный картридж 100 содержит первый клапан 150, соединенный со вторым клапаном 160 посредством общего жидкостного канала 105. Жидкостный картридж 100 дополнительно содержит перепускной контур 120, соединяющий второй клапан 160 с набором 180 клапанов. Струйное устройство 112 может быть функционально связано с прибором 50, и присоединять ко второму клапану 160 картриджа посредством впускного канала 111. Прибор 50 может дополнительно содержать сливное отверстие 191 (и возможно сливной резервуар), и насос 190, причем сливное отверстие и насос оба соединены с набором 180 клапанов картриджа 100. Контроллер 200, который может быть частью прибора 50, или может представлять собой отдельное устройство или удаленный компьютерный ресурс, функционально соединенный с прибором 50, управляет работой прибора 50 (например, процессами в струйном устройстве 112 и работой насоса 190), и работой картриджа 100 (например, работой первого и второго клапанов 150, 160 а также работой набора 180 клапанов).
Аппаратные средства и программное обеспечение
Настоящее изобретение в своих аспектах реализуется посредством управляющих и вычислительных аппаратных компонентов, программного обеспечения, создаваемого для пользователя, компонентов ввода данных, и компонентов вывода данных. Аппаратные компоненты включают в себя вычислительные и управляющие модули (например, контроллер (-ы) системы), такие как микропроцессоры и компьютеры, выполненные с возможностью выполнения вычислительных и/или управляющих этапов путем приема одной или более входных величин, исполнения одного или более алгоритмов, хранящихся на энергонезависимом машинно-читаемом носителе (например, программ), которые выдают инструкции для манипуляции или иного воздействия на входные величины, и выдачи на выход одной или более выходных величин. Такие выходные величины могут быть отображены или иным образом представлены пользователю в качестве необходимой для пользователя информации, например, информации о состоянии прибора или выполняемом прибором процессе, или же такие выходные величины могут являться входными сигналами для других процессов и/или алгоритмов управления. Компоненты ввода данных содержат элементы, посредством которых осуществляется ввод данных для последующего их использования управляющими и вычислительными аппаратными компонентами. Такие входные данные могут содержать сигналы датчиков положения, энкодеров моторов, а также элементы сигналов ручного ввода, например, графических пользовательских интерфейсов, клавиатур, сенсорных экранов, микрофонов, переключателей, сканеров с ручным управлением, сигналы, запускаемые голосом и т.п. Компоненты вывода данных могут содержать накопители на жестких дисках или средства хранения данных на ином носителе, графические пользовательские интерфейсы, мониторы, принтеры, световые индикаторы или элементы звуковой сигнализации (например, виброзвонок, сирена, колокол и т.п.). Программное обеспечение содержит инструкции, хранящиеся на энергонезависимом машинно-читаемом носителе данных, которые при их исполнении управляющими и вычислительными аппаратными компонентами вынуждают управляющие и вычислительные аппаратные средства выполнять один или более автоматических или полуавтоматических процессов.
Согласно некоторым примерам, прибор может включать в себя систему управления, содержащую управляемый компьютером котроллер 200 (схематически показанный на фиг. 1). Контроллер 200 может представлять собой управляющую систему или компьютер, соединенный с жидкостным картриджем 100, или может включать в себя компьютерные компоненты, объединенные с жидкостным картриджем 100. Компьютерные компоненты могут включать в себя один или более микропроцессоров, дисплеи, клавиатуры (и/или иные устройства ввода данных пользователем), компоненты памяти, принтер (-ы) и т.п. Контроллер 200 может быть выполнен с возможностью приема сигналов от пользователя (например, команд пользователя) или от устройств обратной связи, таких как датчики давления, измерители расхода и т.п., и управления выполнением операций с жидкостями жидкостного картриджа 100. Контроллер 200 может содержать программные алгоритмы, которые дают возможность пользователю вводить параметры, связанные с операциями с жидкостями, в жидкостный картридж 100, планировать различные операции с жидкостями в жидкостном картридже 100, и вынуждать контроллер 200 выполнять различные этапы, связанные с операциями с жидкостями, контролировать выполнение указанных операций и выводить их результаты (на дисплей или на принтер) для пользователя.
