[go: up one dir, main page]

RU2791650C2 - Cartridge for carrying out biochemical reactions - Google Patents

Cartridge for carrying out biochemical reactions Download PDF

Info

Publication number
RU2791650C2
RU2791650C2 RU2019114034A RU2019114034A RU2791650C2 RU 2791650 C2 RU2791650 C2 RU 2791650C2 RU 2019114034 A RU2019114034 A RU 2019114034A RU 2019114034 A RU2019114034 A RU 2019114034A RU 2791650 C2 RU2791650 C2 RU 2791650C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
rotary valve
flow
sample
valve
Prior art date
Application number
RU2019114034A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019114034A (en
Inventor
Себастьен БОМ
Алекс АРАВАНИС
Александер ХСИАО
Бехнам ДЖАВАНМАРДИ
Тарун КХУРАНА
Хаи Куанг ТРАН
Маджид АГХАБАБАЗАДЕХ
М. Шейн БАУЭН
Боян БОЯНОВ
Дейл БУЕРМАНН
Original Assignee
Иллумина, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иллумина, Инк. filed Critical Иллумина, Инк.
Publication of RU2019114034A publication Critical patent/RU2019114034A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2791650C2 publication Critical patent/RU2791650C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: creation of samples for biochemical analysis and/or carrying out biochemical reactions.
SUBSTANCE: cartridge for conducting biochemical reactions contains: a microfluidic body containing a sample hole configured to receive a biological sample, a sample channel in fluid communication with the sample hole, an intermediate channel, a feeding channel and a reagent reservoir; the first rotary valve rotatably mounted on the microfluidic body and comprising the first flow channel and an intermediate orifice, the first rotary valve hydraulically connecting the first flow channel to another orifice at the second position of the first rotary valve; the second rotary valve rotatably mounted on the microfluidic body and comprising the second flow channel hydraulically connected to the supply channel, with the second rotary valve hydraulically connecting the second flow channel to the first rotary valve via an intermediate channel in the first position of the second rotary valve and hydraulically connects the second flow channel with the reagent reservoir in the second position of the second rotary valve.
EFFECT: ensuring the performance of genome sequencing with improved quality of analyzes.
12 cl, 29 dwg, 1 tab

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

[0001] Варианты осуществления настоящей заявки на изобретение относятся в целом к системам и способам создания образцов для биохимического анализа и/или проведения биохимических реакций и, более конкретно, к системам и способам с использованием поворотного клапана.[ 0001 ] Embodiments of the present application relate generally to systems and methods for generating samples for biochemical analysis and/or conducting biochemical reactions, and more specifically to systems and methods using a rotary valve.

[0002] Различные биохимические протоколы включают проведение большого числа управляемых реакций на поверхностях подложки или внутри специально предназначенных для этого реакционных камер. Управляемые реакции могут проводиться для анализа биологического образца или подготовки биологического образца к последующему анализу. Анализ может идентифицировать или выявлять свойства химических веществ, вовлеченных в эти реакции. Например, при матричном циклическом анализе нуклеотидной последовательности (например, секвенировании путем синтеза (от англ. sequencing-by-synthesis - SBS)) осуществляют секвенирование плотной матрицы фрагментов ДНК (например, матричных нуклеиновых кислот) в ходе повторяющихся циклов ферментативной обработки. После каждого цикла может быть захвачено изображение, которое впоследствии анализируют вместе с другими изображениями с целью определения последовательности фрагментов ДНК. При другом биохимическом неизвестный аналит с идентифицируемой меткой (например, флуоресцентной меткой) может быть подвергнут действию матрицы известных зондов, имеющих в матрице предварительно заданные адреса. Наблюдение за химическими реакциями, происходящими между зондами и неизвестным аналитом, может помочь в идентификации или выявлении свойств аналита.[ 0002 ] Various biochemical protocols involve conducting a large number of controlled reactions on substrate surfaces or inside dedicated reaction chambers. Controlled reactions may be performed to analyze a biological sample or to prepare a biological sample for subsequent analysis. The analysis can identify or reveal the properties of the chemicals involved in these reactions. For example, in template cycle analysis of a nucleotide sequence (eg, sequencing by synthesis (from the English sequencing-by-synthesis - SBS)) a dense array of DNA fragments (eg, template nucleic acids) is sequenced during repeated cycles of enzymatic processing. After each cycle, an image can be captured and subsequently analyzed along with other images to determine the sequence of the DNA fragments. In another biochemical, an unknown analyte with an identifiable label (eg, a fluorescent label) can be exposed to an array of known probes having predetermined addresses in the array. Observation of the chemical reactions that occur between probes and an unknown analyte can help identify or reveal the properties of the analyte.

[0003] Имеется общая потребность в системах, автоматически осуществляющих анализы, подобные описанным выше, которые бы позволили уменьшить трудозатраты или участие пользователя. В настоящее время в большинстве систем требуется отдельное приготовление биологического образца пользователем перед загрузкой этого биологического образца в систему для анализа. Может оказаться желательным, чтобы пользователь загружал в систему один или более биологических образцов, выбирал тип анализа, подлежащего осуществлению системой, и получал его результаты через заданный период времени, например, один день или менее. По меньшей мере некоторые системы, используемые в настоящее время, не способны выполнять определенные протоколы, такие как полное секвенирование генома, которые давали бы данные с достаточным уровнем качества и в определенном ценовом диапазоне.[ 0003 ] There is a general need for systems that automatically perform assays such as those described above, which would reduce labor or user involvement. Currently, most systems require separate preparation of a biological sample by the user before loading that biological sample into the system for analysis. It may be desirable for a user to upload one or more biological samples to the system, select the type of analysis to be performed by the system, and receive the results after a predetermined period of time, such as one day or less. At least some of the systems currently in use are not capable of performing certain protocols, such as whole genome sequencing, that would provide data at a sufficient level of quality and within a certain price range.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0004] В соответствии с одним вариантом осуществления предложена система, включающая гидравлическую сеть с каналом для образца, реакционной камерой и резервуаром. Канал для образца проточно сообщается с отверстием для образца, предназначенным для приема биологического образца. Система также включает насосный узел, предназначенный находиться в проточном сообщении с гидравлической сетью. Система также включает поворотный клапан, в котором имеется проточный канал и который выполнен с возможностью поворота между первым и вторым положениями клапана. Проточный канал гидравлически связывает реакционную камеру и канал для образца, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана, и гидравлически связывает резервуар и реакционную камеру, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана. Насосный узел вызывает поток биологического образца к реакционной камере, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана, и вызывает поток компонента реакции из резервуара к реакционной камере, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана.[ 0004 ] In accordance with one embodiment, a system is provided that includes a hydraulic network with a sample passage, a reaction chamber, and a reservoir. The sample passage is in fluid communication with a sample port for receiving a biological sample. The system also includes a pumping unit designed to be in fluid communication with the hydraulic network. The system also includes a rotary valve that has a flow path and is rotatable between first and second valve positions. The flow passage fluidly couples the reaction chamber and the sample passage when the rotary valve is in the first valve position, and fluidly couples the reservoir and the reaction chamber when the rotary valve is in the second valve position. The pump assembly causes the biological sample to flow to the reaction chamber when the rotary valve is in the first valve position and causes the reaction component to flow from the reservoir to the reaction chamber when the rotary valve is in the second valve position.

[0005] В одном варианте осуществления предложен способ, включающий поворачивание поворотного клапана, в котором имеется проточный канал, в первое положение клапана. Когда клапан находится в своем первом положении, проточный канал находится в проточном сообщении с реакционной камерой. Данный способ может также включать протекание биологического образца из канала для образца или первого резервуара через проточный канал в реакционную камеру, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Этот способ также может включать поворачивание поворотного клапана во второе положение клапана. Во втором положении клапана проточный канал может гидравлически связывать второй резервуар и реакционную камеру. Способ также может включать протекание компонента реакции из второго резервуара в реакционную камеру. В реакционной камере компонент реакции вступает во взаимодействие с биологическим образцом.[ 0005 ] In one embodiment, a method is provided including rotating a rotary valve having a flow path to a first valve position. When the valve is in its first position, the flow channel is in fluid communication with the reaction chamber. The method may also include flowing the biological sample from the sample channel or first reservoir through the flow channel into the reaction chamber when the rotary valve is in the first valve position. This method may also include turning the rotary valve to the second valve position. In the second position of the valve, the flow channel can hydraulically connect the second reservoir and the reaction chamber. The method may also include flowing the reaction component from the second reservoir into the reaction chamber. In the reaction chamber, the reaction component interacts with the biological sample.

[0006] В одном вариантом осуществления предложена система, включающая систему управления потоками, снабженную гидравлической сетью и насосным узлом, находящимся в проточном сообщении с гидравлической сетью. Гидравлическая сеть включает канал для образца, предназначенный для приема биологического образца, множество резервуаров и реакционную камеру. Система также включает поворотный клапан, в котором имеется проточный канал. Поворотный клапан выполнен с возможностью поворота в различные свои положения для установления гидравлической связи реакционной камеры с каналом для образца или с одним из резервуаров. Система также включает устройство обнаружения, которое выполнено с возможностью обнаружения световых сигналов из реакционной камеры во время осуществления протокола анализа. Система также включает системный контроллер, который выполнен с возможностью управления поворотным клапаном и насосным узлом для протекания биологического образца из канала для образца в реакционную камеру. Системный контроллер также выполнен с возможностью управления поворотным клапаном, насосным узлом и устройством обнаружения в ходе множества циклов протокола, при этом каждый из циклов протокола включает: (а) поворачивание поворотного клапана в соответствующее первому резервуару положение клапана, при котором реакционная камера находится в проточном сообщении с первым резервуаром из множества резервуаров; (b) управление насосным узлом для вызывания потока текучей среды из первого резервуара в реакционную камеру; (с) поворачивание поворотного клапана в соответствующее второму резервуару положение клапана, при котором реакционная камера находится в проточном сообщении со вторым резервуаром из множества резервуаров; (d) управление насосным узлом для вызывания потока текучей среды из второго резервуара в реакционную камеру; и (е) управление устройством обнаружения для обнаружения световых сигналов из реакционной камеры в то время, как текучая среда из второго резервуара протекает через реакционную камеру, или после того, как текучая среда из второго резервуара протекала через реакционную камеру.[ 0006 ] In one embodiment, a system is provided that includes a flow control system provided with a hydraulic network and a pumping unit in fluid communication with the hydraulic network. The hydraulic network includes a sample channel for receiving a biological sample, a plurality of reservoirs, and a reaction chamber. The system also includes a rotary valve that has a flow channel. The rotary valve is rotatable to its various positions to establish hydraulic connection between the reaction chamber and the sample channel or one of the reservoirs. The system also includes a detection device that is configured to detect light signals from the reaction chamber during an analysis protocol. The system also includes a system controller that is configured to control a rotary valve and a pump assembly to flow a biological sample from the sample channel into the reaction chamber. The system controller is also configured to control the rotary valve, the pump assembly, and the detection device during a plurality of protocol cycles, wherein each of the protocol cycles includes: (a) turning the rotary valve to a valve position corresponding to the first tank, in which the reaction chamber is in flow communication with the first reservoir of the plurality of reservoirs; (b) controlling the pump assembly to cause a flow of fluid from the first reservoir into the reaction chamber; (c) turning the rotary valve to a valve position corresponding to the second tank, in which the reaction chamber is in fluid communication with the second tank of the plurality of tanks; (d) controlling the pump assembly to cause a flow of fluid from the second reservoir into the reaction chamber; and (e) operating the detection device to detect light signals from the reaction chamber while fluid from the second reservoir is flowing through the reaction chamber, or after fluid from the second reservoir has flowed through the reaction chamber.

[0007] В соответствии с одним вариантом осуществления предложен способ, включающий обеспечение микрожидкостного тела и поворотного клапана. Микрожидкостное тело имеет сторону тела и гидравлическую сеть, включающую подающее отверстие и питающее отверстие. Подающее отверстие выходит на сторону тела. Поворотный клапан установлен с возможностью поворота на стороне тела. В поворотном клапане имеется первое отверстие канала, второе отверстие канала и проточный канал, проходящий между первым отверстием канала и вторым отверстием канала. Способ также включает поворачивание поворотного клапана в первое положение клапана, при котором первое отверстие канала находится в проточном сообщении с подающим отверстием микрожидкостного тела. Способ также включает протекание биологического образца через первое отверстие канала в проточный канал, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Способ также включает поворачивание поворотного клапана во второе положение клапана с биологическим образцом внутри проточного канала так, что первое отверстие канала герметизируется стороной тела. Способ также включает осуществление операции термоциклирования с изменением температуры биологического образца в проточном канале до выбранной температуры.[ 0007 ] In accordance with one embodiment, a method is provided, including providing a microfluidic body and a rotary valve. The microfluidic body has a body side and a hydraulic network including a supply port and a supply port. The feed opening goes to the side of the body. The rotary valve is rotatably mounted on the side of the body. The rotary valve has a first channel opening, a second channel opening and a flow channel extending between the first channel opening and the second channel opening. The method also includes turning the rotary valve to the first valve position, in which the first opening of the channel is in fluid communication with the supply opening of the microfluidic body. The method also includes flowing the biological sample through the first channel opening into the flow channel when the rotary valve is in the first valve position. The method also includes turning the rotary valve to a second valve position with a biological sample inside the flow channel so that the first opening of the channel is sealed by the side of the body. The method also includes performing a thermal cycling operation with changing the temperature of the biological sample in the flow channel to a selected temperature.

[0008] В соответствии с одним вариантом осуществления предложена система, включающая микрожидкостное тело, имеющее сторону тела и гидравлическую сеть, включающую подающее отверстие и питающее отверстие. Подающее отверстие выходит на сторону тела. Система также включает поворотный клапан, установленный с возможностью поворота на стороне тела. В поворотном клапане имеется первое отверстие канала, второе отверстие канала и проточный канал, проходящий между первым отверстием канала и вторым отверстием канала. Поворотный клапан выполнен с возможностью поворота между первым и вторым положениями клапана. Первое отверстие канала находится в проточном сообщении с подающим отверстием микрожидкостного тела, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Первое отверстие канала герметизировано микрожидкостным телом, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана. Система также включает насосный узел, который выполнен с возможностью вызывать поток текучей среды через подающее отверстие в проточный канал, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Система также включает термоциклер, который позиционируется относительно поворотного клапана и выполнен с возможностью управления температурой, воздействие которой испытывает текучая среда внутри проточного канала, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана.[ 0008 ] According to one embodiment, a system is provided including a microfluidic body having a body side and a hydraulic network including a feed port and a feed port. The feed opening goes to the side of the body. The system also includes a rotary valve rotatably mounted on the side of the body. The rotary valve has a first channel opening, a second channel opening and a flow channel extending between the first channel opening and the second channel opening. The rotary valve is rotatable between the first and second valve positions. The first opening of the channel is in fluid communication with the supply opening of the microfluidic body when the rotary valve is in the first valve position. The first opening of the channel is sealed by the microfluidic body when the rotary valve is in the second valve position. The system also includes a pump assembly that is configured to cause fluid to flow through the supply opening into the flow channel when the rotary valve is in the first valve position. The system also includes a thermal cycler that is positioned relative to the rotary valve and configured to control the temperature experienced by the fluid within the flow channel when the rotary valve is in the second valve position.

[0009] В соответствии с одним вариантом осуществления предложена система, включающая микрожидкостное тело, в котором имеется гидравлическая сеть, имеющая входное отверстие, выходное отверстие и резервуар для образца. Система также включает поворотный клапан, соединенный с возможностью поворота с микрожидкостным телом. В поворотном клапане имеется первый участок канала и второй участок канала. Первый участок канала гидравлически связывает входное отверстие и резервуар для образца, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Второй участок канала гидравлически связывает выходное отверстие и резервуар для образца, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Система также включает насосный узел, выполненный с возможностью обеспечения потока текучей среды через входное отверстие и первый участок канала в резервуар для образца, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Поворотный клапан выполнен с возможностью перемещения во второе положение клапана, в котором резервуар для образца герметизирован поворотным клапаном. Система также может включать термоциклер, который позиционируется относительно микрожидкостного тела для подвода тепловой энергии к резервуару для образца, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана.[ 0009 ] According to one embodiment, a system is provided including a microfluidic body having a hydraulic network having an inlet, an outlet, and a sample reservoir. The system also includes a rotary valve rotatably connected to the microfluidic body. The rotary valve has a first channel section and a second channel section. The first section of the channel hydraulically connects the inlet and the sample reservoir when the rotary valve is in the first valve position. The second section of the channel hydraulically connects the outlet and the sample reservoir when the rotary valve is in the first valve position. The system also includes a pumping assembly configured to provide fluid flow through the inlet and the first section of the channel into the sample reservoir when the rotary valve is in the first valve position. The rotary valve is movable to a second valve position in which the sample reservoir is sealed by the rotary valve. The system may also include a thermal cycler that is positioned relative to the microfluidic body to provide thermal energy to the sample reservoir when the rotary valve is in the second valve position.

[0010] В соответствии с одним вариантом осуществления предложена система, включающая микрожидкостное тело, в котором имеется гидравлическая сеть, включающая резервуар для образца и отдельный аналитический канал. Аналитический канал проходит между первым и вторым отверстиями. Гидравлическая сеть также включает питающее отверстие. Система также может включать термоциклер, который позиционируется относительно зоны терморегуляции микрожидкостного резервуара. Аналитический канал проходит через зону терморегуляции. Термоциклер выполнен с возможностью подвода тепловой энергии к зоне терморегуляции. Система также включает поворотный клапан, который соединен с возможностью поворота с микрожидкостным телом и выполнен с возможностью перемещения между первым и вторым положениями клапана. В поворотном клапане имеется соединительный канал и отдельный проточный канал. Соединительный канал гидравлически связывает резервуар для образца и первое отверстие аналитического канала, а проточный канал гидравлически связывает второе отверстие аналитического канала и питающее отверстие, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Поворотный клапан выполнен с возможностью перемещения во второе положение клапана для герметизации первого и второго отверстий аналитического канала.[ 0010 ] According to one embodiment, a system is provided that includes a microfluidic body that has a hydraulic network including a sample reservoir and a separate assay channel. The analytical channel passes between the first and second holes. The hydraulic network also includes a supply port. The system may also include a thermal cycler that is positioned relative to the thermoregulatory zone of the microfluidic reservoir. The analytical channel passes through the thermoregulation zone. The thermal cycler is configured to supply thermal energy to the thermoregulation zone. The system also includes a rotary valve that is pivotally connected to the microfluidic body and is movable between first and second valve positions. The rotary valve has a connection channel and a separate flow channel. The connecting channel hydraulically connects the sample reservoir and the first opening of the analytical channel, and the flow channel hydraulically connects the second opening of the analytical channel and the supply hole when the rotary valve is in the first valve position. The rotary valve is movable to the second position of the valve to seal the first and second holes of the analytical channel.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0011] Фиг. 1 представляет собой схематичное изображение системы, выполненной в соответствии с одним вариантом осуществления, которая предназначена для проведения по меньшей мере одного из биохимического анализа или подготовки образца.[ 0011 ] FIG. 1 is a schematic representation of a system in accordance with one embodiment that is designed to perform at least one of biochemical analysis or sample preparation.

[0012] Фиг. 2 – вид сверху системы управления потоками, выполненной в соответствии с одним вариантом осуществления, которая может быть использована с системой по фиг. 1.[ 0012 ] FIG. 2 is a plan view of a flow control system in accordance with one embodiment that may be used with the system of FIG. 1.

[0013] Фиг. 3 – разрез клапанного механизма в первом состоянии или положении, который может быть использован с системой управления потоками по фиг. 2.[ 0013 ] FIG. 3 is a sectional view of a valve train in a first state or position that can be used with the flow control system of FIG. 2.

[0014] Фиг. 4 – разрез клапанного механизма по фиг. 3 во втором состоянии или положении.[ 0014 ] FIG. 4 is a section of the valve mechanism according to FIG. 3 in the second state or position.

[0015] Фиг. 5 – разрез клапанного механизма в первом состоянии или положении, который может быть использован с системой управления потоками по фиг. 2.[ 0015 ] FIG. 5 is a sectional view of a valve train in a first state or position that can be used with the flow control system of FIG. 2.

[0016] Фиг. 6 – разрез клапанного механизма по фиг. 5 во втором состоянии или положении.[ 0016 ] FIG. 6 is a section of the valve mechanism according to FIG. 5 in the second state or position.

[0017] Фиг. 7 – разрез клапанного механизма в первом состоянии или положении, который может быть использован с системой управления потоками по фиг. 2.[ 0017 ] FIG. 7 is a sectional view of a valve train in a first state or position that can be used with the flow control system of FIG. 2.

[0018] Фиг. 8 – разрез клапанного механизма по фиг. 7 во втором состоянии или положении.[ 0018 ] FIG. 8 is a section of the valve mechanism according to FIG. 7 in the second state or position.

[0019] Фиг. 9 – разрез поворотного клапана, установленного в микрожидкостном теле в соответствии с одним вариантом осуществления.[ 0019 ] FIG. 9 is a sectional view of a rotary valve installed in a microfluidic body in accordance with one embodiment.

[0020] Фиг. 10 – вид сверху микрожидкостного тела по фиг. 9.[ 0020 ] FIG. 10 is a top view of the microfluidic body of FIG. 9.

[0021] Фиг. 11 – разрез узла обнаружения, который может быть использован для обнаружения предусмотренных реакций в реакционной камере.[ 0021 ] FIG. 11 is a section of the detection unit, which can be used to detect the intended reactions in the reaction chamber.

[0022] Фиг. 12 – блок-схема способа в соответствии с одним вариантом осуществления.[ 0022 ] FIG. 12 is a flow diagram of a method in accordance with one embodiment.

[0023] Фиг. 13 – вид сверху поворотного клапана, выполненной в соответствии с одним вариантом осуществления, который установлен с возможностью поворота на микрожидкостном теле.[ 0023 ] FIG. 13 is a plan view of a rotary valve made in accordance with one embodiment that is pivotally mounted on a microfluidic body.

[0024] Фиг. 14 – разрез поворотного клапана по фиг. 13, установленного с возможностью поворота на микрожидкостном теле.[ 0024 ] FIG. 14 is a section of the rotary valve according to FIG. 13 rotatably mounted on the microfluidic body.

[0025] На фиг. 15А-15L показаны различные угловые положения поворотного клапана на разных стадиях протокола анализа.[ 0025 ] FIG. 15A-15L show different rotary valve angles at different stages of the assay protocol.

[0026] Фиг. 16 – вид сверху поворотного клапана, выполненного в соответствии с одним вариантом осуществления.[ 0026 ] FIG. 16 is a plan view of a rotary valve in accordance with one embodiment.

[0027] Фиг. 17 – вид сверху поворотного клапана по фиг. 16 во время осуществления протокола амплификации.[ 0027 ] FIG. 17 is a plan view of the rotary valve of FIG. 16 during the amplification protocol.

[0028] Фиг. 18 – вид сверху поворотного клапана, выполненной в соответствии с одним вариантом осуществления.[ 0028 ] FIG. 18 is a plan view of a rotary valve made in accordance with one embodiment.

[0029] На фиг. 19 показан способ в соответствии с одним вариантом осуществления.[ 0029 ] FIG. 19 shows a method in accordance with one embodiment.

[0030] Фиг. 20 – вид в перспективе системы управления потоками, выполненной в соответствии с одним вариантом осуществления, которая включает поворотный клапан и микрожидкостное тело.[ 0030 ] FIG. 20 is a perspective view of a flow control system according to one embodiment that includes a rotary valve and a microfluidic body.

[0031] Фиг. 21 – вид в перспективе системы управления потоками по фиг. 20, когда поворотный клапан находится в предназначенном для протокола амплификации положении.[ 0031 ] FIG. 21 is a perspective view of the flow control system of FIG. 20 when the rotary valve is in the position intended for the amplification protocol.

[0032] Фиг. 22 – местный разрез системы управления потоками по фиг. 20.[ 0032 ] FIG. 22 is a sectional view of the flow control system of FIG. 20.

[0033] Фиг. 23 – схематичное изображение системы, выполненной в соответствии с одним вариантом осуществления, которая предназначена для проведения по меньшей мере одного из биохимического анализа или подготовки образца.[ 0033 ] FIG. 23 is a schematic representation of a system in accordance with one embodiment that is designed to perform at least one of biochemical analysis or sample preparation.

[0034] Фиг. 24 – вид сверху системы управления потоками, выполненной в соответствии с одним вариантом осуществления, в которой использованы соединительные каналы.[ 0034 ] FIG. 24 is a plan view of a flow control system according to one embodiment that uses connecting channels.

[0035] Фиг. 25 – перспективное изображение с частичным пространственным разделением деталей системы управления потоками по фиг. 24.[ 0035 ] FIG. 25 is a partially exploded perspective view of the flow control system of FIG. 24.

[0036] Фиг. 26 – вид в перспективе снизу поворотного клапана в соответствии с одним вариантом осуществления.[ 0036 ] FIG. 26 is a bottom perspective view of a rotary valve according to one embodiment.

[0037] Фиг. 27 – вид в перспективе сбоку поворотного клапана по фиг. 26.[ 0037 ] FIG. 27 is a side perspective view of the rotary valve of FIG. 26.

[0038] Фиг. 28 – разрез поворотного клапана по фиг. 26.[ 0038 ] FIG. 28 is a section of the rotary valve according to FIG. 26.

[0039] Фиг. 29 – увеличенный разрез поворотного клапана по фиг. 26.[ 0039 ] FIG. 29 is an enlarged section of the rotary valve of FIG. 26.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0040] Описанные здесь варианты осуществления могут быть использованы для осуществления предусмотренных реакций с целью подготовки образца и/или проведения биохимических анализов. Употребляемый здесь термин «биохимический анализ» может включать по меньшей мере один из биологического анализа или химического анализа. Фиг. 1 представляет собой схематичное изображение системы 100, предназначенной для проведения биохимического анализа и/или подготовки образца. Система 100 включает в себя основной прибор 102 и съемный картридж 104, который выполнен с возможностью устанавливаться съемным образом на основном приборе 102. Основной прибор 102 и съемный картридж 104 могут быть выполнены с возможностью взаимодействовать друг с другом для переноса биологического образца в различные местоположения внутри системы 100, для осуществления предусмотренных реакций, в которых принимает участие биологический образец, с целью подготовки биологического образца к последующему анализу и, необязательно, для обнаружения одного или более событий в биологическом образце. Эти события могут указывать на предусмотренные реакции в биологическом образце. Съемный картридж 104 может быть подобен интегрированному микрожидкостному картриджу, например, картриджам, показанным и описанным в предварительной заявке на патент США № 62/003264, поданной 27 мая 2014 года, которая во всей полноте включена сюда по ссылке. Однако описываемые здесь варианты осуществления не ограничиваются интегрированными устройствами и могут быть также использованы в более крупных системах.[ 0040 ] The embodiments described herein may be used to carry out the reactions envisaged for sample preparation and/or biochemical assays. As used herein, the term "biochemical analysis" may include at least one of biological analysis or chemical analysis. Fig. 1 is a schematic representation of a system 100 for biochemical analysis and/or sample preparation. The system 100 includes a main device 102 and a removable cartridge 104 that is configured to be mounted in a removable manner on the main device 102. The main device 102 and the removable cartridge 104 can be configured to cooperate with each other to transfer a biological sample to various locations within the system. 100 to carry out the intended reactions involving the biological sample, to prepare the biological sample for subsequent analysis, and optionally to detect one or more events in the biological sample. These events may indicate intended reactions in the biological sample. The removable cartridge 104 may be similar to an integrated microfluidic cartridge, such as the cartridges shown and described in US Provisional Application No. 62/003264, filed May 27, 2014, which is incorporated herein by reference in its entirety. However, the embodiments described herein are not limited to integrated devices and may also be used in larger systems.

[0041] Хотя далее описание приводится со ссылкой на основной прибор 102 и съемный картридж 104, показанные на фиг. 1, следует понимать, что основной прибор 102 и съемный картридж 104 поясняют лишь один примерный вариант осуществления системы 100 и что существуют другие варианты осуществления. Например, основной прибор 102 и съемный картридж 104 включают различные компоненты и признаки, которые, совместно, выполняют ряд операций по приготовлению биологического образца и/или проведению анализа биологического образца. В проиллюстрированном варианте осуществления и основной прибор 102, и съемный картридж 104 способны выполнять определенные функции. Однако следует понимать, что основной прибор 102 и съемный картридж 104 могут выполнять разные функции и/или могут совместно выполнять такие функции. Например, в проиллюстрированном варианте осуществления съемный картридж 104 предназначен для обнаружения предусмотренных реакций при помощи узла обнаружения (например, устройства визуализации). В альтернативных вариантах осуществления узел обнаружения может входить в состав основного прибора 102. В качестве другого примера, в проиллюстрированном варианте осуществления основой прибор 102 является «сухим» прибором, не подающим, не принимающим и не обменивающимся жидкостями со съемным картриджем 104. В альтернативных вариантах осуществления основной прибор 102 может, например, подавать в съемный картридж 104 реагенты или другие жидкости, в последствие расходуемые (например, используемые в предусмотренных реакциях) съемным картриджем 104.[ 0041 ] Although the following will be described with reference to the main apparatus 102 and the removable cartridge 104 shown in FIG. 1, it should be understood that the main apparatus 102 and the removable cartridge 104 illustrate only one exemplary embodiment of the system 100 and that other embodiments exist. For example, the main instrument 102 and the removable cartridge 104 include various components and features that, together, perform a series of operations for preparing a biological sample and/or performing analysis of a biological sample. In the illustrated embodiment, both the main device 102 and the removable cartridge 104 are capable of performing certain functions. However, it should be understood that the main device 102 and the removable cartridge 104 may perform different functions and/or may jointly perform such functions. For example, in the illustrated embodiment, the removable cartridge 104 is designed to detect intended responses using a detection unit (eg, an imaging device). In alternative embodiments, the detection assembly may be included with the host device 102. As another example, in the illustrated embodiment, the host device 102 is a "dry" device that does not supply, receive, or exchange fluids with a removable cartridge 104. In alternative embodiments, implementation the main apparatus 102 may, for example, supply the removable cartridge 104 with reagents or other liquids subsequently consumed (eg, used in the intended reactions) by the removable cartridge 104.

[0042] Употребляемое здесь понятие «биологический образец» может включать одно или более биологических или химических веществ, таких как нуклеозиды, нуклеиновые кислоты, полинуклеотиды, олигонуклеотиды, белки, ферменты, полипептиды, антитела, антигены, лиганды, рецепторы, полисахариды, углеводы, полифосфаты, нанопоры, органеллы, липидные слои, клетки, ткани, организмы и/или биологически активное(ые) химическое(ие) соединение(я), такие как аналоги или миметики вышеперечисленных веществ. В некоторых случаях биологический образец может включать цельную кровь, лимфатическую жидкость, сыворотку крови, плазму крови, пот, слезы, слюну, мокроту, цереброспинальную жидкость, околоплодную жидкость, семенную жидкость, вагинальные выделения, серозную жидкость, синовиальную жидкость, перикардиальную жидкость, перитонеальную жидкость, плевральную жидкость, транссудаты, экссудаты, кистозную жидкость, желчь, мочу, желудочную жидкость, кишечную жидкость, образцы фекалий, жидкости, содержащие единственные или множественные клетки, жидкости, содержащие органеллы, флюидизированные (т.е. приведенные в текучее состояние) ткани, флюидизированные организмы, жидкости, содержащие многоклеточные организмы, биологические мазки и биологические смывы.[ 0042 ] As used herein, the term "biological sample" may include one or more biological or chemical substances, such as nucleosides, nucleic acids, polynucleotides, oligonucleotides, proteins, enzymes, polypeptides, antibodies, antigens, ligands, receptors, polysaccharides, carbohydrates, polyphosphates , nanopores, organelles, lipid layers, cells, tissues, organisms and/or biologically active chemical(s) compound(s), such as analogues or mimetics of the above substances. In some cases, the biological sample may include whole blood, lymphatic fluid, blood serum, blood plasma, sweat, tears, saliva, sputum, cerebrospinal fluid, amniotic fluid, seminal fluid, vaginal secretions, serous fluid, synovial fluid, pericardial fluid, peritoneal fluid , pleural fluid, transudates, exudates, cystic fluid, bile, urine, gastric fluid, intestinal fluid, fecal samples, fluids containing single or multiple cells, fluids containing organelles, fluidized (i.e. brought into a fluid state) tissues, fluidized organisms, fluids containing multicellular organisms, biological swabs and biological swabs.

[0043] В некоторых вариантах осуществления биологический образец может включать добавленный материал, такой как вода, деионизированная вода, физиологические растворы, кислые растворы, основные растворы, растворы детергентов и/или рН буферы. Добавленный материал также может включать реагенты, которые будут использоваться в ходе предусмотренного протокола анализа для проведения биохимических реакций. Например, добавленные жидкости могут включать материал для проведения множественных циклов полимеразной цепной реакции (ПЦР) с биологическим образцом.[ 0043 ] In some embodiments, the biological sample may include added material such as water, deionized water, saline solutions, acidic solutions, basic solutions, detergent solutions, and/or pH buffers. The added material may also include reagents that will be used in a prescribed assay protocol to carry out biochemical reactions. For example, the added fluids may include material for conducting multiple cycles of polymerase chain reaction (PCR) with a biological sample.

[0044] Однако, следует понимать, что подвергаемый анализу биологический образец может находиться в другой форме или ином состоянии, чем биологический образец, загружаемый в систему 100. Например, биологический образец, загружаемый в систему 100, может включать цельную кровь или слюну, которую в дальнейшем подвергают обработке (например, посредством процедур разделения или амплификации) для получения подготовленных нуклеиновых кислот. Затем подготовленные нуклеиновые кислоты могут быть проанализованы (например, количественном методом с помощью ПЦР или секвенированы с помощью SBS) системой 100. Соответственно, когда термин «биологический образец» используется при описании первой операции, такой как ПЦР, и снова используется при описании последующей второй операции, такой как секвенирование, следует понимать, что биологический образец во второй операции может быть модифицирован относительно биологического образца до или во время первой операции. Например, этап секвенирования (например, SBS) может осуществляться на нуклеиновых кислотах-ампликонах, которые были получены из матричных нуклеиновых кислот, которые были амплифицированы на предшествующем этапе амплификации (например, ПЦР). В этом случае ампликоны являются копиями матриц, и ампликоны присутствуют в большем количестве по сравнению с количеством матриц.[ 0044 ] However, it should be understood that the biological sample being analyzed may be in a different form or state than the biological sample loaded into system 100. For example, the biological sample loaded into system 100 may include whole blood or saliva, which in further processed (eg, through separation or amplification procedures) to obtain prepared nucleic acids. The prepared nucleic acids can then be analyzed (e.g., quantitatively by PCR or sequenced by SBS) by the system 100. Accordingly, when the term "biological sample" is used when describing a first operation, such as PCR, and is again used when describing a subsequent second operation , such as sequencing, it should be understood that the biological sample in the second operation may be modified relative to the biological sample before or during the first operation. For example, a sequencing step (eg, SBS) may be performed on amplicon nucleic acids that have been derived from template nucleic acids that have been amplified in a previous amplification step (eg, PCR). In this case, the amplicons are copies of the templates, and the amplicons are present in greater numbers than the templates.

