ES3038141T3

ES3038141T3 - Fluid sample processing cartridge

Info

Publication number: ES3038141T3
Application number: ES20193203T
Authority: ES
Inventors: David Walter Wright; Dominic Aiello; Peter Kroehl; Jon Faiz Kayyem; Darren Scott Gray; Scott Corey; Brian Murphy; Eric Schneider; Andrew Fish; Jay Srinivasan; George Maltezos
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2025-10-09
Anticipated expiration: 2035-11-10
Also published as: AU2015346527A1; EP3218108A2; WO2016077364A2; EP4578539A3; EP3218108B1; JP2018502309A; EP4578539A2; WO2016077364A3; EP3831481A1; EP3831481B1

Abstract

La presente invención se refiere a un cartucho de procesamiento de muestras de fluido que comprende: un sustrato; un pocillo de muestra formado en el sustrato configurado para recibir un volumen de muestra de fluido y que comprende un cierre configurado para colocarse selectivamente sobre el pocillo de muestra; una cámara de fluido deformable soportada sobre el sustrato; un pocillo de mezcla formado en el sustrato; y un aparato de mezcla accionado dispuesto dentro del pocillo de mezcla y construido y dispuesto para mezclar el contenido de dicho pocillo de mezcla. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cartucho de procesamiento de muestras de fluido

Campo de la invención

Esta materia objeto de la presente divulgación se refiere a sistemas y procedimientos para proporcionar diagnósticos clínicos y moleculares en un dispositivo múltiple integrado que proporciona resultados de muestra a respuesta. En particular, la divulgación se refiere a un cartucho al que se puede añadir una muestra y que contiene reactivos, tampones y otros materiales de procedimiento para realizar un ensayo de diagnóstico u otro procedimiento en la muestra, y un instrumento configurado para procesar independientemente una pluralidad de dichos cartuchos.

Antecedentes de la invención

Un importante desafío en el área del diagnóstico clínico y molecular es la capacidad de tener un sistema "de muestra a respuesta" que requiera un manejo y preparación de muestras mínimos y requisitos mínimos para el personal de laboratorio clínico capacitado. Si bien se han propuesto muchos sistemas, hasta la fecha no existen prácticamente sistemas comerciales que cumplan adecuadamente con estos requisitos. Los aspectos de la presente divulgación proporcionan dichos sistemas múltiples integrados. El documento US 2013/331298 A1 divulga un cartucho desechable para procesar fluidos que comprende un sustrato, un pocillo de muestra formado en el sustrato, un miembro de tapa, varias cámaras de fluido deformables, etc.

Sumario de la invención

La presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas. La presente divulgación describe procedimientos y composiciones de diagnóstico molecular basados en la detección de analitos diana, incluyendo ácidos nucleicos. Los sistemas descritos en el presente documento son sistemas de muestra a respuesta integrados completos, en contraste con los sistemas comerciales actuales que requieren cierta manipulación de la muestra fuera del chip, que en general incluye la extracción de la muestra (lisis celular, por ejemplo) y la preparación de la muestra antes de la detección. Por tanto, de acuerdo con aspectos del sistema actual, se carga una muestra en una plataforma de prueba y se extrae la muestra de analito diana, se amplifica según sea necesario (por ejemplo, cuando el analito diana es un ácido nucleico usando técnicas de reacción en cadena de la polimerasa (PCR), aunque también se pueden utilizar procedimientos de amplificación isotérmica) y, a continuación, se detecta usando detección electroquímica, todo en una plataforma microfluídica, en general denominada en el presente documento "cartucho múltiple" o "cartucho de procesamiento de muestras de fluido".

Una utilidad particular del presente sistema es la facilidad y rapidez de este sistema integrado. Por ejemplo, no se requieren más de 2 operaciones antes de la introducción de la muestra en el sistema, lo que permite una facilidad de uso y no requiere personal de laboratorio altamente capacitado. Un beneficio significativo para el presente sistema es también la velocidad desde la muestra hasta la respuesta, que, en algunos modos de realización, es en general no superior a aproximadamente 45-90 minutos desde la introducción de la muestra hasta el informe de los resultados del ensayo, y la mayoría de los resultados se informan en unos 60-70 minutos o menos. Esto representa una ventaja significativa tanto para los laboratorios como para los médicos que confían en los análisis rápidos para el diagnóstico y el inicio de los tratamientos adecuados. Además, como se explica a continuación, la capacidad de ejecutar no solo múltiples pruebas que están altamente multiplexadas en un solo cartucho, sino también la capacidad de analizar múltiples cartuchos de una manera de acceso completamente aleatoria es una ventaja significativa en un entorno de laboratorio clínico. Otra ventaja del presente sistema es que se puede usar para diagnósticos en el punto de atención (POC).

En consecuencia, los aspectos de la presente divulgación se dirigen a sistemas integrados que permiten la detección de analitos diana a partir de muestras.

La invención como se reivindica es un cartucho de procesamiento de muestras de fluido que comprende un sustrato, un pocillo de muestra formado en el sustrato, un cierre, una cámara de fluido deformable soportada en el sustrato, un pocillo de mezclado formado en el sustrato y un aparato de mezclado accionado dispuesto dentro del pocillo de mezclado. El pocillo de muestra se configura para recibir un volumen de muestra de fluido, y el cierre se configura para colocarse selectivamente sobre el pocillo de muestra. La cámara de fluido deformable se configura para contener un fluido en la misma cuando está en un estado no deformado y para colapsar tras la aplicación de una fuerza de compresión externa para expulsar al menos una porción del fluido de la cámara de fluido. La cámara de fluido deformable está en comunicación fluida con el pocillo de muestra por medio de un canal formado en el sustrato. El pocillo de mezclado está en comunicación fluida con el pocillo de muestra por medio de un canal formado en el sustrato y comprende una primera pared periférica y un primer suelo que definen un pocillo y un esnórquel de entrada de fluido que se extiende hacia arriba por un lateral de la primera pared periférica que se extiende desde el canal que comunica el pocillo de mezclado con el pocillo de muestra y que termina debajo de un borde superior de la primera pared periférica. El aparato de mezclado accionado se construye y dispone para mezclar el contenido del pocilio de mezclado.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el esnórquel de entrada de fluido se extiende hasta una superficie exterior de la primera pared periférica y termina en una abertura formada en la primera pared periférica.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el pocillo de muestra comprende una segunda pared periférica y un segundo suelo que define un pocillo y un esnórquel de entrada de fluido que se extiende hacia arriba por un lateral de la segunda pared periférica y que termina debajo de un borde superior de la segunda pared periférica.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el pocillo de mezclado comprende además un puerto de salida que comprende una o más aberturas formadas en el suelo del pocillo de mezclado, en el que el suelo se ahúsa hacia abajo hacia el puerto de salida.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el aparato de mezclado accionado comprende un primer impulsor dispuesto de forma rotatoria dentro del pocillo de mezclado y un engranaje configurado para acoplarse de forma accionada mediante un engranaje conjugado de un instrumento en el que se inserta el cartucho de procesamiento de muestras líquidas y para hacer rotar el primer impulsor cuando se acopla mediante el engranaje conjugado.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras comprende además una cámara de lisis que contiene una pluralidad de microesferas de lisis, estando la cámara de lisis formada en el sustrato y dispuesta a lo largo del canal que conecta el pocillo de mezclado y el pocillo de muestra, con lo que el fluido que fluye desde el pocillo de muestra al pocillo de mezclado fluirá a través de la cámara de lisis, y un mezclador de microesferas dispuesto al menos parcialmente dentro de la cámara de lisis y construido y dispuesto para agitar las microesferas de lisis y el fluido que fluye a través de la cámara de lisis.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras comprende además una primera interfase óptica que comprende una porción ampliada del canal que conecta la cámara de lisis al pocillo de muestra y una segunda interfase óptica que comprende una porción ampliada del canal que conecta la cámara de lisis al pocillo de mezclado.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el mezclador de microesferas comprende un motor montado dentro del sustrato y un segundo impulsor dispuesto dentro de la cámara de lisis y montado en un eje de salida del motor.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, la cámara de lisis incluye una entrada de fluido y una salida de fluido y comprende además un filtro de malla dispuesto sobre cada una de la entrada de fluido y la salida de fluido y configurado para retener las microesferas de lisis dentro de la cámara de lisis.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras comprende además un puerto de presión formado en el sustrato y configurado para acoplar el sustrato a una fuente de presión de fluido externa y un canal formado en el sustrato que conecta el puerto de presión al pocillo de muestra.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras comprende además una cámara de residuos formada en el sustrato, estando la cámara de residuos en comunicación fluida con el pocillo de mezclado por medio de un canal formado en el sustrato, un puerto de salida de fluido formado en el sustrato, estando el puerto de salida de fluido en comunicación fluida con el pocillo de mezclado por medio de un canal formado en el sustrato, una primera válvula de control accionable externamente dispuesta dentro del sustrato y construida y dispuesta para permitir o evitar selectivamente el flujo de fluido desde el pocillo de mezclado a la cámara de residuos y una segunda válvula de control accionable externamente dispuesta dentro del sustrato y construida y dispuesta para permitir o evitar selectivamente el flujo de fluido desde el pocillo de mezclado al puerto de salida de fluido.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras comprende además una cámara de captura dispuesta a lo largo de un canal que conecta el pocillo de mezclado y la cámara de residuos

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras comprende además un conjunto de válvula pasiva dispuesto dentro del sustrato y un puerto de presión formado en el sustrato y en comunicación a presión con el conjunto de válvula pasiva mediante un conducto de presión formado en el sustrato. El conjunto de válvula pasiva se construye y dispone para cerrarse y evitar el flujo de fluido desde el pocillo de mezclado cuando la presión dentro del pocillo de mezclado no es mayor que una presión umbral y para abrir y permitir el flujo de fluido desde el pocillo de mezclado cuando la presión dentro del pocillo de mezclado se eleva por encima de la presión umbral. Cuando el puerto de presión está cerrado, se permite que la presión dentro del pocillo de mezclado alcance la presión umbral que abrirá el conjunto de válvula pasiva y permitirá el flujo de fluido desde el pocillo de mezclado, y, cuando el puerto de presión está abierto, la presión dentro del mezclado no puede alcanzar la presión umbral, por lo que el conjunto de válvula pasiva está cerrado.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras comprende además una ampolla de lanceta asociada con la cámara de fluido deformable. La ampolla de lanceta se conecta o se puede conectar a la cámara de fluido deformable asociada y contiene una microesfera retenida dentro de la ampolla de lanceta mediante un tabique rompible. La ampolla de lanceta se configura para colapsar tras la aplicación de una fuerza de compresión externa para empujar de este modo la microesfera a través del tabique rompible.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras comprende además una envoltura externa que encierra externamente al menos una porción del cartucho.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras comprende además una pluralidad de cámaras de fluido deformables, y cada una de las cámaras de fluido contiene una o más sustancias seleccionadas del grupo que consiste en un tampón de lisis, un tampón de lavado, un aceite, un tampón de rehidratación, microesferas de captura de diana y un tampón de unión.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras comprende además un primer puerto de salida de fluido formado en el sustrato, estando el primer puerto de salida de fluido en comunicación fluida con el pocillo de mezclado por medio de un canal formado en el sustrato, un segundo puerto de salida de fluido formado en el sustrato y al menos dos cámaras de fluido deformables. Una de las dos cámaras de fluidos deformables está en comunicación fluida con el pocillo de mezclado por medio de un canal formado en el sustrato, y la otra de las dos cámaras de fluidos deformables está en comunicación fluida con el segundo puerto de salida de fluido por medio de un canal formado en el sustrato que es diferente del canal que comunica el primer puerto de salida de fluido con el pocillo de mezclado.

De acuerdo con otros aspectos de la invención, la cámara de fluido deformable en comunicación fluida con el pocillo de mezclado contiene un tampón de lisis, un tampón de lavado, microesferas de captura de diana o un tampón de unión, y la cámara de fluido deformable en comunicación fluida con la segunda salida de fluido contiene un aceite o un tampón de rehidratación.

Otros aspectos no reivindicados de la invención se realizan en un cartucho de procesamiento de muestras de fluido que comprende un módulo de preparación de muestras que comprende un módulo de reacción. El módulo de preparación de muestras comprende un sustrato, un pocillo de muestra formado en el sustrato y configurado para recibir un volumen de muestra de fluido, un cierre configurado para colocarse selectivamente sobre el pocillo de muestra, una primera cámara de fluido deformable soportada en el sustrato y configurada para contener un fluido en la misma cuando está en un estado no deformado y para colapsar tras la aplicación de una fuerza de compresión externa para expulsar al menos una porción del fluido de la primera cámara de fluido, estando la primera cámara de fluido deformable en comunicación fluida con el pocillo de muestra por medio de un canal formado en el sustrato, un pocillo de mezclado formado en el sustrato, estando el pocillo de mezclado en comunicación fluida con el pocillo de muestra por medio de un canal formado en el sustrato, un aparato de mezclado accionado dispuesto dentro del pocillo de mezclado y construido y dispuesto para mezclar el contenido del pocillo de mezclado, y un primer puerto de salida de fluido formado en el sustrato, estando el primer puerto de salida de fluido en comunicación fluida con el pocillo de mezclado por medio de un canal formado en el sustrato. El módulo de reacción se une al módulo de preparación de muestras y se configura para recibir un fluido del módulo de preparación de muestras por medio del puerto de salida de fluido formado en el módulo de preparación de muestras. El módulo de reacción comprende una placa superior que comprende una superficie superior, una pared elevada que circunscribe al menos parcialmente la superficie superior y en contacto de sellado fluido con una superficie del módulo de preparación de muestras para formar un espacio intersticial entre la superficie superior y la superficie del módulo de preparación de muestras, una cámara de muestra acoplada de forma fluida al primer puerto de salida de fluido del módulo de preparación de muestras, una cámara de reactivos y una cámara de detección, y un panel de procesamiento fluídico acoplado a una superficie inferior de la placa superior y que define un espacio de reacción y procesamiento entre el panel de procesamiento fluídico y la placa superior. El espacio de reacción y procesamiento se abre o se puede abrir a la cámara de muestra, la cámara de reacción y la cámara de detección.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el módulo de reacción incluye un puerto de entrada a través del cual la muestra de fluido entra en la cámara de muestra e incluye un hueco entre el primer puerto de salida de fluido del módulo de preparación de muestras y el puerto de entrada de la cámara de muestra, estando el hueco abierto al espacio intersticial.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el primer puerto de salida de fluido del módulo de preparación de muestras comprende un canal de salida formado a través de una boquilla troncocónica.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el módulo de reacción del cartucho de procesamiento de muestras de fluido comprende además una matriz de electrosensores dispuesta en cada cámara de detección.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, la placa superior del módulo de reacción comprende además una o más trampas de burbujas, comprendiendo cada trampa de burbujas una campana de captura de burbujas abierta al espacio de reacción y procesamiento y una abertura de ventilación abierta al espacio intersticial.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el módulo de preparación de muestras comprende además una segunda cámara de fluido deformable soportada en el sustrato y configurada para contener un fluido en la misma cuando está en un estado no deformado y para colapsar tras la aplicación de una fuerza de compresión externa para expulsar al menos una porción del fluido de la cámara de fluido y un segundo puerto de salida de fluido formado en el sustrato. El segundo puerto de salida de fluido está en comunicación fluida con la segunda cámara de fluido deformable por medio de un canal formado en el sustrato, y el espacio de reacción y procesamiento se acopla de forma fluida al segundo puerto de salida de fluido del módulo de preparación de muestras.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el pocillo de mezclado comprende una pared periférica y un suelo que define un pocillo y un esnórquel de entrada de fluido que se extiende hacia arriba por un lateral de la pared periférica que se extiende desde el canal que comunica el pocillo de mezclado con el pocillo de muestra y que termina debajo de un borde superior de la pared periférica.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el esnórquel de entrada de fluido se extiende hasta una superficie exterior de la pared periférica y termina en una abertura formada en la pared periférica.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el pocillo de mezclado comprende además un puerto de salida que comprende una o más aberturas formadas en el suelo del pocillo de mezclado, y el suelo se ahúsa hacia abajo hacia el puerto de salida.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el aparato de mezclado accionado comprende un primer impulsor dispuesto de forma rotatoria dentro del pocillo de mezclado y un engranaje configurado para acoplarse de forma accionada mediante un engranaje conjugado de un instrumento en el que se inserta el cartucho de procesamiento de muestras líquidas y para hacer rotar el primer impulsor cuando se acopla mediante el engranaje conjugado.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el módulo de preparación de muestras comprende además una cámara de lisis que comprende una pluralidad de microesferas de lisis, estando la cámara de lisis formada en el sustrato y dispuesta a lo largo del canal que conecta el pocillo de mezclado y el pocillo de muestra, con lo que el fluido que fluye desde el pocillo de muestra al pocillo de mezclado fluirá a través de la cámara de lisis, y un mezclador de microesferas dispuesto al menos parcialmente dentro de la cámara de lisis y construido y dispuesto para agitar las microesferas de lisis y el fluido que fluye a través de la cámara de lisis.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el mezclador de microesferas comprende un motor montado dentro del sustrato y un segundo impulsor dispuesto dentro de la cámara de lisis y montado en un eje de salida del motor.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras de fluido comprende además una primera interfase óptica que comprende una porción ampliada del canal que conecta la cámara de lisis al pocillo de muestra y una segunda interfase óptica que comprende una porción ampliada del canal que conecta la cámara de lisis al pocillo de mezclado.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, la cámara de lisis incluye una entrada de fluido y una salida de fluido y comprende además un filtro de malla dispuesto sobre cada una de la entrada de fluido y la salida de fluido y configurado para retener las microesferas de lisis dentro de la cámara de lisis.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el módulo de preparación de muestras comprende además un puerto de presión formado en el sustrato y configurado para acoplar el sustrato a una fuente de presión de fluido externa y un canal formado en el sustrato que conecta el puerto de presión al pocillo de muestra.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el módulo de preparación de muestras comprende además una cámara de residuos formada en el sustrato, estando la cámara de residuos en comunicación fluida con el pocillo de mezclado por medio de un canal formado en el sustrato, una primera válvula de control accionable externamente dispuesta dentro del sustrato y construida y dispuesta para permitir o evitar selectivamente el flujo de fluido desde el pocillo de mezclado a la cámara de residuos y una segunda válvula de control accionable externamente dispuesta dentro del sustrato y construida y dispuesta para permitir o evitar selectivamente el flujo de fluido desde el pocillo de mezclado al puerto de salida.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el módulo de preparación de muestras comprende además una cámara de captura dispuesta a lo largo de un canal que conecta el pocillo de mezclado y la cámara de residuos.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el módulo de preparación de muestras comprende además un conjunto de válvula pasiva dispuesto dentro del sustrato y construido y dispuesto para cerrarse y evitar el flujo de fluido desde el pocilio de mezclado cuando la presión dentro del pocilio de mezclado no es mayor que una presión umbral y para abrir y permitir el flujo de fluido desde el pocillo de mezclado cuando la presión dentro del pocillo de mezclado se eleva por encima de la presión umbral y un puerto de presión formado en el sustrato y en comunicación a presión con el conjunto de válvula pasiva mediante un conducto de presión formado en el sustrato. Cuando el puerto de presión está cerrado, se permite que la presión dentro del pocillo de mezclado alcance la presión umbral que abrirá el conjunto de válvula pasiva y permitirá el flujo de fluido desde el pocillo de mezclado, y, cuando el puerto de presión está abierto, la presión dentro del pocillo de mezclado no puede alcanzar la presión umbral, por lo que el conjunto de válvula pasiva está cerrado.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el módulo de preparación de muestras comprende además una ampolla de lanceta asociada con la cámara de fluido deformable. La ampolla de lanceta se conecta o se puede conectar a la cámara de fluido deformable asociada y contiene una microesfera retenida dentro de la ampolla de lanceta mediante un tabique rompible. La ampolla de lanceta se configura para colapsar tras la aplicación de una fuerza de compresión externa para empujar de este modo la microesfera a través del tabique rompible.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, una envoltura externa encierra externamente al menos una porción del cartucho.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el módulo de preparación de muestras comprende además una pluralidad de cámaras de fluido deformables, y cada una de las cámaras de fluido contiene una sustancia seleccionada del grupo que consiste en un tampón de lisis, un tampón de lavado, un aceite, un tampón de rehidratación, microesferas de captura de diana y un tampón de unión.

Otros aspectos no reivindicados de la invención se realizan en un instrumento configurado para procesar un cartucho de procesamiento de muestras de fluido que incluye una cámara de fluido deformable soportada en un sustrato plano y configurada para contener un fluido en la misma cuando está en un estado no deformado y para colapsar tras la aplicación de una fuerza de compresión externa para expulsar al menos una porción del fluido de la cámara de fluido. El instrumento comprende un conjunto de portador de cartucho, estando un conjunto de portador de cartucho configurado para recibir y mantener un cartucho de procesamiento de muestras de fluido insertado en el instrumento. Un conjunto de calentamiento y control se dispone contiguo al conjunto de portador de cartucho y se configura para moverse con respecto al conjunto de portador de cartucho entre una primera posición que no está en contacto funcional con el cartucho transportado dentro del conjunto de portador de cartucho y una segunda posición en contacto funcional con el cartucho transportado dentro del conjunto de portador de cartucho. Uno o más conjuntos de imanes móviles se montan cada uno para moverse con respecto al cartucho independientemente del conjunto de calentamiento y control entre una primera posición que no aplica sustancialmente ninguna fuerza magnética al cartucho y una segunda posición que aplica fuerza magnética a las porciones discretas correspondientes del cartucho. Un conjunto de bloque de levas se configura para movimiento impulsado y se acopla de forma funcional al conjunto de calentamiento y control para convertir el movimiento impulsado del conjunto de bloque de levas en movimiento del conjunto de calentamiento y control con respecto al conjunto de portador de cartucho entre la primera posición del conjunto de calentamiento y control y la segunda posición del conjunto de calentamiento y control. El conjunto de bloque de levas se acopla de forma funcional al uno o más conjuntos de imanes móviles para convertir el movimiento alimentado del conjunto de bloque de levas en movimiento de cada conjunto de imanes con respecto al conjunto de portador de cartucho entre la primera posición del conjunto de imanes y la segunda posición del conjunto de imanes. Un conjunto de compresión de la cámara deformable se configura para aplicar selectivamente una fuerza de compresión externa a la cámara de fluido deformable para colapsar la cámara deformable y expulsar al menos una porción del fluido de la cámara de fluido.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el conjunto de calentamiento y control comprende uno o más conjuntos de calefactor configurados para aplicar un gradiente térmico a porciones discretas correspondientes del cartucho cuando el conjunto de calentamiento y control está en la segunda posición y una placa de conector que incluye uno o más elementos de conector eléctricos configurados para efectuar una conexión eléctrica entre el instrumento y el cartucho cuando el conjunto de calentamiento y control está en la segunda posición.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el conjunto de compresión de la cámara deformable comprende una placa del seguidor de leva configurada para el movimiento impulsado en una primera dirección que es en general paralela al plano del sustrato y un mecanismo de compresión asociado con la cámara deformable del cartucho y configurado para aplicar una fuerza que comprime la cámara contra el sustrato mediante movimiento en una segunda dirección que tiene un componente que es en general normal al plano del sustrato. La placa del seguidor de leva se acopla de forma funcional al mecanismo de compresión para convertir el movimiento de la placa del seguidor de leva en la primera dirección en movimiento del mecanismo de compresión en la segunda dirección para aplicar de este modo una fuerza de compresión externa a la cámara.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el instrumento comprende además una bomba neumática y un puerto neumático conectado a la bomba neumática, en el que el puerto neumático se configura para acoplar la bomba neumática a un puerto de presión del cartucho de procesamiento de muestras de fluido cuando el cartucho se inserta en el instrumento.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el instrumento comprende además un detector óptico configurado para detectar el flujo de fluido a través de una parte del cartucho de procesamiento de muestras de fluido.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras de fluido incluye un aparato de mezclado accionado que incluye un engranaje de accionamiento, y el instrumento comprende además un conjunto de motor de mezclado que incluye un engranaje de accionamiento impulsado. El motor de mezclado se puede mover entre una primera posición en la que el engranaje de accionamiento no se acopla con el engranaje de accionamiento del aparato de mezclado accionado y una segunda posición en la que el engranaje de accionamiento se acopla de forma funcional con el engranaje de accionamiento para impulsar el aparato de mezclado accionado. El conjunto de bloque de levas se acopla de forma funcional al conjunto de motor de mezclado para convertir el movimiento impulsado del conjunto de bloque de levas en movimiento del conjunto de motor de mezclado entre la primera posición del conjunto de motor de mezclado y la segunda posición del conjunto de motor de mezclado.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el instrumento comprende además un conjunto de enfriamiento de calefactor que comprende un ventilador y un tubo de enfriamiento configurado para dirigir el flujo de aire desde el ventilador a una porción de uno de los conjuntos de calefactor.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el conjunto de portador de cartucho comprende un soporte de cartucho configurado para mantener un cartucho insertado en el mismo, un enganche de cartucho desviado a una posición de enganche del cartucho y configurado para enganchar un cartucho insertado en el soporte de cartucho para retener el cartucho dentro del soporte de cartucho, y un mecanismo de expulsión de cartucho configurado para empujar automáticamente un cartucho al menos parcialmente fuera del soporte de cartucho cuando el enganche de cartucho se libera desde una posición de enganche del cartucho.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el conjunto de calentamiento y control comprende una placa de soporte en la que se soportan el uno o más conjuntos de calefactor y la placa de conector. La placa de soporte se monta en una configuración de restricción que evita el movimiento horizontal de la placa de soporte, pero permite el movimiento vertical de la placa de soporte para permitir el movimiento del conjunto de calentamiento y control entre su primera y segunda posiciones.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, los conjuntos de calefactores del conjunto de calentamiento y control comprenden un elemento de calentamiento resistivo unido a la placa de conector y un difusor de calor que comprende un material termoconductor acoplado térmicamente al elemento de calentamiento resistivo.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, uno de los conjuntos de calefactores del conjunto de calentamiento y control comprende un elemento termoeléctrico, un difusor de calor que comprende un material termoconductor acoplado térmicamente al elemento termoeléctrico y un difusor térmico que incluye un panel que está en contacto térmico con el elemento termoeléctrico y una pluralidad de varillas de disipación de calor.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, los elementos de conector eléctrico de la placa de conector del conjunto de calentamiento y control comprenden una pluralidad de matrices de clavijas de conector, comprendiendo cada matriz de clavijas de conector una pluralidad de clavijas pogo.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, uno de los conjuntos de imanes móviles comprende un soporte de imán montado en un husillo para que pueda rotar alrededor del husillo entre la primera posición y la segunda posición del conjunto de imán, un imán soportado en el soporte de imán, una fijación de accionador que se extiende desde el soporte de imán y un resorte de torsión configurado para desviar el soporte de imán a una posición de rotación correspondiente a la primera posición del conjunto de imán.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, uno de los conjuntos de imanes móviles comprende un bastidor de soporte de imán montado en un husillo para que pueda rotar alrededor del husillo entre la primera posición y la segunda posición del conjunto de imán, una matriz de imanes dispuesta dentro del bastidor de soporte de imán, un imán de enfoque dispuesto dentro de una abertura formada en el bastidor de soporte de imán y configurado para enfocar las fuerzas magnéticas de la matriz de imanes, una fijación de accionador que se extiende desde el bastidor de soporte de imán, y un resorte de torsión configurado para desviar el bastidor de soporte de imán a una posición de rotación correspondiente a la primera posición del conjunto de imán.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el conjunto de bloque de levas se acopla de forma funcional a cada conjunto de imán móvil mediante un accionador de imán acoplado en una porción del mismo al conjunto de bloque de levas para que se pueda mover mediante movimiento impulsado del conjunto de bloque de levas y que incluye una pestaña configurada para que se pueda acoplar con la fijación de accionador de cada conjunto de imán a medida que el accionador de imán se mueve con el conjunto de bloque de levas para provocar la rotación correspondiente del conjunto de imán desde la primera posición hasta la segunda posición.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el conjunto de bloque de levas comprende un bastidor de levas, un motor de bloque de levas acoplado al bastidor de levas y configurado para efectuar el movimiento impulsado del bastidor de levas, y un primer y segundo rieles de leva unidos al bastidor de levas. Cada uno de los rieles de leva tiene dos ranuras de leva. El conjunto de bloque de levas se acopla de forma funcional al conjunto de calentamiento y control mediante seguidores de leva que se extienden desde el conjunto de calentamiento y control hacia las ranuras de leva de modo que el movimiento del bastidor de levas y los rieles de leva con respecto al conjunto de calentamiento y control provoca el movimiento relativo correspondiente entre los seguidores de leva y las ranuras de leva para mover los seguidores de leva entre los primeros segmentos respectivos de las ranuras de leva correspondientes a la primera posición del conjunto de calentamiento y control y los segundos segmentos respectivos de las ranuras de leva correspondientes a la segunda posición del conjunto de calentamiento y control.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el bastidor de levas comprende un primer larguero longitudinal que se extiende a lo largo de un lateral del conjunto de calentamiento y control, un segundo larguero longitudinal que se extiende a lo largo de un lateral opuesto del conjunto de calentamiento y control, y un larguero transversal que se extiende entre el primer y segundo largueros longitudinales. Cada riel de leva está unido a uno del primer y segundo largueros longitudinales.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el mecanismo de compresión del conjunto de compresión de la cámara deformable comprende un brazo de leva que tiene una superficie de leva y está montado para que pueda pivotar alrededor de un extremo del brazo de leva y una almohadilla de compresión dispuesta en un extremo opuesto del brazo de leva, en el que el brazo de leva puede pivotar entre una primera posición en la que la almohadilla de compresión no entra en contacto con la cámara deformable asociada y una segunda posición en la que la almohadilla de compresión aplica una fuerza de compresión a la cámara deformable asociada para colapsar al menos parcialmente la cámara.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el conjunto de compresión de la cámara deformable comprende además una placa del brazo de leva, y el brazo de leva del mecanismo de compresión está montado de manera pivotante dentro de una ranura formada en la placa del brazo de leva para el movimiento pivotante del brazo de leva con respecto a la placa del brazo de leva. La superficie de leva del brazo de leva se proyecta fuera de la ranura por encima de una superficie de la placa del brazo de leva. La placa del seguidor de leva se acopla de forma funcional al mecanismo de compresión por un elemento de seguidor de leva de la placa del seguidor de leva que se acopla con la superficie de leva del mecanismo de compresión durante el movimiento de la placa del seguidor de leva con respecto a la placa del brazo de leva para provocar que el brazo de leva pivote desde su primera posición a su segunda posición.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, la placa del seguidor de leva comprende una hendidura de leva que recibe la superficie de leva del brazo de leva que se proyecta por encima de la superficie de la placa del brazo de leva, y el elemento de seguidor de leva comprende un resalto de seguidor dispuesto dentro de la hendidura de leva que hace contacto con la superficie de leva a medida que la placa del seguidor de leva se mueve con respecto a la placa del brazo de leva para provocar que el brazo de leva pivote desde su primera posición a su segunda posición.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el instrumento comprende además una pluralidad de mecanismos de compresión, comprendiendo cada uno un brazo de leva montado de manera pivotante dentro de una ranura formada en la placa del brazo de leva y una superficie de brazo de leva, y la placa del seguidor de leva comprende una pluralidad de hendiduras de leva, estando cada hendidura de leva asociada con al menos uno de los mecanismos de compresión e incluyendo cada hendidura de leva un resalto de seguidor dispuesto dentro de la hendidura de leva que hace contacto con la superficie de leva del mecanismo de compresión asociado a medida que la placa del seguidor de leva se mueve con respecto a la placa del brazo de leva para provocar que el brazo de leva del mecanismo de compresión asociado pivote desde su primera posición a su segunda posición.