Согласно различным примерам, контроллер 200 функционально связан с первым клапаном 150, вторым клапаном 160, набором 180 клапанов и насосом 190 (линии связи на чертежах опущены), так что контроллер 200 может отправлять инструкции различным устройствам жидкостного картриджа 100 для выполнения различных этапов, связанных с операциями с жидкостями (например, процессами, соответствующими фиг. 3-6 и 9).
Способ направленной передачи жидкостей, содержащихся в жидкостном картридже
Согласно различным примерам, фиг. 9 иллюстрирует способ 900 направленной передачи жидкостей от любого одного из первого набора 130 лунок и второго набора 140 лунок в жидкостный контур 110 или перепускной жидкостный контур 120.
Согласно фиг. 9, способ 900 содержит этап 910, на котором выбирают первую жидкостную лунку 131 первого набора 130 лунок, функционально связанных с первым клапаном 150, путем перевода первого клапана 150 из позиции блокирования в первую жидкостную позицию, когда селекторный канал 152 первого клапана соединен с одним из портов 155 первых лунок, соответствующим выбранной первой жидкостной лунке 131. Согласно некоторым примерам, этап 910 дополнительно содержит использование первого привода, содержащего мотор (не показан), функционально связанный с первым клапаном 150, с целью перевода первого поворотного элемента 151 из позиции блокирования в первую жидкостную позицию. Согласно некоторым примерам, этап 910 дополнительно содержит использование контроллера 200, функционально связанного с первым приводом, для подачи команды первому клапану 150 на переключение от позиции блокирования на первую жидкостную позицию.
Согласно фиг. 9, способ 900 содержит этап 920, на котором перемещают первую жидкость из выбранной первой жидкостной лунки 131 через первый клапан 150 в перепускной канал 121, функционально связанный со вторым клапаном 160, путем установки второго клапана 160 в позицию перепуска, при которой первый край 163а перепускного селекторного канала 163 совмещен с впускным портом 166 второго клапана, а второй край 163b перепускного селекторного канала 163 совмещен с перепускным портом 165. Согласно некоторым примерам, этап 920 дополнительно содержит использование насоса 190 для создания разности давлений с целью перемещения жидкости из выбранной первой жидкостной лунки 131 через первый клапан 150 и в перепускной канал 121. Согласно некоторым примерам, этап 920 дополнительно содержит использование второго привода, содержащего мотор (не показан), функционально связанный со вторым клапаном 160, с целью вращения поворотного элемента 161 второго клапана и приведения его в соединение с перепускным каналом 121. Согласно некоторым примерам, этап 920 дополнительно содержит использование контроллера 200, функционально связанного со вторым приводом, для подачи команды второму клапану 160 на переключение в позицию перепуска.
Согласно фиг. 9, способ 900 содержит этап 930, на котором выбирают вторую жидкостную лунку 141 из второго набора 140 лунок, функционально связанных со вторым клапаном 160, путем установки второго клапана 160 в позицию второй лунки, при которой селекторный канал 162 второго клапана совмещен с одним из портов 167 вторых лунок, соответствующим выбранной второй жидкостной лунке 141. Согласно некоторым примерам, этап 930 дополнительно содержит использование второго привода для перевода поворотного элемента 161 второго клапана в позицию второй лунки. Согласно некоторым примерам, этап 930 дополнительно содержит использование контроллера 200, функционально связанного со вторым приводом, для подачи команды второму клапану 160 на переключение в позицию второй лунки. Согласно некоторым примерам, этап 930 дополнительно содержит блокирование прохождения жидкости, хранящейся в первом наборе 131 лунок, через первый клапан 150, общий канал 105 и во второй клапан 160 путем установки первого клапана в позицию блокирования.
Согласно фиг. 9, способ 900 содержит этап 940, на котором перемещают вторую жидкость из выбранной второй жидкостной лунки 141 второго набора 140 жидкостных лунок через второй клапан 160 и в жидкостный контур 110, в то время как первая жидкость, перемещенная из выбранной первой жидкостной лунки 131 на этапе 920, хранится в перепускном канале 121. Этап 940 может дополнительно содержать удержание выбранной первой жидкости в буферном резервуаре 122, и перемещение выбранной второй жидкости в струйное устройство 112. Согласно некоторым примерам, этап 940 дополнительно содержит использование насоса 190 для создания разности давлений с целью перемещения жидкости из выбранной второй жидкостной лунки 142 через второй клапан 160 и в жидкостный контур 110.