[0045] В некоторых вариантах осуществления система 100 может автоматически подготовить образец к биохимическому анализу на основе вещества, обеспечиваемого пользователем (например, цельной крови или слюны). Однако, в других вариантах осуществления система 100 может проводить анализ биологических образцов, частично или предварительно приготовленных для анализа пользователем. Например, пользователем может обеспечиваться раствор, содержащий нуклеиновые кислоты, которые уже были выделены из цельной крови и/или амплифицированы.[ 0045 ] In some embodiments, system 100 may automatically prepare a sample for biochemical analysis based on a user-provided substance (eg, whole blood or saliva). However, in other embodiments, the system 100 may analyze biological samples that have been partially or previously prepared for analysis by a user. For example, the user may be provided with a solution containing nucleic acids that have already been isolated from whole blood and/or amplified.

[0046] Употребляемый здесь термин «предусмотренная реакция» охватывает изменение по меньшей мере одного (одной) из химических, электрических, физических или оптических свойств (или величин) интересующего аналита. В конкретных вариантах осуществления предусмотренная реакция представляет собой событие ассоциативного связывания (например, встраивание биомолекулы с флуоресцентной меткой в интересующий аналит). Предусмотренная реакция может представлять собой событие диссоциативного связывания (например, высвобождение биомолекулы с флуоресцентной меткой из интересующего аналита). Предусмотренная реакция может представлять собой химическое превращение, химическое изменение или химическое взаимодействие. Предусмотренная реакция также может состоять в изменении электрических свойств. Например, предусмотренная реакция может представлять собой изменение концентрации ионов в растворе. Примерные реакции включают, но не ограничены ими, химические реакции, такие как восстановление, окисление, присоединение, отщепление, перегруппировка, эстерификация, амидирование, этерификация, циклизация или замещение; взаимодействия связывания, при которых первое химическое вещество связывается со вторым химическим веществом; реакции диссоциации, в которых два или более химических вещества отделяются друг от друга; флуоресценцию; люминесценцию; биолюминесценцию; хемилюминесценцию; и биологические реакции, такие как репликация нуклеиновой кислоты, амплификация нуклеиновой кислоты, гибридизация нуклеиновой кислоты, лигирование (сшивание) нуклеиновой кислоты, фосфорилирование, ферментативный катализ, связывание с рецептором или связывание с лигандом. Предусмотренная реакция также может представлять собой присоединение или отсоединение протона, например, обнаружимое как изменение рН окружающего раствора или окружающей среды. Дополнительной предусмотренной реакцией может быть обнаружение потока ионов через мембрану (например, природную или синтетическую двухслойную мембрану), например, по мере того, как ионы проходят через мембрану, ток прерывается, и это прерывание может быть обнаружено. Также может быть использовано считывание полей заряженных меток, а также тепловое считывание и другие аналитические методы считывания или измерения, известные в данной области техники.[ 0046 ] As used herein, the term "intended reaction" encompasses a change in at least one of the chemical, electrical, physical, or optical properties (or quantities) of the analyte of interest. In specific embodiments, the intended reaction is an association event (eg, insertion of a fluorescently labeled biomolecule into an analyte of interest). The envisaged reaction may be a dissociative binding event (eg, release of a fluorescently labeled biomolecule from the analyte of interest). The envisaged reaction may be a chemical transformation, a chemical change, or a chemical reaction. The envisaged reaction may also consist in changing the electrical properties. For example, the intended reaction may be a change in the concentration of ions in the solution. Exemplary reactions include, but are not limited to, chemical reactions such as reduction, oxidation, addition, elimination, rearrangement, esterification, amidation, esterification, cyclization, or substitution; binding interactions in which a first chemical binds to a second chemical; dissociation reactions, in which two or more chemicals are separated from each other; fluorescence; luminescence; bioluminescence; chemiluminescence; and biological reactions such as nucleic acid replication, nucleic acid amplification, nucleic acid hybridization, nucleic acid ligation, phosphorylation, enzymatic catalysis, receptor binding, or ligand binding. The reaction envisaged can also be proton addition or removal, for example detectable as a change in the pH of the surrounding solution or environment. An additional reaction provided may be to detect the flow of ions across the membrane (eg, natural or synthetic bilayer membrane), for example, as ions pass through the membrane, the current is interrupted and this interruption can be detected. Reading fields of charged marks can also be used, as well as thermal reading and other analytical reading or measurement methods known in the art.

[0047] В конкретных вариантах осуществления предусмотренная реакция включает встраивание молекулы с флуоресцентной меткой в аналит. Аналит может быть олигонуклеотидом, а молекула с флуоресцентной меткой может быть нуклеотидом. Предусмотренная реакция может быть обнаружена, когда на олигонуклеотид с меченым нуклеотидом направляется возбуждающее излучение, и флуорофор испускает поддающийся обнаружению (детектируемый) флуоресцентный сигнал. В альтернативных вариантах осуществления обнаруженная флуоресценция является результатом хемилюминисценции или биолюминисценции. Предусмотренная реакция также может увеличивать (ферстеровский) резонансный перенос энергии флуоресценции (FRET), например, за счет приведения флуорофора-донора в непосредственную близость к флуорофору-акцептору, уменьшать FRET за счет разделения флуорофоров – донора и акцептора, повышать флуоресценцию путем отделения гасителя от флуорофора или снижать флуоресценцию путем сближения гасителя и флуорофора.[ 0047 ] In specific embodiments, the implementation of the envisaged reaction includes the incorporation of a molecule with a fluorescent label in the analyte. The analyte may be an oligonucleotide and the fluorescently labeled molecule may be a nucleotide. The intended response can be detected when excitation radiation is directed to the labeled nucleotide oligonucleotide and the fluorophore emits a detectable (detectable) fluorescent signal. In alternative embodiments, the detected fluorescence is the result of chemiluminescence or bioluminescence. The envisaged reaction can also increase the (Förster) fluorescence resonance energy transfer (FRET), for example, by bringing the donor fluorophore into close proximity to the acceptor fluorophore, decrease FRET by separating donor and acceptor fluorophores, increase fluorescence by separating the quencher from the fluorophore or reduce fluorescence by bringing the quencher and fluorophore closer together.

[0048] Употребляемый здесь термин «компонент реакции» охватывает любое вещество, которое может быть использовано для получения предусмотренной реакции. Например, компоненты реакции включают реагенты, катализаторы, такие как ферменты, реагенты для реакции, пробы, продукты реакции, другие биомолекулы, соли, металлические кофакторы, хелатирующие агенты и буферные растворы (например, буфер гидрогенизации). Компоненты реакции могут быть доставлены, индивидуально в растворах или объединенными в одной или более смеси, к различным местоположениям в гидравлической сети. Например, компонент реакции может быть доставлен в реакционную камеру, где иммобилизован биологический образец. Компоненты реакции могут взаимодействовать с биологическим образцом непосредственно или опосредованно. В некоторых вариантах осуществления съемный картридж 104 предварительно загружен одним или более компонентами реакции, необходимыми для осуществления предусмотренного протокола анализа. Предварительная загрузка может происходить в одном месте (например, на производственном предприятии) перед получением картриджа 104 пользователем (например, на предприятии заказчика).[ 0048 ] As used herein, the term "reaction component" encompasses any substance that can be used to produce the intended reaction. For example, reaction components include reactants, catalysts such as enzymes, reaction reagents, samples, reaction products, other biomolecules, salts, metal cofactors, chelating agents, and buffer solutions (eg, hydrogenation buffer). The reaction components may be delivered, individually in solutions or combined in one or more mixtures, to various locations in the hydraulic network. For example, the reaction component can be delivered to the reaction chamber where the biological sample is immobilized. The reaction components may interact with the biological sample directly or indirectly. In some embodiments, the removable cartridge 104 is preloaded with one or more reaction components necessary to carry out the intended assay protocol. Preloading may occur at one location (eg, at a manufacturing facility) before the cartridge 104 is received by the user (eg, at a customer's facility).

[0049] В некоторых вариантах осуществления основной прибор 102 может быть выполнен с возможностью взаимодействия с одним съемным картриджем 104 за сеанс. После сеанса съемный картридж 104 может быть заменен другим съемным картриджем 104. В других вариантах осуществления основной прибор 102 может быть выполнен с возможностью взаимодействия с более чем одним съемным картриджем 104 за сеанс. Употребляемый здесь термин «сеанс» включает осуществление по меньшей мере одного из подготовки образца и/или протокола биохимического анализа. Подготовка образца может включать разделение, выделение, модификацию и/или амплификацию одного или более компонентов биологического образца с тем, чтобы подготовленный биологический образец был пригоден для анализа. В некоторых вариантах осуществления сеанс может включать непрерывную активность, в ходе которой проводят некоторое число управляемых реакций до тех пор, пока (а) не будет проведено предусмотренное число реакций; (b) не будет обнаружено предусмотренное число событий; (с) не истечет предусмотренный период системного времени; (d) отношение сигнала к шуму не упадет до предусмотренного порога; (е) не будет идентифицирован целевой компонент; (f) не будет обнаружен отказ или сбой системы; и/или (g) не будет исчерпан один или более ресурсов для проведения реакций. В качестве альтернативы, сеанс может включать приостановку активности системы на некоторый период времени (например, минуты, часы, дни, недели) и последующее завершение сеанса до тех пор, пока не произойдет по меньшей мере одно из (а)-(g).[ 0049 ] In some embodiments, the primary device 102 may be configured to interact with one removable cartridge 104 per session. After a session, the removable cartridge 104 may be replaced with another removable cartridge 104. In other embodiments, the main device 102 may be configured to interact with more than one removable cartridge 104 per session. As used herein, the term "session" includes the implementation of at least one of the sample preparation and/or biochemical analysis protocol. Sample preparation may include separating, isolating, modifying and/or amplifying one or more components of a biological sample so that the prepared biological sample is suitable for analysis. In some embodiments, the session may include continuous activity, during which a number of controlled reactions are carried out until (a) the prescribed number of reactions is carried out; (b) the required number of events is not detected; (c) the stipulated period of system time has not expired; (d) the signal-to-noise ratio does not fall below the specified threshold; (e) the target component will not be identified; (f) no system failure or failure will be detected; and/or (g) one or more resources to carry out the reactions will not be exhausted. Alternatively, the session may include suspending system activity for a period of time (eg, minutes, hours, days, weeks) and then terminating the session until at least one of (a)-(g) occurs.

[0050] Протокол анализа может включать последовательность операций по проведению предусмотренных реакций, обнаружению предусмотренных реакций и/или анализу предусмотренных реакций. В совокупности съемный картридж 104 и основной прибор 102 могут включать компоненты, необходимые для выполнения этих различных операций. Операции протокола анализа могут включать жидкостные операции, операции терморегулирования, операции обнаружения и/или механические операции. Жидкостная операция включает управление потоком текучей среды (например, жидкости или газа) через систему 100, которое может производиться основным прибором 102 и/или съемным картриджем 104. Например, жидкостная операция может включать управление насосом для вызывания потока биологического образца или компонента реакции в реакционную камеру. Операция терморегулирования может включать управление температурой предусмотренной части системы 100. Например, операция терморегулирования может включать повышение или понижение температуры зоны полимеразной цепной реакции (ПЦР), где хранится жидкость, включающая биологический образец. Операция обнаружения может включать управление активацией детектора или контроль активности детектора по обнаружению заданных свойств, величин или характеристик биологического образца. В качестве одного примера, операция обнаружения может включать захват изображения предусмотренной области, которая включает в себя биологический образец, для обнаружения флуоресцентного излучения из предусмотренной области. Операция обнаружения может включать управление источником света для освещения биологического образца или управление детектором для наблюдения за биологическим образцом. Механическая операция может включать управление движением или положением предусмотренного компонента. Например, механическая операция может включать управление двигателем для перемещения управляющего клапаном компонента в основном приборе 102, который функционально взаимодействует с подвижным клапаном в съемном картридже 104. В некоторых случаях одновременно может происходить комбинация различных операций. Например, детектор может захватывать изображения реакционной камеры по мере того, как насос управляет потоком текучей среды через реакционную камеру. В некоторых случаях могут происходить одновременно различные операции, направленные на разные биологические образцы. Например, первый биологический образец может подвергаться амплификации (например, ПЦР), тогда как второй биологический образец может подвергаться обнаружению.[ 0050 ] The assay protocol may include a sequence of operations for performing the intended reactions, detecting the intended reactions, and/or analyzing the intended reactions. Collectively, the removable cartridge 104 and the main apparatus 102 may include the components necessary to perform these various operations. The analysis protocol operations may include fluid operations, thermal control operations, detection operations, and/or mechanical operations. Fluid operation includes controlling the flow of a fluid (e.g., liquid or gas) through system 100, which may be performed by main instrument 102 and/or removable cartridge 104. For example, fluid operation may include controlling a pump to cause a flow of a biological sample or reaction component into a reaction chamber. . The temperature control operation may include controlling the temperature of a provided portion of the system 100. For example, the temperature control operation may include raising or lowering the temperature of a polymerase chain reaction (PCR) zone where a fluid containing a biological sample is stored. The discovery operation may include controlling the activation of the detector or controlling the activity of the detector to detect predetermined properties, quantities, or characteristics of the biological sample. As one example, the detection operation may include capturing an image of a provided area, which includes a biological sample, to detect fluorescent radiation from the provided area. The detection operation may include driving a light source to illuminate the biological sample, or driving a detector to observe the biological sample. Mechanical operation may include controlling the movement or position of a provided component. For example, the mechanical operation may include driving a motor to move a valve control component in the main apparatus 102 that is operatively coupled to a movable valve in the removable cartridge 104. In some cases, a combination of different operations may occur simultaneously. For example, the detector may capture images of the reaction chamber as the pump controls the flow of fluid through the reaction chamber. In some cases, different operations may occur simultaneously, aimed at different biological samples. For example, the first biological sample may be subject to amplification (eg, PCR), while the second biological sample may be subject to detection.

[0051] Подобные или идентичные гидравлические (струйные) элементы (например, каналы, отверстия, резервуары и т.д.) могут быть обозначены по-разному для более четкого различения этих гидравлических элементов. Например, отверстия могут именоваться отверстиями резервуаров, подающими отверстиями, отверстиями сети, питающими отверстиями и т.д. Следует понимать, что если два или более гидравлических элемента обозначены по-разному (например, канал резервуара, канал для образца, проточный канал, соединительный канал), не обязательно, чтобы эти гидравлические элементы отличались конструктивно. Кроме того, пункты формулы изобретения могут быть дополнены такими обозначениями для более четного различения таких гидравлических элементов в формуле изобретения.[ 0051 ] Similar or identical hydraulic (fluidic) elements (eg, channels, openings, reservoirs, etc.) may be designated differently to more clearly distinguish between these hydraulic elements. For example, holes may be referred to as tank holes, supply holes, mains holes, feed holes, and so on. It should be understood that if two or more hydraulic elements are designated differently (eg, reservoir channel, sample channel, flow channel, connection channel), these hydraulic elements need not be structurally different. In addition, the claims may be supplemented with such designations to more clearly distinguish between such hydraulic elements in the claims.

[0052] Употребляемый здесь термин «жидкость» означает вещество, которое относительно несжимаемо и обладает способностью течь и принимать форму контейнера или канала, в котором удерживается это вещество. Жидкость может быть на водной основе и включать полярные молекулы, создающие поверхностное натяжение, которое удерживает жидкость. Жидкость также может включать неполярные молекулы, такие как в веществе на масляной основе или неводном веществе. Подразумевается, что ссылки на жидкость в настоящей заявке могут охватывать жидкость, которая была образована объединением двух или более жидкостей. Например, отдельные растворы реагентов могут быть позднее объединены для проведения предусмотренных реакций.[ 0052 ] As used herein, the term "liquid" means a substance that is relatively incompressible and has the ability to flow and take the form of a container or channel in which this substance is held. The liquid may be water-based and include polar molecules that create a surface tension that holds the liquid. The liquid may also include non-polar molecules, such as in an oily or non-aqueous material. It is intended that references to a liquid in this application may cover a liquid that has been formed by combining two or more liquids. For example, separate reagent solutions can be combined later to carry out the intended reactions.

[0053] Съемный картридж 104 выполнен с возможностью съемно взаимодействовать или разъемно соединяться с основным прибором 102. В данном контексте, когда термины «съемно взаимодействует» или «разъемно соединен» (или подобные им) используются для описания взаимоотношения между съемным картриджем и основным прибором, эти термины подразумеваются означающими, что соединение между съемным картриджем и основным прибором является легкоразъемным без разрушения основного прибора. Следовательно, съемный картридж может быть разъемно подсоединен к основному прибору электрически таким образом, чтобы электрические контакты основного прибора не разрушались. Съемный картридж может быть разъемно подсоединен к основному прибору механически таким образом, чтобы детали основного прибора, удерживающие съемный картридж, не разрушались. Съемный картридж может быть разъемно подсоединен к основному прибору гидравлически таким образом, чтобы отверстия основного прибора не разрушались. Основной прибор не считается «разрушенным», если требуется, например, только простая настройка компонента (например, повторное выставление) или простая замена (например, замена сопла). Компоненты (например, съемный картридж 104 и основной прибор 102) могут быть легкоразъемными, когда компоненты могут быть отделены друг от друга без чрезмерных усилий или значительного количества времени, затрачиваемых на разделение компонентов. В некоторых вариантах осуществления съемный картридж 104 и основной прибор 102 могут быть легкоразъемными без разрушения либо съемного картриджа 104, либо основного прибора 102.[ 0053 ] Removable cartridge 104 is configured to be removably interoperable or releasably coupled with host device 102. In this context, when the terms "removably cooperating" or "removably connected" (or the like) are used to describe the relationship between the removable cartridge and the main appliance, these terms are meant to mean that the connection between the removable cartridge and the main device is easily detachable without destroying the main device. Therefore, the removable cartridge can be releasably connected to the main apparatus electrically so that the electrical contacts of the main apparatus are not destroyed. The removable cartridge can be detachably connected to the main device mechanically so that the parts of the main device holding the removable cartridge are not destroyed. The removable cartridge can be detachably connected to the main device hydraulically so that the openings of the main device are not destroyed. The main instrument is not considered "destroyed" if, for example, only a simple adjustment of a component (eg, repositioning) or a simple replacement (eg, replacement of a nozzle) is required. Components (eg, removable cartridge 104 and main device 102) can be readily detachable, where the components can be separated from each other without undue effort or a significant amount of time spent separating the components. In some embodiments, the removable cartridge 104 and the main device 102 may be readily detachable without destroying either the removable cartridge 104 or the main device 102.

[0054] В некоторых вариантах осуществления съемный картридж 104 может быть необратимо модифицирован или частично поврежден во время сеанса работы с основным прибором 102. Например, контейнеры, в которых содержатся жидкости, могут включать крышки из фольги, которые прокалываются для обеспечения возможности течения жидкости через систему 100. В таких вариантах осуществления крышки из фольги могут разрушаться, поэтому может оказаться необходимой замена поврежденного контейнера на другой контейнер. В конкретных вариантах осуществления съемный картридж 104 является одноразовым картриджем, так что съемный картридж 104 может быть заменен и, необязательно, выброшен после однократного использования.[ 0054 ] In some embodiments, the removable cartridge 104 may be permanently modified or partially damaged during a session with the main instrument 102. For example, containers that contain liquids may include foil lids that are pierced to allow liquid to flow through the system. 100. In such embodiments, the foil closures may break, so it may be necessary to replace the damaged container with another container. In particular embodiments, the removable cartridge 104 is a disposable cartridge such that the removable cartridge 104 can be replaced and optionally discarded after a single use.

[0055] В других вариантах осуществления съемный картридж 104 может использоваться для более чем одного сеанса, будучи соединенным с основным прибором 102, и/или может быть снят с основного прибора 102, снова загружен реагентами и опять установлен на основной прибор 102 для проведения дополнительных предусмотренных реакций. Следовательно, съемный картридж 104 в некоторых случаях может быть восстановлен, так что один и тот же съемный картридж 104 может быть использован с разными расходными материалами (например, компонентами реакции и биологическими образцами). Восстановление может быть осуществлено на производственном предприятии после снятия картриджа с основного прибора, находящегося на предприятии заказчика.[ 0055 ] In other embodiments, the removable cartridge 104 may be used for more than one session while connected to the main instrument 102, and/or may be removed from the main instrument 102, reloaded with reagents, and reattached to the main instrument 102 to perform additional prescribed reactions. Therefore, the removable cartridge 104 can in some cases be remanufactured so that the same removable cartridge 104 can be used with different consumables (eg, reaction components and biological samples). Refurbishment can be done at the manufacturing facility after the cartridge has been removed from the main instrument at the customer's facility.

[0056] Как показано на фиг. 1, съемный картридж 104 включает в себя гидравлическую сеть 106, которая может удерживать и направлять через себя текучие среды (например, жидкости или газы). Гидравлическая сеть 106 включает множество взаимосвязанных гидравлических элементов, которые способны хранить текучую среду и/или позволять текучей среде протекать через них. Неограничивающие примеры гидравлических элементов включают каналы, отверстия каналов, полости, модули хранения, резервуары модулей хранения, реакционные камеры, резервуары для отходов, камеры обнаружения, многоцелевые камеры для реакций и обнаружения, и т.д. и т.п. Гидравлические элементы могут быть гидравлически связаны друг с другом предусмотренным образом с тем, чтобы система 100 была способа осуществлять подготовку и/или анализ образца.[ 0056 ] As shown in FIG. 1, removable cartridge 104 includes a hydraulic network 106 that can contain and direct fluids (eg, liquids or gases) therethrough. Hydraulic network 106 includes a plurality of interconnected hydraulic elements that are capable of storing fluid and/or allowing fluid to flow through them. Non-limiting examples of hydraulic elements include channels, channel openings, cavities, storage modules, storage module tanks, reaction chambers, waste tanks, detection chambers, multipurpose reaction and detection chambers, and so on. and so on. The hydraulic elements may be fluidly coupled to one another in a manner provided so that the system 100 is capable of performing sample preparation and/or analysis.

[0057] Употребляемый здесь термин «гидравлически связаны» (или подобный ему) относится к двум пространственным областям, соединенным друг с другом так, что жидкость или газ может быть направлена между этими двумя пространственными областями. В некоторых случаях гидравлическая связь позволяет направлять текучую среду между двумя пространственными областями туда и обратно. В других случаях гидравлическая связь является однонаправленной, так что существует только одно направление течения между двумя пространственными областями. Например, аналитический резервуар может быть гидравлически связан с каналом так, что жидкость может быть перенесена в этот канал из аналитического резервуара. Однако, в некоторых вариантах осуществления может оказаться невозможным направлять текучую среду по каналу обратно в аналитический резервуар. В конкретных вариантах осуществления гидравлическая сеть 106 выполнена с возможностью приема биологического образца и направления биологического образца на подготовку образца и/или анализ образца. Гидравлическая сеть 106 может направлять биологический образец и другие компоненты реакции в резервуар для отходов.[ 0057 ] As used herein, the term "fluidly coupled" (or the like) refers to two spatial regions connected to each other such that a liquid or gas can be directed between the two spatial regions. In some cases, fluid communication allows you to direct the fluid between two spatial regions back and forth. In other cases, the hydraulic connection is unidirectional, so that there is only one direction of flow between two spatial regions. For example, the assay reservoir may be in fluid communication with the channel such that fluid can be transferred into the channel from the assay reservoir. However, in some embodiments, it may not be possible to direct the fluid through the channel back to the assay reservoir. In specific embodiments, hydraulic network 106 is configured to receive a biological sample and direct the biological sample for sample preparation and/or sample analysis. The hydraulic network 106 may direct the biological sample and other reaction components to the waste reservoir.

[0058] Один или более вариантов осуществления могут включать удерживание биологического образца (например, матричной нуклеиновой кислоты) на предусмотренном месте, где осуществляется анализ биологического образца. Употребляемый здесь термин «удерживаемый», когда он используется по отношению к биологическому образцу, включает по существу прикрепление биологического образца к некоторой поверхности или заключение биологического образца в предусмотренном для этого пространстве. Употребляемый здесь термин «иммобилизованный», когда он используется по отношению к биологическому образцу, включает по существу прикрепление биологического образца к некоторой поверхности в или на твердой подложке. Иммобилизация может включать прикрепление биологического образца к поверхности на молекулярном уровне. Например, биологический образец может быть иммобилизован на поверхности субстрата с использованием адсорбционных методов, включая нековалентные взаимодействия (например, электростатические силы, силы Ван-дер-Ваальса и дегидратацию гидрофобных поверхностей раздела), и методов ковалентного связывания, в которых функциональные группы или линкеры облегчают прикрепление биологического образца к поверхности. Иммобилизация биологического образца на поверхности субстрата может быть основана на свойствах поверхности субстрата, жидкой среды, переносящей биологический образец, и свойствах самого биологического образца. В некоторых случаях поверхность субстрата может быть функционализирована (например, модифицирована химически или физически) для облегчения иммобилизации биологического образца на поверхности субстрата. Поверхность субстрата может быть сначала модифицирована для того, чтобы функциональные группы связались с поверхностью. Затем эти функциональные группы могут связываться с биологическим образцом для иммобилизации биологического образца на ней. В некоторых случаях биологический образец может быть иммобилизован на поверхности при помощи геля, например, как описано в патентных публикациях США №№ 2011/0059865 А1 и 2014/0079923 А1, каждая из которых во всей своей полноте включена сюда по ссылке.[ 0058 ] One or more embodiments may include holding a biological sample (eg, a template nucleic acid) at a designated location where the biological sample is analyzed. As used herein, the term "held" when used in relation to a biological sample, includes essentially attaching a biological sample to a surface or enclosing a biological sample in a space provided for this. The term "immobilized" as used herein, when used in relation to a biological sample, includes essentially attaching the biological sample to some surface in or on a solid support. Immobilization may involve attaching a biological sample to a surface at the molecular level. For example, a biological sample can be immobilized on the surface of a substrate using adsorption techniques, including non-covalent interactions (e.g., electrostatic forces, van der Waals forces, and dehydration of hydrophobic interfaces), and covalent bonding techniques, in which functional groups or linkers facilitate attachment. biological sample to the surface. The immobilization of a biological sample on the surface of a substrate can be based on the properties of the surface of the substrate, the liquid medium carrying the biological sample, and the properties of the biological sample itself. In some cases, the surface of the substrate may be functionalized (eg, modified chemically or physically) to facilitate immobilization of the biological sample on the surface of the substrate. The surface of the substrate may first be modified in order for the functional groups to bind to the surface. These functional groups can then be bound to the biological sample to immobilize the biological sample on it. In some cases, the biological sample can be immobilized on the surface using a gel, for example, as described in US patent publications No. 2011/0059865 A1 and 2014/0079923 A1, each of which is incorporated here in its entirety by reference.

[0059] В некоторых вариантах осуществления нуклеиновые кислоты могут быть иммобилизованы на поверхности и амплифицированы с использованием мостиковой амплификации. Пригодные способы мостиковой амплификации описаны, например, в патенте США № 5641658, WO 07/010251, патенте США № 6090592, патентной публикации США № 2002/0055100 А1, патенте США № 7115400, патентной публикации США № 2004/0096853 А1, патентной публикации США № 2004/0002090 А1, патентной публикации США № 2007/0128624 А1 и патентной публикации США № 2008/0009420 А1, каждая из которых включена сюда во всей полноте. Другим пригодным способом амплификации нуклеиновых кислот на поверхности является амплификация по типу катящегося кольца (RCA), например, с использованием способов, более подробно изложенных далее. В некоторых вариантах осуществления нуклеиновые кислоты могут быть прикреплены к поверхности и амплифицированы с использованием одной или более пар праймеров. Например, один из праймеров может находиться в растворе, а другой праймер может быть иммобилизован на поверхности (например, присоединен 5'-концом). Например, молекула нуклеиновой кислоты может гибридизироваться с одним из праймеров на поверхности с последующим удлинением иммобилизованного праймера с получением первой копии нуклеиновой кислоты. Затем находящийся в растворе праймер гибридизируется с первой копией нуклеиновой кислоты, которая может быть удлинена с использованием в качестве матрицы первой копии нуклеиновой кислоты. Необязательно, после получения первой копии нуклеиновой кислоты исходная молекула нуклеиновой кислоты может гибридизироваться со вторым иммобилизованным праймером на поверхности и может быть удлинена в то же время или после того, как удлинен находящийся в растворе праймер. В любом из вариантов осуществления повторяемые раунды удлинения (например, амплификации) с использованием иммобилизованного праймера и находящегося в растворе праймера обеспечивают множественные копии нуклеиновой кислоты. В некоторых вариантах осуществления биологический образец может удерживаться в заданном пространстве с компонентами реакции, предназначенными к использованию во время амплификации биологического образца (например, ПЦР).[ 0059 ] In some embodiments, the implementation of nucleic acids can be immobilized on the surface and amplified using bridged amplification. Suitable bridge amplification methods are described, for example, in US Patent No. 5641658, WO 07/010251, US Patent No. 6090592, US Patent Publication No. 2002/0055100 A1, US Patent No. 7115400, US Patent Publication No. 2004/0096853 A1, US Patent Publication No. 2004/0002090 A1, US Patent Publication No. 2007/0128624 A1, and US Patent Publication No. 2008/0009420 A1, each of which is incorporated herein in its entirety. Another suitable method for amplifying nucleic acids on the surface is rolling ring amplification (RCA), for example, using the methods described in more detail below. In some embodiments, nucleic acids can be attached to a surface and amplified using one or more primer pairs. For example, one of the primers may be in solution and the other primer may be immobilized on the surface (eg, attached at the 5' end). For example, a nucleic acid molecule can hybridize to one of the primers on the surface, followed by extension of the immobilized primer to produce the first copy of the nucleic acid. The primer in solution then hybridizes to the first copy of the nucleic acid, which can be extended using the first copy of the nucleic acid as a template. Optionally, after obtaining the first copy of the nucleic acid, the original nucleic acid molecule can hybridize with the second immobilized primer on the surface and can be extended at the same time or after the primer in solution is extended. In any of the embodiments, repeated rounds of extension (eg, amplification) using the immobilized primer and primer in solution provide multiple copies of the nucleic acid. In some embodiments, the implementation of the biological sample can be held in a given space with the reaction components intended for use during amplification of the biological sample (eg, PCR).

[0060] Один или более изложенных здесь вариантов осуществления может предназначаться для осуществления протокола анализа, который представляет собой или включает протокол амплификации (или ПЦР). В ходе протокола амплификации температура биологического образца в резервуаре или канале может быть изменена с целью амплификации биологического образца (например, ДНК биологического образца). Например, биологический образец может проходить (1) стадию предварительного нагревания до примерно 95°С за примерно 75 секунд; (2) стадию денатурации при примерно 95°С за примерно 15 секунд; (3) стадию ренатурации-удлинения при примерно 59°С за примерно 45 секунд; и (4) стадию выдерживания температуры на примерно 72°С в течение примерно 60 секунд. Варианты осуществления могут предусматривать проведение множественных циклов амплификации. Отмечается, что вышеприведенный цикл описывает лишь один конкретный вариант осуществления и что альтернативные варианты осуществления могут включать модификации этого протокола амплификации.[ 0060 ] One or more of the embodiments set forth herein may be for implementing an assay protocol that is or includes an amplification (or PCR) protocol. During the amplification protocol, the temperature of the biological sample in the reservoir or channel may be changed in order to amplify the biological sample (eg, the DNA of the biological sample). For example, a biological sample may go through (1) a preheating step to about 95° C. in about 75 seconds; (2) a denaturation step at about 95° C. for about 15 seconds; (3) a renaturation-elongation step at about 59° C. for about 45 seconds; and (4) a step of maintaining the temperature at about 72° C. for about 60 seconds. Embodiments may involve multiple rounds of amplification. It is noted that the above cycle describes only one particular embodiment and that alternative embodiments may include modifications to this amplification protocol.

[0061] Изложенные здесь способы и системы могут использовать чипы, имеющие элементы с любой из множества различных плотностей, включая, например, по меньшей мере примерно 10 элементов/см2, 100 элементов/см2, 500 элементов/см2, 1000 элементов/см2, 5000 элементов/см2, 10000 элементов/см2, 50000 элементов/см2, 100000 элементов/см2, 1000000 элементов/см2, 5000000 элементов/см2 или более. Изложенные здесь способы и аппараты могут включать компоненты или устройства обнаружения с разрешением, по меньшей мере достаточным для различения отдельных элементов при одной или более из этих приведенных в качестве примера плотностей.[ 0061 ] The methods and systems set forth herein may use chips having any of a variety of different cell densities, including, for example, at least about 10 cells/cm 2 , 100 cells/cm 2 , 500 cells/cm 2 , 1000 cells/ cm 2 , 5000 cells/cm 2 , 10,000 cells/cm 2 , 50,000 cells/cm 2 , 100,000 cells/cm 2 , 1,000,000 cells/cm 2 , 5,000,000 cells/cm 2 or more. The methods and apparatus set forth herein may include detection components or devices with at least sufficient resolution to distinguish individual elements at one or more of these exemplary densities.

[0062] В проиллюстрированном варианте осуществления съемный картридж 104 включает корпус 110 картриджа, имеющий множество сторон 111-114 корпуса. Стороны 111-114 корпуса включают нестыковочные стороны 111-113 и стыковочную сторону 114. Стыковочная сторона 114 предназначена для взаимодействия с основным прибором 102. В проиллюстрированном варианте осуществления корпус 110 картриджа образует по существу единую конструкцию. В альтернативных вариантах осуществления корпус 110 картриджа может быть образован одним или более субкомпонентами, которые объединяются пользователем системы 100. Субкомпоненты могут быть объединены до того, как съемный картридж 104 будет съемно установлен на основном приборе 102, или после того, как один из субкомпонентов съемно установлен на основном приборе 102. Например, модуль 150 хранения может удерживаться первым подкорпусом (не показан), а остальные компоненты съемного картриджа 104 (например, гидравлическая сеть и устройство визуализации) могут включать второй подкорпус (не показана). Первый и второй подкорпуса могут объединяться с образованием корпуса 110 картриджа.[ 0062 ] In the illustrated embodiment, the removable cartridge 104 includes a cartridge body 110 having a plurality of body sides 111-114. Body sides 111-114 include non-mating sides 111-113 and a docking side 114. Docking side 114 is designed to interface with host device 102. In the illustrated embodiment, cartridge body 110 forms a substantially integral structure. In alternative embodiments, the cartridge body 110 may be formed by one or more sub-components that are combined by a user of the system 100. The sub-components may be combined before the removable cartridge 104 is removably mounted to the main apparatus 102, or after one of the sub-components is removably mounted. on the main instrument 102. For example, the storage module 150 may be held by a first sub-body (not shown) and the remaining components of the removable cartridge 104 (eg, hydraulic network and imaging device) may include a second sub-body (not shown). The first and second sub-hulls may be combined to form the cartridge body 110.

