BR112013029181B1

BR112013029181B1 - método e sistema para o processamento de dispositivos de processamento de amostras

Info

Publication number: BR112013029181B1
Application number: BR112013029181-8A
Authority: BR
Inventors: Peter D. Ludowise; David A. Whitman; Kyle C. Armantrout; Maurice Exner; Lucien A. E. Jacky; Michelle Tabb
Original assignee: Focus Diagnostics, Inc.; Diasorin S.P.A.
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2020-11-03
Also published as: EP2709762B1; US9168523B2; KR20140056186A; HK1212286A1; AU2012255151A1; KR101992503B1; US20160040213A1; WO2012158997A9; BR112013029181A2; US9725762B2; AU2012255151B2; MX2013013149A; MX337943B; ES2870874T3; CN105170203B; JP6235462B2; CN103648649A; WO2012158997A1; US20120293796A1; CN105170203A

Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS. A presente invenção refere-se a sistemas e métodos para o processamento de dispositivos de processamento de amostras. O sistema pode incluir um dispositivo de processamento de amostras (300) que compreende uma câmara de detecção (350), um motor (126) configurado para girar o dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação, e um módulo óptico (16) operativamente posicionado em relação ao dispositivo de processamento de amostras e configurado para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção do dispositivo de processamento de amostras. O método pode incluir a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação, e a determinação se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção, enquanto é girado o dispositivo de processamento de amostras. Em algumas modalidades, a determinação se um volume selecionado de material está presente pode ser executada ao averiguar oticamente a câmara de detecção quanto a uma propriedade óptica do material.

Description

CONTINUAÇÃO DOS DADOS DO PEDIDO DE PATENTE

[0001] O presente pedido de patente reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório U.S. No. de série 611487.618, depositado em 18 de maio de 2011, o qual é aqui incorporado a título de referência.

INFORMAÇÃO SOBRE A CONCESSÃO

[0002] A presente invenção pode ter sido obtida com apoio do governo dos Estados Unidos sob a Concessão No. HHS0100201000049C do U.S. Department of Health & Human Services Biomedical Advanced Research & Development (BARDA).

CAMPO

[0003] A presente invenção refere-se de modo geral ao processamento, ou ensaio, de amostras, dos dispositivos, sistemas e métodos, em particular aos sistemas e métodos para determinar se um volume selecionado de material está presente em uma câmara particular de um dispositivo de processamento de amostras, e mais particularmente a sistemas e métodos para averiguar opticamente uma câmara particular em um dispositivo de processamento de amostras para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara.

ANTECEDENTES

[0004] Sistemas de discos ópticos podem ser usados para a realização de vários ensaios biológicos, químicos ou bioquímicos, tais como ensaios baseados na genética ou imunoensaios. Em tais sistemas, um disco girável com múltiplas câmaras pode ser usado como um meio para armazenar e processar espécimes de fluidos, tais como o sangue, o plasma, o soro, a urina ou outros fluidos. As múltiplas câmaras em um disco podem permitir o processamento simultâneo de múltiplas porções de uma amostra, ou de múltiplas amostras, desse modo reduzindo o tempo e o custo de processamento das múltiplas amostras, ou das porções de uma amostra.

[0005] Os exemplos de algumas reações que podem requerer o controle exato da temperatura de câmara a câmara, taxas comparáveis de transição de temperatura e/ou transições rápidas entre as temperaturas incluem, por exemplo, a manipulação de amostras de ácido nucleico para ajudar a decifrar o código genético. As técnicas de manipulação de ácido nucleico podem incluir métodos de amplificação tais como a reação de cadeia de polimerase (PCR); métodos de amplificação de polinucleotídeos alvo tais como a replicação de sequência de autossustentação (3SR) e a amplificação com deslocamento de cordão (SDA); métodos baseados na amplificação de um sinal unido ao polinucleotídeo alvo, tal como a amplificação de DNA "de cadeia ramificada"; métodos baseados na amplificação de DNA de sonda, tais como a reação de cadeia de ligase (RCL) e a amplificação de QB replicase (QBR); métodos baseados na transcrição, tais como a transcrição ativada por ligação (LAT) e a amplificação baseada em sequência de ácidos nucleicos (NASBA); e vários outros métodos de amplificação, tais como a reação de cadeia de reparo (RCR) e a reação de sonda de ciclo (CPR). Outros exemplos de técnicas de manipulação de ácido nucleico incluem, por exemplo, a disposição em sequência de Sanger, ensaios de ligação de ligando, etc.

[0006] A PCR pode ser usada para a análise da sequência de ácido nucleico. Em particular, a PCR pode ser usada para a disposição em sequência de DNA, a clonagem, o mapeamento genético, e outras formas de análise de sequência de ácido nucleico.

[0007] De modo geral, a PCR é baseada na capacidade de enzimas copiadoras de DNA de permanecerem estáveis a altas temperaturas. Há três etapas principais na PCR: desnaturação, recozimento e extensão. Durante a desnaturação, uma amostra líquida é aquecida a 94°C. Durante esse processo, os cordões duplos de DNA "se fundem" abertos como um DNA de um só cordão e todas as reações enzimáticas são interrompidas. Durante o recozimento, o DNA de um só cordão é resfriado até 54°C. A essa temperatura, os nucleotídeos se ligam "são recozidos" às extremidades dos cordões de DNA. Durante a extensão, a amostra é aquecida até 75°C. A essa temperatura, os nucleotídeos são adicionados aos primers e eventualmente uma cópia complementar do molde de DNA é formada.

[0008] Há uma série de instrumentos de PCR existentes destinados a determinar os níveis de sequências específicas de DNA e de RNA na amostra durante a PCR em tempo real. Muitos dos instrumentos são baseados no uso de corantes fluorescentes. Em particular, muitos instrumentos de PCR em tempo real convencionais detectam um sinal fluorescente produzido proporcionalmente durante a amplificação de um produto de PCR.

DESCRIÇÃO RESUMIDA

[0009] Os sistemas e os métodos para o processamento de dispositivos de processamento de amostras da presente invenção podem ser usados para determinar a presença de material em um dispositivo de processamento de amostras. Em algumas modalidades, o dispositivo de processamento de amostras pode ser um dispositivo consumível de "amostra para responder", ou "disco," que é processado, manipulado e ensaiado ao usar um sistema e método para o processamento de amostras. Tais sistemas e métodos podem incluir meios e etapas para identificar erros ou falhas no desempenho dos discos durante o processamento. Quando os erros são identificados, uma rodada de processamento pode ser interrompida ou invalidada, e/ou um relatório de erros ou de falhas pode ser gerado. Em algumas modalidades, se ocorrer uma falha no disco, um material (por exemplo, uma amostra) não pode ser adequadamente movido para uma câmara de detecção, o qual vai ser analisado ou averiguado mais tarde quanto à presença ou ausência de um analito de interesse. Como resultado, os sistemas, os métodos e os dispositivos da presente invenção podem ser usados para determinar se um material está presente em uma câmara de detecção particular para determinar ou confirmar a validade dos resultados do ensaio.

[00010] Se o material não estiver presente, pode ser inferido que ocorreu uma falha na transferência do material para a câmara de detecção, e resultados falsos do ensaio podem ser evitados.

[00011] Alguns aspectos da presente invenção provêm um método para o processamento de dispositivos de processamento de amostras. O método pode incluir a provisão de um dispositivo de processamento de amostras que compreende uma câmara de detecção; a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação; e a determinação se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção, enquanto é girado o dispositivo de processamento de amostras.

[00012] Alguns aspectos da presente invenção provêm um método para o processamento de dispositivos de processamento de amostras. O método pode incluir a provisão de um dispositivo de processamento de amostras que compreende uma câmara de detecção; a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação; e a averiguação óptica da câmara de detecção quanto a uma propriedade óptica de um material para determinar se o material está presente na câmara de detecção, em que a averiguação óptica ocorre enquanto é girado o dispositivo de processamento de amostras.

[00013] Alguns aspectos da presente invenção provêm um método para o processamento de dispositivos de processamento de amostras. O método pode incluir a provisão de um dispositivo de processamento de amostras que compreende uma disposição de processamento. A disposição de processamento pode incluir uma câmara de entrada, uma câmara de detecção, e um canal posicionado para acoplar de maneira fluida com a câmara de entrada e a câmara de detecção. O método também pode incluir o posicionamento de uma amostra na câmara de entrada da disposição de processamento do dispositivo de processamento de amostras, e a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação para mover a amostra para a câmara de detecção. O método pode ainda incluir, depois de ter girado o dispositivo de processamento de amostras para mover a amostra para a câmara de detecção, a averiguação óptica da câmara de detecção quanto a uma propriedade óptica da amostra para determinar se a amostra se moveu para a câmara de detecção. O dispositivo de processamento de amostras pode ser girado enquanto a câmara de detecção é opticamente averiguada.

[00014] Alguns aspectos da presente invenção provêm um método para o processamento de dispositivos de processamento de amostras. O método pode incluir a provisão de um dispositivo de processamento de amostras que compreende uma disposição de processamento. A disposição de processamento pode incluir uma câmara de entrada, uma câmara de detecção, e um canal posicionado para acoplar de maneira fluida com a câmara de entrada e a câmara de detecção. O método pode ainda incluir o posicionamento de uma amostra na câmara de entrada de pelo menos uma disposição de processamento no dispositivo de processamento de amostras; e a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação para mover a amostra para a câmara de detecção. O método também pode incluir a averiguação óptica da câmara de detecção da disposição de processamento antes de girar o dispositivo de processamento de amostras para mover a amostra para a câmara de detecção para obter uma primeira varredura de fundo, e a averiguação óptica da câmara de detecção da disposição de processamento para obter uma segunda varredura depois de ter girado o dispositivo de processamento de amostras para mover a amostra para a câmara de detecção. O dispositivo de processamento de amostras pode ser girado em torno do eixo de rotação enquanto é feita a averiguação óptica da câmara de detecção para obter pelo menos uma dentre a primeira varredura e a segunda varredura do fundo. O método pode ainda incluir a comparação da primeira varredura do fundo com a segunda varredura para determinar se existe uma mudança limite entre a primeira varredura do fundo e a segunda varredura.

[00015] Alguns aspectos da presente invenção provêm um sistema para o processamento de dispositivos de processamento de amostras. O sistema pode incluir um dispositivo de processamento de amostras que compreende uma câmara de detecção; um motor configurado para girar o dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação; um módulo óptico operativamente posicionado em relação ao dispositivo de processamento de amostras e configurado para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção do dispositivo de processamento de amostras.

[00016] Outras características e aspectos da presente invenção tornar-se-ão aparentes ao levar em consideração a descrição detalhada e os desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00017] A FIG. 1 é um diagrama esquemático de um sistema de processamento de amostras de acordo com uma modalidade da presente invenção, em que o sistema inclui um dispositivo de detecção de fluorescência multiplex, um dispositivo de aquisição de dados, e um sistema de manipulação de disco.

[00018] A FIG. 2 é um diagrama esquemático que ilustra um módulo de detecção óptica exemplificador, que possa corresponder a qualquer um dos módulos de uma pluralidade de ópticos do dispositivo de detecção de fluorescência multiplex da FIG. 1.

[00019] A FIG. 3 é uma vista em elevação anterior de um dispositivo de detecção de acordo com uma modalidade da presente invenção, em que o dispositivo de detecção inclui um jogo de módulos ópticos removíveis dentro de um invólucro, o qual inclui um módulo óptico removível principal e dois módulos ópticos removíveis suplementares.

[00020] A FIG. 4 é uma vista em elevação lateral do dispositivo de detecção da FIG. 3.

[00021] A FIG. 5 é vista em perspectiva do dispositivo de detecção das FIGS. 3-4, com um módulo óptico removido para expor um conector do módulo.

[00022] A FIG. 6 é a vista em perspectiva de componentes internos de um módulo óptico removível principal exemplificador do dispositivo de detecção das FIGS. 3-5.

[00023] A FIG. 7 é uma vista em perspectiva de componentes internos de um módulo óptico removível suplementar exemplificador do dispositivo de detecção das FIGS. 3-5.

[00024] A FIG. 8 é uma vista em elevação lateral do dispositivo de detecção das FIGS. 3-5, com um sistema de controle de válvula a laser localizado sobre um entalhe em um disco, e um sistema de pórtico.

[00025] A FIG. 9 é um diagrama de blocos esquemático que ilustra uma modalidade do exemplo do dispositivo de detecção de fluorescência multiplex em mais detalhes.

[00026] A FIG. 10 é um diagrama de blocos de um detector simples acoplado a quatro fibras ópticas de um feixe de fibras ópticas.

[00027] A FIG. 11 é um fluxograma que ilustra a operação exemplificadora do dispositivo de detecção de fluorescência multiplex.

[00028] A FIG. 12 é um fluxograma que ilustra a operação exemplificadora do sistema de controle de válvula a laser para o dispositivo de detecção.

[00029] A FIG. 13A é um diagrama exemplificador de um entalhe em um disco.

[00030] A FIG. 13B é um diagrama horário que ilustra um método exemplificador para detectar bordas internas e externas de um entalhe em um disco.

[00031] A FIG. 13C é um diagrama horário que ilustra um método exemplificador para determinar uma posição local de um sistema de controle de válvula a laser.

[00032] A FIG. 14 é um fluxograma que ilustra a determinação exemplificadora de uma posição local de um sistema de controle de válvula a laser.

[00033] A FIG. 15 é um fluxograma que ilustra um método exemplificador de detecção da luz e de dados de amostragem de um disco.

[00034] A FIG. 16 é uma vista superior em perspectiva de um dispositivo de processamento de amostras de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00035] A FIG. 17 é uma vista inferior em perspectiva do dispositivo de processamento de amostras da FIG. 16.

[00036] A FIG. 18 é uma vista de planta superior do dispositivo de processamento de amostras das FIGS. 16-17.

[00037] A FIG. 19 é uma vista de planta inferior do dispositivo de processamento de amostras das FIGS. 16-18.

[00038] A FIG. 20 é uma vista de planta superior aproximada de uma parte do dispositivo de processamento de amostras das FIGS. 16-19.

[00039] A FIG. 21 é uma vista de planta inferior aproximada da parte do dispositivo de processamento de amostras mostrado na FIG. 20.

[00040] A FIG. 22 é uma vista lateral em seção transversal do dispositivo de processamento de amostras das FIGS. 16-21, tomada ao longo da linha 22-22 da FIG. 21.

[00041] A FIG. 23 é uma vista de planta inferior de um dispositivo de processamento de amostras de acordo com uma outra modalidade da presente invenção.

[00042] A FIG. 24 é uma vista explodida em perspectiva de um sistema de manipulação de disco de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00043] A FIG. 25 é uma representação gráfica esquemática de uma modalidade de um método para comparar duas varreduras de uma câmara de detecção para determinar se uma amostra está presente na câmara de detecção.

[00044] A FIG. 26 é um fluxograma que ilustra um método exemplificador de processamento de uma amostra em um dispositivo de processamento de amostras e que determina se uma amostra está presente em uma câmara de detecção de um dispositivo de processamento de amostras.

[00045] As FIGS. 27-30 mostram representações gráficas de resultados da detecção de menisco para amostras de 5 pl, 10 pl, 15 pl e 20 pl, respectivamente, tal como relatado no Exemplo 1; cada figura mostra uma primeira varredura do fundo e uma segunda varredura de intensidade retrodifusa (unidades arbitrárias) versus a posição do pórtico.

[00046] A FIG. 31 mostra uma representação gráfica da detecção do nível de fluido total ao usar a detecção de fluorescência, tal como relatado no Exemplo 3, Abordagem 2; cada lote mostra a porcentagem de aumento na fluorescência sobre o fundo versus a posição do pórtico.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00047] Antes que qualquer modalidade da presente invenção seja explicada em detalhes, deve ser compreendido que a invenção não fica limitada em sua aplicação aos detalhes da construção e à disposição dos componentes indicado na descrição a seguir ou ilustrado nos desenhos a seguir. A invenção é passível de outras modalidades e de ser praticada ou ser levada a efeito de várias maneiras. Além disso, deve ser compreendido que a fraseologia e a terminologia aqui usadas são com para a finalidade de descrição e não devem ser consideradas como limitadoras. O uso de "inclui", "compreende" ou "tem" e as suas variações deve englobar os itens listados a seguir e seus equivalentes, bem como itens adicionais. A menos que esteja especificado ou limitado de algum outro modo, os termos "montado", "conectado", "suportado" e "acoplado" e as variações dos mesmos são usadas amplamente e englobam as montagens, as conexões, os suportes e os acoplamentos diretos e indiretos. Além disso, "conectado" e "acoplado" não ficam restringidos às conexões ou aos acoplamentos físicos ou mecânicos. Deve ser compreendido que outras modalidades podem ser utilizadas, e que mudanças estruturais ou lógicas podem ser feitas sem que se desvie do âmbito da presente invenção. Além disso, termos tais como "anterior", "posterior", "superior" e "inferior" e outros do gênero só são usados para descrever elementos uma vez que estejam relacionados uns aos outros, mas de nenhuma maneira se prestam a recitar orientações específicas do aparelho, indicar ou implicar orientações necessárias ou requeridas do aparelho, ou especificar como a invenção aqui descrita será usada, montada, exibida ou posicionada em uso.

[00048] A presente invenção refere-se de modo geral a sistemas de processamento de amostras, aos métodos e aos dispositivos para o processamento de dispositivos de processamento de amostras, e em particular para detectar se um material está presente em uma câmara particular de um dispositivo de processamento de amostras. Mais particularmente, em algumas modalidades, os sistemas, os métodos e os dispositivos da presente invenção podem ser usados para detectar se um volume selecionado de um material está presente em uma câmara particular. Em alguns casos, o dispositivo de processamento de amostras usado para processar de modo fluido e manipular uma amostra pode incluir vários elementos de válvula e introdução. Por exemplo, uma amostra pode ser carregada no dispositivo de processamento de amostras, várias válvulas, canais, câmaras e/ou dispositivos de introdução podem ser usados para processar e mover a amostra através de vários compartimentos do dispositivo de processamento de amostras, e finalmente terminando em uma câmara de processamento ou de detecção em que a amostra será ensaiada ou averiguada (por exemplo, opticamente) para determinar a ausência, a presença e/ou a quantidade de um analito de interesse na amostra. A fim de verificar se ocorreu uma falha no processamento de modo fluido da amostra no dispositivo de processamento de amostras, pode ser útil saber se a amostra foi transferida corretamente ao processo, ou à câmara de detecção. Como resultado, os sistemas, os métodos e os dispositivos da presente invenção são voltados para a determinação se uma amostra, ou um volume selecionado da amostra, está presente na câmara de detecção.

[00049] Em algumas modalidades da presente invenção (por exemplo, descrito abaixo com respeito ao dispositivo de processamento de amostras 300 das FIGS. 16-22), uma amostra de interesse (por exemplo, uma amostra bruta, tal como uma amostra de paciente bruta, uma amostra ambiental bruta, etc.) pode ser carregada separadamente de vários reagentes ou meios que serão usados no processamento da amostra para um ensaio em particular. Em algumas modalidades, tais reagentes podem ser adicionados como um reagente de coquetel simples ou "mistura principal" que inclui todos os reagentes necessários para um ensaio de interesse. A amostra pode ser suspensa ou preparada em um diluente, e o diluente pode incluir ou ser o mesmo que o reagente para o ensaio de interesse. A amostra e o diluente serão aqui indicados meramente como "amostra" para fins de simplicidade, e uma amostra combinada com um diluente ainda é considerada de modo geral como uma amostra bruta, uma vez que ainda não foi executado nenhum processamento substancial, introdução, lise, ou algo do gênero.

[00050] A amostra pode incluir um sólido, um líquido, um semissólido, um material gelatinoso, e as combinações dos mesmos, como uma suspensão de partículas em um líquido. Em algumas modalidades, a amostra pode ser um líquido aquoso.

[00051] O dispositivo de processamento de amostras pode então incluir um meio para mover a amostra e os reagentes através do dispositivo de processamento de amostras e que combina finalmente a amostra e os reagentes onde e quando necessário. Em algumas modalidades, os reagentes (por exemplo, a mistura principal de reagentes) podem incluir um ou mais controles internos que podem ser usados para validar que a reação e os reagentes estão funcionando. Por exemplo, um canal de um sistema de detecção multiplex pode ser usado para detectar o controle interno e confirmar que os reagentes foram transferidos no dispositivo de processamento de amostras de modo apropriado e estão funcionando corretamente quando nenhuma amplificação é detectada nos outros canais do sistema de detecção multiplex. Isto é, o controle interno pode ser usado para validar falsos negativos, e a falta de amplificação de controle interno invalida a rodada de processamento. No entanto, em uma amostra bruta, não há nenhum controle interno similar. Portanto, se houver uma falha na manipulação e na transferência da amostra (por exemplo, nos dispositivos de válvula ou de introdução), de maneira tal que a amostra nunca alcance a câmara de detecção e nunca seja combinada com a mistura principal de reagentes, o controle interno na mistura principal de reagentes ainda vai ser amplificado, conduzindo a uma possível determinação de falso negativo. Os sistemas de processamento de amostras, os métodos e os dispositivos da presente invenção podem ser usados para verificar se a amostra se moveu para a câmara de detecção, e/ou se um volume selecionado da amostra está presente na câmara de detecção. Se tal verificação não for encontrada, isto pode ser indicado, por exemplo, ao iniciar um alerta, ao gerar um relatório de falhas, ao invalidar uma rodada de processamento, ao interromper uma rodada de processamento, etc., ou uma combinação dos mesmos.

[00052] A frase "amostra bruta" é usada de modo geral para se referir a uma amostra que não é submetida a nenhum processamento ou manipulação antes de ser carregada no dispositivo de processamento de amostras, além de ser meramente diluída ou suspensa em um diluente. Isto é, uma amostra bruta pode incluir células, resíduos, inibidores, etc., e não ter sido previamente lisada, lavada, protegida ou algo do gênero, antes de ser carregada no dispositivo de processamento de amostras. Uma amostra bruta também pode incluir uma amostra que é obtida diretamente de uma fonte e transferida de um recipiente a outro sem manipulação. A amostra bruta também pode incluir um espécime de paciente em uma variedade de meios, incluindo, mas sem ficar a eles limitados, um meio de transporte, o fluido espinal cerebral, o sangue integral, o plasma, o soro, etc. Por exemplo, uma amostra de cotonete nasal que contém as partículas virais obtidas de um paciente pode ser transportada e/ou armazenada em um tampão ou meio de transporte (que pode conter antimicrobicidas) usado para suspender e estabilizar as partículas antes do processamento. Uma parte do meio de transporte com as partículas suspensas pode ser considerada como a "amostra". Todas as "amostras" usadas com os dispositivos e os sistemas da presente invenção e aqui discutidas podem ser amostras brutas.

[00053] As FIGS. 1-15 ilustram de modo geral um sistema de processamento de amostras de acordo com a presente invenção, incluindo as características, os elementos, as funções e os métodos de operação de tal sistema, incluindo os componentes e as características usados para a detecção óptica. Tal sistema de processamento de amostras pode ser usado para o processamento de dispositivos de processamento de amostras. O dispositivo de processamento de amostras pode em geral ser consumível (por exemplo, descartável) e incluir vários elementos fluidos (isto é, microfluidos) com capacidade de dirigir e manipular amostras de interesse. O sistema de processamento de amostras pode ser usado para detectar várias características da amostra e do dispositivo de processamento de amostras.

[00054] As FIGS. 16-23 ilustram modalidades exemplificadoras de dispositivos de processamento de amostras (por exemplo, "discos") que podem ser usados de acordo com a presente invenção e que podem ser empregados nos sistemas de processamento de amostras da presente invenção.

[00055] A FIG. 24 ilustra pelo menos uma parte de um sistema de manipulação de disco exemplificador da presente invenção que pode formar uma parte de, ou ser usado com, um sistema de processamento de amostras da presente invenção. Em particular, a FIG. 24 mostra a interação de um dispositivo de processamento de amostras exemplificador (isto é, o dispositivo de processamento de amostras das FIGS. 16-22) com uma tampa e uma placa base do sistema de manipulação de disco. Isto é, a FIG. 24 mostra como um "disco" pode interagir fisicamente (por exemplo, estrutural, mecânica e/ou termicamente) com vários componentes de um sistema de processamento de amostras da presente invenção.

[00056] Deve ser compreendido que embora os dispositivos de processamento de amostras da presente invenção sejam aqui ilustrados como sendo de formato circular e às vezes aqui indicados como "discos", uma variedade de outros formatos e configurações de dispositivos de processamento de amostras da presente invenção é possível, e a presente invenção não fica limitada a dispositivos de processamento de amostras circulares. Como resultado, o termo "disco" é aqui usado frequentemente no lugar de "dispositivo de processamento de amostras" para fins de brevidade e simplicidade, mas este termo não se presta a ser limitador.

Sistemas de Processamento de Amostras

[00057] Os sistemas de processamento de amostras da presente invenção podem ser usados nos métodos que envolvem processamento térmico, por exemplo, processos químicos sensíveis tais como a amplificação de reação de cadeia de polimerase (PCR), a amplificação mediada por transcrição (TMA), a amplificação baseada em sequência de ácido nucleico (NASBA), a reação de cadeia de ligase (RCL), a replicação de sequência de autossustentação, estudos cinéticos de enzimas, ensaios de ligação de ligandos homogêneos, imunoensaios, tais como o ensaio de imunosorvente ligado com enzima (ELISA), e processos bioquímicos mais complexos ou outros processos que requerem um controle térmico preciso e/ou variações térmicas rápidas. Os sistemas de processamento de amostras têm a capacidade de prover a rotação simultânea de um dispositivo de processamento de amostras além de efetuar o controle sobre a temperatura de materiais de amostra em câmaras de processamento nos dispositivos.

[00058] Alguns exemplos das técnicas ou dos materiais de construção apropriados que podem ser adaptados para o uso em relação à presente invenção podem ser descritos, por exemplo, nas Patentes U.S. da mesma cessionária da presente patente No. 6.734.401, 6987253, 7435933, 7164107 e 7.435.933, intituladas SISTEMAS DE DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS E MÉTODOS APERFEIÇOADOS (Bedingham et al.); Patente U.S. no. 6.720.187, intitulada DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS DE MÚTIPLOS FORMATOS (Bedingham et al.); Publicação de Patente U.S. No. 2004/0179974, intitulada DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS DE MÚLTIPLOS FORMATOS E SISTEMAS (Bedingham et al.); Patente U.S. No. 6.889.468, intitulada SISTEMAS E MÉTODOS MODULARES PARA USAR DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS (Bedingham et al.); Patente U.S. No. 7.569.186, intitulada SISTEMAS PARA USAR DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS (Bedingham et al.); Publicação de Patente U.S. No. 2009/0263280, intitulada ESTRUTURA TÉRMICA PARA DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS (Bedingham et al.); Patente U.S. No. 7.322.254 e Publicação de Patente No. 2010/0167304, intitulada APARELHO E MÉTODO DE VÁLVULA VARIÁVEL (Bedingham et al.); Patente U.S. No. 7.837.947 e Publicação de Patente U.S. No. 2011/0027904, intitulada MISTURAÇÃO DE AMOSTRAS EM UM DISPOSITIVO MICROFLUÍDICO (Bedingham et al.); Patentes U.S. No. 7.192.560 e 7.871.827 e Publicação de Patente U.S. No. 2007/0160504, intitulada MÉTODOS E DISPOSITIVOS PARA A REMOÇÃO DE MOLÉCULAS ORGÂNICAS DE MISTURAS BIOLÓGICAS AO USAR TROCA DE ÂNIONS (Parthasarathy et al.); Publicação de Patente U.S. No. 2005/0142663, intitulada MÉTODOS PARA O ISOLAMENTO DE ÁCIDO NUCLEICO E KITS USANDO UM DISPOSITIVO MICROFLUÍDICO E ETAPA DE CONCENTRAÇÃO (Parthasarathy et al.); Patente U.S. No. 7.754.474 e Publicação de Patente U.S. No. 2010/0240124, intitulada DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS AMOSTRA, SISTEMAS E MÉTODOS DE COMPRESSÃO (Aysta et al.); Patente U.S. No. 7.763.210 e Publicação de Patente U.S. No. 2010/0266456, intitulada DISCOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS MICROFLUÍDICOS COMPATÍVEIS (Bedingham et al.); Patentes U.S. No. 7.323.660 e 7.767.937, intituladas APARELHOS, KITS E MÓDULOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS MODULARES (Bedingham et al.); Patente U.S. No. 7.709.249, intitulado DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FLUORESCÊNCIA MULTIPLEX QUE TEM UM FEIXE DE FIBRAS QUE ACOPLA MÚLTIPLOS MÓDULOS ÓPTICOS A UM detector COMUM (Bedingham et al.); Patente U.S. No. 7.507.575, intitulada DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FLUORESCÊNCIA MULTIPLEX QUE TEM MÓDULOS ÓPTICOS REMOVÍVEIS (Bedingham et al.); Patentes U.S. No. 7.527.763 e 7.867.767, intituladas SISTEMA DE CONTROLE DE VÁLVULA PARA UM DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FLUORESCÊNCIA MULTIPLEX ROTATIVO (Bedingham et al.); Publicação de Patente U.S. No. 2007/0009382, intitulada ELEMENTO DE AQUECIMENTO PARA UM DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FLUORESCÊNCIA MULTIPLEX ROTATIVO (Bedingham et al.); Publicação de Patente U.S. No. 2010/0129878, intitulada MÉTODOS PARA A AMPLIFICAÇÃO NUCLEICA (Parthasarathy et al.); Publicação de Patente U.S. No. 2008/0149190, intitulada MÉTODOS DE TRANSFERÊNCIA TÉRMICA E ESTRUTURAS PARA SISTEMAS MICROFLUÍDICOS (Bedingham et al.); Publicação de Patente U.S. No. 2008/0152546, intitulada DISPOSITIVOS, SISTEMAS E MÉTODOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS APERFEIÇOADOS (Bedingham et al.); Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2011/0117607, intitulada SISTEMAS DE COMPRESSÃO ANULAR E MÉTODOS PARA DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS (Bedingham et al.); Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2011/0117656, intitulada SISTEMAS E MÉTODOS PARA PROCESSAMENTO DE DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS (Robole et al.); Pedido de Patente Provisório U.S. No. de série 60/237.151, depositado em 02 de outubro de 2000 e intitulado a DISPOSITIVOS, SISTEMAS E MÉTODOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS (Bedingham et al.); Patentes U.S. No. D638550 e D638951, intituladas COBERTURA DE DISCO DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS (Bedingham et al.); Pedido de Patente U.S. No. 29/384.821, intitulado COBERTURA DE DISCO DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS (Bedingham et al.), depositado em 04 de fevereiro de 2011; e Patente U.S. No. D564667, intitulada DISCO DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS GIRÁVEL (Bedingham et al.). O teor integral dessas citações é aqui incorporado a título de referência.