Согласно некоторым примерам, способ 900 содержит этап 950, на котором выбирают первую жидкостную лунку 131 первого набора 130 жидкостных лунок, функционально связанных с первым клапаном 150, путем установки первого клапана в первую жидкостную позицию. Согласно некоторым примерам, этап 950 содержит выбор первой жидкостной лунки 131, которая был выбрана на этапе 910. Согласно некоторым примерам, этап 950 содержит выбор первой жидкостной лунки 131, которая не был выбрана на этапе 910, и которая содержит третью жидкость, которая отличается от первой жидкости, содержащейся в выбранной первой жидкостной лунке 131 на этапе 910.
Согласно некоторым примерам, способ 900 содержит этап 960, на котором перемещают жидкость из выбранной первой жидкостной лунки 131 первого набора 130 жидкостных лунок через первый клапан 150, общий канал 105, второй клапан 160 и жидкостный контур 110, путем установки второго клапана 160 в позицию связи с первым клапаном, при которой селекторный канал 162 второго клапана соединен с впускным портом 166 второго клапана. Согласно некоторым примерам, этап 960 содержит использование второго привода для перевода второго клапана 160 в позицию связи с первым клапаном. Согласно некоторым примерам, этап 960 дополнительно содержит использование контроллера 200, функционально связанного со вторым клапаном, для подачи команды второму клапану повернуться в позицию связи с первым клапаном.
Согласно некоторым примерам, способ 900 после этапа 920 может содержать перемещение по меньшей мере части выбранной первой жидкости из перепускного канала 121 в выпускной канал 170 и в шприцевой насос 190, а затем вытеснение указанной части выбранной первой жидкости, содержащейся в шприцевом насосе 190, через выпускной канал 170 и в жидкостный контур 110. Согласно некоторым примерам, этап перемещения указанной по меньшей мере части выбранной первой жидкости из перепускного канала 121 в выпускной канал 170 содержит использование привода для перемещения плунжера шприцевого насоса 190 в первом направлении, чтобы создать отрицательную разность давлений. Согласно некоторым примерам, этап вытеснения части выбранной первой жидкости, содержащейся в шприцевом насосе 190, через выпускной канал 170 и в жидкостный контур 110 содержит использование привода для перемещения плунжера шприцевого насоса 190 во втором направлении, чтобы создать положительную разность давлений. Согласно некоторым примерам, этап перемещения указанной по меньшей мере части выбранной первой жидкости из перепускного канала 121 в выпускной канал 170 содержит открывание и перевод второго управляющего клапана 182 в открытое положение, установку первого и третьего управляющих клапанов 181, 183 в закрытое положение путем установки набора 180 клапанов в режим перепуска. Согласно некоторым примерам, этап вытеснения части выбранной первой жидкости из шприцевого насоса 190 через выпускной канал 170 и в жидкостный контур 110 содержит перевод первого управляющего клапана 181 в открытое положение и установку второго и третьего управляющих клапанов 182, 183 в закрытое положение путем установки набора 180 клапанов в режим проточной ячейки.
Согласно некоторым вариантам осуществления, в способе 900 после этапа 940 выбранная первая жидкость из перепускного канала 121 может быть перемещена в жидкостный контур 110 путем установки второго клапана 160 в позицию подачи из перепускного контура (англ. bypass supply position), при которой селекторный канал 162 второго клапана совмещен с перепускным портом 165. Согласно некоторым примерам, данный этап содержит использование второго привода для перевода поворотного элемента 161 второго клапана в позицию подачи из перепускного контура. Согласно некоторым примерам, данный этап дополнительно содержит использование контроллера 200, функционально связанного со вторым приводом, чтобы дать команду второму клапану 160 на переход в позицию подачи из перепускного контура. Согласно некоторым примерам, данный этап дополнительно содержит блокирование жидкости, хранящейся в первом наборе лунок 131, и запрет ее перемещения через первый клапан 150, общий канал 105 и во второй клапан 160 путем установки первого клапана в позицию блокирования.