[0063] Гидравлическая сеть 106 удерживается в корпусе 110 картриджа и включает множество отверстий 116 для образца, выходящих на нестыковочную сторону 112. В альтернативных вариантах осуществления отверстия 116 для образца могут располагаться вдоль нестыковочных сторон 111 или 113 или могут располагаться вдоль стыковочной стороны 114. Каждое из отверстий 116 для образца предназначено для приема биологического образца. Только в качестве примера, биологический образец может представлять собой цельную кровь или слюну. В некоторых вариантах осуществления биологический образец может представлять собой нуклеиновые кислоты и другие материалы (например, реагенты, буферы и т.д.) для проведения ПЦР. Хотя на фиг. 1 показано три отверстия 116 для образца, варианты осуществления могут включать одно отверстие для образца, два отверстия для образца или более трех отверстий для образца.[ 0063 ] The hydraulic network 106 is held in the cartridge body 110 and includes a plurality of sample holes 116 extending onto the non-mating side 112. In alternative embodiments, the sample holes 116 may be located along the non-mating sides 111 or 113, or may be located along the mating side 114. Each of the sample holes 116 is for receiving a biological sample. By way of example only, the biological sample may be whole blood or saliva. In some embodiments, the biological sample may be nucleic acids and other materials (eg, reagents, buffers, etc.) for PCR. Although in FIG. 1 shows three sample holes 116, embodiments may include one sample hole, two sample holes, or more than three sample holes.

[0064] Гидравлическая сеть 106 также включает отверстие 118 гидравлического соединения, выходящее на стыковочную сторону 114 и открывающееся наружу корпуса 110 картриджа. Отверстие 118 гидравлического соединения предназначено для установления гидравлической связи с системным насосом 119 основного прибора 102. Отверстие 118 гидравлического соединения находится в проточном сообщении с каналом 133 насоса, представляющим собой часть гидравлической сети 106. Во время работы системы 110 системный насос 119 выполнен с возможностью обеспечивать отрицательное давление, вызывающее поток текучей среды по каналу 133 насоса и через остальную часть гидравлической сети 106. Например, системный насос 119 может вызывать течение биологического образца от отверстия 116 для образца в область 132 подготовки образца, где биологический образец может быть подготовлен к последующему анализу. Системный насос 119 может вызывать течение биологического образца из области 132 подготовки образца в реакционную камеру 126, где проводятся операции обнаружения, направленные на получение данных (например, данных изображения) о биологическом образце. Системный насос 119 также может вызывать поток текучей среды из резервуаров 151, 152 модуля 150 хранения в реакционную камеру 126. После проведения операций обнаружения системный насос 119 может вызывать поток текучей среды в резервуар 128 для отходов.[ 0064 ] The fluid network 106 also includes a fluid connection hole 118 extending to the mating side 114 and opening outward of the cartridge body 110. The fluid connection port 118 is designed to be in fluid communication with the system pump 119 of the host 102. The fluid connection port 118 is in fluid communication with the pump channel 133, which is part of the hydraulic network 106. During operation of the system 110, the system pump 119 is configured to provide a negative pressure causing fluid to flow through pump passage 133 and through the remainder of hydraulic network 106. For example, system pump 119 may cause a biological sample to flow from sample port 116 to sample preparation area 132 where the biological sample can be prepared for subsequent analysis. The system pump 119 may cause the biological sample to flow from the sample preparation area 132 into the reaction chamber 126 where detection operations are performed to obtain data (eg, image data) about the biological sample. System pump 119 may also cause fluid to flow from reservoirs 151, 152 of storage module 150 to reaction chamber 126. After performing detection operations, system pump 119 may cause fluid to flow to waste reservoir 128.

[0065] Помимо гидравлической сети 106, съемный картридж 104 может включать один или более механических интерфейсов 117, которые могут управляться основным прибором 102. Например, съемный картридж 104 может включать клапанный узел 120, в котором имеется множество клапанов 121-123 управления потоком, функционально соединенных с гидравлической сетью 106. Каждый из клапанов 121-123 управления потоком может представлять собой механический интерфейс 117, управляемый основным прибором 102. Например, клапаны 121-123 управления потоком могут избирательно приводиться в действие или управляться основным прибором 102, в сочетании с избирательным включением системного насоса 119, для управления потоком текучей среды в гидравлической сети 106.[ 0065 ] In addition to hydraulic network 106, removable cartridge 104 may include one or more mechanical interfaces 117 that can be controlled by host 102. For example, removable cartridge 104 may include a valve assembly 120 that has a plurality of flow control valves 121-123, functionally connected to the hydraulic network 106. Each of the flow control valves 121-123 may be a mechanical interface 117 controlled by the main instrument 102. For example, the flow control valves 121-123 may be selectively actuated or controlled by the main instrument 102, in combination with system pump 119, to control the flow of fluid in the hydraulic network 106.

[0066] Например, в проиллюстрированном варианте осуществления гидравлическая сеть 106 включает канал 131 для образца, находящийся по потоку непосредственно за отверстиями 116 для образца и в проточном сообщении с ними. На фиг. 1 показан только один канал 131 для образца, но альтернативные варианты осуществления могут включать множественные каналы 131 для образца. Канал 131 для образца может включать область 132 подготовки образца. В клапанном узле 120 имеется пара канальных клапанов 121, 122, которые также могут быть названы клапанами управления потоком. Канальные клапаны 121, 122 могут избирательно приводиться в действие основным прибором 102 для задерживания или блокирования потока текучей среды через канал 131 для образца. В конкретных вариантах осуществления канальные клапаны 121, 122 могут приводиться в действие для создания уплотнения, которое удерживает предусмотренный объем жидкости в области 132 подготовки образца канала 131 для образца. Предусмотренный объем в области 132 подготовки образца может содержать биологический образец.[ 0066 ] For example, in the illustrated embodiment, the fluid network 106 includes a sample conduit 131 located downstream immediately after and in fluid communication with the sample holes 116. In FIG. 1, only one sample channel 131 is shown, but alternative embodiments may include multiple sample channels 131. The sample channel 131 may include a sample preparation area 132. Valve assembly 120 has a pair of channel valves 121, 122, which may also be referred to as flow control valves. The channel valves 121, 122 can be selectively actuated by the main instrument 102 to block or block the flow of fluid through the sample channel 131. In particular embodiments, the channel valves 121, 122 may be actuated to create a seal that retains a prescribed volume of liquid in the sample preparation region 132 of the sample channel 131. The provided volume in the sample preparation area 132 may contain a biological sample.

[0067] Клапанный узел 120 также может включать подвижный клапан 123. Подвижный клапан 123 имеет корпус 138 клапана, который может включать по меньшей мере один проточный канал 140, проходящий между соответствующими отверстиями. Корпус 138 клапана способен двигаться между различными положениями, совмещая свои отверстия с соответствующими отверстиями гидравлической сети 106. Например, одно из положений подвижного клапана 123 может определять тип текучей среды, которая поступает в реакционную камеру 126. В первом положении подвижный клапан 123 может совмещаться с соответствующим отверстием канала 131 для образца и обеспечивать поступление биологического образца в реакционную камеру 126. Во втором положении подвижный клапан 123 может совмещаться с одним или более соответствующими отверстиями резервуарных каналов 161, 162, которые находятся в проточном сообщении соответственно с резервуарами 151, 152 модуля 150 хранения. Каждый из резервуаров 151, 152 предназначен для хранения компонента реакции, который может быть использован для проведения предусмотренных реакций. Резервуарные каналы 161, 162 находятся ниже по потоку за и в проточном сообщении с резервуарами 151, 152 соответственно. В некоторых вариантах осуществления подвижный клапан 123 может перемещаться отдельно в различные положения для совмещения с соответствующими отверстиями резервуарных каналов.[ 0067 ] The valve assembly 120 may also include a movable valve 123. The movable valve 123 has a valve body 138 that may include at least one flow passage 140 extending between the respective orifices. The valve body 138 is able to move between different positions, aligning its openings with the corresponding openings of the hydraulic network 106. For example, one of the positions of the movable valve 123 may determine the type of fluid that enters the reaction chamber 126. In the first position, the movable valve 123 may be aligned with the corresponding opening of the sample channel 131 and allow the biological sample to enter the reaction chamber 126. In the second position, the movable valve 123 may be aligned with one or more corresponding openings of the reservoir channels 161, 162, which are in fluid communication with the reservoirs 151, 152 of the storage module 150, respectively. Each of the tanks 151, 152 is designed to store a reaction component that can be used to carry out the envisaged reactions. The reservoir channels 161, 162 are downstream of and in fluid communication with the reservoirs 151, 152, respectively. In some embodiments, the implementation of the movable valve 123 can move separately to various positions to align with the corresponding openings of the reservoir channels.

[0068] В проиллюстрированном варианте осуществления подвижный клапан 123 является поворотным клапаном (или вращающимся клапаном), выполненным с возможностью поворота вокруг оси 142. Подвижный клапан 123 может быть подобен поворотному клапану 216 (показанному на фиг. 2). Однако, следует понимать, что альтернативные варианты осуществления могут включать подвижные клапаны, которые не поворачиваются в различные положения. В таких вариантах осуществления подвижный клапан может скользить в одном или более линейных направлениях для совмещения с соответствующими отверстиями. Поворотные клапаны и клапаны линейного движения, описываемые здесь, могут быть подобны устройствам, описанным в Международной заявке № PCT/US2013/032309, поданной 15 марта 2013 г., которая во всей полноте включена сюда по ссылке.[ 0068 ] In the illustrated embodiment, mobile valve 123 is a rotary valve (or rotary valve) rotatable about axis 142. Mobile valve 123 may be similar to rotary valve 216 (shown in FIG. 2). However, it should be understood that alternative embodiments may include movable valves that do not pivot to different positions. In such embodiments, the movable valve can be slid in one or more linear directions to align with the respective holes. The rotary and linear motion valves described herein may be similar to those described in International Application No. PCT/US2013/032309, filed March 15, 2013, which is incorporated herein by reference in its entirety.

[0069] В некоторых вариантах осуществления биологический образец освещается источником 158 света основного прибора 102. В качестве альтернативы, источник 158 света может быть встроен в съемный картридж 104. Например, биологический образец может включать один или более флуорофоров, которые обеспечивают испускание света при возбуждении светом с надлежащей длиной волны. В проиллюстрированном варианте осуществления в съемном картридже 104 имеется оптический путь 154. Оптический путь 154 предназначен предоставлять возможность осветительному свету 156 от источника 158 света основного прибора 102 подать на биологический образец, находящийся в реакционной камере 126. Таким образом, реакционная камера может иметь одну или более оптически прозрачных сторон или окон. Оптический путь 154 может включать один или более оптических элементов, таких как линзы, отражатели, оптоволоконные линии и т.п., которые активно направляют осветительный свет 156 в реакционную камеру 126. В одном из примерных вариантов осуществления источник 158 света может быть светоизлучающим диодом (светодиодом, СИД). Однако, в альтернативных вариантах осуществления источник 158 света может включать светогенерирующие устройства других типов, такие как лазеры или лампы.[ 0069 ] In some embodiments, the biological sample is illuminated by the light source 158 of the main instrument 102. Alternatively, the light source 158 may be built into the removable cartridge 104. For example, the biological sample may include one or more fluorophores that cause light to be emitted when excited by light. with the correct wavelength. In the illustrated embodiment, the removable cartridge 104 has an optical path 154. The optical path 154 is designed to allow illumination light 156 from the light source 158 of the main instrument 102 to be applied to the biological sample located in the reaction chamber 126. Thus, the reaction chamber may have one or more optically transparent sides or windows. Optical path 154 may include one or more optical elements, such as lenses, reflectors, fiber optic lines, and the like, that actively direct illumination light 156 into reaction chamber 126. In one exemplary embodiment, light source 158 may be a light emitting diode ( LED, LED). However, in alternative embodiments, light source 158 may include other types of light generating devices such as lasers or lamps.

[0070] В некоторых вариантах осуществления узел 108 обнаружения включает детектор 109 изображений и реакционную камеру 126. Детектор 109 изображений предназначен для обнаружения предусмотренных реакций в реакционной камере 126. В некоторых вариантах осуществления детектор 109 изображений может позиционироваться относительно реакционной камеры 126 для обнаружения световых сигналов (например, поглощения, отражения/преломления или испускания света) из реакционной камеры 126. Детектор 109 изображений может включать одно или более устройств визуализации, таких как камера на приборах с зарядовой связью (ПЗС) или формирователь изображений на комплементарных структурах металл-оксид-полупроводник (КМОП). В некоторых вариантах осуществления детектор 109 изображений может обнаруживать световые сигналы, испускаемые при хемилюминесценции. В других вариантах осуществления узел 108 обнаружения может не ограничиваться назначениями визуализации. Например, узел 108 обнаружения может представлять собой один или более электродов, которые регистрируют электрическое свойство жидкости.[ 0070 ] In some embodiments, the detection assembly 108 includes an image detector 109 and a reaction chamber 126. The image detector 109 is configured to detect intended reactions in the reaction chamber 126. In some embodiments, the image detector 109 may be positioned relative to the reaction chamber 126 to detect light signals ( for example, absorption, reflection/refraction, or emission) from the reaction chamber 126. The imaging detector 109 may include one or more imaging devices such as a charge-coupled device (CCD) camera or a complementary metal-oxide-semiconductor imager ( CMOS). In some embodiments, the image detector 109 can detect light signals emitted by chemiluminescence. In other embodiments, discovery node 108 may not be limited to rendering assignments. For example, detection assembly 108 may be one or more electrodes that detect an electrical property of a fluid.

[0071] Как указано здесь, основной прибор 102 выполнен с возможностью функционального взаимодействия со съемным картриджем 104 и управления различными операциями в съемном картридже 104 для проведения предусмотренных реакций и/или получения данных о биологическом образце. Для этого стыковочная сторона 114 предназначена позволять или обеспечивать возможность основному прибору 102 управлять работой одного или более компонентов съемного картриджа 104. Например, стыковочная сторона 114 может включать множество отверстий 171-173 для доступа, которые позволяют основному прибору 102 управлять клапанами 121-123. Стыковочная сторона 114 также может включать отверстие 174 для доступа, предназначенное для приема термоциклера 186 (например, термического или теплопередающего блока) основного прибора 102. В проиллюстрированном варианте осуществления термоциклер 186 представляет собой термоблок. Отверстие 174 для доступа проходит вдоль канала 131 для образца. Как показано, отверстия 171-174 для доступа выходят на стыковочную сторону 114.[ 0071 ] As indicated here, the main instrument 102 is configured to operably interact with the removable cartridge 104 and control various operations in the removable cartridge 104 to perform the intended reactions and/or obtain data on the biological sample. To this end, the docking side 114 is designed to allow or enable the host 102 to control the operation of one or more components of the removable cartridge 104. For example, the docking side 114 may include a plurality of access holes 171-173 that allow the host 102 to control the valves 121-123. Docking side 114 may also include an access port 174 for receiving a thermal cycler 186 (eg, a thermal or heat transfer unit) of host 102. In the illustrated embodiment, thermal cycler 186 is a thermal block. The access hole 174 extends along the sample channel 131. As shown, access holes 171-174 open onto docking side 114.

[0072] В некоторых вариантах осуществления гидравлическая сеть 106 и клапанный узел 123 могут образовывать систему 164 управления потоками. Система 164 управления потоками может включать компоненты, совместное функционирование которых обеспечивает управление потоком одной или более текучих сред через систему 100 или, более конкретно, съемный картридж 104 с целью выполнения одной или более предусмотренных операций. В других вариантах осуществления система 164 управления потоками может включать дополнительные компоненты, такие как системный насос 119. Система 164 управления потоками может быть подобной или идентичной системе 200 управления потоками (показанной на фиг. 2).[ 0072 ] In some embodiments, the hydraulic network 106 and the valve assembly 123 may form a flow control system 164. Flow control system 164 may include components that work together to control the flow of one or more fluids through system 100 or, more specifically, removable cartridge 104 to perform one or more intended operations. In other embodiments, flow control system 164 may include additional components such as system pump 119. Flow control system 164 may be similar or identical to flow control system 200 (shown in FIG. 2).

[0073] Основной прибор 102 имеет управляющую сторону 198, выполненную с возможностью разъемного сопряжения со стыковочной стороной 114 съемного картриджа 104. Стыковочная сторона 114 съемного картриджа 104 и управляющая сторона 198 основного прибора 102 могут совместно образовывать системный интерфейс 195. Системный интерфейс 195 представляет собой общую границу между съемным картриджем 104 и основным прибором 102, по которой осуществляется функциональное взаимодействие съемного картриджа 104 и основного прибора 102. Более конкретно, основной прибор 102 и съемный картридж 104 функционально состыкованы вдоль системного интерфейса 195 так, что основной прибор 102 может управлять различными элементами съемного картриджа 104 через стыковочную сторону 114. Например, основной прибор 102 может иметь один или более управляющих компонентов, которые управляют соответствующими компонентами съемного картриджа 104.[ 0073 ] The host device 102 has a control side 198 configured to releasably mate with the docking side 114 of the removable cartridge 104. The docking side 114 of the removable cartridge 104 and the control side 198 of the host device 102 may collectively form a system interface 195. The system interface 195 is a common the boundary between the removable cartridge 104 and the main device 102, along which the removable cartridge 104 and the main device 102 are operatively interacted. cartridge 104 through docking side 114. For example, host device 102 may have one or more control components that control respective components of removable cartridge 104.

[0074] В некоторых вариантах осуществления основной прибор 102 и съемный картридж 104 функционально сопряжены так, что основной прибор 102 и съемный картридж 104 прикреплены друг к другу на системном интерфейсе 195 с установлением по меньшей мере одной из электрической связи, тепловой связи, оптической связи, клапанной связи или гидравлической связи через системный интерфейс 195. В проиллюстрированном варианте осуществления основной прибор 102 и съемный картридж 104 выполнены с возможностью наличия электрической связи, тепловой связи, клапанной связи и оптической связи. Более конкретно, посредством электрической связи основной прибор 102 и съемный картридж 104 могут передавать данные и/или электроэнергию. Посредством тепловой связи основной прибор 102 и съемный картридж 104 могут передавать и/или получать друг от друга тепловую энергию, а посредством оптической связи основной прибор 102 и съемный картридж 104 могут передавать световые сигналы (например, осветительный свет).[ 0074 ] In some embodiments, the main device 102 and the removable cartridge 104 are operatively coupled such that the main device 102 and the removable cartridge 104 are attached to each other at the system interface 195 in at least one of electrical communication, thermal communication, optical communication, valve communication or hydraulic communication via system interface 195. In the illustrated embodiment, the host device 102 and removable cartridge 104 are configured to have electrical communication, thermal communication, valve communication, and optical communication. More specifically, through electrical communication, the main device 102 and the removable cartridge 104 can transmit data and/or power. Through thermal communication, the main device 102 and removable cartridge 104 can transmit and/or receive thermal energy from each other, and through optical communication, the main device 102 and removable cartridge 104 can transmit light signals (eg, illumination light).

[0075] В проиллюстрированном варианте осуществления системный интерфейс 195 является односторонним интерфейсом 195. Например, управляющая сторона 198 и корпусная сторона 114 являются в целом плоскими и обращены в противоположных направлениях. Системный интерфейс 195 является односторонним, так что съемный картридж 104 и основной прибор 102 функционально соединены друг с другом только посредством стыковочной стороны 114 и управляющей стороны 198. В альтернативных вариантах осуществления системный интерфейс может представлять собой многосторонний интерфейс. Например, по меньшей мере 2, 3, 4 или 5 сторон съемного картриджа могут быть стыковочными сторонами, которые выполнены с возможностью соединения с основным прибором. Множественные стороны могут быть плоскими и могут располагаться перпендикулярно или противоположно друг другу (например, окружая весь прямоугольный объем или его часть).[ 0075 ] In the illustrated embodiment, system interface 195 is a one-way interface 195. For example, control side 198 and body side 114 are generally flat and face in opposite directions. The system interface 195 is one-way, so that the removable cartridge 104 and the main device 102 are operatively connected to each other only through the docking side 114 and the control side 198. In alternative embodiments, the system interface may be a multi-way interface. For example, at least 2, 3, 4, or 5 sides of the removable cartridge may be mating sides that are configured to connect to the host device. The multiple sides may be planar and may be perpendicular or opposite to each other (eg, enclosing all or part of a rectangular volume).

[0076] Для управления операциями съемного картриджа 104 основной прибор 102 может включать приводы 181-183 клапанов, выполненные с возможностью функционального взаимодействия с клапанами 121-123 управления потоком, термоциклер 186, выполненный с возможностью подвода и/или отвода тепловой энергии в/от области 132 подготовки образца, и контактный набор 188 электрических контактов. Основной прибор 102 также может включать источник 158 света, расположенный вдоль управляющей стороны 198. Основной прибор 102 также может включать системный насос 119 с расположенным на управляющей стороне 198 управляющим отверстием 199.[ 0076 ] To control the operations of the removable cartridge 104, the host device 102 may include valve actuators 181-183 operable with flow control valves 121-123, a thermal cycler 186 configured to supply and/or remove thermal energy to/from the area 132 sample preparation, and a contact set of 188 electrical contacts. The main instrument 102 may also include a light source 158 located along the control side 198. The main instrument 102 may also include a system pump 119 with a control hole 199 located on the control side 198.

[0077] Система 100 также может включать запорный механизм 176. В проиллюстрированном варианте осуществления запорный механизм 176 включает вращающуюся задвижку 177, которая выполнена с возможностью зацепления за зацепляющий задвижку элемент 178 съемного картриджа 104. В качестве альтернативы, съемный картридж 104 может включать вращающуюся задвижку 177, а основной прибор 102 может включать зацепляющий задвижку элемент 178. Когда съемный картридж 104 установлен на основном приборе 102, задвижку 177 можно повернуть и завести за зацепляющий задвижку элемент 178. Кулачковый эффект, создаваемый запорным механизмом 176, может толкать или приводить съемный картридж 104 к основному прибору 102 для надежного закрепления на нем съемного картриджа 104.[ 0077 ] The system 100 may also include a locking mechanism 176. In the illustrated embodiment, the locking mechanism 176 includes a rotary shutter 177 that is configured to engage the latch engaging member 178 of the removable cartridge 104. Alternatively, the removable cartridge 104 may include a rotary shutter 177 , and the main appliance 102 may include a latch engaging member 178. When the removable cartridge 104 is installed on the main appliance 102, the latch 177 can be rotated and pushed behind the latch engaging member 178. The camming effect created by the locking mechanism 176 may push or drive the removable cartridge 104 the main device 102 to securely fasten the removable cartridge 104 thereon.

[0078] Основной прибор 102 может включать пользовательский интерфейс 125, выполненный с возможностью ввода пользователем для проведения предусмотренного протокола анализа и/или выполненный с возможностью передачи пользователю информации об анализе. Пользовательский интерфейс 125 может быть встроен в основной прибор 102. Например, пользовательский интерфейс 125 может включать сенсорный экран, закрепленный на корпусе основного прибора 102 и предназначенный для выявления прикосновения пользователя и места прикосновения относительно информации, отображаемой на сенсорном экране. В качестве альтернативы, пользовательский интерфейс 125 может располагаться удаленно по отношению к основному прибору 102.[ 0078 ] The main instrument 102 may include a user interface 125 configured to be input by the user to perform the intended analysis protocol and/or configured to communicate the analysis information to the user. The user interface 125 may be embedded in the host device 102. For example, the user interface 125 may include a touch screen attached to the body of the main device 102 for detecting the user's touch and the location of the touch relative to the information displayed on the touch screen. Alternatively, the user interface 125 may be located remotely from the main instrument 102.

[0079] Основной прибор 102 также может включать системный контроллер 180, выполненный с возможностью управления работой по меньшей мере одного из приводов 181-183 клапанов, термоциклера 186, контактного набора 188, источника 158 света или системного насоса 119. Системный контроллер 180 показан концептуально как совокупность электронных модулей, однако он может быть реализован с использованием любого сочетания плат со специализированными аппаратными средствами, процессоров, процессоров цифровых сигналов (DSP) и т.д. В качестве альтернативы, системный контроллер 180 может быть реализован с использованием серийного персонального компьютера (ПК) с единственным процессором или множественными процессорами, с распределенными между этими процессорами функциональными операциями. Кроме того, описанные ниже электронные модули могут быть реализованы с использованием гибридной конфигурации, в которой определенные модульные функции выполняются при помощи специализированных аппаратных средств, тогда как остальные модульные функции выполняются при помощи серийного ПК, и т.п.[ 0079 ] The host device 102 may also include a system controller 180 configured to control the operation of at least one of the valve actuators 181-183, the thermal cycler 186, the contact set 188, the light source 158, or the system pump 119. The system controller 180 is shown conceptually as a collection of electronic modules, however, it can be implemented using any combination of dedicated hardware boards, processors, digital signal processors (DSPs), etc. Alternatively, system controller 180 may be implemented using a commercially available personal computer (PC) with a single processor or multiple processors with functional operations distributed among these processors. In addition, the electronic modules described below can be implemented using a hybrid configuration in which certain modular functions are performed by dedicated hardware, while the remaining modular functions are performed by a commercial PC, and the like.

[0080] Системный контроллер 180 может включать множество электронных модулей 190-193, выполненных с возможностью управления работой определенных компонентов основного прибора 102 и/или съемного картриджа 104. Например, электронный модуль 190 может представлять собой модуль 190 управления потоками, предназначенный для управления потоком текучих сред через гидравлическую сеть 106. Модуль 190 управления потоками может быть функционально соединен с приводами 181-183 клапанов и системным насосом 119. Модуль 190 управления потоками может избирательно приводить в действие приводы 181-183 клапанов и системный насос 119, чтобы вызывать поток текучей среды по одному или более путям и/или блокировать поток текучей среды по одной или более путям.[ 0080 ] The system controller 180 may include a plurality of electronic modules 190-193 configured to control the operation of certain components of the main apparatus 102 and/or the removable cartridge 104. For example, the electronic module 190 may be a flow control module 190 for controlling the flow of fluids. flow control module 190 may be operatively coupled to valve actuators 181-183 and system pump 119. Flow control module 190 may selectively actuate valve actuators 181-183 and system pump 119 to cause fluid to flow through one or more paths and/or block the flow of fluid along one or more paths.

[0081] Лишь в качестве примера, привод 183 клапана может, вращаясь, входить в контакт с подвижным клапаном 123. Привод 183 клапана может включать вращающийся двигатель 189, выполненный с возможностью приведения в движение (например, поворачивания) привода 183 клапана. Модуль 190 управления потоками может приводить в действие привод 183 клапана для перемещения подвижного клапана 123 в первое угловое положение. Когда подвижный клапан 123 находится в первом угловом положении, модуль 190 управления потоками может приводить в действие системный насос 119, тем самым затягивая биологический образец из области 132 подготовки образца в реакционную камеру 126. Затем модуль 190 управления потоками может приводить в действие привод 183 клапана для перемещения подвижного клапана 123 во второе угловое положение. Когда подвижный клапан 123 находится во втором угловом положении, модуль 190 управления потоками может приводить в действие системный насос 119, тем самым затягивая один или более компонентов реакции из соответствующего(их) резервуара(ов) в реакционную камеру 126. В некоторых вариантах осуществления системный насос 119 может быть выполнен с возможностью обеспечения положительного давления с тем, чтобы активно прокачивать текучую среду в противоположном направлении. Подобные операции можно использовать для добавления множественных жидкостей в один общий резервуар, тем самым смешивая эти жидкости в резервуаре. Следовательно, отверстие 118 гидравлического соединения может позволять текучей среде (например, газу) выходить из корпуса 110 картриджа или может принимать текучую среду в корпус 110 картриджа.[ 0081 ] By way of example only, the valve actuator 183 may rotate into contact with the movable valve 123. The valve actuator 183 may include a rotary motor 189 configured to drive (eg, rotate) the valve actuator 183. The flow control module 190 may actuate the valve actuator 183 to move the movable valve 123 to the first angular position. When the movable valve 123 is in the first angular position, the flow control module 190 may actuate the system pump 119, thereby drawing the biological sample from the sample preparation area 132 into the reaction chamber 126. The flow control module 190 may then actuate the valve actuator 183 to moving the movable valve 123 to the second angular position. When the movable valve 123 is in the second angular position, the flow control module 190 may actuate the system pump 119, thereby drawing one or more reaction components from the respective reservoir(s) into the reaction chamber 126. In some embodiments, the system pump 119 may be configured to provide positive pressure so as to actively pump fluid in the opposite direction. Similar operations can be used to add multiple liquids to one common tank, thereby mixing these liquids in the tank. Therefore, fluid connection opening 118 may allow fluid (eg, gas) to exit cartridge body 110 or may receive fluid into cartridge body 110.

[0082] Системный контроллер 180 также может включать модуль 191 терморегуляции. Модуль 191 терморегуляции может управлять термоциклером 186 для подвода и/или отвода тепловой энергии из области 132 подготовки образца. В одном конкретном примере термоциклер 186 может повышать и/или понижать температуру, воздействие которой испытывает биологический образец в канале 131 для образца, в соответствии с протоколом ПЦР. Хотя это не показано, система 100 может включать дополнительные тепловые устройства, которые размещены смежно с областью 132 подготовки образца.[ 0082 ] The system controller 180 may also include a temperature control module 191. Thermoregulation module 191 may control thermal cycler 186 to supply and/or remove thermal energy from sample preparation area 132. In one specific example, thermal cycler 186 can raise and/or lower the temperature experienced by the biological sample in sample channel 131 in accordance with a PCR protocol. Although not shown, system 100 may include additional thermal devices that are placed adjacent to sample preparation area 132.

[0083] Системный контроллер 180 также может включать модуль 192 обнаружения, выполненный с возможностью управления узлом 108 обнаружения для получения данных о биологическом образце. Модуль 192 обнаружения может управлять работой узла 108 обнаружения посредством контактного набора 188. Например, узел 108 обнаружения может быть подсоединен с возможностью связи к контактному набору 188 электрических контактов 196 вдоль стыковочной стороны 114. В некоторых вариантах осуществления электрические контакты 196 могут быть гибкими контактами (например, контактами пого или контактными стержнями), способными перепозиционироваться к и от стыковочной стороны 114. Электрические контакты 196 выходят наружу корпуса картриджа и электрически соединены с узлом 108 обнаружения. Электрические контакты 196 могут именоваться контактами ввода-вывода (I/O). Когда основной прибор 102 и съемный картридж 104 функционально сопряжены, модуль 192 обнаружения может управлять узлом 108 обнаружения для получения данных в заданные моменты времени или в течение заданных периодов времени. Например, модуль 192 обнаружения может управлять узлом 108 обнаружения для захвата изображения реакционной камеры 126, когда к биологическому образцу присоединен флуорофор. Может быть получено некоторое число изображений.[ 0083 ] The system controller 180 may also include a detection module 192 configured to control the detection node 108 to obtain data about a biological sample. The detection module 192 can control the operation of the detection node 108 through the contact set 188. For example, the detection node 108 can be connected with the possibility of communication to the contact set 188 of the electrical contacts 196 along the docking side 114. In some embodiments, the implementation of the electrical contacts 196 may be flexible contacts (for example , pogo contacts, or contact rods) capable of being repositioned to and from docking side 114. Electrical contacts 196 extend outside of the cartridge body and are electrically connected to detection assembly 108. The electrical contacts 196 may be referred to as input/output (I/O) contacts. When the main device 102 and the removable cartridge 104 are operatively coupled, the detection module 192 can control the detection node 108 to acquire data at predetermined times or for predetermined periods of time. For example, detection module 192 may control detection assembly 108 to capture an image of reaction chamber 126 when a fluorophore is attached to a biological sample. A number of images may be taken.

[0084] Необязательно, системный контроллер 180 включает модуль 193 анализа, выполненный с возможностью анализа данных для предоставления пользователю системы 100 по меньшей мере частичных результатов. Например, модуль 193 анализа может анализировать данные изображения, предоставленные детектором 109 изображений. Такой анализ может включать идентификацию последовательности нуклеиновых кислот биологического образца.[ 0084 ] Optionally, system controller 180 includes an analysis module 193 configured to analyze data to provide a user of system 100 with at least partial results. For example, the analysis module 193 may analyze the image data provided by the image detector 109 . Such analysis may include identification of the nucleic acid sequence of the biological sample.

[0085] Системный контроллер 180 и/или электронные модули 190-193 могут включать одно или более логических устройств, в том числе один или более микроконтроллеров, процессоров, компьютеров с сокращенным набором команд (RISC), специализированных интегральных схем (ASIC), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), логических схем и любых других схем, пригодных для выполнения описываемых здесь функций. В одном примерном варианте осуществления системный контроллер 180 и/или электронные модули 190-193 выполняют набор хранящихся в них команд с целью осуществления одного или более протоколов анализа. Запоминающие элементы могут быть в виде источников информации или физических элементов памяти внутри основного прибора 102 и/или съемного картриджа 104. Протоколы, выполняемые аналитической системой 100, могут предназначаться осуществлять, например, количественный анализ ДНК или РНК, анализ белков, секвенирование ДНК (например, секвенирования путем синтеза (SBS)), подготовку образца и/или подготовку библиотеки фрагментов для секвенирования.[ 0085 ] System controller 180 and/or electronic modules 190-193 may include one or more logical devices, including one or more microcontrollers, processors, reduced instruction set computers (RISC), user programmable application specific integrated circuits (ASICs). gate arrays (FPGAs), logic circuits, and any other circuit capable of performing the functions described here. In one exemplary embodiment, system controller 180 and/or electronic modules 190-193 execute a set of instructions stored therein to perform one or more analysis protocols. The storage elements may be in the form of information sources or physical storage elements within the main instrument 102 and/or the removable cartridge 104. The protocols performed by the assay system 100 may be designed to perform, for example, DNA or RNA quantitation, protein analysis, DNA sequencing (e.g., sequencing by synthesis (SBS)), sample preparation and/or preparation of a library of fragments for sequencing.

[0086] Набор команд может включать различные команды, предписывающие системе 100 выполнять конкретные операции, такие как способы и процессы различных вариантов осуществления, описываемых здесь. Набор команд может быть в виде программы системы программного обеспечения. Употребляемые здесь термины «программное обеспечение» и «встроенное программное обеспечение» являются взаимозаменяемыми и включат любую компьютерную программу, предназначенную для реализации компьютером и хранящуюся в памяти, включая оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), электронно-стираемое ППЗУ и энергонезависимое ОЗУ (энергонезависимую память с произвольным доступом, NVRAM). Перечисленные типы памяти являются лишь примерами и, таким образом, не ограничивают типы памяти, пригодные для хранения компьютерной программы.[ 0086 ] The instruction set may include various instructions that direct system 100 to perform specific operations, such as the methods and processes of the various embodiments described herein. The instruction set may be in the form of a software system program. As used herein, the terms "software" and "embedded software" are used interchangeably and include any computer program designed to be implemented by a computer and stored in memory, including random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable read only memory. (EPROM), electronically erasable ROM and non-volatile RAM (non-volatile random access memory, NVRAM). The types of memory listed are examples only and thus do not limit the types of memory suitable for storing a computer program.