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras incluye una pluralidad de cámaras de fluido deformables, y el conjunto de compresión de la cámara deformable comprende una pluralidad de mecanismos de compresión. Cada mecanismo de compresión se asocia con una de las cámaras de fluido deformables, y la placa del seguidor de leva se acopla de forma funcional a los mecanismos de compresión para convertir el movimiento de la placa del seguidor de leva en la primera dirección en el movimiento de cada uno de los mecanismos de compresión en la segunda dirección para aplicar de este modo una fuerza de compresión externa a cada una de las cámaras asociadas en una secuencia especificada

De acuerdo con otros aspectos no reivindicados de la invención, el cartucho de procesamiento de muestras de fluido incluye una válvula de control accionable externamente configurada para controlar selectivamente el flujo de fluido permitiendo el flujo de fluido a través de la válvula cuando no se acciona externamente y evitando el flujo de fluido a través de la válvula cuando se acciona externamente. El instrumento comprende además un mecanismo de compresión de accionador de válvula asociado con la válvula de control accionable externamente del cartucho de procesamiento de muestras y configurado para accionar la válvula de control accionable externamente asociada mediante movimiento en una segunda dirección que tiene un componente que es en general normal al plano del sustrato. La placa del seguidor de leva se acopla de forma funcional al mecanismo de compresión de accionador de válvula para convertir el movimiento de la placa del seguidor de leva en la primera dirección en movimiento del mecanismo de compresión del accionador de válvula en la segunda dirección para accionar de este modo la válvula de control accionable externamente asociada.

Otros rasgos característicos y características de la materia objeto de la presente divulgación, así como los procedimientos de funcionamiento, las funciones de los elementos de estructura relacionados y la combinación de partes, y las economías de fabricación, serán más evidentes tras la consideración de la siguiente descripción y de cualquier reivindicación adjunta con referencia a los dibujos adjuntos, todos los cuales forman parte de la presente memoria descriptiva.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos adjuntos, que se incorporan en el presente documento y forman parte de la memoria descriptiva, ilustran diversos modos de realización de la materia objeto de la presente divulgación. En los dibujos, los números de referencia similares indican elementos idénticos o funcionalmente similares.

La FIG. 1 es una vista en perspectiva desde arriba de un cartucho múltiple que realiza aspectos de la presente invención.

La FIG. 2 es una vista en planta desde arriba del cartucho múltiple.

La FIG. 3 es una vista en planta desde arriba del cartucho múltiple con marcadores de identificación anotados. La FIG. 4 es una vista en perspectiva en despiece del cartucho múltiple.

La FIG. 5 es una vista en perspectiva parcial en sección transversal de un compartimento (o ampolla) de fluido deformable del cartucho múltiple.

La FIG. 6 es un detalle en perspectiva de un pocillo de muestra y una tapa de muestra del cartucho múltiple. La FIG. 7 es una vista en sección transversal en perspectiva del pocillo de muestra a lo largo de la línea 7-7 en la FIG. 2.

La FIG. 8A es un detalle en perspectiva de un pocillo de mezclado y un mezclador del cartucho múltiple.

La FIG. 8B es un detalle en perspectiva de un pocillo de mezclado alternativo del cartucho múltiple.

La FIG. 8C es una vista en planta desde arriba del pocillo de mezclado de la FIG. 8C.

La FIG. 9A es una vista en sección transversal del pocillo de mezclado y el mezclado a lo largo de la línea 9-9 en la FIG. 2.

La FIG. 9B es una vista en sección transversal del pocillo de mezclado alternativo de las FIGS. 8B y 8C y un mezclador alternativo dispuesto en el mismo.

La FIG. 10 es un detalle en perspectiva de una válvula pasiva del cartucho múltiple.

La FIG. 11 es una vista en sección transversal en perspectiva de la válvula pasiva a lo largo de la línea 11-11 en la FIG. 2.

La FIG. 12 es una vista en sección transversal en perspectiva de una cámara de lisis y un mezclador de microesferas a lo largo de la línea 12-12 en la FIG. 2.

La FIG. 13 es una vista en sección transversal en perspectiva de un conjunto de válvula activa a lo largo de la línea 13-13 en la FIG. 2.

La FIG. 14 es una vista en sección transversal en perspectiva de la válvula activa, en la que la válvula se acciona por un accionador de válvula externo.

La FIG. 15 es una vista en planta desde arriba de un módulo de preparación de muestras del cartucho múltiple. Las FIGS. 16-23 muestran vistas en planta desde arriba del módulo de preparación de muestras, mostrando cada una un paso diferente de un procedimiento de preparación de muestras realizado dentro del módulo.

La FIG. 24 es una vista en perspectiva desde arriba de una placa superior de un módulo de reacción del cartucho múltiple.

La FIG. 25 es una vista en perspectiva desde abajo de la placa superior.

La FIG. 26 es una vista en planta desde arriba de la placa superior.

La FIG. 27 es una vista en planta desde abajo de la placa superior.

La FIG. 28 es una vista en sección transversal en perspectiva del módulo de reacción a lo largo de la línea 28-28 en la FIG. 24.

La FIG. 29 es una vista en sección transversal en perspectiva del módulo de reacción a lo largo de la línea 29-29 en la FIG. 24.

La FIG. 30 es un detalle en perspectiva de una entrada de fluido del módulo de reacción.

La FIG. 31 es una vista en sección transversal parcial a lo largo de la línea 31-31 en la FIG. 26.

La FIG. 32 es una vista frontal de un instrumento.

La FIG.33 es una vista en perspectiva frontal de una consola de control del instrumento.

La FIG.34 es una vista en perspectiva frontal de un módulo de procesamiento del instrumento.

La FIG. 35 es una vista en perspectiva frontal del módulo de procesamiento con una pared lateral del módulo retirada para mostrar los componentes internos del módulo de procesamiento.

La FIG. 36 es una vista en perspectiva trasera del módulo de procesamiento con una pared lateral y la pared posterior del módulo retiradas para mostrar los componentes internos del módulo de procesamiento.

La FIG. 37 es una vista en perspectiva frontal del módulo de procesamiento con una pared lateral y una pared trasera del módulo retiradas y con una bahía de procesamiento del módulo de procesamiento en despiece del módulo.

La FIG.38 es una vista en perspectiva frontal desde el lateral derecho de una bahía de procesamiento.

La FIG.39 es una vista en perspectiva frontal desde el lateral izquierdo de la bahía de procesamiento.

La FIG.40 es una vista en perspectiva trasera desde el lateral derecho de la bahía de procesamiento.

La FIG.41 es una vista en perspectiva frontal desde el lateral derecho en despiece de la bahía de procesamiento. La FIG. 42 es una vista en perspectiva en despiece del conjunto de procesamiento de cartucho de la bahía de procesamiento.

La FIG. 43 es una vista en perspectiva en despiece de un conjunto de calentamiento y control del conjunto de procesamiento de cartucho.

La FIG. 44 es una vista en planta desde arriba de una PCB de conector e imanes del conjunto de calentamiento y control del conjunto de procesamiento de cartucho.

La FIG. 45 es una vista en perspectiva en despiece de un conjunto de calefactor Peltier de detección del conjunto de calentamiento y control.

La FIG. 46 es una vista en perspectiva en despiece de un conjunto de portador de cartucho del conjunto de procesamiento del cartucho.

La FIG. 47 es una vista en perspectiva en despiece del conjunto de bastidor de levas del conjunto de procesamiento de cartucho.

La FIG. 48 es una vista en sección transversal en perspectiva del bastidor de levas y un accionador de imán del conjunto de procesamiento de cartucho.

La FIG. 49A es una vista en perspectiva desde arriba de un conjunto de imán de preparación de muestras del conjunto de procesamiento de cartucho.

La FIG. 49B es una vista en perspectiva desde arriba de un conjunto de imán de cartucho del conjunto de procesamiento de cartucho.

La FIG. 50A es una vista en perspectiva de un conjunto de motor de mezclado del conjunto de procesamiento de cartucho.

La FIG. 50B es una vista en perspectiva en despiece del conjunto de motor de mezclado.

La FIG. 51 es una vista prospectiva en despiece de un conjunto de mecanismo de compresión de ampollas de la bahía de procesamiento.

La FIG. 52 es una vista en planta parcial desde abajo de una placa del brazo de leva que muestra almohadillas de compresión de una matriz de mecanismos de compresión.

La FIG. 53 es una vista en perspectiva desde arriba de los mecanismos de compresión de la matriz aislados de la placa del brazo de leva.

La FIG. 54 es una vista en perspectiva desde abajo de los mecanismos de compresión de la matriz aislados de la placa del brazo de leva.

La FIG. 55A es una vista en perspectiva en despiece de un único mecanismo de compresión de ampollas de fluido. La FIG. 55B es una vista prospectiva en despiece de un único mecanismo de compresión de ampollas de lanceta. La FIG. 55C es una vista en perspectiva en despiece de un único mecanismo de compresión de accionador de válvula.

La FIG. 56 es una vista en planta desde abajo de una placa del seguidor de leva del conjunto del mecanismo de compresión de ampollas.

La FIG. 57 es una vista en perspectiva desde abajo de la placa del seguidor de levas.

La FIG. 58 es una vista en planta desde abajo de un panel de procesamiento fluídico del módulo de reacción. La FIG. 59 es una vista en planta desde arriba del panel de procesamiento fluídico.

La FIG. 60 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento ejemplar que se puede realizar en el panel de procesamiento fluídico.

Descripción detallada de la invención

Si bien los aspectos de la materia objeto de la presente divulgación se pueden incorporar en una variedad de formas, la siguiente descripción y los dibujos adjuntos pretenden simplemente divulgar algunas de estas formas como ejemplos específicos de la materia objeto. En consecuencia, la materia objeto de la presente divulgación no pretende limitarse a las formas o modos de realización así descritos e ilustrados.

A menos que se defina de otro modo, todos los términos de la técnica, notaciones y otros términos técnicos o terminología usados en el presente documento tienen el mismo significado que se entiende comúnmente por un experto en la técnica a la que pertenece esta divulgación.

A menos que se indique de otro modo o el contexto sugiera de otro modo, como se usa en el presente documento, "un" o "una" significa "al menos uno" o "uno/a o más".

Esta descripción puede usar términos espaciales y/o de orientación relativos al describir la posición y/u orientación de un componente, aparato, localización, rasgo característico o una porción de los mismos. A menos que se establezca específicamente, o se dicte de otro modo por el contexto de la descripción, dichos términos, que incluyen, sin limitación, superior, inferior, encima, debajo, debajo de, encima de, superior, inferior, a la izquierda de, a la derecha de, frente a, detrás de, al lado de, contiguo, entre, horizontal, vertical, diagonal, longitudinal, transversal, radial, axial, etc., se usan por conveniencia en referencia a dicho componente, aparato, localización, rasgo característico o una porción de los mismos en los dibujos y no pretenden ser limitantes.

Además, a menos que se establezca de otro modo, cualquier dimensión específica mencionada en esta descripción es meramente representativa de una implementación ejemplar de un dispositivo que realiza aspectos de la invención y no pretende ser limitante.

Solicitudes relacionadas

Esta solicitud está relacionada con la solicitud de patente de EE. UU. con n.° de serie 14/062.860 (publicación de solicitud de patente de EE. UU. n.° 2014-0322706) y la solicitud de patente de EE. UU. con n.° de serie 14/062.865 (publicación de solicitud de patente de EE. UU. n.° 2014-0194305).

Introducción

En general, el sistema incluye dos componentes: el cartucho múltiple, en el que se carga la muestra y que contiene diversos reactivos, tampones y otros materiales de procesamiento para realizar el ensayo deseado u otro procedimiento, y el instrumento de procesamiento en el que se inserta el cartucho para realizar el procesamiento de la muestra y la detección final de los analitos diana.

En diversos modos de realización, la plataforma microfluídica se basa en la formación de micronanogotas y la capacidad de transportar, fusionar, mezclar y/o procesar las nanogotas independientemente. En diversos modos de realización, dichas operaciones de micronanogotas se realizan usando el control eléctrico de la tensión superficial (es decir, electrohumectación). En general, las muestras líquidas están contenidas dentro de un dispositivo microfluídico, conocido como módulo de procesamiento, entre dos placas paralelas. Una placa, denominada el panel de procesamiento fluídico, contiene electrodos de accionamiento grabados en su superficie, mientras que la otra placa contiene electrodos grabados o bien un único electrodo plano continuo que está conectado a tierra o ajustado a un potencial de referencia ("electrohumectación biplanar"). Un aislamiento hidrófobo cubre los electrodos y se genera un campo eléctrico entre los electrodos en las placas opuestas. Este campo eléctrico crea un gradiente de tensión superficial que provoca que una nanogota que se superpone al electrodo activado se mueva hacia ese electrodo. En algunos modos de realización, los electrodos de electrohumectación activos pueden ser contiguos y estar en el mismo plano que el electrodo de referencia de tierra vecino, que se denomina "electrohumectación coplanar". A través de una disposición y control apropiados de los electrodos, se puede transportar una nanogota, transfiriéndola sucesivamente entre electrodos contiguos. Los electrodos estampados se pueden disponer en una matriz bidimensional para permitir el transporte de una nanogota a cualquier localización cubierta por esa matriz. El espacio que rodea las nanogotas se puede llenar con un gas tal como aire o un fluido inmiscible tal como aceite, siendo preferentes los aceites inmiscibles.

A medida que las nanogotas que contienen los analitos diana se mueven a través de la superficie, pueden recoger reactivos y tampones. Por ejemplo, cuando se colocan reactivos secos en la superficie (en general descrita en el presente documento como placa de circuito impreso, aunque, como se apreciará por los expertos en la técnica, se pueden usar superficies adicionales), una nanogota que se mueve a través de esa zona recogerá y disolverá el reactivo para su uso en un procedimiento biológico, tal como la amplificación por PCR. Además, como se describe con más detalle a continuación, la adición desde un módulo de preparación de muestras situado encima del sustrato permite la adición específica de tampones y otros reactivos tales como tampones de lavado, etc., así como la preparación, por ejemplo, lisis, purificación, disolución, etc., de la muestra antes de transferir la muestra a la plataforma microfluídica.

Los aspectos de la presente invención también implican el uso de detección electroquímica de analitos de interés. Los sistemas de detección electroquímica adecuados se describen en las patentes de EE. UU. n.° 4.887.455; 5.591.578; 5.705.348; 5.770.365; 5.807.701; 5.824.473; 5.882.497; 6.013.170; 6.013.459; 6.033.601; 6.063.573; 6.090.933; 6.096.273; 6.180.064; 6.190.858; 6.192.351; 6.221.583; 6.232.062; 6.236.951; 6.248.229; 6.264.825; 6.265.155; 6.290.839; 6.361.958; 6.376.232; 6.431.016; 6.432.723; 6.479.240; 6.495.323; 6.518.024; 6.541.617; 6.596.483; 6.600.026; 6.602.400; 6.627.412; 6.642.046; 6.655.010; 6.686.150; 6.740.518; 6.753.143; 6.761.816; 6.824.669; 6.833.267; 6.875.619; 6.942.771; 6.951.759; 6.960.467; 6.977.151; 7.014.992; 7.018.523; 7.045.285; 7.056.669; 7.087.148; 7.090.804; 7.125.668; 7.160.678; 7.172.897; 7.267.939; 7.312.087; 7.381.525; 7.381.533; 7.384.749; 7.393.645; 7.514.228; 7.534.331; 7.560.237; 7.566.534; 7.579.145; 7.582.419; 7.595.153; 7.601.507; 7.655.129; 7.713.711; 7.759.073; 7.820.391; 7.863.035; 7.935.481; 8.012.743; 8.114.661 y la publicación de EE. UU. n.° 2012/01 81 186.

En diversos modos de realización, las nanogotas de analitos diana procesadas se transportan a una zona de detección en el panel de procesamiento fluídico, donde se capturan específicamente en electrodos de detección individuales, usando sistemas descritos en numerosas patentes anteriores con referencia específica a las patentes de EE. UU. n.° 7.160.678, 7.393.645 y 7.935.481. Este sistema de detección se basa en el uso de sondas marcadoras (en el caso de ácidos nucleicos) que contienen marcadores electroquímicamente activos, de modo que la presencia del analito diana da como resultado una señal positiva, lo que permite la detección del patógeno, estado de enfermedad, etc.

Muestras

Los aspectos de la divulgación proporcionan sistemas y procedimientos para la detección de analitos diana en muestras para diagnosticar una enfermedad o infección por patógenos (por ejemplo, bacterias, virus, hongos, etc.). Como apreciarán los expertos en la técnica, la solución de muestra puede comprender cualquier número de cosas, incluyendo, pero sin limitarse a, líquidos corporales (incluyendo, pero sin limitarse a, sangre, orina, suero, plasma, líquido cefalorraquídeo, linfa, saliva, muestras nasofaríngeas, secreciones anales y vaginales, heces, muestras de tejido incluyendo tejidos sospechosos de contener células cancerosas, sudor y semen de prácticamente cualquier organismo, siendo preferentes las muestras de mamíferos y siendo preferentes en particular las muestras humanas); muestras ambientales (incluyendo, pero sin limitarse a, muestras de aire, agricultura, agua y suelo, hisopos ambientales y otros kits de recogida); muestras de agentes de guerra microbiológica; muestras de alimentos y bebidas, muestras de investigación (es decir, en el caso de ácidos nucleicos, la muestra puede ser el producto de una reacción de amplificación, incluyendo tanto la amplificación de la diana como de señal, como se describe en general en el documento WO/1999/037819, tal como reacción de amplificación por PCR); muestras purificadas, tales como ADN genómico purificado, ARN, proteínas, etc.; muestras sin procesar (bacterias, virus, ADN genómico, etc.); como apreciarán los expertos en la técnica, se puede haber realizado prácticamente cualquier manipulación experimental en la muestra.

El cartucho múltiple se puede usar para detectar analitos diana en muestras de pacientes. Por "analito diana" o "analito" o equivalentes gramaticales en el presente documento se entiende cualquier molécula o compuesto que se va a detectar y que se puede unir a una especie de unión, definida a continuación. Los analitos adecuados incluyen, pero no se limitan a, moléculas químicas pequeñas tales como sustancias químicas o contaminantes o biomoléculas ambientales o clínicas, incluyendo, pero sin limitarse a, plaguicidas, insecticidas, toxinas, fármacos terapéuticos y de abuso, hormonas, antibióticos, anticuerpos, materiales orgánicos, etc. Las biomoléculas adecuadas incluyen, pero no se limitan a, proteínas (incluyendo enzimas, inmunoglobulinas y glucoproteínas), ácidos nucleicos, lípidos, lectinas, carbohidratos, hormonas, células completas (incluyendo células procariotas (tales como bacterias patógenas) y eucariotas, incluyendo células tumorales de mamíferos), virus, esporas, etc.

En un modo de realización, el analito diana es una proteína ("proteína diana"). Como apreciarán los expertos en la técnica, existe un gran número de posibles analitos diana proteínicos que se pueden detectar usando la presente invención. Por "proteínas" o equivalentes gramaticales en el presente documento se entiende proteínas, oligopéptidos y péptidos, derivados y análogos, incluyendo proteínas que contienen aminoácidos no naturales y análogos de aminoácidos, y estructuras peptidomiméticas. Las cadenas laterales pueden estar en la configuración (R) o la (S). En un modo de realización preferente, los aminoácidos están en la configuración (S) o L. Como se analiza a continuación, cuando la proteína se usa como ligando de unión, puede ser deseable utilizar análogos de proteínas para retardar la degradación por los contaminantes de la muestra. Las proteínas diana en particular preferentes incluyen enzimas; fármacos, células; anticuerpos; antígenos; antígenos y receptores de membrana celular (receptores neurales, hormonales, de nutrientes y de superficie celular) o sus ligandos.

En un modo de realización preferente, el analito diana es un ácido nucleico ("ácido nucleico diana"). El presente sistema encuentra uso en el diagnóstico de patógenos específicos exógenos a un paciente, tales como bacterias y virus, así como en el diagnóstico de enfermedades genéticas, tales como polimorfismos mononucleotídicos (SNP) que provocan enfermedades (por ejemplo, fibrosis quística) o están presentes en enfermedades (por ejemplo, mutaciones tumorales).

Como apreciarán los expertos en la técnica, la presente invención se basa tanto en ácidos nucleicos diana como en otros componentes de ácido nucleico como sondas de captura y sondas marcadoras usadas en la detección de los ácidos nucleicos diana. Por "ácido nucleico" u "oligonucleótido" o equivalentes gramaticales en el presente documento se entiende al menos dos nucleótidos unidos covalentemente entre sí. Un ácido nucleico contendrá, en general, enlaces fosfodiéster, aunque, en algunos casos, como se explica a continuación, se pueden incluir análogos de ácidos nucleicos como cebadores o sondas que pueden tener cadenas principales alternativas, que comprenden, por ejemplo, fosforamida (Beaucageet al.,Tetrahedron 49(10).T 925 (1993) y referencias en el mismo; Letsinger, J. Org. Chem. 35:3800 (1970); Sprinzlet al.,Eur. J. Biochem. 81 :579 (1 977); Letsingeret al.,Nucl. Acids Res. 14:3487 (1986); Sawaiet al.,Chem. Left. 805 (1984), Letsingeret al.,J. Am. Chem. Soc. 110:4470 (1988); y Pauwelset al.,Chemica Scripta 26: 141 91986)), fosforotioato (Maget al.,Nucleic Acids Res. 19: 1437 (1991); y la pat. de EE. UU. n.° 5.644.048), fosforoditioato (Briuet al.,J. Am. Chem. Soc. 111:2321 (1989), enlaces de O-metilfosforoamidita (véase Eckstein, Oligonucleotides and Analogues: A Practical Approach, Oxford University Press) y cadenas principales y enlaces de ácido peptidonucleico (véase Egholm, J. Am. Chem. Soc.

114: 1895 (1992); Meieret al.,Chem. Int. Ed. Engl. 31: 1008 (1992); Nielsen, Nature, 365:566 (1993); Carlssonet al.,Nature 380:207 (1996)). Otros ácidos nucleicos análogos incluyen aquellos con cadenas principales positivas (Denpcyet al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:6097 (1995); aquellos con estructuras bicíclicas que incluyen ácidos nucleicos bloqueados, Koshkinet al.,J. Am. Chem. Soc. 120: 13252-3 (1998); cadenas principales no iónicas (pat. de EE. UU. n.° 5.386.023, 5.637.684, 5.602.240, 5.216.141 y 4.469.863; Kiedrowshiet al.,Angew. Chem. Intl. Ed. English 30:423 (1991); Letsingeret al.,J. Am. Chem. Soc. 110:4470 (1988); Letsingeret al.,Nucleoside & Nucleotide 13: 1597 (1994); capítulos 2 y 3, ASC Symposium Series 580, "Carbohydrate Modifications in Antisense Research", Ed. Y. S. Sanghui y P. Dan Cook; Mesmaekeret al.,Bioorganic & Medicinal Chem. Lett. 4:395 (1994); Jeffset al.,J. Biomolecular NMR 34: 17 (1994); Tetrahedron Lett. 37:743 (1996)) y cadenas principales sin ribosa, incluyendo las descritas en las pat. de EE. UU. n.° 5.235.033 y 5.034.506, y los capítulos 6 y 7, ASC Symposium Series 580, "Carbohydrate Modifications in Antisense Research", Ed. Y. S. Sanghui y P. Dan Cook. Los ácidos nucleicos que contienen uno o más azúcares carbocíclicos están también incluidos dentro de la definición de ácidos nucleicos (véase Jenkinset al.,Chem. Soc. Rev. (1995) pp 169-176). Varios análogos de ácido nucleico se describen en Rawls, C & E News, 2 de junio de 1997, página 35. Se pueden hacer estas modificaciones de la cadena principal de ribosa-fosfato para facilitar la adición de ETM o para incrementar la estabilidad y la semivida de dichas moléculas en entornos fisiológicos.

Como apreciarán los expertos en la técnica, todos estos análogos de ácido nucleico pueden encontrar uso en la presente invención, en general para su uso como sondas de captura y marcadoras. Además, se pueden preparar mezclas de ácidos nucleicos y análogos naturales (por ejemplo, en general, las sondas marcadoras contienen una mezcla de nucleótidos naturales y sintéticos).

Los ácidos nucleicos pueden ser monocatenarios o bicatenarios, según se especifique, o contener porciones de secuencia tanto bicatenaria como monocatenaria. Los ácidos nucleicos (en particular en el caso de los ácidos nucleicos diana) pueden ser ADN, tanto genómico como ADNc, ARN o un híbrido, donde el ácido nucleico contiene cualquier combinación de desoxirribo- y ribonucleótidos, y cualquier combinación de bases, incluyendo uracilo, adenina, timina, citosina, guanina, inosina, xatanina, hipoxatanina, isocitosina, isoguanina, etc. Un modo de realización utiliza isocitosina e isoguanina en ácidos nucleicos diseñados para ser complementarios de otras sondas, en lugar de secuencias diana, ya que esto reduce la hibridación no específica, como se describe en general en la pat. de EE. UU. n.° 5.681.702. Como se usa en el presente documento, el término "nucleósido" incluye nucleótidos, así como análogos de nucleósidos y nucleótidos, y nucleósidos modificados tales como nucleósidos modificados con amino. Además, "nucleósido" incluye estructuras análogas no naturales. Por tanto, por ejemplo, las unidades individuales de un ácido peptidonucleico, conteniendo cada una una base, se denominan en el presente documento un nucleósido.

Como apreciarán los expertos en la técnica, se puede detectar un gran número de analitos usando los presentes procedimientos; básicamente, se puede detectar cualquier analito diana para el que se pueda preparar un ligando de unión, descrito a continuación, usando los procedimientos de la divulgación.

Por tanto, los sistemas de la divulgación se usan en ensayos de analitos diana que, a continuación, permiten el diagnóstico, pronóstico u opciones de tratamiento de la enfermedad en base a la presencia o ausencia de los analitos diana. Por ejemplo, los sistemas de la divulgación encuentran uso en el diagnóstico o caracterización de una infección por patógenos (incluyendo bacterias (tanto bacterias grampositivas como gramnegativas, y/o la capacidad de distinguir entre ellas), virus (incluyendo la presencia o ausencia de ácido nucleico vírico, así como los isotipos del virus, por ejemplo, en el caso del virus de la hepatitis C (VHC) o virus respiratorios), infección fúngica, resistencia a antibióticos, enfermedades genéticas (incluyendo fibrosis quística, anemia de células falciformes, etc.). En la definición de enfermedad genética para los propósitos de la presente invención se incluyen afecciones genéticas que no provocan necesariamente una enfermedad, pero que pueden dar como resultado opciones de tratamiento alternativas. Por ejemplo, los polimorfismos mononucleotídicos (SNP) en muchas enzimas del citocromo p450 provocan un procesamiento de fármacos terapéuticos diferente, tal como en el caso de las pruebas de warfarina, donde un paciente puede ser diagnosticado como un procesador "lento", "normal" o "rápido", lo que da lugar a diferentes pautas posológicas, o donde un fármaco puede estar contraindicado para un paciente en particular en base a la genética del paciente, o donde la selección entre dos o más fármacos se ve favorecida por el conocimiento de la genética del paciente.

Cartucho múltiple

Un cartucho múltiple que realiza aspectos de la presente invención se muestra en las FIGS. 1-4. Como se muestra en la FIG. 4, el cartucho múltiple comprende un conjunto que incluye un módulo de preparación de muestras 70. El módulo de preparación de muestras 70 incluye diversos pocillos, puertos de entrada y salida, canales de fluido, mecanismos de mezclado, válvulas y otros componentes para recibir, transportar, entrelazar, mezclar y realizar otros procedimientos en materiales de muestras de fluido y fluidos de procesamiento, tales como reactivos y tampones, de una manera que se describirá con más detalle a continuación. El módulo de preparación de muestras 70 comprende un sustrato 72, con un sello superior 56 asegurado a una superficie superior del mismo y un sello inferior 230 asegurado a una superficie inferior del mismo. El sustrato 72 incluye una serie de hendiduras o canales abiertos formados en las superficies superior e inferior del mismo. Cada una de las hendiduras se puede conectar a uno o más puertos de entrada que comprenden un orificio ciego formado en la superficie superior del sustrato 72 y/o a uno o más puertos de salida que comprenden un orificio ciego formado en la superficie inferior del sustrato 72. El sello superior 56 y el sello inferior 230 cubren la parte superior e inferior, respectivamente, del sustrato 72 y tienen aberturas que se alinean con las entradas y salidas formadas en el sustrato 72, formando de este modo una red de conductos, o canales encerrados, a través de los cuales un fluido (por ejemplo, líquido, gas, solución, emulsión, suspensión líquido-sólido, etc.) puede fluir desde una parte del módulo de preparación de muestras 70 a otra y puertos de entrada y puertos de salida a través de los cuales los fluidos pueden fluir entrando y saliendo, respectivamente, del módulo de preparación de muestras 70. En diversos modos de realización, el módulo de preparación de muestras 70 es transparente o translúcido y está hecho de, por ejemplo, policarbonato, polipropileno, acrílico, Mylar, acrilonitrilo-butadieno-estireno ("ABS") u otros polímeros adecuados

Un mezclador rotatorio 192 se dispone de forma funcional dentro de un pocillo de mezclado 90 (descrito a continuación) formado en el sustrato 72. En diversos modos de realización, el mezclador rotatorio 192 se puede usar, por ejemplo, para moler muestras sólidas, maximizar la exposición de la muestra a microesferas de captura, mezclar la muestra con tampón de lisis química, mezclar microesferas magnéticas con tampón de unión (típicamente, las microesferas magnéticas no se pueden almacenar en su tampón de unión y, por tanto, se deben combinar solo en el momento de uso), etc.

Se proporciona una tapa de muestra 84 para encerrar un pocillo de muestra 78 (descrito a continuación) formado en el sustrato 72. Una pluralidad de compartimentos (o ampollas) deformables 34a, 36a, 38a, 40a, 42a y 44 se soportan en la parte superior del módulo de preparación de muestras de sustrato 70. Cada compartimento deformable puede contener un fluido y se puede conectar a un canal de fluido dentro del módulo de preparación de muestras 70, por medio de uno de los puertos de entrada, mediante una conexión que se puede abrir que está inicialmente cerrada para evitar que el fluido fluya desde la ampolla hacia el canal. Tras la aplicación de una fuerza de compresión al exterior de la ampolla, el incremento de la presión dentro de la ampolla rompe o abre o altera de otro modo la conexión que se puede abrir para permitir el flujo de fluido desde la ampolla hacia un puerto de entrada y canal asociados del módulo de preparación de muestras 70.

Una envoltura superior 12 se dispone sobre una porción superior del cartucho encima del módulo de preparación de muestras 70 e incluye aberturas correspondientes en número, tamaño y conformación a los diversos compartimentos deformables soportados en el módulo de preparación de muestras 70. Como se puede apreciar en la FIG. 1, los compartimentos deformables están rebajados dentro de las aberturas formadas en la envoltura superior 12, proporcionando de este modo cierta protección para los compartimentos deformables al tiempo que permiten que cada compartimento se comprima desde arriba por un accionador. En diversos modos de realización, la envoltura superior 12 incluye además un puerto óptico de entrada 14 y un puerto óptico de salida 16 para permitir la monitorización del movimiento de fluido a través de una porción particular del módulo de preparación de muestras 70, como se describirá con más detalle a continuación. La envoltura superior 12 puede incluir además un panel de marcador 24 en el que se puede colocar información de identificación, tal como indicios legibles por máquina y/o humanos (por ejemplo, un código de barras).

La envoltura superior 12 puede incluir además pestañas de accionador de válvula, tales como una pestaña de accionador de válvula de muestra 18 y una pestaña de accionador de válvula de residuos 20. Las pestañas de actuador de válvula 18 y 20 son pestañas elásticas y flexibles formadas en la envoltura que se desviarán tras la aplicación de una fuerza de compresión externa sobre la pestaña. Cada pestaña incluye además un poste accionador que se extiende hacia abajo (véase, por ejemplo, el poste accionador 26 en la FIG. 1), para accionar de este modo una válvula activa dentro del módulo de preparación de muestras 70 y localizada debajo de la pestaña respectiva 18 o 20, como se describirá con más detalle a continuación.