[00059] Outras construções potenciais do dispositivo podem ser encontradas, por exemplo, na Patente U.S. No. 6.627.159, intitulada PREENCHIMENTO CENTRÍFUGO DE DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS (Bedingham et al.); Patentes U.S. No. 7.026.168, 7.855.083 e 7.678.334, e Publicações de Patente U.S. No. 2006/0228811 e 2011/0053785, intituladas DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS (Bedingham et al.); Patentes U.S. No. 6.814.935 e 7.445.752, intituladas DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS E CARREADORES (Harms et al.); e Patente U.S. No 7.595.200, intitulada DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS E CARREADORES (Bedingham et al.). O teor integral dessas citações é aqui incorporado a título de referência.

[00060] Um sistema de processamento de amostras que tem a capacidade de detecção de fluorescência multiplex, incluindo várias características, elementos e a operação de tal sistema, será descrito agora.

[00061] A FIG. 1 é um diagrama esquemático que ilustra uma modalidade exemplificadora de um dispositivo de detecção de fluorescência multiplex 10, um dispositivo de aquisição de dados 21, e um sistema de manipulação de disco 500 que podem ser empregados como parte de um sistema de processamento de amostras 12. O sistema de manipulação de disco 500 será descrito em mais detalhes a seguir com referência à FIG. 24. O dispositivo de detecção 10 pode ser usado para detectar várias características de uma amostra, inclusive se uma amostra, ou um volume selecionado de uma amostra, está presente em uma câmara de detecção de um dispositivo de processamento de amostras (por exemplo, um disco giratório 13). Em algumas modalidades, o dispositivo de processamento de amostras pode ser consumível e substituível e pode não ser necessariamente considerado como fazendo parte do sistema de processamento de amostras 12, mas, ao invés disto, pode ser usado com, ou ser processado, pelo sistema de processamento de amostras 12.

[00062] No exemplo ilustrado, o dispositivo 10 tem quatro módulos ópticos 16 que provêm quatro "canais" para uma detecção óptica de quatro corantes diferentes. Em particular, o dispositivo 10 tem quatro módulos ópticos 16 que excitam regiões diferentes do disco giratório 13 a qualquer momento, e coleta a energia da luz fluorescente emitida a comprimentos de onda diferentes das corantes. Como resultado, os módulos 16 podem ser usados para averiguar múltiplas reações paralelas que ocorrem dentro da amostra 22, e/ou determinar se a amostra 22, ou um volume selecionado da amostra 22, está localizada em uma região desejada (por exemplo, dentro de uma câmara particular) do disco 13.

[00063] As reações múltiplas podem, por exemplo, ocorrer simultaneamente dentro de uma única câmara de um disco giratório 13. Cada um dos módulos ópticos 16 averigua a amostra 22 e coleta a energia da luz fluorescente a comprimentos de onda diferentes enquanto o disco 13 gira. Por exemplo, as fontes de excitação dentro dos módulos 16 podem ser sequencialmente ativadas por períodos suficientes para coletar dados aos comprimentos de onda correspondentes. Isto é, um primeiro módulo óptico 16 pode ser ativado por um período de tempo para coletar dados em uma primeira faixa de comprimentos de onda selecionados para um primeiro corante que corresponde a uma primeira reação. A fonte de excitação pode então ser desativada, e uma fonte de excitação dentro de um segundo módulo óptico 16 pode ser ativada para averiguar a amostra 22 em uma segunda faixa de comprimentos de onda selecionados para um segundo corante que corresponde a uma segunda reação. Esse processo pode continuar até que os dados sejam capturados de todos os módulos ópticos 16. Em uma modalidade, cada uma das fontes de excitação dentro dos módulos ópticos 16 é ativada por um período inicial de cerca de 0,5 segundo para alcançar o estado constante seguido por um período de averiguação que dura de 10 a 50 rotações do disco 13. Em outras modalidades, as fontes de excitação podem ser arranjadas em sequência por períodos mais curtos (por exemplo, 1 ou 2 milissegundos) ou mais longos. Em algumas modalidades, mais de um módulo óptico podem ser ativados simultaneamente para a averiguação simultânea da amostra 22 sem interromper a rotação do disco 13.

[00064] Embora uma única amostra 22 seja ilustrada, o disco 13 pode conter uma pluralidade de câmaras que contêm amostras. Os módulos ópticos 16 podem averiguar algumas ou todas as câmaras diferentes a comprimentos de onda diferentes. Em uma modalidade, o disco 13 inclui o espaço de 96 câmaras em torno de uma circunferência do disco 13. Com um disco de 96 câmaras e os quatro módulos ópticos 16, o dispositivo 10 pode ser capaz de adquirir dados de 384 espécies diferentes.

[00065] Em uma modalidade, os módulos ópticos 16 incluem fontes de excitação que são diodos emissores de luz (LEDs) baratos de alta potência, que estão comercialmente disponíveis em uma variedade de comprimentos de onda e têm vidas úteis longas (por exemplo, 100.000 horas ou mais). Em uma outra modalidade, os bulbos de halogênio ou as lâmpadas de mercúrio convencionais podem ser usados como fontes de excitação.

[00066] Tal como ilustrado na FIG. 1, cada um dos módulos ópticos 16 pode ser acoplado a uma perna de um feixe de fibras ópticas 14. O feixe de fibras ópticas 14 provê um mecanismo flexível para a coleta de sinais fluorescentes dos módulos ópticos 16 sem perda da sensibilidade. De modo geral, um feixe de fibras ópticas compreende múltiplas fibras ópticas colocadas lado a lado e unidas umas às outras nas extremidades e encerradas em uma camisa de proteção flexível. Alternativamente, o feixe de fibras ópticas 14 pode compreender um número menor de fibras de múltiplos modos de diâmetro grande distintas, tanto de vidro quanto de plástico, que têm uma extremidade comum. Por exemplo, para um dispositivo de quatro módulos ópticos, o feixe de fibras ópticas 16 pode compreender quatro fibras de múltiplos modos distintas, cada uma das quais tem um diâmetro de núcleo de 1 mm. A extremidade comum do feixe contém as quatro fibras ligadas umas às outras. Neste exemplo, a abertura do detector 18 pode ser de 8 mm, que é mais do que suficiente para o acoplamento às quatro fibras.

[00067] Neste exemplo, o feixe de fibras ópticas 14 acopla os módulos ópticos 16 a um detector simples 18. As fibras ópticas conduzem a luz fluorescente coletada pelos módulos ópticos 16 e transferem eficazmente a luz capturada ao detector 18. Em uma modalidade, o detector 18 é um tubo fotomultiplicador. Em uma outra modalidade, o detector pode incluir múltiplos elementos fotomultiplicadores, um para cada fibra óptica, dentro do detector simples. Em outras modalidades, um ou mais detectores de estado sólido podem ser usados.

[00068] O uso de um detector simples 18 pode ser vantajoso, uma vez que permite o uso de um detector altamente sensível e possivelmente caro (por exemplo, um fotomultiplicador), enquanto mantém um custo mínimo, uma vez que somente um detector simples precisa ser usado. Um detector simples é aqui discutido; no entanto, um ou mais detectores podem ser incluídos para detectar um número maior de corantes. Por exemplo, quatro módulos ópticos adicionais 16 e um segundo detector podem ser adicionados ao sistema para permitir a detecção de oito comprimentos de onda diferentes emitidos de um disco. Um feixe de fibras ópticas exemplificador acoplado a um detector simples para o uso com o disco giratório 13 é descrito na Patente U.S. No. 7.709.249 de intitulada "DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FLUORESCÊNCIA MULTIPLEX QUE TEM UM FEIXE DE FIBRAS ÓPTICAS QUE ACOPLA MÚLTIPLOS MÓDULOS ÓPTICOS A UM DETECTOR COMUM", depositada em 05 de julho de 2005, cujo teor integral é aqui incorporado a título de referência.

[00069] Os módulos ópticos 16 podem ser removíveis do dispositivo e facilmente intercambiáveis com outros módulos ópticos que são otimizados para a averiguação a comprimentos de onda diferentes. Por exemplo, os módulos ópticos 16 podem ser fisicamente montados dentro de localizações de um invólucro do módulo. Cada um dos módulos ópticos 16 pode ser facilmente inserido dentro de uma respectiva localização do invólucro ao longo de guias (por exemplo, sulcos recuados) que acoplam com uma ou mais marcações (por exemplo, pinos guias) do módulo óptico. Cada um dos módulos ópticos 16 pode ser fixado dentro do carro por uma trava, um ímã, um parafuso ou um outro dispositivo de fixação. Cada módulo óptico inclui uma porta de saída óptica (mostrado nas FIGS. 6 e 7) para acoplar a uma perna do feixe de fibras ópticas 14. A porta de saída óptica pode ter uma extremidade aparafusada acoplada a um conector aparafusado da perna. Alternativamente, uma forma de "conexão rápida" pode ser usada (por exemplo, uma conexão deslizável que tem um anel em O e um pino de captura) que permite que o feixe de fibras ópticas 14 seja acoplado e desacoplado de maneira deslizável da porta de saída óptica. Além disso, cada um dos módulos ópticos 16 pode ter um ou mais coxins de contato elétrico ou circuitos flexíveis para acoplar eletronicamente à unidade de controle 23 quando completamente inserido. Os módulos ópticos removíveis exemplificadores para o uso com o disco giratório 13 são descritos na Patente U.S. No. 7.507.575 intitulada "DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FLUORESCÊNCIA MULTIPLEX QUE TEM MÓDULOS ÓPTICOS REMOVÍVEIS" depositada em 05 de julho de 2005, cujo teor integral é aqui incorporado a título de referência.

[00070] A arquitetura modular do dispositivo 10 permite que o dispositivo seja adaptado facilmente para todos os corantes fluorescentes usados em um determinado ambiente de análise, tal como PCR multiplex. Outras químicas que podem ser usadas no dispositivo 10 incluem Invader (Third Wave, Madison, Wisconsin), Transcripted-mediated Amplification (GenProbe, San Diego, Califórnia), ensaio imunosorvente ligado por enzima etiquetada com fluorescência (ELISA), e/ou hibridização in situ com fluorescência (FISH). A arquitetura modular do dispositivo 10 pode propiciar uma outra vantagem, uma vez que a sensibilidade de cada módulo óptico 16 pode ser otimizada pela escolha da fonte de excitação correspondente (não mostrada) e filtros de excitação e de detecção para uma pequena faixa alvo específica de comprimentos de onda a fim de excitar seletivamente e detectar um corante correspondente na reação multiplex.

[00071] Para a finalidade de exemplo, o dispositivo 10 é ilustrado em um disposição multiplex de 4 cores, mas mais ou menos canais podem ser usados com o feixe de fibras ópticas 14 apropriado. Esse desenho modular permite que um usuário atualize facilmente o dispositivo 10 no campo simplesmente ao adicionar um outro módulo óptico 16 ao dispositivo 10 e ao inserir uma perna do feixe de fibras ópticas 14 no novo módulo óptico. Os módulos ópticos 16 podem ter integrado componentes eletrônicos que identificam os módulos ópticos e descarregam dados de calibração em um módulo de controle interno ou outros componentes eletrônicos internos (por exemplo, a unidade de controle 23) do dispositivo 10.

[00072] No exemplo da FIG. 1, as amostras 22 são contidas nas câmaras do disco 13, que é montado em uma plataforma rotativa sob o controle da unidade de controle 23 (uma modalidade de uma plataforma rotativa é mostrada apenas a título de exemplo na FIG. 24). Um ativador de sensor de entalhe 27 provê um sinal de saída utilizado pela unidade de controle 23 para sincronizar o dispositivo de aquisição de dados 21 com a posição da câmara durante a rotação do disco. O ativador 27 do sensor de entalhe pode ser um sensor mecânico, elétrico, magnético ou óptico. Por exemplo, tal como descrito em mais detalhes a seguir, o ativador 27 do sensor de entalhe pode incluir uma fonte de luz que emita um feixe de luz através de um disco através de um entalhe formado através do disco 13 que seja detectado a cada rotação do disco. Como um outro exemplo, o ativador do sensor de entalhe pode detectar a luz refletida para finalidades de sincronizar a rotação do disco 13 e a aquisição de dados pelos módulos 16 e pelo detector 18. Em outras modalidades, o disco 13 pode incluir uma aba, uma saliência ou uma superfície reflexiva além de ou em lugar do entalhe. O ativador 27 do sensor de entalhe pode usar qualquer estrutura ou mecanismo físico para localizar a posição radial do disco 13 enquanto gira. Os módulos ópticos 16 podem ser fisicamente montados acima da plataforma rotativa 25, de maneira tal que os módulos ópticos 16 fiquem sobrepostos com câmaras diferentes de cada vez.

[00073] O dispositivo de detecção 10 também pode incluir um elemento de aquecimento (não mostrado na FIG. 1, mas um elemento de aquecimento exemplificadora é mostrado em FIG. 24 e descrito a seguir) para modular a temperatura da amostra 22 no disco 13. O elemento de aquecimento pode compreender um bulbo de halogênio cilíndrico contido dentro de um invólucro reflexivo. A câmara reflexiva é moldada para focalizar a radiação do bulbo em uma seção radial do disco 13. De modo geral, a área aquecida do disco 13 pode compreender um anel anular enquanto o disco 13 gira. Nesta modalidade, o formato do invólucro reflexivo pode ser uma combinação de geometrias elíptica e esférica que permitem uma focalização precisa. Em outras modalidades, o invólucro reflexivo pode ser de um formato diferente ou o bulbo pode irradiar amplamente uma área maior. Em outras modalidades, o invólucro reflexivo pode ser moldado para focalizar a radiação do bulbo em uma única área do disco 13, tal como uma única câmara de processamento contendo uma amostra 22.

[00074] Em algumas modalidades, o elemento de aquecimento pode aquecer o ar e forçar o ar quente sobre uma ou mais amostras para modular a temperatura. Além disso, as amostras podem ser aquecidas diretamente pelo disco. Neste caso, o elemento de aquecimento pode ficar localizado na plataforma 25 e acoplar termicamente ao disco 13. A resistência elétrica dentro do elemento de aquecimento pode aquecer uma região selecionada do disco que é controlada pela unidade de controle 23. Por exemplo, uma região pode conter uma ou mais câmaras, possivelmente todo o disco. Um elemento de aquecimento exemplificador para o uso com disco giratório 13 é descrito na Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2007/0009382, intitulada "ELEMENTO AQUECIMENTO PARA UM DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FLUORESCÊNCIA MULTIPLEX GIRATÓRIO", depositada em 05 de julho de 2005, cujo teor integral é aqui incorporado a título de referência.

[00075] Alternativa, ou adicionalmente, o dispositivo 10 também pode incluir um componente de refrigeração (não mostrado). Um ventilador pode ser incluído no dispositivo 10 para fornecer ar frio, isto é, ar à temperatura ambiente, ao disco 13. A refrigeração pode ser necessária para modular apropriadamente a temperatura da amostra e armazenar as amostras depois de uma experiência ser concluída. Em outras modalidades, o componente de refrigeração pode incluir o acoplamento térmico entre a plataforma 25 e o disco 13, uma vez que a plataforma 25 pode reduzir a sua temperatura quando necessário. Por exemplo, algumas amostras biológicas podem ser armazenadas a 4°C para reduzir a atividade da enzima ou a desnaturação da proteína.

[00076] O dispositivo de detecção 10 também pode ter a capacidade de controlar a espécie da reação contida dentro de uma câmara de processamento. Por exemplo, pode ser vantajoso carregar alguma espécie em uma câmara de processamento para gerar uma reação e adicionar mais tarde uma outra espécie à amostra uma vez que a primeira reação tenha terminado. Um sistema de controle de válvula pode ser utilizado para controlar uma válvula que separa uma câmara de contenção interna da câmara de processamento, controlando desse modo a adição da espécie à câmara durante a rotação do disco 13. O sistema de controle d4 válvula pode ser localizado dentro ou montado em um dos módulos ópticos 16 ou separado dos módulos ópticos 16. Diretamente abaixo do laser, sob o disco 13, pode ser disposto um sensor a laser para posicionar o laser em relação ao disco 13.

[00077] Em uma modalidade, o sistema de controle de válvula inclui um laser próximo do infravermelho (NIR) que pode ser dirigido a dois ou mais níveis e potência em combinação com um sensor. Sob um ajuste de baixa potência, o laser pode ser usado para posicionar o disco 13 e visar válvulas seletas, por exemplo, com a detecção pelo sensor da luz NIR emitida pelo laser através de um entalhe no disco 13. Uma vez que a válvula visada é girada na posição, a unidade de controle 23 pode dirigir o laser para emitir um surto curto de energia de alta potência para aquecer a válvula e abrir a válvula visada. O surto de energia forma um espaço vazio na válvula, por exemplo, por meio de perfuração, fusão ou ablação, fazendo com a válvula se abra e permitindo que um fluido flua através de um canal de uma câmara de contenção interna para uma câmara de processamento externa. Em algumas modalidades, o disco 13 pode conter uma pluralidade de válvulas de vários tamanhos e materiais para gerar uma pluralidade de reações em sequência. Mais de um jogo de sistemas de controle de válvula podem ser usados quando da utilização de um disco que tem múltiplas válvula de câmara.

[00078] O dispositivo de aquisição de dados 21 pode coletar dados do dispositivo 10 para cada corante tanto sequencialmente quanto em paralelo. Em uma modalidade, o sistema de aquisição de dados de 21 coleta os dados dos módulos ópticos 16 em sequência, e corrige a sobreposição espacial por um retardo de disparo para cada dos módulos ópticos 16 introduzido a partir do sinal de saída recebido do ativador de sensor de entalhe 27.

[00079] Uma aplicação para o dispositivo 10 é a PCR em tempo real, mas as técnicas aqui descritas podem ser estendidas a outras plataformas que utilizam a detecção de fluorescência a múltiplos comprimentos de onda. O dispositivo 10 pode combinar um ciclo térmico rápido, utilizando o elemento de aquecimento, e elementos microfluídicos centrifugamente dirigidos para o isolamento, a amplificação e a detecção de ácidos nucleicos. Ao fazer uso da detecção de fluorescência multiplex, múltiplas espécies alvo podem ser detectadas e analisadas em paralelo.

[00080] Para a PCR em tempo real, a fluorescência é usada para medir a quantidade de amplificação em uma de três técnicas gerais. A primeira técnica é o uso de um corante, tal como o Sybr Green (Molecular Probes, Eugene, Oregon), cuja fluorescência aumenta com a ligação ao DNA de cordão duplo. A segunda técnica usa sondas etiquetadas com fluorescência cuja fluorescência muda quando ligadas à sequência amplificada alvo (sondas de hibridização, sondas do tipo grampo de cabelo, etc.). Essa técnica é similar ao uso de um corante de ligação de DNA de cordão duplo, mas é mais específica porque a sonda vai se ligar somente a uma determinada seção da sequência alvo. A terceira técnica é o uso de sondas de hidrólise (TaqmanTM, Applied BioSystems, Foster City Califórnia), em que a atividade de exonuclease da enzima polimerase cliva uma molécula de removedor da sonda durante a fase de extensão de PCR, tornando a mesma fluorescentemente ativa.

[00081] Em cada uma das abordagens, a fluorescência é linearmente proporcional à concentração amplificada do alvo. O sistema de aquisição de dados de 21 mede um sinal de saída do detector 18 (ou, alternativamente, opcionalmente amostrado e comunicado pela unidade de controle 23) durante a reação de PCR para observar a amplificação quase em tempo real. Na PCR multiplex, múltiplos alvos são etiquetados com corantes diferentes que são introduzidos independentemente. Falando de modo geral, cada corante terá espectros de absorbância e de emissão diferentes. Por essa razão, os módulos ópticos 16 podem ter fontes de excitação, lentes e filtros relacionados que são selecionados opticamente para a averiguação da amostra 22 a comprimentos de onda diferentes.

[00082] A FIG. 2 é um diagrama esquemático que ilustra um módulo óptico exemplificador 16A, o qual pode corresponder a qualquer um dos módulos ópticos 16 da FIG. 1. Neste exemplo, o módulo óptico 16A contém uma fonte de excitação de alta potência, o LED 30, uma lente de colimação 32, um filtro de excitação 34, um filtro dicroico 36, uma lente de focalização 38, um filtro de detecção 40, e uma lente 42 para focalizar a fluorescência em uma perna do feixe de fibras ópticas 14.

[00083] Consequentemente, a luz de excitação do LED 30 é colimada pela lente de colimação 32, filtrada pelo filtro de excitação 34, transmitida através do filtro dicroico 36, e focalizada na amostra 22 pela lente de focalização 38. A fluorescência resultante emitida pela amostra é coletada pela mesma lente de focalização 38, refletido do filtro dicroico 36, e filtrada pelo filtro de detecção 40 antes de ser focalizada em uma perna do feixe de fibras ópticas 14. O feixe óptico 14 transfere então a luz para o detector 18.

[00084] O diodo emissor de luz 30, a lente de colimação 32, o filtro de excitação 34, o filtro dicroico 36, a lente de focalização 38, o filtro de detecção 40 e a lente 42 são selecionados com base nas faixas de absorção e emissão específicas do corante multiplex com as quais o módulo óptico 16A deve ser usado. Desta maneira, múltiplos módulos ópticos 16 podem ser configurados e contidos dentro do dispositivo 10 para visar corantes diferentes.

[00085] A tabela a seguir lista os componentes exemplificadores que podem ser usados em um dispositivo de detecção de fluorescência multiplex de 4 canais 10 para uma variedade de corantes fluorescentes. Os exemplos de corantes apropriados incluem, mas sem ficar a eles limitados, um corante de 5-carbóxi fluoresceína, isto é, um derivado de fluoresceína, disponível sob a designação de comércio "FAM" junto à Applera, Norwalk, Califórnia; um corante de 6-carbóxi- 2',4,4',5',7,7'-hexacloro fluoresceína, isto é, um derivado de fluoresceína, disponível sob a designação de comércio "HEX" junto à Applera; um corante de 6-carbóxi-4',5'-dicloro-2',7'-dimetóxi fluoresceína, isto é, um derivado de fluoresceína, disponível sob a designação de comércio "JOE" junto à Applera; uma corante de derivado de fluoresceína, disponível sob a designação de comércio "VIC" junto à Applera; uma corante de derivado de fluoresceína, disponível sob a designação de comércio "TET" junto à Applera; um corante de 6-carbóxi-X-rodamina, isto é, um derivado de rodamina, disponível sob a designação de comércio "ROX" junto à Invitrogen, Carlsbad, Califórnia; um corante de intercalação, disponível sob a designação de comércio "SYBR" junto à Invitrogen (indicado na tabela a seguir como "Sybr Green"); um corante de derivado de rodamina disponível sob a designação de comércio de "TEXAS RED" junto à Invitrogen (indicado na tabela a seguir como "Tx Red"); um corante de 5-N-N'-dietil tetrametil indodicarbocianina, isto é, um derivado de cianina, disponível sob a designação de comércio "CY5" junto à Amersham, Buckinghamshire, United Kingdom (indicado na tabela a seguir como "Cy5"); um corante de derivado de fosforamidita disponível sob a designação de comércio "CAL FLUOR RED 610" disponível junto à BioSearch Technologies, Novato, Califórnia (indicado na tabela a seguir e nos exemplos como "CFR610"); e um corante de derivado de indocarbocianina, disponível sob a designação de comércio "QUASAR 670" junto à BioSearch Technologies, Novato, Califórnia (indicado na tabela a seguir como "QUASAR 670").

[00086] Uma vanl tagem da arquitetura de detecção multiplex modular descrita é a flexibilidade na detecção de otimização para uma ampla variedade de corantes e/ou para determinar se um material, ou um volume selecionado de material, está presente em câmaras particulares do disco 13. De maneira concebível, um usuário pode ter um banco de diversos módulos ópticos diferentes 16 que podem ser plugados no dispositivo 10 tal como necessário, dos quais N pode ser usado a qualquer momento, onde N é o número máximo de canais suportados pelo dispositivo. Além disso, uma ou mais dos canais ópticos de um ou mais dos módulos ópticos 16 podem ser dedicadas a detectar (por exemplo, averiguar opticamente) se o material, ou um volume selecionado de material, está presente em câmaras particulares do disco 13. Por exemplo, em algumas modalidades, um canal óptico de FAM pode ser particularmente apropriado para detectar a reflexão retrodifusa de um sinal eletromagnético que é dirigido ao disco 13, e em algumas modalidades, um canal óptico de CFR610 pode ser particularmente apropriado para detectar a presença de material, ou um volume selecionado de material, na câmara de detecção ao usar a fluorescência. Portanto, o dispositivo 10 e os módulos ópticos 16 podem ser usados com qualquer corante fluorescente e método de detecção de PCR. Um feixe de fibras ópticas maior pode ser usado para suportar um número maior de canais de detecção. Além disso, múltiplos feixes de fibras ópticas podem ser usados com múltiplos detectores. Por exemplo, dois feixes de fibras ópticas de 4 pernas podem ser usados com oito módulos ópticos 16 e dois detectores 18.

[00087] A FIG. 3 ilustra uma vista frontal de um jogo exemplificador dos módulos ópticos removíveis dentro de um invólucro. No exemplo da FIG. 3, o dispositivo 10 inclui o braço base 44 e o invólucro 46 do módulo. O módulo óptico principal 48, o módulo óptico suplementar 52 e o módulo óptico suplementar 56 são contidos dentro do invólucro 46 do módulo. Os módulos ópticos 48, 52 e 56 produzem os feixes ópticos de saída 43, 49, 53 e 57, respectivamente, que excitam sequencialmente câmaras de processamento diferentes do disco 13. Em outras palavras, os feixes de saída 43, 49, 53 e 57 seguem a curvatura do disco 13 a cada um excita a mesma posição radial do disco que contém as câmaras de processamento. O módulo óptico 48 contém dois canais ópticos, cada um dos quais emite feixes diferentes 43 e 49. Tal como mostrado, o ativador 27 do sensor de entalhe pode incluir uma fonte de luz infravermelha 31 que produz a luz 35 que é detectada pelo detector 33.