[0087] Программное обеспечение может иметь различные формы, такие как системное программное обеспечение или прикладное программное обеспечение. Кроме того, программное обеспечение может быть в виде набора отдельных программ или программного модуля в составе более крупной программы или части программного модуля. Кроме того, программное обеспечение может включать модульное программирование в виде объектно-ориентированного программирования. После получения данных обнаружения, эти данные обнаружения могут быть автоматически обработаны системой 100, обработаны в ответ на ввод данных пользователем или обработаны в ответ на запрос, сделанный другой машиной обработки информации (например, удаленный запрос по каналу связи).[ 0087 ] The software may take various forms such as system software or application software. In addition, the software may be in the form of a collection of individual programs or a software module within a larger program or part of a software module. In addition, the software may include modular programming in the form of object-oriented programming. Once the discovery data is received, the discovery data may be automatically processed by the system 100, processed in response to user input, or processed in response to a request made by another information processing engine (eg, a remote request over a communication channel).

[0088] Системный контроллер 180 может быть соединен с другими компонентами или подсистемами системы 100 посредством каналов связи, которые могут быть аппаратно-реализованными или беспроводными. Системный контроллер 180 также может быть соединен с возможностью связи с внешними системами или серверами. Системный контроллер 180 может принимать вводы или команды пользователя от пользовательского интерфейса (не показан). Пользовательский интерфейс может включать клавиатуру, мышь, панель с сенсорным экраном и/или систему распознавания голоса и т.п.[ 0088 ] System controller 180 may be connected to other components or subsystems of system 100 via communication channels, which may be hardwired or wireless. The system controller 180 may also be communicatively connected to external systems or servers. System controller 180 may receive user inputs or commands from a user interface (not shown). The user interface may include a keyboard, mouse, touch screen panel and/or voice recognition system, and the like.

[0089] Системный контроллер 180 также может служить для обеспечения возможностей обработки, таких как хранение, интерпретирование и/или исполнение команд программного обеспечения, а также управление всем функционированием системы 100. Системный контроллер 180 может быть выполнен и запрограммирован с возможностью управления данными и/или особенностями энергоснабжения различных компонентов. Хотя системный контроллер 180 представлен на фиг. 1 как единая конструкция, понятно, что системный контроллер 180 может включать множественные отдельные компоненты (например, процессоры), которые распределены по системе 100 в разных местах. В некоторых вариантах осуществления один или более компонентов могут быть объединены (интегрированы) с основным прибором, и один или более компонентов могут располагаться на удалении от основного прибора.[ 0089 ] System controller 180 may also serve to provide processing capabilities such as storing, interpreting and/or executing software instructions, and controlling the overall operation of system 100. System controller 180 may be configured and programmed to manage data and/or features of the power supply of various components. Although the system controller 180 is shown in FIG. 1 as a single construct, it is understood that system controller 180 may include multiple individual components (eg, processors) that are distributed throughout system 100 at various locations. In some embodiments, one or more components may be combined (integrated) with the main device, and one or more components may be located remotely from the main device.

[0090] Фиг. 2 представляет собой вид сверху системы 200 управления потоками, выполненной в соответствии с одним вариантом осуществления. Система 200 управления потоками может быть частью системы (не показана) подготовки образца и/или анализа образца, такой как система 100 (показанная на фиг. 1). В некоторых вариантах осуществления система 200 управления потоками целиком находится в интегрированном устройстве, таком как съемный картридж 104 (фиг. 1). В других вариантах осуществления система 200 управления потоками может быть частью стандартной системы (например, настольной системы). На фиг. 2 компоненты системы 200 управления потоками расположены на локализованном участке. В других вариантах осуществления компоненты системы 200 управления потоками могут быть отдалены друг от друга и распределены по разным участкам.[ 0090 ] FIG. 2 is a plan view of a flow control system 200 implemented in accordance with one embodiment. Flow control system 200 may be part of a sample preparation and/or sample analysis system (not shown), such as system 100 (shown in FIG. 1). In some embodiments, the entire flow control system 200 resides in an integrated device, such as a removable cartridge 104 (FIG. 1). In other embodiments, flow control system 200 may be part of a standard system (eg, a desktop system). In FIG. 2 components of the flow control system 200 are located in a localized area. In other embodiments, the implementation of the components of the system 200 flow control may be remote from each other and distributed in different areas.

[0091] В проиллюстрированном варианте осуществления система 200 управления потоками включает гидравлическую сеть 202, выполненную с возможностью организации одного или более потоков текучих сред (например, газа или жидкости) через нее. Гидравлическая сеть 202 имеет некоторое расположение взаимно соединенных гидравлических элементов. Гидравлические элементы могут быть выполнены с возможностью направления текучей среды в предусмотренные области в пределах гидравлической сети 202, где, например, текучая среда может быть подвергнута воздействию заданных условий и/или претерпевать предусмотренные реакции. Гидравлические элементы могут избирательно соединяться друг с другом одним или более клапанов так, что во время работы один или более гидравлических элементов могут быть отсоединены относительно одного или более других гидравлических элементов.[ 0091 ] In the illustrated embodiment, the flow control system 200 includes a hydraulic network 202 configured to arrange one or more fluid (eg, gas or liquid) flows through it. The hydraulic network 202 has some arrangement of mutually connected hydraulic elements. The fluid elements may be configured to direct fluid to predetermined regions within fluid network 202 where, for example, the fluid may be subjected to predetermined conditions and/or undergo predetermined reactions. The hydraulic elements may be selectively coupled to each other by one or more valves such that during operation, one or more hydraulic elements may be disconnected from one or more other hydraulic elements.

[0092] В проиллюстрированном варианте осуществления гидравлическая сеть 202 включает отверстия 204А-204D для образца и каналы 206А-206D для образца, находящиеся в проточном сообщении соответственно с отверстиями 204А-204D для образца. Каналы 206А-206D для образца проходят от соответствующих отверстий 204А-204D для образца до общего стыка или пересечения 209. Гидравлическая сеть 202 также включает объединенный канал 208 для образца, проходящий от стыка 209 до подающего отверстия 210 (показано на фиг. 9). Поворотный клапан 216 расположен над подающим отверстием 210.[ 0092 ] In the illustrated embodiment, fluid network 202 includes sample ports 204A-204D and sample conduits 206A-206D in fluid communication with sample ports 204A-204D, respectively. Sample conduits 206A-206D extend from respective sample ports 204A-204D to a common junction or intersection 209. Hydraulic network 202 also includes a combined sample conduit 208 extending from junction 209 to supply port 210 (shown in FIG. 9). A rotary valve 216 is located above the supply port 210.

[0093] Гидравлическая сеть 202 также включает питающее отверстие 226 (показано на фиг. 9) и питающий канал 224, отходящий от питающего отверстия 226. Питающий канал 224 проходит между питающим отверстием 226 и проточной кюветой 320 гидравлической сети 202. В проточной кювете 320 имеется входное отверстие 322, выходное отверстие 324 и простирающаяся между ними реакционная камера 326. Во время работы текучая среды может протекать от питающего канала 224 через входное отверстие 322 и выходить из реакционной камеры 326 через выходное отверстие 324. По выходе из реакционной камеры 326 текучая среда может поступать в резервуар 330 для отходов гидравлической сети 202. На фиг. 2 резервуар 330 для отходов показан как небольшой прямоугольник, однако следует понимать, что объем резервуара 330 для отходов может быть больше, чем, например, резервуаров 240-244.[ 0093 ] The hydraulic network 202 also includes a supply port 226 (shown in FIG. 9) and a supply conduit 224 extending from the supply port 226. The supply conduit 224 extends between the supply port 226 and the flow cell 320 of the hydraulic network 202. The flow cell 320 has an inlet 322, an outlet 324, and a reaction chamber 326 extending therebetween. flow into the waste tank 330 of the hydraulic network 202. In FIG. 2, the waste container 330 is shown as a small rectangle, however, it should be understood that the volume of the waste container 330 may be larger than, for example, the containers 240-244.

[0094] Хотя текучая среда протекает через реакционную камеру 326, эта текучая среда может взаимодействовать с присутствующим внутри реакционной камеры 326 материалом (например, аналитами). В реакционной камере 326 могут детектироваться предусмотренные реакции. Например, узел обнаружения (не показан) может располагаться смежно с реакционной камерой 326 и обнаруживать световые сигналы из реакционной камеры 326.[ 0094 ] While fluid flows through reaction chamber 326, the fluid may interact with material (eg, analytes) present within reaction chamber 326. In the reaction chamber 326, the intended reactions can be detected. For example, a detection assembly (not shown) may be adjacent to reaction chamber 326 and detect light signals from reaction chamber 326.

[0095] В проиллюстрированном варианте осуществления отверстия 204А-204D для образца выходят на сторону или поверхность 214 микрожидкостного тела 212, так что отверстия 204А-204D для образца открыты наружу микрожидкостного тела 212. Каналы 206А-206D для образца и объединенный канал 208 для образца проходят через микрожидкостное тело 212 (например, внутри него). Подающее отверстие 210 может выходить на сторону 214 тела. В качестве альтернативы, подающее отверстие 210 может выходить на нижнюю (не показана) или боковую сторону микрожидкостного тела 212. Следовательно, каналы 206А-206D для образца находятся в проточном сообщении с одним единственным отверстием, таким как подающее отверстие 210. Однако в альтернативных вариантах осуществления каналы 206А-206D для образца могут находиться в проточном сообщении с отдельными подающими отверстиями, выходящими на сторону 214 тела. В таких альтернативных вариантах осуществления каждый канал для образца может проходить между соответствующим отверстием для образца и соответствующим подающим отверстием.[ 0095 ] In the illustrated embodiment, the sample holes 204A-204D extend to the side or surface 214 of the microfluidic body 212 such that the sample holes 204A-204D are exposed to the outside of the microfluidic body 212. The sample channels 206A-206D and the combined sample channel 208 extend through (eg, within) the microfluidic body 212. The feed opening 210 may extend to the side 214 of the body. Alternatively, feed port 210 may extend to the bottom (not shown) or side of microfluidic body 212. Therefore, sample channels 206A-206D are in fluid communication with a single port, such as feed port 210. However, in alternative embodiments, the sample passages 206A-206D may be in fluid communication with the individual supply openings facing the body side 214. In such alternative embodiments, each sample passage may extend between a respective sample port and a respective feed port.

[0096] В проиллюстрированном варианте осуществления гидравлическая сеть 202 также включает множество каналов 220 резервуаров. Каждый из каналов 220 резервуара гидравлически расположен между отверстием 222 резервуара (показано на фиг. 10) и резервуаром 240. Отверстия 222 резервуаров выходят на сторону 214 тела. Аналогично подающему отверстию 210, отверстия 222 резервуаров могут быть закрыты поворотным клапаном 216. Необязательно, гидравлическая сеть 202 может включать канал 228 резервуара, который гидравлически расположен между общим каналом 208 для образца и резервуаром 230.[ 0096 ] In the illustrated embodiment, hydraulic network 202 also includes a plurality of reservoir channels 220. Each of the reservoir channels 220 is fluidly positioned between reservoir opening 222 (shown in FIG. 10) and reservoir 240. The reservoir apertures 222 extend to body side 214. Similar to supply port 210, reservoir ports 222 may be closed by rotary valve 216. Optionally, fluid network 202 may include a reservoir conduit 228 that is hydraulically positioned between common sample conduit 208 and reservoir 230.

[0097] В проиллюстрированном варианте осуществления система 200 управления потоками включает микрожидкостное тело 212. Микрожидкостное тело 212 может представлять собой физическую конструкцию, образующую гидравлические элементы гидравлической сети 202. Например, микрожидкостное тело 212 может включать уложенные друг на друга слои печатной платы (ПП), из которых один или более слоев вытравлены или отформованы с образованием одного или более каналов (например, каналов 206А-206D для образца, общего канала 208 для образца, каналов 220, 228 резервуаров и питающего канала 224) и одного или более отверстий (например, отверстий 204А-204D для образца, отверстий 222 резервуаров, подающего отверстия 210 и питающего отверстия 226) гидравлической сети 202. Проточная кювета 320 может быть прикреплена к микрожидкостному телу 212. Подобные микрожидкостные тела показаны и описаны в предварительной заявке на патент США № 62/003264 и предварительной заявке на патент США № 61/951462. Каждая из этих предварительных заявок во всей полноте включена сюда по ссылке. Альтернативно или дополнительно, к слоям ПП могут быть использованы другие материалы, такие как стекло или пластик. В альтернативных вариантах осуществления микрожидкостное тело 212 может быть совокупно образовано из множественных компонентов тела. В некоторых случаях гидравлическая сеть 202, по меньшей мере частично, образована системой трубок.[ 0097 ] In the illustrated embodiment, the flow control system 200 includes a microfluidic body 212. The microfluidic body 212 may be a physical structure forming the hydraulic elements of the hydraulic network 202. For example, the microfluidic body 212 may include stacked layers of a printed circuit board (PCB), of which one or more layers are etched or molded to form one or more channels (e.g., sample channels 206A-206D, common sample channel 208, reservoir channels 220, 228, and feed channel 224) and one or more holes (e.g., holes 204A-204D for sample, reservoir ports 222, supply ports 210, and supply ports 226) of the hydraulic network 202. The flow cell 320 may be attached to a microfluidic body 212. Such microfluidic bodies are shown and described in U.S. Provisional Application No. 62/003264 and U.S. Provisional Application No. 61/951462. Each of these provisional applications is incorporated herein by reference in its entirety. Alternatively or additionally, other materials such as glass or plastic may be used with the PP layers. In alternative embodiments, microfluidic body 212 may be collectively formed from multiple body components. In some cases, the hydraulic network 202 is at least partially formed by a system of pipes.

[0098] Поворотный клапан 216 выполнен с возможностью поворота вокруг оси 299 в различные положения клапана (например, угловые положения) для гидравлической связи различных каналов гидравлической сети 202. Поворотный клапан 216 может быть скользящим образом сопряжен со стороной 214 тела и может быть позиционирован закрывающим ряд отверстий, выходящих на сторону 214 тела, таких как отверстия 222 резервуаров, подающее отверстие 210 и питающее отверстие 226. Поворотный клапан 216 включает по меньшей мере один проточный канал 218 (показан на фиг. 9), предназначенный для гидравлического соединения различных каналов. Например, когда поворотный клапан 216 находится в первом положении клапана, проточный канал 218 может гидравлически соединять канал 208 для образца с питающим каналом 224. Когда поворотный клапан 216 находится во втором угловом положении, проточный канал 218 может гидравлически соединять один из каналов 220 резервуаров с питающим каналом 224.[ 0098 ] Rotary valve 216 is rotatable about axis 299 to various valve positions (e.g., angular positions) to fluidly couple various channels of hydraulic network 202. Rotary valve 216 can be slidably engaged with body side 214 and can be positioned to close the row body side 214 openings, such as tank openings 222, supply opening 210, and supply opening 226. Rotary valve 216 includes at least one flow passage 218 (shown in FIG. 9) for fluidly connecting the various passages. For example, when rotary valve 216 is in the first valve position, flow passage 218 may fluidly connect sample passage 208 to supply passage 224. channel 224.

[0099] Каждое из отверстий 204А-204D для образца выполнено с возможностью приема соответствующего биологического образца. Например, пользователь системы 200 управления потоками, такой как техник или лаборант, может загружать (например, пипеткой) биологический образец в одно или более отверстий 204А-204D для образца. Биологические образцы могут быть взяты у одного и того же индивида (например, человека) или могут принадлежать разным множественным индивидам из некоторой популяции. Следует понимать, что биологический образец может быть взят у других видов, таких как животные, растения, бактерии или грибы. В проиллюстрированном варианте осуществления отверстия 204А-204D для образца выполнены с возможностью доступа к ним снаружи системы 200 управления потоками. В альтернативных вариантах осуществления отверстия 204А-204D для образца могут быть частью более крупной гидравлической сети, так что биологические образцы доставляются к отверстиям 204А-204D для образца через эту более крупную гидравлическую сеть.[ 0099 ] Each of the sample holes 204A-204D is configured to receive a respective biological sample. For example, a user of flow control system 200, such as a technician or laboratory assistant, may load (eg, pipette) a biological sample into one or more sample ports 204A-204D. Biological samples may be taken from the same individual (eg, a human) or may be from different multiple individuals from a population. It should be understood that the biological sample may be taken from other species such as animals, plants, bacteria or fungi. In the illustrated embodiment, the sample holes 204A-204D are accessible from outside the flow control system 200. In alternative embodiments, sample ports 204A-204D may be part of a larger hydraulic network such that biological samples are delivered to sample ports 204A-204D through this larger hydraulic network.

[00100] Как показано на фиг. 2, каждый из каналов 206А-206D для образца может включать область 232 подготовки образца. В проиллюстрированном варианте осуществления каналы 206А-206D для образца имеют соответствующие волнообразные или извилистые траектории вдоль соответствующей области 232 подготовки образца. Эти соответствующие волнообразные или извилистые траектории могут обеспечивать наличие большего объема биологического образца в области 234 терморегуляции. В альтернативных вариантах осуществления область 232 подготовки образца может иметь иные размеры, нежели другие участки соответствующего канала для образца. Например, область 232 подготовки образца может образовывать широкую камеру или лунку с увеличенной глубиной.[ 00100 ] As shown in FIG. 2, each of the sample channels 206A-206D may include a sample preparation area 232. In the illustrated embodiment, the sample channels 206A-206D have corresponding undulating or tortuous paths along the respective sample preparation area 232. These corresponding undulating or tortuous trajectories may provide a larger volume of biological sample in the thermoregulatory region 234 . In alternative embodiments, the sample preparation area 232 may have different dimensions than other portions of the corresponding sample channel. For example, sample preparation area 232 may form a wide chamber or well with increased depth.

[00101] В области 232 подготовки образца биологический образец может подвергаться процессу подготовки биологического образца к последующим реакциям и/или анализу. Например, биологический образец может испытывать воздействие изменения давления и/или температуры. В качестве альтернативы или в дополнение, биологический образец может быть смешан с одним или более компонентами реакции в пределах области 232 подготовки образца. В некоторых вариантах осуществления система 200 управления потоками может включать полосу или зону 236 терморегуляции (показана пунктирной линией), проходящую вдоль области 234 терморегуляции, которая расположена смежно с областями 232 подготовки образца каналов 206А-206D для образца. В некоторых вариантах осуществления полоса 236 терморегуляции может представлять собой гибкий нагреватель ПП, такой как гибкий нагреватель ПП, описанный в предварительной заявке на патент США № 61/951462, которая во всей полноте включена сюда по ссылке. Гибкий нагреватель ПП может проходить вдоль области 234 терморегуляции и включать в себя электропроводные дорожки, выделяющие тепло, когда по ним пропускают электрический ток.[ 00101 ] In sample preparation area 232, the biological sample may undergo a process of preparing the biological sample for subsequent reactions and/or analysis. For example, a biological sample may be affected by changes in pressure and/or temperature. Alternatively, or in addition, the biological sample may be mixed with one or more reaction components within the sample preparation area 232. In some embodiments, flow control system 200 may include a thermoregulation band or zone 236 (shown in dotted line) along a thermoregulatory region 234 that is adjacent to sample preparation regions 232 of sample channels 206A-206D. In some embodiments, the thermoregulatory band 236 may be a flexible PP heater, such as the flexible PP heater described in US Provisional Application No. 61/951,462, which is incorporated herein by reference in its entirety. The flexible heater PCB may extend along the thermoregulation region 234 and include electrically conductive paths that generate heat when electrical current is passed through them.

[00102] Полоса 236 терморегуляции предназначена для регулирования температуры биологических образцов в соответствующих каналах 206А-206D для образца вдоль области 234 терморегуляции. Регулирование температуры может осуществляться в ходе протокола амплификации, при котором биологические образцы испытывают увеличение/уменьшение температуры в соответствии с заданным графиком (планом) с целью амплификации биологического образца. В таких вариантах осуществления биологические образцы могут загружаться в отверстия 204А-204D для образца вместе со смесью реагентов для амплификации (например, ПЦР). В качестве альтернативы, смесь для амплификации может быть доставлена отдельно в области 232 подготовки образца посредством гидравлической сети 202. Например, области 232 подготовки образца могут быть в проточном сообщении с другим каналом (не показан), по которому может доставляться смесь для амплификации.[ 00102 ] The thermoregulatory band 236 is designed to control the temperature of biological samples in the respective sample channels 206A-206D along the thermoregulatory region 234. Temperature control can be carried out during the amplification protocol, in which biological samples experience an increase/decrease in temperature in accordance with a given schedule (plan) in order to amplify the biological sample. In such embodiments, biological samples may be loaded into sample ports 204A-204D along with a mixture of amplification reagents (eg, PCR). Alternatively, the amplification mixture may be delivered separately to the sample preparation areas 232 via hydraulic network 202. For example, the sample preparation areas 232 may be in fluid communication with another conduit (not shown) through which the amplification mixture may be delivered.

[00103] В некоторых вариантах осуществления система 200 управления потоками включает узел или модуль 238 хранения. Как показано, узел 238 хранения включает множество резервуаров 240-244. Каждый из резервуаров 240-244 предназначен для размещения в нем компонента реакции, который может быть использован в ходе заданного протокола анализа (например, протокола SBS). Каждый из резервуаров 240-244 может быть проточном сообщении с соответствующим отверстием через один из каналов 220 резервуаров. Как описано здесь, поворотный клапан 216 выполнен с возможностью поворота в различные положения клапана в соответствии с заданным графиком (планом) для установления гидравлического соединения питающего канала 224 с другими каналами гидравлической сети 202.[ 00103 ] In some embodiments, flow control system 200 includes a storage node or module 238 . As shown, storage node 238 includes a plurality of tanks 240-244. Each of the tanks 240-244 is designed to contain a reaction component that can be used in a given assay protocol (eg, SBS protocol). Each of the tanks 240-244 may be in fluid communication with the corresponding opening through one of the channels 220 of the tanks. As described here, the rotary valve 216 is configured to rotate to various valve positions in accordance with a predetermined schedule (plan) to establish a hydraulic connection of the supply channel 224 with other channels of the hydraulic network 202.

[00104] В некоторых вариантах осуществления система 200 управления потоками также может включать канальные клапаны 246, 248. Как показано, каждый из каналов 206А-206D для образца соединен с парой канальных клапанов 246, 248. Соответствующая каждому каналу 206А-206D для образца область 232 подготовки образца проходит между соответствующей парой канальных клапанов 246, 248. Каждая пара канальных клапанов 246, 248 предназначена для герметизации соответствующего биологического образца в пределах области 232 подготовки образца, когда биологический образец подвергается воздействию различных условий. Например, канальные клапаны 246, 248 могут герметизировать между собой соответствующий биологический образец во время термоциклирования биологического образца в соответствии с протоколом ПЦР.[ 00104 ] In some embodiments, the flow control system 200 may also include channel valves 246, 248. As shown, each of the sample channels 206A-206D is connected to a pair of channel valves 246, 248. Corresponding to each sample channel 206A-206D region 232 sample preparation passes between a respective pair of channel valves 246, 248. Each pair of channel valves 246, 248 is designed to seal a respective biological sample within the sample preparation region 232 when the biological sample is exposed to different conditions. For example, channel valves 246, 248 may seal an appropriate biological sample between themselves during thermal cycling of the biological sample in accordance with the PCR protocol.

[00105] Для вызывания течения через гидравлическую сеть 202 система 200 управления потоками может включать насосный узел 332. В проиллюстрированном варианте осуществления система 200 управления потоками включает только один насос, который расположен ниже по потоку от реакционной камеры 326 и прокачивает или засасывает текучую среду по гидравлической сети 202. В альтернативных вариантах осуществления для продвижения текучей среды по гидравлической сети 202 может использоваться один или более насосов. Например, один или более насосов могут быть гидравлически подсоединены выше по потоку относительно резервуаров 240-243 и/или резервуара 244. Отверстия 204А-204D для образца также могут быть гидравлически соединены с находящимся выше по потоку наносом, вызывающим поток биологического образца в канал 208 для образца.[ 00105 ] To cause flow through the hydraulic network 202, the flow control system 200 may include a pump assembly 332. In the illustrated embodiment, the flow control system 200 includes only one pump that is located downstream of the reaction chamber 326 and pumps or sucks fluid through the hydraulic network 202. In alternative embodiments, one or more pumps may be used to move fluid through hydraulic network 202. For example, one or more pumps may be fluidly coupled upstream of reservoirs 240-243 and/or reservoir 244. Sample ports 204A-204D may also be fluidly coupled to an upstream pump causing a biological sample to flow into conduit 208 for sample.

[00106] На фиг. 3-8 показаны различные клапанные механизмы, посредством которых система 200 управления потоками (фиг. 2) может управлять (например, регулировать) поток через гидравлическую сеть 202 (фиг. 2). Более конкретно, на фиг. 3 и 4 показан разрез клапанного механизма 250, который включает канальный клапан 246. Хотя дальнейшее описание относится к канальному клапану 246, канальный клапан 248 (фиг. 2) и другие клапаны могут иметь подобные или аналогичные признаки. Как показано, микрожидкостное тело 212 включает множество слоев 252-254, уложенных стопкой друг на друга. Слои 252-254 могут представлять собой слои печатной платы (ПП). Один или более из слоев 252-254 могут быть протравлены так, что когда слои 252-254 уложены друг на друга, микрожидкостное тело 212 образует канал 206 для образца. Канал 206 для образца включает клапанную или внутреннюю полость 256.[ 00106 ] FIG. 3-8 show the various valve mechanisms by which the flow control system 200 (FIG. 2) can control (eg, regulate) the flow through the hydraulic network 202 (FIG. 2). More specifically, in FIG. 3 and 4 show a cross-section of valve mechanism 250 that includes channel valve 246. Although the following description applies to channel valve 246, channel valve 248 (FIG. 2) and other valves may have similar or analogous features. As shown, the microfluidic body 212 includes a plurality of layers 252-254 stacked on top of each other. Layers 252-254 may be printed circuit board (PCB) layers. One or more of the layers 252-254 may be etched such that when the layers 252-254 are stacked, the microfluidic body 212 forms a sample channel 206. The sample channel 206 includes a valve or internal cavity 256.

[00107] Канальный клапан 246 выполнен с возможностью регулирования потока текучей среды по каналу 206 для образца. Например, канальный клапан 246 может обеспечивать максимальный зазор, так что текучая среда может течь беспрепятственно. Канальный клапан 246 также может препятствовать потоку текучей среды по нему. Употребляемый здесь термин «препятствовать» может охватывать замедление потока текучей среды или полное блокирование потока текучей среды. Как показано, в канале 206 для образца имеются первое и второе отверстия 258, 260, находящиеся в проточном сообщении с клапанной полостью 256. Канал предназначен для протекания текучей среды в клапанную полость 256 через первое отверстие 258 и наружу из клапанной полости 256 через второе отверстие 260. В проиллюстрированном варианте осуществления канальный клапан 246 представляет собой гибкую мембрану, способную изгибаться между первым и вторым состояниями. На фиг. 3 гибкая мембрана показана в первом состоянии, а на фиг. 4 – во втором состоянии. В конкретных вариантах осуществления гибкая мембрана представляет собой гибкий слой. Гибкий слой выполнен с возможностью вдавливания его в клапанную полость 256 и перекрывания первого отверстия 258 для блокировки потока текучей среды через него. В альтернативных вариантах осуществления канальный клапан 246 может быть иным физическим элементом, способным перемещаться между различными состояниями или положениями для регулировки потока текучей среды.[ 00107 ] Channel valve 246 is configured to control the flow of fluid through sample channel 206. For example, channel valve 246 may provide maximum clearance so that fluid can flow unhindered. Channel valve 246 may also prevent fluid from flowing through it. As used herein, the term "impede" may encompass slowing down fluid flow or completely blocking fluid flow. As shown, the sample passage 206 has first and second openings 258, 260 in fluid communication with the valve cavity 256. The passage is configured to allow fluid to flow into the valve cavity 256 through the first opening 258 and out of the valve cavity 256 through the second opening 260. In the illustrated embodiment, channel valve 246 is a flexible membrane capable of bending between the first and second states. In FIG. 3 the flexible membrane is shown in the first state, and in FIG. 4 - in the second state. In particular embodiments, the flexible membrane is a flexible layer. The flexible layer is configured to be pressed into the valve cavity 256 and overlap the first hole 258 to block the flow of fluid through it. In alternative embodiments, channel valve 246 may be another physical element capable of moving between different states or positions to adjust fluid flow.

[00108] Система 200 управления потоками (фиг. 2) также может включать привод 262 клапана, выполненный с возможностью приведения в действие канального клапана 246. Например, привод 262 клапана может изгибать гибкую мембрану между первым и вторым состояниями. Привод 262 клапана включает вытянутый корпус 264, такой как штифт или стержень, проходящий через отверстие или проем 266 для доступа. Отверстие 266 для доступа обеспечивает непосредственный доступ привода 262 клапана к канальному клапану 246, являющемуся в проиллюстрированном варианте осуществления гибкой мембраной. На фиг. 5 привод 262 клапана показан в первом состоянии или положении. На фиг. 6 привод 262 клапана показан во втором состоянии или положении. Во втором положении привод 262 клапана сопряжен с канальным клапаном 246, будучи продвинутым на некоторое расстояние к первому отверстию 258. Привод 262 клапана может деформировать канальный клапан 246 так, что канальный клапан 246 закрывает первое отверстие 258. По этой причине поток текучей среды через первое отверстие 258 блокируется канальным клапаном 246.[ 00108 ] The flow control system 200 (FIG. 2) may also include a valve actuator 262 configured to actuate the channel valve 246. For example, the valve actuator 262 may flex the flexible membrane between the first and second states. The valve actuator 262 includes an elongated body 264, such as a pin or rod, extending through the opening or opening 266 for access. Access port 266 provides direct access for valve actuator 262 to port valve 246, which in the illustrated embodiment is a flexible membrane. In FIG. 5, valve actuator 262 is shown in a first state or position. In FIG. 6, valve actuator 262 is shown in a second state or position. In the second position, the valve actuator 262 is coupled to the port valve 246 while being advanced some distance towards the first port 258. The valve actuator 262 may deform the port valve 246 so that the port valve 246 closes the first port 258. For this reason, fluid flow through the first port 258 is blocked by the channel valve 246.

[00109] На фиг. 5 и 6 показан разрез клапанного механизма 270, включающего канальный клапан 272. В некоторых вариантах осуществления канальный клапан 246 (фиг. 2) может быть заменен на канальный клапан 272. Клапанный механизм 270 может быть подобен клапанному механизму 250. Например, клапанный механизм включает канальный клапан 272 и привод 274 клапана. Привод 274 клапана имеет удлиненное тело 276, такое как сопло, которое проходит через отверстие или проем 278 для доступа. Отверстие 278 для доступа может образовывать закрытую или герметичную камеру. В примерном варианте осуществления канальный клапан 272, который может представлять собой гибкую мембрану, приводится в действие пневматически приводом 274 клапана. Более конкретно, привод 274 клапана выполнен с возможностью подачи текучей среды (например, воздуха) для повышения давления в герметичной камере, тем самым вызывая деформацию канального клапана 272. Когда канальный клапан 272 деформирован, этот канальный клапан может закрывать отверстие 277 канала 279 для образца, тем самым блокируя поток через канал 279 для образца.[ 00109 ] FIG. 5 and 6 show a sectional view of valve mechanism 270 including channel valve 272. In some embodiments, channel valve 246 (FIG. 2) may be replaced by channel valve 272. Valve mechanism 270 may be similar to valve mechanism 250. For example, valve mechanism includes channel valve 272 and valve actuator 274. The valve actuator 274 has an elongated body 276, such as a nozzle, that extends through the opening or opening 278 for access. The access opening 278 may form a closed or sealed chamber. In an exemplary embodiment, the channel valve 272, which may be a flexible membrane, is driven pneumatically by a valve actuator 274. More specifically, the valve actuator 274 is configured to supply a fluid (e.g., air) to pressurize the sealed chamber, thereby causing the channel valve 272 to deform. thereby blocking the flow through the sample channel 279.

[00110] На фиг. 7 и 8 показан клапанный механизм 280, включающий канальный клапан 282. Клапанный механизм 280 может иметь аналогичные признаки, что и клапанные механизмы 250 (фиг. 3), 270 (фиг. 5). Канальный клапан 282 соединен с возможностью поворота с приводом 284 клапана. Канальный клапан 282 представляет собой плоское тело, которому придана форма, позволяющая протекать через канал 286 для образца в первом угловом положении (показано на фиг. 7) и блокировать поток через канал 286 для образца во втором угловом положении (показано на фиг. 8). Более конкретно, находясь во втором угловом положении, канальный клапан 282 может закрывать отверстие 288.[ 00110 ] FIG. 7 and 8 show a valve mechanism 280 including a channel valve 282. The valve mechanism 280 may have similar features as the valve mechanisms 250 (FIG. 3), 270 (FIG. 5). Channel valve 282 is rotatably connected to valve actuator 284. Channel valve 282 is a flat body shaped to allow flow through sample port 286 at a first angle position (shown in FIG. 7) and block flow through sample port 286 at a second angle position (shown in FIG. 8). More specifically, while in the second angular position, the channel valve 282 may close the opening 288.

[00111] На фиг. 9 показан разрез поворотного клапана 216, функционально сопряженного с приводом 290 клапана. Поворотный клапан 216 скользящим образом сопряжен со стороной 214 микрожидкостного тела 212. Привод 290 клапана выполнен с возможностью поворота поворотного клапана 216 вокруг оси 299 в предусмотренные положения клапана (или угловые положения) для установления гидравлической связи между различными каналами гидравлической сети 202 (фиг. 1). Поворотный клапан 216 включает корпус 292 клапана, имеющий жидкостную сторону 294 и рабочую сторону 296. Рабочая сторона 296 может включать механический интерфейс 298, выполненный с возможностью взаимодействия с приводом 290 клапана. В проиллюстрированном варианте осуществления механический интерфейс 298 включает плоское тело или ребро, совпадающее с осью 299. Привод 290 клапана включает прорезь 300, выполненную с возможностью приема механического интерфейса 298, так что привод 290 клапана функционально взаимодействует с поворотным клапаном 216. Более конкретно, привод 290 клапана может входить в зацепление с поворотным клапаном 216 так, что привод 290 клапана способен поворачивать поворотный клапан 216 вокруг оси 299.[ 00111 ] FIG. 9 is a sectional view of a rotary valve 216 operatively coupled to a valve actuator 290. Rotary valve 216 is slidably coupled to side 214 of microfluidic body 212. Valve actuator 290 is configured to rotate rotary valve 216 about axis 299 to predetermined valve positions (or angular positions) to establish fluid communication between various channels of hydraulic network 202 (FIG. 1) . The rotary valve 216 includes a valve body 292 having a liquid side 294 and a working side 296. The working side 296 may include a mechanical interface 298 configured to interact with the valve actuator 290. In the illustrated embodiment, the mechanical interface 298 includes a flat body or rib coinciding with the axis 299. The valve actuator 290 includes a slot 300 configured to receive the mechanical interface 298 such that the valve actuator 290 is operably coupled to the rotary valve 216. More specifically, the valve actuator 290 valve may engage with rotary valve 216 such that valve actuator 290 is capable of rotating rotary valve 216 about axis 299.