En referencia a la FIG. 4, un módulo de reacción 240 se dispone debajo del módulo de procesamiento de muestras 70 y, en diversos modos de realización, se puede configurar para recibir una muestra procesada desde el módulo de procesamiento de muestras 70. En diversos modos de realización, el módulo de reacción 240 incluye compartimentos de fluido de procedimiento (que contienen, por ejemplo, reactivos, tampones, etc.), medios para mover nanogotas de fluido de una manera dirigida especificada a lo largo del módulo, medios para incubar mezclas de reacción y medios para detectar analitos diana (por ejemplo, ácidos nucleicos),

El módulo de reacción 240 se puede asegurar a la parte inferior del módulo de preparación de muestras 70 por medio de una junta adhesiva 232 que, preferentemente, proporciona un sellado estanco a fluidos entre el módulo de reacción 240 y el módulo de preparación de muestras 70. En diversos modos de realización, el módulo de reacción 240 comprende una placa superior 241 y una parte inferior, un panel de procesamiento fluídico 354 asegurado a la parte inferior de la placa superior 241 y que juntos definen un hueco entre la superficie inferior de la placa superior 241 y una superficie superior del panel de procesamiento fluídico 354. Este hueco define los espacios de reacción y procesamiento de fluido dentro de los cuales se realizan diversas etapas del ensayo u otro procedimiento.

Una envoltura inferior 30 encierra parcialmente una porción inferior del conjunto de cartucho y coopera con la envoltura superior 12 para definir una carcasa exterior relativamente dura y nervada para el cartucho 10. Las envolturas superior e inferior pueden proporcionar al cartucho 10 una conformación asimétrica para garantizar que el cartucho 10 se inserte en un instrumento de procesamiento en solo una orientación. En el modo de realización ilustrado, la envoltura inferior 30 tiene bordes redondeados 32, mientras que la envoltura superior 12 tiene bordes relativamente cuadrados. Por tanto, una ranura de recepción de un instrumento de procesamiento configurado para recibir el cartucho múltiple 10 y que tenga una conformación que se adapta a la de la envoltura garantizará que la envoltura siempre se inserte con el lateral derecho hacia arriba en el instrumento. Además, la envoltura inferior 30 puede incluir rasgos característicos de contorno, tales como hendiduras laterales longitudinales 22 que se extienden solo parcialmente a lo largo de la longitud de la envoltura inferior 30. Dichas hendiduras cooperan con los rasgos característicos correspondientes en una ranura de recepción de un instrumento de procesamiento para garantizar que el cartucho se inserte en el instrumento en la dirección apropiada.

Compartimentos (ampollas) de fluido deformables

En general, las ampollas están hechas de un material deformable que preferentemente colapsa tras la aplicación de una presión adecuada; es decir, los materiales usados para formar las ampollas no vuelven a su conformación inicial cuando se retira la presión, ya que esto podría provocar contraflujo de los reactivos aplicados. Además, las ampollas se pueden usar una vez (se realiza una sola aplicación de presión durante el ensayo) o una serie de veces (por ejemplo, se suministran múltiples alícuotas de reactivo a una sola localización o a múltiples localizaciones durante la ejecución del ensayo). Cada ampolla puede contener un material de procesamiento único (por ejemplo, tampón, reactivo, líquido inmiscible, etc.) o dos o más ampollas pueden contener el mismo material de procesamiento. Esta redundancia se puede usar para suministrar el mismo material de procesamiento a múltiples localizaciones en el resto del desechable.

Aunque el tamaño, número, disposición y contenido de los compartimentos vienen dictados en gran medida por el ensayo u otro procedimiento que se pretende realizar en el cartucho múltiple 10, el modo de realización ilustrado incluye seis compartimentos o ampollas de fluido deformables: 34a, 36a, 38a, 40a, 42a y 44. Un ampolla deformable puede tener una ampolla de lanceta asociada. En el modo de realización ilustrado, cada una de las ampollas de fluido deformables 34a, 36a, 38a, 40a y 42a tiene un cartucho de lanceta deformable asociado, o ampolla de lanceta, 34b, 36b, 38b, 40b y 42b.

El funcionamiento de un modo de realización de un compartimento deformable se describe con referencia a la FIG.

5, que muestra una sección transversal del compartimento deformable 34a. En diversos modos de realización, los compartimentos deformables del cartucho múltiple 10 incorporan rasgos característicos descritos en la solicitud de patente de EE. UU. de titularidad compartida n.° 14/206.867 titulada "Devices and Methods for Manipulating Deformable Fluid Vessels".

Cuando se comprime un compartimiento deformable para desplazar el contenido de fluido del mismo, se debe aplicar suficiente fuerza de compresión a la ampolla para romper, o abrir de otro modo, un sello rompible que está manteniendo el fluido dentro del compartimiento. La cantidad de fuerza requerida para romper el sello y desplazar el contenido de fluido de un compartimiento se incrementa típicamente a medida que se incrementa el volumen del compartimiento. Para limitar la cantidad de fuerza de compresión que se debe aplicar a un compartimento o ampolla deformable para romper o abrir de otro modo un sello rompible que está manteniendo el fluido dentro del compartimento, se proporciona una ampolla de lanceta 34b en asociación con el compartimento deformable 34a. El compartimento deformable 34a y la ampolla de lanceta 34b se pueden conectar por medio de un canal, que se puede bloquear inicialmente mediante un sello rompible. La ampolla de lanceta 34b contiene un dispositivo de apertura, por ejemplo, una microesfera 46 (tal como un cojinete de bolas de acero), encerrado dentro de la ampolla de lanceta 34b y soportado encima de un puerto de fluido 136 formado en el módulo de preparación de muestras 70 por medio de una partición de lámina, o tabique, rompible que retiene la microesfera 46 y el contenido de fluido dentro de la ampolla de lanceta 34b y el compartimento deformable 34a. Por tanto, para abrir el compartimiento deformable 34a, primero se aplica externamente una fuerza de compresión a la ampolla de lanceta 34b para comprimir la ampolla de lanceta 34b y forzar el paso de la microesfera 46 a través de la partición de lámina que bloquea el puerto de fluido 136. Después de que se abra el puerto de fluido 136, el contenido de fluido del compartimiento deformable 34a se puede dosificar en el puerto de fluido 136 con relativa facilidad mediante la aplicación de una fuerza de compresión externa al compartimiento deformable 34a. La cantidad de presión requerida para comprimir la ampolla de lanceta 34b y forzar el paso de la microesfera 46 a través de la partición de lámina es mucho menor que la requerida para comprimir el compartimento principal 34a y crear suficiente presión para abrir un sello reventable. El fluido que fluye hacia el puerto de fluido 136 fluirá a continuación a través de un canal horizontal 137, definido por una hendidura formada en una superficie inferior del sustrato 72 y cubierta por el sello inferior 230, hasta una transición de canal vertical 139 y, desde allí, hasta uno o más de otros puntos dentro del módulo de preparación de muestras 70.

Módulo de preparación de muestras

Diversos detalles de un módulo de preparación de muestras 70 se muestran en las FIGS. 6-15.

El pocillo de muestra 78 se configura para recibir un material de muestra de fluido que se va a analizar o procesar de otro modo en el cartucho múltiple 10. Como se muestra en las FIGS. 6 y 7, el pocillo de muestra 78 se puede definir por una pared periférica vertical 79 (que es circular en el modo de realización ilustrado) y una pared inferior, o suelo 81. El pocillo de muestra 78 incluye además un esnórquel de entrada 80 que se extiende hacia arriba a lo largo de la pared periférica 79 del pocillo de muestra 78 y que termina en una posición por debajo de la parte superior de la pared periférica. Se proporciona un puerto de salida 82 en el suelo 81 del pocillo 78, y el suelo 81 es preferentemente cónico para ahusarse hacia abajo hacia el puerto de salida 82.

La tapa de muestra 84 se puede proporcionar para cerrar el pocilio de muestra 78 después de que se haya depositado un material de muestra en el pocillo de muestra 78. En un modo de realización, la tapa de muestra 84 comprende una cubierta circular con una pared periférica exterior que se ajusta sobre la pared periférica vertical 79 del pocillo de muestra 78. La tapa de muestra 84 puede incluir un poste de pivote 86 definido por pestañas de bloqueo radialmente elásticas que se extienden a través de una abertura en el sustrato 72 y que permiten que la tapa 84 pivote alrededor de un eje definido por el poste de pivote 86 con respecto al pocillo de muestra 78. Después de depositar un material de muestra en el pocillo de muestra 78, la tapa de muestra 84 puede pivotar sobre la parte superior del pocillo de muestra 78 y empujarse hacia abajo sobre el pocillo de muestra 78. Se puede proporcionar un clip, u otro retén, 88, que se extiende hacia arriba para enganchar y bloquear de forma segura la tapa de muestra 84 cuando se empuja hacia abajo en el clip 88 y para proporcionar también una confirmación táctil de que la tapa 84 se ha cerrado de forma segura. En algunos modos de realización, la tapa de muestra 84 puede tener una superficie inferior ahusada hacia abajo cuando la tapa de muestra 84 se coloca sobre el pocillo de muestra 78 (no mostrado). La configuración cónica ayuda a reducir la cantidad de condensado de fluido retenido en la superficie interior de la tapa de muestra 84 durante el procesamiento de la muestra en el pocillo de muestra 78.

El módulo de preparación de muestras 70 también incluye un pocillo de mezclado 90 formado en el sustrato 72. Como se muestra en las FIGS. 8A y 9A, el pocillo de mezclado 90 se puede definir por una pared periférica vertical 91 (que es circular en el modo de realización ilustrado) y una pared inferior, o suelo 93. En diversos modos de realización, un esnórquel de entrada de fluido 92 se extiende hacia arriba por la pared periférica 91 del pocillo de mezclado 90 y termina debajo de la parte superior de la pared 91. En diversos modos de realización, un esnórquel de presión 94 se extiende hacia arriba por otra porción de la pared periférica 91 del pocillo de mezclado 90 y termina en una posición por debajo de la parte superior de la pared 91. Un puerto de salida 96 permite que el fluido salga del pocillo de mezclado 90 y puede comprender una pluralidad de aberturas localizadas cerca del centro de una porción ahusada hacia abajo del suelo 93 del pocillo 90 y que rodea un asiento de husillo 98 formado en el centro inferior del suelo 93.

El mezclador rotatorio 192 se dispone dentro del pocillo de mezclado 90 e incluye un disco circular superior 194 soportado en un borde superior de la pared periférica 91 del pocillo 90. Los dientes de engranaje periférico 198 se forman alrededor de la periferia del disco 194, y una porción de los dientes 198 se proyectan desde un borde exterior de las envolturas superior e inferior 12, 30 del cartucho múltiple 10 para que se puedan acoplar mediante un mecanismo de accionamiento externo de un instrumento de procesamiento para efectuar la rotación impulsada del mezclador rotatorio 192. Una junta tórica 196 se dispone dentro de una hendidura de junta tórica periférica alrededor del disco superior 194 debajo de los dientes de engranaje periférico 198. La junta tórica 196 proporciona un sello entre el mezclador rotatorio 192 y la pared periférica 91 del pocillo 90. Un husillo 200 se extiende hacia abajo desde el disco superior 194 y se asienta dentro del asiento de husillo central 98 del pocillo de mezclado 90. Una pluralidad de álabes impulsores 202 se extienden radialmente desde el husillo 200.

Un modo de realización alternativo de un pocillo de mezclado 90' se muestra en las FIGS. 8B y 8C. Como se muestra, el pocillo de mezclado 90' se puede definir por una pared periférica vertical 91' (que es circular en el modo de realización ilustrado) y una pared inferior, o suelo 93'. Un esnórquel de entrada de fluido 92' se extiende hacia arriba por una superficie exterior de la pared periférica 91' del pocillo de mezclado 90' e incluye una abertura 92a debajo de la parte superior de la pared 91'. Un esnórquel de presión 94' se extiende hacia arriba por la superficie exterior de la pared periférica 91' del pocillo de mezclado 90' e incluye una abertura 94a debajo de la parte superior de la pared 91'. Un puerto de salida 96' permite que el fluido salga del pocillo de mezclado 90' y puede comprender una pluralidad de aberturas localizadas cerca del centro de una porción ahusada hacia abajo del suelo 93' del pocillo 90' y que rodea un asiento de husillo 98 formado en el centro inferior del suelo 93'. El puerto de salida 96' y el asiento del husillo 98' pueden ser sustancialmente idénticos al puerto de salida 96 y al asiento del husillo 98, respectivamente, del pocillo de mezclado 90.

Con el pocillo de mezclado alternativo 90' de las FIGS. 8B y 8C, se puede configurar un mezclador rotatorio dispuesto dentro del pocillo de mezclado 90' con álabes impulsores que se extienden radialmente desde un husillo del mezclador sustancialmente hasta la superficie interior de la pared periférica 91'. Esto se opone a la configuración del mezclador rotatorio 192 configurado para funcionar en el pocillo de mezclado 90, en el que los álabes impulsores radiales 202 no se pueden extender sustancialmente hasta la superficie interior de la pared periférica 91 para proporcionar espacio libre para los esnórqueles 92, 94 formados en la superficie interior de la pared periférica 91. Tener un mezclador con álabes impulsores que se extienden hasta la superficie interior de la pared periférica 91' puede, en algunas circunstancias, proporcionar un mezclado más completo y/o eficiente del contenido del pocillo de mezclado 90'.

En referencia a la FIG. 9B, el mezclador rotatorio 192' dispuesto dentro del pocillo de mezclado 90' incluye un disco circular superior 194', dientes de engranaje periférico 198' y una junta tórica 196' que pueden ser sustancialmente idénticos al disco circular 194, dientes de engranaje periféricos 198 y una junta tórica 196 del mezclador rotatorio 192 mostrado en la FIG. 9A. Un husillo 200' se extiende hacia abajo desde el disco superior 194'. Dos o más álabes impulsores 202' se extienden radialmente desde el husillo 200'. Los álabes impulsores 202' se extienden sustancialmente hasta la superficie interior de la pared periférica 91'. En diversos modos de realización, los álabes impulsores 202' pueden estar sesgados con respecto al husillo 200' y pueden incluir además aberturas 203 formadas en los mismos para mejorar la eficacia de mezclado del mezclador rotatorio 192'.

Con referencia de nuevo a la FIG. 15, que muestra una vista en planta desde arriba del módulo de preparación de muestras 70, el módulo de preparación de muestras 70 puede incluir orificios de alineación 74 y 76, o se pueden proporcionar otros rasgos característicos de alineación en el módulo de preparación de muestras 70, o alguna otra porción del cartucho múltiple 10 para facilitar la alineación del cartucho múltiple 10 con un instrumento de procesamiento, por ejemplo, por medio de un pasador u otra estructura dentro del instrumento que se extiende en cada orificio de alineación.

El módulo de preparación de muestras 70 incluye un primer puerto de entrada 136 formado en una superficie superior del módulo mediante el cual se puede introducir un fluido de procedimiento desde el compartimento deformable 34a en el módulo de preparación de muestras 70. En un modo de realización, el compartimento deformable 34a contiene un tampón de lisis, tal como agua para lisis hipotónica, o un tampón de lisis disponible comercialmente, tal como los que contienen sales caótropas tales como sales de guanidinio, y/o pH alto/bajo, y/o tensioactivos tales como dodecilsulfato de sodio (SDS), TWEEN® 20 (polisorbato 20), TRITON™ X-100 (polioxietilen octil fenil éter), etc. En algunos casos, el tampón de lisis comprende opcionalmente reactivos para alterar la actividad enzimática no deseada, tal como la actividad DNasa y RNasa, que a continuación se retiran durante el procedimiento de captura/elución de microesferas (aunque estos pueden ser reactivos separados, ya sea secos o líquidos, que se pueden añadir según sea necesario dependiendo de los analitos diana y del ensayo).

Después de que se lisen las células del material de muestra, a menudo es deseable realizar una purificación al menos parcial para retirar otros restos celulares y de muestra de la muestra para facilitar el manejo y procesamiento posteriores. Las muestras de investigación en tampón no requieren necesariamente una purificación, pero, incluso ahí, la purificación se realiza típicamente. Una técnica bien conocida se basa en el uso de microesferas de captura de la diana (por ejemplo, microesferas de captura magnética) que capturan e inmovilizan el/los analito(s) diana deseado(s) para separarlos de los restos celulares y de la muestra. En diversas implementaciones, las microesferas de captura y el tampón de unión se mezclan con la muestra en tampón de lisis después de que las células o virus se alteren por medios mecánicos y/o químicos. Las microesferas de captura pueden ser magnéticas para facilitar la inmovilización posterior de las microesferas y del analito diana unido a las mismas mediante la aplicación selectiva de fuerzas magnéticas, aunque, como se apreciará por los expertos en la técnica, otras implementaciones pueden emplear microesferas no magnéticas, tales como microesferas de poliestireno o sílice (por ejemplo, las microesferas se pueden capturar en una zona por tamaño o en una columna de afinidad).

Por tanto, en diversos modos de realización, el módulo de preparación de muestras 70 incluye un segundo puerto de entrada 138 mediante el cual se puede introducir un fluido de procedimiento desde el compartimiento deformable 36a en el módulo de preparación de muestras 70. En un modo de realización, el compartimento deformable 36a contiene un tampón de unión para facilitar la unión de microesferas de captura de la diana, tales como microesferas magnéticas, a uno o más analitos diana de interés.

En diversos modos de realización, el módulo de preparación de muestras 70 incluye un tercer puerto de entrada 140 mediante el cual se puede introducir un material de procesamiento desde el compartimiento deformable 44 en el módulo de preparación de muestras 70. En un modo de realización, el compartimento deformable 44 contiene microesferas de captura de la diana que pueden comprender partículas magnéticas que, en combinación con un tampón de unión del compartimento deformable 36a, se unen a un analito o analitos de interés dentro del material de muestra para aislar y permitir de este modo la separación magnética del/de los analito(s) de interés del resto del material de muestra.

Las microesferas de captura se pueden recubrir con un material que facilite la captura del/de los analito(s) diana. Por ejemplo, para la captura de ácidos nucleicos, las microesferas se pueden recubrir con un recubrimiento cargado negativamente para facilitar la adsorción de ácidos nucleicos cargados positivamente en la superficie, que a continuación se lavan con tampón y a continuación se tratan con tampón de elución para retirar los ácidos nucleicos purificados de las microesferas para su procesamiento adicional. Como apreciarán los expertos en la técnica, existe una serie de sistemas de microesferas adecuados disponibles comercialmente que incluyen, por ejemplo, microesferas MagaZorb® de Promega, MagMax de Life Tech o microesferas de Qiagen, MoBio, BioRad, etc.

Por tanto, las microesferas de captura de la diana que pueden estar contenidas en el compartimento deformable 44 facilitan la purificación del analito diana deseado con acceso del fluido a un tampón de unión, tal como el tampón de unión que puede estar contenido en el compartimento deformable 36a, usado junto con las microesferas de captura.

En un modo de realización alternativo, las microesferas de captura de diana se pueden proporcionar directamente dentro del módulo de preparación de muestras 70, por ejemplo, en forma de un sedimento liofilizado situado en el pocillo de mezclado 90 durante el montaje del cartucho múltiple 10 y almacenado en el pocillo de mezclado en forma de sedimento hasta que se reconstituye por un fluido añadido al pocillo de mezclado 90 durante el uso del cartucho múltiple 10. En este modo de realización alternativo, se puede omitir la ampolla deformable 44.

En implementaciones alternativas, las microesferas de captura se pueden funcionalizar con sondas de captura de ácido nucleico para extraer específica o no específicamente ácidos nucleicos. Por ejemplo, se pueden funcionalizar las microesferas con 6-meros aleatorios, para extraer en general ácidos nucleicos, o con sondas de captura específicas para los ácidos nucleicos diana deseados. En algunos casos, por ejemplo, cuando el ARNm es la diana, se pueden usar microesferas recubiertas con sondas de captura de poli-T.

En diversos modos de realización, el módulo de preparación de muestras 70 incluye además un cuarto puerto de entrada 142 mediante el cual se puede introducir un material de procesamiento desde el compartimiento deformable 38a en el módulo de preparación de muestras 70. En un modo de realización, el compartimiento deformable 38a contiene un fluido inmiscible (por ejemplo, un aceite, tal como aceite mineral, aceite de silicona, etc., como se analiza en detalle a continuación).

En diversos modos de realización, el módulo de preparación de muestras 70 incluye además un quinto puerto de entrada 144 mediante el cual se puede introducir un material de procesamiento desde el compartimiento deformable 40a en el sustrato 72. En un modo de realización, el compartimento deformable 40a contiene un tampón de elución.

En diversos modos de realización, el módulo de preparación de muestras 70 incluye además un sexto puerto de entrada 146 mediante el cual se puede introducir un material de procesamiento desde el compartimiento deformable 42a en el módulo de preparación de muestras 70. En un modo de realización, el compartimento deformable 42a contiene un tampón de lavado.

En diversos modos de realización, el módulo de preparación de muestras 70 incluye un primer puerto de salida 182, un segundo puerto de salida 188 y un tercer puerto de salida 190 formados en una superficie inferior del módulo de preparación de muestras 70 mediante los cuales el fluido puede salir del módulo 70 y fluir hacia el módulo de reacción 240.

Cabe destacar aquí que la designación de puertos de entrada o puertos de salida como el primer, segundo, tercer, cuarto, quinto o sexto puerto es simplemente para proporcionar un medio conveniente para distinguir un puerto de otro y no pretende ser limitante, tal como, por ejemplo, especificando un orden o secuencia particulares en los que se pueden usar los puertos.

Un primer canal de fluido 150 se extiende desde el primer puerto de entrada 136 hasta el pocillo de muestra 78. En los diagramas, los canales de fluido se representan mediante líneas paralelas que se extienden de un punto a otro a través del módulo de preparación de muestras 70. Cada canal puede incluir uno o más puntos de transición de canal, representados por un círculo en el canal, uno de los cuales se indica mediante el número de referencia 151. El punto de transición de canal representa una sección de canal que se extiende verticalmente que se extiende hacia arriba, desde una sección de canal formada en la parte inferior del sustrato 72 hasta una sección de canal formada en la parte superior del sustrato 72, o hacia abajo, desde una sección de canal formada en la parte superior del sustrato 72 hasta una sección de canal formada en la parte inferior del sustrato 72, de modo que el canal puede pasar por encima o por debajo de otro canal dentro del sustrato 72.

Un segundo canal de fluido 152 se extiende desde el pocillo de muestra 78 hasta la entrada de la cámara de lisis 122. Un tercer canal de fluido 156 se extiende desde la salida de la cámara de lisis 124 hasta un quinto canal de fluido 162 que se extiende desde el tercer puerto de entrada 140 hasta el esnórquel de entrada del pocillo de mezclado 92. Un cuarto canal de fluido 160 se extiende desde el segundo puerto de entrada 138 hasta el tercer puerto de entrada 140. Un sexto canal de fluido 164 se extiende desde el cuarto puerto de entrada 142 hasta el primer puerto de salida 182. Un séptimo canal de fluido 166 se extiende desde el quinto puerto de entrada 144 hasta el segundo puerto de salida 188. Un octavo canal de fluido 168 se extiende desde el puerto de salida del pocillo de mezclado 96 hasta un conjunto de válvula pasiva 220 (descrito a continuación). Un noveno canal de fluido 170 se extiende desde una cavidad de válvula pasiva del conjunto de válvula pasiva 220 hasta un compartimento de captura 100. Un décimo canal de fluido 172 se extiende desde un conjunto de válvula activa 204 hasta un conjunto de válvula activa 219. Un undécimo canal de fluido 174 se extiende desde el conjunto de válvula activa 219 hasta una cámara de residuos 102. Un duodécimo canal de fluido 176 se extiende desde el sexto puerto de entrada 146 hasta el compartimiento de captura 100. Un decimotercer canal de fluido 178 se extiende desde el compartimiento de captura 100 hasta el conjunto de válvula activa 204. Un decimocuarto canal de fluido 180 se extiende desde el conjunto de válvula activa 204 hasta la tercera salida 190.

Cabe destacar aquí que la designación de los diversos canales de fluido como el primer, segundo, tercer, cuarto, quinto, etc. canales de fluido es simplemente para proporcionar un medio conveniente para distinguir un puerto de otro y no pretende ser limitante, tal como, por ejemplo, especificando un orden o secuencia particulares en los que se pueden usar los canales de fluido o una dirección particular en la que fluyen los fluidos a través de los canales.

En diversos modos de realización, el módulo de preparación de muestras 70 incluye además un conjunto de válvula pasiva 220 contiguo al pocillo de mezclado 90. En un modo de realización, el conjunto de válvula pasiva 220 se configura de modo que el conjunto de válvula pasiva 220 se cierre si la presión dentro del pocillo de mezclado 90 está por debajo de una presión umbral y, por tanto, se retiene el fluido dentro del pocilio de mezclado 90. Por otra parte, si se permite que la presión se incremente dentro del pocillo de mezclado 90, a un nivel de presión suficiente, por encima de la presión umbral, el conjunto de válvula pasiva 220 se abrirá, permitiendo de este modo que el fluido dentro del pocillo de mezclado escape por medio del puerto de salida 96 y el octavo canal de fluido 168 que conecta el puerto de salida 96 del pocillo de mezclado con el conjunto de válvula pasiva 220.

Los detalles del conjunto de válvula pasiva 220 se muestran en las FIGS. 10 y 11. El conjunto de válvula 220 comprende una cavidad de válvula 222 formada en el sustrato 72 y una entrada 224 formada en el sustrato 72 y que se extiende hacia arriba en la cavidad de válvula 222. Una válvula 229, que puede comprender una válvula Belleville, se dispone dentro de la cavidad de válvula 222 sobre la entrada 224. Un retenedor 226 se dispone sobre la válvula 229. Una salida 228 se extiende radialmente desde la cavidad de válvula 222.

En una condición no presurizada, la válvula 229 y el retenedor 226 están en reposo en la parte inferior de la cavidad de válvula 222, con la válvula 229 cubriendo la entrada 224. El retenedor 226 se puede desviar a una posición inferior, por ejemplo, mediante un resorte adecuado o similar. En consecuencia, el fluido que fluye desde la entrada 224 no puede pasar hacia y a través de la cavidad de válvula 222 y, por tanto, el fluido no puede escapar del pocillo de mezclado 90. Por otra parte, si el fluido en la entrada 224 se presuriza suficientemente para superar cualquier fuerza (por ejemplo, desviación de resorte) que mantenga el retenedor 226 en una posición inferior (por ejemplo, aproximadamente 3 a 5 psi), la válvula 229 y el retenedor 226 se levantarán de la parte inferior de la cavidad de válvula 222, abriendo de este modo la entrada 224 y permitiendo que el fluido fluya hacia la cavidad de válvula 222 y salga por la salida 228.

El módulo de preparación de muestras 70 puede incluir además un puerto para bomba 104 mediante el cual se puede acoplar una fuente externa de presión al módulo de preparación de muestras 70. El puerto para bomba 104 se conecta, por medio de un conducto de presión 106 al pocillo de muestra 78 de modo que la presión aplicada en el puerto para bomba 104 presurizará el pocillo de muestra 78 para motivar que el contenido del pocillo de muestra 78 salga del pocillo.

El módulo de preparación de muestras 70 puede incluir además un puerto para válvula pasiva 108 conectado, por medio de un conducto de válvula 110, al esnórquel de presión 94 del pocillo de mezclado 90. Si el puerto para válvula pasiva 108 está abierto, la presión no se acumulará dentro del pocillo de mezclado 90, y el conjunto de válvula pasiva 220 permanecerá cerrado. Si el puerto para válvula pasiva 108 está cerrado, la presión se acumulará dentro del pocillo de mezclado 90 y el conjunto de válvula pasiva 220 se abrirá para que el contenido del pocillo de mezclado 90 pueda fluir desde el pocillo.

Algunos organismos, como los virus y muchas bacterias, se pueden lisar químicamente mediante la adición de un tampón de lisis con o sin temperatura elevada o enzimas proteolíticas. Algunos organismos son difíciles de lisar mediante procedimientos químicos y/o enzimáticos y requieren alteración mecánica o rotura de las membranas celulares. Como tal, un componente opcional del cartucho múltiple 10 es un componente impulsor, en el que el impulsor se activa para triturar o romper componentes sólidos de modo que las células individuales sean más accesibles al tampón de lisis y de modo que se liberen más analitos diana. El impulsor imparte una acción turbulenta al fluido en el que están contenidas las microesferas de lisis. La acción de lisis principal se debe a las colisiones de las microesferas con los organismos diana, que de este modo se lisan, rompiéndolos y exponiendo los ácidos nucleicos diana. La presencia del tampón de lisis inhibe las DNasas o RNasas que pueden destruir las dianas de ARN o ADN una vez que se alteran las células. En diversos modos de realización, el impulsor es como una rueda de paletas que rota muy rápido.

Por tanto, en diversos modos de realización, el módulo de preparación de muestras 70 incluye además una cámara de lisis 120 con un agitador accionado, tal como un mecanismo mezclador de microesferas motorizado, dispuesto en la misma. El agitador accionado se dispone al menos parcialmente dentro de la cámara de lisis 120 y está construido y dispuesto para agitar el fluido que fluye a través de la cámara de procesamiento. El fluido que fluye a través de la cámara de lisis puede comprender una mezcla de material de muestra, tampón de lisis y microesferas de lisis. Las microesferas de lisis pueden comprender microesferas de sílice (cerámicas) (de, por ejemplo, 100 |jm de diámetro) que se dispensan en la cámara de lisis 120 durante el montaje del cartucho múltiple 10. El mezclador de microesferas comprende un motor 128 con un impulsor 130 montado en un eje de salida del motor (véase la FIG. 2). El fluido fluye hacia la cámara de lisis 120 a través de una entrada 122 y fluye fuera de la cámara de lisis 120 a través de una salida 124. Se puede proporcionar un filtro de malla frente a la entrada 122 y/o la salida 124. El/los filtro(s) de malla tiene(n) un tamaño de poro configurado para retener las microesferas de lisis dentro de la cámara de lisis 120 mientras se permite que el fluido de muestra fluya dentro y fuera de la cámara de lisis 120. En funcionamiento, el motor 128 hace rotar el impulsor 130 a una alta velocidad de rotación (por ejemplo, de aproximadamente 5000 a aproximadamente 100.000 rpm, preferentemente de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 50.000 rpm, más preferentemente de aproximadamente 20.000 a aproximadamente 30.000 rpm), de modo que el fluido dentro de la cámara de lisis 120, que puede incluir material de muestra y microesferas de lisis, se agita vigorosamente por el impulsor rotatorio, ayudando de modo que a las microesferas de lisis a alterar la estructura molecular del material de muestra. Por tanto, la mezcla de muestra que fluye fuera de la cámara de lisis 120 está lisada más completamente de lo que estaría sin el mezclador de microesferas.

Un motor 128 adecuado del mezclador de microesferas incluye Feiying, modelo FY0610-Q-04170Y de Jinlong Machinery. El motor se puede impulsar mediante una conexión temporal del cartucho múltiple 10 a una fuente de alimentación externa de un instrumento en el que se está procesando el cartucho 10. El control del motor 128 se puede implementar por medio de elementos lógicos proporcionados externa y/o internamente al cartucho 10. En un modo de realización, se proporciona una placa de circuito impreso ("PCB") del mezclador dentro de la envoltura inferior 30 que controla el funcionamiento del motor del mezclador de microesferas 128. El motor del mezclador 128 funciona idealmente solo cuando el fluido fluye a través de la cámara de lisis 120. El fluido que fluye hacia la cámara de lisis 120 se puede detectar por un sensor óptico a través del puerto óptico de entrada 14 formado en la envoltura superior 12 (véase la FIG. 2), que está alineado con una cámara de detección óptica de entrada 154 (véase, por ejemplo, la FIG. 15), de modo que el motor del mezclador de microesferas 128 se puede activar, por ejemplo, tras la detección del extremo delantero de una corriente de fluido que fluye a través de la cámara de detección óptica de entrada 154 hacia la cámara de lisis 120. De forma similar, el fluido que fluye desde la cámara de lisis 120 se puede detectar por un sensor óptico a través del puerto óptico de salida 16 (véase la FIG. 2), que está alineado con la cámara de detección óptica de salida 158 (véase la FIG. 15), de modo que el motor del mezclador de microesferas 128 se puede desactivar, por ejemplo, tras la detección del extremo trasero de una corriente de fluido que fluye a través de la cámara de detección óptica de salida 158.