Согласно некоторым вариантам осуществления, способ 900 после этапа 940 может содержать перемещение по меньшей мере части выбранной второй жидкости из жидкостного контура 110 в выпускной канал 170, и в шприцевой насос 190. Согласно некоторым примерам, этап перемещения по меньшей мере части выбранной второй жидкости из жидкостного контура 110 в выпускной канал 170 содержит использование привода для перемещения плунжера шприцевого насоса 190 в первом направлении для создания отрицательной разности давлений. Согласно некоторым примерам, этап перемещения по меньшей мере части выбранной второй жидкости из жидкостного контура 110 в выпускной канал 170 содержит перевод первого управляющего клапана 181 в открытое положение и установку второго и третьего управляющих клапанов 182, 183 в закрытое положение путем установки набора 180 клапанов в режим проточной ячейки.
Согласно некоторым примерам, способ 900 может содержать процесс ввода некоторого объема воздуха в перепускной канал 121 путем установки первого клапана 150 в позицию очистки и путем соединения селекторного канала 152 первого клапана с источником воздуха или иного газа или жидкости, и установки второго клапана 160 в позицию перепуска путем соединения перепускного селекторного канала 163 с впускным портом 166 и перепускным портом 165 второго клапана.
Согласно некоторым вариантам осуществления, этапы 910, 920, 930, 940, 950 и/или 960 способа 900 можно выполнять в любом порядке, и не ограничиваться конкретным порядком, показанным на фиг. 9. Более того, любой из этапов 910, 920, 930, 940, 950 и/или 960 способа 900 может быть опущен.
Следует понимать, что все сочетания вышеупомянутых идей и дополнительных идей, которые более подробно будут обсуждаться ниже (при условии, что эти идеи не противоречат друг другу) рассматриваются как часть раскрываемого предмета изобретения. В частности, все комбинации заявленного предмета, появляющиеся в конце настоящего описания, рассматриваются как часть раскрываемого предмета изобретения. Также следует понимать, что терминам, которые явным образом использованы в настоящем описании, и которые также могут появляться в описании любого изобретения, на которые сделана ссылка, должно соответствовать значение наиболее подходящее конкретным идеям, раскрываемым в настоящем описании.
Хотя предмет настоящего изобретения был описан и довольно подробно представлен со ссылками на определенные иллюстрирующие примеры, включающие различные комбинации и субкомбинации характеристик, специалистам в данной области должна быть понятна возможность и других примеров, вариантов и модификаций, которые укладываются в объем настоящего изобретения. Более того, описания таких примеров, комбинаций и субкомбинаций не имеют целью донести мысль, что заявленный предмет изобретения требует характеристик или комбинаций характеристик иных, нежели те, которые явным образом перечислены в формуле изобретения. Соответственно, объем настоящего изобретения имеет целью включить все модификации и варианты, которые укладываются в объем, характеризуемый прилагаемой формулой изобретения.
Раскрываемая в изобретении информация включает в себя следующие пункты:
1. Аппарат, содержащий: жидкостный контур;
перепускной жидкостный контур;
первый набор жидкостных лунок;
второй набор жидкостных лунок;
первый клапан, содержащий выпускной порт первого клапана и множество портов первого клапана, функционально связанных с первым набором жидкостных лунок, при этом первый клапан выполнен с возможностью выборочного жидкостного соединения первой лунки первого набора жидкостных лунок с выпускным портом первого клапана, когда клапан установлен в первую позицию, и выборочного жидкостного соединения второй лунки первого набора жидкостных лунок с выпускным портом первого клапана, когда клапан установлен во вторую позицию; и
второй клапан, содержащий выпускной порт второго клапана, перепускной селекторный канал и множество портов второго клапана, выпускной порт второго клапана функционально связан с жидкостным контуром, перепускной селекторный канал функционально связан с перепускным жидкостным контуром и выпускным портом первого клапана, при этом второй клапан выполнен с возможностью выборочного жидкостного соединения первой лунки второго набора жидкостных лунок с жидкостным контуром, когда второй клапан находится в позиции первой лунки, и выборочного жидкостного соединения перепускного селекторного канала с перепускным жидкостным контуром, когда второй клапан находится в позиции перепуска.
2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит общий жидкостной канал, соединяющий выпускной порт первого клапана со вторым клапаном.
3. Аппарат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что второй клапан выполнен с возможностью поворота между множеством позиций.
4. Аппарат по любому из п.п. 1-3, отличающийся тем, что второй клапан выполнен с возможностью выборочного жидкостного соединения выпускного порта первого клапана с жидкостным контуром, когда второй клапан установлен позицию связи с первым клапаном.