[00112] Сторона 214 тела имеет подающее отверстие 210 и питающее отверстие 226. На стороне 214 тела также имеются отверстия 222А-222Е резервуаров (показаны на фиг. 10). Проточный канал 218 проходит между первым и вторым отверстиями 306, 308 канала. Первое и второе отверстия 306, 308 канала выходят на жидкостную сторону 294 корпуса 292 клапана. В примерном варианте осуществления поворотный клапан 216 включает только два отверстия 306, 308 канала и только один проточный канал 218. Однако, в других вариантах осуществления, поворотный клапан 216 может включать более чем два отверстия канала и/или более чем один проточный канал. Такие варианты осуществления могут предусматривать гидравлическое соединение более двух каналов в одном угловом положении поворотного клапана 216.[ 00112 ] The body side 214 has a supply port 210 and a supply port 226. The body side 214 also has reservoir ports 222A-222E (shown in FIG. 10). The flow channel 218 extends between the first and second openings 306, 308 of the channel. The first and second openings 306, 308 of the channel open onto the liquid side 294 of the valve body 292. In an exemplary embodiment, rotary valve 216 includes only two channel openings 306, 308 and only one flow channel 218. However, in other embodiments, rotary valve 216 may include more than two channel openings and/or more than one flow channel. Such embodiments may provide for fluid connection of more than two passages at the same angular position of the rotary valve 216.

[00113] Как показано на фиг. 9, питающее отверстие 226 совмещено и гидравлически связано с отверстием 308 канала, а подающее отверстие 210 совмещено и гидравлически связано с отверстием 306 канала. В зависимости от углового положения поворотного клапана 216, отверстие 306 канала может быть также гидравлически связано с одним из отверстий 222А-222Е резервуаров. Как указано выше, поворотный клапан 216 выполнен с возможностью поворота вокруг оси 299. В некоторых вариантах осуществления питающее отверстие 226 и отверстие 308 канала расположены так, что питающее отверстие 226 и отверстие 308 канала совмещены с осью 299. Более конкретно, ось 299 проходит через каждое из питающего отверстия 226 и отверстия 308 канала.[ 00113 ] As shown in FIG. 9, the supply port 226 is aligned with and in fluid communication with the channel port 308, and the supply port 210 is aligned with and in fluid communication with the port port 306. Depending on the angular position of the rotary valve 216, the channel opening 306 may also be in fluid communication with one of the tank openings 222A-222E. As noted above, rotary valve 216 is rotatable about axis 299. In some embodiments, supply port 226 and channel port 308 are positioned such that supply port 226 and port port 308 are aligned with axis 299. More specifically, axis 299 extends through each from the supply hole 226 and the hole 308 of the channel.

[00114] Когда привод 290 клапана функционально соединен с поворотным клапаном 216, привод 290 клапана может прикладывать усилие 310 привода в направлении против стороны 214 тела. В таких вариантах осуществления усилие 310 привода может быть достаточным для герметизации проточного канала 218 между отверстиями 306, 308 канала и для герметизации отверстий 222 резервуаров и/или подающего отверстия 210.[ 00114 ] When valve actuator 290 is operatively coupled to rotary valve 216, valve actuator 290 may apply actuator force 310 in a direction against body side 214. In such embodiments, the actuator force 310 may be sufficient to seal the flow channel 218 between the channel openings 306, 308 and to seal the reservoir openings 222 and/or the supply opening 210.

[00115] Соответственно, поворотный клапан 216 в первом угловом положении может гидравлически связывать питающее отверстие 226 и подающее отверстие 210, а во втором угловом положении гидравлически связывать питающее отверстие 226 и соответствующее отверстие 222 резервуара. Когда поворотный клапан 216 поворачивается между различными угловыми положениями, поворотный клапан 216 фактически изменяет путь течения в гидравлической сети.[ 00115 ] Accordingly, the rotary valve 216 at the first angle position can fluidly communicate the supply port 226 and the supply port 210, and at the second angle position can hydraulically communicate the supply port 226 and the corresponding reservoir port 222. As the rotary valve 216 rotates between different angle positions, the rotary valve 216 actually changes the flow path in the hydraulic network.

[00116] Текучая среда может течь по проточному каналу 218 в любом направлении. Например, системный насос (не показан), такой как системный насос 119 (фиг. 1), может находиться в проточном сообщении с питающим отверстием 226. Системный насос может создавать усилие всасывания, проталкивающее текучую среду через подающее отверстие 210 (или соответствующее отверстие 222 резервуара) в проточный канал 218 и через питающее отверстие 226. В качестве альтернативы, системный насос может обеспечивать положительное давление, перемещающее текучую среду в проточном канале 218, в результате чего текучая среда проходит через питающее отверстие 226 в проточный канал 218 и через подающее отверстие 210 (или соответствующее отверстие 222 резервуара).[ 00116 ] The fluid may flow through the flow channel 218 in any direction. For example, a system pump (not shown), such as system pump 119 (FIG. 1), may be in fluid communication with supply port 226. The system pump may provide suction force to force fluid through supply port 210 (or a corresponding reservoir port 222). ) into the flow channel 218 and through the supply port 226. Alternatively, the system pump can provide positive pressure to move the fluid in the flow channel 218, causing the fluid to pass through the supply port 226 into the flow channel 218 and through the supply port 210 ( or corresponding reservoir opening 222).

[00117] Фиг. 10 представляет собой вид сверху стороны 214 тела, иллюстрирующий подающее отверстие 210, питающее отверстие 226 и отверстия 222А-222Е резервуаров. На фиг. 10 проточный канал 218 представлен в двух разных угловых положениях, однако понятно, что проточный канал 218 может иметь и другие угловые положения. Угловые положения проточного канала 218 соответствуют положениям поворотного клапана 216 (фиг. 2). Отверстия 222А-222Е резервуаров гидравлически связаны с соответствующими резервуарами посредством соответствующих каналов резервуаров. Например, отверстие 222А резервуара гидравлически связано с резервуаром 243; отверстие 222В резервуара гидравлически связано с резервуаром 242; отверстие 222С резервуара гидравлически связано с резервуаром 241; отверстие 222D резервуара гидравлически связано с резервуаром 240; и отверстие 222Е резервуара гидравлически связано с резервуаром 244. Как описано выше, в зависимости от углового положения поворотного клапана 216 (фиг. 2), проточный канал 218 может гидравлически связывать питающее отверстие 226 с подающим отверстием 210 или с одним из соответствующих отверстий 222А-222Е резервуаров.[ 00117 ] FIG. 10 is a plan view of body side 214 illustrating supply port 210, feed port 226, and reservoir ports 222A-222E. In FIG. 10, the flow channel 218 is shown in two different angular positions, however, it will be understood that the flow channel 218 may have other angular positions. The angular positions of the flow channel 218 correspond to the positions of the rotary valve 216 (FIG. 2). The reservoir openings 222A-222E are fluidly connected to the respective reservoirs via the respective reservoir channels. For example, reservoir opening 222A is in fluid communication with reservoir 243; reservoir opening 222B is in fluid communication with reservoir 242; reservoir opening 222C is in fluid communication with reservoir 241; reservoir opening 222D is fluidly coupled to reservoir 240; and reservoir port 222E is fluidly coupled to reservoir 244. As described above, depending on the angular position of rotary valve 216 (FIG. 2), flow channel 218 may fluidly couple supply port 226 to supply port 210 or to one of the corresponding ports 222A-222E. tanks.

[00118] В таблице 1 показаны различные стадии протокола секвенирования путем синтеза (SBS). В примерном варианте осуществления резервуар 244 содержит буфер гидрогенизации, резервуар 243 содержит раствор нуклеотидов, резервуар 242 содержит промывочный раствор, а резервуаре 241 содержит расщепляющий раствор. Хотя в таблице 1 представлен график для протокола SBS, следует понимать, что в зависимости от желаемого протокола анализа возможны различные графики. В нижеследующем примере биологические образцы были амплифицированы в пределах соответствующей области 232 подготовки образца (фиг. 2) в соответствии с протоколом ПЦР.[ 00118 ] Table 1 shows the various steps in the sequencing by synthesis (SBS) protocol. In an exemplary embodiment, reservoir 244 contains a hydrogenation buffer, reservoir 243 contains a nucleotide solution, reservoir 242 contains a wash solution, and reservoir 241 contains a digest solution. While Table 1 provides a schedule for the SBS protocol, it should be understood that different schedules are possible depending on the desired assay protocol. In the following example, biological samples were amplified within the respective sample preparation area 232 (FIG. 2) according to the PCR protocol.

[00119] На стадии 1 проточный канал 218 имеет положение клапана, которое гидравлически связывает подающее отверстие 210 и питающее отверстие 226. На стадии 1 канальные клапаны 246, 248 (фиг. 2), соединенные с каналом 206А образца, деактивированы (например, в первом состоянии), позволяя первому биологическому образцу протекать через канал 206А для образца и канал 208 для образца. Однако, канальные клапаны 246, 248, соединенные с каналами 206В-206D для образца, активированы, герметизируя второй, третий и четвертый биологические образцы в соответствующей области 232 подготовки образца. Следовательно, на стадии 1 насосный узел 332 (фиг. 2) может вызывать поток первого биологического образца в проточный канал 218. На стадии 2 поворотный клапан 216 поворачивается во второе положение клапана, при этом первый биологический образец удерживается в проточном канале 218, так что проточный канал 218 гидравлически связывает отверстие 222Е резервуара и питающее отверстие 226. Во втором положении клапана насосный узел 332 может вызывать поток текучей среды по проточному каналу 218, так что первый биологический образец затекает через отверстие 222Е резервуара в буфер гидрогенизации.[ 00119 ] In stage 1, flow channel 218 has a valve position that hydraulically couples supply port 210 and supply port 226. In stage 1, channel valves 246, 248 (FIG. 2) connected to sample channel 206A are deactivated (e.g., in the first condition), allowing the first biological sample to flow through the sample port 206A and the sample port 208. However, the channel valves 246, 248 connected to the sample channels 206B-206D are activated, sealing the second, third, and fourth biological samples in the respective sample preparation area 232. Therefore, in step 1, the pump assembly 332 (FIG. 2) can cause the first biological sample to flow into the flow channel 218. In step 2, the rotary valve 216 rotates to a second valve position while the first biological sample is held in the flow channel 218 so that the flow passage 218 fluidly couples reservoir opening 222E and supply opening 226. In a second valve position, pump assembly 332 may cause fluid to flow through flow passage 218 such that the first biological sample flows through reservoir opening 222E into the hydrogenation buffer.

[00120] На стадии 3 поворотный клапан 216 поворачивается обратно в первое положение клапана, канальные клапаны 246, 248 избирательно приводятся в действие с тем, чтобы предоставить второму биологическому образцу возможность затекать в проточный канал 218, тогда как третий и четвертый биологические образцы герметизированы в областях 232 подготовки образца. На стадии 4 поворотный клапан 216 поворачивается назад во второе положение клапана, при этом в проточном канале 218 удерживается второй биологический образец, который добавляется к буферу гидрогенизации с первым биологическим образцом. На стадиях 5-8 третий и четвертый биологические образцы извлекаются из соответствующих областей подготовки образца и добавляются к буферу гидрогенизации. Следовательно, четыре биологических образца могут храниться в одном резервуаре с буфером гидрогенизации. При нахождении в резервуаре 243, с биологическими образцами и буфером гидрогенизации могут проходить реакции, подготавливающие биологические образцы к SBS-секвенированию.[ 00120 ] In step 3, the rotary valve 216 is rotated back to the first valve position, the channel valves 246, 248 are selectively actuated to allow the second biological sample to flow into the flow channel 218 while the third and fourth biological samples are sealed in the areas 232 sample preparation. In step 4, rotary valve 216 is rotated back to the second valve position, while flow channel 218 retains a second biological sample, which is added to the hydrogenation buffer with the first biological sample. In steps 5-8, the third and fourth biological samples are removed from the respective sample preparation areas and added to the hydrogenation buffer. Therefore, four biological samples can be stored in one hydrogenation buffer tank. While in reservoir 243, biological samples and hydrogenation buffer can undergo reactions to prepare biological samples for SBS sequencing.

[00121] На стадии 9 насосный узел 332 вытягивает объединенные биологические образцы/буфер гидрогенизации через отверстие 222Е резервуара, через проточный канал 218, через питающее отверстие 226 в реакционную камеру 326 (фиг. 2). Биологические образцы могут быть иммобилизованы на поверхностях, образующих реакционную камеру. Например, могут образовываться кластеры, включающие биологические образцы. Стадии 10-13 составляют цикл секвенирования. На стадии 10 поворотный клапан 216 может находиться в третьем положении клапана, так что через проточный канал 218 в реакционную камеру может быть затянут раствор нуклеотидов. В это время нуклеотиды могут встраиваться в соответствующие биологические образцы (например, ренатурированные праймеры в матричные нуклеиновые кислоты). На стадии 11 поворотный клапан 216 может находиться в четвертом положении клапана, так что через реакционную камеру может протекать промывочный раствор, увлекающий из реакционной камеры раствор нуклеотидов. После стадии 11 может быть снято изображение реакционной камеры детектором изображений, таким как устройство 404 обнаружения (фиг. 11). Цвет света, излучаемого кластерами, может быть использован для идентификации оснований, встроенных в кластеры. На стадии 12 поворотный клапан 216 может находиться в четвертом положении клапана, так что через реакционную камеру может протекать расщепляющий раствор, и флуорофоры (и, если они присутствуют, обратимые фрагменты-терминаторы) могут быть удалены из кластеров. На стадии 13 поворотный клапан 216 может снова находиться в третьем положении клапана и через реакционную камеру может протекать промывочный раствор, чтобы удалять расщепляющий раствор. Стадии 10-13 могут повторяться до завершения секвенирования и/или до тех пор, пока не израсходуются реагенты.[ 00121 ] In step 9, pump assembly 332 draws the combined biological samples/hydrogenation buffer through reservoir opening 222E, through flow channel 218, through supply opening 226, and into reaction chamber 326 (FIG. 2). Biological samples can be immobilized on the surfaces that form the reaction chamber. For example, clusters can be formed that include biological samples. Steps 10-13 constitute a sequencing run. In step 10, rotary valve 216 may be in a third valve position such that a solution of nucleotides may be drawn through flow channel 218 into the reaction chamber. At this time, nucleotides can be inserted into appropriate biological samples (eg, renatured primers into template nucleic acids). In step 11, the rotary valve 216 can be in the fourth valve position so that a wash solution can flow through the reaction chamber, entraining a solution of nucleotides out of the reaction chamber. After step 11, an image of the reaction chamber can be taken with an image detector, such as a detector 404 (FIG. 11). The color of the light emitted by the clusters can be used to identify the bases embedded in the clusters. In step 12, rotary valve 216 can be in the fourth valve position so that a cleavage solution can flow through the reaction chamber and fluorophores (and, if present, reversible terminator fragments) can be removed from the clusters. In step 13, the rotary valve 216 may again be in the third valve position and a wash solution may flow through the reaction chamber to remove the fissile solution. Steps 10-13 may be repeated until sequencing is complete and/or until reagents are used up.

Таблица 1Table 1

ОтверстиеHole Тип текучей среды, протекающей по проточному каналуType of fluid flowing through the flow channel Направление теченияCurrent direction Стадия 1Stage 1 210210 1-й биологический образец1st biological sample К питающему отверстию 226To feed port 226 Стадия 2Stage 2 222Е222E 1-й биологический образец1st biological sample От питающего отверстия 226From supply port 226 Стадия 3Stage 3 210210 2-й биологический образец2nd biological sample К питающему отверстию 226To feed port 226 Стадия 4Stage 4 222Е222E 2-й биологический образец2nd biological sample От питающего отверстия 226From supply port 226 Стадия 5Stage 5 210210 3-й биологический образец3rd biological sample К питающему отверстию 226To feed port 226 Стадия 6Stage 6 222Е222E 3-й биологический образец3rd biological sample От питающего отверстия 226From supply port 226 Стадия 7Stage 7 210210 4-й биологический образец4th biological sample К питающему отверстию 226To feed port 226 Стадия 8Stage 8 222Е222E 4-й биологический образец4th biological sample От питающего отверстия 226From supply port 226 Стадия 9Stage 9 222Е222E Объединенные биологические образцы + буфер гидрогенизацииPooled biological samples + hydrogenation buffer К питающему отверстию 226To feed port 226 Стадия 10Stage 10 222А222A Раствор нуклеотидовNucleotide solution К питающему отверстию 226To feed port 226 Стадия 11Stage 11 222В222V Промывочный растворWash solution К питающему отверстию 226To feed port 226 Стадия 12Stage 12 222С222C Расщепляющий растворsplitting solution К питающему отверстию 226To feed port 226 Стадия 13Stage 13 222В222V Промывочный растворWash solution К питающему отверстию 226To feed port 226 Повторение стадий 10-13 до завершения обнаруженияRepeat steps 10-13 until discovery is complete

[00122] На фиг. 11 показан разрез части узла 400 обнаружения. В проиллюстрированном варианте осуществления узел 400 обнаружения выполнен заодно с проточной кюветой 320. Более конкретно, узел обнаружения включает в себя устройство 404 обнаружения, которое расположено смежно с проточной кюветой 320 и реакционной камерой 326. Проточная кювета 320 может быть смонтирована на устройстве 404 обнаружения. В проиллюстрированном варианте осуществления проточная кювета 320 прикреплена непосредственно к устройству 404 обнаружения при помощи одного или более крепежных механизмов (например, клея, связки, крепежных деталей и т.п.). В некоторых вариантах осуществления проточная кювета 320 может быть разъемно соединена с устройством 404 обнаружения. В конкретных вариантах осуществления устройство 404 обнаружения выполнено с возможностью обнаружения световых сигналов из реакционной камеры 326. Следовательно, устройство 404 обнаружения в некоторых вариантах осуществления может именоваться детектором изображений.[ 00122 ] FIG. 11 shows a sectional view of a portion of the detection assembly 400. In the illustrated embodiment, the detection assembly 400 is integral with the flow cell 320. More specifically, the detection assembly includes a detection device 404 that is located adjacent to the flow cell 320 and the reaction chamber 326. The flow cell 320 may be mounted on the detection device 404. In the illustrated embodiment, the flow cell 320 is attached directly to the detection device 404 using one or more attachment mechanisms (eg, adhesive, tie, fasteners, and the like). In some embodiments, flow cell 320 may be releasably coupled to detection device 404. In particular embodiments, the detection device 404 is configured to detect light signals from the reaction chamber 326. Therefore, the detection device 404 may be referred to as an image detector in some embodiments.

[00123] В проиллюстрированном варианте осуществления устройство 404 обнаружения включает основание 425 устройства. В конкретных вариантах осуществления основание 425 устройства включает множество наложенных друг на друга слоев (например, слой кремния, слой диэлектрика, слой металла-диэлектрика и т.д.). Основание 425 устройства может включать сенсорный массив 424 светочувствительных датчиков 440, световодный массив 426 световодов 462 и реакционный массив 428 реакционных углублений 408 с соответствующими реакционными участками 414. В определенных вариантах осуществления эти компоненты расположены так, что каждый светочувствительный датчик 440 совмещается с одним световодом 462 и одним реакционным участком 414. Однако, в других вариантах осуществления, один светочувствительный датчик 440 может принимать фотоны по более чем одному световоду 462 и/или от более чем одного реакционного участка 414. Используемый здесь один светочувствительный датчик может включать один пиксель или более чем один пиксель. Устройство 404 обнаружения может быть изготовлено с использованием технологии комплементарных структур металл-оксид-полупроводник (КМОП). В конкретных вариантах осуществления устройство 404 обнаружения представляет собой КМОП-детектор изображений.[ 00123 ] In the illustrated embodiment, the detection device 404 includes a base 425 of the device. In particular embodiments, the device base 425 includes a plurality of superimposed layers (eg, silicon layer, dielectric layer, dielectric metal layer, etc.). Device base 425 may include a sensor array 424 of light sensors 440, a light guide array 426 of light guides 462, and a reaction array 428 of reaction recesses 408 with corresponding reaction sites 414. In certain embodiments, these components are arranged such that each light sensor 440 is aligned with one light guide 462 and one reaction site 414. However, in other embodiments, one light sensor 440 may receive photons from more than one light guide 462 and/or from more than one reaction site 414. As used herein, one light sensor may include one pixel or more than one pixel . The detection device 404 may be fabricated using complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology. In specific embodiments, the detection device 404 is a CMOS image detector.

[00124] Отмечается, что термин «массив» или «подмассив» не обязательно охватывает любой и каждый элемент определенного типа, которые может иметь устройство обнаружения. Например, сенсорный массив 424 может не включать любой и каждый светочувствительный датчик в устройстве 404 обнаружения. Напротив, устройство 404 обнаружения может включать другие светочувствительные датчики (например, другой(ие) массив(ы) светочувствительных датчиков). В качестве другого примера, световодный массив 426 может не включать любой и каждый световод устройства обнаружения. Напротив, могут иметься другие световоды, которые выполнены по-иному, чем световоды 462, или которые имеют иные взаимосвязи с другими элементами устройства 404 обнаружения. По этой причине, если явно не указано иное, термин «массив» может включать или не включать все подобные элементы устройства обнаружения.[ 00124 ] It is noted that the term "array" or "subarray" does not necessarily cover any and every element of a particular type that a detector may have. For example, sensor array 424 may not include any and every light sensor in detector 404. In contrast, the detection device 404 may include other photosensitive sensors (eg, another array(s) of photosensitive sensors). As another example, the light guide array 426 may not include any and every detector light guide. On the contrary, there may be other fibers that are made differently than the fibers 462, or that have other relationships with other elements of the device 404 detection. For this reason, unless expressly stated otherwise, the term "array" may or may not include all such elements of the detection device.

[00125] В проиллюстрированном варианте осуществления проточная кювета 320 включает боковую стенку 406 и проточную крышку 410, опирающуюся на боковую стенку 406 и другие боковые стенки (не показаны). Боковые стенки соединены с поверхностью 412 детектора и проходят между проточной крышкой 410 и поверхностью 412 детектора. В некоторых вариантах осуществления боковые стенки образованы слоем отверждаемого клея, которых скрепляет проточную крышку 410 с устройством 404 обнаружения.[ 00125 ] In the illustrated embodiment, flow cell 320 includes a side wall 406 and a flow cover 410 supported by side wall 406 and other side walls (not shown). The side walls are connected to the detector surface 412 and extend between the flow cover 410 and the detector surface 412. In some embodiments, the sidewalls are formed by a layer of curable adhesive that holds the flow cap 410 to the detection device 404.

[00126] Проточной кювете 320 приданы такие размеры и форма, что между проточной крышкой 410 и устройством 404 обнаружения существует реакционная камера 326. Как показано, реакционная камера 326 может иметь высоту H1. Лишь в качестве примера, высота H1 может составлять примерно 50-400 мкм (микрон) или, более конкретно, примерно 80-200 мкм. В проиллюстрированном варианте осуществления высота Н1 составляет примерно 100 мкм. Проточная крышка 410 может включать материал, прозрачный для возбуждающего света 401, поступающего в реакционную камеру 326 извне узла 400 обнаружения. Как показано на фиг. 7, возбуждающий свет 401 достигает проточной крышки 410 под непрямым углом. Однако, это является лишь иллюстрацией, так как возбуждающий свет 401 может достигать проточной крышки 410 под разными углами. Реакционной камере 326 приданы такие размеры и форма, что текучая среда направляется вдоль поверхности 412 детектора. Высота Н1 и другие размеры реакционной камеры 326 могут быть подобраны так, чтобы поддерживать по существу равномерный поток текучей среды вдоль поверхности 412 детектора. Размеры реакционной камеры 326 также могут выполнены для контроля образования пузырьков.[ 00126 ] The flow cell 320 is sized and shaped such that a reaction chamber 326 exists between the flow cover 410 and the detection device 404. As shown, the reaction chamber 326 may have a height H 1 . By way of example only, the height H 1 may be about 50-400 microns (microns), or more particularly about 80-200 microns. In the illustrated embodiment, the height of H 1 is about 100 µm. The flow cover 410 may include a material that is transparent to the excitation light 401 entering the reaction chamber 326 from outside the detection unit 400. As shown in FIG. 7, the excitation light 401 reaches the flow cover 410 at an oblique angle. However, this is only an illustration, since the excitation light 401 may reach the flow cover 410 at different angles. The reaction chamber 326 is sized and shaped so that the fluid is directed along the surface 412 of the detector. The height H 1 and other dimensions of the reaction chamber 326 can be selected to maintain a substantially uniform flow of fluid along the surface 412 of the detector. Reaction chamber 326 may also be sized to control bubble formation.

[00127] Боковые стенки 406 и проточная крышка 410 могут быть отдельными компонентами, соединяемыми друг с другом. В других вариантах осуществления боковые стенки 406 и проточная крышка 410 могут быть изготовлены как единое целое, так что боковые стенки 406 и проточная крышка 410 образованы из сплошного куска материала. В качестве примера, проточная крышка 410 (или проточная кювета 320) может содержать прозрачный материал, такой как стекло или пластик. Проточная крышка 410 может образовывать по существу прямоугольный блок с плоской наружной поверхностью и плоской внутренней поверхностью, который ограничивает реакционную камеру 326. Этот блок может быть установлен на боковых стенках 406. В качестве альтернативы, проточная кювета 320 может быть вытравлена с образованием проточной крышки 410 и боковых стенок 406. Например, в прозрачном материале может быть вытравлено углубление. Когда протравленный материал установлен на устройстве 404 обнаружения, углубление может становиться реакционной камерой 326.[ 00127 ] The sidewalls 406 and the flow cover 410 may be separate components connected to each other. In other embodiments, the side walls 406 and the flow cover 410 may be integrally fabricated such that the side walls 406 and the flow cover 410 are formed from a single piece of material. As an example, flow cap 410 (or flow cell 320) may contain a transparent material such as glass or plastic. The flow cap 410 may form a substantially rectangular block with a flat outer surface and a flat inner surface that defines the reaction chamber 326. This block may be mounted on the side walls 406. Alternatively, the flow cell 320 may be etched to form the flow cap 410 and sidewalls 406. For example, a recess may be etched into the transparent material. When the etched material is mounted on the detection device 404, the recess may become the reaction chamber 326.

[00128] Устройство 404 обнаружения имеет поверхность 412 детектора, которая может быть функционализирована (например, химически или физически модифицирована надлежащим образом для проведения предусмотренных реакций). Например, поверхность 412 детектора может быть функционализирована и может включать множество реакционных центров 414 с иммобилизованными на них одной или более биомолекулами. Поверхность 412 детектора снабжена массивом реакционных углублений или реакционных углублений 408 с открытыми сторонами. Каждое из реакционных углублений 408 может включать один или более реакционных центров 414. Реакционные углубления 408 могут быть образованы, например, выемкой или изменением глубины вдоль поверхности 412 детектора. В других вариантах осуществления поверхность 412 детектора может быть по существу плоской.[ 00128 ] The detection device 404 has a detector surface 412 that can be functionalized (eg, chemically or physically modified as appropriate to carry out the intended reactions). For example, the detector surface 412 may be functionalized and may include a plurality of reaction sites 414 with one or more biomolecules immobilized thereon. The surface 412 of the detector is provided with an array of reaction depressions or reaction depressions 408 with open sides. Each of the reaction recesses 408 may include one or more reaction centers 414. The reaction recesses 408 may be formed, for example, by a recess or a change in depth along the surface 412 of the detector. In other embodiments, the detector surface 412 may be substantially flat.

[00129] Как показано на фиг. 11, реакционные центры 414 могут быть распределены вдоль поверхности 412 детектора с некоторым рисунком. Например, реакционные центры 414 могут располагаться на поверхности 412 детектора рядами и колонками подобным микроматрице образом. Однако понятно, что возможно использование различных рисунков расположения реакционных центров. Реакционные центры могут включать биологические или химические вещества, испускающие световые сигналы. Например, биологические или химические вещества реакционных центров могут испускать излучение в ответ на действие возбуждающего света 401. В конкретных вариантах осуществления реакционные центры 414 включают кластеры или колонии биомолекул (например, нуклеиновых кислот), иммобилизованные на поверхности 412 детектора.[ 00129 ] As shown in FIG. 11, reaction centers 414 may be patterned along detector surface 412. For example, reaction centers 414 may be arranged on detector surface 412 in rows and columns in a microarray-like manner. However, it will be appreciated that different patterns of reaction center arrangements may be used. Reaction centers may include biological or chemical substances that emit light signals. For example, biological or chemical substances of reaction centers may emit radiation in response to excitation light 401. In particular embodiments, reaction centers 414 include clusters or colonies of biomolecules (eg, nucleic acids) immobilized on detector surface 412.

[00130] Фиг. 12 представляет собой блок-схему способа 470. В некоторых вариантах осуществления способ 470 может включать подготовку биологического образца и/или обнаружение предусмотренных реакций биологического образца для анализа. Например, в способе 470 могут быть задействованы конструкции или аспекты различных вариантов осуществления (например, систем и/или способов), описываемых здесь. В различных вариантах осуществления некоторые этапы могут быть пропущены или добавлены, некоторые этапы могут быть объединены, некоторые этапы могут осуществляться одновременно, некоторые этапы могут осуществляться параллельно, некоторые этапы могут быть разбиты на множественные этапы, некоторые этапы могут осуществляться в другом порядке, либо некоторые этапы или последовательности этапов могут осуществляться повторно итерационным образом.[ 00130 ] FIG. 12 is a flowchart of a method 470. In some embodiments, the method 470 may include preparing a biological sample and/or detecting intended reactions of a biological sample for analysis. For example, method 470 may involve constructs or aspects of various embodiments (eg, systems and/or methods) described herein. In various embodiments, some steps may be omitted or added, some steps may be combined, some steps may be performed simultaneously, some steps may be performed in parallel, some steps may be split into multiple steps, some steps may be performed in a different order, or some steps or sequences of steps may be repeated in an iterative manner.

[00131] Способ 470 может быть реализован или осуществлен с использованием системы управления потоками, подобной или идентичной системе 200 управления потоками (фиг. 2). Способ 470 включает поворачивание (на этапе 472) поворотного клапана в первое положение клапана. В поворотном клапане имеется по меньшей мере один проточный канал. В первом положении клапана проточный канал может находиться в проточном сообщении с каналом для образца (или другим резервуаром системы управления потоками) и в проточном сообщении с реакционной камерой, так что проточный канал гидравлически связывает канал для образца и реакционную камеру. Например, поворотный клапан может иметь первое и второе отверстия канала. Первое отверстие канала может совмещаться с отверстием (например, подающим отверстием или отверстием резервуара), а второе отверстие канала может совмещаться с питающим отверстием. Когда поворотный клапан находится в первом положении клапана, другие отверстия могут быть герметизированы поворотным клапаном, при этом поток текучих сред через эти другие отверстия блокируется.[ 00131 ] Method 470 may be implemented or implemented using a flow control system similar or identical to flow control system 200 (FIG. 2). Method 470 includes rotating (at 472) the rotary valve to the first valve position. The rotary valve has at least one flow channel. In the first valve position, the flow passage may be in fluid communication with the sample passage (or other reservoir of the flow control system) and in fluid communication with the reaction chamber such that the flow passage hydraulically couples the sample passage and the reaction chamber. For example, a rotary valve may have first and second port openings. The first opening of the conduit may align with an opening (eg, a supply opening or a reservoir opening), and the second opening of the conduit may align with a supply opening. When the rotary valve is in the first valve position, the other openings may be sealed by the rotary valve, blocking the flow of fluids through these other openings.

[00132] Способ 470 также может включать протекание (на этапе 474) биологического образца из канала для образца (или первого резервуара) в проточный канал, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Например, биологический образец может течь через подающее отверстие в проточный канал поворотного клапана. В качестве другого примера, биологический образец может размещаться в резервуаре, таком как резервуар, содержащий буфер гидрогенизации. Биологический образец (вместе с буфером гидрогенизации) может поступать через отверстие резервуара в проточный канал.[ 00132 ] The method 470 may also include flowing (at 474) the biological sample from the sample conduit (or first reservoir) into the flow conduit when the rotary valve is in the first valve position. For example, the biological sample may flow through the supply port into the flow path of the rotary valve. As another example, the biological sample may be placed in a reservoir, such as a reservoir containing a hydrogenation buffer. The biological sample (together with the hydrogenation buffer) can flow through the reservoir opening into the flow channel.

[00133] Необязательно, биологический образец может продолжать течение (на этапе 476) в реакционную камеру. В качестве альтернативы, способ 470 может включать поворачивание (на этапе 478) поворотного клапана во второе положение клапана, при этом биологический образец находится в проточном канале. Во втором положении клапана проточный канал может быть гидравлически связан с другим резервуаром, таким как резервуар, содержащий буфер гидрогенизации. На этапе 480 биологический образец внутри проточного канала может быть вынужден затекать (например, под действием насосного узла) в этот резервуар. Способ 470 может включать повторение этапов 472, 474, 478 и 480 до тех пор, пока каждый из биологических образцов не окажется в общем резервуаре. На этапе 482 биологические образцы вместе с буфером гидрогенизации могут одновременно протекать по проточному каналу в реакционную камеру.[ 00133 ] Optionally, the biological sample may continue to flow (at 476) into the reaction chamber. Alternatively, method 470 may include rotating (at 478) a rotary valve to a second valve position while the biological sample is in the flow channel. In the second valve position, the flow path may be in fluid communication with another reservoir, such as a reservoir containing a hydrogenation buffer. At 480, the biological sample within the flow channel may be forced to flow (eg, by a pump assembly) into the reservoir. Method 470 may include repeating steps 472, 474, 478, and 480 until each of the biological samples is in a common reservoir. At step 482, the biological samples along with the hydrogenation buffer may simultaneously flow through the flow channel into the reaction chamber.