[00088] Cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 pode incluir uma respectiva alavanca de liberação 50, 54 ou 58, respectivamente, para acoplar o invólucro 46 do módulo. Cada alavanca de liberação pode prover um impulso ascendente para acoplar com uma respectiva trava formada dentro do invólucro 46 do módulo. Um técnico ou um outro usuário pode comprimir as alavancas de liberação 50, 54 ou 58, respectivamente, a fim de destravar e remover o módulo óptico 48, 52 ou 56 do invólucro 46 do módulo. O leitor de código de barras 29 pode incluir o laser 62 para identificar o disco 13.

[00089] O braço base 44 se estende do dispositivo de detecção 10 e provê suporte para o invólucro 46 do módulo e os módulos ópticos 48, 52 e 56. O invólucro 46 do módulo pode ser montado com firmeza sobre o braço base 44. O invólucro 46 do módulo pode conter um local adaptado para receber um módulo respectivo dos módulos ópticos 48, 52 e 56. Embora seja descrito para finalidades exemplificadoras com respeito ao invólucro 46 do módulo, o invólucro 46 do módulo do dispositivo de detecção 10 pode ter uma pluralidade de locais para receber os módulos ópticos 48, 52 e 56. Em outras palavras, um invólucro separado não precisa ser usado para os módulos ópticos 48, 52 e 56.

[00090] Cada local do invólucro 46 do módulo pode conter um ou mais trilhos ou guias que ajudam a posicionar corretamente o módulo óptico associado dentro do local quando um técnico ou um outro usuário insere o módulo óptico. Esses guias podem ficar localizados ao longo do topo, do fundo ou dos lados de cada um dos locais. Cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 pode incluir guias ou trilhos que acoplam com os guias ou trilhos dos locais do invólucro 46 do módulo. Por exemplo, o invólucro 46 do módulo pode ter guias protuberantes que acoplam com guias recuados nos módulos ópticos 48, 52 e 56.

[00091] Em algumas modalidades, o invólucro 46 do módulo pode não encerrar completamente cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56. Por exemplo, o invólucro 46 do módulo pode prover pontos de montagem para prender cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 ao braço base 44, mas partes ou o todo de cada módulo óptico podem ser expostos. Em outras modalidades, o invólucro 46 do módulo pode encerrar completamente cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56. Por exemplo, o invólucro 46 do módulo pode incluir uma única porta que se fecha sobre os módulos ópticos 48, 52 e 56, ou uma porta respectiva para cada um dos módulos. Esta modalidade pode ser apropriada para as aplicações onde os módulos são raramente removidos ou o dispositivo de detecção 10 é sujeitado a condições ambientais extremas.

[00092] Um técnico pode remover facilmente qualquer um dos módulos ópticos 48, 52 ou 56, e isto pode ser completado ao usar somente uma mão. Por exemplo, o técnico pode apoiar o seu dedo indicador sob uma virola moldada posicionada abaixo da alavanca de liberação 54 do módulo óptico 52. O polegar do técnico pode então pressionar para baixo a alavanca de liberação 54 para liberar o módulo óptico 52 do invólucro 46 do módulo. Enquanto prende o módulo óptico 52 entre o polegar e o dedo indicador, o técnico pode puxar para trás o módulo óptico para remover o módulo óptico do dispositivo de detecção 10. Outros métodos podem ser usados para remover qualquer um dos módulos ópticos 48, 52 ou 56, incluindo os métodos que utilizam a remoção com duas mãos. A inserção de qualquer um dos módulos ópticos 48, 52 ou 56 pode ser realizada de uma maneira invertida com uma ou duas mãos.

[00093] No exemplo da FIG. 3, os componentes de dois módulos ópticos são combinados para formar o módulo óptico principal 48. O módulo óptico principal 48 pode conter fontes de luz que produzem dois comprimentos de onda diferentes de luz e detectores para detectar cada comprimento de onda de fluorescência diferente das amostras no disco 13. Portanto, o módulo óptico principal 48 pode conectar as duas pernas do feixe de fibras ópticas 14. Desta maneira, o módulo óptico principal 48 pode ser visto como um módulo óptico de canais duplos que tem dois canais ópticos de excitação e coleta independentes. Em algumas modalidades, o módulo óptico principal 48 pode conter componentes ópticos para mais de dois módulos ópticos. Em outros casos, o invólucro 46 do módulo contém uma pluralidade (por exemplo, dois ou mais) dos módulos ópticos de um só canal, tais como os módulos ópticos suplementares 52 e 56. Em ainda outros casos, o invólucro 46 do módulo contém uma combinação de um ou mais módulos ópticos de canais duplos 48 e um ou mais módulos ópticos de um só canal 52, 56.

[00094] Tal como ilustrado na FIG. 3, o módulo óptico principal 48 também pode conter componentes para um sistema de controle de válvula a laser 51 (localizado dentro do módulo óptico 48). O sistema de controle de válvula a laser 51 detecta a localização do disco 13 por um entalhe pequeno localizado perto da borda externa do disco 13. Um detector (não mostrado) detecta a luz laser de baixa potência 55 para mapear a localização do disco 13 com respeito ao motor que gira o disco. A unidade de controle 23 usa o mapa para localizar as válvulas (não mostradas na FIG. 3) no disco 13 e para girar as válvulas visadas na posição para a abertura através do sistema de controle de válvula a laser 51.

[00095] Uma vez que uma válvula visada esteja na posição, o sistema de controle de válvula a laser 51 focaliza a luz laser 55 na válvula ao usar um ou mais surtos curtos de alta potência. O surto curto forma um espaço vazio na válvula visada, por exemplo, por meio de perfuração, fusão ou ablação da válvula, permitindo que o conteúdo de uma câmara de contenção interna flua para uma câmara de processamento externa enquanto o disco 13 gira. O dispositivo de detecção 10 pode então monitorar a reação subsequente na câmara de processamento e/ou detecta se o conteúdo, ou um volume selecionado do mesmo, foi transferido com eficácia para a câmara de processamento. O conteúdo dentro de uma câmara pode incluir substâncias em um estado fluido ou sólido.

[00096] Em algumas modalidades, o sistema de controle de válvula a laser 51 pode ser contido dentro de um módulo óptico de um só canal, por exemplo, o módulo óptico suplementar 54 ou o módulo óptico suplementar 56. Em outras modalidades, o sistema de controle de válvula a laser 51 pode ser montado no dispositivo de detecção 10 separado de qualquer um dos módulos ópticos 48, 52 ou 56. Neste caso, o sistema de controle de válvula a laser 51 pode ser removível e adaptado para acoplar um local dentro do invólucro 46 ou um invólucro diferente do módulo do dispositivo de detecção 10.

[00097] No exemplo da FIG. 3, o ativador de sensor de entalhe 27 fica localizado perto dos módulos removíveis, em um ou outro lado do disco 13. Em uma modalidade, o ativador de sensor de entalhe 27 contém uma fonte de luz 31 para emitir luz infravermelha (IR) 35. O detector 33 detecta a luz IR 35 quando o entalhe no disco 13 permite que a luz passe através do disco rumo ao detector 33. A unidade de controle 23 usa um sinal de saída produzido pelo detector 33 para sincronizar a aquisição de dados dos módulos ópticos 48, 54 e 56 com a rotação do disco 13. Em algumas modalidades, o ativador de sensor de entalhe 27 pode se estender do braço base 44 para alcançar a borda externa do disco 13 durante a operação do dispositivo 10. Em outras modalidades, um detector mecânico pode ser usado para detectar a posição do disco 13.

[00098] O leitor de código de barras 29 usa o laser 62 para ler um código de barras localizado na borda lateral do disco 13. O código de barras identifica o tipo do disco 13 para permitir a operação apropriada do dispositivo 10. Em algumas modalidades, o código de barras pode identificar o disco real para ajudar um técnico a rastrear os dados para amostras específicas de múltiplos discos 13.

[00099] Todos os componentes da superfície dos módulos ópticos 48, 52 e 56 podem ser construídos de um polímero, um compósito, ou uma liga de metal. Por exemplo, um poliuretano de elevado peso molecular pode ser usado na formação dos componentes da superfície. Em outros casos, uma estrutura de liga de alumínio ou de fibra de carbono pode ser criada. Em todo o caso, o material pode ser resistente ao calor, à fadiga, à tração e à corrosão. Uma vez que o dispositivo de detecção 10 pode entrar em contrato com materiais biológicos, as estruturas podem ser esterilizáveis no caso de o conteúdo da câmara escapar para fora do disco 13.

[000100] A FIG. 4 ilustra uma vista lateral do jogo exemplificador de módulos ópticos removíveis 48, 52 e 56 dentro do invólucro 46 do módulo do dispositivo de detecção 10. No exemplo da FIG. 4, o braço base 44 suporta o leitor de código de barras 29, bem como os módulos ópticos removíveis 48, 52 e 56 presos dentro do invólucro 46 do módulo. O disco 13 fica localizado abaixo dos módulos ópticos 48, 52 e 56 com as amostras 22 localizadas sob uma respectiva trajetória óptica de cada um dos módulos em momentos diferentes no tempo.

[000101] Dentro do invólucro 46 do módulo, as partes dianteiras do módulo suplementar 56 e do módulo óptico principal 48 podem ser vistas. O módulo suplementar 56 contém a virola moldada 59 e a alavanca de liberação 58. Tal como previamente descrito, a virola moldada 59 pode ser usada para prender o módulo 56 quando o módulo é removido ou inserido no invólucro 46 do módulo. Todos os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem ter uma respectiva virola moldada e alavanca de liberação, ou uma única alavanca de liberação pode ser usada para remover todos os módulos ópticos. Em algumas modalidades, os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem conter um componente diferente para prender o módulo. Por exemplo, cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 pode conter uma alça para remover o respectivo módulo em uma direção vertical ou horizontal do invólucro 46 do módulo.

[000102] A posição dos módulos ópticos 48, 52 e 56 dentro do invólucro 46 do módulo pode ser fixada a fim de excitar separadamente amostras diferentes dentro do disco 13 em qualquer momento particular no tempo. Por exemplo, o módulo óptico principal 48 pode ser localizado ligeiramente mais perto do braço base 44 do que os módulos ópticos suplementares 52 e 56, que são deslocados para um local em um ou outro lado do módulo principal. Além disso, os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem ser deslocados em uma direção horizontal (indicada pela seta na FIG. 4, onde X é a distância em que os feixes de luz externos são deslocados dos feixes de luz internos) de modo que os feixes de luz de excitação produzidos pelos módulos seguem a curvatura do disco 13. Nessa disposição, os feixes de luz produzidos pelos módulos ópticos 48, 52 e 56 atravessam a mesma trajetória enquanto o disco 13 gira, desse modo excitando e coletando a luz das câmaras de processamento localizadas ao longo da trajetória. Em algumas modalidades, os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem ser alinhados de maneira tal que os feixes de luz de excitação atravessam trajetórias diferentes em torno do disco giratório 13. Em algumas modalidades, os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem ser alinhados de maneira tal que os feixes luz de excitação atravessam trajetórias diferentes em torno do disco giratório 13, as mesmas trajetórias, ou uma combinação das mesmas.

[000103] Neste exemplo, o braço base 44 contém a placa de contato elétrico 66 que se estende para o invólucro 46 do módulo. Dentro do invólucro interno 46 do módulo, a placa de contato elétrico 66 pode conter contatos elétricos para cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56. A placa de contato elétrico 66 pode ser eletricamente acoplada à unidade de controle 23. Em algumas modalidades, cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 pode ter uma placa de contato elétrico associada separada que é conectada à unidade de controle 23. Em algumas modalidades, pelo menos uma parte da unidade de controle 23 e do dispositivo de aquisição de dados 21 pode ficar localizada fora do dispositivo 10 das FIGS. 3-8. Em algumas modalidades, pelo menos uma parte da unidade de controle 23 pode ficar localizada dentro de um ou mais dos módulos ópticos 48, 52 e 56.

[000104] O acoplador de fibra óptica 68 acopla uma perna do feixe de fibras ópticas 14 a uma porta de saída óptica do módulo óptico 56. Embora não seja mostrado, cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 inclui uma porta de saída óptica adaptada para acoplar um respectivo acoplador de fibra óptica montado no invólucro 46 do módulo. A conexão entre o acoplador de fibra óptica 68 e a perna do feixe de fibras ópticas 14 pode ser uma trava de parafuso aparafusado, um encaixe de pressão ou um encaixe de fricção.

[000105] O leitor de código de barras 29 produz a luz laser 64 para ler o código de barras do disco 13. A luz laser 64 segue uma trajetória direta onde interage com a borda externa do disco 13. A luz 64 pode se espalhar para fora para cobrir uma área grande do disco 13 de uma vez. Em algumas modalidades, o leitor de código de barras 29 pode ler o código de barras no disco 13 quando o disco está girando a baixas velocidades. Em outras modalidades, o leitor de código de barras 29 pode ler o código de barras periodicamente durante a operação para se certificar que um disco novo não foi carregado no dispositivo 10. O leitor de código de barras 29 pode detectar mais de um código de barras no disco 13 em outras modalidades.

[000106] Em algumas modalidades, o braço base 44 pode ser móvel com respeito ao disco 13, por exemplo, em um sistema de pórtico entre várias posições do pórtico. Neste caso, o braço base 44 pode ser configurável para detectar amostras em discos com diferentes dimensões ou amostras localizadas dentro de um interior do disco 13. Por exemplo, um disco maior que contém mais câmaras de processamento ou câmaras de processamento maiores pode ser usado para mover o braço base 44 mais afastado do centro do disco 13. O invólucro 46 do módulo também pode ter uma posição configurável para cada um dos módulos ópticos 48, 52 ou 56 de modo que cada módulo possa ser móvel para uma ou mais trajetórias circulares de câmaras de processamento em torno do disco 13. Em algumas modalidades, o braço base 44 pode ser móvel radialmente para dentro e radialmente para fora em relação a um centro do disco 13, e as posições do pórtico podem em geral ser indicadas como "posições de pórtico radiais" ou "posições radiais".

[000107] A FIG. 5 mostra o dispositivo 10 com o um módulo removido para expor um conector do módulo. Em particular, o invólucro 46 do módulo não é mostrado na FIG. 5, e o módulo óptico 56 foi removido para expor os módulos ópticos 52 e 48 junto com as conexões para o módulo removido 56.

[000108] A alavanca de liberação 58 (FIG. 3) do módulo óptico 56 é presa com firmeza ao pino de fixação 69 montado no braço base 44. Neste exemplo, o pino de fixação 69 se estende par o módulo óptico 56 e acopla com a alavanca de liberação 58. Em outras modalidades, outros mecanismos de fixação podem ser usados para fixar o módulo óptico 56 no braço base 44, tais como um parafuso ou um dispositivo de fixação por pressão.

[000109] O braço base 44 provê duas conexões operacionais diferentes dentro do invólucro 46 do módulo para receber e acoplar o módulo óptico 56, uma vez inserido. Em particular, o braço base 44 provê a placa de contato elétrico 66, a qual inclui as conexões elétricas 70 para acoplar aos contatos elétricos (não mostrados) contidos dentro do módulo óptico 56. As conexões elétricas 70 permitem que a unidade de controle 23 se comunique com os componentes elétricos dentro do módulo 56. Por exemplo, o módulo 56 pode incluir circuitos elétricos, hardware, firmware, ou qualquer combinação dos mesmos. Em um exemplo, os componentes elétricos internos podem armazenar e enviar à unidade de controle 23 informações de identificação singulares, tal como um número de série. Alternativa, ou adicionalmente, os componentes elétricos podem fornecer informações que descrevem as características específicas dos componentes ópticos contidos dentro do módulo removível 56. Por exemplo, os componentes elétricos podem incluir uma memória só de leitura programável (PROM), uma memória flash, ou outros meios de armazenamento internos ou removíveis. Outras modalidades podem incluir um jogo de resistores, um circuito ou um processador embutido para emitir uma assinatura singular dos módulos ópticos 48, 52 ou 56 à unidade de controle 23. Em um outro exemplo, o módulo óptico 56 pode incluir uma fonte laser e outros componentes que fazem parte de um sistema de controle de válvula a laser, isto é, o sistema de controle de válvula a laser 51.

[000110] A placa de contato elétrico 66 pode ser removida e substituída por uma outra versão associada com um módulo óptico removível diferente. Esta opção pode suportar atualizações na capacidade do dispositivo. Em outras modalidades, as conexões 70 podem conter mais ou menos pinos de conexão.

[000111] Além disso, o braço base 44 e o invólucro 46 do módulo provêm o canal óptico 72 dentro do local para receber o módulo óptico 56. O canal óptico 72 é conectado ao acoplador de fibra óptica 68 (FIG. 4) que forma interface com uma perna do feixe de fibras ópticas 14. O canal óptico 72 é inserido em um local dentro do módulo óptico 56. A luz capturada pelo módulo óptico 56 pode ser dirigida através do canal óptico 72, do acoplador de fibra óptica 68 e do feixe de fibras ópticas 15 ao detector 18. Os encaixes entre essas conexões podem ser apertados para assegurar que a luz não escape nem entre na trajetória óptica.

[000112] Em algumas modalidades, as conexões ao módulo óptico 56 podem ser arranjadas em uma configuração diferente. Por exemplo, as conexões podem ficar localizadas em uma outra posição para aceitar o módulo óptico 56 de uma outra direção. Em outras modalidades, as conexões elétricas podem ficar localizadas em um lado do módulo óptico 56 ao passo que uma conexão óptica fica localizada em uma segunda superfície do módulo 56. Em todo o caso, as conexões elétricas e ópticas localizadas dentro do local do invólucro 46 do módulo acomodam um módulo óptico removível, isto é, o módulo óptico 56 neste exemplo.

[000113] As conexões ópticas e elétricas do módulo 56 descrito na FIG. 5 podem ser usadas com qualquer módulo, incluindo os módulos ópticos 48 e 52. Além disso, as conexões para cada módulo óptico podem não ser idênticas. Uma vez que as conexões podem ser modificadas para acoplar com um módulo óptico removível desejado, as conexões utilizadas por qualquer módulo óptico particular inserido dentro de um local particular do invólucro 46 do módulo podem variar a qualquer momento.

[000114] A FIG. 6 mostra os componentes internos do módulo óptico removível principal exemplificador 48. No exemplo da FIG. 6, o módulo óptico principal 48 inclui a alavanca de liberação 50, o pino de pivô 61 e a trava 74. O invólucro interno 78 separa cada lado do módulo 48 e contém o coxim de contatos elétricos 80 conectado à fita 81. Os componentes ópticos incluem o LED 82, a lente de colimação 84, o filtro de excitação 86, o filtro dicroico 88, a lente de focalização 90, o filtro de detecção 92 e a lente 94. A porta de saída óptica 17 acopla com uma perna do feixe de fibras ópticas 14. Um jogo separado de componentes ópticos para um segundo canal óptico (não mostrado) fica localizado no outro lado do invólucro interno 78. Além disso, o módulo principal 48 inclui o conector 96, o diodo a laser 98 e a lente de focalização 100 como parte de um sistema de controle de válvula a laser 51 controlado pela unidade de controle 23.

[000115] A alavanca de liberação 50 é presa ao módulo óptico 48 por um pino de pivô 61. O pino de pivô 61 permite que a alavanca de liberação 50 gire em torno do eixo do pino 61. Quando a alavanca de liberação 50 é comprimida, o braço 63 gira no sentido anti-horário em torno do eixo do pino 61 para levantar a trava 74. Uma vez que a trava 74 é levantada, o módulo óptico 48 pode ficar livre para a remoção do invólucro 46 do módulo. Pode haver uma mola ou um outro mecanismo que mantém uma força de impulsão contra a alavanca de liberação 50 para manter a trava 74 em uma posição inferior. Em algumas modalidades, uma mola pode ser incluída em torno do pino de pivô 61 para prover um braço de momento que mantém a trava 74 na posição inferior ou travada. Em outras modalidades, outros mecanismos de montagem podem ser adicionados ou usados no lugar da alavanca descrita. Por exemplo, o módulo óptico 48 pode ser unido ao invólucro 46 do módulo por um ou mais parafusos ou pinos.

[000116] A placa de montagem 76 pode ser instalada dentro do módulo óptico 48 para unir a fita de comunicação 81 e o LED 82. A fita 81 é conectada ao coxim de contatos elétricos 80 e provê uma conexão entre o coxim e os componentes elétricos dentro do módulo óptico 48. O coxim de contatos 80 e a fita 81 podem conter as informações requeridas para ambos os lados do módulo óptico principal 48, incluindo o sistema de controle 51 e qualquer memória interna da válvula laser ou outro meio de armazenamento. A fita 81 pode ser flexível para ser tecida dentro do módulo óptico 48. A fita 81 pode conter uma pluralidade de fios eletricamente condutores para comunicar sinais entre os componentes elétricos e a unidade de controle 23 e/ou para aplicar potência aos componentes elétricos. Em algumas modalidades, cada componente elétrico pode ter um cabo separado para conectar o componente com a unidade de controle 23. Um técnico pode ter que desconectar um cabo ou circuito flexível do invólucro 46 do módulo quando remove o módulo óptico 48 do invólucro.

[000117] Em algumas modalidades, o módulo óptico 48 pode conter um detector para detectar a luz do disco 13 e componentes eletrônicos para processar e armazenar os dados. Os componentes eletrônicos podem conter um circuito de telemetria para a transmissão sem fio dos dados que representam a luz detectada à unidade de controle 23. Uma comunicação sem fio pode ser executada pela luz infravermelha, pela rádio frequência, por Bluetooth, ou por uma outra técnica de telemetria. O módulo óptico 48 também pode incluir uma bateria para alimentar os componentes eletrônicos, a qual pode, por exemplo, ser recarregável pela unidade de controle 23.

[000118] O LED 82 é afixado à placa de montagem 76 e é acoplado eletricamente à fita 81. O LED 82 produz a luz de excitação 49 de um comprimento de onda predeterminado para excitar a amostra 22. A luz de excitação 43 é produzida pelo segundo canal óptico (não mostrado). Depois que a luz 49 sai do LED 82, a luz é expandida pela lente de colimação 84 antes que a luz entre no filtro de excitação 86. A luz 49 de uma faixa de comprimento de onda é passada pelo filtro dicroico 88 e focalizada em uma amostra pela lente de focalização 90. A luz 49 excita a amostra e a fluorescência é coletada pela lente de focalização 90 e passada para o filtro de detecção 92 pelo filtro dicroico 88. A faixa resultante de comprimento de onda da luz é coletada pela lente 94 e passada para a porta de saída óptica 17 onde a luz fluorescente coletada entra em uma perna do feixe de fibras ópticas 14 para ser conduzida ao detector 18. Tal fluorescência pode ser indicativa da presença de um analito de interesse (por exemplo, como resultado do ensaio à mão), e/ou tal fluorescência pode ser indicativa da presença de um volume selecionado de material, por exemplo, ao averiguar opticamente uma posição particular (por exemplo, a posição radial) da câmara para ver se o material está presente nesse local ou altura particular na câmara. Quando a câmara é averiguada opticamente, a câmara é averiguada quanto a uma propriedade óptica do material de interesse para determinar se esse material está presente na câmara. Tal propriedade óptica pode incluir uma variedade de propriedades, incluindo, mas sem ficar a elas limitadas, a absorção, a fluorescência, a dispersão de Rayleigh inversa, a refletância dispersa inversa de um sinal eletromagnético emitido, etc., ou as combinações das mesmas.

[000119] Um "sinal" pode ser criado por meio da averiguação quanto a qualquer uma das propriedades ópticas acima, e o sinal pode ser um aumento e/ou uma diminuição de uma linha base. A título de exemplo, o sinal pode prover dos seguintes modos: (i) Retrodifusão (ou reflexão) - A retrodifusão podem ser da detecção de um menisco em um líquido pela mudança no índice de refração, da detecção de particulados no material que está sendo detectado, da reflexão do lado de trás de uma câmara no disco 13 que está sendo averiguado, ou uma combinação das mesmas. (ii) Fluorescência - pela detecção da fluorescência do material detectado ou pela extinção de uma fluorescência do fundo (por exemplo, se um fluoróforo for posicionado ou em uma superfície que forma o fundo da câmara de detecção, tal como ao ser incorporado em um adesivo, revestimento, ou algo do gênero).

[000120] Ambos esses modos de detecção, retrodifusão e fluorescência, podem ser impactados por diferenças de índice de refração entre o material que está sendo detectado e o ar na câmara e potencialmente os materiais no disco 13. A refração resultante pode tanto realçar quanto diminuir o sinal. Em algumas modalidades, uma superfície estruturada pode ser posicionada em uma superfície que forma o fundo ou o topo da câmara de interesse para ajudar a focalizar a luz ou a dispersar a luz. Por exemplo, um material estruturado com o mesmo índice de refração do material que está sendo detectado (= ~1) pode refletir a luz fora da trajetória de detecção quando seco, e permite a reflexão de trajetória reta quando molhado, isto é, em contato com o material a ser detectado.

[000121] Além disso, ambos estes modos de detecção podem ser impactados pela absorbância do sinal pelo material que está sendo detectado, e/ou por um componente do disco 13. Em algumas modalidades, o sinal pode ser modulado ao posicionar um cromóforo em ou sobre uma superfície que forma o fundo da câmara (por exemplo, incorporado em um adesivo, revestimento, ou algo do gênero). Alternativa, ou adicionalmente, em algumas modalidades, o sinal pode ser modulado ao adicionar um cromóforo ao material que está sendo detectado, tanto antes quanto depois que o material é carregado no disco 13.

[000122] A luz 49 pode ser retrodifusa pelo disco 13, ou uma parte da mesma, tal como uma câmara no disco 13 ou uma amostra 22 posicionada dentro de uma câmara no disco 13, sem excitar necessariamente a amostra e causar fluorescência. Por exemplo, um sinal eletromagnético (por exemplo, a luz 49) pode ser emitido para a câmara de detecção, e uma varredura pode ser obtida ao detectar a reflexão retrodifusa do sinal eletromagnético da câmara de detecção. Tal reflexão retrodifusa pode ser coletada e detectada de modo similar à da fluorescência. Isto é, a luz retrodifusa pode ser coletada pela lente 94 e passada para a porta de saída óptica 17 onde a luz retrodifusa coletada entra em uma perna do feixe de fibras ópticas 14 para ser conduzida ao detector 18. Apenas a título de exemplo, a entrega e a coleta da luz retrodifusa do disco 13 podem ser uma maneira de determinar (por exemplo, averiguar opticamente) se uma amostra, ou um volume selecionado de uma amostra, está presente em uma câmara particular no disco 13. Se for calibrado, o sinal eletromagnético retrodifuso pode ser usado para quantificar a quantidade de material na câmara.

[000123] O invólucro interno 78 pode suportar todos os componentes incluídos na excitação da amostra e detecção da luz fluorescente emitida pela amostra para um comprimento de onda selecionado. No outro lado do invólucro interno 78, uma configuração similar de componentes ópticos pode ser incluída para produzir a luz de um comprimento de onda diferente e para detectar o comprimento de onda fluorescente diferente correspondente. A separação de cada lado pode eliminar a contaminação da luz de um lado que entra no canal óptico do outro lado.

[000124] Entre cada lado do módulo 48 podem ser parcialmente abrigados os componentes do sistema de controle de válvula a laser 51, incluindo o conector 96, o diodo a laser 98 e a lente de focalização 100. O invólucro interno 78 pode propiciar suporte físico para esses componentes. A fita 81 é conectada ao conector 96 para comunicar sinais de acionamento e potência à fonte laser. O diodo a laser 98 é conectado ao conector 96 e produz a energia laser 55 usada para abrir válvulas no disco 13. O diodo a laser 98 pode passar essa luz próxima da infravermelha (NIR) para a lente de focalização 100 para dirigir a energia laser 55 para válvulas específicas no disco 13. Um sensor de NIR pode ficar localizado abaixo do disco 13 para localizar as válvulas particulares que precisam ser abertas. Em outras modalidades, esses componentes podem ser abrigados separadamente dos componentes ópticos.

[000125] Em algumas modalidades, a lente de emissão 98 e a lente de focalização 100 do sistema de controle de válvula a laser 51 podem ser contidas dentro de um módulo óptico de um só canal, tais como os módulos ópticos suplementares 52 e 56 (FIG. 3).