5. Аппарат по любому из п.п. 1-4, отличающийся тем, что второй клапан выполнен с возможностью выборочного жидкостного соединения второй лунки второго набора жидкостных лунок с жидкостным контуром, когда второй клапан установлен в позицию второй лунки.
6. Аппарат по любому из п.п. 1-5, отличающийся тем, что первый клапан выполнен с возможностью поворота между множеством позиций.
7. Аппарат по любому из п.п. 1-6, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
выпускной канал, обеспечивающий жидкостное соединение перепускного жидкостного контура и жидкостного контура с насосом.
8. Аппарат по п. 7, отличающийся тем, что выпускной канал имеет жидкостное соединение со сливным отверстием.
9. Аппарат по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
набор клапанов, содержащий один или более клапанов, расположенных по ходу выпускного канала для выборочного управления течением жидкости между перепускным жидкостным контуром, жидкостным контуром, насосом и сливным отверстием.
10. Аппарат по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что перепускной жидкостный контур содержит буферный резервуар для размещения первого заданного объема жидкости.
11. Аппарат по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что жидкостный контур содержит струйное устройство и буферный резервуар, расположенный ниже по потоку от струйного устройства и вмещающий в себя второй заданный объем жидкости.
12. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что:
жидкостный контур имеет жидкостное соединение с проточной ячейкой;
перепускной жидкостный контур содержит перепускной канал;
причем первый из множества портов первого клапана функционально связан с первой жидкостной лункой, так что первый клапан выполнен с возможностью выборочного обеспечения течения жидкости из первой жидкостной лунки к выпускному порту первого клапана; а
выпускной порт второго клапана имеет жидкостное соединение с жидкостным контуром, при этом второй клапан содержит:
перепускной порт, имеющий жидкостное соединение с перепускным каналом,
впускной порт, имеющий жидкостное соединение с выпускным портом первого клапана,
порт второй жидкостной лунки, имеющий жидкостное соединение со второй жидкостной лункой, и
поворотный элемент второго клапана, выполненный с возможностью поворота во множество позиций второго клапана,
так что второй клапан выборочно обеспечивает возможность движения жидкости от выбранного одного из порта второй жидкостной лунки и впускного порта второго клапана к выпускному порту второго клапана или от впускного порта второго клапана к перепускному порту.
13. Аппарат по п. 12, отличающийся тем, что перепускной порт, впускной порт первого клапана и порт второй жидкостной лунки расположены по круговой схеме, при этом поворотный элемент второго клапана содержит:
селекторный канал второго клапана, обеспечивающий жидкостное соединение выпускного порта второго клапана с одним из впускного порта второго клапана или порта второй жидкостной лунки, и
перепускной селекторный канал, обеспечивающий жидкостное соединение впускного порта второго клапана с перепускным портом, когда поворотный элемент второго клапана установлен в позицию перепуска.
14. Аппарат по п. 12 или 13, отличающийся тем, что первый клапан содержит поворотный элемент, выполненный с возможностью поворота во множество позиций первого клапана, так что первый клапан выполнен с возможностью выборочного управления движением жидкости от выбранного одного из множества портов первого клапана к выпускному порту первого клапана; при этом
поворотный элемент первого клапана содержит селекторный канал первого клапана, обеспечивающий жидкостное соединение выбранного одного из множества портов первого клапана с выпускным портом первого клапана.
15. Аппарат, содержащий:
жидкостный контур, имеющий жидкостное соединение с проточной ячейкой;
перепускной канал;
первую жидкостную лунку;
вторую жидкостную лунку;
первый клапан, содержащий выпускной порт и множество портов первого клапана, причем первый из указанного множества портов первого клапана функционально связан с первой жидкостной лункой, так что первый клапан выполнен с возможностью выборочного обеспечения движения жидкости из первой жидкостной лунки к выпускному порту первого клапана; и
второй клапан, содержащий:
выпускной порт второго клапана, имеющий жидкостное соединение с жидкостным контуром,
перепускной порт, имеющий жидкостное соединение с перепускным каналом,
впускной порт второго клапана, имеющий жидкостное соединение с выпускным портом первого клапана,
порт второй жидкостной лунки, имеющий жидкостное соединение со второй жидкостной лункой, и
поворотный элемент второго клапана, выполненный с возможностью поворота во множество позиций второго клапана,
так что второй клапан выполнен с возможностью выборочного обеспечения движения жидкости от выбранного одного из порта второй жидкостной лунки и впускного порта второго клапана к выпускному порту второго клапана или от впускного порта второго клапана к перепускному порту.