[00134] Таким образом, один или более биологических образцов могут быть направлены в реакционную камеру при помощи поворотного клапана. В альтернативных вариантах осуществления у биологического образца (или образцов) имеется прямой канал, ведущий в реакционную камеру, и образец не протекает через поворотный клапан. Необязательно, способ 470 может включать циклическое повторение предусмотренных операций с целью проведения предусмотренных реакций, например, операций, описанных со ссылкой на таблицу 1. Например, поворотный клапан может быть повернут (на этапе 484) в другое положение клапана для гидравлической связи реакционной камеры с предусмотренным резервуаром. На этапе 486 компонент реакции может затекать в реакционную камеру для взаимодействия в ней с биологическим(и) образцом(ами). Необязательно, на этапе 488 способ 470 включает обнаружение предусмотренных реакций в реакционной камере. Затем способ 470 может возвращаться к этапу 484.[ 00134 ] Thus, one or more biological samples can be directed to the reaction chamber using a rotary valve. In alternative embodiments, the biological sample (or samples) has a straight channel leading to the reaction chamber and the sample does not flow through the rotary valve. Optionally, the method 470 may include cycling the provided steps to carry out the intended reactions, for example, the steps described with reference to Table 1. reservoir. At 486, the reaction component may flow into the reaction chamber to interact with the biological sample(s) therein. Optionally, at step 488, method 470 includes detecting intended reactions in the reaction chamber. Method 470 may then return to block 484.

[00135] Фиг. 13 представляет собой вид сверху поворотного клапана 500, выполненного в соответствии с одним вариантом осуществления, установленного с возможностью поворота на стороне 502 микрожидкостного тела 504. Поворотный клапан 500 может иметь признаки, подобные признакам поворотного клапана 216 (фиг. 2). Микрожидкостное тело 504 включает множество резервуаров 506-510, выполненных с возможностью содержания компонентов реакции и/или биологических образцов. Более конкретно, в резервуарах 506-509 содержатся первый, второй, третий и четвертый биологические образцы (или жидкости пробы). В резервуаре 510 находится буфер гидрогенизации. Каждый из резервуаров 506-510 гидравлически связан с соответствующим отверстием через соответствующий канал 516-520 резервуара, которые представлены линиями на фиг. 13. Как показано, эти отверстия включают отверстия резервуаров или подающие отверстия 526-530, выходящие на сторону 502 тела и находящиеся в проточном сообщении с резервуарами 506-510. В микрожидкостном теле 504 также имеется питающее отверстие 524 (показано на фиг. 13), выходящее на сторону 502 тела.[ 00135 ] FIG. 13 is a plan view of a rotary valve 500, according to one embodiment, rotatably mounted on the side 502 of the microfluidic body 504. The rotary valve 500 may have features similar to those of the rotary valve 216 (FIG. 2). The microfluidic body 504 includes a plurality of reservoirs 506-510 configured to contain reaction components and/or biological samples. More specifically, reservoirs 506-509 contain first, second, third, and fourth biological samples (or sample fluids). Tank 510 contains a hydrogenation buffer. Each of the reservoirs 506-510 is in fluid communication with a respective opening through a respective reservoir channel 516-520, which are represented by the lines in FIG. 13. As shown, these openings include tank openings or supply openings 526-530 extending to body side 502 and in fluid communication with tanks 506-510. The microfluidic body 504 also has a feed port 524 (shown in FIG. 13) extending to the side 502 of the body.

[00136] Поворотный клапан 500 включает корпус 512 клапана с жидкостной стороной 513 (показана на фиг. 14), контактирующей со стороной 502 тела, и противоположной рабочей стороной 514. В корпусе 512 клапана имеются первый, второй, третий и четвертый проточные каналы 536-539. Каждый из проточных каналов 536-539 предназначен для удерживания биологического образца во время протокола амплификации или ПЦР. Каждый из проточных каналов 536-539 имеет общее для каналов отверстие (или выходное отверстие) 544, расположенное в центре. В других вариантах осуществления проточные каналы 536-539 не имеют общего для каналов отверстия. Общее отверстие 544 каналов расположено на оси 542, вокруг которой поворачивается поворотный клапан 500. Проточные каналы 536-539 имеют соответствующие первые отверстия каналов (или входные отверстия) 546-549. Таким образом, каждый из проточных каналов 536-539 проходит от соответствующего первого отверстия 546-549 канала до общего отверстия 544 каналов. Аналогично поворотному клапану 216 (фиг. 2), поворотный клапан 500 выполнен с возможностью поворота в различные положения клапана для установления гидравлической связи между резервуарами и каналами. Однако, в отличие от поворотного клапана 216, поворотный клапан 500 может быть использован во время протокола амплификации. Более конкретно, корпус 512 клапана может соприкасаться с термоциклером 570 (показан на фиг. 14), пока биологические образцы удерживаются в проточных каналах 536-539.[ 00136 ] The rotary valve 500 includes a valve body 512 with a fluid side 513 (shown in FIG. 14) contacting the body side 502 and an opposite operating side 514. The valve body 512 has first, second, third, and fourth flow channels 536- 539. Each of the flow channels 536-539 is designed to hold a biological sample during an amplification or PCR protocol. Each of the flow channels 536-539 has a common channel opening (or outlet) 544 located in the center. In other embodiments, the flow channels 536-539 do not have a common channel opening. The common channel opening 544 is located on an axis 542 about which the rotary valve 500 pivots. The flow channels 536-539 have corresponding first channel openings (or inlets) 546-549. Thus, each of the flow channels 536-539 extends from a respective first channel opening 546-549 to a common channel opening 544. Similar to rotary valve 216 (FIG. 2), rotary valve 500 is rotatable to various valve positions to establish fluid communication between reservoirs and channels. However, unlike rotary valve 216, rotary valve 500 can be used during an amplification protocol. More specifically, valve body 512 may contact thermal cycler 570 (shown in FIG. 14) while biological samples are held in flow channels 536-539.

[00137] В некоторых вариантах осуществления проточные каналы 536-539 могут быть снабжены антидиффузионными сегментами 545. Антидиффузионные сегменты 545 выполнены с возможностью снижения вероятности диффузии, происходящей, когда биологический образец внутри проточных каналов 536-539 подвергается протоколу ПЦР. Например, проточные каналы 536-539, показанные на фиг. 13, имеют нелинейные траектории и размеры, изменяющиеся вдоль траектории. Более конкретно, проточные каналы 536-539 имеют извилистые или волнистые траектории, отклоняющиеся то вперед, то назад по мере прохождения проточного канала от соответствующего первого отверстия канала до общего отверстия 544 каналов. Первые отверстия 546-549 канала расположены радиально снаружи. Помимо формы проточных каналов 536-539, проточные каналы 536-539 имеют размеры, уменьшающиеся по мере прохождения проточного канала 536-539 от соответствующего первого отверстия канала до общего отверстия 544 каналов. В других вариантах осуществления антидиффузионные сегменты 545 не имеют извилистой траектории. Сегменты проточных каналов 536-539, не включающие антидиффузионные сегменты 545, могут быть названы областью 543 подготовки образца, которая представляет собой ту часть соответствующего проточного канала, где биологический образец может подвергаться воздействию различных условий, таких как изменения температуры. Однако следует понимать, что при по меньшей мере некоторых вариантах осуществления биологический образец также может присутствовать в антидиффузионных сегментах 545.[ 00137 ] In some embodiments, the flow channels 536-539 may be provided with anti-diffusion segments 545. The anti-diffusion segments 545 are configured to reduce the likelihood of diffusion occurring when a biological sample within the flow channels 536-539 is subjected to a PCR protocol. For example, flow channels 536-539 shown in FIG. 13 have non-linear paths and dimensions that vary along the path. More specifically, the flow channels 536-539 have tortuous or undulating paths that deviate back and forth as the flow channel progresses from the respective first channel opening to the common channel opening 544. The first openings 546-549 of the channel are located radially outside. In addition to the shape of the flow channels 536-539, the flow channels 536-539 are sized to decrease as the flow channel 536-539 travels from the respective first channel opening to the common channel opening 544. In other embodiments, the anti-diffusion segments 545 do not have a tortuous path. The flow channel segments 536-539 that do not include the anti-diffusion segments 545 may be referred to as the sample preparation area 543, which is that portion of the respective flow channel where the biological sample may be exposed to various conditions such as temperature changes. However, it should be understood that, in at least some embodiments, a biological sample may also be present in the anti-diffusion segments 545.

[00138] На фиг. 14 показан боковой разрез поворотного клапана 500, когда на рабочей стороне 514 установлен термоциклер 570. В некоторых вариантах осуществления термоциклер 570 может оказывать монтажное усилие 572, прижимающее корпус 512 клапана к стороне 502 микрожидкостного тела 504. Хотя на фиг. 14 это не показано, корпус 512 клапана может включать один или более механических интерфейсов (например, неплоские поверхностные элементы, такие как штифты), вступающие в контакт с термоциклером 570. Термоциклер 570 выполнен с возможностью управления температурой проточных каналов 536-539. В конкретных вариантах осуществления термоциклер 570 может одновременно управлять температурой каждого из проточных каналов 536-539. В других вариантах осуществления термоциклер 570 может избирательно соприкасаться не со всеми проточными каналами за один раз.[ 00138 ] FIG. 14 shows a side section of a rotary valve 500 when thermal cycler 570 is mounted on operating side 514. In some embodiments, thermal cycler 570 may exert mounting force 572 pressing valve body 512 against side 502 of microfluidic body 504. Although FIG. 14 not shown, the valve body 512 may include one or more mechanical interfaces (eg, non-planar surface features such as pins) that come into contact with the thermal cycler 570. The thermal cycler 570 is configured to control the temperature of the flow channels 536-539. In particular embodiments, thermal cycler 570 may simultaneously control the temperature of each of the flow channels 536-539. In other embodiments, thermal cycler 570 may not selectively contact all of the flow channels at one time.

[00139] Как показано на фиг. 14, общее отверстие 544 каналов гидравлически связано с питающим отверстием 524. Ось 542 проходит через общее отверстие 544 каналов и питающее отверстие 524. Первое отверстие 547 проточного канала 537 гидравлически связано с отверстием 527 резервуара. Однако, первое отверстие 549 проточного канала 539 герметизировано стороной 502 тела. Следовательно, в положении клапана, показанном на фиг. 14, текучая среда (например, текучая среда, содержащая биологический образец) может протекать из резервуара 507 (фиг. 13) в проточный канал 537.[ 00139 ] As shown in FIG. 14, the common port 544 is in fluid communication with the supply port 524. The shaft 542 passes through the common port 544 and the supply port 524. The first port 547 of the flow port 537 is in fluid communication with the reservoir port 527. However, the first opening 549 of the flow channel 539 is sealed by the side 502 of the body. Therefore, in the valve position shown in FIG. 14, fluid (e.g., fluid containing a biological sample) may flow from reservoir 507 (FIG. 13) into flow channel 537.

[00140] На фиг. 15А-15L на виде сверху поворотного клапана 500 показаны различные положения клапана, в которых могут происходить разные операции. Для подготовки к протоколу амплификации системный контроллер, такой как системный контроллер 180 (фиг. 1), выполнен с возможностью избирательного управления насосным узлом (не показан) и поворотным клапаном 500. Насосный узел может быть подобен насосному узлу 332 и включать один или более проточных насосов. В некоторых вариантах осуществления один насос может находиться ниже по потоку относительно поворотного клапана 500 и предназначаться для проталкивания текучих сред через общее отверстие 544 каналов (фиг. 15А).[ 00140 ] FIG. 15A-15L, a plan view of rotary valve 500 shows various valve positions in which different operations may occur. In preparation for the amplification protocol, a system controller, such as system controller 180 (FIG. 1), is configured to selectively control a pump assembly (not shown) and rotary valve 500. The pump assembly may be similar to pump assembly 332 and include one or more flow pumps. . In some embodiments, one pump may be located downstream of the rotary valve 500 and be dedicated to pushing fluids through the common orifice 544 of the channels (FIG. 15A).

[00141] Необязательно, проточные каналы 536-539 (фиг. 15А) могут быть заправлены текучей средой перед приемом биологического образца. Например, на фиг. 15А-15D показано первое отверстие соответствующего проточного канала, гидравлически связанного с отверстием 530 резервуара, находящимся в проточном сообщении с резервуаром 510. Таким образом, первое отверстие каждого проточного канала может быть индивидуально соединено с резервуаром 510. Когда проточный канал проточно сообщается с резервуаром 510, системный контроллер может избирательно приводить в действие насосный узел для создания потока компонента реакции в резервуаре 510, в результате чего компонент реакции затекает в соответствующий проточный канал.[ 00141 ] Optionally, flow channels 536-539 (FIG. 15A) may be primed with fluid prior to receiving a biological sample. For example, in FIG. 15A-15D show the first opening of a respective flow passage fluidly connected to a reservoir opening 530 in fluid communication with the reservoir 510. Thus, the first opening of each flow passage may be individually connected to the reservoir 510. When the flow passage is in fluid communication with the reservoir 510, the system controller may selectively actuate the pump assembly to create a flow of the reaction component in the tank 510, causing the reaction component to flow into the corresponding flow channel.

[00142] Следовательно, после фиг. 15D, каждый из проточных каналов 536-539 заправлен компонентом реакции. Хотя компонент реакции ассоциируется с резервуаром 510, для заправки проточных каналов 536-539 могут быть использованы другие компоненты реакции. Например, проточные каналы 536-539 могут гидравлически связываться с отдельным резервуаром (не показан), содержащим, например, воду или буферный раствор. В проиллюстрированном варианте осуществления каждый из проточных каналов 536-539 по отдельности соединяется с резервуаром 510. В альтернативных вариантах осуществления один или более проточных каналов 536-539 могут одновременно соединяться с резервуаром 510 или с отдельными резервуарами.[ 00142 ] Therefore, after FIG. 15D each of the flow channels 536-539 is loaded with a reaction component. Although the reaction component is associated with reservoir 510, other reaction components may be used to prime the flow channels 536-539. For example, the flow channels 536-539 may be in fluid communication with a separate reservoir (not shown) containing, for example, water or a buffer solution. In the illustrated embodiment, each of the flow channels 536-539 is individually connected to the tank 510. In alternative embodiments, one or more flow channels 536-539 can be connected to the tank 510 or to separate tanks at the same time.

[00143] После того, как проточные каналы 536-539 заправлены, в проточные каналы 536-539 (фиг. 15Е) может быть загружен биологический образец из резервуаров 506-509 (фиг. 15Е) соответственно. Например, как показано на фиг. 15Е, проточный канал 538 гидравлически связью с отверстием 528 резервуара и, следовательно, находится в проточном сообщении с резервуаром 508. В это время проточные каналы 536, 537 и 539 закрыты стороной 502 тела. Насосный узел может вызывать поток биологического образца в резервуаре 508 с тем, чтобы биологический образец затекал в проточный канал 538. Количество потока может определяться количеством текучей среды в резервуаре 508. После того, как биологический образец загружен в проточный канал 538, поворотный клапан 500 может быть избирательно повернут, и насосный узел, подобным же образом, может быть избирательно приведен в действие для загрузки биологических образцов, находящихся в резервуарах 506, 507 и 509, в проточные каналы 536, 537 и 539 соответственно, как показано на фиг. 15F-15Н.[ 00143 ] Once flow channels 536-539 have been primed, flow channels 536-539 (FIG. 15E) can be loaded with biological sample from reservoirs 506-509 (FIG. 15E), respectively. For example, as shown in FIG. 15E, flow channel 538 is in fluid communication with reservoir opening 528 and is therefore in fluid communication with reservoir 508. At this time, flow channels 536, 537, and 539 are closed by body side 502. The pump assembly may cause the biological sample to flow into the reservoir 508 so that the biological sample flows into the flow channel 538. The amount of flow may be determined by the amount of fluid in the reservoir 508. After the biological sample is loaded into the flow channel 538, the rotary valve 500 may be is selectively rotated, and the pump assembly can likewise be selectively actuated to load the biological samples in reservoirs 506, 507, and 509 into flow channels 536, 537, and 539, respectively, as shown in FIG. 15F-15H.

[00144] С биологическими образцами, загруженными в соответствующие проточные каналы 536-539, поворотный клапан 500 может быть избирательно повернут так, что каждое из первых отверстий 546-549 каналов закрывается (или герметизируется) стороной 502 микрожидкостного тела 504. Положение клапана, в котором первые отверстия 546-549 каналов герметизированы, показано на фиг. 15I. Затем на термоциклер 570 (фиг. 14) может быть подана команда циклического изменения температуры в соответствии с предусмотренным протоколом амплификации. Хотя проточные каналы 536-539 герметизированы только с одного конца, насосный узел и антидиффузионные сегменты 545 могут предотвращать перемещение и/или диффузию биологического образца (например, затвор ПЦР) в или через питающее отверстие 524 (фиг. 14).[ 00144 ] With biological samples loaded into the respective flow channels 536-539, the rotary valve 500 can be selectively rotated so that each of the first holes 546-549 of the channels is closed (or sealed) by the side 502 of the microfluidic body 504. The position of the valve in which the first openings 546-549 of the channels are sealed, shown in FIG. 15I. The thermal cycler 570 (FIG. 14) can then be commanded to cycle the temperature in accordance with the intended amplification protocol. Although the flow channels 536-539 are only sealed at one end, the pump assembly and anti-diffusion segments 545 can prevent movement and/or diffusion of a biological sample (eg, PCR gate) into or through the feed port 524 (FIG. 14).

[00145] После протокола амплификации биологические образцы могут быть загружены в общий резервуар. Например, как показано на фиг. 15J-15L, биологические образы, находящиеся в проточных каналах 536-538, могут быть гидравлически соединены с резервуаром 510. Насосный узел может быть избирательно приведения в действие, чтобы вызвать поток биологического образца в резервуар 510. Хотя это не показано, проточный канал 536 также может быть гидравлически соединен с резервуаром 510 с тем, чтобы находящийся в проточном канале 536 биологический образец мог быть загружен в резервуар 510. Следовательно, каждый из биологических образцов из резервуара 506-509 может быть загружен в общий резервуар 510 после протокола амплификации. Затем насосный узел может быть избирательно приведен в действие для создания потока смешанных биологических образцов через питающее отверстие 524. Биологические образцы могут быть гидравлически доставлены в реакционную камеру, такую как реакционная камера 326 (фиг. 2). Затем биологические образцы могут претерпевать предусмотренные реакции, как описано здесь. В конкретных вариантах осуществления биологические образцы могут быть использованы во время протокола SBS.[ 00145 ] After the amplification protocol, biological samples can be loaded into a common tank. For example, as shown in FIG. 15J-15L, the biological samples in the flow channels 536-538 may be fluidly coupled to the reservoir 510. The pump assembly may be selectively actuated to cause the biological sample to flow into the reservoir 510. Although not shown, the flow channel 536 is also may be hydraulically connected to the reservoir 510 so that the biological sample located in the flow channel 536 can be loaded into the reservoir 510. Therefore, each of the biological samples from the reservoir 506-509 can be loaded into the common reservoir 510 after the amplification protocol. The pump assembly can then be selectively actuated to create a flow of mixed biological samples through the feed port 524. Biological samples can be hydraulically delivered to a reaction chamber, such as reaction chamber 326 (FIG. 2). The biological samples can then undergo the intended reactions as described herein. In specific embodiments, biological samples may be used during the SBS protocol.

[00146] Фиг. 16 представляет собой вид сверху поворотного клапана 600, выполненного в соответствии с одним вариантом осуществления, установленного на стороне 616 микрожидкостного тела 618. Поворотный клапан 600 может иметь аналогичные признаки, что и поворотный клапан 216 (фиг. 2) и поворотный клапан 500 (фиг. 13). Поворотный клапан 600 включает корпус 602 клапана с проточными каналами 604-606. Каждый из проточных каналов 604-606 проходит между первым отверстием (или входным отверстием) 608 канала и вторым отверстием (или выходным отверстием) 610 канала. В отличие от клапана 500, проточные каналы 604-606 не находятся в проточном сообщении с общим отверстием каналов.[ 00146 ] FIG. 16 is a plan view of a rotary valve 600, according to one embodiment, mounted on side 616 of microfluidic body 618. Rotary valve 600 may have similar features as rotary valve 216 (FIG. 2) and rotary valve 500 (FIG. 13). Rotary valve 600 includes a valve body 602 with flow channels 604-606. Each of the flow channels 604-606 extends between the first opening (or inlet) 608 of the channel and the second opening (or outlet) 610 of the channel. Unlike valve 500, flow channels 604-606 are not in fluid communication with a common orifice of the channels.

[00147] В проиллюстрированном варианте осуществления каждый из проточных каналов 604-606 находится в проточном сообщении с предшествующим каналом 612 и последующим каналом 614. На фиг. 16 поворотный клапан 600 находится в таком своем положении, что каждый из проточных каналов 604-606 может принимать биологический образец из соответствующего предшествующего канала 612. Например, проточные каналы 604-606 могут одновременно принимать соответствующие биологические образцы. Поток биологических образцов в проточные каналы 604-606 может быть создан общим насосом. Например, последующие каналы 614 могут сливаться и находиться в гидравлической связи с одним насосом. В качестве альтернативы, с проточными каналами 604-606 могут быть гидравлически соединены отдельные насосы.[ 00147 ] In the illustrated embodiment, each of the flow channels 604-606 is in flow communication with the preceding channel 612 and the following channel 614. In FIG. 16, rotary valve 600 is in such a position that each of the flow channels 604-606 can receive a biological sample from a respective prior channel 612. For example, flow channels 604-606 can simultaneously receive respective biological samples. The flow of biological samples into the flow channels 604-606 can be created by a common pump. For example, subsequent channels 614 may merge and be in fluid communication with a single pump. Alternatively, separate pumps may be hydraulically connected to the flow channels 604-606.

[00148] Фиг. 17 представляет собой вид сверху поворотного клапана 600 после поворачивания этого поворотного клапана в такое его положение, в котором первое и второе отверстия 608, 610 каждого из проточных каналов 604-606 герметизированы стороной 616 микрожидкостного тела 618. В положении клапана, показанном на фиг. 17, термоциклер (не показан) может соприкасаться с корпусом 602 клапана для управления температурой, воздействие которой испытывается внутри проточных каналов 604-606. По этой причине биологические образцы могут подвергаться протоколу амплификации, как описано здесь. В отличие от варианта осуществления, показанного на фиг. 13-15, проточные каналы 604-606 герметизированы с обоих концов, чтобы уменьшить вероятность диффузии и смещения затвора ПЦР.[ 00148 ] FIG. 17 is a plan view of the rotary valve 600 after the rotary valve has been rotated to a position where the first and second openings 608, 610 of each of the flow channels 604-606 are sealed by the side 616 of the microfluidic body 618. In the position of the valve shown in FIG. 17, a thermal cycler (not shown) may contact the valve body 602 to control the temperature experienced within the flow channels 604-606. For this reason, biological samples may be subjected to an amplification protocol as described here. Unlike the embodiment shown in FIG. 13-15, flow channels 604-606 are sealed at both ends to reduce the chance of diffusion and PCR gate movement.

[00149] Фиг. 18 представляет собой вид сверху поворотного клапана 620, выполненного в соответствии с одним вариантом осуществления. Поворотный клапан 620 может быть подобен или идентичен поворотному клапану 600 (фиг. 16) и включать множество проточных каналов 624-626. Как показано, поворотный клапан 620 разделен на три области или зоны 634-636 терморегуляции. Области 634-636 терморегуляции в форме секторов показаны пунктирными линиями. Каждая область 634-636 терморегуляции имеет разный диапазон температуры, регулируемой одним или более термоциклерами (не показаны). Более конкретно, после того, как биологические образцы загружены в проточные каналы 624-626, поворотный клапан 620 может быть избирательно повернут в различные положения. Проточный канал в области 634 терморегуляции может испытывать воздействие температуры, предусмотренной для денатурации нуклеиновых кислот. Проточный канал в области 635 терморегуляции может испытывать воздействие температуры, предусмотренной для стадии ренатурации-удлинения, а проточный канал в области 636 терморегуляции может испытывать воздействие температуры, предусмотренной для стадии предварительного нагревания и/или выдерживания температуры. Системный контроллер может избирательно поворачивать поворотный клапан 620 в три различных положения клапана для циклической обработки биологических образцов с прохождением через множественные стадии ПЦР амплификации. Таким образом, в отличие от проточных каналов поворотного клапана 600, в проточных каналах 624-626 поддерживаются разные температуры.[ 00149 ] FIG. 18 is a plan view of a rotary valve 620 according to one embodiment. Rotary valve 620 may be similar or identical to rotary valve 600 (FIG. 16) and include a plurality of flow channels 624-626. As shown, the rotary valve 620 is divided into three areas or zones 634-636 thermoregulation. Areas 634-636 thermoregulation in the form of sectors are shown in dotted lines. Each thermoregulation region 634-636 has a different temperature range controlled by one or more thermal cyclers (not shown). More specifically, after the biological samples are loaded into the flow channels 624-626, the rotary valve 620 can be selectively rotated to various positions. The flow channel in the thermoregulatory region 634 may be affected by the temperature provided for the denaturation of nucleic acids. The flow channel in the thermoregulation region 635 may experience the temperature provided for the renaturation-elongation step, and the flow channel in the thermoregulation region 636 may experience the temperature provided for the preheat and/or temperature holding step. The system controller can selectively rotate the rotary valve 620 to three different valve positions to cycle biological samples through multiple PCR amplification steps. Thus, unlike the flow channels of the rotary valve 600, the flow channels 624-626 are maintained at different temperatures.

[00150] Фиг. 19 представляет собой блок-схему способа 650. В некоторых вариантах осуществления способ 650 может включать подготовку биологического образца и, необязательно, обнаружение предусмотренных реакций биологического образца для анализа. Например, в способе 650 могут быть использованы конструкции или аспекты различных вариантов осуществления (например, систем и/или способов), описываемых здесь, такие как варианты осуществления, описанные со ссылкой на фиг. 13-18. В различных вариантах осуществления некоторые этапы могут быть пропущены или добавлены, некоторые этапы могут быть объединены, некоторые этапы могут осуществляться одновременно, некоторые этапы могут осуществляться параллельно, некоторые этапы могут быть разбиты на несколько этапов, некоторые этапы могут осуществляться в другом порядке, либо некоторые этапы или последовательности этапов могут осуществляться повторно итерационным образом.[ 00150 ] FIG. 19 is a flowchart of a method 650. In some embodiments, the method 650 may include preparing a biological sample and optionally detecting intended reactions of the biological sample for analysis. For example, method 650 may utilize constructs or aspects of various embodiments (eg, systems and/or methods) described herein, such as those described with reference to FIGS. 13-18. In various embodiments, some steps may be omitted or added, some steps may be combined, some steps may be performed simultaneously, some steps may be performed in parallel, some steps may be split into multiple steps, some steps may be performed in a different order, or some steps or sequences of steps may be repeated in an iterative manner.

[00151] Способ 650 может включать обеспечение (на этапе 652) микрожидкостного тела и поворотного клапана. Микрожидкостное тело может иметь сторону тела и гидравлическую сеть, которая включает подающее отверстие, такое как отверстия 526-529 резервуаров, и питающее отверстие. Подающее отверстие может выходить на сторону тела. Поворотный клапан может быть установлен с возможностью поворота на стороне тела и иметь первое отверстие канала, второе отверстие канала и проточный канал, проходящий между первым отверстием канала и вторым отверстием канала. В некоторых вариантах осуществления может быть использованы множественные проточные каналы, причем эти проточные каналы имеют отдельные вторые отверстия каналов, такие как в вариантах осуществления, описанных со ссылкой на фиг. 16-18, или имеют общее второе отверстие канала, такое как в варианте осуществления, описанном со ссылкой на фиг. 13-15. В таких вариантах осуществления с одним общим вторым отверстием канала это второе отверстие канала может быть названо общим отверстием каналов.[ 00151 ] Method 650 may include providing (at 652) a microfluidic body and a rotary valve. The microfluidic body may have a body side and a fluid network that includes a supply port, such as reservoir ports 526-529, and a supply port. The supply opening may extend to the side of the body. The rotary valve may be rotatably mounted on the side of the body and have a first channel opening, a second channel opening, and a flow channel extending between the first channel opening and the second channel opening. In some embodiments, multiple flow channels may be used, these flow channels having separate second channel openings, such as in the embodiments described with reference to FIGS. 16-18, or have a common second channel opening, such as in the embodiment described with reference to FIG. 13-15. In such embodiments with one common second channel opening, the second channel opening may be referred to as a common channel opening.

[00152] Способ 650 может включать поворачивание (на этапе 654) поворотного клапана в первое положение клапана, в котором первое отверстие канала находится в проточном сообщении с подающим отверстием микрожидкостного тела. Способ 650 также может включать протекание (на этапе 656) биологического образца через первое отверстие канала в проточный канал, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Биологический образец может течь в направлении от первого отверстия канала ко второму отверстию канала. Протекание (на этапе 656) может включать избирательное регулирование расхода и/или длительности течения с тем, чтобы биологический образец по существу не протекал за второе отверстие канала или питающее отверстие. В вариантах осуществления, предусматривающих наличие множественных проточных каналов, как в поворотном клапане 500, этапы 654 и 656 могут повторяться до тех пор, пока в каждом из проточных каналов не будет находиться соответствующий биологический образец. Однако, поворачивание (на этапе 654) для каждого проточного канала не происходит в одно и то же положение клапана. Более конкретно, когда биологический образец вынуждают затекать в соответствующий проточный канал, другие проточные каналы могут быть герметизированы с одного конца или с обоих концов.[ 00152 ] The method 650 may include rotating (at 654) the rotary valve to a first valve position in which the first orifice of the conduit is in fluid communication with the supply orifice of the microfluidic body. The method 650 may also include flowing (at 656) the biological sample through the first channel opening into the flow channel when the rotary valve is in the first valve position. The biological sample may flow in the direction from the first channel opening to the second channel opening. Leakage (at 656) may include selectively adjusting flow rate and/or duration of flow so that the biological sample does not substantially leak past the second channel opening or feed opening. In embodiments involving multiple flow channels, as in rotary valve 500, steps 654 and 656 may be repeated until each of the flow channels contains a corresponding biological sample. However, rotation (at 654) for each flow channel does not occur to the same valve position. More specifically, when the biological sample is forced to flow into the corresponding flow channel, the other flow channels may be sealed at one end or at both ends.

[00153] Способ 650 также может включать поворачивание (на этапе 658) поворотного клапана во второе положение клапана с биологическим образцом внутри проточного канала так, что первое отверстие канала герметизируется стороной тела, и осуществление (на этапе 660) операции термоциклирования с изменением температуры биологического образца в проточном канале до выбранной температуры. Осуществление (на этапе 660) может происходить в соответствии с предусмотренным графиком (планом). Например, график может предусматривать выполнение операции ПЦР с целью амплификации биологического образца для последующего анализа.[ 00153 ] The method 650 may also include rotating (at 658) the rotary valve to a second valve position with the biological sample within the flow channel so that the first opening of the channel is sealed by the side of the body, and performing (at 660) a thermal cycling operation to change the temperature of the biological sample in the flow channel to the selected temperature. Implementation (at 660) may occur in accordance with the provided schedule (plan). For example, the schedule may involve performing a PCR operation to amplify a biological sample for later analysis.

[00154] Необязательно, после осуществления (на этапе 660) биологический образец или биологические образцы могут быть загружены (на этапе 662) в резервуар. Например, резервуар может заключать в себе раствор буфера гидрогенизации, подготавливающий биологический образец к последующему анализу. На этапе 664 биологический образец (или объединенные биологические образцы) может (могут) быть подан(ы) в реакционную камеру для последующего анализа на этапе 666.[ 00154 ] Optionally, after implementation (at 660), the biological sample or biological samples may be loaded (at 662) into the reservoir. For example, the reservoir may contain a hydrogenation buffer solution that prepares the biological sample for subsequent analysis. At step 664, the biological sample (or combined biological samples) may be fed into the reaction chamber for subsequent analysis at step 666.

[00155] Фиг. 20 представляет собой вид в перспективе системы 700 управления потоками, выполненной в соответствии с одним вариантом осуществления, которая включает микрожидкостное тело 702 и поворотный клапан 704. В отличие от поворотных клапанов 500 (фиг. 13), 600 (фиг. 16) и 620 (фиг. 18) амплификация происходит не только внутри поворотного клапана 704. Напротив, амплификация происходит, по меньшей мере частично, внутри микрожидкостного тела 702. Более конкретно, микрожидкостное тело 702 имеет первую сторону 706 тела (показана на фиг. 22) и вторую сторону 708 тела (показана на фиг. 22), обращенные в противоположных направлениях. В микрожидкостном теле 702 имеется гидравлическая сеть 705, включающая множество резервуаров 711-714 для образцов, множество подающих каналов 721-724 с соответствующими входными отверстиями 731-734 и общим выходным отверстием 736. Входные отверстия 731-734 и выходное отверстие 736 выходят на первую сторону 706 тела (фиг. 22).[ 00155 ] FIG. 20 is a perspective view of a flow control system 700 according to one embodiment that includes a microfluidic body 702 and a rotary valve 704. Unlike rotary valves 500 (FIG. 13), 600 (FIG. 16), and 620 ( Fig. 18) amplification occurs not only within the rotary valve 704. On the contrary, the amplification occurs at least partially within the microfluidic body 702. More specifically, the microfluidic body 702 has a first body side 706 (shown in Fig. 22) and a second side 708 bodies (shown in Fig. 22) facing in opposite directions. The microfluidic body 702 has a hydraulic network 705 including a plurality of sample tanks 711-714, a plurality of supply channels 721-724 with respective inlets 731-734 and a common outlet 736. The inlets 731-734 and the outlet 736 open to the first side 706 body (FIG. 22).

[00156] Поворотный клапан 704 установлен с возможностью поворота на микрожидкостном теле 702 вдоль первой стороны 706 тела. В проиллюстрированном варианте осуществления поворотный клапан 704 имеет первый участок 726 канала и второй участок 728 канала. Первый и второй участки 726, 728 канала могут выходить на жидкостную сторону 709 (показана на фиг. 22) поворотного клапана 704. В качестве альтернативы, первый и второй участки 726, 728 канала могут проходить между соответствующими отверстиями каналов, выходящими на жидкостную сторону 709. Первый и второй участки 726, 728 канала являются отдельными друг от друга и проходят только вдоль части жидкостной стороны 709. В примерном варианте осуществления второй участок 728 канала находится в проточном сообщении с выходным отверстием 736 в любом угловом положении поворотного клапана 704.[ 00156 ] Rotary valve 704 is rotatably mounted on microfluidic body 702 along first side 706 of the body. In the illustrated embodiment, rotary valve 704 has a first channel section 726 and a second channel section 728. The first and second channel portions 726, 728 may extend to the fluid side 709 (shown in FIG. 22) of the rotary valve 704. Alternatively, the first and second channel portions 726, 728 may extend between respective channel openings to the fluid side 709. The first and second channel sections 726, 728 are separate from each other and extend only along a portion of the liquid side 709. In an exemplary embodiment, the second channel section 728 is in fluid communication with the outlet 736 at any angle position of the rotary valve 704.