[000126] A FIG. 7 mostra os componentes internos de um módulo óptico suplementar exemplificador que pode ser facilmente removido ou inserido no dispositivo de detecção 10. No exemplo da FIG. 7, o módulo óptico 56 inclui a alavanca de liberação 58, o pino de pivô 59 e a trava 102, similar ao módulo óptico principal 48. O módulo óptico 56 também o coxim de contatos elétricos 106 conectado à fita 107. A fita 107 também pode ser conectada à placa de montagem 104. Similar ao módulo óptico principal 48, os componentes ópticos incluem o LED 108, a lente de colimação 110, o filtro de excitação 112, o filtro dicroico 114, a lente de focalização 116, o filtro de detecção 118 e a lente 120. A porta de saída óptica 19 acopla com uma perna do feixe de fibras ópticas 14. A alavanca de liberação 58 e a trava 102 podem operar substancialmente da mesma maneira que aquela do módulo óptico 48 mostrado na FIG. 6 e descrito acima.

[000127] A placa de montagem 104 pode ser instalada dentro do módulo óptico 56 para prender a fita de comunicação 107 e o LED 108. A fita 107 é conectada ao coxim de contatos elétricos 106 e provê uma conexão entre o coxim e os componentes elétricos dentro do módulo óptico 56. O coxim de contatos 106 e a fita 107 podem conter as informações requeridas para operar os componentes ópticos. A fita 107 pode ser flexível para ser tecida dentro do módulo óptico 56. A fita 107 pode conter uma pluralidade de fios eletricamente condutores para comunicar sinais entre os componentes e a unidade de controle 23 e/ou para aplicar potência aos componentes elétricos. Em algumas modalidades, cada componente elétrico pode ter um cabo separado para conectar o componente com a unidade de controle 23. Um técnico pode ter que desconectar um cabo ou circuito flexível do invólucro 46 do módulo quando remover o módulo óptico 56 do invólucro.

[000128] Similar ao módulo óptico 48 descrito acima e mostrado na FIG. 6, em algumas modalidades, o módulo óptico 56 pode conter um detector para detectar a luz do disco 13 e componentes eletrônicos para processar e armazenar os dados. Os componentes eletrônicos podem conter um circuito de telemetria para a transmissão sem fio dos dados que representam a luz detectada à unidade de controle 23 ao usar qualquer um dos modos ou tecnologias de comunicação sem fio descritos acima. O módulo óptico 56 também pode incluir uma bateria para alimentar os componentes eletrônicos, a qual pode, por exemplo, ser recarregável pela unidade de controle 23.

[000129] O LED 108 é afixado à placa de montagem 104 e é acoplado eletricamente à fita 107. O LED 108 produz a luz de excitação 101 de um comprimento de onda predeterminado para excitar a amostra 22. Depois que a luz 101 sai do LED 108, a luz é expandida pela lente de colimação 110 antes que a luz entre no filtro de excitação 112. A luz 101 de uma faixa de comprimento de onda é passada pelo filtro dicroico 114 e focalizada em uma amostra pela lente de focalização 116. A luz 101 excita a amostra e a fluorescência é coletada pela lente de focalização 116 e passada ao filtro de detecção 118 pelo filtro dicroico 114. A faixa resultante de comprimento de onda da luz é coletada pela lente 120 e passada para a porta de saída óptica 19 onde a luz fluorescente coletada entra em uma perna do feixe de fibras ópticas 14 para ser conduzida ao detector 18.

[000130] Similar ao módulo óptico 48, o módulo óptico 56 (e/ou o módulo óptico 52) também pode (ou em vez do módulo óptico 48) ser usados para entregar e detectar a luz retrodifusa do disco 13, ou uma parte da mesma, tal como de uma câmara no disco 13 ou uma amostra 22 posicionada dentro de uma câmara no disco 13, sem excitar necessariamente a amostra e causar fluorescência. Tal luz retrodifusa pode ser coletada e detectada de uma maneira similar à da fluorescência. Isto é, a luz retrodifusa pode ser coletada pela lente 120 e passada para a porta de saída óptica 19 onde a luz retrodifusa coletada entra em uma perna do feixe de fibras ópticas 14 para ser conduzida ao detector 18. Tal como com o módulo óptico 48, a fluorescência e/ou a luz retrodifusa pode ser o meio para determinar se um volume selecionado de material está presente em uma câmara particular do disco 13.

[000131] O módulo óptico suplementar 56 também pode conter os componentes do sistema de controle de válvula a laser 51. O sistema de controle de válvula a laser 51 pode ser o único sistema usado dentro do dispositivo 10 ou uma pluralidade de sistemas de controle de válvula a laser. Os componentes usados para este sistema podem ser similares aos componentes descritos no módulo óptico 48 da FIG. 6.

[000132] Os componentes do módulo óptico suplementar 56 podem ser similares a qualquer módulo óptico suplementar ou a qualquer módulo óptico usado para emitir e detectar uma faixa de comprimento de onda de luz. Em algumas modalidades, os componentes podem ser alterados na configuração para acomodar aplicações experimentais diferentes. Por exemplo, todos os módulos ópticos podem ser modificados para serem inseridos de uma direção diferente ou para serem colocado dentro do dispositivo em uma posição diferente com respeito ao disco 13. Em todo o caso, os módulos ópticos podem ser removíveis para propiciar uma flexibilidade da modificação ao dispositivo 10.

[000133] A FIG. 8 é uma ilustração da vista lateral de um jogo exemplificador de módulos ópticos removíveis 48, 52 e 56 dentro do invólucro do dispositivo com o sistema de controle de válvula a laser localizado sobre um entalhe no disco. O exemplo da FIG. 8 é similar ao da FIG. 4. No entanto, o sistema de controle de válvula a laser 51 foi posicionado para focar a luz laser 71 de uma fonte de energia, isto é, um diodo a laser, através do entalhe 75 no disco 13. O sensor 73 detecta a luz laser 71 quando a luz passa através do entalhe 75.

[000134] Um pórtico 60 pode ser usado para mover o invólucro 46 e os módulos ópticos contidos 48, 52 e 56 do módulo em uma direção horizontal (mostrada como setas e denotada por "X" na FIG. 8) em relação a um centro do disco 13. Em outras palavras, o invólucro 46 e os módulos ópticos contidos 48, 52 e 56 do módulo podem se mover radialmente com respeito ao centro do disco 13. Outras direções de movimento do pórtico 60 também podem ser empregadas, por exemplo, em um plano bidimensional, um espaço tridimensional, etc. A luz laser 71 pode ser emitida pelo laser a uma corrente reduzida para produzir uma radiação de baixa potência (por exemplo, luz próxima do infravermelho (NIR)) para localizar o entalhe 75 no disco 13. Em alguns casos, o pórtico 60 pode transladar o invólucro 46 do módulo na direção horizontal ao passo que o sistema de controle de válvula a laser 51 emite a luz laser 71 a fim de localizar o entalhe 75.

[000135] O sensor 73 pode detectar a luz laser 71 uma vez que a luz laser se desloca através do entalhe 75, fazendo com que o sensor 73 emita um sinal elétrico representativo da luz laser de baixa potência detectada 71 à unidade de controle 23. Com a recepção do sinal elétrico do sensor 73, a unidade de controle 23 mapeia a posição detectada do disco para uma posição conhecida da plataforma giratória 25 e constrói um mapa da posição que identifica a posição de cada válvula do disco 13 em relação à posição conhecida da plataforma giratória 25. A unidade de controle 23 pode usar subsequentemente o mapa da posição construído para mover o laser, girar o disco, ou ambos, de modo a focar as válvulas desejadas do disco 13. Em outras modalidades, o sensor 73 pode ficar localizado no mesmo lado do disco 13 que o sistema de controle de válvula a laser 51 para detectar a luz laser 71 de uma parte ou partes reflexivas do disco 13.

[000136] Com o posicionamento do sistema de controle de válvula a laser 51 sobre uma válvula selecionada, a unidade de controle 23 dirige o sistema de controle de válvula a laser para aplicar pulsos curtos de energia de alta potência (por exemplo, 1 segundo a 1 watt (W)) para abrir a válvula selecionada. As válvulas podem ser construídas a partir de um polímero ou um material similar que absorva a energia eletromagnética emitida, isto é, a luz laser 71, fazendo com que o polímero se rompa, desse modo abrindo um canal entre uma câmara de contenção interna e uma câmara de processamento externa. Outras fontes de energia podem ser usadas (por exemplo, fontes de energia de rádio frequência), e podem ser selecionados materiais que absorvem a energia produzida e a ruptura (isto é, abertos). Uma vez que as válvulas são abertas, a rotação do disco 13 dirige o conteúdo da respectiva câmara de contenção interna à respectiva câmara de processamento externa.

[000137] Em algumas modalidades, o sistema de controle de válvula a laser 51 e o ativador de sensor de entalhe 27 podem se comunicar para um posicionamento eficaz do disco 13. Por exemplo, o ativador de sensor de entalhe 27 pode em geral localizar a posição radial do disco 13 ao detectar a presença do entalhe 75. O sistema de controle de válvula a laser 51 pode detectar especificamente cada uma das bordas do entalhe 75 para uma posição radial e angular mais exata do disco 13. Uma vez que as bordas do entalhe 75 são características menores do que o próprio entalhe 75, o sistema de controle de válvula a laser 51 pode prover um sistema de detecção de resolução espacial mais elevado do que o ativador de sensor de entalhe 27. Alternativamente, o ativador de sensor de entalhe 27 pode ser capaz de prover uma resolução temporal mais elevada uma vez que a posição do entalhe 75 pode ser detectada a altas velocidades de rotação. As bordas do entalhe 75 podem não ser detectadas pelo sistema de controle de válvula a laser 51 a altas velocidades de rotação.

[000138] Além disso, algumas modalidades podem não incluir um pórtico 60 para mover horizontalmente (ou radialmente) os componentes para alinhar as trajetórias da luz com as estruturas no disco 13. Por exemplo, o sistema de controle de válvula a laser 51 e os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem ser fixados a distâncias radiais apropriadas de um centro do disco 13. Como um outro exemplo, o sistema de controle de válvula a laser 51 e/ou os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem girar sob a direção da unidade de controle 23 para focar a luz laser em posições radiais diferentes do disco 13.

[000139] A FIG. 9 é um diagrama de blocos funcional do dispositivo de detecção de fluorescência multiplex 10. Em particular, a FIG. 9 indica as conexões elétricas entre os componentes do dispositivo (mostrados em setas sólidas) e as trajetórias gerais da luz através dos componentes (mostrados em setas descontínuas). No exemplo da FIG. 9, o dispositivo 10 inclui pelo menos um processador 122 ou outra lógica de controle, a memória 124, o motor 126 do disco, a fonte de luz 30, o filtro de excitação 34, a lente 38, o filtro de detecção 40, a lente de coleta 42, o detector 18, o ativador de sensor de entalhe 27, a interface de comunicação 130, o elemento de aquecimento 134, o laser 136 e a fonte de alimentação 132. Tal como mostrado na FIG. 9, a lente 38 e a lente de coleta 42 não precisam ser conectadas eletricamente a um outro componente. Além disso, a fonte de luz 30, os filtros 34 e 40, a lente 38 e a lente de coleta 42 são representativos de um módulo óptico 16. Embora não seja ilustrado na FIG. 9, o dispositivo 10 pode conter os módulos ópticos adicionais 16, tal como descrito previamente. Nesse caso, cada módulo óptico adicional pode incluir componentes arranjados substancialmente de modo similar àqueles mostrados na FIG. 9.

[000140] A luz segue uma determinada trajetória através de vários componentes na FIG. 9. Uma vez que a luz é emitida pela fonte de luz 30, ela entra no filtro de excitação 34 e sai como a luz de um comprimento de onda distinto. Ela passa então através da lente 38 onde deixa o dispositivo de detecção 10 e excita a amostra 22 dentro de uma câmara de processamento (não mostrada). A amostra 22 responde ao apresentar fluorescência a um comprimento de onda diferente ou ao retrodifundir a luz, em cujo momento essa luz entra na lente 38 e é filtrada pelo filtro de detecção 40. O filtro 40 remove a luz de fundo de comprimentos de onda fora da fluorescência ou luz retrodifusa desejada da amostra 22. A luz restante é enviada através da lente de coleta 42 e entra em uma perna do feixe de fibras ópticas 14 antes de ser detectada pelo detector 18. O detector 18 amplifica subsequentemente o sinal de luz recebido.

[000141] O processador 122, a memória 124 e a interface de comunicação 130 podem fazer parte da unidade de controle 23 e, tal como mencionado acima, um ou mais componentes da unidade de controle 23 podem ficar localizados dentro do módulo óptico 16. O processador 122 controla o motor 126 do disco para girar ou rodar o disco 13 tal como necessário para coletar as informações ópticas (por exemplo, a fluorescência) ou para mover fluido através do disco 13. O processador 122 pode usar as informações da posição do disco recebidas do ativador de sensor de entalhe 27 para identificar a posição das câmaras no disco 13 durante a rotação e para sincronizar a aquisição dos dados ópticos recebidos do disco. O processador 122 também pode pausar, cancelar e/ou emitir um código de erro, alerta ou notificação se um volume selecionado de material não for detectado quando necessário em uma câmara particular do disco 13.

[000142] O processador 122 também pode controlar quando a fonte de luz 30 dentro do módulo óptico 16 é ativada e desativada. Em algumas modalidades, o processador 122 controla o filtro de excitação 34 e o filtro de detecção 40. Dependendo da amostra que está sendo iluminada, o processador 122 pode mudar o filtro para permitir que um comprimento de onda diferente da luz de excitação atinja a amostra ou um comprimento de onda diferente de fluorescência atinja a lente de coleta 42. Em algumas modalidades, um ou ambos os filtros podem ser otimizados para a fonte de luz 30 do módulo óptico particular 16 e não serem mudados pelo processador 122.

[000143] A lente de coleta 42 é acoplada a uma perna do feixe de fibras 14 que provê uma trajetória óptico para a luz da lente de coleta ao detector 18. O processador 122 pode controlar a operação do detector 18. Embora o detector 18 possa detectar constantemente toda a luz, algumas modalidades podem utilizar outros modos de aquisição. O processador 122 pode determinar quando o detector 18 coleta dados e pode ajustar de modo programável outros parâmetros de configuração do detector 18. Em uma modalidade, o detector 18 é um tubo fotomultiplicador que captura a informação de fluorescência da luz fornecida pela lente de coleta 42. Em resposta, o detector 18 produz um sinal de saída 128 (por exemplo, um sinal de saída analógico) representativo da luz recebida. Embora não seja mostrado na FIG. 9, o detector 18 pode receber simultaneamente a luz de outros módulos ópticos 16 do dispositivo 10. Nesse caso, o sinal de saída 128 representa eletricamente uma combinação da entrada óptica recebida pelo detector 18 dos vários módulos ópticos 16, e também pode incluir a informação que está relacionada à presença de um volume selecionado de material em uma câmara particular no disco 13.

[000144] O processador 122 também pode controlar o fluxo de dados do dispositivo 10. Os dados tais como a fluorescência amostrada ou a luz retrodifusa detectada do detector 18 (por exemplo, em posições particulares (por exemplo, posições do pórtico) em relação às câmaras particulares no disco 13 para determinar se um volume selecionado de material está presente em câmara(s) particular(es), a fluorescência amostrada do detector 18 (por exemplo, para determinar os resultados de um ensaio particular), a temperatura das amostras do elemento de aquecimento 134 e dos sensores relacionados, e as informações da rotação do disco podem ser armazenadas na memória 124 para análise. O processador 122 pode compreender qualquer um ou mais de um microprocessador, um processador de sinal digital (DSP), um circuito integrado específico de aplicação (ASIC), uma disposição de portas programáveis em campos (FPGA), ou outros circuitos lógicos digitais. Além disso, o processador 122 pode prover um ambiente operacional para firmware, software, ou combinações dos mesmos, armazenados em um meio que pode ser lido por computador, tal como a memória 124.

[000145] A memória 124 pode incluir uma ou mais memórias para armazenar uma variedade de informações. Por exemplo, uma memória pode conter parâmetros específicos de configuração, instruções executáveis, e uma pode conter dados coletados. Portanto, o processador 122 pode usar os dados armazenados na memória 124 para controlar a operação e a calibração do dispositivo. A memória 124 pode incluir qualquer uma ou mais de uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória só de leitura (ROM), uma ROM programável eletronicamente apagável (EEPROM), uma memória flash, ou algo do gênero.

[000146] O processador 122 também pode controlar o elemento de aquecimento 134. Com base nas instruções contidas dentro da memória 124, o elemento de aquecimento 134 pode ser seletivamente dirigido para controlar a temperatura de uma ou mais câmaras de acordo com perfis de aquecimento desejados. De modo geral, o elemento de aquecimento aquece uma seção radial do disco 13 enquanto o disco gira. O elemento de aquecimento 134 pode compreender um bulbo de halogênio e um refletor para focar a energia de aquecimento em uma área específica do disco 13, ou mais particularmente, na plataforma giratória 25, ou em uma área específica da mesma, de maneira tal que o calor possa então ser conduzido da plataforma 25 para uma área específica do disco 13. Em algumas modalidades, o elemento de aquecimento 134 pode aquecer uma ou mais câmaras sequencialmente. Tais modalidades devem requerer que o disco 13 seja estacionário enquanto uma parte da plataforma 25 e/ou do disco 13 é aquecida. Em qualquer modalidade, o elemento de aquecimento 134 pode ser capaz de ligar e desligar de maneira extremamente rápida tal como necessário.

[000147] O laser 136 é usado para controlar a abertura da válvula, o que permite que o conteúdo de uma câmara de contenção flua para uma outra câmara no disco 13, por exemplo, uma câmara de processamento ou de detecção. O processador 122 e o hardware de suporte acionam o laser 136 para abrir seletivamente as válvulas específicas contidas dentro do disco 13. O processador 122 pode interagir com um sensor laser (tal como o sensor 73 da FIG. 8) posicionado embaixo, ou então em relação ao disco 13 para determinar a posição do laser em relação à válvula desejada. O processador 122 pode então interagir com o motor 126 do disco para girar a plataforma giratória 25, e por conseguinte, o disco 13, para a posição. Quando na posição, o processador 122 emite sinais para dirigir o laser 136 para produzir um surto de energia visado na válvula. Em alguns casos, o surto pode durar cerca de 0,5 segundo, ao passo que outras modalidades podem incluir tempos de abertura de uma duração mais curta ou maior. Uma duração da energia laser e do pulso pode ser controlada pelo processador 122 através de comunicação com o laser 136.

[000148] O processador 122 utiliza a interface de comunicação 130 para se comunicar com o sistema de aquisição de dados de 21. A interface de comunicação 130 pode incluir um único método ou combinação de métodos para a transferência de dados. Alguns métodos podem incluir uma porta universal serial bus (USB) ou uma porta IEEE 1394 para a conectividade fiada com elevadas taxas de transferência de dados. Em algumas modalidades, um dispositivo de armazenamento pode ser diretamente unido a uma dessas portas para o armazenamento de dados ou pós-processamento. Os dados podem ser pré-processados pelo processador 122 e aprontados para a visualização, ou os dados brutos podem ter que ser processados completamente antes que a análise possa começar.

[000149] As comunicações com o dispositivo de detecção 10 também podem ser realizadas por uma comunicação de rádio frequência (RF) ou por uma conexão de rede de área local (LAN). Além disso, a conectividade pode ser provida pela conexão direta ou através de um ponto de acesso da rede, tal como um conector ou um roteador, que pode suportar comunicações com fio ou sem fio. Por exemplo, o dispositivo de detecção 10 pode transmitir dados em uma certa frequência de RF para a recepção pelo dispositivo de aquisição de dados 21 alvo. O dispositivo de aquisição de dados 21 pode ser um computador de finalidades gerais, um computador do tipo notebook, um dispositivo de computação portátil, ou um dispositivo específico de aplicação. Além disso, múltiplos dispositivos de aquisição de dados podem receber os dados simultaneamente. Em outras modalidades, o dispositivo de aquisição de dados 21 pode ser incluído com o dispositivo de detecção 10 como um sistema integrado de detecção e aquisição.

[000150] Além disso, o dispositivo de detecção 10 pode ser capaz de descarregar software atualizado, firmware, e dados de calibração de um dispositivo remoto por uma rede, tal como a Internet. A interface de comunicação 130 também pode permitir que o processador 122 monitore o inventário ou relate quaisquer falhas ou erros. Se ocorrerem problemas operacionais, o processador 122 pode ser capaz de emitir informações de erro para ajudar um usuário no problema a solucionar os problemas ao fornecer dados operacionais. Por exemplo, o processador 122 pode fornecer informações para ajudar o usuário a diagnosticar um elemento de aquecimento com falhas, um problema de sincronização, ou uma falha em várias estruturas de introdução e/ou de válvula no disco 13 (por exemplo, ao receber informações do detector 18 que indicam que um volume selecionado de material não está presente em uma ou mais câmaras do disco 13).

[000151] A fonte de alimentação 132 aplica energia operacional aos componentes do dispositivo 10. A fonte de alimentação 132 pode utilizar a eletricidade de uma saída elétrica de 115 volts padrão ou incluir uma bateria e um circuito de geração de energia para produzir a energia operacional. Em algumas modalidades, a bateria pode ser recarregável para permitir uma operação estendida. Por exemplo, o dispositivo 10 pode ser portátil para a detecção de amostras biológicas em uma emergência, tal como uma área de desastre. A recarga pode ser realizada através da saída elétrica de 115 volts. Em outras modalidades, baterias tradicionais podem ser usadas.

[000152] A FIG. 10 é um diagrama de blocos funcional do detector simples 18 acoplado a quatro fibras ópticas do feixe de fibras ópticas 14. Nesta modalidade, o detector 18 é um tubo fotomultiplicador. Cada perna do feixe de fibras ópticas 14, da fibra óptica 14A, da fibra óptica 14B, da fibra óptica 14C e da fibra óptica 14D, acopla com uma interface de entrada óptica 138 do detector 18. Desta maneira, a luz conduzida por qualquer uma das fibras ópticas 14 é fornecida a uma única interface de entrada óptica 138 do detector 18. A interface de entrada óptica 138 fornece a luz agregada ao multiplicador de elétrons 140. O ânodo 142 coleta os elétrons e produz um sinal analógico correspondente como sinal de saída.

[000153] Em outras palavras, tal como mostrado, as fibras ópticas 14 encaixam dentro da abertura óptica de entrada para o detector 18. Consequentemente, o detector 18 pode ser usado para detectar simultaneamente a luz de cada perna do feixe óptico 14. A interface de entrada óptica 138 fornece luz ao multiplicador de elétrons 140. Para um tubo fotomultiplicador, os fótons das fibras ópticas atingem primeiramente um cátodo fotoemissivo, o qual por sua vez libera fotoelétrons. Os fotoelétrons formam então uma cascata ao atingir uma série de dinodos, e mais fotoelétrons são emitidos mediante o contato com cada dinodo. O grupo resultante de elétrons multiplica essencialmente os pequenos sinais de luz transmitidos originalmente pelas fibras ópticas 14. O número aumentado de elétrons é coletado finalmente pelo ânodo 142. Essa corrente do ânodo 142 é transferida por uma corrente ao amplificador de voltagem 144 como um sinal de saída analógico que é representativo dos sinais fluorescentes ópticos da amostra fornecida pela pluralidade de módulos ópticos 16.

[000154] Em algumas modalidades, a unidade de controle 23 pode incluir um conversor analógico em (A/D) 146 que converte o sinal analógico em uma corrente de dados digitais amostrados, isto é, um sinal digital. O processador 122 recebe o sinal digital e armazena os dados amostrados na memória 124 para a comunicação ao dispositivo de aquisição de dados 21, tal como descrito acima. Em algumas modalidades, o conversor A/D 146 pode ser contido dentro do detector 18 ao invés de formar de preferência uma parte da unidade de controle 23.

[000155] Desta maneira, um detector simples 18 pode ser utilizado para coletar toda a luz do feixe óptico 14 e produzir um sinal representativo do mesmo. Uma vez que o sinal é amplificado pelo amplificador 144 e convertido em um sinal digital, ele pode ser digitalmente separado em dados que correspondem à luz coletada por cada módulo óptico individual 16. Todo sinal (isto é, agregado) pode ser separado pela faixa de frequência em cada sinal detectado representativo do sinal de cada fluorescência. Essas frequências podem ser separadas por um filtro digital aplicado pelo dispositivo de aquisição de dados 21 ou dentro do dispositivo 10.

[000156] Em outras modalidades, o sinal amplificado pode ser separado por frequência ao usar filtros analógicos e enviado a canais separados antes do conversor A/D 146. Cada canal pode então ser digitalizado separadamente e enviado ao dispositivo de aquisição de dados. Em um ou outro caso, o detector simples pode capturar toda a informação de fluorescência, ou outros sinais ópticos ou informações, de cada módulo óptico 16. O dispositivo de aquisição de dados 21 pode então traçar e analisar o sinal adquirido de cada cavidade do disco 13 em tempo real sem a necessidade de múltiplos detectores.

[000157] Em algumas modalidades, o detector 18 pode não ser um tubo fotomultiplicador. De modo geral, o detector 18 pode ser qualquer tipo de dispositivo de detecção analógico ou digital com a capacidade de capturar a luz de múltiplas pernas de um mecanismo de aplicação óptico, isto é, o feixe de fibras 14, e produzir uma representação transmissível da luz capturada.

[000158] A FIG. 11 é um fluxograma que ilustra a operação do dispositivo de detecção de fluorescência multiplex 10. Inicialmente, na etapa 148, um usuário especifica os parâmetros do programa no dispositivo de aquisição de dados 21 ou através de uma interface com a unidade de controle 23. Por exemplo, esses parâmetros podem incluir uma velocidade e um período de tempo para o disco giratório 13, definir perfis de temperatura para a reação, e amostrar locais no disco 13.

[000159] Em seguida, na etapa 150, o usuário pode carregar o disco 13 no dispositivo de detecção 10. Com a fixação do dispositivo 10, o usuário pode inicializar o programa (152), fazendo com que a unidade de controle 23 comece a girar o disco (154) à taxa especificada. Depois que o disco tiver começado a girar, dois processos simultâneos podem ocorrer.

[000160] Em primeiro lugar, na etapa 156, o dispositivo de detecção 10 pode começar a detectar a fluorescência ou outros sinais ópticos ou informações da luz de excitação produzida por uma ou mais reações dentro de uma ou mais amostra. O detector 18 amplifica os sinais ópticos (por exemplo, a fluorescência) de cada amostra, os que são sincronizados para cada amostra respectiva e momento em que a fluorescência foi emitida (158). Durante esse processo, o processador 122 salva os dados capturados na memória 124 e pode comunicar os dados ao dispositivo de aquisição de dados 21 em tempo real para monitorar o progresso da rodada de processamento e para processamento adicional (160). Alternativamente, o processador 122 pode salvar os dados dentro do dispositivo 10 até que o programa esteja completo. O processador 122 continua a detectar a fluorescência das amostras e a salvar os dados até que o programa esteja completo (162). Uma vez que a rodada de processamento esteja completa, a unidade de controle 23 faz com que o disco pare de girar (164).

[000161] Durante este processo, a unidade de controle 23 pode monitorar a temperatura do disco (166) e modular o disco, ou a temperatura de cada amostra para alcançar a temperatura alvo para esse tempo (168). A unidade de controle 23 pode continuar a monitorar e controlar as temperaturas até que o programa esteja completo (170). Uma vez a rodada de processamento esteja completa, a unidade de controle 23 mantém a temperatura das amostras em uma temperatura de armazenamento alvo, geralmente de 4 graus Celsius (172).

[000162] A operação do dispositivo 10 pode variar a partir do exemplo da FIG. 11. Por exemplo, as rotações por minuto do disco podem ser modificadas por todo o programa, várias câmaras no disco 13 podem ser monitoradas para determinar se um volume selecionado de um material está presente, e/ou o laser 136 pode ser utilizado para abrir válvulas entre câmaras no disco para permitir múltiplas reações e/ou movimento de material. Essas etapas podem ocorrer em qualquer ordem dentro da operação, dependendo do programa que o usuário define.

[000163] A FIG. 12 é um fluxograma que ilustra a operação exemplificadora do sistema de controle de válvula a laser 51 do dispositivo de detecção 10. Para finalidades exemplificadoras, a FIG. 12 será descrita com referência ao disco 13 e ao dispositivo 10, com referência particular à FIG. 8.