El módulo de preparación de muestras 70 incluye además dos conjuntos de válvula activa 204, 219. El conjunto de válvula 204 es conocido como el conjunto de válvula de muestra y se sitúa en el punto de unión del décimo canal de fluido 172, el decimotercer canal de fluido 178 y el decimocuarto canal de fluido 180 y controla el flujo desde el decimotercer canal de fluido 178 hasta el decimocuarto canal de fluido 180. El conjunto de válvula 219 es conocido como el conjunto de válvula de residuos y se sitúa en el punto de unión del décimo canal de fluido 172 y el undécimo canal de fluido 174 y controla el flujo desde el décimo canal de fluido 172 hasta el undécimo canal de fluido 174 y la cámara de residuos 102.

Los detalles de un conjunto de válvula activa, por ejemplo, el conjunto de válvula 204 se muestran en las FIGS. 13 y 14. El conjunto de válvula 204 comprende una cavidad de válvula 210 formada en el sustrato 72. Un conducto de entrada 208 conduce a la cavidad de válvula 210, y un canal de salida 212 se extiende fuera de la cavidad 210. Se forma una abertura de acceso 206 en el sello superior 56 dispuesto encima del sustrato 72. Una membrana de válvula flexible 216 se asegura a un lado inferior del sello superior 56 debajo de la abertura de acceso 206 por medio de un adhesivo 214 que rodea la abertura de acceso 206. En la posición no desviada o no accionada, como se muestra en la FIG. 13, el fluido puede fluir hacia la cavidad de válvula 210 a través de la entrada 208 y fluir fuera de la cavidad de la válvula 210 a través de la salida 212. En consecuencia, el flujo de fluido a través del conjunto de válvula 204 no se ve obstaculizado. Como se muestra en la FIG. 14, cuando un accionador de válvula externo 218 presiona hacia abajo a través de la abertura de acceso 206 para desviar la membrana de válvula 216 sobre la salida 212, se bloquea el flujo de fluido a través del conjunto de válvula 204. El accionador de válvula 218 puede comprender un poste de accionador 26 de la pestaña de accionador 20 formada en la envoltura superior 12 (véase la FIG. 1). Específicamente, la pestaña de accionador de válvula 18 se alinea con el conjunto de válvula activa 204, y la pestaña de accionador de válvula 20 se alinea con el conjunto de válvula activa 219.

En diversos modos de realización, el módulo de preparación de muestras 70 incluye además una cámara de residuos 102 (o más de una cámara de residuos) configurada para recibir y contener los fluidos en exceso o usados.

Módulo de reacción: placa superior

Los detalles del módulo de reacción 240, y, en particular, la placa superior 241 se muestran en las FIGS. 24-31. En referencia a las FIGS. 24 y 26, que muestran una vista en perspectiva desde arriba y una vista en planta desde arriba, respectivamente, de la placa superior 241, la placa superior 241 incluye una pared perimetral superior 256 que se proyecta por encima de una superficie superior 242 de la placa superior 241 y que circunscribe al menos parcialmente la superficie superior 240 en una localización desplazada hacia adentro desde los bordes exteriores de la placa superior 241. La pared perimetral superior 256 tiene un canal o hendidura abierta continua 258 formada a lo largo de su borde superior que proporciona un asiento para la junta adhesiva 232 que asegura el módulo de reacción 240 al módulo de preparación de muestras 70. Véase la FIG. 4. La pared perimetral superior 256 forma un área rebajada 260 rodeada por la pared perimetral superior 256 en la superficie superior 242. Véanse también las FIGS. 28 y 29.

La placa superior 241 puede adoptar una serie de configuraciones y se puede fabricar en una variedad de materiales. Los materiales adecuados incluyen, pero no se limitan a, fibra de vidrio, TEFLON®, cerámica, vidrio, silicio, mica, plástico (incluyendo acrílicos, poliestireno y copolímeros de estireno y otros materiales, polipropileno, polietileno, polibutileno, policarbonato, poliuretanos y derivados de los mismos, etc.), etc. Un material de placa superior en particular preferente es el policarbonato.

Una horquilla de alineación 246 se extiende desde un extremo de la placa superior 241, y un bucle de alineación 244 se extiende desde un extremo opuesto de la placa superior 241. La horquilla de alineación 246 y el bucle de alineación 244 se configuran para recibir pasadores de alineación en un instrumento para procesar el cartucho múltiple 10 para garantizar la alineación apropiada del cartucho 10, como se describe con más detalle a continuación.

La placa superior 241 incluye además un compartimento de muestra 266 con un puerto de entrada 268 que está en comunicación fluida con el tercer puerto de salida 190 del módulo de preparación de muestras 70.

La placa superior 241 incluye además un compartimento de tampón de rehidratación (elución) 276 que tiene un puerto de entrada 278 que está en comunicación fluida con el segundo puerto de salida 188 del módulo de preparación de muestras 70. Un compartimento de tampón de detección 280 contiene un tampón de detección inicialmente seco (aplicado a una porción de la placa superior 241 que forma el compartimento de tampón de detección 280 o una porción del panel de procesamiento fluídico 354 que cubre el compartimento de tampón de detección 280) que se reconstituye con una cantidad del tampón de reconstitución dispensada en el compartimento de tampón de rehidratación 276 y se transfiere al compartimento de tampón de detección 280. En un modo de realización, el compartimento de tampón de detección 280 tiene una capacidad de 120-160 pl. En diversos modos de realización, la placa superior 241 incluye un paso de conexión 274 entre el compartimento de tampón de detección 280 y el compartimento de tampón de rehidratación 276. El compartimento de tampón de detección 280 puede incluir además un puerto 282 para inyectar un tampón en el compartimento 280 durante un procedimiento de fabricación y/o para ventilar el compartimento 280.

Las FIGS. 25 y 27 muestran una vista en perspectiva desde abajo y una vista en planta desde abajo, respectivamente, de la placa superior 241. En referencia a las FIGS. 25 y 27, además de las FIGS. 24 y 26, la placa superior 241 incluye además un compartimento de tampón 296, que, en un modo de realización, contiene un tampón/enzima de PCR en forma seca (aplicado a una porción de la placa superior 241 que forma el compartimento de tampón 296 o a una porción del panel de procesamiento fluídico 354 (véanse las FlGS. 4 y 58) que cubre el compartimento de tampón 296), para reconstituirse (rehidratarse) más adelante mediante una cantidad de tampón de rehidratación del compartimento de tampón de rehidratación 276. En un modo de realización, el compartimento de tampón 296 tiene una capacidad de aproximadamente 20 pl. Se proporciona un puerto 298 para inyectar el tampón/enzima de PCR en el compartimento durante el procedimiento de fabricación y/o para ventilar el compartimento de tampón 296.

La placa superior 241 incluye además un segundo compartimento de tampón 300 que puede contener un reactivo de exonucleasa en forma seca (aplicado a una porción de la placa superior 241 que forma el segundo compartimento de tampón 300 o a una porción del panel de procesamiento fluídico 354 que cubre el segundo compartimento de tampón 300), para reconstituirse más adelante mediante una cantidad de tampón de rehidratación del compartimento de tampón de rehidratación 276. En un modo de realización, el segundo compartimento de tampón 300 tiene una capacidad de aproximadamente 20 pl. Se puede proporcionar un puerto 302 para inyectar tampón en el segundo compartimento de tampón 300 durante un procedimiento de fabricación y/o para ventilar el compartimento 300. Se puede proporcionar un aliviadero 306 entre el compartimiento de tampón de rehidratación 276 y el segundo compartimiento de tampón 300 para permitir el flujo de fluido desde el compartimiento de tampón de rehidratación 276 al compartimiento 300.

La placa superior 241 incluye además una pared perimetral inferior 290 que circunscribe la parte inferior de la placa superior 241. La pared perimetral inferior 290 define un rebajo rodeado por la pared perimetral 290 configurado para recibir un panel, tal como el panel de procesamiento fluídico 354, para encerrar la mitad inferior de la placa superior 241. Un soporte de panel elevado 290 rodea la periferia exterior de la superficie inferior de la placa superior 241 justo en el interior de la pared perimetral 290. El área 294 en el interior del soporte de panel 292 está ligeramente rebajada con respecto al soporte de panel 292, de modo que un panel insertado dentro de la pared perimetral 290 está soportado en la superficie de soporte de panel 292, y el rebajo 294 define un hueco 295 (véanse las FIGS. 28, 29) entre el panel y la placa superior 241.

La placa superior 241 puede incluir además puertos de entrada de fluido 250, 252, al menos uno de los cuales está en comunicación fluida con el primer puerto de salida 182 del módulo de preparación de muestras 70. Los puertos de entrada 250, 252 proporcionan una comunicación fluida con el hueco 295 entre la superficie inferior de la placa superior de reacción 241, por ejemplo, en el área 294, y el panel de procesamiento fluídico 354 que encierra la superficie inferior de la placa superior 241.

La placa superior 241 incluye además los compartimentos de detección 350a, 350b, 350c y 350d, cada uno con un puerto de entrada o puerto de ventilación 352. El modo de realización ilustrado incluye cuatro compartimentos de detección 350a-d, aunque se pueden imaginar fácilmente configuraciones alternativas de la placa superior 241 que comprendan un número menor o mayor de los compartimentos de detección 350.

El área 304 en la superficie inferior comprende un área de procesamiento que está ligeramente rebajada con respecto al área 294, formando de este modo un hueco más grande entre la placa superior 241 y un panel inferior en el área 304 que en el área 294.

El módulo de reacción 240 puede incluir además una o más trampas de burbujas 340 que se forman en la placa superior 241. Cada trampa de burbujas 340 incluye una campana de captura de burbujas 342 formada en la placa superior 241 que se inclina hacia arriba hacia una abertura de ventilación 344. En un modo de realización, las burbujas de aire ascendentes generadas por el movimiento del fluido debajo de la trampa de burbujas se capturan en la campana de captura 344 y se liberan a través de la abertura de ventilación. La campana de captura se puede conformar para adaptarse a una trayectoria de movimiento de fluido debajo de o contigua a la trampa de burbujas. En el modo de realización ilustrado, cinco trampas de burbujas 340 que tienen campanas de captura alargadas 342 se sitúan sobre cuatro trayectorias de movimiento de fluido, cada una localizada debajo y entre dos trampas de burbujas contiguas 340, como se describirá con más detalle a continuación.

Los detalles de la entrada de fluido 252 se muestran en la FIG. 30. Como se destaca, la entrada de fluido 252 se puede alinear con la primera salida de fluido 182 del módulo de preparación de muestras 70. La entrada de fluido 252 puede tener una conformación troncocónica ahusada hacia adentro, en la que el tamaño de la salida 182 por encima de la entrada 252 es más estrecho que el extremo superior de la entrada 252. Esto ayuda a garantizar que el fluido dispensado a través de la salida 182 sea capturado por la entrada 252.

Los detalles del compartimento de muestra 266, el compartimento de tampón de rehidratación 276 y el compartimento de tampón de detección 280 se muestran en la FIG. 31. El compartimiento de muestra 266 se configura para recibir una cantidad (por ejemplo, 200 |jl) de microesferas magnéticas con analito diana unido (por ejemplo, ADN, ácido nucleico) desde el módulo de preparación de muestras 270 a través del puerto de entrada 268. El puerto de entrada 268 del compartimiento de muestra 266 tiene preferentemente una conformación cónica y se alinea con la tercera salida 190 del módulo de preparación de muestras 70. En diversos modos de realización, la tercera salida 190 pasa a través de una boquilla ahusada 322 para minimizar las nanogotas colgantes en el extremo de la salida 190. El puerto de entrada 268 también es preferentemente ahusado, con su extremo más ancho en la parte superior para garantizar de este modo que el fluido dispensado a través de la salida 190 se capture en el puerto de entrada 268. La salida 190 y el puerto de entrada 268 se configuran de modo que exista un pequeño hueco entre ellos. Este hueco comprende parte de un espacio intersticial 308 entre la parte superior de la placa superior 241 del módulo de reacción 240 y la parte inferior del módulo de preparación de muestras 70. Este hueco proporciona una trampa para recoger cualquier burbuja de aire contenida en los fluidos dentro del módulo de reacción 240, especialmente las burbujas de aire que se pueden generar cuando se dispensa fluido desde la salida 190 hacia el puerto de entrada 268.

El compartimento de tampón de rehidratación 276 se configura para recibir una cantidad (por ejemplo, 200 j l) de una solución tampón que es adecuada para la rehidratación de reactivos secos y la elución de ácido nucleico de las microesferas del módulo de preparación de muestras 270 a través del puerto de entrada 278. El puerto de entrada 278 del compartimento de tampón de rehidratación 276 se alinea con la segunda salida 188 del módulo de preparación de muestras 70. De nuevo, la salida 188 fluye preferentemente a través de una boquilla ahusada 320, cuyo extremo está espaciado del puerto de entrada 278, que también está ahusado. De nuevo, el espacio entre el extremo de la boquilla 320 y el puerto de entrada 278 permite que las burbujas de gas dentro del fluido que fluye entre la salida 188 y el puerto de entrada 278 escapen al espacio intersticial 308.

Módulo de reacción: panel de procesamiento fluídico

En referencia a las FIGS. 58, 59, en diversos modos de realización, el módulo de reacción 240 del cartucho múltiple 10 incluye un panel de procesamiento fluídico 354, asegurado a la parte inferior de la placa superior 241. El panel de procesamiento fluídico 354 está rodeado periféricamente por la pared perimetral 290 y está soportado en y asegurado al soporte del panel 292, por ejemplo, mediante un adhesivo resistente al aceite y a la temperatura. El panel de procesamiento fluídico 354 facilita una serie de funcionalidades del cartucho múltiple 10, tales como el movimiento de fluido y la detección de analitos. Dichos movimientos de fluido pueden incluir transportar una o más nanogotas de fluido a lo largo de vías de transporte de fluido, mezclar fluidos moviendo una o más nanogotas de una manera oscilatoria (por ejemplo, linealmente hacia adelante y hacia atrás o en una trayectoria continua (por ejemplo, circular, ovalada, rectangular)), combinar nanogotas de fluido que pueden contener diferentes materiales, dividir nanogotas en dos o más nanogotas más pequeñas, etc.

El panel de procesamiento fluídico 354 incluye un sustrato 356. Los sustratos adecuados incluyen superficies metálicas tales como oro, electrodos como se define a continuación, vidrio y vidrio modificado o funcionalizado, fibra de vidrio, cerámica, mica, plástico (incluyendo acrílicos, poliestireno y copolímeros de estireno y otros materiales, polipropileno, polietileno, polibutileno, poliimida, policarbonato, poliuretanos, TEFLON® y derivados de los mismos, etc.), GETEK® (una combinación de óxido de polipropileno y fibra de vidrio), etc., polisacáridos, nylon o nitrocelulosa, resinas, sílice o materiales a base de sílice que incluyen silicio y silicio modificado, carbono, metales, vidrios inorgánicos y una variedad de otros polímeros, siendo en particular preferentes los materiales de placa de circuito impreso (PCB).

En diversos modos de realización, el panel de procesamiento fluídico 354 se puede dividir en una serie de áreas funcionales o zonas de procesamiento distintas, que se pueden superponer espacialmente o ser espacialmente distintas o parcialmente separadas espacialmente y parcialmente distintas espacialmente.

En diversos modos de realización, el procesamiento de reacción de fluido dentro del módulo de reacción 240 se basa, al menos parcialmente, en la manipulación de fluidos microfluídicos usando las denominadas técnicas de electrohumectación para formar micronanogotas que se pueden manipular tanto espacial como bioquímicamente.

En general, la electrohumectación es la modificación de las propiedades de humectación de una superficie hidrófoba (tal como PCB) con un campo eléctrico aplicado. En un sistema de electrohumectación, el cambio en el ángulo de contacto sustrato-electrolito debido a una diferencia de potencial aplicada da como resultado la capacidad de mover el electrolito sobre una superficie. Esencialmente, como se describe en la patente de EE. UU. n.° 6.565.727, al aplicar un potencial eléctrico a un electrodo (o grupo de electrodos) contiguo a una gota de líquido polar (por ejemplo, uno que contiene un analito diana), la superficie de estos electrodos se vuelve más hidrófila y la gota es arrastrada por un gradiente de tensión superficial para incrementar el solapamiento del área con los electrodos cargados. Esto provoca que la gota se extienda por la superficie y, al retirar posteriormente el potencial o activar diferentes electrodos, el sustrato vuelve a un estado hidrófobo, lo que da como resultado que la gota se mueva a una nueva área hidrófila del sustrato. De esta manera, las gotas se pueden mover física y discretamente por la superficie plana del sustrato a diferentes zonas de procesamiento, para su procesamiento, manipulación y detección. Las gotas se pueden mover a velocidades variadas, dividir (por ejemplo, una única gota se puede dividir en dos o más gotas), pulsar y/o mezclar (dos o más gotas se fusionan en la misma localización y, a continuación, se dividen o se mueven como una sola). Además, la electrohumectación puede instigar el mezclado dentro de una única nanogota. Como se describe con más detalle a continuación, las gotas también se pueden usar para rehidratar los reactivos secos almacenados en diferentes localizaciones en el sustrato de PCB. Una característica típica de la electrohumectación es la manipulación precisa de volúmenes de fluido muy pequeños. Por ejemplo, el ácido nucleico diana aislado se puede eluir a una concentración muy alta en menos de 10 |jl antes de la amplificación por PCR, en comparación con los volúmenes de elución de 100 j l y las concentraciones de analito diana mucho menores que caracterizan otros sistemas. Además, la electrohumectación permite alterar las trayectorias de fluido en el desarrollo y en el producto por medio de programa informático, sin necesidad de realizar ningún cambio en la interfase física (por ejemplo, nuevas válvulas, trayectorias de fluido, etc.).

Sistemas microfluídicos ejemplares que utilizan técnicas de electrohumectación se describen en las publ. de patente de EE. UU. n.° 2013/0252262, 2013/0233712, 2013/0233425, 2013/0230875, 2013/0225452, 2013/0225450, 2013/0217113, 2013/0217103, 2013/0203606, 2013/0178968, 2013/0178374, 2013/0164742, 2013/0146461, 2013/0130936, 2013/01 18901, 2013/0059366, 2013/0018611, 2013/0017544, 2012/0261264, 2012/0165238, 2012/0132528, 2012/0044299, 2012/0018306, 2011/0311980, 2011/0303542, 2011/0209998, 2011/0203930, 2011/0186433, 2011/0180571, 2011/01 14490, 2011/0104816, 2011/0104747, 2011/0104725, 2011/0097763, 2011/0091989, 2011/0086377, 2011/0076692, 2010/0323405, 2010/0307917, 2010/0291578, 2010/0282608, 2010/0279374, 2010/0270156, 2010/0236929, 2010/0236928, 2010/0206094, 2010/0194408, 2010/0190263, 2010/0130369, 2010/0120130, 2010/0116640, 2010/0087012, 2010/0068764, 2010/0048410, 2010/0032293, 2010/0025250, 2009/0304944, 2009/0263834, 2009/0155902, 2008/0274513, 2008/0230386, 2007/0275415, 2007/0242105, 2007/0241068, las patentes de EE. UU. n.° 8541176, 8492168, 8481125, 8470606, 8460528, 8454905, 8440392, 8426213, 8394641, 8389297, 8388909, 8364315, 8349276, 8317990, 8313895, 8313698, 8304253, 8268246, 8208146, 8202686, 8137917, 8093062, 8088578, 8048628, 8041463, 8007739, 7998436, 7943030, 7939021, 7919330, 7901947, 7851 184, 7822510, 7816121, 7815871, 7763471, 7727723, 7439014, 7255780, 6773566, y 6565727.

Por tanto, en diversos modos de realización, el panel de procesamiento fluídico 354 comprende una rejilla de electrodos que forman y definen zonas de procesamiento discretas, que incluyen vías, para nanogotas de fluido según sea apropiado para los ensayos u otros procedimientos que se realizan en el módulo de reacción 240. En general, un "punto" o "localización" o "almohadilla" (a veces denominada "almohadilla de electrohumectación" o "EWP") se representa en general en las figuras como un rectángulo en el que las líneas que forman los laterales del rectángulo representan electrodos, de modo que una nanogota se mueve a lo largo de una trayectoria en pasos discretos, de almohadilla a almohadilla. Al manipular la rejilla del electrodos, las nanogotas se pueden mover selectivamente en cualquiera de las cuatro direcciones según sea necesario: hacia adelante, hacia atrás, hacia la izquierda o hacia la derecha, con respecto a una posición actual. Por tanto, en diversos modos de realización, el panel de procesamiento fluídico 354 incluye una rejilla de electrodos grabados que forman una red de almohadillas para mover las nanogotas de muestra desde la preparación de la muestra hasta la detección de analitos diana.

En el modo de realización ilustrado, los electrodos formados en el sustrato 356 del panel de procesamiento fluídico 354 definen una serie de regiones funcionales discretas que proporcionan el movimiento y/o la recogida de nanogotas de fluido. Como se muestra en las figuras 26, 27 y 59, estas zonas incluyen una zona de microesferas de muestra 368 correspondiente espacialmente al compartimento de muestra 266 de la placa superior 241, una zona de hibridación 370 correspondiente espacialmente al compartimento de tampón de detección 280 de la placa superior 241, una zona de tampón de rehidratación 372 correspondiente espacialmente al compartimento de tampón de rehidratación (elución) 276 de la placa superior 241, una zona de reactivo de exonucleasa 374 correspondiente espacialmente al segundo compartimento de tampón 300 de la placa superior 241, y una zona de reactivo de PCR 376 correspondiente espacialmente al compartimento de tampón 296 de la placa superior 241. Otras zonas definidas en el panel de procesamiento fluídico 354 incluyen zonas de electrosensores 360a, 360b, 360c y 360d correspondientes espacialmente a los compartimentos de detección 350a, 350b, 350c y 350d, respectivamente, y que incluyen además matrices de electrosensores 363a, 363b, 363c y 363d, respectivamente. Todavía otras vías definidas en el panel de procesamiento fluídico 354 incluyen las vías de termociclado, o PCR, 364a, 364b, 364c y 364d, estando cada una espacialmente localizada debajo y entre dos trampas de burbujas contiguas 340 de la placa superior 241.

Los electrodos del panel de procesamiento fluídico 354 pueden definir además una zona de exonucleasa 384.

Los electrodos del panel de procesamiento fluídico 354 pueden definir además zonas de mezclado de detección que, en el modo de realización ilustrado, comprenden cuatro grupos de nueve almohadillas de electrodo indicadas por los números de referencia 385a, 385b, 385c y 385d.

El panel de procesamiento fluídico puede incluir además una serie de matrices de almohadillas conectoras configuradas para entrar en contacto y realizar conexiones eléctricas con clavijas conectoras (por ejemplo, clavijas pogo) localizadas dentro del instrumento de procesamiento, como se describirá con más detalle a continuación. El modo de realización ilustrado incluye siete matrices de almohadillas conectoras: 358a, 358b, 358c, 358d, 358e, 358f y 358g.

Como apreciarán los expertos en la técnica, existe un amplio número de configuraciones de rejilla de electrodos que se pueden emplear en el cartucho múltiple 10, incluyendo, sin limitación, las configuraciones descritas en el presente documento. Configuraciones de electrodos de electrohumectación ejemplares para diferentes utilidades se muestran en la patente de EE. UU. n.° 8.541.176.

En general, los materiales preferentes para el panel de procesamiento fluídico 354 incluyen materiales de placa de circuito impreso. En diversos modos de realización, los materiales de placa de circuito son aquellos que comprenden un sustrato aislante (por ejemplo, el sustrato 356) que se recubre con una capa conductora y se procesa usando técnicas de litografía, en particular técnicas de fotolitografía, para formar los patrones de electrodos e interconexiones (a veces denominados en la técnica como interconexiones o cables). El sustrato aislante es en general, pero no siempre, un polímero. Como es conocido en la técnica, se puede usar una o una pluralidad de capas para preparar ya sea placas "bidimensionales" (por ejemplo, todos los electrodos e interconexiones en un plano, "conectores de tarjeta en los bordes") o placas "tridimensionales" (en las que los electrodos están en una superficie y las interconexiones pueden pasar a través de la placa al otro lado o en las que los electrodos están en una pluralidad de superficies). Los sistemas tridimensionales se basan con frecuencia en el uso de perforación o grabado para formar orificios, o vías, a través del sustrato, seguido de galvanoplastia con un metal tal como cobre, de modo que se crean las interconexiones de "a través de la placa". Los materiales de placa de circuito a menudo están provistos de una lámina ya unida al sustrato, tal como una lámina de cobre, con cobre adicional añadido según sea necesario (por ejemplo, para interconexiones), por ejemplo, mediante galvanoplastia. A continuación, puede ser necesario engrosar la superficie de cobre, por ejemplo a través de grabado, para permitir la unión de la capa de adhesión.

En un modo de realización, las conexiones eléctricas tanto de las rejillas de electrodos de electrohumectación como de los electrodos de detección, es decir, las matrices de almohadillas conectoras 360a-g, se extienden a través del panel para producir una denominada matriz de contactos en rejilla(landgrid array)que puede interactuar con una clavija pogo o un conector similar para crear conexiones desde el chip a un instrumento de procesamiento. En diversos modos de realización, la superficie del panel de procesamiento fluídico 354 (por ejemplo, la PCB con las rejillas de electrodos) está recubierta con una película de una sustancia para facilitar el mecanismo de electrohumectación y el transporte limpio de almohadilla a almohadilla. En diversos modos de realización, la superficie está recubierta con una película de poliimida, tal como KAPTON® de DuPont (por ejemplo, KAPTON® negro o amarillo), que forma una capa dieléctrica. Las propiedades de superficie de la capa dieléctrica son importantes para facilitar la electrohumectación y para atenuar el voltaje que se usa para evitar la electrólisis en la nanogota acuosa. Además, la superficie de Kapton® o similar, tal como una máscara de soldadura, se debe recubrir con un recubrimiento hidrófobo, tal como Paralyene, TEFLON® (politetrafluoroetileno), fluoropolímeros CYTOP®, por nombrar unos pocos, para hacer que la superficie sea hidrófoba, lo que se requiere para que funcione la electrohumectación.

Como apreciarán los expertos en la técnica, la forma del reactivo proporcionado en el módulo de reacción 240 dependerá del reactivo. Algunos reactivos pueden estar secos o en forma sólida (por ejemplo, cuando se van a usar tampones particulares), otros pueden estar liofilizados, etc. Los modos de realización en particular útiles utilizan reactivos secos con estabilizantes añadidos, tales como sales, azúcares, polisacáridos, polímeros o proteínas tales como gelatinas, etc., como apreciarán los expertos en la técnica. Por ejemplo, Biomatrica produce estabilizantes comerciales para su uso en el presente sistema.

Como apreciarán los expertos en la técnica, si se usan, los reactivos secos se pueden rehidratar de una de dos maneras generales. Se introduce líquido del módulo de preparación de muestras 70 en la almohadilla (o zona) apropiada o bien la propia muestra sirve como disolvente acuoso para poner los reactivos sólidos en solución. Por ejemplo, el tampón de resuspensión apropiado (que puede ser agua, en algunos casos) se puede añadir a través de la placa superior 241 desde el módulo de preparación de muestras 70 a una almohadilla particular para rehidratar el/los reactivo(s) y, a continuación, la nanogota de reactivo se puede fusionar con la nanogota de muestra.

De forma alternativa, las gotas que contienen el analito diana (por ejemplo, en el tampón de elución usado para liberar los analitos diana de las microesferas de captura) se pueden transportar a una almohadilla que contiene el/los reactivo(s) seco(s), que a continuación se suspenden en la propia gota. Un beneficio de este modo de realización es que el volumen final de una nanogota no se incrementa significativamente, como sí lo hace cuando una gota de reactivo se fusiona con una gota de muestra. Esto puede ser en particular útil en situaciones en las que se requieren múltiples adiciones de reactivos.

El número, tipo y cantidad de los diferentes reactivos dependerá de la muestra, el analito diana y la reacción deseada. Por ejemplo, para las secuencias diana de ácido nucleico en una reacción de PCR estándar, cuando la muestra de partida es ADN, los reactivos secos incorporados incluyen tampón de RT-PCR, enzima de PCR (por ejemplo, una Taq polimerasa), dNTP, cebadores de PCR, exonucleasa, sondas señal, tampón señal y tampones de detección (con el tampón de lisis, el tampón de unión, el tampón de elución, los tampones de reconstitución (opcionales) y la suspensión de microesferas magnéticas contenidos todos en el módulo de preparación de muestras 70, en lugar de secos en el panel de procesamiento fluídico 354). En el presente documento se explican modos de realización ejemplares. Sin embargo, como se apreciará por los expertos en la técnica, se puede usar cualquier número de configuraciones de reactivos secos y reactivos líquidos en el módulo de preparación de muestras 70.

El compartimiento dentro del módulo de reacción 240 formado entre el panel de procesamiento fluídico 354 y la placa superior 241 descrito anteriormente, se llena en general con un fluido en el que las nanogotas de analito diana (normalmente soluciones acuosas) son inmiscibles, y este fluido inmiscible es en general menos polar que la solución de la gota. Como se describe en la patente de EE. UU. n.° 8.541.177, existen dos maneras generales de aislar gotas en almohadillas, que incluyen llenar el compartimento con un fluido inmiscible que incluye líquidos inmiscibles y gases inmiscibles, o usar el líquido inmiscible como un encapsulante de nanogotas, por ejemplo, dando a la nanogota una carcasa de aceite haciendo pasar la nanogota a través de una interfase aire/aceite.

Los fluidos inmiscibles en particular adecuados para su uso en los ensayos de detección de ácidos nucleicos descritos en el presente documento incluyen, pero no se limitan a, aceites de silicona, aceite mineral, aceites de fluorosilicona; hidrocarburos, incluyendo, por ejemplo, alcanos, tales como decano, undecano, dodecano, tridecano, tetradecano, pentadecano, hexadecano; alcanos alifáticos y aromáticos, tales como dodecano, hexadecano y ciclohexano, aceites hidrocarbonados, aceites minerales, aceites de parafina; aceites halogenados, tales como fluorocarbonuros y perfluorocarbonuros (por ejemplo, líquidos Fluorinert 3M), así como mezclas de los anteriores. Los ejemplos de fluidos de relleno de gas adecuados incluyen, sin limitación, aire, argón, nitrógeno, dióxido de carbono, oxígeno, aire humidificado, cualquier gas inerte. En un modo de realización, la fase principal es una solución acuosa, y la fase secundaria es aire o aceite, que es relativamente inmiscible con agua. En otro modo de realización, el fluido de relleno incluye un gas que llena el espacio entre las placas que rodean las nanogotas. Un fluido de relleno preferente es aceite de baja viscosidad, tal como aceite de silicona. Otros fluidos adecuados se describen en la solicitud de patente de EE. UU. n.° 60/736.399, titulada "Filler Fluids for Droplet-Based Microfluidics", presentada el 14 de noviembre de 2005. El fluido se puede seleccionar para evitar cualquier evaporación significativa de las nanogotas.

Como se entenderá por los expertos en la técnica, el movimiento de nanogotas de almohadilla a almohadilla, con la adición de reactivos según sea necesario, se puede usar para cualquier número de manipulaciones de muestra. En el caso de las manipulaciones de ácidos nucleicos para la detección de ácidos nucleicos, estas manipulaciones incluyen en general la adición de reactivos, tales como enzimas de PCR, tampón de PCR, cebadores, exonucleasa, enzimas retrotranscriptasas (RT), tampones de RT-PCR, tampones señal, sondas señal, etc.