[00157] На фиг. 20 поворотный клапан 704 показан в предусмотренном положении, в котором резервуар 711 для образца находится в проточном сообщении с насосным узлом. Более конкретно, первый участок 726 канала гидравлически размещен между входным отверстием 731 и резервуаром 711 для образца. Второй участок 728 канала гидравлически размещен между резервуаром 711 для образца и выходным отверстием 736. По этой причине подающий канал 721 находится в проточном сообщении с питающим каналом 756 через первый участок 726 канала, резервуар 711 для образца и второй участок 728 канала.[ 00157 ] FIG. 20, the rotary valve 704 is shown in the intended position in which the sample reservoir 711 is in fluid communication with the pump assembly. More specifically, the first section 726 of the channel is hydraulically placed between the inlet 731 and the reservoir 711 for the sample. The second channel section 728 is hydraulically placed between the sample reservoir 711 and the outlet 736. For this reason, the supply channel 721 is in fluid communication with the supply channel 756 through the first channel section 726, the sample reservoir 711 and the second channel section 728.

[00158] Хотя это не показано, система 700 управления потоками может включать насосный узел, предназначенный для создания потока текучей среды через входное отверстие 731 и первый участок 726 канала в резервуар 711 для образца. Текучая среда может включать биологический образец, который загружен, например, в находящийся на удалении резервуар (не показан), находящийся в проточном сообщении с подающим каналом 721. Течение текучей среды и размеры резервуара для образца могут быть рассчитаны так, чтобы биологический образец по существу не выходил из резервуара 711 для образца через второй участок 728 канала. После того, как биологический образец загружен в резервуар 711 для образца, поворотный клапан 704 может быть избирательно повернут так, чтобы первый участок 726 канала и второй участок 728 канала были гидравлически связаны с резервуаром 712 для образца. В резервуар 712 для образца может быть загружен биологический образец, поступающий из подающего канала 722. Точно так же, в резервуары 713 и 714 для образцов могут быть загружены соответствующие биологические образцы.[ 00158 ] Although not shown, the flow control system 700 may include a pumping assembly designed to create a fluid flow through the inlet 731 and the first channel section 726 into the sample reservoir 711. The fluid may include a biological sample that is loaded, for example, into a remote reservoir (not shown) in fluid communication with the supply channel 721. Fluid flow and dimensions of the sample reservoir may be designed such that the biological sample is substantially exited the sample reservoir 711 through the second channel portion 728. After the biological sample is loaded into the sample reservoir 711, the rotary valve 704 can be selectively rotated so that the first channel section 726 and the second channel section 728 are in fluid communication with the sample reservoir 712. The sample reservoir 712 may be loaded with a biological sample coming from the supply channel 722. Similarly, the respective biological samples may be loaded into the sample reservoirs 713 and 714.

[00159] Фиг. 21 представляет собой вид в перспективе системы 700 управления потоками после того, как в резервуары 711-714 загружены соответствующие биологические образцы. В некоторых вариантах осуществления поворотный клапан 704 включает газовые резервуары 741-744, которые показаны на фиг. 20. В ходе протокола амплификации газовые резервуары 741-744 предназначены совмещаться с резервуарами 711-714 для образцов. Например, как показано на фиг. 22, резервуар 711 для образца и газовый резервуар 741 объединены и образуют камеру 751 подготовки образца. Газ, находящийся в газовом резервуаре 741, может выполнять функцию газового балласта в камере 751 подготовки образца. После термоциклирования биологические образцы могут протекать по питающему каналу 756 (фиг. 20), находящемуся в проточном сообщении с выходным отверстием 736. Как описано здесь, биологические образцы могут быть направлены в реакционную камеру, такую как реакционная камера 326 (фиг. 2), где могут происходить и быть детектированы предусмотренные реакции.[ 00159 ] FIG. 21 is a perspective view of the flow control system 700 after the respective biological samples have been loaded into the tanks 711-714. In some embodiments, rotary valve 704 includes gas reservoirs 741-744, which are shown in FIG. 20. During the amplification protocol, the gas reservoirs 741-744 are designed to be compatible with the sample reservoirs 711-714. For example, as shown in FIG. 22, the sample tank 711 and the gas tank 741 are combined to form a sample preparation chamber 751. The gas in the gas reservoir 741 may function as a gas ballast in the sample preparation chamber 751. After thermal cycling, the biological samples may flow through a feed conduit 756 (FIG. 20) in fluid communication with an outlet 736. As described here, the biological samples may be directed to a reaction chamber, such as reaction chamber 326 (FIG. 2), where the intended reactions can occur and be detected.

[00160] На фиг. 23 представлен схематичный вид системы 800, выполненной в соответствии с одним вариантом осуществления. Система 800 может иметь аналогичные признаки, что и система 100 (фиг. 1). Например, система 800 включает систему 802 управления потоками, имеющую гидравлическую сеть 804. Гидравлическая сеть 804 может включать ряд взаимосвязанных каналов, отверстий, резервуаров и других пространственных областей, предназначенных для содержания или перемещения по ним текучей среды. Например, гидравлическая сеть 804 включает поворотные клапаны 806, 808. Поворотный клапан 806 предназначен для его использования на этапе подготовки образца, а поворотный клапан 808 предназначен для его использования на стадии анализа образца. Поворотные клапаны 806, 808 гидравлически соединены промежуточным каналом 810 гидравлической сети 804. Гидравлическая сеть 804 также включает питающий канал 812, реакционную камеру 814 и резервуар 816 для отходов. Система 802 управления потоками включает насосный узел 818, находящийся в проточном сообщении с гидравлической сетью 804. В проиллюстрированном варианте осуществления насосный узел 818 включает один насос, однако в других вариантах осуществления может включать множественные насосы. Система 800 может включать микрожидкостное тело (не показано) со стороной 819 тела. Поворотные клапаны 806, 808 установлены с возможностью поворота на стороне 819 тела. Микрожидкостное тело также может включать или образовывать промежуточный канал 810 и питающий канал 812.[ 00160 ] FIG. 23 is a schematic view of a system 800 implemented in accordance with one embodiment. System 800 may have similar features as system 100 (FIG. 1). For example, system 800 includes a flow control system 802 having a fluid network 804. The fluid network 804 may include a number of interconnected channels, openings, reservoirs, and other spatial areas designed to contain or move fluid through them. For example, hydraulic network 804 includes rotary valves 806, 808. Rotary valve 806 is intended for use in the sample preparation step, and rotary valve 808 is intended for use in the sample analysis step. Rotary valves 806, 808 are hydraulically connected by an intermediate channel 810 of the hydraulic network 804. The hydraulic network 804 also includes a supply channel 812, a reaction chamber 814 and a waste reservoir 816. Flow control system 802 includes a pump assembly 818 in fluid communication with hydraulic network 804. In the illustrated embodiment, pump assembly 818 includes a single pump, however, in other embodiments, it may include multiple pumps. System 800 may include a microfluidic body (not shown) with body side 819. Rotary valves 806, 808 are rotatably mounted on the side 819 of the body. The microfluidic body may also include or form an intermediate channel 810 and a supply channel 812.

[00161] Гидравлическая сеть 804 также включает множество аналитических каналов 821-824 и множество резервуаров 831-834 для образцов. Каждый из аналитических каналов 821-824 проходит между соответствующими первым и вторым отверстиями 826, 828 и предназначается для установления гидравлической связи соответствующего резервуара для образца с промежуточным каналом 810. Как показано, аналитические каналы 821-824 проходят через область 825 терморегуляции. В проиллюстрированном варианте осуществления аналитические каналы 821-824 имеют волнообразные траектории при прохождении через область 825 терморегуляции. Части аналитических каналов 821-824, проходящие через область 825 терморегуляции, могут составлять области 827 подготовки образца. В качестве альтернативы или дополнительно к нелинейным траекториям, аналитические каналы 821-824 могут иметь разные размеры, чтобы вмещать предусмотренный объем соответствующих биологических образцов.[ 00161 ] The hydraulic network 804 also includes a plurality of analytical channels 821-824 and a plurality of sample reservoirs 831-834. Each of the assay channels 821-824 extends between respective first and second ports 826, 828 and is intended to fluidly communicate the respective sample reservoir with the intermediate channel 810. As shown, the assay channels 821-824 extend through the thermoregulation region 825. In the illustrated embodiment, the analytical channels 821-824 have undulating trajectories as they pass through the thermoregulatory region 825. Part of the analytical channels 821-824, passing through the area 825 thermoregulation, may be areas 827 sample preparation. As an alternative to, or in addition to, non-linear paths, the assay channels 821-824 may be of various sizes to accommodate the intended volume of the respective biological samples.

[00162] Поворотный клапан 806 выполнен с возможностью движения между множественными положениями клапана. Поворотный клапан 806 включает соединительный канал 840 и проточный канал 842. Соединительный канал 840 и проточный канал 842 выполнены с возможность гидравлически связывать один из резервуаров 831-834 для образца с промежуточным каналом 810. Например, как показано на фиг. 23, соединительный канал 840 гидравлически связывает отверстие 853 (или подающее отверстие) резервуара 833 для образца с первым отверстием 826 аналитического канала 823. Одновременно, проточный канал 842 гидравлически связывает второе отверстие 828 с промежуточным отверстием 856. Промежуточное отверстие 856 выходит на сторону 819 тела и находится в проточном сообщении с промежуточным каналом 810.[ 00162 ] Rotary valve 806 is movable between multiple valve positions. The rotary valve 806 includes a connection channel 840 and a flow channel 842. The connection channel 840 and the flow channel 842 are configured to fluidly couple one of the sample reservoirs 831-834 to the intermediate channel 810. For example, as shown in FIG. 23, the connecting passage 840 hydraulically connects the opening 853 (or supply opening) of the sample reservoir 833 with the first opening 826 of the analysis channel 823. Simultaneously, the flow passage 842 hydraulically connects the second opening 828 with the intermediate opening 856. The intermediate opening 856 extends to the side 819 of the body and is in flow communication with intermediate channel 810.

[00163] Соответственно, системный контроллер (не показан) может избирательно поворачивать поворотный клапан 806 для установления гидравлической связи резервуаров 831-834 для образцов с соответствующими аналитическими каналами 831-824. Системный контроллер может избирательно управлять насосным узлом 818 для создания потока биологических образцов в резервуарах для образца так, чтобы биологические образцы располагались в областях 827 подготовки образцов аналитических каналов 821-824.[ 00163 ] Accordingly, the system controller (not shown) can selectively rotate the rotary valve 806 to fluidly couple the sample reservoirs 831-834 to the respective assay channels 831-824. The system controller can selectively control the pump assembly 818 to create a flow of biological samples in the sample tanks so that the biological samples are located in the sample preparation areas 827 of the analytical channels 821-824.

[00164] Когда биологический образец (или образцы) находится в соответствующем аналитическом канале, поворотный клапан 806 может быть повернут системным контроллером в другое положение клапана, в котором первое и второе отверстия 826, 828 каждого из аналитических каналов 821-824 закрыты или герметизированы стороной 819 тела. При герметизированном(ых) аналитическом(их) канале(ах) биологический(ие) образец(образцы) может подвергаться протоколу амплификации. Например, смежно с областью 825 терморегуляции может располагаться термоциклер (не показан), подводящий тепловую энергию в соответствии с протоколом амплификации. В конкретных вариантах осуществления каждый из биологических образцов может быть размещен в области 825 терморегуляции в одно и то же время. В альтернативных вариантах осуществления биологические образцы могут быть размещены в области 825 терморегуляции в разное время.[ 00164 ] When the biological sample (or samples) is in the respective assay channel, the rotary valve 806 can be rotated by the system controller to another valve position in which the first and second ports 826, 828 of each of the assay channels 821-824 are closed or sealed by the side 819 body. With sealed analytical channel(s), the biological sample(s) may be subjected to an amplification protocol. For example, a thermal cycler (not shown) may be located adjacent to the thermoregulatory region 825 to provide thermal energy in accordance with an amplification protocol. In specific embodiments, each of the biological samples may be placed in the thermoregulation region 825 at the same time. In alternative embodiments, the implementation of biological samples can be placed in the area 825 thermoregulation at different times.

[00165] После того, как биологические образцы амплифицированы, поворотный клапан 806 может быть возвращен в надлежащие положения клапана для загрузки соответствующего биологического образца в проточный канал 842. С биологическим образцом, расположенным в проточном канале 842, поворотный клапан может быть повернут в другое положение, в котором проточный канал 842 находится в проточном сообщении с резервуаром 835. Резервуар 835 может содержать, например, раствор буфера гидрогенизации. Биологический образец может быть загружен в резервуар 835. Необязательно, поворотный клапан 806 и насосный узел 818 могут эксплуатироваться аналогичным образом для загрузки биологических образцов из других аналитических каналов в резервуар 835. Затем биологические образцы могут быть направлены на другую стадию. Например, биологические образцы могут протекать по проточному каналу 842, через промежуточное отверстие 856 в промежуточный канал 810. В альтернативных вариантах осуществления биологические образцы могут быть направлены к поворотному клапану 808 без предварительной загрузки в резервуар 835.[ 00165 ] After the biological samples are amplified, the rotary valve 806 can be returned to the proper valve positions to load the appropriate biological sample into the flow channel 842. With the biological sample located in the flow channel 842, the rotary valve can be rotated to another position, in which the flow channel 842 is in fluid communication with the reservoir 835. The reservoir 835 may contain, for example, a hydrogenation buffer solution. The biological sample may be loaded into reservoir 835. Optionally, rotary valve 806 and pump assembly 818 may be operated in a similar manner to load biological samples from other assay channels into reservoir 835. Biological samples may then be directed to another stage. For example, biological samples may flow through flow channel 842, through intermediate opening 856, and into intermediate channel 810. In alternative embodiments, biological samples may be directed to rotary valve 808 without first being loaded into reservoir 835.

[00166] Как показано на фиг. 23, поворотный клапан 808 включает проточный канал 870 и множество резервуаров 871-878 для реагентов. После того, как биологические образцы были подготовлены при помощи поворотного клапана 806, биологические образцы могут быть перенесены в реакционную камеру 814. Необязательно, перед доставкой биологических образцов в реакционную камеру 814, поворотный клапан 808 может быть повернут так, чтобы гидравлически связать один или более резервуаров 871-878 для реагентов с реакционной камерой 814. Более конкретно, проточный канал 870 может быть повернут в положение, предусмотренное для гидравлической связи одного из резервуаров 871-878 для реагентов с реакционной камерой 814. По этой причине поворотный клапан 808 может быть использован для подготовки реакционной камеры 814 к приему биологических образцов. Например, резервуары 871-878 для реагентов могут содержать кластерообразующие реагенты, ферменты и/или захватывающие зонды.[ 00166 ] As shown in FIG. 23, rotary valve 808 includes a flow path 870 and a plurality of reagent reservoirs 871-878. After the biological samples have been prepared using the rotary valve 806, the biological samples may be transferred to the reaction chamber 814. Optionally, before the biological samples are delivered to the reaction chamber 814, the rotary valve 808 may be rotated so as to hydraulically connect one or more reservoirs. 871-878 for reagents with reaction chamber 814. More specifically, flow channel 870 can be rotated into a position provided for fluid communication of one of the reagent tanks 871-878 with reaction chamber 814. For this reason, rotary valve 808 can be used to prepare reaction chamber 814 to receive biological samples. For example, reagent reservoirs 871-878 may contain clustering reagents, enzymes, and/or capture probes.

[00167] После того, как биологические образцы доставлены в реакционную камеру 814, поворотный клапан 808 может быть избирательно повернут в различные положения клапана. Например, поворотный клапан 808 может поворачиваться в соответствии с заданным циклом по повторной доставке компонентов реакции для проведения протокола SBS. Этот цикл может быть подобен циклу, показанному в таблице 1 выше. Таким образом, поворотный клапан 808 может быть использован для подготовки реакционной камеры к приему биологического образца и/или к проведению протокола анализа.[ 00167 ] After the biological samples are delivered to the reaction chamber 814, the rotary valve 808 can be selectively rotated to various valve positions. For example, rotary valve 808 may be rotated according to a predetermined cycle to re-deliver reaction components for the SBS protocol. This cycle may be similar to the cycle shown in Table 1 above. Thus, the rotary valve 808 can be used to prepare the reaction chamber for receiving a biological sample and/or for conducting an assay protocol.

[00168] Фиг. 24 и 25 поясняют другой вариант осуществления, в котором используется поворотный клапан, снабженный соединительным каналом. Фиг. 24 представляет собой вид сверху системы 900 управления потоками, а фиг. 25 – вид в перспективе с частичным пространственным разделением деталей системы 900 управления потоками. Как показано, система 900 управления потоками включает микрожидкостное тело 902 с противоположными первой и второй сторонами 904, 906 тела (фиг. 25). Микрожидкостное тело 902 включает множество проточных каналов 908 и множество резервуаров 910 для образца. Каждый из проточных каналов 908 предназначен для установления гидравлической связи с соответствующим резервуаром 910 для образца. Проточные каналы 908 могут иметь такие же форму и размер, как у проточных каналов 536-539 (фиг. 13).[ 00168 ] FIG. 24 and 25 illustrate another embodiment that uses a rotary valve provided with a connection channel. Fig. 24 is a plan view of the flow control system 900, and FIG. 25 is a partially exploded perspective view of the flow control system 900. As shown, the flow control system 900 includes a microfluidic body 902 with opposite first and second body sides 904, 906 (FIG. 25). The microfluidic body 902 includes a plurality of flow channels 908 and a plurality of sample reservoirs 910. Each of the flow channels 908 is designed to be in fluid communication with a respective sample reservoir 910. The flow channels 908 may be of the same shape and size as the flow channels 536-539 (FIG. 13).

[00169] Система 900 управления потоками также включает поворотный клапан 912. Поворотный клапан 912 включает множество соединительных каналов 913-916, предназначенных для установления гидравлической связи соответствующих проточных каналов 908 и резервуаров 910 для образца. В конкретных вариантах осуществления каждый из соединительных каналов 913-916 является канавкой с открытой стороной снаружи поворотного клапана 912. В альтернативных вариантах осуществления соединительные каналы 913-916 не являются «открытосторонними», а, вместо этого, проходят между первым и вторым отверстиями, открывающимися наружу. Например, соединительный канал 916 на фиг. 24 гидравлически связывает соответствующий резервуар 910 для образца с соответствующим проточным каналом 908 в зависимости от углового положения поворотного клапана 912. Когда биологический образец протекает по соединительному каналу 913, другие соединительные каналы 914-916 гидравлически не связаны с соответствующим резервуаром 910 для образца. Более конкретно, другие соединительные каналы 914-916 герметизированы поворотным клапаном 912.[ 00169 ] The flow control system 900 also includes a rotary valve 912. The rotary valve 912 includes a plurality of connecting passages 913-916 for fluid communication between respective flow passages 908 and sample reservoirs 910. In particular embodiments, each of the connection channels 913-916 is an open-side groove on the outside of the rotary valve 912. In alternative embodiments, the connection channels 913-916 are not "open-sided", but instead extend between the first and second outward opening holes. . For example, connection channel 916 in FIG. 24 hydraulically connects the respective sample reservoir 910 to the respective flow channel 908 depending on the angular position of the rotary valve 912. When the biological sample flows through the connection channel 913, the other connection channels 914-916 are not hydraulically connected to the respective sample reservoir 910. More specifically, other connecting channels 914-916 are sealed by a rotary valve 912.

[00170] Аналогично тому, что описано в других вариантах осуществления, термоциклер (не показан) может изменять температуру, воздействие которой испытывают биологические образцы внутри проточных каналов 908. Например, одна или обе из сторон 904, 906 тела могут соприкасаться с термоциклером. После выполнения протокола амплификации биологические образцы могут быть доставлены в другую пространственную область для дополнительной модификации/подготовки и/или анализа.[ 00170 ] Similar to that described in other embodiments, a thermal cycler (not shown) can change the temperature experienced by biological samples within the flow channels 908. For example, one or both of the sides 904, 906 of the body can be in contact with the thermal cycler. After the amplification protocol has been completed, biological samples can be transported to another spatial region for further modification/preparation and/or analysis.

[00171] Как описано выше в различных вариантах осуществления, поворотный клапан и микрожидкостное тело могут включать различные гидравлические элементы, совместно содействующие управлению потоком одной или более текучих сред предусмотренным образом. Следует понимать, что вышеприведенные варианты осуществления носят лишь пояснительный, а не ограничительный характер. Например, вышеописанные варианты осуществления (и/или их аспекты) могут быть использованы в сочетании друг с другом. Кроме того, могут быть проделаны многочисленные модификации, направленные на согласование конкретной ситуации или материала со сведениями из различных вариантов осуществления без выхода за рамки их объема.[ 00171 ] As described above in various embodiments, the rotary valve and the microfluidic body may include various hydraulic elements that co-operate in controlling the flow of one or more fluids in a provided manner. It should be understood that the above embodiments are illustrative and not restrictive. For example, the embodiments described above (and/or aspects thereof) may be used in combination with each other. In addition, numerous modifications may be made to accommodate a particular situation or material with the knowledge of the various embodiments without departing from their scope.

[00172] На фиг. 26-29 приведены различные изображения поворотного клапана 950, выполненного в соответствии с одним вариантом осуществления. Поворотный клапан 950 может быть использован в качестве поворотного клапана в различных вариантах осуществления, таких как поворотный клапан 216 (фиг. 2). На фиг. 26 и 27 приведены перспективные изображения поворотного клапана 950 соответственно снизу и сбоку. Поворотный клапан 950 имеет жидкостную сторону 952 и рабочую сторону 954. Рабочая сторона 954 включает механический интерфейс 956, предназначенный для взаимодействия с приводом клапана (не показан).[ 00172 ] FIG. 26-29 are various views of a rotary valve 950 in accordance with one embodiment. Rotary valve 950 can be used as a rotary valve in various embodiments, such as rotary valve 216 (FIG. 2). In FIG. 26 and 27 are bottom and side perspective views of the rotary valve 950, respectively. The rotary valve 950 has a liquid side 952 and a working side 954. The working side 954 includes a mechanical interface 956 for interacting with a valve actuator (not shown).

[00173] На фиг. 28 изображен разрез поворотного клапана 950. Как показано, поворотный клапан 950 снабжен крышкой-корпусом 960 и боковой крышкой 964, которые закреплены в фиксированных положениях друг относительно друга. Крышка-корпус 960 образует полость 962 клапана, боковая крышка 964 закрывает один конец полости 962 клапана с жидкостной стороны 952. Поворотный клапан 950 также включает вращающийся вал 966, снабженный механическим интерфейсом 956, клапанной пружиной 968, коллектором 970 и сжимаемой мембраной 972, которые распложены в полости 962 клапана. Вращающийся вал 966 предназначен для поворачивания коллектора 970 и сжимаемой мембраны 972 вдоль боковой крышки 964 вокруг оси 978.[ 00173 ] FIG. 28 is a sectional view of a rotary valve 950. As shown, the rotary valve 950 is provided with a body cover 960 and a side cover 964 that are fixed in fixed positions relative to each other. The body cover 960 defines the valve cavity 962, the side cover 964 closes one end of the valve cavity 962 on the liquid side 952. The rotary valve 950 also includes a rotating shaft 966 provided with a mechanical interface 956, a valve spring 968, a manifold 970 and a compressible diaphragm 972, which are located in valve cavity 962. Rotating shaft 966 is provided to rotate manifold 970 and compressible membrane 972 along side cover 964 about axis 978.

[00174] Коллектор 970 прикреплен к вращающемуся валу 966 с одной стороны и к сжимаемой мембране 972 – с противоположной стороны. Клапанная пружина 968 может отклонять или прижимать коллектор 970 и сжимаемую мембрану 972 ко внутренней поверхности боковой крышки 964. В конкретных вариантах осуществления сжимаемая мембрана 972 может быть из полипропилена или иного подобного материала. Как показано на фиг. 26, в боковой крышке 964 имеется центральное проточное отверстие 980, дренажное отверстие 981 и наружные проточные отверстия 982. На фиг. 26 боковая крышка 964 является частично прозрачной, чтобы показать центральное проточное отверстие 980, дренажное отверстие 981 и наружные проточные отверстия 982. Показано всего девять наружных проточных отверстий 982, но в других вариантах осуществления может предусматриваться наличие иного числа отверстий.[ 00174 ] Manifold 970 is attached to a rotating shaft 966 on one side and to a compressible membrane 972 on the opposite side. Valve spring 968 may deflect or press manifold 970 and compressible membrane 972 against the inner surface of side cover 964. In particular embodiments, compressible membrane 972 may be made of polypropylene or the like. As shown in FIG. 26, the side cover 964 has a central flow port 980, a drain port 981, and outer flow ports 982. In FIG. 26, side cover 964 is partially transparent to show central flow port 980, drain port 981, and outer flow ports 982. A total of nine outer flow ports 982 are shown, but other embodiments may include a different number of ports.

[00175] Фиг. 29 представляет собой увеличенный разрез поворотного клапана 950, на котором показано взаимодействие коллектора 970, сжимаемой мембраны 972 и боковой крышки 964. Как показано, боковая крышка 964 и сжимаемая мембрана 972 могут образовывать между собой смазочный резервуар 990. Смазочный резервуар 990 может располагаться вокруг оси 978. В некоторых вариантах осуществления также может быть предусмотрено наличие наружного смазочного резервуара 991. Смазочные резервуары 990 также показаны на фиг. 26. Дренажное отверстие 981 находится в проточном сообщении со смазочным резервуаром 990 с тем, чтобы в резервуар 990 можно было загружать смазку. Как показано, коллектор 970 и сжимаемая мембрана 972 образуют между собой проточный канал 984. Когда вращающийся вал 966 поворачивает коллектор 970 со сжимаемой мембраной 972, проточный канал 984 поворачивается вместе с ними. Силы трения, препятствующие повороту, могут быть уменьшены благодаря наличию сжимаемой мембраны 972 и смазочного резервуара 980. Таким образом, срок службы поворотного клапана 950 может быть больше, чем у других известных клапанов.[ 00175 ] FIG. 29 is an enlarged sectional view of a rotary valve 950 showing the interaction of a manifold 970, a compressible diaphragm 972, and a side cover 964. As shown, the side cover 964 and the compressible diaphragm 972 may form a lubricant reservoir 990 therebetween. In some embodiments, an external lubricant reservoir 991 may also be provided. 26. Drain hole 981 is in fluid communication with lubricant reservoir 990 so that lubricant can be loaded into reservoir 990. As shown, manifold 970 and compressible membrane 972 form a flow channel 984 therebetween. As rotating shaft 966 rotates manifold 970 with compressible membrane 972, flow channel 984 rotates with them. Anti-rotation friction forces can be reduced by the compressible diaphragm 972 and lubricant reservoir 980. Thus, the life of the rotary valve 950 can be longer than other known valves.

[00176] В соответствии с одним вариантом осуществления предложена система, включающая гидравлическую сеть, имеющую канал для образца, реакционную камеру и резервуар. Канал для образца находится в проточном сообщении с отверстием для образца, выполненным с возможностью приема биологического образца. Эта система также включает насосный узел, выполненный с возможностью быть в проточном сообщении с гидравлической сетью. Система также включает поворотный клапан, который имеет проточный канал и выполнен с возможностью поворота между первым и вторым положениями клапана. Проточный канал гидравлически связывает реакционную камеру и канал для образца, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана, и гидравлически связывает резервуар и реакционную камеру, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана. Насосный узел вызывает поток биологического образца к реакционной камере, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана, и вызывает поток компонента реакции из резервуара к реакционной камере, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана.[ 00176 ] In accordance with one embodiment, a system is provided that includes a hydraulic network having a sample passage, a reaction chamber, and a reservoir. The sample channel is in fluid communication with the sample port configured to receive a biological sample. This system also includes a pump assembly configured to be in fluid communication with the hydraulic network. The system also includes a rotary valve that has a flow path and is rotatable between first and second valve positions. The flow passage fluidly couples the reaction chamber and the sample passage when the rotary valve is in the first valve position, and fluidly couples the reservoir and the reaction chamber when the rotary valve is in the second valve position. The pump assembly causes the biological sample to flow to the reaction chamber when the rotary valve is in the first valve position and causes the reaction component to flow from the reservoir to the reaction chamber when the rotary valve is in the second valve position.

[00177] В одном аспекте насосный узел может включать системный насос, находящийся в проточном сообщении с реакционной камерой и расположенный ниже по потоку относительно реакционной камеры.[ 00177 ] In one aspect, the pump assembly may include a system pump in fluid communication with the reaction chamber and located downstream of the reaction chamber.

[00178] В другом аспекте поворотный клапан может быть выполнен с возможностью удерживания биологического образца в проточном канале при поворачивании поворотного клапана из первого положения клапана во второе положение клапана. Насосный узел может выполнен с возможностью вызывать поток биологического образца в резервуар, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана.[ 00178 ] In another aspect, the rotary valve may be configured to retain a biological sample in the flow channel while rotating the rotary valve from a first valve position to a second valve position. The pump assembly may be configured to induce a flow of the biological sample into the reservoir when the rotary valve is in the second valve position.

[00179] Необязательно, канал для образца может представлять собой первый канал для образца, а биологический образец может представлять собой первый биологический образец. Гидравлическая сеть может включать второй канал для образца со вторым биологическим образцом. Поворотный клапан может быть выполнен с возможностью поворота в такое третье положение клапана, что проточный канал находится в проточном сообщении со вторым каналом для образца. Насосный узел может быть выполнен с возможностью вызывать поток второго биологического образца во втором канале для образца в проточный канал, при этом поворотный клапан выполнен с возможностью удерживания второго биологического образца в проточном канале при поворачивании поворотного клапана из третьего положения клапана во второе положение клапана. Насосный узел может быть выполнен с возможностью вызывать поток второго биологического образца в нем в резервуар, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана. В некоторых вариантах осуществления насосный узел может быть выполнен с возможностью вызывать поток первого и второго биологических образцов из резервуара к реакционной камере.[ 00179 ] Optionally, the sample channel may be the first sample channel, and the biological sample may be the first biological sample. The hydraulic network may include a second sample conduit with a second biological sample. The rotary valve may be rotatable to a third valve position such that the flow passage is in fluid communication with the second sample passage. The pump assembly may be configured to cause the flow of the second biological sample in the second sample channel into the flow channel, while the rotary valve is configured to hold the second biological sample in the flow channel when the rotary valve is rotated from the third valve position to the second valve position. The pump assembly may be configured to cause the flow of the second biological sample in it into the reservoir when the rotary valve is in the second valve position. In some embodiments, the pump assembly may be configured to cause the first and second biological samples to flow from the reservoir to the reaction chamber.

[00180] В другом аспекте резервуар может представлять собой первый резервуар. Гидравлическая сеть может дополнительно включать второй резервуар, при этом поворотный клапан может быть выполнен с возможностью перемещения в такое третье положение клапана, что проточный канал гидравлически связывает второй резервуар и реакционную камеру.[ 00180 ] In another aspect, the reservoir may be the first reservoir. The fluid network may further include a second reservoir, wherein the rotary valve may be movable to a third valve position such that the flow path hydraulically couples the second reservoir and the reaction chamber.

[00181] В другом аспекте канал для образца может представлять собой первый канал для образца, а гидравлическая сеть включает второй канал для образца. Необязательно, каждый из первого и второго каналов для образца могут быть в проточном сообщении с поворотным клапаном через общее подающее отверстие. Необязательно, система также может включать канальный клапан, соединенный с каналом для образца. Канальный клапан может быть выполнен с возможностью перемещения между первым и вторым положениями соответственно для блокирования потока и разрешения потока через канал для образца.[ 00181 ] In another aspect, the sample conduit may be a first sample conduit and the hydraulic network includes a second sample conduit. Optionally, each of the first and second sample passages may be in fluid communication with the rotary valve through a common supply port. Optionally, the system may also include a channel valve connected to the sample channel. The channel valve may be movable between first and second positions, respectively, to block flow and allow flow through the sample channel.

[00182] В другом аспекте поворотный клапан может поворачиваться вокруг оси. Гидравлическая сеть может включать питающее отверстие, которое совмещено с этой осью и гидравлически связывает проточный канал и реакционную камеру.[ 00182 ] In another aspect, the rotary valve is rotatable about an axis. The hydraulic network may include a supply opening that is aligned with this axis and hydraulically connects the flow channel and the reaction chamber.

[00183] В другом аспекте гидравлическая сеть также может включать канал для реагента. Канал для образца и канал для реагента могут быть в проточном сообщении с общим подающим отверстием, расположенным выше по потоку относительно проточного канала. Подающее отверстие может гидравлически связывать канал для образца и канал для реагента с проточным каналом.[ 00183 ] In another aspect, the hydraulic network may also include a reagent conduit. The sample conduit and the reagent conduit may be in fluid communication with a common supply port located upstream of the flow conduit. The feed port can hydraulically couple the sample path and the reagent path to the flow path.

[00184] В другом аспекте система может включать узел обнаружения, выполненный с возможностью обнаружения предусмотренных реакций в реакционной камере. Необязательно, узел обнаружения включает детектор изображений, который может быть расположен так, чтобы обнаруживать световые сигналы из реакционной камеры. Необязательно, детектор изображений может иметь фиксированное местоположение относительно гидравлической сети.[ 00184 ] In another aspect, the system may include a detection unit configured to detect intended reactions in the reaction chamber. Optionally, the detection node includes an image detector, which can be positioned to detect light signals from the reaction chamber. Optionally, the image detector may have a fixed location relative to the hydraulic network.

[00185] В другом аспекте система включает системный контроллер, который может быть выполнен с возможностью автоматического управления поворотным клапаном и насосным узлом для проведения повторяющихся циклов протокола секвенирования путем синтеза (SBS).[ 00185 ] In another aspect, the system includes a system controller that can be configured to automatically control a rotary valve and a pumping assembly to conduct repeated cycles of the sequencing by synthesis (SBS) protocol.

[00186] В одном варианте осуществления предложен способ, который включает поворачивание поворотного клапана с проточным каналом в первое положение клапана. В первом положении клапана проточный канал находится в проточном сообщении с реакционной камерой. Способ также может включать протекание биологического образца из канала для образца или первого резервуара через проточный канал в реакционную камеру, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Способ также может включать поворачивание поворотного клапана во второе положение клапана. Во втором положении клапана проточный канал может гидравлически связывать второй резервуар и реакционную камеру. Способ также может включать протекание компонента реакции из второго резервуара в реакционную камеру. В реакционной камере компонент реакции взаимодействует с биологическим образцом.[ 00186 ] In one embodiment, a method is provided that includes rotating a rotary valve with a flow path to a first valve position. In the first position of the valve, the flow channel is in fluid communication with the reaction chamber. The method may also include flowing the biological sample from the sample passage or first reservoir through the flow passage into the reaction chamber when the rotary valve is in the first valve position. The method may also include rotating the rotary valve to a second valve position. In the second position of the valve, the flow channel can hydraulically connect the second reservoir and the reaction chamber. The method may also include flowing the reaction component from the second reservoir into the reaction chamber. In the reaction chamber, the reaction component interacts with the biological sample.

[00187] В одном аспекте способ может включать обнаружение предусмотренных реакций между компонентом реакции и биологическим образцом в реакционной камере. Необязательно, обнаружение предусмотренных реакций может включать обнаружение световых сигналов из реакционной камеры. Световые сигналы могут указывать на предусмотренные реакции.[ 00187 ] In one aspect, the method may include detecting intended reactions between a reaction component and a biological sample in a reaction chamber. Optionally, detection of intended reactions may include detection of light signals from the reaction chamber. Light signals may indicate intended reactions.