[000164] Inicialmente, a unidade de controle 23 coloca o sistema de controle de válvula a laser 51 em um modo de baixa potência (também conhecido como "modo visado") que utiliza uma corrente reduzida (149). Em seguida, a unidade de controle 23 inicia a rotação do disco 13A (151). O sensor 73 (por exemplo, um sensor de NIR) emite um sinal de disparo à unidade de controle 23 com a detecção das bordas do entalhe 75 enquanto o disco 13 gira, permitindo que a unidade de controle 23 mapeie com exatidão a orientação do disco 13 e as posições das válvulas no disco 13 para a posição conhecida da plataforma giratória 25 do dispositivo 10 (153).

[000165] Ao usar o mapeamento, a unidade de controle 23 acopla o pórtico 60 para mover o sistema de controle de válvula a laser 51 para a posição conhecida das válvulas em relação a um centro ou um eixo de rotação do disco 13 (isto é, posicionado à esquerda da FIG. 8). A unidade de controle 23 gira então o disco 13 para a primeira válvula selecionada a ser aberta (157). Em seguida, a unidade de controle 23 coloca o sistema de controle de válvula a laser 51 em um modo de alta potência e dirige o sistema para produzir um pulso da luz laser de energia elevada 71 para abrir a válvula (159). Se uma válvula adicional tiver que ser aberta (161), a unidade de controle 23 gira o disco 13 para a válvula seguinte (157) e abre a válvula (159). Esse processo continua até todas as válvulas que se deseja abrir tenham sido abertas. A seguir, a unidade de controle 23 gira o disco 13 para mover o fluido, por exemplo, de uma câmara localizada mais perto de um eixo de rotação do disco 13 (às vezes indicada como "câmaras de entrada" ou "câmaras de contenção"), através de uma válvula aberta, e para uma câmara (às vezes indicada como uma "câmara de processamento" ou uma "câmara de detecção") localizada mais afastada do eixo de rotação, tal como mais perto de uma periferia do disco 13 (163). Em outras modalidades, a unidade de controle 23 pode girar continuamente o disco 13 enquanto dirige o sistema de controle de válvula a laser 51 para abrir as válvulas.

[000166] Finalmente, a unidade de controle 23 pode acoplar o pórtico 60 para mover os módulos ópticos 48, 52 e/ou 56 para uma posição radial sobre as câmaras de processamento e começar a detecção de fluorescência ou de outros sinais ópticos dos materiais e/ou das reações nas câmaras de processamento (165). Em algumas modalidades, o conteúdo das câmaras de contenção pode agir para desativar ou estabilizar produtos nas câmaras de processamento. Nesses casos, o dispositivo de detecção 10 pode ou não ter que monitorar as amostras ou reações novas.

[000167] A FIG. 13A mostra um diagrama exemplificador de um entalhe 75 em um disco. Nas FIGS. 13A, 13B e 13C, o disco 13 será usado como um disco exemplificador no dispositivo 10. O entalhe 75 inclui a borda externa 210, a borda interna 214, a borda anterior 212 e a borda posterior 216. O sistema de controle de válvula a laser 51 detecta cada borda para prover um mapa exato da posição do disco 13. A distância D é a posição radial da borda interna subtraída da posição radial da borda externa do entalhe 75. Cada borda 210, 212, 214 e 216 cria o limite detectável entre o material do disco 13 e o espaço vazio no disco descrito como entalhe 75. Em algumas modalidades, o entalhe 75 pode ser de qualquer formato ou tamanho.

[000168] A FIG. 13B ilustra um diagrama horário que ilustra um método exemplificador para detectar as bordas interna e externa de um entalhe em um disco. A unidade de controle 23 move o sistema de controle de válvula a laser 51 para que se afaste do disco 13. O disco 13 é girado quando o pórtico 60 move o sistema de controle de válvula a laser 51 para o centro, ou eixo de rotação, do disco 13.

[000169] O sensor 73 detecta a luz laser 71 (FIG. 8) somente quando o entalhe 75 permite que a luz laser 71 passe através do disco 13. Um sinal 218 do sensor 73 muda na ponta 220 uma vez que a borda externa 210 do entalhe 75 é detectada enquanto o pórtico 60 avançar para dentro. O sinal 218 continua a modular enquanto o entalhe 75 passa intermitentemente através da luz laser 71. A ponta 222 indica a última mudança de sinal que a unidade de controle 23 marca como borda interna 214 do entalhe 75. As posições do pórtico das bordas externa e interna 210 e 214 do entalhe 75 são registradas. A unidade de controle 23 tem agora um componente radial do mapa da posição do disco 13. A unidade de controle 23 move o sistema de controle de válvula a laser 51 para a posição radial a meio caminho entre as posições radiais das bordas interna e externa. Essa posição deve ser a posição radial da borda interna 214 mais metade da distância D. O posicionamento do sistema de controle de válvula a laser 51 nesse local do entalhe 75 permite que o sistema detecte a posição angular do entalhe 75 sem o arredondamento de um canto do entalhe 75, por exemplo, o canto entre a borda interna 214 e a borda posterior 216, causando um erro na posição angular de uma borda do entalhe 75. Em algumas modalidades, o disco 13 pode não ter que ser girado para que o sistema de controle de válvula a laser 51 detecte as bordas interna e externa do entalhe 75.

[000170] A FIG. 13C ilustra um diagrama horário que ilustra um método exemplificador para determinar a posição local de um sistema de controle de válvula a laser 51. O sinal 224 é passado para a unidade de controle 23 que indica a presença da luz laser 71. O sistema de controle de válvula a laser 51 localiza a borda anterior 212 e a borda posterior 216 do entalhe 75 no disco 13.

[000171] O sinal 224 é constante uma vez que o disco 13 é estacionário. Uma vez que o disco 13 é girado lentamente no sentido horário, a ponta 226 indica a posição angular da do entalhe 75. A luz laser 71 é detectada pelo sensor 73 até que a borda posterior 216 seja detectada como ponta 228. A unidade de controle 23 então para o disco 13 e gira lentamente o disco 13 no sentido anti-horário até que a ponta 230 indique a presença da borda posterior 216 uma vez mais. A unidade de controle 23 armazena essa posição angular como posição angular local. O sistema de controle de válvula a laser 51 usa agora a posição radial da FIG. 13B e a posição angular da FIG. 13C para localizar válvulas ou outras estruturas no disco 13. Em outras modalidades, o sistema de controle de válvula a laser 51 só pode detectar a borda anterior 212 ou a borda posterior 216 para um posicionamento eficaz do disco 13.

[000172] Em algumas modalidades, o sistema de acionamento (por exemplo, incluindo um motor) e/ou a plataforma giratória 25 podem ser operados em dois modos diferentes - um modo de velocidade e um modo de posição. A posição local radial, ou local do pórtico, pode ser determinada sob uma velocidade constante quando o sistema de acionamento se encontra no modo de velocidade (por exemplo, a 1.500 rpm). Depois que o local do pórtico é determinado, o motor pode ser desacelerado até uma parada e ser comutado para o modo de posição, em que ele pode passar lentamente de um tique (isto é, posição) para o seguinte, procurando a posição local do pórtico. A diferença entre o modo de velocidade e o modo de posição pode ser as constantes derivadas integrais proporcionais (PID) que são usadas pelo sistema de acionamento. O modo de posição pode permitir o controle restringido em qualquer posição, que, por exemplo, pode ser usada para a válvula. O modo de velocidade pode ser usado quando uma velocidade estável é necessária, por exemplo, durante a aquisição de dados de fluorescência.

[000173] Em algumas modalidades, o disco 13 pode ser girado na direção oposta. Em outras modalidades, os sinais exemplificadores das FIGS. 13B e 13C podem ser invertidos e em qualquer proporção relacionando a intensidade de sinal ao tempo. Em outras modalidades, o sistema de controle de válvula a laser 51 pode detectar em primeiramente a posição angular do disco 13 antes de detectar a posição radial do disco 13. A ordem do método de posicionamento descrito pode ser alterada para acomodar determinadas aplicações, discos ou preferências do técnico.

[000174] A FIG. 14 é um fluxograma que ilustra uma determinação exemplificadora da posição local de um sistema de controle de válvula a laser. A unidade de controle 23 pode começar ao girar o disco 13 (228). A partir de fora do disco 13, o pórtico 60 pode mover o sistema de controle de válvula a laser 51 para o centro do disco 13 (230). O sistema de controle de válvula a laser 51 pode localizar a borda externa 210 do entalhe 75 no disco 13 e salvar essa posição radialmente para fora (232). Enquanto o pórtico 60 continua a se mover, o sistema de controle de válvula a laser 51 pode localizar a borda interna 214 do entalhe 75 quando a luz laser 71 não é mais detectada pelo sensor 73 e salva essa posição radial interna (234). A unidade de controle 23 pode armazenar as duas posições radiais e para a rotação do disco 13 (236).

[000175] A unidade de controle 23 pode então mover o sistema de controle de válvula a laser 51 para a posição radial diretamente no meio entre as posições radiais interna e externa (238). A unidade de controle 23 pode girar lentamente girar o disco 13 para mover ambas a borda anterior 212 e a borda posterior 216 do entalhe 75 além do sistema de controle de válvula a laser 51 (240). Uma vez que a borda posterior 216 é detectada, a unidade de controle pode girar lentamente o disco 13 na direção oposta (242). Com a detecção da borda posterior 216 do entalhe 75 outra vez, a unidade de controle 23 pode salvar a posição da borda posterior (244) como posição angular zero ou posição angular local. A unidade de controle 23 agora tem as posições radial e angular do entalhe 75 e pode armazenar essas informações como posição local do disco 13 (246).

[000176] Em alguns casos, o ativador de sensor de entalhe 27 pode trabalhar em conjunto com o sistema de controle de válvula a laser 51 para mapear com exatidão a posição do disco 13. Por exemplo, o ativador de sensor de entalhe 27 pode fornecer a informação da posição temporal de alta resolução ao passo que o sistema de controle de válvula a laser 51 fornece a informação da posição espacial de alta resolução. Uma vez que ambos os sistemas usam a mesma estrutura do disco 13, o posicionamento cooperativo pode fornecer uma informação de posicionamento mais exata.

[000177] A FIG. 15 é um fluxograma que ilustra um método exemplificador de detecção da luz e amostragem de dados do disco 13. Inicialmente, um usuário especifica quais os módulos ópticos 48, 52, 56 que irão detectar a fluorescência do disco 13, e a unidade de controle 23 ativa o LED de um módulo (249). Uma vez que o LED tenha aquecido até um estado estável, a unidade de controle 23 gira o disco 13, por exemplo, a uma razão de cerca de 1.470 rotações por minuto (251) até que o entalhe 75 do disco seja detectado pelo sensor de entalhe 27. A unidade de controle 23 pode começar a aquisição de dados de fluorescência para uma rotação completa. Durante essa rotação, o módulo coleta a luz com fluorescência das câmaras de processamento (ou de "detecção") do disco 13 (253), e a unidade de controle 23 coloca um número desejado de amostras (por exemplo, 16) de cada câmara de processamento na memória BIN associada com cada câmara de processamento (255). A unidade de controle 23 pode detectar a segunda passagem do entalhe 75 para assegurar que os dados sejam adquiridos à velocidade correta do motor, e a unidade de controle 23 pode colocar os dados dependentes do tempo na memória.

[000178] Se o disco 13 tiver que ser girado uma outra rotação (257), a unidade de controle 23 executa uma outra rotação do disco 13 (251). Se o número desejado de rotações tiver sido amostrado, o módulo completou a detecção com o LED. Por exemplo, se 16 rotações tiverem sido amostras, e cada rotação adquire 16 amostras de cada câmara de processamento, cada câmara de processamento foi amostrada um total de 256 vezes. Depois que o número desejado de rotações tiver sido terminado, a unidade de controle 23 pode desativar o LED (259). Se um outro módulo for necessário para continuar a detecção (261), a unidade de controle 23 pode girar sobre o LED seguinte do módulo (249). Se nenhum outro módulo for necessário para coletar dados, a unidade de controle 23 pode interromper a coleta de dados do disco 13. O dispositivo de aquisição de dados 21 pode integrar as varreduras individuais de cada módulo e calcular um valor de histograma para cada cavidade e módulo, que pode ser registrado em um arquivo de dados.

[000179] Em algumas modalidades, cada câmara de processamento pode ser amostrada mais ou menos vezes do que 16 amostras e 16 rotações. A unidade de controle 23 pode girar o disco 13 a uma velocidade mais rápida para obter resultados mais rápidos ou girar o disco 13 mais lentamente para adquirir mais amostras.

[000180] O processo ilustrado na FIG. 15 pode ser usado para detectar a presença ou a ausência de um analito de interesse (por exemplo, ao usar a detecção de fluorescência), e também pode ser usado para coletar a informação que relaciona se um volume selecionado de material está presente em uma câmara particular no disco 13, por exemplo, ao usar a detecção de fluorescência e/ou luz retrodifusa, tal como descrito acima. Enquanto o disco 13 está girando, o material presente em uma câmara no disco 13 será forçado de encontro a uma borda radial mais externa da câmara. Como resultado, o pórtico 60 pode posicionar um ou mais módulos ópticos de uma posição radialmente para fora a uma posição radial interna, por exemplo, começando após a borda radial mais externa da câmara, e se movendo para um centro do disco 13 ao longo de um raio. Uma vez que o material será forçado de encontro à borda mais externa da câmara quando o disco 13 girar, se o volume de material na câmara for menor do que o volume interno da câmara, uma camada de menisco ou um nível de fluido do material estará presente em uma posição (por exemplo, uma posição radial) que fica entre uma borda radial mais interna da câmara e uma borda radial mais externa da câmara. Tal nível de fluido pode ser detectado, por exemplo, por uma mudança na fluorescência ou por uma refração da energia eletromagnética retrodifusa refletida.

[000181] O pórtico 60 pode mover um módulo óptico radialmente (por exemplo, para dentro) ao longo desse raio enquanto o disco 13 está girando, coletando dados em uma pluralidade de posições do pórtico (por exemplo, em uma pluralidade de posições radiais), de acordo com o processo da FIG. 15. Tais dados podem então ser analisados quanto a tal nível de fluido ou menisco. Por exemplo, uma varredura do fundo pode ser efetuada para cada câmara de interesse no disco 13 quando se sabe que nenhum material está presente na(s) câmara(s) de interesse, e uma outra varredura pode ser efetuada para a(s) câmara(s) depois que se supõe que o material, ou um volume selecionado de material, deve estar presente na(s) câmara(s). As duas varreduras podem então ser comparadas para determinar a posição radial em que um nível de fluido (por exemplo, uma camada de menisco) é detectado. Alternativa, ou adicionalmente, a posição do pórtico (por exemplo, radial) pode ser extrapolada (por exemplo, com base em uma calibração prévia) para um volume. Alternativa, ou adicionalmente, uma posição particular do pórtico pode ser usada como um limite, de maneira tal que se a posição do pórtico em que o nível de fluido é detectado for menor do que um número limite, o dispositivo de aquisição de dados 21 pode emitir um resultado (por exemplo, um ensaio inválido, um código de erro, uma falha ou uma interrupção do ensaio, etc.) que uma quantidade suficiente de um material não estava presente para o ensaio, mas se a posição do pórtico em que o nível de fluido é detectado for maior do que ou igual ao número limite, o volume desejado de material pode ser confirmado.

Dispositivos de Processamento de Amostras

[000182] Um dispositivo de processamento de amostras exemplificador, ou disco, 300 da presente invenção é mostrado nas FIGS. 16-22. Os detalhes e as características adicionais do dispositivo de processamento de amostras 300 podem ser encontrados no Pedido de Patente de Desenho U. S. No. 29/392.223, depositado em 18 de maio de 2011, que é aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

[000183] O dispositivo de processamento de amostras 300 é mostrado apenas a título de exemplo como tendo um formato circular. O dispositivo de processamento de amostras 300 pode incluir um centro 301, e o dispositivo de processamento de amostras 300 pode ser girado em torno de um eixo de rotação A-A que se estende através do centro 301 do dispositivo de processamento de amostras 300.

[000184] O dispositivo de processamento de amostras 300 pode ser uma estrutura compósita de múltiplas camadas formada por um substrato ou um corpo 302, um ou mais primeiras camadas 304 acopladas a uma superfície superior 306 do substrato 302, e uma ou mais segundas camadas 308 acopladas a uma superfície inferior 309 do substrato 302. Tal como mostrado na FIG. 22, o substrato 302 inclui uma configuração escalonada com três degraus ou níveis 313 na superfície superior 306. Como resultado, as estruturas de fluidos (por exemplo, câmaras) destinadas a conter um volume de material (por exemplo, amostra) em cada degrau 313 do dispositivo de processamento de amostras 300 podem ser pelo menos parcialmente definidas pelo substrato 302, uma primeira camada 304, e uma segunda camada 308. Além disso, por causa da configuração escalonada que compreende três degraus 313, o dispositivo de processamento de amostras 300 pode incluir três primeiras camadas 304, uma para cada etapa 313 do dispositivo de processamento de amostras 300. Essa disposição de estruturas de fluido e configuração escalonada é mostrada apenas a título de exemplo, e a presente invenção não se presta a ser limitada portal desenho.

[000185] O substrato 302 pode ser formado por uma variedade de materiais, incluindo, mas sem ficar a eles limitados, polímeros, vidro, silício, quartzo, cerâmica, ou as combinações dos mesmos. Nas modalidades em que o substrato 302 é polimérico, o substrato 302 pode ser formado por métodos relativamente fáceis, tal como a moldagem. Embora o substrato 302 seja descrito como um corpo integral homogêneo, de uma peça só, ele pode ser alternativamente provido como um corpo não homogêneo, sendo formado, por exemplo, de camadas do mesmo material ou de materiais diferentes. Para os dispositivos de processamento de amostras 300 em que o substrato 302 vai ficar em contato direto com materiais da amostra, o substrato 302 pode ser formado por um ou mais materiais que são não reativos com os materiais da amostra. Os exemplos de alguns materiais poliméricos apropriados que podem ser usados para o substrato em muitas aplicações bioanalíticas diferentes incluem, mas sem ficar a eles limitados, policarbonato, metacrilato de polimetila (PMMA), polipropileno (por exemplo, polipropileno isotático), polietileno, poliéster, etc., ou as combinações dos mesmos. Esses polímeros exibem em geral superfícies hidrofóbicas que podem ser úteis na definição de estruturas de fluidos, tal como descrito a seguir. O polipropileno é em geral mais hidrofóbico do que alguns dos outros materiais poliméricos, tais como o policarbonato ou o PMMA; no entanto, todos os materiais poliméricos listados são em geral mais hidrofóbicos do que os dispositivos de sistemas microeletromecânicos à base de sílica (MEMS).

[000186] Tal como mostrado nas FIGS. 17 e 19, o dispositivo de processamento de amostras 300 pode incluir um entalhe 375 formado através do substrato 302 ou uma outra estrutura (por exemplo, aba reflexiva, etc.) para a deposição e posicionamento do dispositivo de processamento de amostras 300, por exemplo, em relação a fontes de energia eletromagnéticas, módulos ópticos, e outros ainda, tal como descrito acima com respeito às FIGS. 12-14.

[000187] O dispositivo de processamento de amostras 300 inclui uma pluralidade de câmaras de processamento ou detecção 350, cada uma das quais define um volume para conter uma amostra e quaisquer outros materiais que tiverem que ser processadas termicamente (por exemplo, ciciados) com a amostra. Tal como usado em relação a presente invenção, "processamento térmico" (e as suas variações) significa o controle (por exemplo, manutenção, elevação, ou diminuição) da temperatura de materiais da amostra para obter reações desejadas. Como uma forma de processamento térmico, o "ciclo térmico" (e as suas variações) significam a mudança sequencial da temperatura de materiais da amostra entre dois ou mais pontos estipulados da temperatura para obter reações desejadas. Um ciclo térmico pode envolver, por exemplo, um ciclo entre temperaturas inferior e superior, um ciclo entre as temperaturas inferior, superior, e pelo menos uma temperatura intermediária, etc.

[000188] O dispositivo 300 ilustrado inclui oito câmaras de detecção 350, uma para cada pista 303, embora deva ser compreendido que o número exato das câmaras de detecção 350 providas em relação a um dispositivo fabricado de acordo com a presente invenção pode ser maior do que ou menor de oito, tal como desejado.

[000189] As câmaras de detecção 350 no dispositivo 300 ilustrativo estão na forma de câmaras, embora as câmaras de detecção nos dispositivos da presente invenção possam ser providas na forma de capilares, passagens, canais, sulcos, ou qualquer outro volume apropriadamente definido.

[000190] Em algumas modalidades, o substrato 302, as primeiras camadas 304 e as segundas camadas 308 do dispositivo de processamento de amostras 300 podem ser unidos ou ligados uns aos outros com uma força suficiente para resistir às forças de expansão que podem ser desenvolvidas dentro das câmaras de detecção 350 tais como, por exemplo, os constituintes ali localizados que são aquecidos rapidamente durante o processamento térmico. A robustez das ligações entre os componentes pode ser particularmente importante se o dispositivo 300 tiver que ser usado para processos de ciclo térmico, por exemplo, a amplificação de PCR. O aquecimento e o esfriamento repetitivos envolvidos em tal ciclo térmico podem acarretar demandas mais intensas na ligação entre os lados do dispositivo de processamento de amostras 300. Um outro problema potencial solucionado por uma ligação mais robusta entre os componentes é qualquer diferença nos coeficientes de expansão térmica dos materiais diferentes usados para fabricar os componentes.

[000191] As primeiras camadas 304 podem ser formadas por uma película ou uma folha transparente, opaca ou translúcida, tal como poliéster revestido com adesivo, polipropileno ou a folha fina metálica, ou as combinações dos mesmos, de maneira tal que as estruturas subjacentes do dispositivo de processamento de amostras 300 são visíveis. As segundas camadas 308 podem ser transparentes, ou opacas, mas são formadas frequentemente de um metal térmico- condutor (por exemplo, uma folha de metal) ou um outro material apropriadamente termicamente material condutor para transmitir o calor ou o frio pela condução de uma placa e/ou uma estrutura térmica (por exemplo, acoplada ou fazendo parte da plataforma giratória 25) à qual o dispositivo de processamento de amostras 300 é fisicamente acoplado (e/ou forçado a entrar em contato com) ao dispositivo de processamento de amostras 300, e em particular, às câmaras 350 de detecção, quando necessário.

[000192] A primeira e a segunda camadas 304 e 308 podem ser usadas em combinação com quaisquer camadas de passivação desejadas, camadas adesivas, outras camadas apropriadas, ou as combinações das mesmas, tal como descrito na Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 6.734.401, e nas Patentes U.S. No. 2008/0314895 e 2008-0152546. Além disso, a primeira e a segunda camadas 304 e 308 podem ser acopladas ao substrato 302 ao usar qualquer técnica ou combinação desejada de técnicas, incluindo, mas sem ficar a eles limitadas, adesivos, solda (química, térmica e/ou sônica), etc., tal como descrito na Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 6.734.401, e nas Patentes U.S. No. 2008/0314895 e 2008/0152546.

[000193] Apenas a título de exemplo, o dispositivo de processamento de amostras 300 é mostrado como incluindo oito pistas, cunhas, partes ou seções diferentes 303, em que cada pista 303 é isolada de maneira fluida das outras pistas 303, de maneira tal que oito amostras diferentes podem ser processadas no dispositivo de processamento de amostras 300, ao mesmo tempo ou em momentos diferentes (por exemplo, sequencialmente). Para inibir a contaminação cruzada entre as pistas 303, cada pista pode ser isolada de maneira fluida do meio ambiente, antes do uso e durante o uso, por exemplo, depois que uma amostra crua foi carregada em uma determinada pista 303 do dispositivo de processamento de amostras 300. Por exemplo, tal como mostrado na FIG. 16, em algumas modalidades, o dispositivo de processamento de amostras 300 pode incluir uma camada de pré-uso 305 (por exemplo, uma película, folha, ou algo do gênero que compreende um adesivo sensível à pressão) como a primeira camada mais interna 304 que pode ser aderida a pelo menos uma parte da superfície superior 306 do dispositivo de processamento de amostras 300 antes do uso, e que pode ser seletivamente removida (por exemplo, ao ser arrancada) de uma determinada pista 303 antes do uso dessa pista particular.

[000194] Tal como mostrado na FIG. 16, em algumas modalidades, a camada de pré-uso 305 pode incluir dobras, perfurações ou linhas de marcação 312 para facilitar a remoção de apenas uma parte da camada de pré-uso 305 de uma vez para expor de modo seletivo uma ou mais pistas 303 do dispositivo de processamento de amostras 300 tal como desejado. Além disso, em algumas modalidades, tal como mostrado na FIG. 16, a camada de pré-uso 305 pode incluir uma ou mais abas (por exemplo, uma aba por pista 303) para facilitar a retenção de uma borda da camada de pré-uso 305 para a remoção. Em algumas modalidades, o dispositivo de processamento de amostras 300 e/ou a camada de pré-uso 305 podem ser numerados adjacentes a cada uma das pistas 303 para diferenciar claramente as pistas 303 umas das outras. Tal como mostrado a título de exemplo na FIG. 16, a camada de pré-uso 305 foi removida dos números da pista 1-3 do dispositivo de processamento de amostras 300, mas não dos números da pista 4-8. Onde a camada de pré-uso 305 foi removida do dispositivo de processamento de amostras 300, uma primeira abertura de entrada ou porta 310 designada como "AMOSTRA" e uma segunda abertura de entrada ou porta 360 designada como "R" para o reagente são reveladas.

[000195] Além disso, para inibir ainda mais a contaminação cruzada entre as pistas 303, entre uma parte de manipulação de material reagente de uma pista 303 e uma parte de manipulação de material de amostra da pista 303, e/ou entre o meio ambiente e o interior do dispositivo de processamento de amostras 300, uma ou ambas dentre a primeira e a segunda aberturas de entrada 310 e 360 podem ser obturadas ou paradas, por exemplo, com um obturador 307 tal como aquele mostrado na FIG. 16. Uma variedade de materiais, formatos e construções pode ser empregada para obturar as aberturas de entrada 310 e 360, e o obturador 307 é mostrado apenas a título de exemplo como sendo um obturador de combinação que pode ser inserido com uma pressão do dedo na primeira abertura de entrada 310 e na segunda abertura de entrada 360. Alternativamente, em algumas modalidades, a camada de pré-uso 305 também pode servir como uma camada de vedação ou de cobertura e pode ser reaplicada à superfície superior 306 de uma pista particular 303 depois que uma amostra e/ou o reagente foram carregados nessa pista 303 para revedar a pista 303 contra o meio ambiente. Em tais modalidades, a aba de cada seção da camada de pré-uso 305 pode ser removida do restante da camada 305 (por exemplo, rasgada ao longo de perfurações) depois que a camada 305 foi reaplicada à superfície superior 306 da pista 303 correspondente. A remoção da aba pode inibir qualquer interferência que puder ocorrer entre a aba e quaisquer etapas do processamento, tais como a válvula, a rotação de disco, etc. Além disso, em tais modalidades, a camada de pré-uso 305 pode ser arrancada para trás apenas o suficiente para expor a primeira e a segunda aberturas de entrada 310 e 360, e então colocada de volta sobre a superfície superior 306, de maneira tal que a camada de pré- uso 305 nunca é removida completamente da superfície superior 306. Por exemplo, em algumas modalidades, as perfurações ou as linhas de marcação 312 entre seções adjacentes da camada de pré-uso 305 podem terminar em um furo passante que pode agir como um interruptor de rasgo. Tal furo passante pode ser posicionado radialmente fora da borda mais interna da camada de pré-uso 305, de maneira tal que a parte mais interna de cada seção da camada de pré- uso 305 não precisa ser removida completamente da superfície superior 306.

[000196] Tal como mostrado nas FIGS. 17, 19 e 21, na modalidade ilustrada das FIGS. 16-22, cada pista 303 do dispositivo de processamento de amostras 300 inclui uma parte ou lado de manipulação de amostra 311 da pista 303 e uma parte ou lado de manipulação de reagente 361 da pista 303, e a parte de manipulação de amostra 311 e a parte de manipulação de reagente 361 podem ser isoladas de maneira fluida uma da outra, até que os dois lados sejam colocados em comunicação fluida um com o outro, por exemplo, ao abrir uma ou mais válvulas, tal como descrito a seguir. Cada pista 303 pode ser às vezes indicada como um "um sistema de distribuição" ou "disposição de processamento" ou, em algumas modalidades, cada lado 311, 361 da pista 303 pode ser indicado como um "sistema de distribuição" ou "disposição de processamento". De modo geral, no entanto, uma "disposição de processamento" refere-se a uma câmara de entrada, uma câmara de detecção, e quaisquer conexões fluidas entre as mesmas.