En diversos modos de realización, una o más porciones, o secciones, de la vía de rejilla de electrodos de las almohadillas se exponen a calor dentro de zonas térmicas discretas para, por ejemplo, amplificación, digestión por exonucleasa, retrotranscripción, elución de diana y detección electroquímica. Dichas zonas térmicas pueden comprender una región de detección 378, una región de exonucleasa 380 y regiones de termociclado (PCR) (también denominadas zonas térmicas) 382a, 382b, 382c.

Como apreciarán los expertos en la técnica, algunas manipulaciones, tales como la amplificación por PCR, requieren termociclado entre 2 y 3 temperaturas diferentes (unión de cebador, extensión y desnaturalización), mientras que otras requieren una temperatura uniforme para obtener los mejores resultados, por ejemplo, procesos enzimáticos tales como el uso de exonucleasa y retrotranscriptasa, temperatura(s) específica(s) para una mejorada elución y/o resuspensión de reactivos, o temperaturas de unión/ensayo en el caso de la detección electroquímica. Las técnicas de amplificación isotérmica y otras alternativas de PCR requieren típicamente un control preciso de la temperatura.

En diversos modos de realización, el calor aplicado a diferentes porciones del panel de procesamiento fluídico 354 se genera por componentes térmicos, tales como calefactores resistivos o chips termoeléctricos (Peltier) y se encuentran fuera del cartucho en las bahías de procesamiento del instrumento en el que se coloca el cartucho 10. A continuación se describen ejemplos de dichos componentes térmicos.

En un modo de realización, las zonas de manipulación de muestras en el panel de reacción 354 pueden incluir opcionalmente sensores, por ejemplo, para monitorizar y controlar las temperaturas de las zonas térmicas, en particular en el caso en que sean deseables temperaturas específicas. Estos sensores pueden incluir, pero no se limitan a, termopares y detectores de temperatura resistivos (RTD). De forma alternativa, dichos sensores también pueden estar "fuera del cartucho" en las bahías.

En diversos modos de realización para detectar dianas de ácido nucleico, el panel de procesamiento fluídico 354 comprende una o más vías de termociclado o PCR o amplificación, 364a, 364b, 364c y 364d. El panel de procesamiento fluídico 354 puede contener 1, 2, 3 o más vías de termociclado de almohadillas. Estas se pueden usar para reacciones de PCR individuales (por ejemplo, una nanogota se mueve hacia arriba y hacia abajo por una vía o hacia arriba por un vía y hacia abajo por otra, etc.) o para multiplexación (por ejemplo, para múltiples vías, múltiples nanogotas diferentes se pueden mover hacia arriba y hacia abajo por cada vía).

Como apreciarán los expertos en la técnica, cada reacción de PCR se puede multiplexar adicionalmente. Es decir, para la amplificación específica de diana, el uso de múltiples conjuntos de cebadores en una reacción de PCR única puede ser engorroso y, por tanto, la presente invención permite que múltiples reacciones logren mayores niveles de multiplexación. Por ejemplo, para la evaluación de 21 secuencias diana diferentes (por ejemplo, en el cribado de virus respiratorios), puede ser deseable realizar 3 reacciones diferentes de siete conjuntos de cebadores; por ejemplo, una primera nanogota de muestra de PCR en una primera vía recoge un primer conjunto de 7 pares de cebadores (por ejemplo, "Mezcla de cebadores A"), una segunda nanogota recoge en una segunda vía un segundo conjunto de 7 pares de cebadores ("Mezcla de cebadores B") y una tercera nanogota recoge en una tercera vía un tercer conjunto ("Mezcla de cebadores C"). En algunos modos de realización, se puede procesar más de una nanogota en cada vía, por lo que cada vía puede incluir más de un conjunto de cebadores. En algunos modos de realización, los cebadores serán completamente diferentes en cada conjunto; en otros, los controles de redundancia y/o internos se integran en el sistema mediante la adición de los mismos conjuntos de cebadores a diferentes vías. El número de multiplexaciones se puede variar fácilmente a través del programa informático sin necesidad de modificar ningún componente físico del sistema.

En general, las reacciones de amplificación adecuadas para su uso en los presentes sistemas usan conjuntos de cebadores en los que un cebador de cada conjunto tiene un extremo bloqueado que es insensible a las exonucleasas estándar. Es decir, es deseable retirar una cadena de los amplicones bicatenarios que se generan en la reacción de PCR para simplificar las reacciones de detección y retirar la señal de fondo. Por tanto, al realizar una primera reacción de PCR y, a continuación, añadir exonucleasa, se digiere una hebra del amplicón bicatenario, dejando solo la hebra de detección.

El uso de múltiples zonas de calentamiento a lo largo de las vías de termociclado 364a-d, como se representa en general en la FIG. 59, permite que las nanogotas se desplacen a través de las zonas térmicas apropiadas. Como se muestra en la FIG. 59, se muestran las cuatro vías de termociclado 364a, 364b, 364c y 364d que se extienden a través de las tres zonas térmicas 382a, 382b y 382c. Los elementos térmicos, por ejemplo, calefactores resistivos, correspondientes a las zonas térmicas, las zonas 382a, 382b y 382c, son elementos calefactores fuera del cartucho y se pueden mantener a temperaturas de 95 °C, 72 °C y 64 °C para su uso en el termociclado de PCR. En algunos modos de realización, se pueden usar dos zonas de temperatura diferentes (por ejemplo, aproximadamente 95 °C para desnaturalización y aproximadamente 60 °C para hibridación y extensión) para una reacción de PCR en dos etapas. En otros modos de realización, se puede emplear una configuración de tres zonas y dos temperaturas en la que un calefactor intermedio correspondiente a la zona térmica intermedia 382b controla la temperatura de desnaturalización (por ejemplo, aproximadamente 95 °C) y calefactores adicionales correspondientes a las zonas térmicas 382a, 382c a cada lateral del calefactor de desnaturalización proporcionan sustancialmente la misma temperatura de hibridación y extensión (por ejemplo, aproximadamente 60 °C). En esta configuración, se pueden realizar ciclos de amplificación en dos etapas con más de una nanogota en cada vía de termociclado 364a-d. Por ejemplo, se pueden situar dos nanogotas en cada vía de termociclado y espaciarlas de tal manera que, cuando una nanogota está en la zona de desnaturalización 382b, la otra está en una de las zonas de hibridación y de extensión combinadas 382a o 382b, y viceversa. Cada nanogota puede recoger reactivos de amplificación (por ejemplo, un cóctel de cebadores) en localizaciones, por ejemplo, en cada extremo de una vía de termociclado, tales como las localizaciones 366a, 366b de cada una de las vías de termociclado 364a-d. Al transportar las nanogotas en tándem hacia adelante y hacia atrás entre las zonas de desnaturalización y de hibridación/extensión, se pueden amplificar ambas en la misma cantidad de tiempo que normalmente llevaría amplificar una sola nanogota. En una configuración de cuatro vías, como se muestra, esto significa que se pueden amplificar ocho nanogotas simultáneamente en lugar de tres.

En diversos modos de realización, el cartucho múltiple 10 de la presente invención se basa en el uso de electrodos y marcadores electroquímicos para la detección de analitos diana. En general, la superficie de los electrodos dentro de cada matriz de electrosensores 363a, 363b, 363c y 363d (opcionalmente recubierta con una monocapa autoensamblada (SAM)) tiene ligandos de captura que se unen a la diana. Se incluye un segundo ligando marcador, que también se une a la diana, de modo que, en presencia de la diana, el ligando marcador se une cerca de la superficie del electrodo y se puede detectar electrónicamente.

Por tanto, la zona de detección del panel de procesamiento fluídico 354 comprende una o más matrices separadas de electrodos de detección 363a, 363b, 363c y 363d dentro de las respectivas zonas de electrosensores 360a, 360b, 360c y 360d. Por "electrodo", en el presente documento, se entiende una composición que, cuando se conecta a un dispositivo electrónico, puede detectar una corriente o carga y convertirla en una señal. De forma alternativa, un electrodo se puede definir como una composición que puede aplicar un potencial a y/o pasar electrones a o desde especies en la solución. Los electrodos preferentes son conocidos en la técnica e incluyen, pero no se limitan a, determinados metales y sus óxidos, incluyendo oro; platino; paladio; silicio; aluminio; electrodos de óxidos metálicos que incluyen óxido de platino, óxido de titanio, óxido de estaño, óxido de indio y estaño, óxido de paladio, óxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de molibdeno (Mo<2>O<6>), óxido de tungsteno (WO<3>) y óxidos de rutenio; y carbono (incluyendo electrodos de carbono vítreos, grafito y pasta de carbono). Los electrodos preferentes incluyen electrodos de oro, silicio, carbono y óxido metálico, siendo en particular preferente el oro. En un modo de realización en particular útil, tanto la rejilla de electrodos de electrohumectación como los electrodos de detección son de oro y se fabrican simultáneamente en el panel de procesamiento de fluidos 354.

El presente sistema encuentra utilidad particular en formatos de matriz, es decir, en los que existe una matriz de electrodos de detección direccionables. Por "matriz", en el presente documento, se entiende una pluralidad de ligandos de captura en electrodos en un formato de matriz; el tamaño de la matriz dependerá de la composición y el uso final de la matriz. Se pueden preparar matrices que contienen de aproximadamente dos ligandos de captura diferentes a aproximadamente 50 a 100. En algunos modos de realización preferentes, 80 o 100 electrodos de detección de trabajo se dividen en cuatro o cinco zonas distintas de veinte, teniendo cada zona hasta sesenta sondas de captura (tres sondas de captura diferentes por electrodo).

La zona de detección del panel de procesamiento fluídico 354 comprende una o más matrices de electrodos de detección 363a-d, cada una de las cuales está dentro de una zona de electrosensores 360a-d que está en comunicación fluida con la vía de nanogotas de una asociada de las zonas de mezclado de detección 385a-d. Es decir, las nanogotas que contienen los amplicones recogerán el reactivo de detección necesario, tal como la sonda marcadora (por ejemplo, un cóctel de sondas señal que puede estar en forma seca, por ejemplo, en las localizaciones 362a, 362b, 362c y 362d) contigua a las zonas de detección de electrosensores 360a, 360b, 360c y 360d, respectivamente, y luego se dispersarán en las zonas de detección de electrosensores asociadas 360a, 360b, 360c y 360d. Los cócteles de sondas señal se pueden aplicar a una porción de la placa superior 241 que forma las localizaciones 362a, 362b, 362c y 362d o a una porción del panel de procesamiento fluídico 354 que cubre las localizaciones 362a, 362b, 362c y 362d. En general, cada zona de detección recibe una o más nanogotas de muestra que, en general, se dispersan en la matriz de electrodos, en lo que se considera una "almohadilla" más grande.

En un modo de realización, el módulo de reacción 240 incluye cuatro (4) zonas de detección de electrosensores, y cada matriz de electrosensores incluye 20 electrodos de trabajo (que pueden incluir un electrodo de referencia y un electrodo auxiliar). Cada electrodo de detección de cada matriz de electrosensores 363a-d comprende un cable independiente (interconexión) para transmitir señales de entrada y de respuesta electrónica para cada electrodo de la matriz, de modo que tanto las señales de entrada como las de respuesta electrónica se puedan monitorizar independientemente para cada electrodo. Es decir, cada electrodo es independientemente direccionable. Además, el módulo de reacción se configura preferentemente para el control independiente de las almohadillas de electrohumectación que rodean cada electrodo de cada matriz de electrosensores 363a, 363b, 363c y 363d.

Además de los componentes del panel de procesamiento fluídico 354 descritos anteriormente, el panel de procesamiento fluídico 354 también puede comprender opcionalmente una EPROM, EEPROM o RFID para identificar el cartucho, por ejemplo, que contiene información sobre el lote, tratamiento o contenido del cartucho múltiple 10. Esto puede incluir información sobre la identificación del ensayo, por ejemplo.

Visión general del instrumento

Un instrumento configurado para procesar el cartucho múltiple 10 y que realiza aspectos de la presente invención se indica con el número de referencia 400 en la FIG. 32. El instrumento comprende una consola de control 402, uno o más módulos de procesamiento 410 acoplados de forma funcional a la consola de control 402, bahías de procesamiento dentro de cada módulo de procesamiento 410, cada uno de los cuales se configura para recibir un cartucho múltiple y procesar el cartucho múltiple independientemente de las otras bahías, y programa informático de instrumento (ISW). En diversos modos de realización, el instrumento comprende una consola de control 402 y hasta cuatro módulos de procesamiento 410, incluyendo cada módulo de procesamiento seis bahías de procesamiento. Cada módulo de procesamiento 410 se acopla de forma funcional a la consola de control 402, por ejemplo, para intercambiar alimentación, datos de entrada y salida, y transmisiones de señales de control con la consola de control 402 y también se puede conectar físicamente a la consola de control 402. Cada bahía de procesamiento con el módulo de procesamiento 410 se configura para aceptar un cartucho múltiple 10 a la vez y para procesar el cartucho independientemente de otras bahías de procesamiento que procesan otros cartuchos múltiples. En diversos modos de realización, el instrumento se configura para que cada bahía de procesamiento complete el procesamiento de un cartucho en 60 minutos o menos.

El ISW proporciona la interfaz gráfica de usuario para que el usuario inicie ejecuciones, reciba resultados y proporcione entradas que controlen al menos parcialmente el funcionamiento del instrumento. En diversos modos de realización, el ISW se configura para ejecutarse en un ordenador con Windows® con una pantalla táctil 404 localizada en la consola de control 402 que proporciona la funcionalidad principal para la entrada del usuario. En diversos modos de realización, el instrumento se configura para proporcionar conectividad a una red de área local ("LAN") y a un sistema de información de laboratorio ("LIS"). El instrumento también puede incluir un escáner de códigos de barras (no mostrado) que facilita el inicio de sesión en el ISW, el seguimiento de muestras y rasgos característicos de identificación positiva del instrumento.

La consola de control 402 del instrumento incluye un panel de pantalla táctil 404, un ordenador del sistema, una fuente de alimentación, conectividad a sistemas de datos externos y conectividad para el/los módulo(s) de procesamiento y la(s) bahía(s) de procesamiento. En diversos modos de realización, una fuente de alimentación en la consola de control alimenta todo el instrumento. El cableado desde la consola de control proporciona transmisión de alimentación y permite el flujo de datos hacia y desde las bahías de procesamiento. En diversos modos de realización, la consola de control también tiene una disposición para unir físicamente el uno o más módulos de procesamiento a la consola de control

Cada bahía de procesamiento incluye programa informático(hardware),soporte lógico inalterable(firmware)y electrónica que ejecuta un ensayo en un cartucho múltiple 10. Cada bahía de procesamiento puede incluir una PCB de bahía. En diversos modos de realización, la PCB de bahía incluye la electrónica y el soporte lógico inalterable de la bahía de procesamiento (tal como microprocesadores y soporte lógico inalterable en los microprocesadores), circuitos que suministran alimentación (por ejemplo, hasta 300 V a las almohadillas de electrohumectación) en el cartucho múltiple, circuitos que realizan la detección electrónica de productos de reacción en el cartucho múltiple, circuitos que controlan los calefactores en la bahía de procesamiento que interactúan con el cartucho múltiple, circuitos que miden y controlan las temperaturas en el cartucho múltiple, circuitos que controlan el movimiento de diversos componentes móviles de la bahía de procesamiento y circuitos que controlan una bomba de la bahía de procesamiento.

Cada bahía de procesamiento también puede incluir una PCB de conector. En diversos modos de realización, la PCB de conector incluye clavijas pogo configuradas para hacer contacto con el cartucho múltiple y transmitir datos, señales de control y alimentación entre el cartucho múltiple y la PCB de bahía de procesamiento y clavijas pogo configuradas para hacer contacto eléctrico con elementos calefactores dentro de la bahía de procesamiento.

Cada bahía de procesamiento incluye además motores paso a paso. En diversos modos de realización, la bahía de procesamiento comprende dos motores paso a paso: un motor paso a paso que controla el posicionamiento de imanes, calefactores y clavija pogo, u otros elementos conectores, con respecto al cartucho múltiple, y un motor paso a paso que controla una placa del seguidor de leva dentro de la bahía de procesamiento que comprime las ampollas en el cartucho múltiple y provoca que las ampollas dispensen su contenido en una secuencia predefinida.

Cada bahía de procesamiento también incluye un conjunto de compresión de ampollas configurado para comprimir las ampollas del cartucho múltiple 10 en una secuencia especificada y accionar las válvulas activas del cartucho múltiple 10, dispensando de este modo el contenido de las ampollas del cartucho en la secuencia especificada. En diversos modos de realización, el conjunto de mecanismo de compresión de ampollas comprende una matriz de accionadores de compresión de ampollas, o mecanismos de compresión, comprendiendo cada uno un brazo de leva configurado para empujar una almohadilla de compresión sobre una ampolla. El conjunto de mecanismo de compresión de ampollas incluye además una placa del brazo de leva dentro de la cual los brazos de leva y las almohadillas de compresión de los mecanismos de compresión se montan de forma funcional encima de las ampollas para el movimiento entre una posición retraída y una posición extendida de compresión de ampollas, una placa del seguidor de leva que es móvil con respecto a la placa del brazo de leva e incluye hendiduras con resaltos (u otros elementos de seguidor de leva) localizadas y secuenciadas para acoplarse a los brazos de leva de la matriz de actuadores a medida que la placa del seguidor de leva se mueve con respecto a la placa del brazo de leva para accionar los brazos de leva para comprimir las ampollas en una secuencia determinada por las localizaciones relativas de los mecanismos de compresión en la placa del brazo de leva y las hendiduras y resaltos de la placa del seguidor de leva.

Cada bahía de procesamiento también puede incluir una bomba acoplada al cartucho múltiple 10 por medio del puerto para bomba 104 y configurada para proporcionar una fuerza de motivación para los reactivos y la muestra en el módulo de preparación de muestras del cartucho múltiple.

Cada bahía de procesamiento también puede incluir una PCB de LED 466 (véanse las FIGS. 38-41) que proporciona indicadores LED del estado de la bahía de procesamiento y sensores ópticos que detectan condiciones dentro del cartucho múltiple, por ejemplo, a través del orificio óptico de entrada 14 y el puerto óptico de salida 16.

Cada bahía de procesamiento también puede incluir equipo informático de montaje configurado para unir la bahía de procesamiento al módulo de procesamiento y conectores eléctricos configurados para transmitir alimentación y datos entre la bahía de procesamiento y el módulo de procesamiento.

Cada bahía de procesamiento también puede incluir un portador de cartucho múltiple configurado para proporcionar una conexión física y alineación entre la bahía superior, que comprende el conjunto de mecanismo de compresión de ampollas, y un conjunto de procesamiento de cartucho múltiple, o bahía inferior, que comprende un conjunto de portador de cartucho, un conjunto de calentamiento y control, y un conjunto de bastidor de levas configurado para efectuar el movimiento del conjunto de calentamiento y control con respecto a un cartucho múltiple contenido en el conjunto de portador de cartucho.

Consola de control

Un instrumento de procesamiento que realiza aspectos de la presente invención y configurado para procesar el cartucho múltiple 10 descrito anteriormente se indica con el número de referencia 400 en la FIG. 32. Como se indica anteriormente, el instrumento 400 incluye la consola de control 402 y uno o más módulos de procesamiento 410 asociados de forma funcional con la consola de control 402. La consola de control 402, en un modo de realización, incluye un panel de visualización 404 que presenta una interfaz gráfica de usuario y que comprende una pantalla táctil mediante la cual un usuario puede introducir información en la consola de control 402 y/o mediante la cual se puede presentar información al usuario. En diversos modos de realización, la consola de control 402 puede comprender medios adicionales o alternativos para introducir datos, tales como teclados, micrófonos, conmutadores, escáneres operados manualmente, entrada activada por voz, etc. Como se indica además anteriormente, el instrumento puede incluir un escáner de códigos de barras para leer códigos de barras, por ejemplo, códigos de barras unidimensionales o bidimensionales, u otros tipos de escáneres para leer códigos legibles por máquina, tales como un escáner RFID. En diversos modos de realización, la consola de control 402 puede comprender medios adicionales o alternativos para emitir datos (es decir, información y/o resultados), incluyendo discos duros u otros medios de almacenamiento, monitores, impresoras, luces indicadoras o elementos señal audibles (por ejemplo, zumbador, bocina, timbre, etc.), correo electrónico, mensaje de texto, etc.

Módulo de procesamiento

Como se muestra en las FIGS. 32 y 34, cada módulo de procesamiento 410 incluye una o más puertas de cartucho 412, estando cada puerta de cartucho 412 asociada con una bahía de procesamiento (descrita a continuación) dentro de la cual se puede procesar un cartucho 10. En el modo de realización ilustrado, cada módulo de procesamiento 410 incluye seis (6) puertas de cartucho 412 y bahías de procesamiento asociadas. Cada puerta de cartucho 412 se configura para aceptar un cartucho múltiple 10, preferentemente en una única orientación preferente. Cada puerta de cartucho también incluye preferentemente una puerta que se puede cerrar (por ejemplo, un panel de puerta pivotante) que es desviada, por ejemplo, por un resorte o similar, en una posición cerrada, pero se puede abrir mediante empuje cuando se inserta un cartucho en la misma.

En diversos modos de realización, cada módulo de procesamiento 410 se acopla de forma funcional a la consola de control 402. El módulo de procesamiento 410 se puede acoplar electrónicamente a la consola de control 402 para permitir transmisiones electrónicas entre la consola de control 402 y el módulo de procesamiento 410. Dichas transmisiones electrónicas pueden comprender transmisiones de alimentación desde la consola de control al módulo de procesamiento para alimentar diversos componentes electrónicos dentro del módulo de procesamiento, señales de control, datos de entrada, datos de salida, etc.

Cada módulo de procesamiento 410 también se puede conectar físicamente, por ejemplo, en una relación yuxtapuesta como se muestra en la FIG. 32, con la consola de control 402. Como en el modo de realización ilustrado, el instrumento 400 puede incluir uno o más módulos de procesamiento 410 asegurados a uno o ambos laterales de la consola de control 402. Se pueden asegurar módulos de procesamiento adicionales a otros módulos de procesamiento en una relación yuxtapuesta en uno o ambos laterales de la consola de control 402. En una disposición preferente, el instrumento 400 incluye hasta 2 módulos de procesamiento 410 asegurados a cada lateral de la consola de control 402, comprendiendo cada módulo de procesamiento 410 seis (6) puertas de cartucho 412 y bahías de procesamiento asociadas para procesar hasta seis cartuchos múltiples 10 por módulo de procesamiento.

Es preferente que la consola de control 402 y el módulo de procesamiento 410 se proporcionen de una manera modular como se muestra para facilitar la escalabilidad del instrumento, por ejemplo, añadiendo uno o más módulos de procesamiento 410 a o restando uno o más módulos de procesamiento 410 de una única consola de control 402, y también para facilitar la resolución de problemas del instrumento, con lo que un módulo de procesamiento 410 que tiene una o más bahías de procesamiento que funcionan mal se puede retirar del instrumento para su reparación o sustitución, y el instrumento todavía puede ser utilizable con los módulos de procesamiento funcionales 410 restantes.

En un modo de realización alternativo, sin embargo, se puede proporcionar una consola de control y una pantalla de entrada asociada y/u otros medios de entrada y una o más, preferentemente una pluralidad de, puertas de cartucho y bahías de procesamiento asociadas en un único instrumento integral que tiene un único alojamiento.

Otros detalles del módulo de procesamiento 410 se muestran en las FIGS. 35, 36 y 37. Cada módulo de procesamiento 410 incluye una pluralidad de puertas de cartucho 412 y bahías de procesamiento 440 asociadas. El modo de realización ilustrado incluye seis (6) bahías de procesamiento 440. Las bahías de procesamiento 440 se disponen en una disposición apilada dentro de una alojamiento del módulo de procesamiento 410. Cada bahía de procesamiento 440 tiene asociada con la misma un bastidor 418 que rodea parcialmente la bahía de procesamiento con un panel superior horizontal 420 y un panel trasero vertical 422 (véase la FIG. 37). Como se muestra en las figuras, un panel frontal 413 del módulo de procesamiento 410 dentro del cual se sitúan las puertas de cartucho 412 se orienta en un ángulo inclinado hacia atrás desde la parte inferior del módulo de procesamiento 410 hasta la parte superior del módulo de procesamiento 410. Esto puede ser por motivos ergonómicos y/o estéticos. En otros modos de realización, un panel frontal del módulo de procesamiento puede ser vertical. Debido al ángulo del panel frontal 413 del módulo de procesamiento 410, cada bahía de procesamiento 440 está desplazada horizontalmente (es decir, hacia atrás) con respecto a la bahía de procesamiento inmediatamente debajo de ella.

En diversos modos de realización, cada bahía de procesamiento 440 tiene asociada con la misma un ventilador de ventilación 416 asegurado al panel vertical 422 del alojamiento 418 y un tubo de ventilación 414 que se extiende desde el ventilador 416 hasta una pared trasera del alojamiento del módulo de procesamiento 410. Como se muestra en las figuras, debido a la inclinación del panel frontal 413 y al desplazamiento horizontal de las bahías de procesamiento 440, los tubos de ventilación 414 tienen longitudes decrecientes que progresan desde la bahía de procesamiento más inferior 440 hasta la bahía de procesamiento más superior.

El módulo de procesamiento 410 puede incluir además elementos estructurales adicionales para asegurar cada una de las bahías de procesamiento 440 dentro del alojamiento del módulo de procesamiento. Las bahías de procesamiento 440 y el módulo de procesamiento 410 se configuran preferentemente de modo que cada bahía 440 se pueda retirar independientemente del módulo de procesamiento 410 y reemplazar para facilitar la reparación del instrumento si una o más bahías de procesamiento 440 funcionan mal o necesitan mantenimiento o reparación de otro modo.

Bahía de procesamiento

Una bahía de procesamiento 440 se muestra en diversas vistas en las FIGS. 38, 39, 40 y 41. En cada una de las FIGS. 38-41, el bastidor 418 de la bahía de procesamiento 440 se omite de la figura. La FIG. 38 es una vista en perspectiva frontal desde el lateral derecho del módulo de procesamiento 440 con un cartucho múltiple 10 insertado en el mismo. La FIG. 39 es una vista en perspectiva frontal desde el lateral izquierdo del módulo de procesamiento 440 con un cartucho múltiple 10 insertado en el mismo. La FIG. 40 es una vista en perspectiva trasera desde el lateral derecho del módulo de procesamiento 440. La FIG. 41 es una vista en perspectiva frontal desde el lateral derecho en despiece del módulo de procesamiento 440 con un cartucho múltiple 10 insertado en el mismo.

Cada bahía de procesamiento 440 tiene una bandeja de goteo 446 que forma un suelo inferior de la bahía de procesamiento 440 y se construye y dispone para contener fugas de fluido que se pueden producir desde el cartucho múltiple 10 y para proporcionar una estructura de soporte y montaje para diversos componentes de la bahía de procesamiento 440. Una PCB (placa de circuito impreso) principal 442, también denominada PCB de bahía, proporciona el control principal de la bahía de procesamiento 440, así como la distribución y transmisión de datos y alimentación. Un conector flexible 444 conecta la PCB de bahía 442 con una PCB de conector (descrita a continuación, no visible en las FIGS. 38-41) dentro de la bahía de procesamiento 440, como se describirá con más detalle a continuación. La bahía de procesamiento 440 puede incluir además elementos de alineación, tales como dos (2) elementos de alineación hembra tubulares 460, 462, que reciben elementos de alineación macho dispuestos dentro del módulo de procesamiento 410 para alinear y posicionar apropiadamente la bahía de procesamiento 440 en una localización de montaje de bahía dentro del módulo de procesamiento 410.

La bahía de procesamiento 440 se puede dividir conceptualmente a lo largo de líneas funcionales entre un conjunto de procesamiento de cartucho 470 (también conocido como la bahía inferior) y un conjunto de mecanismo de compresión de ampollas (o cámara deformable) 750 (también conocido como la bahía superior). La función principal del conjunto de procesamiento de cartucho 470 es recibir el cartucho 10, asegurar el cartucho dentro de la bahía 440, aplicar calor y fuerzas magnéticas al módulo de procesamiento 240 del cartucho múltiple 10, aplicar alimentación controlada al cartucho múltiple 10, acoplar el mezclador rotatorio 192 del cartucho 10 y efectuar la rotación accionada del mezclador rotatorio 192, y expulsar el cartucho 10 de la bahía de procesamiento 440 al finalizar un ensayo u otro procedimiento realizado dentro de la bahía 440. La función principal del conjunto del mecanismo de compresión de ampollas 750 es colapsar las diversas cámaras deformables del cartucho múltiple 10 en una secuencia apropiada. Cada uno de estos diversos componentes se analizarán con más detalle a continuación.

La bahía de procesamiento 440 incluye además una PCB de LED 466 para controlar uno o más LED que proporcionan información a un usuario, tal como indicar el estado de la bahía de procesamiento 440 y/o si un cartucho está localizado dentro de la bahía de procesamiento 440. Los LED de estado pueden ser visibles a través de una tubería de luz u otro transmisor óptico que proporciona una señal de indicación óptica contigua a la puerta del cartucho 412 asociada con la bahía 440 en el panel frontal 413 del módulo de procesamiento 410. La PCB de LED 466 también puede controlar sensores ópticos construidos y dispuestos para detectar (por ejemplo, generar una señal), a través de los puertos ópticos de entrada y salida 14, 16, el flujo de fluido a través de la cámara de detección óptica de entrada 154 y la cámara de detección óptica de salida 158 del módulo de preparación de muestras 70.

Las paredes laterales 472, 474 se extienden hacia arriba a lo largo de laterales opuestos de la bahía de procesamiento 440 y se pueden asegurar a elementos que se extienden hacia arriba 443, 445 de la bandeja de goteo 446. Una placa de montaje 640 incluye una placa de ampolla 644 en general horizontal (véase la FIG. 42) asegurada a los bordes superiores de las paredes laterales 472, 474 y que en general separa el conjunto de procesamiento de cartucho 470 del conjunto de compresión de ampollas 750.

En diversos modos de realización, cada bahía de procesamiento 440 incluye además un motor de seguidor de leva 834 y un codificador asociado 838 y un motor de bastidor de levas 602. El motor de placa de levas 834 y el motor de bastidor de levas 602 se aseguran a un montaje de motor 642 de la placa de montaje 640 (véase la FIG. 42).

Una bomba 458 proporciona la presión que se aplica al cartucho múltiple 10 por medio del puerto para bomba 104.

Como se describirá con más detalle a continuación, el conjunto de procesamiento de cartucho 470 incluye un conjunto de calefactor Peltier para efectuar procedimientos térmicos dentro de la bahía de procesamiento 440. Para ventilar la bahía de procesamiento 440 y disipar el exceso de calor generado en el calefactor Peltier, la bahía de procesamiento 440 puede incluir un conjunto de ventilación Peltier. El conjunto de ventilación comprende un ventilador de enfriamiento 448 unido a un montaje de ventilador 450 de la bandeja de goteo 446 y situado frente a un tubo de flujo de aire que se extiende entre el ventilador de enfriamiento 448 y el conjunto de calentamiento Peltier dentro de la bahía de procesamiento 440. En diversos modos de realización, el tubo de flujo de aire puede comprender un tubo de enfriamiento 452 y una cubierta de tubo 456 que se extiende entre el ventilador de enfriamiento 448 y el comienzo del tubo de enfriamiento 452. (Véanse las FIGS. 39 y 41).

Conjunto de procesamiento de cartucho (bahía inferior)

Los aspectos del conjunto de procesamiento de cartucho 470 se muestran en las FIGS. 41 y 42. Como se indica anteriormente, la mayoría de los rasgos característicos del conjunto de procesamiento de cartucho 470 se localizan debajo de la placa de ampolla 644 del montaje de motor 642. El conjunto de procesamiento de cartucho 470 incluye un conjunto de portador de cartucho 650 configurado para recibir y mantener, y más adelante expulsar, un cartucho múltiple 10. El conjunto de portador de cartucho 650 se asegura a una superficie inferior de la placa de ampolla 644 de la placa de montaje 640.