[00188] В другом аспекте способ также включает отдельное протекание множества биологических образцов в резервуар и, тем самым, объединение биологических образцов в нем. Биологические образцы могут одновременно протекать по проточному каналу в реакционную камеру, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана.[ 00188 ] In another aspect, the method also includes separately flowing a plurality of biological samples into a reservoir and thereby combining the biological samples therein. Biological samples can simultaneously flow through the flow channel into the reaction chamber when the rotary valve is in the first valve position.

[00189] В другом аспекте способ также включает поворачивание поворотного клапана в третье положение клапана и протекание промывочного раствора из третьего резервуара в реакционную камеру. Способ также может включать поворачивание поворотного клапана во второе положение клапана и протекание компонента реакции из второго резервуара в реакционную камеру. Необязательно, способ включает выполнение повторяющихся циклов протокола секвенирования путем синтеза (SBS).[ 00189 ] In another aspect, the method also includes turning the rotary valve to the third valve position and flowing the wash solution from the third reservoir into the reaction chamber. The method may also include turning the rotary valve to the second valve position and flowing the reaction component from the second reservoir into the reaction chamber. Optionally, the method includes performing repeated cycles of the sequencing by synthesis (SBS) protocol.

[00190] В другом аспекте способ также включает амплификацию биологического образца в канале для образца или в резервуаре перед подачей биологического образца через проточный канал в реакционную камеру.[ 00190 ] In another aspect, the method also includes amplifying the biological sample in a sample channel or reservoir prior to feeding the biological sample through the flow channel into the reaction chamber.

[00191] В одном варианте осуществления предложена система, которая включает систему управления потоками с гидравлической сетью и насосным узлом, находящимся в проточном сообщении с гидравлической сетью. Гидравлическая сеть включает канал для образца, выполненный с возможностью приема биологического образца, множество резервуаров и реакционную камеру. Система также включает поворотный клапан с проточным каналом. Поворотный клапан выполнен с возможностью поворота в различные положения клапана для гидравлической связи реакционной камеры с каналом для образца или с одним из резервуаров. Система также включает устройство обнаружения, выполненное с возможностью обнаружения световых сигналов из реакционной камеры в ходе протокола анализа. Система также включает системный контроллер, выполненный с возможностью управления поворотным клапаном и насосным узлом для создания потока биологического образца из канала для образца в реакционную камеру. Системный контроллер также выполнен с возможностью управления поворотным клапаном, насосным узлом и устройством обнаружения во время множества циклов протокола, при этом каждый из циклов протокола включает: (а) поворачивание поворотного клапана в соответствующее первому резервуару положение клапана, так что реакционная камера находится в проточном сообщении с первым резервуаром из множества резервуаров; (b) управление насосным узлом для вызывания потока текучей среды из первого резервуара в реакционную камеру; (с) поворачивание поворотного клапана в соответствующее второму резервуару положение клапана, так что реакционная камера находится в проточном сообщении со вторым резервуаром из множества резервуаров; (d) управление насосным узлом для вызывания потока текучей среды из второго резервуара в реакционную камеру; и (е) управление устройством обнаружения для обнаружения световых сигналов из реакционной камеры, когда текучая среда из второго резервуара протекает через реакционную камеру, или после того, как текучая среда из второго резервуара протекала через реакционную камеру.[ 00191 ] In one embodiment, a system is provided that includes a flow control system with a hydraulic network and a pumping assembly in fluid communication with the hydraulic network. The hydraulic network includes a sample channel configured to receive a biological sample, a plurality of reservoirs, and a reaction chamber. The system also includes a rotary valve with a flow channel. The rotary valve is rotatable to different positions of the valve for hydraulic connection of the reaction chamber with the sample channel or with one of the reservoirs. The system also includes a detection device configured to detect light signals from the reaction chamber during the analysis protocol. The system also includes a system controller configured to control a rotary valve and a pump assembly to create a biological sample flow from the sample channel to the reaction chamber. The system controller is also configured to control the rotary valve, the pump assembly, and the detection device during a plurality of protocol cycles, wherein each of the protocol cycles includes: (a) turning the rotary valve to a valve position corresponding to the first reservoir so that the reaction chamber is in flow communication with the first reservoir of the plurality of reservoirs; (b) controlling the pump assembly to cause a flow of fluid from the first reservoir into the reaction chamber; (c) turning the rotary valve to a valve position corresponding to the second tank so that the reaction chamber is in fluid communication with the second tank of the plurality of tanks; (d) controlling the pump assembly to cause a flow of fluid from the second reservoir into the reaction chamber; and (e) operating the detection device to detect light signals from the reaction chamber when fluid from the second reservoir flows through the reaction chamber or after fluid from the second reservoir has flowed through the reaction chamber.

[00192] В другом аспекте канал для образца может включать область подготовки образца. Система также может включать термоциклер, выполненный с возможностью управления температурой биологического образца в области подготовки образца. Системный контроллер может управлять термоциклером для амплификации биологического образца в области подготовки образца перед протеканием биологического образца из канала для образца в реакционную камеру.[ 00192 ] In another aspect, the sample channel may include a sample preparation area. The system may also include a thermal cycler configured to control the temperature of the biological sample in the sample preparation area. The system controller may operate a thermal cycler to amplify the biological sample in the sample preparation area before the biological sample flows from the sample channel into the reaction chamber.

[00193] Необязательно, каждый из циклов протокола включает поворачивание поворотного клапана в соответствующее третьему резервуару положение клапана, так что реакционная камера находится в проточном сообщении с третьим резервуаром из множества резервуаров, и управление насосным узлом для вызывания потока текучей среды из третьего резервуара в реакционную камеру.[ 00193 ] Optionally, each of the protocol cycles includes turning the rotary valve to the valve position corresponding to the third tank so that the reaction chamber is in fluid communication with the third tank of the plurality of tanks, and operating the pump assembly to cause a flow of fluid from the third tank into the reaction chamber .

[00194] В другом аспекте устройство обнаружения включает КМОП-детектор изображений. В другом аспекте с устройством обнаружения соединена проточная кювета. Проточная кювета может образовывать реакционную камеру. Необязательно, проточная кювета закреплена в фиксированном положении относительно устройства обнаружения.[ 00194 ] In another aspect, the detection device includes a CMOS image detector. In another aspect, a flow cell is connected to the detection device. The flow cell may form a reaction chamber. Optionally, the flow cell is fixed in a fixed position relative to the detection device.

[00195] В другом аспекте система управления потоками включает микрожидкостное тело, которое имеет сторону тела. Сторона тела может включать множество отверстий, выходящих на эту сторону тела, при этом поворотный клапан герметизирует множество отверстий, когда проточный канал гидравлически связан с по меньшей мере одним из других отверстий. В конкретных вариантах осуществления система предназначена для выполнения протокола секвенирования путем синтеза (SBS).[ 00195 ] In another aspect, the flow control system includes a microfluidic body that has a body side. The side of the body may include a plurality of openings extending to that side of the body, wherein the rotary valve seals the plurality of openings when the flow passage is in fluid communication with at least one of the other openings. In particular embodiments, the system is designed to perform a sequencing by synthesis (SBS) protocol.

[00196] В соответствии с одним вариантом осуществления предложен способ, который включает обеспечение микрожидкостного тела и поворотного клапана. Микрожидкостное тело имеет сторону тела и гидравлическая сеть, включающую подающее отверстие и питающее отверстие. Подающее отверстие выходит на сторону тела. Поворотный клапан установлен с возможностью поворота на стороне тела. Поворотный клапан имеет первое отверстие канала, второе отверстие канала и проточный канал, проходящий между первым отверстием канала и вторым отверстием канала. Способ также включает поворачивание поворотного клапана в первое положении клапана, в котором первое отверстие канала находится в проточном сообщении с подающим отверстием микрожидкостного тела. Способ также включает протекание биологического образца через первое отверстие канала в проточный канал, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Способ также включает поворачивание поворотного клапана во второе положение клапана с биологическим образцом внутри проточного канала, так что первое отверстие канала герметизировано стороной тела. Способ также включает выполнение операции термоциклирования с изменением температуры биологического образца в проточном канале до выбранной температуры.[ 00196 ] In accordance with one embodiment, a method is provided that includes providing a microfluidic body and a rotary valve. The microfluidic body has a body side and a hydraulic network including a supply port and a supply port. The feed opening goes to the side of the body. The rotary valve is rotatably mounted on the side of the body. The rotary valve has a first channel opening, a second channel opening and a flow channel extending between the first channel opening and the second channel opening. The method also includes rotating the rotary valve to a first valve position in which the first opening of the channel is in fluid communication with the supply opening of the microfluidic body. The method also includes flowing the biological sample through the first channel opening into the flow channel when the rotary valve is in the first valve position. The method also includes rotating the rotary valve to a second valve position with the biological sample within the flow channel such that the first opening of the channel is sealed by the side of the body. The method also includes performing a thermal cycling operation with changing the temperature of the biological sample in the flow channel to a selected temperature.

[00197] В другом аспекте микрожидкостное тело может включать отверстие резервуара, выходящее на сторону тела и находящееся в проточном сообщении с резервуаром. Способ также может включать поворачивание поворотного клапана для совмещения первого отверстия канала и отверстия резервуара и вызывание потока биологического образца в проточном канале через первое отверстие канала в резервуар. Необязательно, способ включает вызывание потока биологического образца из резервуара через проточный канал и через питающее отверстие микрожидкостного тела.[ 00197 ] In another aspect, the microfluidic body may include a reservoir opening extending to the side of the body and in fluid communication with the reservoir. The method may also include turning a rotary valve to align the first channel opening and the reservoir opening and causing the biological sample to flow in the flow channel through the first channel opening into the reservoir. Optionally, the method includes causing a biological sample to flow from the reservoir through a flow channel and through a feed orifice of the microfluidic body.

[00198] В другом аспекте второе отверстие канала может быть совмещено с питающим отверстием, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана.[ 00198 ] In another aspect, the second port opening may be aligned with the supply port when the rotary valve is in the second valve position.

[00199] В другом аспекте второе отверстие канала может быть герметизировано стороной тела, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана.[ 00199 ] In another aspect, the second port opening may be sealed by the side of the body when the rotary valve is in the second valve position.

[00200] В другом аспекте первое отверстие канала представляет собой первое входное отверстие, а проточный канал представляет собой первый проточный канал. Поворотный клапан может включать второе входное отверстие и второй проточный канал. Второй проточный канал может проходить между вторым входным отверстием и вторым отверстием канала.[ 00200 ] In another aspect, the first channel opening is the first inlet and the flow channel is the first flow channel. The rotary valve may include a second inlet and a second flow channel. The second flow channel may extend between the second inlet and the second channel opening.

[00201] В другом аспекте первое отверстие канала представляет собой первое входное отверстие, а второе отверстие канала представляет собой первое выходное отверстие. Поворотный клапан может включать второе входное отверстие и второе выходное отверстие с проходящим между ними проточным каналом.[ 00201 ] In another aspect, the first channel opening is the first inlet and the second channel opening is the first outlet. The rotary valve may include a second inlet and a second outlet with a flow channel extending therebetween.

[00202] В другом аспекте поворотный клапан может иметь жидкостную сторону и рабочую сторону, обращенные в противоположных направлениях. Термоциклер может соприкасаться с рабочей стороной для управления температурой биологического образца.[ 00202 ] In another aspect, the rotary valve may have a liquid side and a working side facing in opposite directions. The thermal cycler may be in contact with the working side to control the temperature of the biological sample.

[00203] В другом аспекте способ может включать вызывание потока биологического образца из резервуара через проточный канал и через питающее отверстие микрожидкостного тела в реакционную камеру. Способ также может включать обнаружение световых сигналов из реакционной камеры. Необязательно, реакционная камера имеет удаленное местоположение относительно поворотного клапана.[ 00203 ] In another aspect, the method may include causing a biological sample to flow from the reservoir through the flow channel and through the microfluidic body feed port into the reaction chamber. The method may also include detecting light signals from the reaction chamber. Optionally, the reaction chamber has a remote location relative to the rotary valve.

[00204] В другом аспекте реакционную камеру включает проточная кювета. Обнаружение световых сигналов из реакционной камеры может включать обнаружение световых сигналов с использованием детектора изображений, соединенного с проточной кюветой. Необязательно, детектор изображений и проточная кювета скреплены друг с другом.[ 00204 ] In another aspect, the reaction chamber includes a flow cell. Detection of light signals from the reaction chamber may include detection of light signals using an image detector coupled to the flow cell. Optionally, the image detector and flow cell are attached to each other.

[00205] В соответствии с одним вариантом осуществления предложена система, которая включает микрожидкостное тело, имеющее сторону тела и гидравлическую сеть, которая включает подающее отверстие и питающее отверстие. Подающее отверстие выходит на сторону тела. Система также включает поворотный клапан, установленный с возможностью поворота на стороне тела. Поворотный клапан имеет первое отверстие канала, второе отверстие канала и проточный канал, проходящий между первым и вторым отверстиями канала. Поворотный клапан выполнен с возможностью поворота между первым и вторым положениями клапана. Первое отверстие канала находится в проточном сообщении с подающим отверстием микрожидкостного тела, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Первое отверстие канала герметизировано микрожидкостным телом, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана. Система также включает насосный узел, выполненный с возможностью вызывать поток текучей среды через подающее отверстие в проточный канал, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Система также включает термоциклер, который позиционируется относительно поворотного клапана и выполнен с возможностью управления температурой, воздействие которой испытывает текучая среда в проточном канале, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана.[ 00205 ] In accordance with one embodiment, a system is provided that includes a microfluidic body having a body side and a hydraulic network that includes a feed port and a feed port. The feed opening goes to the side of the body. The system also includes a rotary valve rotatably mounted on the side of the body. The rotary valve has a first channel opening, a second channel opening and a flow channel extending between the first and second channel openings. The rotary valve is rotatable between the first and second valve positions. The first opening of the channel is in fluid communication with the supply opening of the microfluidic body when the rotary valve is in the first valve position. The first opening of the channel is sealed by the microfluidic body when the rotary valve is in the second valve position. The system also includes a pump assembly configured to cause fluid to flow through the supply opening into the flow channel when the rotary valve is in the first valve position. The system also includes a thermal cycler that is positioned relative to the rotary valve and configured to control the temperature experienced by the fluid in the flow path when the rotary valve is in the second valve position.

[00206] В одном аспекте микрожидкостное тело может включать отверстие резервуара, выходящее на сторону тела и находящееся в проточном сообщении с резервуаром. Поворотный клапан может быть поворачивающимся в третье положение клапана, в котором первое отверстие канала и отверстие резервуара совмещаются. Насосный узел может быть выполнен с возможностью вызывать поток текучей среды в проточном канале через отверстие резервуара в резервуар. Необязательно, насосный узел выполнен с возможностью вызывать поток текучей среды из резервуара через проточный канал и питающее отверстие микрожидкостного тела.[ 00206 ] In one aspect, the microfluidic body may include a reservoir opening that extends to the side of the body and is in fluid communication with the reservoir. The rotary valve may be pivotable to a third valve position in which the first opening of the channel and the opening of the reservoir are aligned. The pump assembly may be configured to cause fluid to flow in a flow channel through a reservoir opening into the reservoir. Optionally, the pump assembly is configured to cause fluid to flow from the reservoir through the flow channel and the microfluidic body feed port.

[00207] В другом аспекте поворотный клапан выполнен с возможностью поворота вокруг оси. Второе отверстие канала и питающее отверстие могут быть совмещены с этой осью.[ 00207 ] In another aspect, the rotary valve is rotatable about an axis. The second hole of the channel and the feed hole can be aligned with this axis.

[00208] В другом аспекте проточный канал может являться первым проточным каналом. Поворотный клапан может включать второй проточный канал, проходящий между соответствующими отверстиями канала.[ 00208 ] In another aspect, the flow channel may be the first flow channel. The rotary valve may include a second flow channel extending between respective channel openings.

[00209] В другом аспекте система включает реакционную камеру, проточно сообщающуюся с питающим отверстием, и устройство обнаружения, размещенное для обнаружения предусмотренных реакций в реакционной камере. Необязательно, реакционная камера имеет удаленное местоположение относительно поворотного клапана. Необязательно, система включает проточную кювету с реакционной камерой. Детектор может представлять собой детектор изображений, который позиционируется смежно с проточной кюветой. В некоторых вариантах осуществления детектор изображений и проточная кювета могут быть скреплены друг с другом.[ 00209 ] In another aspect, the system includes a reaction chamber in fluid communication with the feed port and a detection device positioned to detect intended reactions in the reaction chamber. Optionally, the reaction chamber has a remote location relative to the rotary valve. Optionally, the system includes a flow cell with a reaction chamber. The detector may be an image detector that is positioned adjacent to the flow cell. In some embodiments, the image detector and the flow cell may be attached to each other.

[00210] В соответствии с одним вариантом осуществления предложена система, которая включает микрожидкостное тело с гидравлической сетью, которая имеет входное отверстие, выходное отверстие и резервуар для образца. Система также включает поворотный клапан, соединенный с возможностью поворота с микрожидкостным телом. В поворотном клапане имеется первый участок канала и второй участок канала. Первый участок канала гидравлически связывает входное отверстие и резервуар для образца, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Второй участок канала гидравлически связывает выходное отверстие и резервуар для образца, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Система также включает насосный узел, выполненный с возможностью создания потока текучей среды через входное отверстие и первый участок канала в резервуар для образца, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Поворотный клапан выполнен с возможностью перемещения во второе положение клапана, в котором резервуар для образца герметизирован поворотным клапаном. Система также может включать термоциклер, который позиционируется относительно микрожидкостного тела для подвода тепловой энергии к резервуару для образца, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана.[ 00210 ] In accordance with one embodiment, a system is provided that includes a microfluidic body with a hydraulic network that has an inlet, an outlet, and a sample reservoir. The system also includes a rotary valve rotatably connected to the microfluidic body. The rotary valve has a first channel section and a second channel section. The first section of the channel hydraulically connects the inlet and the sample reservoir when the rotary valve is in the first valve position. The second section of the channel hydraulically connects the outlet and the sample reservoir when the rotary valve is in the first valve position. The system also includes a pump assembly configured to create a fluid flow through the inlet and the first section of the channel into the sample reservoir when the rotary valve is in the first valve position. The rotary valve is movable to a second valve position in which the sample reservoir is sealed by the rotary valve. The system may also include a thermal cycler that is positioned relative to the microfluidic body to provide thermal energy to the sample reservoir when the rotary valve is in the second valve position.

[00211] В одном аспекте поворотный клапан может включать замкнутый газовый резервуар. Замкнутый газовый резервуар может быть совмещен с резервуаром для образца, когда поворотный клапан находится во втором положении клапана. Замкнутый газовый резервуар и резервуар для образца могут объединяться с образованием реакционной камеры.[ 00211 ] In one aspect, the rotary valve may include a closed gas reservoir. The closed gas reservoir can be aligned with the sample reservoir when the rotary valve is in the second valve position. The closed gas reservoir and the sample reservoir may be combined to form a reaction chamber.

[00212] В другом аспекте система также включает питающий канал, находящийся в проточном сообщении с выходным отверстием. Питающий канал может гидравлически связывать выходное отверстие с реакционной камерой. Система включает реакционную камеру и устройство обнаружения, которое позиционировано для обнаружения предусмотренных реакций в реакционной камере.[ 00212 ] In another aspect, the system also includes a feed conduit in fluid communication with the outlet. The feed channel can hydraulically connect the outlet to the reaction chamber. The system includes a reaction chamber and a detection device that is positioned to detect intended reactions in the reaction chamber.

[00213] В другом аспекте реакционная камера может иметь удаленное местоположение относительно поворотного клапана. Необязательно, система может включать проточную кювету с реакционной камерой. Устройство обнаружения может представлять собой детектор изображений, который позиционируется смежно с проточной кюветой.[ 00213 ] In another aspect, the reaction chamber may have a remote location relative to the rotary valve. Optionally, the system may include a flow cell with a reaction chamber. The detection device may be an image detector that is positioned adjacent to the flow cell.

[00214] В соответствии с одним вариантом осуществления предложена система, которая включает микрожидкостное тело с гидравлической сетью, которая имеет резервуар для образца и отдельный аналитический канал. Аналитический канал проходит между первым и вторым отверстиями. Гидравлическая сеть также включает питающее отверстие. Система также может включать термоциклер, который позиционируется смежно с областью терморегуляции микрожидкостного тела. Аналитический канал проходит через область терморегуляции. Термоциклер выполнен с возможностью подвода тепловой энергии к области терморегуляции. Система также включает поворотный клапан, соединенный с возможностью поворота с микрожидкостным телом и выполненный с возможностью поворота между первым и вторым положениями клапана. Поворотный клапан имеется соединительный канал и отдельный проточный канал. Соединительный канал гидравлически связывает резервуар для образца и первое отверстие аналитического канала, а проточный канал гидравлически связывает второе отверстие аналитического канала и питающее отверстие, когда поворотный клапан находится в первом положении клапана. Поворотный клапан выполнен с возможностью перемещения во второе положение клапана для герметизации первого и второго отверстий аналитического канала.[ 00214 ] In accordance with one embodiment, a system is provided that includes a fluidized microfluidic body that has a sample reservoir and a separate assay channel. The analytical channel passes between the first and second holes. The hydraulic network also includes a supply port. The system may also include a thermal cycler that is positioned adjacent to the thermoregulatory region of the microfluidic body. The analytical channel passes through the area of thermoregulation. The thermal cycler is configured to supply thermal energy to the thermoregulation area. The system also includes a rotary valve rotatably connected to the microfluidic body and rotatable between first and second valve positions. The rotary valve has a connecting channel and a separate flow channel. The connecting channel hydraulically connects the sample reservoir and the first opening of the analytical channel, and the flow channel hydraulically connects the second opening of the analytical channel and the supply hole when the rotary valve is in the first valve position. The rotary valve is movable to the second position of the valve to seal the first and second holes of the analytical channel.

[00215] В одном аспекте проточный канал может быть выполнен с возможностью приема биологического образца из аналитического канала. Поворотный клапан может быть выполнен с возможностью поворота в третье положение клапана, в котором проточный канал гидравлически связан с резервуаром. Биологическому образцу может быть предоставлена возможность течения через проточный канал в резервуар.[ 00215 ] In one aspect, the flow channel may be configured to receive a biological sample from the assay channel. The rotary valve may be rotatable to a third valve position in which the flow channel is in fluid communication with the reservoir. The biological sample may be allowed to flow through the flow channel into the reservoir.

[00216] В другом аспекте система включает реакционную камеру, которая находится в проточном сообщении с питающим отверстием и устройством обнаружения, которое позиционировано для обнаружения предусмотренных реакций в реакционной камере. Необязательно, реакционная камера может иметь удаленное местоположение относительно поворотного клапана. Необязательно, система также включает проточную кювету с реакционной камерой. Устройство обнаружения может представлять собой детектор изображений, который позиционируется смежно с проточной кюветой.[ 00216 ] In another aspect, the system includes a reaction chamber that is in fluid communication with a feed port and a detection device that is positioned to detect intended reactions in the reaction chamber. Optionally, the reaction chamber may have a remote location relative to the rotary valve. Optionally, the system also includes a flow cell with a reaction chamber. The detection device may be an image detector that is positioned adjacent to the flow cell.

[00217] Используемое здесь упоминание какого-либо элемента или этапа в единственном числе следует понимать как не исключающее множественного числа упомянутых элементов или этапов, если такое исключение не указано в явном виде. Кроме того, ссылки на «один вариант осуществления» не следует трактовать как исключающие существование дополнительных вариантов осуществления, которые также включают указанные признаки. Кроме того, если явно не указано противоположное, варианты осуществления «включающие» или «имеющие» какой-либо элемент или множество элементов, обладающих конкретным свойством, могут включать дополнительные элементы независимо от того, обладают они этим свойством или нет.[ 00217 ] As used herein, reference to any element or step in the singular should be understood as not excluding the plural of said elements or steps, unless such an exception is explicitly stated. In addition, references to "one embodiment" should not be construed as excluding the existence of additional embodiments that also include these features. In addition, unless explicitly stated to the contrary, embodiments "comprising" or "having" any element or a plurality of elements having a particular property may include additional elements, whether or not they have that property.

[00218] Следует отметить, что конкретная компоновка компонентов (например, число, типы, размещение и т.п.) в проиллюстрированных вариантах осуществления может быть модифицировано в различных альтернативных вариантах осуществления. В различных вариантах осуществления может быть использовано иное число некоего данного модуля или блока, может быть использован другой тип или типы некоего данного модуля или блока, некий данный модуль или блок может быть добавлен, или же некий данный модуль или блок может быть исключен.[ 00218 ] It should be noted that the specific arrangement of components (eg, number, types, placement, etc.) in the illustrated embodiments may be modified in various alternative embodiments. In various embodiments, a different number of a given module or block may be used, a different type or types of a given module or block may be used, a given module or block may be added, or a given module or block may be omitted.

[00219] Следует понимать, что приведенное выше описание предназначено для пояснения, а не для ограничения. Например, описанные выше варианты осуществления (и/или его аспекты) могут быть использованы в сочетании друг с другом. Кроме того, может быть произведено множество модификаций, направленных на адаптацию конкретной ситуации или материала к сведениям различных вариантов осуществления и не выходящих за рамки их объема. Размеры, типы материалов, ориентации различных компонентов, а также число и положения различных компонентов, описанных здесь, предназначены задавать параметры определенных вариантов осуществления, которые ни коим образом не являются ограничительными, а, напротив, являются лишь примерными вариантами осуществления. Специалистам в данной области техники по прочтении приведенного описания станет очевидным множество других вариантов осуществления и модификаций в рамки существа и объема формулы изобретения. Следовательно, патентоспособный объем изобретения определяется с учетом прилагаемой формулы изобретения, наряду с полным объемом эквивалентов, на которые эта формула изобретения дает право.[ 00219 ] It should be understood that the above description is intended to be illustrative and not restrictive. For example, the embodiments (and/or aspects thereof) described above may be used in combination with each other. In addition, many modifications can be made to adapt a particular situation or material to the knowledge of various embodiments and without going beyond their scope. The dimensions, types of materials, orientations of the various components, and the number and positions of the various components described herein are intended to define the parameters of certain embodiments, which are not restrictive in any way, but rather are only exemplary embodiments. Many other embodiments and modifications within the spirit and scope of the claims will become apparent to those skilled in the art upon reading the foregoing description. Therefore, the patentable scope of an invention is determined by reference to the appended claims, along with the full scope of the equivalents to which those claims entitle.

[00220] Употребляемая в описании фраза «в одном примерном варианте осуществления» и подобные ей означает, что описываемый вариант осуществления является лишь примером. Эта фраза не подразумевает ограничения объекта изобретения этим вариантом его осуществления. Другие варианты осуществления объекта изобретения могут не включать указанную особенность или конструкцию. В прилагаемой формуле изобретения термины «включающий» и «в котором» использованы как языковые эквиваленты соответствующих терминов «содержащий», «включающий в себя» и «при этом». Кроме того, в прилагаемой формуле изобретения термины «первый», «второй» и «третий» и т.д. использованы только как маркеры и не предназначены для наложения числовых ограничений на перечисляемые объекты. Кроме того, ограничения прилагаемой формулы изобретения не изложены в формате «средство плюс функция» и не предусматривают интерпретации на основании § 112(f) раздела 35 Свода законов США, если только и пока в таких ограничениях формулы не используется в явном виде выражение «средство для», за которым следует указание функционального назначения без дальнейшей конструкции.[ 00220 ] As used in the description, the phrase "in one exemplary embodiment" and the like means that the described embodiment is only an example. This phrase is not intended to limit the subject matter of the invention to this embodiment. Other embodiments of the object of the invention may not include the specified feature or design. In the appended claims, the terms "comprising" and "in which" are used as language equivalents of the respective terms "comprising", "including" and "wherein". In addition, in the appended claims, the terms "first", "second" and "third", etc. are used only as markers and are not intended to impose numerical restrictions on enumerated objects. In addition, the limitations of the appended claims are not set forth in a "means plus function" format and are not intended to be interpreted under 35 U.S.C. ”, followed by a statement of function without further construction.

Claims (20)

1. Картридж для проведения биохимических реакций, содержащий:1. Cartridge for carrying out biochemical reactions, containing: микрожидкостное тело, содержащее:microfluidic body containing: отверстие для образца, выполненное с возможностью приема биологического образца,a sample port configured to receive a biological sample, канал для образца, находящийся в проточном сообщении с отверстием для образца,a sample channel in fluid communication with the sample port, промежуточный канал,intermediate channel, питающий канал иfeed channel and резервуар для реагентов;reagent tank; первый поворотный клапан, установленный с возможностью поворота на микрожидкостном теле и содержащий первый проточный канал и промежуточное отверстие, причем первый поворотный клапан гидравлически связывает первый проточный канал с каналом для образца в первом положении первого поворотного клапана и гидравлически связывает первый проточный канал с еще одним отверстием во втором положении первого поворотного клапана; иa first rotary valve rotatably mounted on the microfluidic body and containing a first flow channel and an intermediate opening, wherein the first rotary valve hydraulically connects the first flow channel with the sample channel in the first position of the first rotary valve and hydraulically connects the first flow channel with another hole in the second position of the first rotary valve; And второй поворотный клапан, установленный с возможностью поворота на микрожидкостном теле и содержащий второй проточный канал, гидравлически связанный с питающим каналом, причем второй поворотный клапан гидравлически связывает второй проточный канал с первым поворотным клапаном через промежуточный канал в первом положении второго поворотного клапана и гидравлически связывает второй проточный канал с резервуаром для реагентов во втором положении второго поворотного клапана.a second rotary valve rotatably mounted on the microfluidic body and containing a second flow channel hydraulically connected to the supply channel, wherein the second rotary valve hydraulically connects the second flow channel with the first rotary valve through the intermediate channel in the first position of the second rotary valve and hydraulically connects the second flow channel a channel with a reservoir for reagents in the second position of the second rotary valve. 2. Картридж по п. 1, в котором резервуар для реагентов является первым резервуаром для реагентов, а микрожидкостное тело дополнительно содержит второй резервуар для реагентов, при этом второй поворотный клапан гидравлически связывает второй проточный канал со вторым резервуаром для реагентов в третьем положении второго поворотного клапана.2. The cartridge of claim 1, wherein the reagent reservoir is a first reagent reservoir and the microfluidic body further comprises a second reagent reservoir, wherein the second rotary valve hydraulically couples the second flow path to the second reagent reservoir at the third position of the second rotary valve . 3. Картридж по п. 1, в котором микрожидкостное тело дополнительно содержит еще один резервуар, при этом первый поворотный клапан гидравлически связывает первый проточный канал с этим резервуаром в третьем положении первого поворотного клапана.3. The cartridge of claim. 1, in which the microfluidic body further comprises another reservoir, while the first rotary valve hydraulically connects the first flow channel with this reservoir in the third position of the first rotary valve. 4. Картридж по п. 1, в котором микрожидкостное тело дополнительно содержит резервуар для отходов.4. The cartridge of claim 1, wherein the microfluidic body further comprises a waste reservoir. 5. Картридж по п. 1, дополнительно содержащий насосный узел.5. Cartridge according to claim. 1, additionally containing a pump assembly. 6. Картридж по п. 1, в котором питающий канал гидравлически связан с реакционной камерой.6. Cartridge according to claim. 1, in which the supply channel is hydraulically connected to the reaction chamber. 7. Картридж по п. 1, в котором микрожидкостное тело содержит область терморегуляции.7. The cartridge of claim. 1, in which the microfluidic body contains a region of thermoregulation. 8. Картридж по п. 1, в котором первый поворотный клапан содержит жидкостную сторону и рабочую сторону, при этом рабочая сторона содержит механический интерфейс.8. The cartridge of claim. 1, in which the first rotary valve contains a liquid side and a working side, while the working side contains a mechanical interface. 9. Картридж по п. 1, дополнительно содержащий проточную кювету с реакционной камерой, гидравлически связанной с питающим каналом.9. Cartridge according to claim 1, additionally containing a flow cell with a reaction chamber hydraulically connected to the feed channel. 10. Картридж по п. 9, в котором проточная кювета содержит проточную крышку, включающую материал, прозрачный для возбуждающего света.10. The cartridge of claim 9, wherein the flow cell comprises a flow cap including a material that is transparent to excitation light. 11. Картридж по п. 1, дополнительно содержащий узел обнаружения, причем узел обнаружения содержит детектор изображений и реакционную камеру, при этом детектор изображений обнаруживает генерируемые одной или более реакциями световые сигналы из массива реакционных углублений в реакционной камере.11. The cartridge of claim 1, further comprising a detection assembly, the detection assembly comprising an image detector and a reaction chamber, wherein the image detector detects light signals generated by one or more reactions from an array of reaction depressions in the reaction chamber. 12. Картридж по п. 11, в котором детектор изображений представляет собой формирователь изображений на комплементарных структурах металл-оксид-полупроводник.12. The cartridge of claim 11, wherein the image detector is a metal-oxide-semiconductor imager.
RU2019114034A 2014-06-05 2015-06-03 Cartridge for carrying out biochemical reactions RU2791650C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462008276P 2014-06-05 2014-06-05
US62/008,276 2014-06-05

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016145912A Division RU2688746C2 (en) 2014-06-05 2015-06-03 Systems and methods using a rotary valve for at least one of sample preparation or sample analysis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2019114034A RU2019114034A (en) 2019-06-14
RU2791650C2 true RU2791650C2 (en) 2023-03-13

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070062583A1 (en) * 2005-08-22 2007-03-22 Cox David M Device and method for making discrete volumes of a first fluid in contact with a second fluid, which are immiscible with each other
EP1258720B1 (en) * 2001-05-15 2007-07-18 Sysmex Corporation Measuring unit and rotary valve for use therein
RU2509533C2 (en) * 2008-03-28 2014-03-20 Орион Диагностика Ой Sampling and dispensing unit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1258720B1 (en) * 2001-05-15 2007-07-18 Sysmex Corporation Measuring unit and rotary valve for use therein
US20070062583A1 (en) * 2005-08-22 2007-03-22 Cox David M Device and method for making discrete volumes of a first fluid in contact with a second fluid, which are immiscible with each other
RU2509533C2 (en) * 2008-03-28 2014-03-20 Орион Диагностика Ой Sampling and dispensing unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240001361A1 (en) Systems and methods including a rotary valve for at least one of sample preparation or sample analysis
US12179190B2 (en) Systems and methods for biochemical analysis including a base instrument and a removable cartridge
US20160002718A1 (en) System and method for generating or analyzing a biological sample
RU2791650C2 (en) Cartridge for carrying out biochemical reactions
HK1235735A1 (en) Systems and methods including a rotary valve for at least one of sample preparation or sample analysis
HK1235735B (en) Systems and methods including a rotary valve for at least one of sample preparation or sample analysis