[000197] Com referência às FIGS. 17, 19 e 21, a primeira abertura de entrada 310 se abre para uma cavidade ou câmara de entrada 315. Uma câmara de entrada similar 365 fica localizada no lado de manipulação de reagente 361 da pista 303 para o qual a segunda abertura de entrada 360 se abre. As aberturas de entrada de amostra e reagente separadas 310 e 360, as câmaras de entrada 315 e 365, e os lados de manipulação 311 e 361 de cada pista 303 permitem que amostras não processadas brutas sejam carregadas no dispositivo de processamento de amostras 300 para a análise sem requerer o pré- processamento, a diluição, a introdução, a mistura de substanciais ou qualquer um deles, ou outros ainda. Dessa maneira, a amostra e/ou o reagente podem ser adicionados sem introdução ou processamento preciso. Como resultado, o dispositivo de processamento de amostras 300 pode às vezes ser indicado como um disco "de complexidade moderada", porque o processamento "na placa" relativamente complexo pode ser executado no dispositivo de processamento de amostras 300 sem requerer muito ou nenhum pré-processamento. Isto é, o dispositivo de processamento de amostras 300 pode incluir estruturas de introdução na placa que podem ser usadas para aplicar um volume selecionado de uma amostra e/ou de um meio reagente de uma câmara de entrada 315, 365 a uma câmara de detecção 350. Com a aplicação dos volumes selecionados à câmara de detecção 350, as relações desejadas entre a amostra e o reagente podem ser obtidas, sem requerer que um usuário introduza e carregue com precisão volumes específicos da amostra ou do reagente no dispositivo de processamento de amostras 300. Ao invés disto, o usuário pode carregar uma quantidade não específica de amostra e/ou de reagente no dispositivo de processamento de amostras 300, e o próprio dispositivo de processamento de amostras 300 pode introduzir um uma quantidade desejada de materiais na câmara de detecção 350. O lado de manipulação de amostra 311 será descrito em primeiro lugar.

[000198] Tal como mostrado, em algumas modalidades, a câmara de entrada 315 pode incluir um ou mais defletores ou paredes ou outras estruturas direcionadoras de fluido 316 apropriadas que são posicionadas para dividir a câmara de entrada 315 em pelo menos uma parte, câmara ou reservatório de carregamento 318 e uma parte, uma câmara ou um reservatório de despejo 320. Os defletores 316 podem funcionar para dirigir e/ou conter fluido na câmara de entrada 315.

[000199] Tal como mostrado na modalidade ilustrada, uma amostra pode ser carregada no dispositivo de processamento de amostras 300 em uma ou mais pistas 303 através da abertura de entrada 310. Uma vez que o dispositivo de processamento de amostras 300 é girado em torno do eixo de rotação A-A, a amostra deve ser dirigida então (por exemplo, por um ou mais defletores 316) ao reservatório de carregamento 318. O reservatório de carregamento 318 é configurado para reter ou conter um volume selecionado de um material, e qualquer excesso é dirigido ao reservatório de despejo 320. Em algumas modalidades, a câmara de entrada 315, ou uma parte da mesma, pode ser indicada como uma "primeira câmara" ou uma "primeira câmara de processamento", e a câmara de detecção 350 pode ser indicada como uma "segunda câmara" ou uma "segunda câmara de processamento".

[000200] Tal como mostrado nas FIGS. 21 e 22, o reservatório de carregamento 318 inclui uma primeira extremidade 322 posicionada na direção do centro 301 do dispositivo de processamento de amostras 300 e do eixo de rotação A-A, e uma segunda extremidade 324 posicionada se afastando do centro 301 e do eixo de rotação A-A (isto é, radialmente para fora da primeira extremidade 322), de maneira tal que, quando como o dispositivo de processamento de amostras 300 é girado, a amostra é forçada para a segunda extremidade 324 do reservatório de carregamento 318. Um ou mais defletores ou paredes 316 que definem a segunda extremidade 324 do reservatório de carregamento 318 podem incluir uma base 323 e uma parede lateral 326 (por exemplo, uma parede lateral parcial; vide a FIG. 21) que são arranjadas para definir um volume selecionado. A parede lateral 326 é arranjada e formada para permitir que qualquer volume em excesso do volume selecionado transborde a parede lateral 326 e saia rumo ao reservatório de despejo 320. Como resultado, pelo menos uma parte do reservatório de despejo 320 pode ser posicionada radialmente para fora do reservatório de carregamento 318 ou do restante da câmara de entrada 315, para facilitar o movimento do volume adicional de material no reservatório de despejo 320 e para impedir que o volume em excesso se mova de volta para o reservatório de carregamento 318 sob uma força dirigida radialmente para fora (por exemplo, quando o dispositivo de processamento de amostras 300 for girado em torno do eixo de rotação A-A).

[000201] Em outras palavras, com referência continuada à FIG. 21, a câmara de entrada 315 pode incluir um ou mais primeiros defletores 316A que são posicionados para dirigir o material da abertura de entrada 310 para o reservatório de carregamento 318, e um ou mais segundos defletores 316B que são posicionados para conter o fluido de um volume selecionado e/ou para dirigir o fluido em excesso do volume selecionado para o reservatório de despejo 320.

[000202] Tal como mostrado, a base 323 pode incluir uma abertura ou uma passagem de fluido 328 nela formada que pode ser configurada para fazer pelo menos uma parte de uma válvula capilar 330. Como resultado, a área em seção transversal da passagem de fluido 328 pode ser pequena o bastante em relação ao reservatório de carregamento 318 (ou o volume de fluido retido no reservatório de carregamento 318) que o fluido é impedido de fluir para a passagem de fluido 328 devido às forças capilares. Como resultado, em algumas modalidades, a passagem de fluido 328 pode ser indicada como uma "constrição" ou "passagem constringida".

[000203] Em algumas modalidades, o reservatório de carregamento 318, o reservatório de despejo 320, um ou mais dos defletores 316 (por exemplo, a base 323, a parede lateral 326, e opcionalmente um ou mais primeiros defletores 316A), e a passagem de fluido 328 (ou a válvula capilar 330) podem ser indicados em conjunto como uma "estrutura de introdução" responsável por conter um volume selecionado de material, por exemplo, que pode ser passado para as estruturas de fluido a jusante quando desejado.

[000204] Apenas a título de exemplo, quando o dispositivo de processamento de amostras 300 é girado em torno do eixo de rotação A-A a uma primeira velocidade (por exemplo, velocidade angular, rpm), uma primeira força centrífuga é exercida no material no dispositivo de processamento de amostras 300. O reservatório de carregamento 318 e a passagem de fluido 328 podem ser configurados (por exemplo, em termos de energias de superfície, de dimensões relativas e de áreas em seção transversal, etc.) de maneira tal que a primeira força centrífuga é insuficiente para fazer com que a amostra com uma determinada tensão superficial seja forçada para a passagem de fluido relativamente estreita 328. No entanto, quando o dispositivo de processamento de amostras 300 é girado a uma segunda velocidade (por exemplo, velocidade angular, rpm), uma segunda força centrífuga é exercida no material no dispositivo de processamento de amostras 300. O reservatório de carregamento 318 e a passagem de fluido 328 podem ser configurados de maneira tal que a segunda força centrífuga é suficiente para fazer com que a amostra com uma determinada tensão superficial seja forçada para a passagem de fluido 328. Alternativamente, aditivos (por exemplo, tensoativos) podem ser adicionados à amostra para alterar a sua tensão superficial para fazer com que a amostra flua para a passagem de fluido 328 quando desejado. Em algumas modalidades, a primeira e a segunda forças podem ser pelo menos parcialmente controladas ao controlar os perfis de aceleração e as velocidades às quais o dispositivo de processamento de amostras 300 é girado em estágios de processamento diferentes. Tais velocidades e acelerações são descritos em mais detalhes com respeito à FIG. 26.

[000205] Em algumas modalidades, a relação de aspecto de uma área em seção transversal da passagem de fluido 328 em relação a um volume da câmara de entrada 315 (ou uma parte da mesma, tal como o reservatório de carregamento 318) pode ser controlada para assegurar pelo menos parcialmente que o fluido não irá fluir para a passagem de fluido 328 até que seja desejado, por exemplo, para um fluido com uma determinada tensão superficial.

[000206] Por exemplo, em algumas modalidades, a relação entre a área em seção transversal da passagem de fluido (Ap) (por exemplo, na entrada da passagem de fluido 328 na base 323 do reservatório de carregamento 318) e o volume (V) do reservatório (por exemplo, a câmara de entrada 315, ou uma parte da mesma, tal como o reservatório de carregamento 318) do qual o fluido pode se mover para a passagem de fluido 328, isto é, AP:V, pode variar de cerca de 1:25 a cerca de 1:500, em algumas modalidades pode variar de cerca de 1:50 a cerca de 1:300, e em algumas modalidades pode variar de cerca de 1:100 a cerca de 1:200. Indicado de uma outra maneira, em algumas modalidades, a fração de Ap/V pode ser de pelo menos cerca de 0,01, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 0,02, e em algumas modalidades de pelo menos cerca de 0,04. Em algumas modalidades, a fração de Ap/V pode ser não maior do que cerca de 0,005, em algumas modalidades não maior do que cerca de 0,003, e em algumas modalidades não maior do que cerca de 0,002. Ainda indicado de uma outra maneira, em algumas modalidades, a fração de V/Ap, ou a relação entre V e Ap, pode ser de pelo menos cerca de 25 (isto é, 25 para 1), em algumas modalidades de pelo menos cerca de 50 (isto é, cerca de 50 para 1), e em algumas modalidades de pelo menos cerca de 100 (isto é, cerca de 100 para 1). Em algumas modalidades, a fração de V/Ap, ou a relação entre V e Ap, pode ser não maior do que cerca de 500 (isto é, cerca de 500 para 1), em algumas modalidades não maior do que cerca de 300 (isto é, cerca de 300 para 1), e em algumas modalidades não maior do que cerca de 200 (isto é, cerca de 200 para 1).

[000207] Em algumas modalidades, essas relações podem ser obtidas ao empregar várias dimensões na passagem de fluido 328. Por exemplo, em algumas modalidades, a passagem de fluido 328 pode ter uma dimensão transversal (por exemplo, perpendicular ao seu comprimento ao longo de um raio do centro 101, tal como um diâmetro, uma largura, uma profundidade, uma espessura, etc.) de não mais do que cerca de 0,5 mm, em algumas modalidades de não mais do que cerca de 0,25 mm, e em algumas modalidades de não mais do que cerca de 0,1 mm. Em algumas modalidades, a área em seção transversal Ap da passagem de fluido 328 pode ser não maior do que cerca de 0,1 mm2, em algumas modalidades não maior do que cerca de 0,075 mm2, e em algumas modalidades não maior do que cerca de 0,5 mm2. Em algumas modalidades, a passagem de fluido 328 pode ter um comprimento de pelo menos cerca de 0,1 mm, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 0,5 mm, e em algumas modalidades de pelo menos cerca de 1 mm. Em algumas modalidades, a passagem de fluido 328 pode ter um comprimento de não mais do que cerca de 0,5 mm, em algumas modalidades de não mais do que cerca de 0,25 mm, e em algumas modalidades de não mais do que cerca de 0,1 mm. Em algumas modalidades, por exemplo, a passagem de fluido 328 pode ter uma largura de cerca de 0,25 mm, uma profundidade de cerca de 0,25 mm (isto é, uma área em seção transversal de cerca de 0,0625 mm2) e um comprimento de cerca de 0,25 mm.

[000208] Tal como mostrado nas FIGS. 17, 19, 21 e 22, a válvula capilar 330 pode ficar localizada em comunicação fluida com a segunda extremidade 324 do reservatório de carregamento 318, de maneira tal que a passagem de fluido 328 é posicionada radialmente para fora do reservatório de carregamento 318, em relação ao eixo de rotação A-A. A válvula capilar 330 pode ser configurada para impedir que o fluido (isto é, líquido) se mova do reservatório de carregamento 318 para a passagem de fluido 328, dependendo de pelo menos uma das dimensões da passagem de fluido 328, da energia de superfície das superfícies que definem o reservatório de carregamento 318 e/ou a passagem de fluido 328, da tensão superficial do fluido, da força exercida no fluido, qualquer contrapressão que possa existir (por exemplo, como resultado de uma retenção de vapor formada a jusante, tal como descrito a seguir), e as combinações dos mesmos. Como resultado, a passagem de fluido 328 (por exemplo, a constrição) pode ser configurada (por exemplo, dimensionada) para impedir que o fluido entre na câmara 334 da válvula até que uma força exercida sobre o fluido (por exemplo, pela rotação do dispositivo de processamento de amostras 300 em torno do eixo de rotação A-A), a tensão superficial do fluido, e/ou a energia de superfície da passagem de fluido 328 seja suficiente para mover o fluido além da passagem de fluido 328.

[000209] Tal como mostrado na modalidade ilustrada, a válvula capilar 330 pode ser arranjada em série com uma válvula de septo 332, de maneira tal que a válvula capilar 330 é posicionada radialmente para dentro da válvula de septo 332 e em comunicação fluida com uma entrada da válvula de septo 332. A válvula de septo 332 pode incluir uma câmara 334 da válvula e um septo 336 da válvula. Em uma determinada orientação (por exemplo, substancialmente horizontal) em uma plataforma giratória, a força capilar pode ser equilibrada e deslocada pela força centrífuga para controlar o fluxo de fluido. A válvula de septo 332 (também indicada às vezes como uma "válvula do tipo de mudança de fase") pode ser receptiva a uma fonte de calor (por exemplo, energia eletromagnética) que pode causar o derretimento o septo 336 da válvula para abrir uma passagem através do septo 336 da válvula.

[000210] O septo 336 pode ficar localizado entre a câmara 334 da válvula e uma ou mais estruturas de fluido a jusante no dispositivo de processamento de amostras 300. Dessa maneira, a câmara de detecção 350 pode ficar em comunicação fluida com uma saída da válvula de septo 332 (isto é, a câmara 334 da válvula) e pode ser posicionada pelo menos parcialmente radialmente para fora da câmara 334 da válvula, em relação ao eixo de rotação A-A e o centro 301. O septo 336 pode incluir (i) uma configuração fechada na qual o septo 336 é impermeável a fluidos (e em particular a líquidos), e posicionado para isolar de maneira fluida a câmara 334 da válvula de todas as estruturas de fluido a jusante; e (ii) uma configuração aberta na qual o septo 336 é permeável as fluidos, em particular a líquidos (por exemplo, inclui uma ou mais aberturas dimensionadas para incentivar a amostra a fluir através do mesmo) e permite uma comunicação fluida entre a câmara 334 da válvula e todas as estruturas de fluido a jusante. Isto é, o septo 336 da válvula pode impedir que os fluidos (isto é, líquidos) se movam entre a câmara 334 da válvula e todas as estruturas de fluido a jusante quando se encontra intacto.

[000211] Várias características e detalhes da estrutura e do processo de válvula são descritos nos Pedidos de Patente U.S. No. 61/487.669, depositado em 18 de maio 18 de 2011, e No 61/490.012, depositado em 25 de maio de 2011, cada um dos quais é aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

[000212] O septo 336 da válvula pode incluir ou ser formado por uma barreira impermeável que é opaca ou absorva a energia eletromagnética, tal como a energia eletromagnética nos espectros visível, infravermelho e/ou ultravioleta. Tal como usado em relação a presente invenção, o termo "energia eletromagnética" (e as suas variações) refere-se à energia eletromagnética (independente do comprimento de onda/frequência) que pode ser aplicada por uma fonte a um local ou a um material desejado na ausência de contato físico. Os exemplos não limitadores de energia eletromagnética incluem a energia laser, a rádio frequência (RF), a radiação de micro-ondas, a energia luminosa (incluindo o espectro desde o infravermelho até o ultravioleta), etc. Em algumas modalidades, a energia eletromagnética pode ser limitada à energia que cai dentro do espectro da radiação ultravioleta à infravermelha (incluindo o espectro visível).

[000213] O septo 336 da válvula, ou uma parte do mesmo, pode ser distinto do substrato 302 (por exemplo, feito de um material que seja diferente do material usado para o substrato 302). Com o uso de materiais diferentes para o substrato 302 e o septo 336 da válvula, cada material pode ser selecionado para suas características desejadas. Alternativamente, o septo 336 da válvula pode ser integral com o substrato 302 e feito do mesmo material que o substrato 302. Por exemplo, o septo 336 da válvula pode ser simplesmente moldado no substrato 302. Se isso for feito, ele pode ser revestido ou impregnado para realçar a sua capacidade de absorver a energia eletromagnética.

[000214] O septo 336 da válvula pode ser feito de qualquer material apropriado, embora possa ser particularmente útil se o material do septo 336 formar espaços vazios (isto é, quando o septo 336 é aberto) sem a produção de quaisquer subprodutos, resíduos, etc. significativos que podem interferir nas reações ou nos processos que ocorrem no dispositivo de processamento de amostras 300. Um exemplo de uma classe de materiais que podem ser usados como septo 336 da válvula, ou uma parte do mesmo, inclui películas poliméricas orientadas pigmentadas tais como, por exemplo, as películas usadas na fabricação de forros de latas ou sacos comercialmente disponíveis. Uma película apropriada pode ser um forro de lata preto de 1,18 mils de espessura, disponível junto à Himolene Incorporated, de Danbury, Connecticut sob a designação 406230E. No entanto, em algumas modalidades, o septo 336 pode ser formado do mesmo material que o próprio substrato 302, mas pode ter uma espessura menor do que outras partes do substrato 302. A espessura do septo pode ser controlada pelo molde ou pela ferramenta usados para formar o substrato 302, de maneira tal que o septo deve ser fino o bastante para ser aberto suficientemente ao absorver a energia de um sinal eletromagnético.

[000215] Em algumas modalidades, o septo 336 da válvula pode ter uma área em seção transversal de pelo menos cerca de 1 mm2, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 2 mm2, e em algumas modalidades de pelo menos cerca de 5 mm2. Em algumas modalidades, o septo 336 da válvula pode ter uma área em seção transversal de não mais do que cerca de 10 mm2, em algumas modalidades de não mais do que cerca de 8 mm2, e em algumas modalidades de não mais do que cerca de 6 mm2.

[000216] Em algumas modalidades, o septo 336 da válvula pode ter uma espessura de pelo menos cerca de 0,1 mm, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 0,25 mm, e em algumas modalidades de pelo menos cerca de 0,4 mm. Em algumas modalidades, o septo 336 da válvula pode ter uma espessura de não mais do que cerca de 1 mm, em algumas modalidades de não mais do que cerca de 0,75 mm, e em algumas modalidades de não mais do que cerca de 0,5 mm.

[000217] Em algumas modalidades, o septo 336 da válvula pode ter um formato geralmente circular, pode ter um diâmetro de cerca de 1,5 mm (isto é, uma área em seção transversal de cerca de 5,3 mm2), e uma espessura de cerca de 0,4 mm.

[000218] Em algumas modalidades, o septo 336 da válvula pode incluir um material suscetível de absorver energia eletromagnética de comprimentos de onda selecionados e de converter essa energia em calor, resultando na formação de um espaço vazio no septo 336 da válvula. O material absorvedor pode ser contido dentro do septo 336 da válvula, ou de uma parte do mesmo (por exemplo, impregnado no material (resina) que forma o septo), ou ser revestido em uma superfície do mesmo. Por exemplo, tal como mostrado na FIG. 20, o septo 336 da válvula pode ser configurado para ser irradiado com energia eletromagnética de cima para baixo (isto é, na superfície superior 306 do substrato 302). Como resultado, a primeira camada 304 sobre a região do septo da válvula (vide a FIG. 16) pode ser transparente ao comprimento de onda selecionado, ou à faixa de comprimentos de onda, da energia eletromagnética usada para criar um espaço vazio no septo 336 da válvula, e o septo 336 da válvula pode absorver tal(is) comprimento(s) de onda.

[000219] A válvula capilar 330 é mostrada na modalidade ilustrada nas FIGS. 16-22 como unida em série com a válvula de septo 332, e em particular, como unida a montante e em comunicação fluida com uma entrada ou uma extremidade a montante da válvula de septo 332. Tal configuração da válvula capilar 330 e da válvula de septo 332 pode criar uma retenção de vapor (isto é, na câmara 334 da válvula) quando o septo 336 da válvula se encontra na configuração fechada e uma amostra é movida e são desenvolvidas pressões no dispositivo de processamento de amostras 300. Tal configuração também pode permitir que um usuário controle quando o fluido (isto é, líquido) pode entrar na câmara 334 da válvula e seja coletado adjacente ao septo 336 da válvula (por exemplo, ao controlar a velocidade na qual o dispositivo de processamento de amostras 300 é girado, o que afeta a força centrífuga exercida sobre a amostra, por exemplo, quando a tensão superficial da amostra permanece constante; e/ou ao controlar a tensão superficial da amostra). Isto é, a válvula capilar 330 pode impedir que o fluido (isto é, líquidos) entre na câmara 334 da válvula e seja empoçado ou coletado adjacente ao septo 336 da válvula antes de abrir a válvula de septo 332, isto é, quando o septo 336 da válvula se encontra na configuração fechada.

[000220] A válvula capilar 330 e a válvula de septo 332 podem, em conjunto ou separada, ser indicadas como uma "válvula" ou "estrutura de válvula" do dispositivo de processamento de amostras 300. Isto é, a estrutura de válvula do dispositivo de processamento de amostras 300 é descrita de modo geral acima como incluindo uma válvula capilar e uma válvula de septo; no entanto, deve ser compreendido que, em algumas modalidades, a válvula ou a estrutura de válvula do dispositivo de processamento de amostras 300 podem simplesmente ser descritas como incluindo a passagem de fluido 328, a câmara 334 da válvula, e o septo 336 da válvula. Além disso, em algumas modalidades, a passagem de fluido 328 pode ser descrita como fazendo uma parte da câmara de entrada 315 (por exemplo, como fazendo uma parte do reservatório de carregamento 318), de maneira tal que a extremidade a jusante 324 inclui uma passagem de fluido 328 que é configurada para impedir que o fluido entre na câmara 334 da válvula até que seja desejado.

[000221] Ao impedir que o fluido (isto é, líquido) seja coletado adjacente a um lado do septo 336 da válvula, o septo 336 da válvula pode ser aberto, isto é, ter a forma mudada de uma configuração fechada para uma configuração aberta, sem a interferência de outra matéria. Por exemplo, em algumas modalidades, o septo 336 da válvula pode ser aberto ao formar um espaço vazio no septo 336 da válvula ao dirigir a energia eletromagnética de um comprimento de onda apropriado em um lado do septo 336 da válvula (por exemplo, na superfície superior 306 do dispositivo de processamento de amostras 300). Os autores da presente invenção descobriram que, em alguns casos, se o líquido for coletado no lado oposto do septo 336 da válvula, o líquido pode interferir no processo de formação do espaço vazio (por exemplo, derretimento) ao funcionar como um dissipador de calor para a energia eletromagnética, o que pode aumentar a energia e/ou o tempo necessários para formar um espaço vazio no septo 336 da válvula. Como resultado, ao impedir que o fluido (isto é, líquido) seja coletado adjacente a um lado do septo 336 da válvula, o septo 336 da válvula pode ser aberto ao dirigir a energia eletromagnética em um primeiro lado do septo 336 da válvula quando nenhum fluido (por exemplo, um líquido, tal como uma amostra ou um reagente) está presente em um segundo lado do septo 336 da válvula. Ao impedir que o fluido (por exemplo, líquido) seja coletado no lado traseiro do septo 336 da válvula, a válvula de septo 332 pode ser aberta de maneira confiável através de uma variedade de condições de válvula, tais como a potência laser (por exemplo, 440, 560, 670, 780 e 890 miliwatts (mW)), a largura ou a duração do pulso de laser (por exemplo, 1 ou 2 segundos), e o número de pulsos de laser (por exemplo, 1 ou 2 pulsos).

[000222] Como resultado, a válvula capilar 330 funciona para (i) formar eficazmente uma extremidade fechada do reservatório de carregamento 318 de modo que um volume selecionado de uma amostra possa ser introduzido e passado para a câmara de detecção 350 a jusante, e (ii) impedir eficazmente que os fluidos (por exemplo, líquidos) sejam coletados adjacentes a um lado do septo 336 da válvula quando o septo 336 da válvula se encontra em sua configuração fechada, por exemplo, ao criar uma retenção de vapor na câmara 334 da válvula.

[000223] Em algumas modalidades, a estrutura de válvula pode incluir uma direção longitudinal orientada substancialmente radialmente em relação ao centro 301 do dispositivo de processamento de amostras 300. Em algumas modalidades, o septo 336 da válvula pode incluir um comprimento que se estende na direção longitudinal maior do que as dimensões de uma ou mais abertura ou espaços vazios que podem ser formados no septo 336 da válvula, de maneira tal que uma ou mais aberturas podem ser formadas ao longo do comprimento do septo 336 da válvula tal como desejado. Isto é, em algumas modalidades, pode ser possível remover as alíquotas selecionadas de uma amostra ao formar aberturas em locais selecionados ao longo do comprimento no septo 336 da válvula. O volume selecionado da alíquota pode ser determinado com base na distância radial entre as aberturas (por exemplo, medido em relação ao eixo de rotação A-A) e a área em seção transversal da câmara 334 da válvula entre aberturas. Outros modalidades e detalhes de tal "válvula variável" podem ser encontrados na Patente U.S. No. 2010/0167304 e na Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 7.322.254.

[000224] Depois que uma abertura ou um espaço vazio ter sido formado no septo 336 da válvula, a câmara 334 da válvula fica em comunicação fluida com as estruturas de fluido a jusante, tal como a câmara de detecção 350, através do espaço vazio no septo 336 da válvula. Tal como acima mencionado, depois de uma amostra ter sido carregada no lado de manipulação de amostras 311 da pista 303, a primeira abertura de entrada 310 pode ser fechada, lacrada e/ou obturada. Dessa maneira, o dispositivo de processamento de amostras 300 pode ser vedado do meio ambiente ou "sem vazão" durante o processamento.

[000225] Tal como usado em relação à presente invenção, uma "disposição de processamento sem vazão" ou "sistema de distribuição sem vazão" é um sistema de distribuição (isto é, "disposição da câmara de processamento", "disposição de processamento", ou a "pista" 303) em que as únicas aberturas que conduzem ao volume das estruturas de fluido ali presentes são localizadas na câmara de entrada 315 para a amostra (ou na câmara de entrada 365 para o reagente). Em outras palavras, para alcançar a câmara de detecção 350 dentro do sistema de distribuição sem vazão, os materiais da amostra (e/ou do reagente) são passados para a câmara de entrada 315 (ou a câmara de entrada 365), e a câmara de entrada 315 é vedada subsequentemente do meio ambiente. Tal como mostrado nas FIGS. 16-22, tal sistema de distribuição sem vazão pode incluir um ou mais canais dedicados para transferir os materiais da amostra à câmara de detecção 350 (por exemplo, em uma direção a jusante) e um ou mais canais dedicados para permitir que o ar ou outros fluidos saiam da câmara de detecção 350 através de uma trajetória separada daquela em que a amostra está se movendo. Por outro lado, um sistema de distribuição sem vazão deve estar aberto ao meio ambiente durante o processamento e também deve incluir provavelmente saídas de ar posicionadas em um ou mais locais ao longo do sistema de distribuição, tal como na proximidade da câmara de detecção 350. Tal como mencionado acima, o sistema de distribuição sem vazão inibe a contaminação entre um ambiente e o interior do dispositivo de processamento de amostras 300 (por exemplo, o vazamento do dispositivo de processamento de amostras 300, ou a introdução de contaminantes de um ambiente ou um usuário no dispositivo de processamento de amostras 300), e também impede a contaminação cruzada entre múltiplas amostras ou pistas 303 em um dispositivo de processamento de amostras 300.

[000226] Tal como mostrado nas FIGS. 17, 19 e 21, para facilitar o fluxo de fluido no dispositivo de processamento de amostras 300 durante o processamento, a pista 303 pode incluir um ou mais canais de equilíbrio 355 posicionados para acoplar de maneira fluida uma parte a jusante ou radialmente para fora da pista 303 (por exemplo, a câmara de detecção 350) com uma ou mais estruturas de fluido que ficam a montante ou radialmente para dentro da câmara de detecção 350 (por exemplo, pelo menos uma parte da câmara de entrada 315, pelo menos uma parte da câmara de entrada 3654 no lado de manipulação de reagente 361, ou ambas).