Un conjunto de bloque de levas 600 incluye un bastidor de levas 606 que rodea el conjunto de portador de cartucho 650 en tres laterales y se monta para un movimiento lineal hacia delante y hacia atrás dentro de la bahía de procesamiento 440 donde se soporta en los seguidores de leva lineales 480a, 480b que se extienden desde cada una de las paredes laterales 472, 474 en una ranura de seguidor 612 formada en cada lateral del bastidor de levas 606.

Un conjunto de motor de mezclado 700 se conecta de forma pivotante a la placa de ampolla 644 debajo de la placa de ampolla y se configura para pivotar con y sin acoplamiento funcional con el mezclador rotatorio 192 del cartucho múltiple 10 dispuesto dentro del conjunto de portador de cartucho 650.

Un conjunto de calentamiento y control 500 se sitúa debajo del conjunto de portador de cartucho 650 y se acopla de forma funcional al bastidor de levas 606 y al conjunto de bloque de levas 600 para convertir el movimiento longitudinal hacia adelante y hacia atrás del bastidor de levas 606 en movimiento vertical del conjunto de calentamiento y control 500 para poner selectivamente el conjunto de calentamiento y control 500 en contacto con una superficie inferior del cartucho múltiple 10 cuando se inserta un cartucho en el conjunto de portador de cartucho 650.

Conjunto de portador de cartucho

Otros detalles del conjunto de portador de cartucho 650 se muestran en la FIG. 46, que es una vista en perspectiva en despiece del conjunto de portador de cartucho 650 con otros componentes del conjunto de procesamiento de cartucho 470 omitidos. El conjunto de portador de cartucho 650 incluye un soporte de portador 652 que comprende un bastidor en general rectangular que se asegura a la parte inferior de la placa ampolla 644 de la placa de montaje 640. Se puede proporcionar un detector para detectar cuándo se inserta un cartucho múltiple 10 (no mostrado en la FIG. 46) en el soporte de cartucho 652. En diversos modos de realización, el detector comprende un detector óptico que comprende un emisor 686 y un detector 688, cada uno dispuesto dentro de un bolsillo respectivo en laterales opuestos del soporte de cartucho 652. Un haz óptico desde el emisor 686 al detector 688 se entrecorta cuando se inserta un cartucho múltiple en el soporte de cartucho 652, generando de este modo una señal que indica la presencia del cartucho.

Se monta un enganche de cartucho 654 para movimiento pivotante en un extremo cerrado del soporte de cartucho 652. El enganche de cartucho 654 se monta de forma pivotante en un pasador de enganche 660 para rotar alrededor de un eje de rotación horizontal. El enganche de cartucho 654 incluye además un gancho delantero 656 y una palanca trasera 658. Un resorte de torsión 662 desvía de forma rotatoria el enganche 654 de modo que el gancho 656 esté en una posición hacia arriba. Cuando se inserta un cartucho 10 en el soporte de cartucho 652, el cartucho empuja el gancho hacia abajo hasta que el gancho 656 del enganche de cartucho 654 se acopla a un rebajo en una porción inferior de la envoltura inferior 30 del cartucho 10. La desviación del resorte de torsión 662 mantiene el gancho 656 en ese rebajo para retener el cartucho dentro del soporte de cartucho 652.

Un conjunto de eyector del cartucho 670 incluye una cremallera del eyector 672 que se sitúa dentro de una fijación de eyector 682 que se extiende hacia afuera desde un extremo trasero del soporte de cartucho 652. Los dientes de engranaje lineales de la cremallera del eyector 672 se acoplan a un engranaje de piñón de amortiguador 674 que se acopla a un amortiguador rotatorio 676 y se monta para rotación en la fijación de eyector 682 contigua a la cremallera del eyector 672. Un pasador de captura de resorte 680 se extiende a través de la cremallera del eyector 672 y se soporta en un extremo de la misma mediante una pared de extremo de la fijación de eyector 682. Un resorte de compresión 678 se dispone entre un extremo de la cremallera del eyector 672 y el extremo del pasador de captura de resorte 680. En consecuencia, la cremallera del eyector 672 se desvía longitudinalmente hacia el extremo abierto del soporte de cartucho 652. Se puede proporcionar un elemento de tope límite para evitar que la cremallera 672 del cartucho sea empujada demasiado lejos por el resorte 678. La cremallera del eyector 672 se extiende inicialmente en el soporte de cartucho 652 y se pone en contacto con el extremo de un cartucho múltiple 10 insertado en el soporte de cartucho 652. A medida que el cartucho se inserta adicionalmente en el soporte de cartucho 652, la cremallera del eyector 672 se empuja hacia atrás, comprimiendo de este modo el resorte 678 y generando una fuerza de desviación que empuja el cartucho 10 longitudinalmente hacia el extremo abierto del soporte de cartucho 652 y fuera de la bahía de procesamiento 440. Debido a que el enganche de cartucho 654 captura el cartucho múltiple completamente insertado, se evita que el conjunto de eyector 670 empuje el cartucho de nuevo fuera del soporte de cartucho 652.

Un conmutador de enganche de cartucho 666 se sitúa en el extremo cerrado del soporte de cartucho 652 y se configura para señalar cuándo se ha insertado el cartucho múltiple en una posición dentro del soporte de cartucho 652, de modo que el cartucho se acoplará mediante el enganche de cartucho 654. Al finalizar un ensayo u otro procedimiento realizado dentro de la bahía de procesamiento 440, el enganche de cartucho 654 pivota (en sentido antihorario en el modo de realización ilustrado) contra la desviación del resorte de torsión 662, de una manera que se describirá a continuación, para liberar de este modo el cartucho múltiple contenido dentro del soporte de cartucho 652. Tras la liberación del cartucho, el cartucho es expulsado por la energía almacenada en el resorte de compresión 678 que se apoya contra la cremallera del eyector 672. El piñón de amortiguador 674 y el amortiguador rotatorio asociado de forma funcional 676 con el que se acopla la cremallera del eyector 672 garantizan una liberación controlada de la cremallera del eyector 672 de modo que el cartucho múltiple 10 no se expulse demasiado bruscamente del soporte de cartucho 652.

Conjunto de calentamiento y control

Los detalles del conjunto de calentamiento y control 500 se muestran en la FIG. 43, que es una vista en perspectiva en despiece del conjunto de calentamiento y control 500 con otros componentes del conjunto de procesamiento de cartucho 470 omitidos.

El conjunto de calentamiento y control 500 incluye una placa de soporte 502, una PCB de conector 504 soportada en la placa de soporte 502, una placa de cubierta 550 que cubre parcialmente la PCB de conector 504, un conjunto de imán de cartucho 552, un conjunto de imán de preparación de muestras 570 y un accionador de imán 584 localizado debajo de la placa de soporte 502. Un pasador de alineación frontal 416 y un pasador de alineación trasero 414 se extienden hacia arriba desde la placa de soporte 502.

Un conector neumático 518 se une a los puertos neumáticos 519a, 519b de la placa de cubierta 550. El conector neumático 518 proporciona una conexión entre la fuente de presión, por ejemplo, la bomba 458, y el cartucho 10 por medio del puerto para bomba 104 y proporciona una conexión entre una válvula externa dentro de la bahía de procesamiento 440 y el conjunto de válvula pasiva 220 del cartucho 10 por medio del puerto para válvula pasiva 108 (véase la FIG. 15).

En referencia a las FIGS. 43 y 44, que es una vista en planta desde arriba de la PCB de conector 504, la PCB de conector 504 incluye un conjunto de calefactor de elución 506, un conjunto Peltier de detección 540 y un conjunto de calefactor de PCR 520a, 520b y 520c. En diversos modos de realización, el conjunto de calefactor de elución 506 comprende un elemento de calentamiento resistivo unido a una PCB dedicada y un difusor de calor compuesto de un material termoconductor unido o acoplado térmicamente de otro modo al elemento de calentamiento resistivo. De forma similar, en diversos modos de realización, cada elemento 520a, 520b y 520c del conjunto de calefactor de PCR comprende un elemento de calentamiento resistivo unido a una PCB dedicada y un difusor de calor compuesto de un material termoconductor unido o acoplado térmicamente de otro modo al elemento de calentamiento resistivo.

Los detalles del conjunto Peltier de detección 540 se muestran en la FIG. 45, que es una vista en perspectiva en despiece del conjunto Peltier 540. El conjunto 540 incluye un dispositivo Peltier 544 (es decir, un elemento termoeléctrico) acoplado a una placa de circuito impreso de alimentación y control 546. Un difusor de calor 542, preferentemente compuesto de un material térmicamente conductor, se dispone encima del dispositivo Peltier 544. Un disipador térmico 548 se dispone debajo del chip Peltier 544. El disipador térmico 548 puede comprender un panel que está en contacto superficie a superficie con una superficie del dispositivo Peltier 544 con una pluralidad de varillas (o aletas) de disipación de calor que se extienden desde el mismo y se forman a partir de un material térmicamente conductor. El conjunto Peltier de detección 540 se monta dentro, y al menos una porción del disipador térmico 548 se extiende a través, de una abertura asociada formada en la placa de soporte 542. Las varillas de disipación de calor del disipador térmico 548 se extienden por debajo de la placa de soporte 502 y se disponen en un extremo terminal del tubo de enfriamiento Peltier 452 (véanse las FIGS. 39 y 41). En un modo de realización, el Peltier de detección se configura para aplicar un gradiente térmico, por ejemplo, para reducir la temperatura de, un área de detección, por ejemplo, la región de detección 378, del cartucho múltiple 10.

Una pluralidad de matrices de clavijas de conector 510a, 510b, 510c, 510d, 510d, 510e, 510f y 510g se disponen alrededor de la PCB de conector 504 y comprenden matrices de clavijas pogo de conector que se ponen en contacto y efectúan la conexión eléctrica entre las almohadillas de conexión de las matrices de almohadillas de conector asociadas 358a-358g del panel de procesamiento fluídico 354 del cartucho múltiple 10 (véase la FIG. 58). Las conexiones entre las matrices de clavijas de conector 510a-510g y las matrices de almohadillas de conector 358a-358g proporcionan conexiones entre el instrumento 400 y el cartucho múltiple 10 para, por ejemplo, alimentación, señales de control y datos. Por ejemplo, las conexiones entre las matrices de clavijas de conector 510a-510g y las matrices de almohadillas de conector 358a-358g proporcionan alimentación y control desde el instrumento a la rejilla de electrohumectación (por ejemplo, las pistas de ciclado térmico 364a-364d, la zona de microesferas de muestra 368, la zona de hibridación 370, la zona de tampón de elución 372, la zona de reactivo de exonucleasa 374, la zona de reactivo de PCR 376, las zonas de mezclado de detección 385a-385d y la zona de exonucleasa 384). Además, las conexiones entre las matrices de clavijas de conector 510a-510g y las matrices de almohadillas de conector 358a-358g proporcionan alimentación a y reciben datos de las matrices de electrosensores 363a-363d.

Como se muestra en la FIG. 43, la PCB de conector 504 incluye además una serie de clavijas de calefactor 512, que pueden comprender clavijas pogo, que se conectan a los diversos conjuntos de calefactor 540, 506 y 520a, b, c.

El conjunto de calentamiento y control 500 incluye además un conjunto de imán de cartucho 552 y un conjunto de imán de preparación de muestras 570.

Los detalles del conjunto de imán de preparación de muestras 570 se muestran en la FIG. 49A, que es una vista en perspectiva desde arriba del conjunto de imán de preparación de muestras. El conjunto de imán de preparación de muestras 570 comprende un soporte de imán 572 montado en un husillo horizontal 574 para que pueda rotar alrededor del husillo 574 con respecto a la placa de soporte 502. Un resorte de torsión 576 desvía el conjunto de imán de preparación de muestras 570 hacia abajo. Una fijación de accionador 578 se extiende por debajo del soporte de imán 572, y un imán 580 se soporta encima del soporte de imán 572 y se asegura al mismo, por ejemplo, mediante un adhesivo adecuado. Cuando se despliega y rota hacia arriba contra la desviación del resorte de torsión 576, el imán 580 se extiende a través de aberturas alineadas formadas en la placa de soporte 502, la PCB de conector 504 y la placa de cubierta 550.

El conjunto de imán de preparación de muestras 570, cuando se despliega, se sitúa contiguo a la cámara de captura 100 del módulo de preparación de muestras 70 del cartucho múltiple 10 para aplicar de este modo una fuerza magnética a los fluidos contenidos dentro y que fluyen a través de la cámara de captura.

Los detalles del conjunto de imán de cartucho 552 se muestran en la FIG. 49B, que es una vista en perspectiva desde arriba del conjunto de imán de cartucho. El conjunto de imán de cartucho 552 comprende un bastidor de soporte de imán 554 y una matriz de imanes 556 dispuesta dentro del bastidor de soporte de imán 554. La matriz de imanes 556 puede comprender imanes individuales (por ejemplo, tres) y puede estar rodeada en los cuatro laterales por el bastidor de soporte de imán 554 para formar un bastidor que rodea la matriz de imanes 556. La matriz de imanes 556 se puede asegurar dentro del bastidor de soporte de imán 554, por ejemplo, mediante un adhesivo adecuado. Un imán de enfoque 558 se dispone dentro de una abertura en una parte superior del bastidor de soporte de imán 554. En un modo de realización, el imán de enfoque 558 es cilíndrico y puede comprender neodimio N52. El imán de enfoque 558 enfoca las fuerzas magnéticas de la matriz de imanes 556 hacia un área relativamente pequeña para atraer microesferas magnéticas de captura de diana hacia esa área pequeña. El soporte de imán 554 se monta en un husillo horizontal 560 conectado a la placa de soporte 502 de modo que el soporte de imán 554 y la matriz de imanes 556 puedan rotar alrededor del husillo 560. Un resorte de torsión 562 desvía el conjunto de imán de cartucho 552 hacia abajo. Una fijación de accionador 566 se extiende por debajo del soporte de imán 554. Cuando el soporte de imán 554 rota hacia arriba contra la desviación del resorte de torsión 562, la porción superior del conjunto de imán 552 se extiende a través de aberturas alineadas formadas en la placa de soporte 502, la PCB de conector 504 y la placa de cubierta 550.

El conjunto de imán de cartucho 552, cuando se despliega, se sitúa contiguo a la cámara de muestra 266 del módulo de reacción 240, contiguo a una posición indicada por el número de referencia 270 (véase la FIG. 26).

Volviendo ahora a la FIG. 43, los seguidores de leva 590a y 590b se extienden desde laterales opuestos de la placa de soporte 502 y un seguidor de ranura 592 se extiende desde laterales opuestos de la placa de soporte 502. Los seguidores de ranura 592 se extienden y se pueden mover verticalmente dentro de una ranura 476 formada en cada una de las paredes laterales 472, 474 (véase la FIG. 42) y se configuran para permitir el movimiento vertical de la placa de soporte 502 con respecto a las paredes laterales 472, 474 al tiempo que evitan el movimiento horizontal de la placa de soporte 502 con respecto a las paredes laterales 472, 474.

Conjunto de bastidor de levas

Los detalles de un conjunto de bastidor de levas 600 se muestran en la FIG. 47, que es una vista en perspectiva en despiece del conjunto de bastidor de levas 600 con otros componentes del conjunto de procesamiento de cartucho 470 omitidos. El conjunto de bastidor de levas 600 incluye el motor de bastidor de levas 602 que acciona un accionador lineal 604. Un bastidor de levas 606 incluye largueros longitudinales opuestos, en general paralelos, 608, 610 y un larguero transversal 614 que se extiende entre los extremos correspondientes de cada uno de los largueros longitudinales 608, 610. El accionador lineal 604 se acopla al bastidor de levas 606 en un conector de motor 618 que se proyecta hacia arriba desde el larguero transversal 614. Se forma una ranura de seguidor, o canal, 612 a lo largo del lateral exterior debajo de una superficie superior de cada uno de los largueros longitudinales 608, 610. Los elementos de seguidor 480a, 480b que se extienden desde cada una de las paredes laterales 472, 474 (véase la FIG. 42) se extienden hasta la ranura de seguidor 612.

Un riel de leva 620a se asegura al larguero longitudinal 608, y un riel de leva 620b se asegura al larguero longitudinal 610. Un borde superior del riel de leva 620a coopera con la ranura de seguidor 612 formada en el borde exterior inferior del larguero longitudinal 608 para formar un canal que recibe los seguidores de leva 480a, 480b, que permiten el movimiento longitudinal del bastidor de levas 606 y los rieles de leva 620a, 620b con respecto a las paredes laterales 472, 474, al tiempo que evitan el movimiento vertical del bastidor de levas 606 con respecto a las paredes laterales 472, 474.

Cada riel de leva 620a y 620b incluye una ranura de leva delantera 622a y una ranura de leva trasera 622b. Los seguidores de leva 590a, 590b que se proyectan desde el lateral de la placa de soporte 502 del conjunto de calentamiento y control 500 (véase la FIG. 43) se extienden hasta las ranuras de leva 622a, 622b, respectivamente. Cada ranura de leva 622a, 622b tiene un segmento horizontal inferior (el segmento del lateral derecho en la FIG.

47), un segmento horizontal superior (el segmento del lateral izquierdo en la FIG. 47) y una transición en ángulo entre el segmento horizontal inferior y el segmento horizontal superior.

Antes de insertar un cartucho múltiple 10 en el conjunto de portador de cartucho 650, el bastidor de levas 606 está en una posición relativamente hacia adelante con respecto al conjunto de calentamiento y control 500, de modo que los seguidores de leva 590a, 590b que se extienden desde la placa de soporte 502 están en el segmento horizontal inferior (el segmento del lateral derecho como se muestra en la FIG. 47) de cada una de las ranuras de leva 622a, 622b. Por tanto, la placa de soporte 502 y todo el conjunto de calentamiento y control 500 están en una posición inferior con respecto al conjunto de portador de cartucho 650. Cuando se inserta un cartucho múltiple 10 en el conjunto de portador de cartucho 650, la horquilla de alineación 246 de la placa superior 241 (véase la FIG.

24) se acopla al pasador de alineación trasero 514, que es más largo que el pasador de alineación delantero 516 y se extiende hacia arriba hasta el conjunto de portador de cartucho 650 incluso con la placa de soporte 502 en la posición inferior, para situar apropiadamente el cartucho dentro del conjunto de portador 650.

Después de que el cartucho múltiple se inserte en el conjunto de portador de cartucho 650, como se indica, por ejemplo, cuando el conmutador de enganche de cartucho 666 se activa por el extremo de un cartucho completamente insertado, el motor de bastidor de levas 602 se activa para retraer el accionador lineal 604 y el bastidor de levas 606 unido al mismo. Esto provoca el movimiento de los rieles de leva 620a, 620b con relación a la placa de soporte 502, moviendo de este modo los seguidores de leva 590a, 590b desde los segmentos horizontales inferiores del lateral derecho de las ranuras de leva 622a, 622b, hacia arriba por las transiciones en ángulo, y hasta los segmentos horizontales superiores del lateral izquierdo de las ranuras de leva 622a, 622b, elevando de este modo la placa de soporte 502 y el conjunto de calentamiento y control 500 hasta que entran en contacto con el cartucho múltiple que se ha colocado en el conjunto de portador de cartucho 650.

Elevar la placa de soporte 502 con respecto al cartucho contenido en el conjunto de portador de cartucho 650 provoca que el pasador de alineación frontal 516 de la placa de soporte 502 se extienda hasta el bucle de alineación 244 que se extiende desde la placa superior 241 (véase la FIG. 24). Con el pasador de alineación trasero 514 acoplado por la horquilla de alineación 246 y el pasador de alineación delantero 516 extendiéndose hasta el bucle de alineación 244, el cartucho se inmoviliza sustancialmente dentro del conjunto de portador de cartucho 650.

Elevar el conjunto de calentamiento y control 500 con respecto al cartucho 10 contenido en el conjunto de portador de cartucho 650 coloca las matrices de clavijas de conector 510a-510g de la PCB de conector 504 en contacto con las matrices de almohadillas de conector 358a-358g respectivas del panel de procesamiento fluídico 354 del cartucho múltiple 10. Además, el conjunto de calefactor de elución 506 de la PCB de conector 504 se pone en contacto o en estrecha proximidad (es decir, para permitir la transferencia de energía térmica) con una porción del panel de procesamiento fluídico 354 correspondiente a la región de exonucleasa 380. De forma similar, los componentes del conjunto de calefactor de PCR 520a, 520b, 520c de la PCB de conector 504 se ponen en contacto o en estrecha proximidad (es decir, para permitir la transferencia de energía térmica) con porciones del panel de procesamiento fluídico 354 correspondientes a las regiones de termociclado 382a, 382b y 382c. El conjunto Peltier de detección 540 de la PCB de conector 504 se pone en contacto o en estrecha proximidad (es decir, para permitir la transferencia de energía térmica) con porciones del panel de procesamiento fluídico 354 correspondiente a la región de detección 378. Además, el conector neumático 518 se pone en contacto con el puerto para bomba 104 y el puerto para válvula pasiva 108 del módulo de preparación de muestras 70 del cartucho múltiple 10.

Cada riel de leva 620a, 620b se asegura al larguero longitudinal 608, 610 respectivo del bastidor de levas 606 por medio de dos postes de captura de resorte roscados 624a, 624b con un resorte de compresión 626a, 626b dispuesto entre el riel de leva 620a y un cabezal de cada uno de los postes 624a, 624b. Esta configuración de "amortiguador" permite una determinada cantidad de movimiento de los rieles de leva 620a, 620b con respecto a los largueros longitudinales 608, 610 para evitar de este modo que el conjunto de calentamiento y control 500 sea empujado contra la parte inferior del cartucho múltiple 10 con una fuerza demasiado grande. En consecuencia, el conjunto de calentamiento y control 500 se empujará contra la parte inferior del cartucho múltiple con una fuerza que no es mayor que la fuerza de compresión de los resortes 626a, 626b.

En referencia a las FIGS. 43 y 48, que son una vista en sección transversal en perspectiva del bastidor de levas y de un accionador de imán 584 del conjunto de procesamiento de cartucho 470, un accionador de imán 584 se acopla al bastidor de levas 606 y se configura para hacer rotar el conjunto de imán de cartucho 552 y el conjunto de imán de preparación de muestras 570 en sus respectivas posiciones funcionales con respecto a un cartucho múltiple cuando el cartucho se inserta en el conjunto de portador de cartucho. El accionador de imán 584 incluye un resorte 587 que desvía el accionador hacia la izquierda en la FIG. 48. El accionador de imán 584 incluye una pestaña vertical 585 configurada para acoplar la fijación de accionador 566 del conjunto de imán de cartucho 552 y una pestaña vertical 586 configurada para acoplar la fijación de accionador 578 del conjunto de imán de preparación de muestras 570. El accionador de imán 584 se acopla al bastidor de levas 606 por medio de un gancho de accionador de imán 628 que se extiende por debajo de la barra transversal 614 y se acopla a un bucle de gancho 589 formado en un extremo del accionador de imán 584.

Como se indica anteriormente, antes de insertar un cartucho múltiple 10 en el conjunto de portador de cartucho 650, el bastidor de levas 606 está en una posición delantera. El accionador de imán 584 se desvía hacia adelante (hacia la izquierda) por el resorte 587, de modo que el conjunto de imán de cartucho 552 y el conjunto de imán de preparación de muestras 570 roten en sentido horario hasta sus posiciones retraídas debido a la fuerza de sus respectivos resortes de torsión 562, 576, respectivamente. En el presente contexto, las posiciones retraídas del conjunto de imán de cartucho 552 y el conjunto de imán de preparación de muestras 570 son posiciones en las que el conjunto de imán de cartucho 552 y el conjunto de imán de preparación de muestras 570 no aplican una fuerza magnética significativa a ninguna porción del cartucho múltiple 10. Después de insertar el cartucho múltiple en el conjunto de portador de cartucho 650, el bastidor de levas 606 se retrae por el motor de bastidor de levas 602 y el accionador lineal 604 (hacia la derecha en la FIG. 48) como se describe anteriormente. La retracción del bastidor de levas 606 provoca que el conjunto de calentamiento y control 500 se eleve para entrar en contacto con el cartucho múltiple 10, a medida que los seguidores de leva 590a, 590b de la placa de soporte 502 se mueven desde los segmentos horizontales inferiores del lateral derecho de las ranuras de leva 622a, 622 b, hacia arriba por las transiciones en ángulo y hasta los segmentos horizontales superiores del lateral izquierdo de las ranuras de leva 622a, 622b.

El accionador de imán 584 acoplado al bastidor de levas 606 por el gancho del accionador de imán 628 también se mueve con el bastidor de levas 606 para tirar del accionador de imán 584 hacia la derecha en la FIG. 48 contra la desviación del resorte 587. A medida que el bastidor de levas móvil 606 tira de la fijación de accionador 584, la pestaña vertical 585 que se acopla a la fijación de accionador 566 del conjunto de imán de cartucho 552 hace rotar el conjunto de imán 552 en sentido antihorario hacia su posición desplegada hacia arriba como se muestra en la FIG. 48. De forma similar, la pestaña vertical 586 de la fijación de accionador 584 que se acopla a la fijación de accionador 578 del conjunto de imán de cartucho 570 hace rotar el conjunto de imán 570 en sentido antihorario hacia su posición desplegada hacia arriba como se muestra en la FIG. 48. Debido a la extensión longitudinal del segmento horizontal superior de cada una de las ranuras de leva 622a, 622b, el bastidor de levas 606 y los rieles de leva 620a, 620b se pueden mover longitudinalmente con respecto a la placa de soporte 502, mientras que los seguidores de leva 590a, 590b se sitúan en los segmentos horizontales superiores, sin cambiar la posición de altura de la placa de soporte 502 y del conjunto de calentamiento y control 500 con respecto al cartucho múltiple que se ha colocado en el conjunto de portador de cartucho 650. En diversos modos de realización, la fijación de accionador de imán 584 se configura con respecto al conjunto de imán de cartucho 552 y el conjunto de imán de preparación de muestras 570 de modo que, a medida que el bastidor de levas 606 se mueve (hacia la derecha) para elevar la placa de soporte 502 y el conjunto de calentamiento y control 500, los conjuntos de imán 552, 570 no se despliegan inicialmente (o no se despliegan completamente) cuando la placa de soporte 502 y el conjunto de calentamiento y control 500 se elevan primero para entrar en contacto con el cartucho múltiple (es decir, cuando los seguidores de leva 590a, 590b de la placa de soporte 502 alcanzan primero los segmentos horizontales superiores de las ranuras de leva 622a, 622b). El movimiento adicional (hacia la derecha) del bastidor de levas 606 (que, debido a la extensión longitudinal de los segmentos horizontales superiores de las ranuras de leva 622a, 622b, no cambiará la posición de la placa de soporte 502 y del conjunto de calentamiento y control 500 con respecto al conjunto de portador de cartucho 650 y al cartucho múltiple contenido en el mismo) tirará adicionalmente de la fijación de accionador de imán 584 para rotar completamente los conjuntos de imán 552, 570 (en sentido antihorario) a sus posiciones completamente desplegadas en contacto o en estrecha proximidad del cartucho múltiple. Por tanto, con la placa de soporte 502 y el conjunto de calentamiento y control 500 mantenidos en la posición superior en contacto con el cartucho múltiple, los conjuntos de imanes se configuran para moverse independientemente del resto del conjunto de calentamiento y control 500 y el bastidor de levas 606 se puede mover longitudinalmente para efectuar el despliegue selectivo de los conjuntos de imanes 552, 570 en apoyo de los requisitos para aplicar o retirar selectivamente las fuerzas magnéticas con respecto al cartucho múltiple contenido dentro del conjunto de portador de cartucho 650.

Además, como se puede ver mejor en la FIG. 48, se hace avanzar cuando el bastidor de levas 606 (hacia la izquierda en la FIG. 48) para bajar el conjunto de calentamiento y control 500 con respecto al cartucho, el conector del accionador lineal 618 que se extiende por encima de la barra transversal 614 entra en contacto con la palanca 658 del enganche del cartucho 654, haciendo rotar de este modo el enganche del cartucho 654 en sentido antihorario para bajar el gancho 656 y desacoplar el gancho 656 del cartucho múltiple de modo que el cartucho múltiple se pueda expulsar del soporte del cartucho 652 por el conjunto de eyector del cartucho 670.

Conjunto de motor de mezclado

Los detalles del conjunto de motor de mezclado 700 se muestran en las FIGS. 50A y 50B. La FIG. 50A es una vista en perspectiva del conjunto de motor de mezclado 700, y la FIG. 50B es una vista en perspectiva en despiece del conjunto de motor de mezclado 700.

El conjunto de motor de mezclado 700 incluye una fijación de motor de mezclado 702 en la que se monta un motor de mezclado 706. Los motores adecuados incluyen el motorreductor Micro Metal de Pololu con una caja de engranajes 150:1 y el modelo DCX10L EB SL 4,5 V de Maxon con una caja de engranajes 64:1. Las características preferentes del motor incluyen 100 rep a un par de 12 oz-in, 3000 h de vida útil en un entorno de funcionamiento de 45 °C y un tamaño compacto (por ejemplo, 10 mm de ancho (diámetro) y menos de 25 mm de largo).

Una unidad de engranaje 708 se fija a un eje de salida del motor 706. Una unidad de engranaje recta 710 montada de forma rotatoria en la fijación de montaje del motor de mezclado 702 se acopla de forma funcional a la unidad de engranaje 708 con los dientes de la unidad de engranaje de la unidad de engranaje recta 706 acoplados con los dientes de la unidad de engranaje de la unidad de engranaje recta 708. Por tanto, la rotación impulsada de la unidad de engranaje 708 alrededor de un eje de rotación horizontal correspondiente al eje de salida del motor 706 se convierte en una rotación de la unidad de engranaje recta 710 alrededor de un eje de rotación vertical.

El conjunto de motor de mezclado 700 se conecta de forma pivotante a un lado inferior de la placa de ampolla 644 de la placa de montaje 640 por medio de un tornillo de pivote 716 que se extiende a través de la fijación de motor de mezclado 702. Un separador 714 (que comprende un tornillo roscado y un manguito cilíndrico dispuesto sobre una porción del eje del tornillo) se acopla a un extremo de la fijación de montaje 702. Un resorte de torsión 718 se acopla al tornillo de pivote 716 y desvía el conjunto de motor de mezclado 700 hacia adentro con respecto a la pared lateral 474 (véase la FIG. 42) de modo que la unidad de engranaje recta 710 se acople a los dientes de engranaje periféricos 198 del mezclador rotatorio 192 (véase la FIG. 8) del cartucho múltiple 10.

Como se muestra en la FIG. 48, el larguero longitudinal 610 del bastidor de levas 606 incluye un bloque biselado 616 que se extiende hacia adentro desde el larguero longitudinal 610. Como se indica anteriormente, el conjunto de motor de mezclado 700 se desvía para pivotar hacia adentro con respecto a la pared lateral 474 y el larguero longitudinal 610 debido al resorte de torsión 718. El bloque biselado 616 se sitúa para acoplarse al conjunto de motor de mezclado 700 cuando el bastidor de levas 606 está en la posición hacia adelante. Por tanto, cuando el bastidor de levas 606 está en la posición retraída para elevar el conjunto de calentamiento y control 500 en acoplamiento con el cartucho múltiple 10 contenido en el conjunto de portador de cartucho 650, el conjunto de motor de mezclado 700 pivota hacia adentro bajo la fuerza del resorte de torsión 718 en acoplamiento con el cartucho múltiple. A medida que el bastidor de levas 606 se mueve hacia adelante (hacia la izquierda en la FIG.