16. Аппарат по п. 15, отличающийся тем, что перепускной порт, впускной порт первого клапана и порт второй жидкостной лунки расположены по круговой схеме, при этом поворотный элемент второго клапана содержит:
селекторный канал второго клапана, обеспечивающий жидкостное соединение выпускного порта второго клапана с одним из впускного порта второго клапана или порта второй жидкостной лунки, и
перепускной селекторный канал, обеспечивающий жидкостное соединение впускного порта второго клапана с перепускным портом, когда поворотный элемент второго клапана установлен в позицию перепуска.
17. Аппарат по п. 15 или 16, отличающийся тем, что первый клапан содержит поворотный элемент первого клапана, выполненный с возможностью поворота во множество позиций первого клапана, так что первый клапан выполнен с возможностью выборочного управления движением жидкости от выбранного одного из множества портов первого клапана к выпускному порту первого клапана; при этом
поворотный элемент первого клапана содержит селекторный канал первого клапана, обеспечивающий жидкостное соединение выбранного одного из множества портов первого клапана с выпускным портом первого клапана.
18. Способ, содержащий:
выбор первой жидкости, хранящейся в первой жидкостной лунке первого набора жидкостных лунок, функционально связанных с первым клапаном, путем установки первого клапана из базовой позиции в позицию первой жидкостной лунки;
перемещение по меньшей мере части выбранной первой жидкости из первого клапана в перепускной канал, функционально связанный со вторым клапаном, путем установки второго клапана в позицию перепуска;
выбор второй жидкости, хранящейся во второй жидкостной лунке второго набора жидкостных лунок, функционально связанных со вторым клапаном, путем установки второго клапана в позицию второй жидкостной лунки;
перемещение по меньшей мере части выбранной второй жидкости в жидкостный контур, в то время как часть выбранной первой жидкости находится в перепускном канале.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что дополнительно содержит перемещение по меньшей мере части выбранной первой жидкости из перепускного канала в жидкостный контур.
20. Способ по п. 18 или 19, отличающийся тем, что дополнительно содержит перемещение по меньшей мере части выбранной второй жидкости из жидкостного контура в сливное отверстие.
21. Способ по любому из п.п. 18-20, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
выбор второй жидкости, хранящейся во второй жидкостной лунке первого набора жидкостных лунок, функционально связанных с первым клапаном;
перемещение по меньшей мере части выбранной второй жидкости в жидкостный контур путем установки второго клапана в позицию связи с первым клапаном.
22. Способ по любому из п.п. 18-21, отличающийся тем, что дополнительно содержит ввод объема воздуха в перепускной канал путем установки первого клапана в позицию очистки, и установки второго клапана в позицию перепуска.
23. Способ по любому из п.п. 18-22, отличающийся тем, что дополнительно содержит блокирование первой жидкости, хранящейся в первом наборе жидкостных лунок, с целью запрета ее перемещения ко второму клапану путем установки первого клапана в базовую позицию.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ИЗОЛИРОВАНИЯ И ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БУФЕРНОГО РАСТВОРА ПРИ ПРОМЫВКЕ | 2019 |
|
RU2800867C2 |
| КАРТРИДЖНЫЙ УЗЕЛ | 2017 |
|
RU2771563C2 |
| СИСТЕМЫ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ УЗЛЫ КОЛЛЕКТОРА НАСОСОВ | 2020 |
|
RU2813058C1 |
| Проточная ячейка со встроенным коллектором | 2019 |
|
RU2748394C1 |
| РУЧНЫЕ ДУБЛЕРЫ ДЛЯ КЛАПАНОВ | 2013 |
|
RU2634971C2 |
| Запасание жидкости | 2019 |
|
RU2749060C1 |
| СЕЛЕКТОРНЫЙ КЛАПАН ОБЩЕЙ ЛИНИИ ДЛЯ СИСТЕМЫ | 2017 |
|
RU2721898C1 |
| ПРОТОЧНАЯ ЯЧЕЙКА С ГИБКИМ СОЕДИНЕНИЕМ | 2019 |
|
RU2752814C2 |
| УСТРОЙСТВА И СПОСОБЫ ТОРМОЖЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ | 2009 |
|
RU2479735C1 |
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДОЗИРОВАНИЯ ПОРОШКА | 2006 |
|
RU2460677C2 |
Изобретение относится к микрофлюидному картриджу. Картридж содержит жидкостный контур, перепускной жидкостный контур, первый набор жидкостных лунок, второй набор жидкостных лунок, первый клапан и второй клапан. Первый клапан функционально связан с первым набором жидкостных лунок, так что выполнен с возможностью выборочного жидкостного соединения любой из лунок первого набора жидкостных лунок с выпускным портом первого клапана. Второй клапан функционально связан с жидкостным контуром, с перепускным жидкостным контуром, с выпускным портом первого клапана и со вторым набором жидкостных лунок, так что выполнен с возможностью выборочного жидкостного соединения любой из лунок второго набора жидкостных лунок и выпускного порта первого клапана с жидкостным контуром или выпускного порта первого клапана с перепускным жидкостным контуром. Технический результат - сокращение времени цикла каждой операции с жидкостью. 2 н. 14 з.п. ф-лы, 10 ил.