[000227] Apenas a título de exemplo, cada pista 303 do dispositivo de processamento de amostras 300 ilustrado, tal como mostrado nas FIGS. 20 e 21, inclui um canal de equilíbrio 355 posicionado para acoplar de maneira fluida a câmara de detecção 350 com uma parte a montante, ou radialmente para dentro (isto é, em relação ao centro 301) da câmara de entrada 365 de reagente no lado de manipulação de reagente 361 da pista 303. O canal de equilíbrio 355 é um canal adicional que permite o movimento a montante do fluido (por exemplo, gases, tal como o ar preso) ou então de vapor retido a jusante de partes das estruturas de fluido para facilitar o movimento a jusante de outro fluido (por exemplo, um material de amostra, líquidos, etc.) para essas outras regiões de vapor retido do dispositivo de processamento de amostras 300. Tal canal de equilíbrio 355 permite que as estruturas de fluido no dispositivo de processamento de amostras 300 permaneçam sem vazão ou fechadas ao meio ambiente durante o processamento de amostras, isto é, durante o movimento de fluido no dispositivo de processamento de amostras 300. Como resultado, em algumas modalidades, o canal de equilíbrio 355 pode ser indicado como um "exaustor interno" ou um "canal de exaustão", e o processo de liberar o fluido preso para facilitar o movimento do material pode ser indicado como "de vazão interna".

[000228] Indicado de uma outra maneira, em algumas modalidades, o fluxo de uma amostra (ou reagente) de uma câmara de entrada 315 (ou da câmara de entrada de reagente 365) para a câmara de detecção 350 pode definir uma primeira direção de movimento, e o canal de equilíbrio 355 pode definir uma segunda direção de movimento que é diferente da primeira direção. Em particular, a segunda direção é oposta, ou substancialmente oposta, à primeira direção. Quando uma amostra (ou reagente) é movida para a câmara de detecção 350 através de uma força (por exemplo, a força centrífuga), a primeira direção pode ser orientada em geral ao longo da direção da força, e a segunda direção pode ser orientada em geral oposta à direção da força.

[000229] Quando o septo 336 da válvula é comutado para a configuração aberta (por exemplo, ao emitir energia eletromagnética no septo 336), a retenção de vapor na câmara 334 da válvula pode ser liberada, pelo menos em parte por causa da conexão do canal de equilíbrio 355 ao lado a jusante do septo 336 de volta à câmara de entrada 365. A liberação da retenção de vapor pode permitir que o fluido (por exemplo, líquido) flua para a passagem de fluido 328, para a câmara 334 da válvula, e para a câmara de detecção 350. Em algumas modalidades, esse fenômeno pode ser facilitado quando os canais e as câmaras são hidrofóbicos, ou em geral definidos por superfícies hidrofóbicas. Este é, em algumas modalidades, o substrato 302 e quaisquer coberturas ou camadas 304, 305, e 308 (ou adesivos revestidos no mesmo, por exemplo, que compreendem silicone e poliureia) que define pelo menos parcialmente o canal, e as câmaras podem ser formadas de materiais hidrofóbicos ou incluir superfícies hidrofóbicas, particularmente em comparação às amostras e/ou materiais reagentes aquosos.

[000230] Em algumas modalidades, a capacidade hidrofóbica de uma superfície de material pode ser determinada ao medir o ângulo de contato entre uma gota de um líquido de interesse e a superfície de interesse. No presente caso, tal medição pode ser feita entre vários materiais da amostra e/ou do reagente e um material que é usado na formação de pelo menos alguma superfície de um dispositivo de processamento de amostras que deve entrar em contato com a amostra e/ou o reagente. Em algumas modalidades, os materiais da amostra e/ou do reagente podem ser líquidos aquosos (por exemplo, suspensões, ou algo do gênero). Em algumas modalidades, no ângulo de contato entre uma amostra e/ou um reagente da presente invenção e um material do substrato que fazem pelo menos uma parte do dispositivo de processamento de amostras 300 pode ser de pelo menos cerca de 70°, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 75°, em algumas modalidade de pelo menos em cerca de 80°, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 90°, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 95°, e em algumas modalidades de pelo menos cerca de 99°.

[000231] Em algumas modalidades, o fluido pode fluir para a passagem de fluido 328 quando uma força suficiente for exercida sobre o fluido (por exemplo, quando uma força limite no fluido for obtida, por exemplo, quando a rotação do dispositivo de processamento de amostras 300 em torno do eixo de rotação A-A exceder uma aceleração limite ou a aceleração de rotação). Depois que o fluido tiver superado as forças capilares na válvula capilar 330, o fluido pode fluir através do septo aberto 336 da válvula para as estruturas de fluido a jusante (por exemplo, a câmara de detecção 350).

[000232] Tal como discutido por toda a presente invenção, a tensão superficial da amostra e/ou do material de reagente que estão sendo movidos através do dispositivo de processamento de amostras 300 pode afetar a quantidade de força necessária para mover esse material para a passagem de fluido 328 e superar as forças capilares. De modo geral, quanto menor a tensão superficial do material que está sendo movido através do dispositivo de processamento de amostras 300, menor a força exercida no material a fim de superar as forças capilares. Em algumas modalidades, a tensão superficial da amostra e/ou do material de reagente pode ser de pelo menos cerca de 40 mN/m, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 43 mN/m, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 45 mN/m, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 50 mN/m, e em algumas modalidades de pelo menos cerca de 54 mN/m. Em algumas modalidades, a tensão superficial pode ser não maior do que cerca de 80 nM/m, em algumas modalidades não maior do que cerca de 75 mN/m, em algumas modalidades não maior do que cerca de 72 mN/m, em algumas modalidades não maior do que cerca de 70 mN/m, e em algumas modalidades não maior do que cerca de 60 mN/m.

[000233] Em algumas modalidades, a densidade da amostra e/ou do material de reagente que estão sendo movidos através do dispositivo de processamento de amostras 300 pode ser de pelo menos cerca de 1,00 g/ml, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 1,02 g/ml, e em algumas modalidades de pelo menos cerca de 1,04 g/ml. Em algumas modalidades, a densidade pode ser não maior do que cerca de 1,08 g/ml, em algumas modalidades não maior do que cerca de 1,06 g/ml, e em algumas modalidades não maior do que cerca de 1,05 g/ml.

[000234] Em algumas modalidades, a viscosidade da amostra e/ou do material de reagente que estão sendo movidos através do dispositivo de processamento de amostras pode ser de pelo menos cerca de 0,001 Pa.s (1 centipoise - nMs/m2), em algumas modalidades de pelo menos em cerca de 0,0015 Pa. s (1,5 centipoise), e em algumas modalidades de pelo menos cerca de 0,00175 Pa.s (1,75 centipoise). Em algumas modalidades, a viscosidade pode ser não maior do que cerca de 0,0025 Pa.s (2,5 centipoises), em algumas modalidades não maior do que em cerca de 0,00225 Pa.s (2,25 centipoises), e em algumas modalidades não maior do que cerca de 0,002 Pa.s (2,00 centipoises). Em algumas modalidades, a viscosidade pode ser de 0,0010019 Pa. s (1,0019 centipoise) ou 0,002089 Pa.s (2,089 centipoises).

[000235] A tabela a seguir inclui vários dados para os meios aquosos que podem ser empregados na presente invenção, tanto como diluentes da amostra e/ou como reagentes. Um exemplo é o meio Copan Universal Transport Media ("UTM") para vírus, Chlamydia, Mycoplasma, e Ureaplasma, tubo de 3,0 ml, peça número 330C, lote 39P505 (Copan Diagnostics, Murrietta, GA). Esse UTM é usado como amostra nos exemplos. Um outro exemplo é uma mistura principal de reagente ("Reagente"), disponível junto à Focus Diagnostics (Cypress, CA). Os dados da viscosidade e da densidade para a água a 25°C e o glicerol a 25% em água são incluídos na tabela a seguir, porque alguns materiais da amostra e/ou do reagente da presente invenção podem ter propriedades materiais que variam em relação àquelas da água para aquela do glicerol a 25% em água, inclusive. As medições do ângulo de contato na tabela a seguir foram feitas em um polipropileno preto, que foi formado ao combinar, na prensa, o produto No. P4G3Z-039 Polipropileno, natural, da Flint Hills Resources (Wichita, Kansas) com o Clariant Colorant UN0055P, Deep Black (negro de fumo), 3% LDR, disponível junto à Clariant Corporation (Muttenz, Switzerland). Tai polipropileno preto pode ser usado em algumas modalidades para formar pelo menos uma parte (por exemplo, o substrato 302) de um dispositivo de processamento de amostras da presente invenção (por exemplo, o dispositivo de processamento de amostras 300).

[000236] O material da amostra móvel dentro dos dispositivos de processamento de amostras que incluem sistemas de distribuição sem vazão pode ser facilitado ao acelerar e desacelerar alternadamente o dispositivo durante a rotação, essencialmente expelindo os materiais da amostra através dos vários canais e câmaras. A rotação pode ser executada ao usar pelo menos dois ciclos de aceleração/desaceleração, isto é, uma aceleração inicial, seguida pela desaceleração, uma segunda rodada de aceleração, e uma segunda rodada de desaceleração.

[000237] Os ciclos de aceleração/desaceleração podem não ser necessários nas modalidades de dispositivos de processamento (por exemplo, o dispositivo de processamento de amostras 300) que incluem sistemas de distribuição com canais de equilíbrio tais como o canal de equilíbrio 355. O canal de equilíbrio 355 pode ajudar a impedir que o ar ou outros fluidos interfiram no fluxo dos materiais da amostra através das estruturas de fluido. O canal de equilíbrio 355 pode prover passagens para que o ar deslocado ou outros fluidos saiam da câmara de detecção 350 para equilibrar a pressão dentro do sistema da distribuição, o que pode minimizar a necessidade de aceleração e/ou desaceleração para "expelir" o sistema de distribuição. No entanto, a técnica de aceleração e/ou desaceleração pode ainda ser usada para facilitar ainda mais a distribuição dos materiais da amostra através do sistema de distribuição sem vazão. A técnica de aceleração e/ou desaceleração também pode ser útil para ajudar no movimento de líquidos sobre e/ou em torno de superfícies irregulares tais como as bordas ásperas criadas pela válvula induzida por EM, canais/câmaras moldados imperfeitos, etc.

[000238] Também pode ser útil se a aceleração e/ou a desaceleração forem rápidas. Em algumas modalidades, a rotação só pode ser em uma direção, isto é, pode não ser necessário inverter a direção da rotação durante o processo de carregamento. Tal processo de carregamento permite que os materiais da amostra desloquem o ar nessas partes do sistema que ficam localizadas mais afastadas do centro 301 de rotação do dispositivo de processamento de amostras 300 do que a(s) abertura(s) no sistema.

[000239] As taxas reais de aceleração e desaceleração podem variar com base em uma variedade de fatores tais como a temperatura, o tamanho do dispositivo, a distância do material da amostra do eixo de rotação, os materiais usados na fabricação dos dispositivos, as propriedades dos materiais da amostra (por exemplo, a viscosidade), etc. Um exemplo de um processo útil de aceleração/desaceleração pode incluir uma aceleração inicial a cerca de 4.000 rotações por minuto (rpm), seguido pela desaceleração a cerca de 1.000 rpm por um período de cerca de 1 segundo, com oscilações na velocidade de rotação do dispositivo entre 1.000 rpm e 4.000 rpm a intervalos de 1 segundo até que os materiais da amostra tenham se deslocado pela distância desejada.

[000240] Um outro exemplo de um processo de carregamento útil pode incluir uma aceleração inicial de pelo menos cerca de 20 rotações/s2 para a primeira velocidade de rotação de cerca de 500 rpm, seguida por uma retenção de 5 segundos à primeira velocidade de rotação, seguida por uma segunda aceleração de pelo menos cerca de 20 rotações/s2 para uma segunda velocidade de rotação de cerca de 1.000 rpm, seguida por uma retenção de 5 segundos à segunda velocidade de rotação. Um outro exemplo de um processo de carregamento útil pode incluir uma aceleração inicial de pelo menos cerca de 20 rotações/s2 para uma velocidade de rotação de cerca de 1.800 rpm, seguida por uma retenção de 10 segundos a essa velocidade de rotação.

[000241] Tal como mostrado nas FIGS. 20 e 21, o canal de equilíbrio 355 pode ser formado por uma série de canais na superfície superior 306 e/ou na superfície inferior 309 do substrato 302, e uma ou mais vias que se estendem entre a superfície superior 306 e a superfície inferior 309, que podem ajudar a atravessar as partes escalonadas na superfície superior 306 do substrato 302. Especificamente, tal como mostrado na FIG. 20, o canal de equilíbrio 355 ilustrado inclui um primeiro canal ou parte 356 que se estende ao longo da superfície superior 306 do degrau mais externo 313; uma primeira via 357 que se estende da superfície superior 306 à superfície inferior 309 para impedir que o canal de equilíbrio 355 atravesse a parte escalonada da superfície superior 306; e um segundo canal ou parte 358 (vide a FIG. 21) que se estende para uma parte radialmente para dentro da câmara de entrada 365.

[000242] O ar ou um outro fluido dentro da câmara de detecção 350 pode ser deslocado quando a câmara de detecção 350 recebe um material de amostra ou um outro material. O canal de equilíbrio 355 pode prover uma passagem para que o ar deslocado ou o outro fluido deslocado passe para fora da câmara de detecção 350. O canal de equilíbrio 355 pode ajudar em um movimento mais eficiente do fluido através do dispositivo de processamento de amostras 300 com o equilíbrio da pressão dentro de cada sistema de distribuição do dispositivo de processamento de amostras 300 (por exemplo, a câmara de entrada 315 e a câmara de detecção 350, e os vários canais que conectam a câmara de entrada 315 e a câmara de detecção 350) permitindo que alguns canais do sistema de distribuição sejam dedicados ao fluxo de um fluido em uma direção (por exemplo, uma direção a montante ou a jusante). Na modalidade ilustrada nas FIGS. 16-22, a amostra flui em geral a jusante e radialmente para fora (por exemplo, quando o dispositivo de processamento de amostras 300 é girado em torno do centro 301) da câmara de entrada 315, através da válvula capilar 330 e da válvula de septo 332, e através do canal de distribuição 340, para a câmara de detecção 350. O outro fluido (por exemplo, os gases presentes na câmara de detecção 350) pode em geral fluir a montante ou radialmente para dentro, isto é, de modo geral em oposição à direção do movimento da amostra, da câmara de detecção 350, através do canal de equilíbrio 355, para a câmara de entrada 365.

[000243] Retornando à estrutura de válvula, o lado a jusante do septo 336 da válvula (isto é, que fica voltado para a superfície superior 306 do dispositivo de processamento de amostras 300 ilustrado; vide as FIGS. 20 e 22) fica voltado e eventualmente se abre (por exemplo, depois que uma abertura ou um espaço vazio é formado no septo 336 da válvula) para um canal de distribuição 340 que acopla de maneira fluida a câmara 334 da válvula (e por fim a câmara de entrada 315 e em particular o reservatório de carregamento 318) e a câmara de detecção 350. Similarmente ao canal de equilíbrio 355, o canal de distribuição 340 pode ser formado a partir de uma série de canais na superfície superior 306 e/ou na superfície inferior 309 do substrato 302 e uma ou mais vias que se estendem entre a superfície superior 306 e a superfície inferior 309, o que pode ajudar a atravessar as partes escalonadas na superfície superior 306 do substrato 302. Por exemplo, tal como mostrado nas FIGS. 20-22, em algumas modalidades, o canal de distribuição 340 pode incluir um primeiro canal ou parte 342 (vide as FIGS. 20 e 22) que se estende ao longo da superfície superior 306 do degrau mediano 313 do substrato 302; uma primeira via 344 (vide as FIGS. 20-22) que se estende da superfície superior 306 à superfície inferior 309; um segundo canal ou parte 346 (vide as FIGS. 21 e 22) que se estende ao longo da superfície inferior 309 para impedir a travessia da superfície superior escalonada 306; uma segunda via 347 (vide as FIGS. 20-22) que se estende da superfície inferior 309 à superfície superior 306, e um terceiro canal ou parte 348 (vide as FIGS. 20 e 22) que se estende ao longo da superfície superior 306 e esvazia na câmara de detecção 350.

[000244] Todas as camadas e coberturas são removidas do dispositivo de processamento de amostras 300 nas FIGS. 18-22 para fins de simplicidade, de maneira tal que o substrato 302 é mostrado sozinho; no entanto, deve ser compreendido que quaisquer canais e câmaras formados na superfície inferior 309 também podem ser definidos pelo menos parcialmente pela(s) segunda(s) camada(s) 308, e que quaisquer canais e câmaras formados na superfície superior 306 também podem ser definidos pelo menos parcialmente pela(s) primeira(s) camada(s) 304, tal como mostrado nas FIGS. 16-17.

[000245] Uma força pode ser exercida sobre uma amostra para fazer com que ela se mova da câmara de entrada 315 (isto é, o reservatório de carregamento 318), através da passagem de fluido 328, para a câmara 334 da válvula, através de um espaço vazio no septo 336 da válvula, ao longo do canal de distribuição 340, e para a câmara de detecção 350. Tal como mencionado acima, tal força pode ser a força centrífuga que pode ser gerada enquanto é girado o dispositivo de processamento de amostras 300, por exemplo, em torno do eixo de rotação A-A, para mover a amostra radialmente para fora do eixo de rotação A-a (isto é, porque pelo menos uma parte da câmara de detecção 350 fica localizada radialmente para fora da câmara de entrada 315). No entanto, tal força também pode ser estabelecida por um diferencial de pressão (por exemplo, pressão positiva e/ou negativa), e/ou pela força gravitacional. Sob uma força apropriada, a amostra pode passar através de várias estruturas de fluido, incluindo as vias, para residir finalmente na câmara de detecção 350. Em particular, um volume selecionado, tal como controlado pelo reservatório de carregamento 318 (isto é, os defletores 316 e o reservatório de despejo 320), da amostra será movido para a câmara de detecção 350 depois que a válvula de septo 332 for aberta e uma força suficiente for exercida sobre a amostra para mover a amostra através da passagem de fluido 328 da válvula capilar 330.

[000246] Na modalidade ilustrada nas FIGS. 16-22, o septo 336 da válvula fica localizado entre a câmara 334 da válvula e a câmara de detecção (ou de processamento) 350, e em particular fica localizado entre a câmara 334 da válvula e o canal de distribuição 340 que conduz à câmara de detecção 350. Embora o canal de distribuição 340 seja mostrado apenas a título de exemplo, deve ser compreendido que, em algumas modalidades, a câmara 334 da válvula pode abrir diretamente na câmara de detecção 350, de maneira tal que o septo 336 da válvula fica posicionado diretamente entre a câmara 334 da válvula e a câmara de detecção 350.

[000247] O 361 da pista 303 pode ser configurado substancialmente de modo similarmente àquele do lado de manipulação de amostras 311 da pista 303. Portanto, quaisquer de seus detalhes, características ou alternativas das características do lado de manipulação de amostras 311 descrito acima podem ser estendidos às características do lado de manipulação de reagente 361. Tal como mostrado nas FIGS. 17, 19 e 21, o lado de manipulação de reagente 361 inclui a segunda abertura de entrada 360 que se abre para a câmara de entrada ou cavidade 365. Tal como mostrado, em algumas modalidades, a câmara de entrada 365 pode incluir um ou mais defletores ou paredes 366 ou outras estruturas direcionadoras de fluido apropriadas que são posicionadas para dividir a câmara de entrada 365 em pelo menos uma parte, câmara, ou reservatório de carregamento 368 e uma parte, uma câmara ou um reservatório de despejo 370. Os defletores 366 podem funcionar para dirigir e/ou conter fluido na câmara de entrada 365. Tal como mostrado na modalidade ilustrada, um reagente pode ser carregado no dispositivo de processamento de amostras 300 na mesma pista 303 que a amostra correspondente através da abertura de entrada 360. Em algumas modalidades, o reagente pode incluir um coquetel de reagente completo ou mistura principal que pode ser carregada no momento desejado para um determinado ensaio. No entanto, em algumas modalidades, o reagente pode incluir múltiplas porções que são carregadas em momentos diferentes, tal como necessário para um ensaio particular. Vantagens particulares foram observadas onde o reagente está na forma de um coquetel de ensaio ou mistura principal, de maneira tal que todas as enzimas, etiquetas fluorescentes, sondas, e outros ainda, que são necessários para um ensaio particular podem ser carregados (por exemplo, por um usuário não perito) de uma vez e subsequentemente medidos e distribuídos (pelo dispositivo de processamento de amostras 300) à amostra quando apropriado.

[000248] Depois que o reagente é carregado no dispositivo de processamento de amostras 300, o dispositivo de processamento de amostras 300 pode ser girado em torno do eixo de rotação A-A, dirigindo (por exemplo, por um ou mais defletores 366) o reagente para o reservatório de carregamento 368. O reservatório de carregamento 368 é configurado para reter ou conter um volume selecionado de um material, e qualquer excesso é dirigido ao reservatório de despejo 370. Em algumas modalidades, a câmara de entrada 365, ou uma parte da mesma, pode ser indicada como uma "primeira câmara", uma "primeira câmara de processamento", e a câmara de detecção 350 pode ser indicada como uma "segunda câmara" ou uma "segunda câmara de processamento".

[000249] Tal como mostrado na FIG. 21, o reservatório de carregamento 368 inclui uma primeira extremidade 372 posicionada na direção do centro 301 do dispositivo de processamento de amostras 300 e do eixo da rotação A-A, e uma segunda extremidade 374 posicionada se afastando do centro 301 e do eixo de rotação A-A (isto é, radialmente para fora da primeira extremidade 372), de maneira tal que como o dispositivo de processamento de amostras 300 é girado, o reagente é forçado para a segunda extremidade 374 do reservatório de carregamento 368. Um ou mais defletores ou paredes 366 que definem a segunda extremidade 374 do reservatório de carregamento 368 podem incluir uma base 373 e uma parede lateral 376 (por exemplo, uma parede lateral parcial) que sâo arranjados para definir um volume selecionado. A parede lateral 376 é arranjada e formada para permitir que qualquer volume em excesso do volume selecionado transborde a parede lateral 376 e sai no reservatório de despejo 370. Como resultado, pelo menos uma parte do reservatório de despejo 370 pode ser posicionada radialmente para fora do reservatório de carregamento 368 ou do restante da câmara de entrada 365, para facilitar o movimento do volume adicional de material no reservatório de despejo 370 e para impedir que o volume adicional se mova de volta para o reservatório de carregamento 368, quando o dispositivo de processamento de amostras 300 é girado.

[000250] Em outras palavras, com referência continuada à FIG. 21, a câmara de entrada 365 pode incluir um ou mais primeiros defletores 366A que são posicionados para dirigir o material da abertura de entrada 360 ao reservatório de carregamento 368, e um ou mais segundos defletores 366B que são posicionados para conter o fluido de um volume selecionado e/ou para dirigir o fluido em excesso do volume selecionado ao reservatório de despejo 370.

[000251] Tal como mostrado, a base 373 pode incluir uma abertura ou uma passagem de fluido 378 ali formada que pode ser configurada para formar pelo menos uma parte de uma válvula capilar 380. A válvula capilar 380 e o reservatório de carregamento 368 podem funcionar da mesma maneira que a válvula capilar 330 e o reservatório de carregamento 318 do lado de manipulação de amostras 311 da pista 303. Além disso, as relações de aspecto da passagem de fluido 378, e as suas faixas, podem ser as mesmas que aquelas descritas acima com respeito à válvula capilar 330.

[000252] Tal como mostrado nas FIGS. 17, 19 e 21, em algumas modalidades, o reservatório de carregamento de reagente 368 pode ser configurado para reter um volume maior do que o reservatório de carregamento de amostras 318. Como resultado, um volume desejado (e relativamente menor) da amostra necessário para um ensaio particular pode ser retido pelo reservatório de carregamento de amostras 318 e enviado a jusante (por exemplo, através da estrutura de válvula 330, 332 e do canal de distribuição 340) para a câmara de detecção 350 para processamento, e um volume desejado (e relativamente maior) do reagente necessário para um ensaio particular (ou uma etapa do mesmo) pode ser retido pelo reservatório de carregamento de reagente 368 e enviado a jusante à câmara de detecção 350 para processamento através das estruturas que serão descritas agora.

[000253] De modo similar ao lado de manipulação de amostras 311, a válvula capilar 380 no lado de manipulação de reagente 361 pode ser arranjada em série com uma válvula de septo 382. A válvula de septo 382 pode incluir uma câmara 384 da válvula e um septo 386 da válvula. Tal como descrito acima com respeito ao septo 336, o septo 386 pode ficar localizado entre a câmara 384 da válvula e uma ou mais estruturas de fluido a jusante no dispositivo de processamento de amostras 300, e o septo 386 pode incluir uma configuração fechada e uma configuração aberta, e pode impedir que os fluidos (isto é, líquidos) se movam entre a câmara 384 da válvula e quaisquer estruturas de fluidos a jusante quando estiver intacto.

[000254] O septo 386 da válvula pode incluir ou ser formado por qualquer um dos materiais descritos acima com respeito ao septo 336 da válvula, e pode ser configurado e operado similarmente. Em algumas modalidades, o septo 386 da válvula de reagente pode ser suscetível a um comprimento de onda ou a uma faixa de comprimentos de onda de energia eletromagnética diferentes daquela do septo 336 da válvula de amostras, mas em algumas modalidades os dois septos 336 e 386 da válvula podem ser substancialmente os mesmos e suscetíveis à mesma energia eletromagnética, de maneira tal que uma fonte de energia (por exemplo, um laser) pode ser usada para abrir todas as válvulas 330 e 380 do septo no dispositivo de processamento de amostras 300.

[000255] Depois que uma abertura ou um espaço vazio tiver sido formado no septo 386 da válvula, a câmara 384 da válvula fica em comunicação fluida com as estruturas de fluido a jusante, tal como a câmara de detecção 350, através do espaço vazio no septo 386 da válvula, em que o reagente pode ser combinado com a amostra. Depois de um reagente ter sido carregado no lado de manipulação de reagente 361 da pista 303, a segunda abertura de entrada 360 pode ser fechada, lacrada e/ou obturada. Dessa maneira, o dispositivo de processamento de amostras 300 pode ser vedado do meio ambiente ou "não exalado" durante o processamento.

[000256] Na modalidade ilustrada nas FIGS. 16-22, o mesmo canal de equilíbrio 355 pode facilitar o movimento do fluido em uma direção a jusante em ambos o lado de manipulação de amostras 311 e o lado de manipulação de reagente 361 para ajudar no movimento da amostra e do reagente para a câmara de detecção 350, o que pode ocorrer simultaneamente ou em momentos diferentes.

[000257] O lado a jusante do septo 386 da válvula (isto é, que fica voltado para a superfície superior 306 do dispositivo de processamento de amostras 300 ilustrado; vide a FIG. 20) fica voltado e se abre eventualmente (por exemplo, depois que uma abertura ou um espaço vazio é formado no septo 336 da válvula) para um canal de distribuição 390 que acopla de modo fluido a câmara 384 da válvula (e finalmente, a câmara de entrada 365 e em particular o reservatório de carregamento 368) e a câmara de detecção 350. De modo similar ao canal de equilíbrio 355 e ao canal de distribuição de amostras 340, o canal de distribuição 390 pode ser formado por uma série de canais na superfície superior 306 e/ou na superfície inferior 309 do substrato 302, e uma ou mais vias que se estendem entre a superfície superior 306 e a superfície inferior 309, que podem ajudar na travessia de partes escalonadas na superfície superior 306 do substrato 302. Por exemplo, tal como mostrado nas FIGS. 20 e 21, em algumas modalidades, o canal de distribuição 390 pode incluir um primeiro canal ou parte 392 (vide a FIG. 20) que se estende ao longo da superfície superior 306 do degrau mediano 313 do substrato 302; uma primeira via 394 (vide as FIGS. 20 e 21) que se estende da superfície superior 306 à superfície inferior 309; um segundo canal ou parte 396 (vide a FIG. 21) que se estende ao longo da superficie inferior 309 para impedir a travessia da superficie superior escalonada 306; uma segunda via 397 (vide as FIGS. 20 e 21) que se estende da superficie inferior 309 à superficie superior 306, e um terceiro canal ou parte 398 (vide a FIG. 20) que se estende ao longo da superficie superior 306 e esvazia na câmara de detecção 350.