48) para bajar el conjunto de calentamiento y control 500 alejándolo del cartucho múltiple contenido en el conjunto de portador de cartucho 650, el bloque biselado 616 entra en contacto con el separador 714 del conjunto de motor de mezclado 700 y hace pivotar el conjunto de motor de mezclado hacia afuera (hacia el larguero longitudinal 610) contra la desviación del resorte de torsión 718 para desacoplar la unidad de engranaje recta 710 del mezclador rotatorio 192 del cartucho múltiple 10. En un modo de realización, el bloque biselado 616 entra en contacto con el separador 714 para hacer pivotar el conjunto de motor de mezclado 700 sin acoplamiento con el mezclador rotatorio 192 antes de que el conector de accionador 618 del bastidor de levas 606 entre en contacto con la palanca 658 del enganche de cartucho 654 para bajar el gancho 656 y liberar el cartucho para ser expulsado por el conjunto de eyector de cartucho 670.

Por tanto, cuando el bastidor de levas 606 está en la posición hacia adelante, el panel de calentamiento y control 500 está en la posición bajada sin contacto con el cartucho múltiple, los conjuntos de imanes 552, 570 rotan hacia abajo hasta sus posiciones retraídas alejadas del cartucho múltiple, el conjunto de motor de mezclado 700 pivota hacia afuera sin acoplamiento con el cartucho múltiple, y el enganche de cartucho múltiple 654 pivota de modo que el gancho 656 se desacople del cartucho múltiple. Por lo tanto, el cartucho múltiple no está en contacto o se acopla de otro modo por ninguno de los componentes del conjunto de procesamiento de cartucho múltiple 470, y el cartucho múltiple 10 puede ser expulsado por el conjunto de eyector de cartucho 670.

Conjunto de mecanismo de compresión de ampollas (bahía superior)

Los detalles de un conjunto de mecanismo de compresión de ampollas 750 se muestran en la FIG. 51; que es una vista prospectiva en despiece ordenado del conjunto de mecanismo de compresión de ampollas 750. El conjunto 750 comprende una placa del brazo de leva 752 y una matriz 754 de mecanismos de compresión funcional de brazo de leva montados de forma funcional dentro de la placa del brazo de leva 752. La placa del brazo de leva 752 se monta en la parte superior de la placa de ampolla 644 de la placa de montaje 640. Los mecanismos de compresión de la matriz 754 comprenden mecanismos de compresión configurados para comprimir compartimentos de fluido o ampollas colapsables del cartucho múltiple 10, mecanismos de compresión configurados para comprimir ampollas de lanceta del cartucho y mecanismos de compresión configurados para presionar y cerrar los conjuntos de válvula activa del cartucho. Los diversos mecanismos de compresión de la matriz 754 se alinean con los orificios de ampolla 646 formados en la placa de ampolla 644 de modo que los mecanismos de compresión de la matriz 754 puedan acceder a las ampollas y válvulas activas del cartucho múltiple 10 situadas debajo de la placa de ampolla 644 dentro de la bahía de procesamiento 440.

En diversos modos de realización, la PCB de LED 466 está unida a la placa del brazo de leva 752.

El conjunto de mecanismo de compresión de ampollas 750 incluye además una placa del seguidor de leva 820 montada en la placa del brazo de leva 752 para el movimiento lineal con respecto a la placa del brazo de leva. En diversos modos de realización, un borde de la placa del seguidor de leva 820 se asegura a un riel guía lineal 822 unido a una superficie superior de la placa del brazo de leva 752 por medio de portadores guía lineales 824a y 824b unidos a la placa del seguidor de leva 820. Un borde opuesto de la placa del seguidor de leva 820 se asegura contra el movimiento vertical mediante un elemento de sujeción 826 (o restricción del eje Z) montado dentro de un rebajo 753 formado en la placa del brazo de leva 752, por ejemplo, por fijadores adecuados, y que incluye una ranura longitudinal 828 a lo largo de un borde de la misma que recibe un borde escalonado 830 de la placa del seguidor de leva 820. Los materiales adecuados para la construcción del elemento de sujeción incluyen Delrin y latón. En consecuencia, la placa del seguidor de leva 820 se fija en la dirección Z, o dirección vertical o dirección normal con respecto al plano de la placa del brazo de leva 752, en un espacio dado desde la placa del brazo de leva 752 y se permite el movimiento en una dirección longitudinal correspondiente a la dirección longitudinal del riel guía lineal 822 y, en general, paralelo al plano de la placa del brazo de leva 752, pero se restringe el movimiento en cualquier dirección transversal al riel guía lineal 822.

El movimiento impulsado de la placa del seguidor de leva 820 con respecto a la placa del brazo de leva 752 se efectúa mediante un motor de placa del seguidor de leva 834 unido por medio de un accionador lineal 836 a una fijación de accionamiento 840 que está unida a un borde de la placa del seguidor de leva 820. En diversos modos de realización, el motor 834 incluye además un codificador rotatorio 838 para proporcionar un control preciso y retroalimentación del motor 834. En diversos modos de realización, la fijación de accionamiento 840 tiene una conformación en "L" con una primera porción que se extiende alejándose de un punto de unión a la placa del seguidor de leva 820 en un plano que corresponde en general al plano de la placa del seguidor de leva y una segunda porción que se extiende hacia abajo en una dirección que es en general normal al plano de la placa del seguidor de leva. El accionador lineal 836 se une a la fijación de accionamiento 840 en un extremo inferior de la segunda porción que se extiende hacia abajo de la fijación de accionamiento 840. Esta configuración de la fijación de accionamiento 840 limita la cantidad de extensión del motor de placa del seguidor de leva 834 por encima de la placa del seguidor de leva 820, para mantener por tanto un perfil delgado de la bahía de procesamiento 440.

En diversos modos de realización se proporciona un mecanismo de sensor para indicar cuándo está la placa del seguidor de leva 820 en una posición predefinida particular con respecto a la placa del brazo de leva 752. En un modo de realización, el mecanismo de sensor puede comprender un conmutador de inicio 842 que se monta en la placa del brazo de leva 752 y se pone en contacto mediante una superficie de contacto del conmutador de inicio 832 de la placa del seguidor de leva 820 cuando la placa del seguidor de leva 820 se ha movido a una posición de inicio con respecto a la placa del brazo de leva 752.

En diversos modos de realización, la placa del brazo de leva 752 incluye dos sensores ópticos 810, 812 situados para corresponderse espacialmente con las localizaciones de los puertos ópticos de entrada y salida 14, 16, respectivamente (véase la FIG. 1). Los sensores 810, 812 se construyen y disponen para detectar (por ejemplo, generar una señal) el flujo de fluido a través de la cámara de detección óptica de entrada 154 y la cámara de detección óptica de salida 158 del módulo de preparación de muestras 70 (véase, por ejemplo, la FIG. 15). Los sensores ópticos 810, 812 se pueden conectar a y controlar al menos parcialmente por la PCB de LED 466.

Mecanismo de compresión

Los detalles de los mecanismos de compresión se muestran en las FIGS. 52, 53 y 54. La FIG. 52 es una vista en planta parcial desde abajo de la placa del brazo de leva 752 que muestra almohadillas de compresión de la matriz 754 de mecanismos de compresión. La FIG. 53 es una vista en perspectiva desde arriba de los mecanismos de compresión de la matriz 754 aislados de la placa del brazo de leva 752. La FIG. 54 es una vista en perspectiva desde abajo de los mecanismos de compresión de la matriz 754 aislados de la placa del brazo de leva 752.

La matriz 754 comprende una pluralidad de mecanismos de compresión de ampollas de fluido, cada uno configurado para que, cuando se accione, aplique una fuerza de compresión sobre una ampolla de fluido deformable asociada y, de este modo, comprimir la ampolla deformable. En el modo de realización ilustrado existen cinco mecanismos de compresión de ampollas de fluido 756a, 756b, 756c, 756d y 756e correspondientes a las cámaras de fluido deformables 34a, 36a, 38a, 40a y 42a, respectivamente, del cartucho múltiple.

La matriz 754 incluye además una pluralidad de mecanismos de compresión de ampollas de lanceta, cada uno configurado para que, cuando se accione, aplique una fuerza de compresión sobre una ampolla de lanceta asociada que está asociada con una de las ampollas de fluido deformables y, de este modo, comprimir la ampolla de lanceta y rasgar el sello de fluido dentro de la ampolla de lanceta. En el modo de realización ilustrado existen cinco mecanismos de compresión de ampollas de lanceta 760a, 760b, 760c, 760d y 760e correspondientes a las ampollas de lanceta 34b, 36b, 38b, 40b y 42b, respectivamente, del cartucho múltiple.

La matriz 754 incluye además un mecanismo de compresión 758 que tiene sustancialmente la misma configuración que un mecanismo de compresión de ampollas de lanceta 760a-e y que corresponde a la ampolla 44 del cartucho múltiple.

La matriz 754 incluye dos mecanismos de compresión de accionadores de válvula 762a, 762b asociados con el conjunto de válvula de muestra 204 y el conjunto de válvula de residuos 219, respectivamente (véase la FIG. 15). Cada uno de los mecanismos de compresión de accionadores de válvula 762a, 762b se configura para que, cuando se acciona, aplique una fuerza de compresión sobre las pestañas de los accionadores de válvula 20, 18 (véase la FIG. 1), respectivamente, y, por tanto, accionar y cerrar las válvulas activas 219 y 204.

Los detalles de las construcciones de cada uno de los diversos mecanismos de compresión se muestran en las FIGS. 53 y 54, así como en las FIGS. 55A, 55B y 55C. La FIG. 55A es una vista en perspectiva en despiece de un único mecanismo de compresión de ampollas de fluido. La FIG. 55B es una vista prospectiva en despiece de un único mecanismo de compresión de ampollas de lanceta. La FIG. 55C es una vista en perspectiva en despiece de un mecanismo de compresión de accionador de válvula.

El conjunto del mecanismo de compresión de ampollas emplea los principios y conceptos descritos en la solicitud de patente de Estados Unidos n.° 14/206.817 titulada "Apparatus and Methods for manipulating deformable fluid vessels". En particular, el conjunto de mecanismo de compresión de ampollas se construye y dispone para convertir el movimiento horizontal de la placa del seguidor de leva 820 en un movimiento vertical, o parcialmente vertical, de los mecanismos de compresión para comprimir una ampolla de fluido, una ampolla de lanceta y un conjunto de válvula sin requerir componentes neumáticos, electromecánicos u otros componentes a mayores distancias por encima y/o por debajo del cartucho múltiple 10 para mantener por tanto un perfil delgado de la bahía de procesamiento 440.

En referencia a la FIG. 55A, cada mecanismo de compresión de ampollas de fluido, tal como el mecanismo de compresión de ampollas de fluido 756a, incluye un brazo de leva 764 con una superficie de leva 766 formada a lo largo de un borde superior del mismo. El brazo de leva 764 se monta dentro de la placa del brazo de leva 752 para el movimiento pivotante alrededor de un pasador de pivote del brazo 768 que se extiende a través de un orificio formado en un extremo del brazo de leva 764. El brazo de leva 764 se dispone dentro de una ranura 765 formada en la placa del brazo de leva 752, y el pasador de pivote del brazo 768 se monta dentro de la placa del brazo de leva 752 transversalmente a esa ranura (véase la FIG. 52). Una almohadilla de compresión 772 se monta de forma pivotante en un extremo opuesto del brazo de leva 764 para el movimiento pivotante alrededor de un pasador de pivote de almohadilla 774 que se extiende a través de un orificio formado en el extremo opuesto del brazo de leva 764. En diversos modos de realización, la almohadilla de compresión 772 se dispone dentro de un rebajo ciego 773 formado en una superficie inferior de la placa del brazo de leva 752 en una conformación que, en general, se adapta a la conformación de la almohadilla de compresión 772 (véase la FIG. 52).

El mecanismo de compresión de ampollas de fluido 756a se configura para pivotar con respecto a la placa del brazo de leva 752 alrededor del pasador de pivote del brazo 768 entre una posición retraída en la que el mecanismo de compresión no está aplicando presión sobre la ampolla de fluido asociada y una posición extendida, o desplegada, en la que el mecanismo de compresión está aplicando una fuerza de compresión sobre la ampolla de fluido. Un resorte de torsión 770 desvía el mecanismo de compresión 756a a la posición retraída. En la posición retraída, el brazo de leva 764 se dispone sustancialmente dentro de la ranura correspondiente 765 formada en la placa del brazo de leva 752 y la almohadilla de compresión 772 se dispone dentro del rebajo de almohadilla 773 formado en la placa del brazo de leva 752 de modo que la superficie de contacto con la ampolla de la almohadilla de compresión 772 está sustancialmente a nivel con una superficie de la placa del brazo de leva 752. En la posición extendida, el brazo de leva 756 rota alrededor del pasador de pivote del brazo de leva 768 de modo que la almohadilla de compresión 772 se extiende debajo de la placa del brazo de leva 752 para comprimir y colapsar la ampolla de reactivo dispuesta debajo de la almohadilla de compresión 772.

La superficie de leva 766 puede incluir una protuberancia convexa, u otro rasgo característico, que, en diversos modos de realización, se extiende por encima de una superficie superior de la placa del brazo de leva 752 (véase la FIG. 51, que muestra rasgos característicos de leva de los brazos de leva de la matriz 754 de mecanismos de compresión que se extienden por encima de la placa del brazo de leva 752). Cuando la superficie de leva 766 se acopla mediante un elemento de seguidor de leva que se mueve con respecto al brazo de leva 764 sobre la superficie de leva 766, provoca que el brazo de leva 764 pivote desde la posición retraída hasta la posición extendida a medida que el seguidor de leva se mueve sobre la protuberancia convexa de la superficie de leva 766. A medida que el elemento de seguidor de leva se mueve alejándose de la superficie de leva 766, el brazo de leva 764 vuelve a la posición retraída bajo la fuerza del resorte de torsión 770.

El brazo de leva 764 se fabrica preferentemente en un material que tenga suficiente resistencia para soportar las fuerzas aplicadas sobre el mismo por un elemento de seguidor de leva que empuja el brazo de leva 764 contra una ampolla de fluido colapsable y que tenga una mecanizabilidad adecuada. Los materiales adecuados incluyen acero para aplicaciones en las que el elemento de seguidor de leva comprende un rodillo que rueda sobre la superficie de leva 766. Para aplicaciones en las que el elemento de seguidor de leva comprende un elemento deslizante (es decir, no rodante) que se desliza sobre la superficie de leva 766, los materiales adecuados incluyen materiales de baja fricción y baja abrasión, tales como nylon o un material impregnado con lubricante, tal como bronce impregnado con aceite.

En diversos modos de realización, la construcción y el funcionamiento de los otros mecanismos de compresión de ampollas de fluido, 756b, 756c, 756d y 756e son sustancialmente los mismos que los del mecanismo de compresión de ampollas de fluido 756a, aunque el tamaño y la conformación de las almohadillas de compresión (por ejemplo, la almohadilla de compresión 772) pueden variar de un mecanismo de compresión de ampollas de fluido al siguiente de acuerdo con el tamaño y la conformación de la ampolla de fluido que se va a comprimir por el mecanismo de compresión.

En referencia a la FIG. 55B, cada mecanismo de compresión de ampollas de lanceta, tal como el mecanismo de compresión de ampollas de lanceta 760a, incluye un brazo de leva 780 con una superficie de leva 782 formada a lo largo de un borde superior del mismo. El brazo de leva 780 se monta dentro de la placa del brazo de leva 752 para el movimiento pivotante alrededor de un pasador de pivote del brazo 784 que se extiende a través de un orificio formado en un extremo del brazo de leva 780. El brazo de leva 780 se dispone dentro de una ranura 781 formada en la placa del brazo de leva 752, y el pasador de pivote del brazo 784 se monta dentro de la placa del brazo de leva 752 transversalmente a esa ranura (véase la FIG. 52). Una almohadilla de compresión 788 se forma o posiciona en un extremo opuesto del brazo de leva 780. En diversos modos de realización, la almohadilla de compresión 788 se dispone dentro de un rebajo ciego 789 formado en una superficie inferior de la placa del brazo de leva 752 en una conformación que, en general, se adapta a la conformación de la almohadilla de compresión 788 (véase la FIG. 52).

El mecanismo de compresión de ampollas de lanceta 760a se configura para pivotar con respecto a la placa del brazo de leva 752 alrededor del pasador de pivote del brazo 784 entre una posición retraída en la que el mecanismo de compresión no está aplicando presión sobre la ampolla de lanceta asociada y una posición extendida, o desplegada, en la que el mecanismo de compresión está aplicando una fuerza de compresión sobre la ampolla de lanceta. Un resorte de torsión 786 desvía el mecanismo de compresión 760a a la posición retraída. En la posición retraída, el brazo de leva 780 se dispone sustancialmente dentro de la ranura correspondiente 781 formada en la placa del brazo de leva 752 y la almohadilla de compresión 788 se dispone dentro del rebajo de almohadilla 789 formado en la placa del brazo de leva 752 de modo que la superficie de contacto con la ampolla de la almohadilla de compresión 788 está sustancialmente a nivel con una superficie de la placa del brazo de leva 752. En la posición extendida, el brazo de leva 780 rota alrededor del pasador de pivote del brazo de leva 784 de modo que la almohadilla de compresión 788 se extienda debajo de la placa del brazo de leva 752 para comprimir y colapsar la ampolla de lanceta dispuesta debajo de la almohadilla de compresión 788.

La superficie de leva 782 puede incluir una protuberancia convexa, u otro rasgo característico, que, en diversos modos de realización, se extiende por encima de una superficie superior de la placa del brazo de leva 752 (véase la FIG. 51, que muestra rasgos característicos de leva de los brazos de leva de la matriz 754 de mecanismos de compresión que se extienden por encima de la placa del brazo de leva 752). Cuando la superficie de leva 782 se acopla mediante un elemento de seguidor de leva que se mueve con respecto al brazo de leva 780 sobre la superficie de leva 782, provoca que el brazo de leva 780 pivote desde la posición retraída hasta la posición extendida a medida que el seguidor de leva se mueve sobre la protuberancia convexa de la superficie de leva 782. A medida que el elemento de seguidor de leva se mueve alejándose de la superficie de leva 782, el brazo de leva 780 vuelve a la posición retraída bajo la fuerza del resorte de torsión 786.

El brazo de leva 780 se fabrica preferentemente en un material que tenga suficiente resistencia para soportar las fuerzas aplicadas sobre el mismo por un elemento de seguidor de leva que empuja el brazo de leva 780 contra una ampolla de lanceta colapsable y que tenga una mecanizabilidad adecuada. Los materiales adecuados incluyen acero para aplicaciones en las que el elemento de seguidor de leva comprende un rodillo que rueda sobre la superficie de leva 782. Para aplicaciones en las que el elemento de seguidor de leva comprende un elemento deslizante (es decir, no rodante) que se desliza sobre la superficie de leva 782, los materiales adecuados incluyen materiales de baja fricción y baja abrasión, tales como nylon o un material impregnado con lubricante, tal como bronce impregnado con aceite.

En diversos modos de realización, la construcción y el funcionamiento de los otros mecanismos de compresión de ampollas de lanceta, 760b, 760c, 760d y 760e, y el mecanismo de compresión 758 son sustancialmente los mismos que los del mecanismo de compresión de ampollas de lanceta 760a.

En referencia a la FIG. 55C, cada mecanismo de compresión del accionador de válvula, tal como el mecanismo de compresión del accionador de válvula 762a, incluye un brazo de leva 790 con una superficie de leva 792 formada a lo largo de un borde superior del mismo. El brazo de leva 790 se monta dentro de la placa del brazo de leva 752 para el movimiento pivotante alrededor de un pasador de pivote del brazo 794 que se extiende a través de un orificio formado en un extremo del brazo de leva 790. El brazo de leva 790 se dispone dentro de una ranura 791 formada en la placa del brazo de leva 752, y el pasador de pivote del brazo 794 se monta dentro de la placa del brazo de leva 752 transversalmente a esa ranura (véase la FIG. 52). Una almohadilla de contacto 798 se forma o posiciona en un extremo opuesto del brazo de leva 790. En diversos modos de realización, la almohadilla de contacto 798 se dispone dentro de un rebajo ciego 799 formado en una superficie inferior de la placa del brazo de leva 752 en una conformación que, en general, se adapta a la conformación de la almohadilla de contacto 798 (véase la FIG. 52).

En diversos modos de realización, la almohadilla de contacto 798 puede incluir además un pasador, o punto, de contacto 800 que se proyecta desde la almohadilla de contacto 798. El punto de contacto se configura para acoplar un pequeño hoyuelo o depresión formado en la superficie superior de la pestaña del accionador de válvula 18 o 20 cuando el mecanismo de compresión del accionador de válvula presiona contra la pestaña para evitar que el mecanismo de compresión se deslice fuera de la pestaña del accionador de válvula. Además, en diversos modos de realización, una porción de la almohadilla de contacto 798 y el pasador de contacto 800 se pueden desplazar con respecto al brazo de leva 690 para satisfacer las limitaciones de espacio y orientación dentro de la matriz 754 de mecanismos de compresión.

El mecanismo de compresión del accionador de válvula 762a e configura para pivotar con respecto a la placa del brazo de leva 752 alrededor del pasador de pivote del brazo 794 entre una posición retraída en la que el mecanismo de compresión no está aplicando presión sobre la pestaña de accionador de válvula asociada y el conjunto de válvula activa y una posición extendida, o desplegada, en la que el mecanismo de compresión está aplicando una fuerza de compresión sobre la pestaña de accionador y el conjunto de válvula. Un resorte de torsión 796 desvía el mecanismo de compresión 762a a la posición retraída. En la posición retraída, el brazo de leva 790 se dispone sustancialmente dentro de la ranura correspondiente 791 formada en la placa del brazo de leva 752 y la almohadilla de contacto 798 se dispone dentro del rebajo de almohadilla 799 formado en la placa del brazo de leva 752 de modo que la superficie de contacto de la almohadilla de contacto 798 está sustancialmente a nivel con una superficie de la placa del brazo de leva 752. En la posición extendida, el brazo de leva 790 rota alrededor del pasador de pivote del brazo de leva 794 de modo que la almohadilla de contacto 798 se extienda debajo de la placa del brazo de leva 752 para desviar la pestaña del accionador de válvula hacia abajo y cerrar el conjunto de válvula asociado dispuesto debajo de la pestaña del accionador de válvula.

La superficie de leva 792 puede incluir una protuberancia convexa, u otro rasgo característico, que, en diversos modos de realización, se extiende por encima de una superficie superior de la placa del brazo de leva 752 (véase la FIG. 51, que muestra rasgos característicos de leva de los brazos de leva de la matriz 754 de mecanismos de compresión que se extienden por encima de la placa del brazo de leva 752). Cuando la superficie de leva 792 se acopla mediante un elemento de seguidor de leva que se mueve con respecto al brazo de leva 790 sobre la superficie de leva 792, provoca que el brazo de leva 790 pivote desde la posición retraída hasta la posición extendida a medida que el seguidor de leva se mueve sobre la protuberancia convexa de la superficie de leva 792. A medida que el elemento de seguidor de leva se mueve alejándose de la superficie de leva 982, el brazo de leva 790 vuelve a la posición retraída bajo la fuerza del resorte de torsión 796.

El brazo de leva 790 se fabrica preferentemente en un material que tenga suficiente resistencia para soportar las fuerzas aplicadas sobre el mismo por un elemento de seguidor de leva que empuja el brazo de leva 790 contra un conjunto de válvula y que tenga una mecanizabilidad adecuada. Los materiales adecuados incluyen acero para aplicaciones en las que el elemento de seguidor de leva comprende un rodillo que rueda sobre la superficie de leva 792. Para aplicaciones en las que el elemento de seguidor de leva comprende un elemento deslizante (es decir, no rodante) que se desliza sobre la superficie de leva 792, los materiales adecuados incluyen materiales de baja fricción y baja abrasión, tales como nylon o un material impregnado con lubricante, tal como bronce impregnado con aceite.

En diversos modos de realización, la construcción y el funcionamiento del otro mecanismo de compresión del accionador de válvula 762b son sustancialmente los mismos que los del mecanismo de compresión del accionador de válvula 762a.

Los detalles de la placa del seguidor de leva 820 se muestran en las FIGS. 56 y 57. La FIG. 56 es una vista en planta desde abajo de la placa del seguidor de leva 820, y la FIG. 57 es una vista en perspectiva desde abajo de la placa del seguidor de leva 820.

La placa del seguidor de leva 820 incluye una serie de hendiduras de leva longitudinales en general paralelas 850, 852, 854, 856, 858 y 860. Cada una de las hendiduras 850-860 de la placa del seguidor de leva 820 recibe una porción de uno o más de los brazos de leva 764, 780, 790 de los mecanismos de compresión de la matriz 754. Además, cada hendidura 850-860 incluye uno o más elementos de seguidores de leva, por ejemplo, en forma de nervaduras o rodillos formados o situados en posiciones discretas a lo largo de la hendidura correspondiente.

La placa del seguidor de leva 820, como se indica anteriormente, se configura para un movimiento lineal con respecto a la placa del brazo de leva 752 en un plano que es paralelo a la placa del brazo de leva 752. A medida que la placa del seguidor de leva 820 se mueve con respecto a la placa del brazo de leva 752, cuando un elemento de seguidor de leva dentro de una hendidura de leva se encuentra con la superficie de leva del brazo de leva del mecanismo de compresión (por ejemplo, la superficie de leva 766, 782 o 792 de los brazos de leva 764, 780 o 790, respectivamente), el brazo de leva se empuja hacia abajo, pivotando alrededor de su respectivo pasador de pivote del brazo (por ejemplo, el pasador de pivote 768, 784 o 794) para provocar que el mecanismo de compresión comprima la ampolla (por ejemplo, la ampolla de fluido comprimible o la ampolla de lanceta) o presione el conjunto de válvula activa dispuesto debajo de ese mecanismo de compresión.

Durante el movimiento de la placa del seguidor de leva 820 con respecto a la placa del brazo de leva 852, las localizaciones relativas de los mecanismos de compresión de la matriz 754 de los mecanismos de compresión y las nervaduras de seguidor de leva formadas en las hendiduras 850, 852, 854, 856, 858 y 860 definen la secuencia en la que se accionan los mecanismos de compresión.

Programa informático y equipo informático

Como se describe en general y específicamente anteriormente, los aspectos de la divulgación se implementan por medio de componentes de equipo informático de control y computación, programa informático creado por el usuario, componentes de entrada de datos y componentes de salida de datos. Los componentes de equipo informático incluyen módulos de computación y control (por ejemplo, controlador(es) de sistema), tales como microprocesadores y ordenadores, configurados para efectuar etapas computacionales y/o de control al recibir uno o más valores de entrada, ejecutar uno o más algoritmos almacenados en medios legibles por máquina no transitorios (por ejemplo, programa informático) que proporcionan instrucciones para manipular o actuar de otro modo sobre los valores de entrada, y emitir uno o más valores de salida. Dichas salidas se pueden mostrar o indicar de otro modo a un usuario para proporcionar información al usuario, por ejemplo, información sobre el estado del instrumento o sobre un procedimiento que se está realizando de este modo, o dichas salidas pueden comprender entradas a otros procedimientos y/o algoritmos de control. Los componentes de entrada de datos comprenden elementos mediante los cuales se introducen datos para su uso por los componentes de equipo informático de control y computación. Dichas entradas de datos pueden comprender sensores de posición, codificadores de motor, así como elementos de entrada manual, tales como interfaces gráficas de usuario, teclados, pantallas táctiles, micrófonos, conmutadores, escáneres que se hacen funcionar manualmente, entrada activada por voz, etc. Los componentes de salida de datos pueden comprender discos duros u otros medios de almacenamiento, interfaces gráficas de usuario, monitores, impresoras, luces indicadoras o elementos señal audibles (por ejemplo, zumbador, bocina, campana, etc.).

El programa informático comprende instrucciones almacenadas en medios legibles por ordenador no transitorios que, cuando se ejecutan por el equipo informático de control y computación, provocan que el equipo informático de control y computación realice uno o más procedimientos automatizados o semiautomatizados.

Procedimiento de preparación de muestras

Un procedimiento de preparación de muestras ejemplar que se puede realizar en el módulo de preparación de muestras 70 se describe e ilustra en las FIGS. 16-23. Los expertos en la técnica reconocerán que los procedimientos de preparación de muestras distintos de los descritos en el presente documento, por ejemplo, la reordenación de las etapas con respecto a lo que se describe en el presente documento, la omisión de determinadas etapas descritas en el presente documento y/o la adición de determinadas etapas, se pueden realizar con el módulo de preparación de muestras o una versión modificada del módulo de preparación de muestras.

En una primera etapa, ilustrada en la figura 16, se dispensa una muestra de muestra de fluido en el pocillo de muestra 78. En general, el cartucho múltiple 10 se diseña para procesar muestras líquidas o sólidas. Las muestras líquidas pueden incluir sangre, suero, plasma, orina, saliva, líquido cefalorraquídeo, linfa, sudor, semen o muestras epiteliales tales como hisopos de mejilla, nasofaríngeos, anales o vaginales a los que se ha añadido tampón de lisis para resuspender las células. Las muestras sólidas, tales como heces o muestras de tejido (por ejemplo, biopsias tumorales), necesitan en general resuspenderse y diluirse en un tampón, por ejemplo, el medio de transporte Cary Blair. El pocillo de muestra 78 se puede cerrar a continuación usando la tapa de muestra 84 (véase la FIG. 6), y el cartucho múltiple 10 se coloca a continuación en un instrumento de procesamiento (por ejemplo, en la bahía de procesamiento 440 del módulo de procesamiento 410 del instrumento 400).

En una primera etapa realizada dentro del instrumento, como se ilustra en la FIG. 17, la ampolla de lanceta 34b asociada con el compartimiento deformable 34a se comprime por un accionador externo (por ejemplo, el mecanismo de compresión 760a) para presionar una microesfera u otro dispositivo de apertura a través de un sello de cierre (es decir, rasgar el sello con la microesfera u otro dispositivo) y, a continuación, el compartimiento deformable 34a se comprime por un accionador externo (por ejemplo, el mecanismo de compresión 756a) para forzar la salida de un fluido de procedimiento contenido en el mismo al primer puerto de entrada 136 formado en el sustrato 72. En un modo de realización, el fluido de procedimiento contenido en el compartimento deformable 34a es un tampón de lisis. El fluido es dirigido por el primer canal de fluido 150 desde el puerto de entrada 136 hasta el pocillo de muestra 78, donde el fluido entra en el pocillo de muestra 78 a través del esnórquel de entrada 80. Además, una bomba externa (por ejemplo, la bomba 458) conectada al módulo de preparación de muestras 70 en el puerto para bomba 104 genera presión que se aplica al contenido del pocillo de muestra 78 por medio del conducto de presión 106.

La presión generada al comprimir el compartimiento deformable 34a y la presión aplicada en el conducto de presión 106 empuja el contenido de fluido, que comprende la muestra de fluido y el contenido del compartimiento deformable 34a, desde el pocillo de muestra 78 a través del segundo canal de fluido 152 hasta la entrada de la cámara de lisis 122. El fluido continúa fluyendo a través de la cámara de lisis, saliendo por la salida 124, donde es dirigido por el tercer canal de fluido 156 y una porción del quinto canal de fluido 162 hasta el pocillo de mezclado 90. A medida que la corriente de fluido entra o sale por primera vez de la cámara de lisis 120 y pasa a través de la cámara de detección óptica de entrada 154 o la cámara de sensor óptico de salida 158, se detecta a través del puerto óptico asociado 14 o 16 formado en la envoltura superior 12 (véase la FIG. 1) por un detector óptico (por ejemplo, detector(es) óptico(s) montado(s) en la PCB de LED 466). Una señal del detector óptico que indica el flujo de fluido (por ejemplo, una interfase aire-fluido) a través de la cámara de detección óptica de entrada o salida 154 o 158 activa el motor 128 del mezclador de la cámara de lisis para alterar el flujo de fluido a través de la cámara de lisis 120 con microesferas de lisis contenidas dentro de la cámara de lisis 120. El motor 128 continúa funcionando hasta que una señal de un detector óptico que indica el final del flujo de fluido a través de la cámara de detección óptica de entrada o salida 154 o 158, y por tanto el final del flujo a través de la cámara de lisis 120, desactiva el motor 128.