1. Мультиклапанный жидкостный картридж, содержащий:
жидкостный контур (110);
перепускной жидкостный контур (120);
первый набор жидкостных лунок (130);
второй набор жидкостных лунок (140);
первый клапан (150), содержащий выпускной порт (154) первого клапана и множество портов (155) первых лунок, функционально связанных с первым набором жидкостных лунок (130), при этом первый клапан (150) выполнен с возможностью выборочного жидкостного соединения первой лунки первого набора жидкостных лунок (130) с выпускным портом (154) первого клапана, когда клапан установлен в первую позицию, и выборочного жидкостного соединения второй лунки первого набора жидкостных лунок (130) с выпускным портом (154) первого клапана, когда клапан установлен во вторую позицию; и
второй клапан (160), содержащий выпускной порт (164) второго клапана, перепускной селекторный канал (163) и множество портов (167) вторых лунок, функционально связанных со вторым набором жидкостных лунок (140), причем выпускной порт (164) второго клапана функционально связан с жидкостным контуром (110), перепускной селекторный канал (163) функционально связан с перепускным жидкостным контуром (120) и выпускным портом (154) первого клапана, при этом второй клапан (160) выполнен с возможностью выборочного жидкостного соединения первой лунки второго набора жидкостных лунок (140) с жидкостным контуром (110) для обеспечения возможности течения жидкости из первой лунки второго набора жидкостных лунок (140) в жидкостный контур (110), когда второй клапан находится в позиции первой лунки, и выборочного жидкостного соединения перепускного селекторного канала (163) с перепускным жидкостным контуром (120), когда второй клапан находится в позиции перепуска;
общий канал (105), обеспечивающий жидкостное соединение выпускного порта (154) первого клапана со вторым клапаном (160);
выпускной канал (170), имеющий жидкостное соединение со сливным отверстием (191); и
набор (180) клапанов, содержащий один или более клапанов, расположенных по ходу выпускного канала (170) для выборочного управления по меньшей мере одним из потока между перепускным жидкостным контуром (120) и насосом (190), потока между жидкостным контуром (110) и насосом (190), и потока между выпускным каналом (170) и сливным отверстием (191).
2. Картридж по п. 1, в котором второй клапан выполнен с возможностью поворота между множеством позиций.
3. Картридж по п. 1 или 2, в котором второй клапан выполнен с возможностью выборочного жидкостного соединения выпускного порта первого клапана с жидкостным контуром, когда второй клапан находится в позиции связи с первым клапаном.
4. Картридж по любому из пп. 1-3, в котором второй клапан выполнен с возможностью выборочного жидкостного соединения второй лунки второго набора жидкостных лунок с жидкостным контуром, когда второй клапан установлен в позицию второй лунки.
5. Картридж по любому из пп. 1-4, в котором первый клапан выполнен с возможностью поворота между множеством позиций.
6. Картридж по любому из предшествующих пунктов, в котором перепускной жидкостный контур содержит перепускной буферный резервуар для размещения первого заданного объема жидкости.
7. Картридж по любому из предшествующих пунктов, в котором жидкостный контур содержит струйное устройство и жидкостный буферный резервуар, расположенный ниже по потоку от струйного устройства и вмещающий в себя второй заданный объем жидкости.