Mientras la mezcla de fluidos fluye hacia el compartimiento de mezcla 90, el puerto para válvula pasiva 108 permanece abierto, de modo que la presión dentro del pocillo de mezclado 90 no se eleva hasta un nivel que abra el conjunto de válvula pasiva 220. Por tanto, al finalizar la etapa ilustrada en la FIG. 17, el pocillo de mezclado 90 contendrá una mezcla de muestra de fluido y el contenido del compartimento deformable 34a (por ejemplo, un tampón de lisis) que se ha lisado físicamente por el mezclador de lisis y las microesferas de lisis contenidas en la cámara de lisis 120.

En referencia ahora a la FIG. 18, después de la etapa mostrada en la FIG. 17, la bomba neumática que aplica presión en el puerto de presión 104 se apaga, por ejemplo, después de un período de funcionamiento prescrito, y el tercer compartimento deformable 44 se comprime mediante un accionador externo (por ejemplo, el mecanismo de compresión 758) para forzar la salida del contenido del compartimento deformable 44 al tercer puerto de entrada 140. En un modo de realización, el contenido del compartimiento deformable 44 comprende microesferas magnéticas de captura de diana.

Después, la ampolla de lanceta 36b asociada con el compartimiento deformable 36a se comprime por un accionador externo (por ejemplo, el mecanismo de compresión 760e) para presionar una microesfera u otro dispositivo de apertura a través de un sello de cierre (es decir, rasgar el sello con la microesfera u otro dispositivo) y, a continuación, el compartimiento deformable 36a se comprime por un accionador externo (por ejemplo, el mecanismo de compresión 756e) para forzar la salida de un fluido de procedimiento contenido en el mismo al segundo puerto de entrada 138 formado en el sustrato 72. A continuación, el fluido de procedimiento fluye a través del cuarto canal de fluido 160 y el quinto canal de fluido 162 hasta el pocillo de mezclado 90. El contenido del compartimento deformable 36a puede comprender un tampón de unión para facilitar la unión de las microesferas de captura de diana al/a los analito(s) diana. El fluido que fluye más allá del tercer puerto de entrada 140, bajo la presión generada mediante la compresión del compartimiento deformable 36a, transporta el contenido de fluido del compartimiento deformable 36a y el contenido del compartimiento deformable 44 a través del quinto canal de fluido 162 hasta el pocillo de mezclado 90.

Como se indica anteriormente, en un modo de realización alternativo, las microesferas magnéticas se pueden proporcionar en forma de un sedimento liofilizado contenido dentro del pocillo de mezclado 90, y se pueden omitir el compartimento deformable 44, el accionador externo asociado (por ejemplo, el mecanismo de compresión 758), y la etapa de ruptura del compartimento deformable 44.

Después de que se complete la etapa ilustrada en la FIG. 18, el mezclador rotatorio 192 dentro del pocillo de mezclado 90 se puede activar (por ejemplo, mediante el conjunto de motor de mezclado 700) para agitar el contenido del pocillo de mezclado 90. En diversos modos de realización, se puede presituar una forma de reactivo liofilizada u otra forma de reactivo seco en el pocillo de mezclado 90 y se disuelve o reconstituye mediante los fluidos transportados hasta el pocillo de mezclado 90. El mezclador rotatorio 192 ayuda a facilitar la disolución o reconstitución del reactivo seco y mezcla todos los materiales contenidos en el pocillo de mezclado para formar una mezcla fluida homogénea.

En referencia a la FIG. 19, una siguiente etapa comprende colapsar la ampolla de lanceta 38b (por ejemplo, con el mecanismo de compresión 760b) asociada con el compartimento deformable 38a para abrir de este modo el compartimento al cuarto puerto de entrada 142. A continuación, el compartimiento deformable 38a colapsa (por ejemplo, con el mecanismo de compresión 756b para dirigir el contenido de fluido del mismo hasta el cuarto puerto de entrada 142, a través del sexto canal de fluido 164 y hasta el primer puerto de salida 182, donde el fluido sale del módulo de preparación de muestras 70. El primer puerto de salida 182 está en comunicación con el puerto de entrada 252 del módulo de reacción 240, como se expone anteriormente. El fluido contenido en el compartimiento deformable 38a puede comprender un fluido inmiscible, por ejemplo, un aceite, que se usa para llenar un espacio de reacción 295 dentro del módulo de reacción 240 entre la placa superior 241 y el panel de procesamiento fluídico 354, como se muestra en la FIG. 30.

En referencia ahora a la FIG. 20, la ampolla de lanceta 40b asociada con el compartimento deformable 40a colapsa mediante un accionador externo (por ejemplo, el mecanismo de compresión 760c) para abrir el compartimento al quinto puerto de entrada 144 y, a continuación, el compartimento deformable 40a colapsa mediante un accionador externo (por ejemplo, el mecanismo de compresión 756c) para forzar la salida del contenido de fluido del mismo al quinto puerto de entrada 144. El contenido de fluido fluye desde el quinto puerto de entrada 144 hasta una segunda salida 188 por medio de un séptimo canal de fluido 166. En un modo de realización, el contenido de fluido del compartimento deformable 40a comprende un tampón de rehidratación o elución que fluye desde el segundo puerto de salida 188 hasta el compartimento de tampón de rehidratación 276 del módulo de reacción 240 por medio de la entrada 278, como se muestra en la FIG. 31 y se describe anteriormente. La misma solución tampón contenida en el compartimiento deformable 40a se puede usar tanto para la rehidratación de reactivos secos o liofilizados u otras sustancias como para la elución de ácido nucleico u otro analito diana de un sustrato con el que se une.

En referencia ahora a la FIG. 21, en una siguiente etapa, el conjunto de válvula activa 204 se cierra mediante un accionador externo (por ejemplo, el accionador de válvula 762b) que presiona hacia abajo la válvula. La bomba neumática acoplada al puerto para bomba 104 se activa para presurizar el pocillo de mezclado 90 por medio del conducto de presión 106, una porción del primer canal de fluido 150, el segundo canal de fluido 152, el tercer canal de fluido 156 y una porción del quinto canal de fluido 162. Al mismo tiempo, el puerto para válvula pasiva 108 se cierra para permitir una acumulación de presión en el pocillo de mezclado 90 que accionará el conjunto de válvula pasiva 220 , abriendo de este modo la válvula pasiva 220 para permitir que el contenido de fluido del pocillo de mezclado 90 fluya, por medio de los canales 92 y 172, a través del compartimiento de captura 100. El fluido que fluye a través del compartimiento de captura 100 fluye a través del decimotercer canal de fluido 178, pero se evita mediante el conjunto de válvula activa cerrada 204 que fluya hacia el decimocuarto canal de fluido 180. El conjunto de válvula activa 219 permanece abierto, de modo que el fluido dentro del decimotercer canal de fluido 178 fluye hasta el décimo canal de fluido 172 y hasta la cámara de residuos 102. Mientras el fluido está fluyendo a través del compartimiento de captura 100 , el contenido se somete a una fuerza magnética, por ejemplo, mediante la colocación de un imán externo (por ejemplo, desplegando el conjunto de imán de preparación de muestras 570) en proximidad al compartimiento de captura 100. La fuerza magnética retiene las microesferas magnéticas de captura de diana y el/los analito(s) diana (por ejemplo, ácido(s) nucleico(s)) unido(s) a la misma dentro del compartimento de captura 100, mientras que el resto del contenido del pocillo de mezclado 90 fluye a través del compartimento de captura 100 y hasta la cámara de residuos 102.

En referencia ahora a la FIG. 22, en una siguiente etapa, el conjunto de válvula 204 permanece cerrado y el conjunto de válvula 219 permanece abierto, y la ampolla de lanceta 42b asociada con el compartimento deformable 42a colapsa (por ejemplo, con el mecanismo de compresión 760d) para abrir de este modo el compartimento al sexto puerto de entrada 146. A continuación, el compartimento deformable 42a colapsa parcialmente (por ejemplo, con el mecanismo de compresión 756d) para dispensar una porción (por ejemplo, aproximadamente el 50 %) de su contenido en el sexto puerto de entrada 146. En un modo de realización, el contenido de fluido del compartimento deformable 42a comprende un tampón de lavado que fluye desde el sexto puerto de entrada 146 por medio del duodécimo canal de fluido 176 hasta el compartimento de captura 100. El fluido de lavado fluye sobre las microesferas de captura que están inmovilizadas (por ejemplo, mediante un imán) dentro del compartimento de captura 100 y fluye a través de los canales 178, 172 y 174 hasta la cámara de residuos 102 para transportar de este modo el material no unido y otros restos hasta la cámara de residuos 102.

En referencia ahora a la FIG. 23, en una siguiente etapa, el conjunto de válvula de residuos 219 se cierra mediante un accionador externo (por ejemplo, el accionador de válvula 762a), y el conjunto de válvula de muestra 204 se abre al retirar el accionador externo. A continuación, el resto del compartimento deformable 42a colapsa por el accionador externo (por ejemplo, el mecanismo de compresión 756d), forzando de este modo la salida del resto del fluido (por ejemplo, un tampón de lavado) a través del duodécimo canal de fluido 176 hasta el compartimento de captura 100. La fuerza magnética se retira del compartimiento de captura 100 (por ejemplo, al retraer el conjunto de imán de preparación de muestras 570) de modo que las microesferas magnéticas dentro del compartimiento de captura 100 se liberen y puedan ser transportadas por el fluido que fluye a través del compartimiento de captura 100 a través del decimotercer canal de fluido 178 a través del conjunto de válvula de muestra 204 y el decimocuarto canal de fluido 180 hasta una tercera salida 190. El fluido que fluye desde la tercera salida 190, que ahora comprende un analito diana al menos parcialmente purificado transportado en las microesferas magnéticas, se dispensa en el compartimento de muestra 266 del módulo de reacción 240 por medio de la entrada 268, como se muestra en la FIG. 31 y se describe anteriormente.

En las FIGS. 56 y 57, cada una de las nervaduras de seguidor de leva formadas en las hendiduras de leva 850 860 de la placa del seguidor de leva 820 se indica mediante un número único entre paréntesis (1) - (14). A medida que la placa del seguidor de leva 820 se mueve con respecto a la placa del brazo de leva 852 en la dirección "A", las nervaduras del seguidor de leva formadas en diversas hendiduras de leva 850-860 entran en contacto con los mecanismos de compresión de la matriz de accionadores 754 en una secuencia predeterminada para abrir las diversas cámaras de reactivos y dispensar su contenido y accionar los diversos valores activos en una secuencia especificada. Los números entre paréntesis asignados a las nervaduras del seguidor de leva en las FIGS. 56, 57 indican la secuencia en la que cada nervadura entra en contacto con un brazo de leva asociado de los mecanismos de compresión de la matriz 754 para accionar los mecanismos de compresión en una secuencia correspondiente al procedimiento de preparación de muestras realizado en el módulo de preparación de muestras 70 como se describe anteriormente y se muestra en las FIGS. 16-23. La Tabla 1 a continuación muestra la correspondencia entre cada nervadura del seguidor de leva de la placa del seguidor de leva 820, la etapa del procedimiento, el mecanismo de compresión correspondiente y la cámara colapsable por compresión o válvula activa del cartucho múltiple 10 para el procedimiento mostrado en las FIGS. 16-23.

Tabla 1

* la etapa (2) es opcional y se puede omitir si las microesferas magnéticas se proporcionan directamente, por ejemplo, mediante un sedimento liofilizado, en el pocillo de mezclado 90.

Procedimiento de reacción de muestras

El material de muestra que se dispensa desde el módulo de procesamiento de muestras 70 en el compartimiento de muestra 266 del módulo de reacción 268 se somete a un procedimiento de reacción con el módulo de reacción 240. En un modo de realización ejemplar, ese procedimiento de reacción incluye amplificación por PCR y detección de analitos.

Un procedimiento ejemplar se describirá con referencia al diagrama de flujo 900 en la FIG. 60. Aunque los diversos elementos (etapas) del diagrama de flujo 900 en la FIG. 60 se muestran como etapas secuenciales que tienen un orden prescrito, se debe entender que el procedimiento 900 como se ilustra es ejemplar y no pretende ser limitante. Los expertos en la técnica reconocerán que muchos de los diversos elementos (etapas) del procedimiento 900 se pueden realizar en órdenes diferentes a los mostrados y descritos en el presente documento, se pueden realizar de forma simultánea o sustancialmente simultánea con otros elementos (etapas), o se pueden omitir por completo. Por tanto, el orden de los elementos (etapas) como se muestra en la FIG. 60 no se debe ver como limitante a menos que un orden específico para dos o más elementos (etapas) se prescriba específicamente o se sugiera de otro modo por el contexto de la descripción (por ejemplo, una mezcla se debe formar primero antes de que esa mezcla se pueda incubar o manipular de otro modo).

En la etapa S1, se dispensa una alícuota del tampón de elución/reconstitución (por ejemplo, 15 |jl) mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación desde la zona del tampón de rehidratación 372 (FIG. 59) (y el compartimento de tampón de rehidratación 376 de la placa superior 241 (FIGS. 26, 27)) a una vía de electrohumectación que define la zona de exonucleasa 384 (FIG. 59).

Como se indica anteriormente, en un modo de realización de la divulgación, la región del módulo de reacción 240 entre la placa superior 241 y el panel de procesamiento fluídico 354 se puede llenar con un fluido de procedimiento, tal como un fluido inmiscible tal como aceite, y las nanogotas se manipulan a través del aceite.

En la etapa S2, una alícuota de la mezcla de muestra (que comprende microesferas magnéticas con material de ADN unido a las mismas y solución de lavado del módulo de preparación de muestras 70) se retiene mediante manipulación por electrohumectación dentro de la zona de microesferas de muestra 368 (FIG. 59) (y el compartimento de muestra 266 de la placa superior 241 (FIGS. 26, 27)), mientras se extraen las microesferas magnéticas de la solución acuosa contenida dentro de la zona de microesferas de muestra 368 mediante un imán que se enfoca en la posición 369 (denominado área de recogida de microesferas). El área de recogida de microesferas 369 corresponde a la posición del imán de enfoque 558 del conjunto de imán de cartucho 552 (véase la FIG. 49B) contigua al panel de procesamiento de fluidos 554 del cartucho múltiple 10 cuando el conjunto de imán de cartucho 552 está en la posición desplegada. Durante el procedimiento de recogida de las microesferas magnéticas en el área de recogida de microesferas 369, se puede mover la solución acuosa por toda la zona de microesferas de muestra 368 mediante la activación selectiva de diferentes almohadillas de electrohumectación para mover las nanogotas acuosas que contienen las microesferas magnéticas hasta posiciones en más estrecha proximidad mediante la fuerza magnética en el área de recogida de microesferas 369.

En la etapa S3, los residuos de la muestra (es decir, el tampón de lavado y otros materiales de los que se han retirado las microesferas magnéticas en la etapa S2) se retienen mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación dentro de la zona de microesferas de muestra 368 (y el compartimiento de muestra 266), separando de este modo las microesferas magnéticas, y el material de analito diana unido a las mismas, de las otras sustancias constituyentes de la mezcla de microesferas de muestra que se suministró desde el módulo de preparación de muestras 70 a la zona de microesferas de muestra 368.

En la etapa S4, una cantidad del tampón de reconstitución que se dispensó desde la zona del tampón de rehidratación 372 en la etapa S1 se puede mover mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación hasta la zona de reactivos de PCR 376 (FIG. 59) (y el compartimento de tampón 296 de la placa superior 241 (FIGS. 26, 27)). La resuspensión del reactivo de PCR seco contenido dentro de la zona de reactivos de PCR 376 se produce mediante movimientos oscilantes de las nanogotas entre las almohadillas de electrohumectación dentro de la zona de reactivos de PCR 376.

En la etapa S5, una cantidad del tampón de reconstitución que se dispensó desde la zona de tampón de rehidratación 372 y que no se transportó hasta la zona de reactivos de PCR 376 se transporta mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación sobre las microesferas magnéticas mantenidas por la fuerza magnética en el área de recogida de microesferas 369 para un lavado final de las microesferas. Después del lavado final de las microesferas, el tampón de reconstitución se mueve a continuación mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación hasta un extremo de la vía central correspondiente a la zona de exonucleasa 384, donde se mantiene mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación aparte de las microesferas magnéticas contenidas en el área de recogida de microesferas 369.

En la etapa S6, el tampón de PCR reconstituido dentro de la zona de reactivos de PCR 376 se distribuye mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación a las posiciones del cóctel de cebadores de cada una de las pistas de ciclado térmico 364a, 364b, 364c y 364d. Una posición de cóctel de cebadores 366a en un extremo proximal de la pista de ciclado térmico 364d se marca en la FIG. 59. Cada una de las otras pistas de ciclado térmico 364a, 364b y 364c tiene una localización de cóctel de cebadores similar. La combinación del reactivo de PCR reconstituido con el cóctel de cebadores seco en la posición del cóctel de cebadores (por ejemplo, posición 366) reconstituye el cóctel de cebadores en esa posición. En esta configuración, el módulo de reacción 240 se configura para realizar una reacción de PCR en cada una de las pistas de ciclado térmico 364a, 364b, 364c y 364d.

En un modo de realización alternativo, también se puede proporcionar un cóctel de cebadores en el extremo distal de cada pista de ciclado térmico 364a, 364b, 364c y 364d. Una posición de cóctel de cebadores 366b en un extremo distal de la pista de ciclado térmico 364d se marca en la FIG. 59. Cada una de las otras pistas de ciclado térmico 364a, 364b y 364c puede tener una localización de cóctel de cebadores similar. En dicha configuración, el módulo de reacción 240 se configura para realizar dos reacciones de PCR en cada una de las pistas de ciclado térmico 364a, 364b, 364c y 364d.

En la etapa S7, la fuerza magnética se retira del área de recogida de microesferas 369 (por ejemplo, moviendo el conjunto de imán de cartucho 552 hasta su posición retraída). El tampón de reconstitución/elución se mueve mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación desde la vía central 384 hasta el área de recogida de microesferas 369, y una mezcla de las microesferas magnéticas y el tampón de reconstitución/elución de la zona de tampón de rehidratación 372 se traslada hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la vía 384 mediante la manipulación de nanogotas por electrohumectación para eluir el material de ADN (u otro analito diana) de las microesferas magnéticas.

Después de un período de elución suficiente, en la etapa S8, el conjunto de imán de cartucho 552 se despliega de nuevo para aplicar una fuerza magnética (por medio del imán de enfoque 558) al área de recogida de microesferas 369 para atraer y retener (inmovilizar) las microesferas magnéticas de las que se ha eluido el material de ADN, y el material de a Dn eluido se transfiere mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación a un área de estadificación de PCR en un extremo proximal de cada una de las pistas de ciclado térmico 364a, 364b, 364c y 364d. En el modo de realización y en la orientación mostrados en la FlG. 59, el área de estadificación de PCR está en el extremo izquierdo de las pistas de ciclado térmico 364a, 364b, 364c y 364d.

En la etapa S9, se forman nanogotas de PCR, que comprenden el material de ADN eluido, el reactivo de PCR reconstituido y el cebador de PCR reconstituido, mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación en el área de estadificación de PCR de cada una de las pistas de ciclado térmico 364a, 364b, 364c y 364d. Cada nanogota de PCR se mueve hacia una correspondiente de las pistas de ciclado térmico 364a, 364b, 364c y 364d, y se realiza un procedimiento de PCR trasladando las nanogotas entre dos de las regiones de PCR (ciclado térmico) 382a (a aproximadamente, por ejemplo, 60 °C para la hibridación y extensión) y 382b (a aproximadamente, por ejemplo, 95 °C para la desnaturalización) o 382c (a aproximadamente 60 °C para la hibridación y extensión) y 382b (a aproximadamente, por ejemplo, 95 °C para la desnaturalización). En otro modo de realización, se transportan dos nanogotas de PCR a cada pista de ciclado térmico 364a, 364b, 364c y 364d, y se traslada una nanogota entre las áreas de calefactor 382c y 382b, mientras que se traslada la otra nanogota entre las áreas de calefactor 382a y 382b. El procedimiento de PCR puede durar aproximadamente 40 minutos o menos.

En la etapa S10, se dispensa una cantidad de tampón de elución/reconstitución mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación desde la zona de tampón de rehidratación 372 y se transporta mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación hasta la zona de reactivo de exonucleasa 374 (FIG. 59) (y el segundo compartimento de tampón 300 de la placa superior 241 (FIG. 26, 27)) para la resuspensión del reactivo de exonucleasa seco. La resuspensión del reactivo de exonucleasa seco contenido dentro de la zona de reactivos de exonucleasa 374 se produce mediante movimientos oscilantes de las nanogotas entre las almohadillas de electrohumectación dentro de la zona de reactivos de exonucleasa 374. A continuación, el reactivo de exonucleasa reconstituido se transporta mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación desde la zona de reactivo de exonucleasa 374 hasta las áreas de estadificación de PCR de la pista de ciclado térmico 364a, 364b, 364c y 364d.

En la etapa S11, después de la PCR (etapa 9), cada nanogota que ha pasado por el procedimiento de PCR se combina con una cantidad del agente exonucleasa resuspendido en la etapa S10, se transporta mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación hasta la zona de exonucleasa 384 y se mantiene en una localización separada dentro de la zona de exonucleasa 384. En diversos modos de realización, se agrega una cantidad de tampón de elución/reconstitución de la zona de tampón 372 a cada nanogota de PCR mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación para llevar el volumen total de cada nanogota hasta una cantidad preferente.

En la etapa S12, las mezclas de nanogotas formadas en la etapa S11, que comprenden los productos de PCR y el reactivo de exonucleasa reconstituido, se incuban a continuación dentro de la región de exonucleasa 380 y la zona de exonucleasa 384 a una temperatura prescrita y durante un periodo de tiempo prescrito.

En la etapa S13, el reactivo de detección dentro de la zona de hibridación 370 (FIG. 59) (y el compartimento del tampón de detección 280 de la placa superior 241 (FIGS. 26, 27)) se reconstituye con una cantidad de tampón de rehidratación de la zona del tampón de rehidratación 372. En un modo de realización, una cantidad de tampón de rehidratación de la zona de tampón de rehidratación 372 se mueve por medio de la manipulación de nanogotas por electrohumectación a través del paso de conexión 274 (FIGS. 26, 27) entre el compartimento de tampón de detección 280 y el compartimento de tampón de rehidratación 276.

En la etapa S14, se combina una cantidad del reactivo de detección reconstituido (por ejemplo, 25 |jl) de la zona de hibridación 370 mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación con cada una de las nanogotas de PCR. Cada nanogota de PCR se combina a continuación con un cóctel de sondas señal almacenado en las posiciones 362a, 362b, 362c y 362d del panel de procesamiento de fluidos 354. Para efectuar el mezclado de la nanogota de PCR y el cóctel de sondas señal, y para resuspender el cóctel de sondas señal, cada nanogota se puede transportar mediante manipulación de nanogotas por electrohumectación alrededor o dentro de una de las zonas de mezclado de detección 385a, 385b, 385c y 385d.

En la etapa S15, las nanogotas se transportan mediante manipulación por electrohumectación a las matrices de electrosensores 363a, 363b, 363c y 363d, donde se someten a incubación adicional dentro de la región de detección 378 y se detectan diversos analitos de interés mediante técnicas de electrodetección, tal como se describe anteriormente y/o se describe en las publicaciones enumeradas anteriormente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un cartucho de procesamiento de muestras de fluido (10) que comprende:

un sustrato (72);

un pocillo de muestra (78) formado en el sustrato configurado para recibir un volumen de muestra de fluido y que comprende un cierre (84) configurado para colocarse selectivamente sobre el pocillo de muestra;

una cámara de fluido deformable soportada en el sustrato;

un pocillo de mezclado (90) formado en el sustrato; y

un aparato de mezclado accionado dispuesto dentro del pocillo de mezclado y construido y dispuesto para mezclar el contenido de dicho pocillo de mezclado, en el que

la cámara de fluido deformable se configura para contener un fluido en la misma cuando está en un estado no deformado y para colapsar tras la aplicación de una fuerza de compresión externa para expulsar al menos una porción del fluido de la cámara de fluido, estando dicha cámara de fluido deformable en comunicación fluida con dicho pocillo de muestra (78) por medio de un canal formado en dicho sustrato; y

en el que

el pocillo de mezclado (90) está en comunicación fluida con dicho pocillo de muestra por medio de un canal formado en dicho sustrato

comprendiendo dicho pocillo de mezclado (90) una primera pared periférica (91) y un primer suelo (93) que definen un pocillo y un esnórquel de entrada de fluido (92) que se extiende hacia arriba por un lateral de la primera pared periférica que se extiende desde el canal que comunica el pocillo de mezclado con el pocillo de muestra y que termina debajo de un borde superior de la primera pared periférica.

2. El cartucho de procesamiento de muestras de fluido (10) de la reivindicación 1, en el que dicho esnórquel de entrada de fluido (92) se extiende hasta una superficie exterior de la primera pared periférica (91) y termina en una abertura formada en la primera pared periférica.

3. El cartucho de procesamiento de muestras de fluido (10) de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicho pocillo de muestra (78) comprende una segunda pared periférica y un segundo suelo que define un pocillo y un esnórquel de entrada de fluido que se extiende hacia arriba por un lateral de la segunda pared periférica y que termina debajo de un borde superior de la segunda pared periférica.

4. El cartucho de procesamiento de muestras de fluido (10) de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que dicho pocillo de mezclado (90) comprende además un puerto de salida (96) que comprende una o más aberturas formadas en el segundo suelo (93), en el que dicho suelo se ahúsa hacia abajo hacia dicho puerto de salida (96).

5. El cartucho de procesamiento de muestras de fluido (10) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho aparato de mezclado accionado comprende un primer impulsor (202) dispuesto de forma giratoria dentro de dicho pocillo de mezclado (90) y un engranaje configurado para acoplarse de forma accionada mediante un engranaje conjugado de un instrumento en el que se inserta el cartucho de procesamiento de muestras líquidas y para hacer girar el primer impulsor cuando se acopla mediante el engranaje conjugado.

6. El cartucho de procesamiento de muestras de fluido (10) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además:

una cámara de lisis (120) que contiene una pluralidad de microesferas de lisis, estando dicha cámara de lisis formada en dicho sustrato y dispuesta a lo largo del canal que conecta dicho pocillo de mezclado (90) y dicho pocillo de muestra (78), con lo que el fluido que fluye desde el pocillo de muestra a dicho pocillo de mezclado fluirá a través de dicha cámara de lisis; y un mezclador de microesferas dispuesto al menos parcialmente dentro de dicha cámara de lisis y construido y dispuesto para agitar las microesferas de lisis y el fluido que fluye a través de dicha cámara de lisis; preferentemente,

comprendiendo además:

una primera interfase óptica que comprende una porción ampliada del canal que conecta dicha cámara de lisis a dicho pocillo de muestra; y

una segunda interfase óptica que comprende una parte ampliada del canal que conecta dicha cámara de lisis a dicho pocilio de mezclado.

7. El cartucho de procesamiento de muestras de fluido (10) de la reivindicación 6, en el que dicho mezclador de microesferas comprende:

un motor (128) montado dentro de dicho sustrato; y

un segundo impulsor dispuesto dentro de dicha cámara de lisis (120) y montado en un eje de salida de dicho motor.

8. El cartucho de procesamiento de muestras de fluido (10) de la reivindicación 6 o 7, en el que dicha cámara de lisis (120) incluye una entrada de fluido (122) y una salida de fluido (124) y comprende además un filtro de malla dispuesto sobre cada una de dicha entrada de fluido y dicha salida de fluido y configurado para retener dichas microesferas de lisis dentro de dicha cámara de lisis.

9. El cartucho de procesamiento de muestras de fluido (10) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además:

un puerto de presión formado en dicho sustrato y configurado para acoplar dicho sustrato a una fuente de presión de fluido externa; y

un canal formado en dicho sustrato que conecta dicho puerto de presión a dicho pocillo de muestra (78).

10. El cartucho de procesamiento de fluidos (10) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además:

una cámara de residuos (102) formada en dicho sustrato, estando dicha cámara de residuos en comunicación fluida con dicho pocillo de mezclado (90) por medio de un canal formado en dicho sustrato;

un puerto de salida de fluido formado en el sustrato, estando dicho puerto de salida de fluido en comunicación fluida con dicho pocillo de mezclado por medio de un canal formado en dicho sustrato;

una primera válvula de control accionable externamente dispuesta dentro de dicho sustrato y construida y dispuesta para permitir o evitar selectivamente el flujo de fluido desde dicho pocillo de mezclado a dicha cámara de residuos; y

una segunda válvula de control accionable externamente dispuesta dentro de dicho sustrato y construida y dispuesta para permitir o evitar selectivamente el flujo de fluido desde dicho pocillo de mezclado a dicho puerto de salida de fluido; preferentemente,

que comprende además una cámara de captura dispuesta a lo largo de un canal que conecta dicho pocillo de mezclado y dicha cámara de residuos.

11. El cartucho de procesamiento de fluidos (10) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además:

un conjunto de válvula pasiva (220) dispuesto dentro de dicho sustrato y construido y dispuesto para cerrarse y evitar el flujo de fluido desde dicho pocillo de mezclado cuando la presión dentro de dicho pocillo de mezclado no es mayor que una presión umbral y para abrir y permitir el flujo de fluido desde dicho pocillo de mezclado cuando la presión dentro de dicho pocillo de mezclado se eleva por encima de la presión umbral; y

un puerto de presión (104) formado en dicho sustrato y en comunicación a presión con dicho conjunto de válvula pasiva mediante un conducto de presión formado en dicho sustrato, en el que cuando dicho puerto de presión está cerrado, se permite que la presión dentro de dicho pocillo de mezclado alcance la presión umbral que abrirá dicho conjunto de válvula pasiva y permitirá el flujo de fluido desde dicho pocillo de mezclado, y cuando dicho puerto de presión está abierto, la presión dentro de dicho mezclado no puede alcanzar la presión umbral, por lo que el conjunto de válvula pasiva está cerrado.

12. El cartucho de procesamiento de fluidos (10) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende además una ampolla de lanceta (34b, 36b, 38b, 40b, 42b) asociada con dicha cámara de fluido deformable; estando dicho ampolla de lanceta conectada o pudiendo conectarse a la cámara de fluido deformable asociada (34a, 36a, 38a, 40a, 42a) y conteniendo una microesfera retenida dentro de la ampolla de lanceta mediante un tabique rompible, en el que dicha ampolla de lanceta se configura para colapsar tras la aplicación de una fuerza de compresión externa para empujar de este modo la microesfera a través del tabique rompible.

13. El cartucho de procesamiento de fluidos (10) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende además una envoltura externa (12) que encierra externamente al menos una porción de dicho cartucho.

14. El cartucho de procesamiento de muestras de fluido (10) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende además:

un primer puerto de salida de fluido (182) formado en el sustrato, estando dicho primer puerto de salida de fluido en comunicación fluida con dicho pocillo de mezclado (90) por medio de un canal formado en dicho sustrato;

un segundo puerto de salida de fluido (188) formado en el sustrato; y

al menos dos cámaras de fluidos deformables, estando una de dichas dos cámaras de fluidos deformables en comunicación fluida con dicho pocillo de mezclado por medio de un canal formado en dicho sustrato, y estando la otra de dichas dos cámaras de fluidos deformables en comunicación fluida con dicho segundo puerto de salida de fluido por medio de un canal formado en dicho sustrato que es diferente del canal que comunica el primer puerto de salida de fluido con dicho pocillo de mezclado.

15. El cartucho de procesamiento de muestras de fluido (10) de la reivindicación 14, en el que la cámara de fluido deformable en comunicación fluida con el pocillo de mezclado (90) contiene un tampón de lisis, un tampón de lavado, microesferas de captura de diana o un tampón de unión, y la cámara de fluido deformable en comunicación fluida con la segunda salida de fluido contiene un aceite o un tampón de rehidratación.