8. Картридж по любому из предшествующих пунктов, в котором:
жидкостный контур имеет жидкостное соединение с проточной ячейкой;
перепускной жидкостный контур содержит перепускной канал;
причем первый из множества портов первых лунок функционально связан с первой жидкостной лункой, так что первый клапан выполнен с возможностью выборочного обеспечения течения жидкости из первой жидкостной лунки к выпускному порту первого клапана; и
выпускной порт второго клапана имеет жидкостное соединение с жидкостным контуром, при этом второй клапан содержит:
перепускной порт, имеющий жидкостное соединение с перепускным каналом,
впускной порт второго клапана, имеющий жидкостное соединение с выпускным портом первого клапана,
порт второй жидкостной лунки, имеющий жидкостное соединение со второй жидкостной лункой, и
поворотный элемент второго клапана, выполненный с возможностью поворота во множество позиций второго клапана,
так что второй клапан выборочно обеспечивает возможность движения жидкости от выбранного одного из порта второй жидкостной лунки и впускного порта второго клапана к выпускному порту второго клапана или от впускного порта второго клапана к перепускному порту.
9. Картридж по п. 8, в котором перепускной порт, впускной порт первого клапана и порт жидкостной лунки второго клапана расположены по круговой схеме, при этом поворотный элемент второго клапана содержит:
селекторный канал второго клапана, обеспечивающий жидкостное соединение выпускного порта второго клапана с одним из впускного порта второго клапана или порта второй жидкостной лунки, и
перепускной селекторный канал, обеспечивающий жидкостное соединение впускного порта второго клапана с перепускным портом, когда поворотный элемент второго клапана установлен в позицию перепуска.
10. Картридж по п. 8 или 9, в котором первый клапан содержит поворотный элемент первого клапана, выполненный с возможностью поворота во множество позиций первого клапана, так что первый клапан выполнен с возможностью выборочного управления движением жидкости от выбранного одного из множества портов первых лунок к выпускному порту первого клапана; при этом
поворотный элемент первого клапана содержит селекторный канал первого клапана, обеспечивающий жидкостное соединение выбранного одного из множества портов первых лунок с выпускным портом первого клапана.
11. Способ использования мультиклапанного жидкостного картриджа, содержащий:
выбор первой жидкости, хранящейся в первой жидкостной лунке первого набора жидкостных лунок, функционально связанных с первым клапаном, путем установки первого клапана из базовой позиции в позицию первой жидкостной лунки;
перемещение по меньшей мере части выбранной первой жидкости из первого клапана в перепускной канал, функционально связанный со вторым клапаном, путем установки второго клапана в позицию перепуска;
выбор второй жидкости, хранящейся во второй жидкостной лунке второго набора жидкостных лунок, функционально связанных со вторым клапаном, путем установки второго клапана в позицию второй жидкостной лунки;
перемещение по меньшей мере части выбранной второй жидкости в жидкостный контур, в то время как часть выбранной первой жидкости находится в перепускном канале.
12. Способ по п. 11, дополнительно содержащий перемещение по меньшей мере части выбранной первой жидкости из перепускного канала в жидкостный контур.
13. Способ по п. 11 или 12, дополнительно содержащий перемещение по меньшей мере части выбранной второй жидкости из жидкостного контура в выпускную линию.
14. Способ по любому из пп. 11-13, дополнительно содержащий:
выбор второй жидкости, хранящейся во второй жидкостной лунке первого набора жидкостных лунок, функционально связанных с первым клапаном;
перемещение по меньшей мере части выбранной второй жидкости в жидкостный контур путем установки второго клапана в позицию связи с первым клапаном.
15. Способ по любому из пп. 11-14, дополнительно содержащий ввод объема воздуха в перепускной канал путем установки первого клапана в позицию очистки, и установки второго клапана в позицию перепуска.
16. Способ по любому из пп. 11-15, дополнительно содержащий блокирование первой жидкости, хранящейся в первом наборе жидкостных лунок, с целью запрета ее перемещения ко второму клапану путем установки первого клапана в базовую позицию.
| US 5273905 A, 28.12.1993 | |||
| CN 211905405 U, 10.11.2020 | |||
| CN 204116276 U, 21.01.2015 | |||
| US 5075079 A, 24.12.1991 | |||
| Устройство для автоматического распределения образцов жидкости | 1988 |
|
SU1671149A3 |