[000258] Uma força pode ser exercida sobre um reagente para fazer com que ele se mova da câmara de entrada 365 (isto é, o reservatório de carregamento 368), através da passagem de fluido 378, para a câmara 384 da válvula, através de um espaço vazio da válvula no septo 386 da válvula, ao longo do canal de distribuição 390, e para a câmara de detecção 350, onde o reagente e uma amostra podem ser combinados. Tal como mencionado acima, tal força pode ser a força centrífuga que pode ser gerada enquanto é girado o dispositivo de processamento de amostras 300, por exemplo, em torno do eixo de rotação A-A, mas tal força também pode ser estabelecida por um diferencial de pressão (por exemplo, pressão positiva e/ou negativa), e/ou pela força gravitacional. Sob uma força apropriada, o reagente pode passar através de várias estruturas de fluido, incluindo as vias, para residir finalmente na câmara de detecção 350. Em particular, um volume selecionado, tal como controlado pelo reservatório de carregamento 368 (isto é, e defletores 366 e o reservatório de despejo 370), do reagente será movido para a câmara de detecção 350 depois que a válvula de septo 382 for aberta e uma força suficiente for exercida sobre o reagente para mover o reagente através da passagem de fluido 378 da válvula capilar 380.

[000259] Na modalidade ilustrada nas FIGS. 16-22, o septo 386 da válvula fica localizado entre a câmara 384 da válvula e a câmara de detecção (ou de processamento) 350, e em particular fica localizado entre a câmara 384 da válvula e o canal de distribuição 390 que conduz à câmara de detecção 350. Embora o canal de distribuição 390 seja mostrado apenas a título de exemplo, deve ser compreendido que, em algumas modalidades, a câmara 384 da válvula pode abrir diretamente para a câmara de detecção 350, de maneira tal que o septo 386 da válvula fica posicionado diretamente entre a câmara 384 da válvula e a câmara de detecção 350. Além disso, em algumas modalidades, nem o canal de distribuição de amostras 340 nem o canal de distribuição de reagente 390 é empregado, ou somente um dos canais de distribuição 340, 390 é empregado, ao invés de ambos, tal como ilustrado na modalidade das FIGS. 16-22.

[000260] O dispositivo de processamento de amostras 300 foi usado nos Exemplos 2 e 3 e na FIG. 31.

[000261] A FIG. 23 ilustra uma pista 403 de um outro dispositivo de processamento de amostras 400 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção, em que os mesmos numerais representam os mesmos elementos. O dispositivo de processamento de amostras 400 compartilha muitos dos mesmos elementos e características descritos acima com referência à modalidade ilustrada das FIGS. 16-22. Por conseguinte, os elementos e as características que correspondem aos elementos e às características na modalidade ilustrada das FIGS. 16-22 são indicados com os mesmos números de referência na série 400. É feita referência à descrição acima das FIGS. 16-22 em anexo para uma descrição mais completa das características e dos elementos (e das alternativas de tais características e elementos) da modalidade ilustrada na FIG. 23.

[000262] O dispositivo de processamento de amostras 400 também tem em geral um formato circular ou de disco, e uma pista 403 é mostrada apenas a título de exemplo na FIG. 23. O dispositivo de processamento de amostras 400 inclui um centro 401 em torno do qual o dispositivo de processamento de amostras 400 pode ser girado para mover o material através do mesmo. O dispositivo de processamento de amostras 400 inclui um lado de manipulação de amostras 411 e um lado de manipulação de reagente 461. O dispositivo de processamento de amostras 400 inclui um substrato 402, uma superfície inferior 409 que é mostrada na FIG. 23, e também pode incluir primeira e segunda camadas (incluindo as camadas de pré-uso), tais como aquelas descritas acima com respeito ao dispositivo de processamento de amostras 300 das FIGS. 16-22. O dispositivo de processamento de amostras 400 pode incluir um entalhe 475 formado através do substrato 402 ou outra estrutura (por exemplo, aba reflexiva, etc.) para dispor e posicionar o dispositivo de processamento de amostras 400, por exemplo, em relação a fontes de energia eletromagnética, módulos ópticos, e outros ainda, tal como descrito acima com respeito às FIGS. 12-14.

[000263] Cada lado 411, 461 inclui uma abertura de entrada 410, 460, uma câmara de entrada 415, 465, e um canal de distribuição 440, 490 para transportar a amostra e o reagente, respectivamente, a uma câmara de detecção 450, na qual a amostra e o reagente podem ser combinados. Tal como mostrado na FIG. 23, em algumas modalidades, a câmara de entrada de reagente 465 pode ser dimensionada maior do que a câmara de entrada de amostra 415 para acomodar um volume de reagente maior do que de amostra.

[000264] Ao contrário do dispositivo de processamento de amostras 300, o dispositivo de processamento de amostras 400 não inclui nenhuma estrutura de carregamento ou válvula específica. No entanto, as relações de aspecto da área em seção transversal de uma entrada dos canais de distribuição 440, 490 em relação ao volume das respectivas câmaras de entrada 415, 465 podem ser as mesmas que aquela descrita acima com respeito à passagem de fluido 328 do dispositivo de processamento de amostras 300, de maneira tal que o sincronismo de transferência da amostra e/ou de reagente da câmara de entrada 415, 465 à câmara de detecção 450 pode ser controlado. Além disso, a relação de aspecto do canal de distribuição de amostras 440 não precisa ser a mesma que aquela do canal de distribuição de reagente 490, de maneira tal que mesmo se a amostra e o reagente forem carregados simultaneamente no dispositivo de processamento de amostras 400, a amostra e o reagente ainda podem ser transferidos para a câmara de detecção 450 em momentos diferentes, dependendo da força exercida sobre os materiais (por exemplo, devido à velocidade de rotação).

[000265] Em algumas modalidades, a amostra pode ser primeiramente carregada no dispositivo de processamento de amostras 400 e ser transferida à câmara de detecção 450 enquanto é girado o dispositivo de processamento de amostras 400, e então o reagente pode ser carregado, e o dispositivo de processamento de amostras 400 pode ser girado para transferir o reagente à câmara de detecção 450 onde pode ser combinado com a amostra, e opcionalmente processado termicamente.

[000266] Em alguns casos, o dispositivo de processamento de amostras 400 da FIG. 23 pode ser usado para testar os processos e os sistemas para determinar se um material, ou um volume selecionado de material, está presente em uma câmara particular de um dispositivo de processamento de amostras, porque a variável de estruturas introdução e de válvula é removida. O dispositivo de processamento de amostras 400 foi usado no Exemplo 1 e nas FIGS. 27-30.

Sistema de manipulação de disco exemplificador que inclui um dispositivo de processamento de amostras exemplificador

[000267] Algumas modalidades dos sistemas de processamento de amostras da presente invenção podem incluir um sistema de manipulação de disco. Tais sistemas de manipulação de disco podem incluir placas base (tal como a plataforma giratória 25 descrita previamente) unidas a um sistema de acionamento de uma maneira que provê a rotação da placa base em torno de um eixo de rotação. Quando um dispositivo de processamento de amostras é fixado à placa base, o dispositivo de processamento de amostras pode ser girado com a placa base. A placa base pode incluir pelo menos uma estrutura térmica que pode ser usada para aquecer partes do dispositivo de processamento de amostras e também pode incluir uma variedade de outros componentes, por exemplo, sensores de temperatura, aquecedores de resistência, módulos termoelétricos, fontes de luz, detectores de luz, transmissores, receptores, etc.

[000268] Outros elementos e características dos sistemas e dos métodos para o processamento de dispositivos de processamento e/ou manipulação de amostras podem ser encontrados na Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2011/0117607, que é aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.

[000269] Um sistema de manipulação de disco ilustrativo 500 é mostrado na FIG. 24. O sistema 500 mostrado na FIG. 24 é em geral configurado para manipular um dispositivo de processamento de amostras (por exemplo, o dispositivo de processamento de amostras 300), incluindo a rotação do dispositivo de processamento de amostras e o posicionamento do dispositivo de processamento de amostras em um local em relação aos outros componentes do sistema de processamento de amostras 12 (por exemplo, módulos ópticos, etc., não mostrados na FIG. 24). Além disso, o sistema 500 pode ser configurado para aquecer e/ou resfriar o dispositivo de processamento de amostras, por exemplo, para o processamento térmico.

[000270] Tal como mostrado na FIG. 24, o sistema 500 pode incluir uma placa base 510 que gire em torno de um eixo de rotação 511. A placa base 510 também pode ser unida a um sistema de acionamento 520, por exemplo, através de um eixo mecânico 522. No entanto, deve ser compreendido que a placa base 510 pode ser acoplada ao sistema de acionamento 520 através de qualquer disposição alternativa apropriada, por exemplo, correias ou uma roda de impulsão que opera diretamente na placa base 510, etc.

[000271] Também são mostrados na FIG. 24 o dispositivo de processamento de amostras 300 e uma tampa anular 560 que podem ser usados em relação à placa base 510. Em algumas modalidades, os sistemas de manipulação do disco e/ou os sistemas de processamento de amostras da presente invenção podem não incluir na verdade um dispositivo de processamento de amostras porque, em alguns exemplos, os dispositivos de processamento de amostras são dispositivos consumíveis que são usados para realizar uma variedade de testes, etc., e então são descartados. Como resultado, os sistemas da presente invenção podem ser usados com uma variedade de dispositivos de processamento de amostras diferentes, e o dispositivo de processamento de amostras 300 é mostrada apenas a título de exemplo.

[000272] Tal como mostrado na FIG. 24, a placa base 510 ilustrada inclui uma estrutura térmica 530 que pode incluir uma superfície de transferência térmica 532 exposta na superfície superior 512 da placa base 510. O termo "exposto" significa que a superfície de transferência 532 da estrutura térmica 530 pode ser colocada em contato físico com uma parte do dispositivo de processamento de amostras 300 de maneira tal que a estrutura térmica 530 e o dispositivo de processamento de amostras 550 são acoplados termicamente para transferir energia térmica através da condução. Em algumas modalidades, a superfície de transferência 532 da estrutura térmica 530 pode ficar localizada diretamente abaixo das partes selecionadas do dispositivo de processamento de amostras 300 durante o processamento das amostras. Por exemplo, em algumas modalidades, as partes selecionadas do dispositivo de processamento de amostras 300 podem incluir uma ou mais câmaras de processamento, tais como as câmaras de processamento 350, que podem ser consideradas como "câmaras de processamento térmico". As câmaras de processamento, por exemplo, podem incluir aquelas discutidas, por exemplo, na Patente U.S. No. 6.734.401 intitulada DISPOSITIVOS, SISTEMAS E MÉTODOS APERFEIÇOADOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS (Bedingham et al.). Ainda a título de exemplo, o dispositivo de processamento de amostras 300 pode incluir várias características e elementos, tais como aqueles descritas na Publicação de Patente U.S. No. 2007/0009391 intitulada DISCOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRAS MICROFLUÍDICAS COMPATÍVEIS (Bedingham et al.).

[000273] Como resultado, apena a título de exemplo, as câmaras de entrada 315, 365 do dispositivo de processamento de amostras 300 podem às vezes ser indicadas como câmaras "não térmicas" ou câmaras de processamento "não térmicas", posicionadas em comunicação fluida com as câmaras de processamento térmico 350. Uma amostra pode ser carregada no dispositivo de processamento de amostras 300 e ser movida através de canais (por exemplo, canais microfluídicos) e/ou válvulas, tal como descrita acima com respeito às FIGS. 16-22, para outras câmaras e/ou por fim às câmaras de processamento térmico 350.

[000274] Em algumas modalidades, tal como mostrado na FIG. 24, as aberturas de entrada 310, 360 podem ser posicionadas entre um centro 301 do dispositivo de processamento de amostras 300 e pelo menos uma das câmaras de processamento térmico 350. Além disso, a tampa anular 560 pode ser configurada para permitir o acesso a uma parte do dispositivo de processamento de amostras 300 que inclui as aberturas de entrada 310, 360, de maneira tal que as aberturas de entrada 310, 360 podem ser acessadas quando a cobertura 560 é posicionada adjacente a ou acoplada ao dispositivo de processamento de amostras 300.

[000275] Tal como mostrado na FIG. 24, a tampa anular 560 pode, em conjunto com a placa base 510, comprimir o dispositivo de processamento de amostras 300 posicionado entre as mesmas, por exemplo, para incrementar o acoplamento térmico entre a estrutura térmica 530 na placa base 510 e o dispositivo de processamento de amostras 300. Além disso, a tampa anular 560 pode funcionar para conter e/ou manter o dispositivo de processamento de amostras 300 na placa base 510, de maneira tal que o dispositivo de processamento de amostras 300 e/ou a tampa 560 podem girar com a placa base 510 enquanto ela é girada em torno do eixo 511 pelo sistema de acionamento 520. O eixo de rotação 511 pode definir um eixo z do sistema 500.

[000276] Tal como aqui empregado, o termo "anular" ou as derivações do mesmo podem se referir a uma estrutura que tem uma borda externa e uma borda interna, de maneira tal que a borda interna define uma abertura. Por exemplo, uma tampa anular pode ter um formato circular ou redondo (por exemplo, um anel circular) ou qualquer outro formato apropriado, incluindo, mas sem ficar a eles limitado, triangular, retangular, quadrado, trapezoidal, poligonal, etc., ou combinações dos mesmos. Além disso, uma "coroa anular" da presente invenção não precisa ser necessariamente simétrica, mas, ao invés disto, pode ser um formato assimétrico ou irregular; no entanto, determinadas vantagens podem ser possíveis com formatos simétricos e/ou circulares.

[000277] As forças de compressão desenvolvidas entre a placa base 510 e a tampa 560 podem ser providas ao usar uma variedade de estruturas diferentes ou uma combinação de estruturas. Uma estrutura de compressão exemplificadora ilustrada na modalidade da FIG. 24 inclui os elementos magnéticos 570 localizados (ou pelo menos acoplados operativamente) na tampa 560 e os elementos magnéticos 572 correspondentes localizados (ou pelo menos acoplados operativamente) na placa base 510. A atração magnética entre os elementos magnéticos 570 e 572 pode ser usada para arrastar a tampa 560 e a placa base 510 uma na direção da outra, desse modo comprimindo, prendendo e/ou deformando o dispositivo de processamento de amostras 300 localizado entre as mesmas. Como resultado, os elementos magnéticos 570 e 572 podem ser configurados para atrair um ao outro para forçar a tampa anular 560 em uma primeira direção D1 ao longo do eixo z do sistema 500, de maneira tal que pelo menos uma parte do dispositivo de processamento de amostras 300 é impelida a entrar em contato com a superfície de transferência 532 da placa base 510.

[000278] Tal como aqui empregado, um "elemento magnético" é uma estrutura ou um artigo que exibe ou é influenciado por campos magnéticos. Em algumas modalidades, os campos magnéticos podem ter um poder suficiente para desenvolver a força de compressão desejada que resulta no acoplamento térmico entre o dispositivo de processamento de amostras 300 e a estrutura térmica 530 da placa base 510 tal como aqui discutido. Os elementos magnéticos podem incluir materiais magnéticos, isto é, materiais que exibem um campo magnético permanente, materiais que são capazes de exibir um campo magnético temporário e/ou então materiais que são influenciados por campos magnéticos permanentes ou temporários.

[000279] Alguns exemplos de materiais magnéticos potencialmente apropriados incluem, por exemplo, ferrita magnética ou "ferrita", que é uma substância que inclui óxidos misturados do ferro e de um ou mais outros metais, por exemplo, ferrita de cobalto nanocristalina. No entanto, outros materiais de ferrita podem ser usados. Outros materiais magnéticos que podem ser usados no sistema 500 podem incluir, mas sem ficar a eles limitados, cerâMICA E materiais magnéticos flexíveis feitos de óxido ferroso de estrôncio que podem ser combinado com uma substância polimérica (tal como, por exemplo, plástico, borracha, etc.); NdFeB (este material magnético também pode incluir o disprósio); boreto de neodímio; SmCo (cobalto samário); e as combinações de alumínio, níquel, cobalto, cobre, ferro, titânio, etc.; bem como outros materiais. Os materiais magnéticos também podem incluir, por exemplo, o aço inoxidável, materiais paramagnéticos, ou outros materiais magnetizáveis que podem se tornar suficientemente magnéticos ao sujeitar o material magnetizável a um campo elétrico e/ou magnético suficiente.

[000280] Em algumas modalidades, os elementos magnéticos 570 e/ou os elementos magnéticos 572 podem incluir um material fortemente ferromagnético para reduzir a perda de magnetização com o passar do tempo, de maneira tal que os elementos magnéticos 570 e 572 podem ser acoplados com uma força magnética confiável, sem uma perda substancial dessa força com o passar do tempo.

[000281] Além disso, em algumas modalidades, os elementos magnéticos da presente invenção podem incluir eletroímãs, em que os campos magnéticos podem ser ligados e desligados entre um primeiro estado magnético e um segundo estado não magnético para ativar campos magnéticos em várias áreas do sistema 500 em configurações desejadas quando desejado.

[000282] Em algumas modalidades, os elementos magnéticos 570 e 572 podem ser artigos distintos acoplados para cobrir a tampa 560 e a placa base 510, tal como ilustrado na FIG. 24 (em que os elementos magnéticos 570 e 572 são artigos de formato cilíndrico individuais). No entanto, em algumas modalidades, a placa base 510, a estrutura térmica 530 e/ou a tampa 560 podem incluir material magnético suficiente (por exemplo, moldado ou então provido na estrutura do componente), de maneira tal que elementos magnéticos distintos separados não são requeridos. Em algumas modalidades, uma combinação de elementos magnéticos distintos e material magnético suficiente (por exemplo, moldado ou de outra maneira) pode ser empregada.

[000283] Tal como mostrado na FIG. 24, a tampa anular 560 inclui um centro 501 que, na modalidade ilustrada é alinhado com o eixo de rotação 511 quando a tampa 560 é acoplada à placa base 510, uma borda interna 563 que define pelo menos parcialmente uma abertura 566, e uma borda externa 565. Tal como descrito acima, a abertura 566 pode facilitar o acesso a pelo menos uma parte do dispositivo de processamento de amostras 300 (por exemplo, uma parte que compreende as aberturas de entrada 310, 360), por exemplo, mesmo quando a tampa anular 560 é posicionada adjacente a ou acoplada ao dispositivo de processamento de amostras 300. Tal como mostrado na FIG. 24, a borda interna 563 da tampa anular 560 pode ser configurada para ser posicionada dentro (por exemplo, radialmente dentro) das câmaras de processamento térmico 350, em relação ao centro 501 da tampa anular 560, por exemplo, quando a tampa anular 560 é posicionada adjacente ao dispositivo de processamento de amostras 300. Além disso, a borda interna 563 da tampa anular 560 pode ser configurada para ser posicionada radialmente para fora das aberturas de entrada 310, 360. Além disso, em algumas modalidades, tal como mostrado na FIG. 24, a borda externa 565 da tampa anular 560 pode ser configurada para ser posicionada fora (por exemplo, radialmente fora) das câmaras de processamento térmico 350 (e também fora das aberturas de entrada 310, 360).

[000284] A borda interna 563 pode ser posicionada a uma primeira distância di (por exemplo, uma primeira distância radial ou um "primeiro raio") do centro 501 da tampa anular 560. Em tais modalidades, se a tampa anular 560 tiver um formato de anel substancialmente circular, a abertura 566 pode ter um diâmetro igual a duas vezes a primeira distância di. Além disso, a borda externa 565 pode ser posicionada a uma segunda distância d2 (por exemplo, uma segunda distância radial ou um "segundo raio") do centro 501 da tampa anular 560.

[000285] Além disso, a tampa anular 560 pode incluir uma parede interna 562 (por exemplo, "uma parede circunferencial interna" ou "parede radial interna"; a qual pode funcionar como um anel de compressão interna, em algumas modalidades, tal como descrito a seguir) e em uma parede externa 564 (por exemplo, uma "parede circunferencial externa" ou "parede radial externa"; a qual pode funcionar como um anel de compressão externa, em algumas modalidades, tal como descrito a seguir). Em algumas modalidades, as paredes interna e externa 562 e 564 podem incluir ou definir as bordas interna e externa 563 e 565, respectivamente, de maneira tal que a parede interna 562 pode ser posicionada dentro (por exemplo, radialmente dentro) das câmaras de processamento térmico 350, e a parede externa 564 pode ser posicionada fora (por exemplo, radialmente fora) das câmaras de processamento térmico 350. Tal como também é mostrado na FIG. 24, em algumas modalidades, a parede interna 562 pode incluir os elementos magnéticos 570, de maneira tal que os elementos magnéticos 570 fazem parte de ou são acoplados à parede interna 562. Por exemplo, em algumas modalidades, os elementos magnéticos 570 podem ser embutidos (por exemplo, moldados) na parede interna 562. Tal como mostrado na FIG. 24, a tampa anular 560 também pode incluir uma parede superior 567 que pode ser posicionada para cobrir uma parte do dispositivo de processamento de amostras 300, tal como uma parte que compreende as câmaras de processamento térmico 350.

[000286] Em algumas modalidades, a parede superior 567 pode se estender para dentro (por exemplo, radialmente para dentro) da parede interna 562 e dos elementos magnéticos 570. Na modalidade ilustrada na FIG. 24, a parede superior 567 não se estende muito para dentro da parede interna 562. No entanto, em algumas modalidades, a parede superior 567 pode se estender mais para dentro da parede interna 562 e/ou dos elementos magnéticos 570 (por exemplo, para o centro 501 da tampa 560), por exemplo, de maneira tal que o tamanho da abertura 566 é menor do que aquele que é ilustrado na FIG. 24. Além disso, em algumas modalidades, a parede superior 567 pode definir a borda interna 563 e/ou a borda externa 565.

[000287] Em algumas modalidades, pelo menos uma parte da tampa 560, tal como uma ou mais dentre a parede interna 562, a parede externa 564 e a parede superior 567, pode ser opticamente transparente. Tal como aqui empregado, a frase "opticamente transparente" pode se referir a um objeto que é transparente à radiação eletromagnética que varia do espectro infravermelho a ultravioleta (por exemplo, de cerca de 10 nm a cerca de 10 pm (10.000 nm)); no entanto, em algumas modalidades, a frase "opticamente transparente" pode se referir a um objeto que é transparente à radiação eletromagnética no espectro visível (por exemplo, de cerca de 400 nm a cerca de 700 nm). Em algumas modalidades, a frase "opticamente transparente" pode se referir a um objeto com uma transmitância de pelo menos cerca de 80% dentro das faixas de comprimento de onda acima.

[000288] Tais configurações da tampa anular 560 podem funcionar para isolar de maneira eficaz ou substancialmente as câmaras de processamento térmico 350 do dispositivo de processamento de amostras 300 quando a tampa 560 é acoplada a ou posicionada adjacente ao dispositivo de processamento de amostras 300. Por exemplo, a tampa 560 pode isolar física, óptica e/ou termicamente uma parte do dispositivo de processamento de amostras 300, tal como uma parte que compreende as câmaras de processamento térmico 350. Em algumas modalidades, o dispositivo de processamento de amostras 300 pode incluir uma ou mais câmaras de processamento térmica 350, e além disso, em algumas modalidades, uma ou mais câmaras de processamento térmica 350 podem ser arranjadas em uma coroa anular em torno do centro 301 do dispositivo de processamento de amostras 300, que pode às vezes ser indicada como um "um anel de processamento anular." Em tais modalidades, a tampa anular 560 pode ser adaptada para cobrir e/ou isolar uma parte do dispositivo de processamento de amostras 300 que inclui o anel de processamento anular ou as câmaras de processamento térmico 350. Por exemplo, a tampa anular 560 inclui a parede interna 562, a parede externa 564 e a parede superior 567 para cobrir e/ou isolar a parte do dispositivo de processamento de amostras 300 que inclui as câmaras de processamento térmico 350. Em algumas modalidades, uma ou mais dentre a parede interna 562, a parede externa 564 e a parede superior 567 podem ser uma parede contínua, tal como mostrado, ou podem ser formadas a partir de uma pluralidade de partes que funcionam em conjunto como parede interna ou externa (ou anel de compressão interna ou externa), ou uma parede superior. Em algumas modalidades, o isolamento físico e/ou térmico incrementado pode ser obtido quando pelo menos uma dentre a parede interna 562, a parede externa 564 e a parede superior 567 é uma parede contínua.

[000289] Além disso, em algumas modalidades, a capacidade da tampa anular 560 de cobrir e isolar termicamente com eficácia as câmaras de processamento térmico 350 do meio ambiente e/ou de outras partes do sistema 500 pode ser importante, porque em caso contrário, uma vez que a placa base 510 e o dispositivo de processamento de amostras 300 são girados em torno do eixo de rotação 511, o ar pode ser levado a se mover rapidamente depois das câmaras de processamento térmico 350, que, por exemplo, podem esfriar de modo indesejável as câmaras de processamento térmico 350 quando se deseja que as câmaras 350 sejam aquecidas. Desse modo, em algumas modalidades, dependendo da configuração do dispositivo de processamento de amostras 300, uma ou mais dentre a parede interna 562, a parede superior 567 e a parede externa 564 podem ser importantes para o isolamento térmico.

[000290] Tal como mostrado na FIG. 24, em algumas modalidades, o substrato 302 do dispositivo de processamento de amostras 300 pode incluir uma virola, um flange ou uma parede externa 395. Em algumas modalidades, tal como mostrado, a parede externa 395 pode incluir uma parte 391 adaptada para cooperar com a placa base 510 e uma parte 399 adaptada para cooperar com a tampa anular 560. Por exemplo, tal como mostrado, a tampa anular 560 (por exemplo, a parede externa 564) pode ser dimensionada para ser recebida dentro da área circunscrita pela parede externa 395 do dispositivo de processamento de amostras 300. Como resultado, em algumas modalidades, a parede externa 395 do dispositivo de processamento de amostras 300 pode cooperar com a tampa anular 560 para cobrir e/ou isolar as câmaras de processamento térmico 350. Tal cooperação também pode facilitar o posicionamento da tampa anular 560 com respeito ao dispositivo de processamento de amostras 300 de maneira tal que as câmaras de processamento térmico 350 ficam protegidas e cobertas sem a compressão da tampa anular 560 ou o contato de qualquer uma das câmaras de processamento térmico 350.

[000291] Em algumas modalidades, na parede externa 395 do dispositivo de processamento de amostras 300 e um ou mais degraus 313 (por exemplo, o degrau mediano 313 mostrado na FIG. 24) do dispositivo de processamento de amostras 300 pode definir eficazmente um rebaixo (por exemplo, um rebaixo anular) 353 no dispositivo de processamento de amostras 300 (por exemplo, em uma superfície superior do dispositivo de processamento de amostras 300) em que pelo menos uma parte da tampa anular 560 pode ser posicionada. Por exemplo, tal como mostrado na FIG. 24, a parede interna 562 (por exemplo, incluindo os elementos magnéticos 570) e a parede externa 564 podem ser posicionadas no rebaixo 353 do dispositivo de processamento de amostras 300 quando a tampa anular 560 é posicionada sobre ou acoplada ao dispositivo de processamento de amostras 300. Como resultado, em algumas modalidades, a parede externa 395, os degraus 313 e/ou o rebaixo 353 podem prover um posicionamento confiável da tampa 560 com respeito ao dispositivo de processamento de amostras 300.

[000292] Em algumas modalidades, tal como mostrado, os elementos magnéticos 570 da tampa 560 fazem pelo menos uma parte de ou são acoplados à parede interna 562, de maneira tal que os elementos magnéticos 570 podem funcionar como pelo menos uma parte do anel de compressão interna 562 para comprimir, prender e/ou deformar o dispositivo de processamento de amostras 300 contra a superfície de transferência térmica 532 da estrutura térmica 530 da placa base 510. Tal como mostrado na FIG. 24, um ou ambos os elementos magnéticos 570 e 572 podem ser arranjados em uma coroa anular, por exemplo, em torno do eixo de rotação 511. Além disso, em algumas modalidades, pelo menos um dos elementos magnéticos 570 e 572 pode incluir uma distribuição substancialmente uniforme da força magnética em torno de tal coroa anular.

[000293] Além disso, a disposição dos elementos magnéticos 570 na tampa 560 e a disposição correspondente dos elementos magnéticos 572 na placa base 510 podem prover um auxílio no posicionamento adicional para a tampa 560 com respeito a um ou ambos o dispositivo de processamento de amostras 300 e a placa base 510. Por exemplo, em algumas modalidades, cada um dos elementos magnéticos 570 e 572 pode incluir seções de polaridade alternada e/ou uma configuração ou disposição específica de elementos magnéticos, de maneira tal que os elementos magnéticos 570 da tampa 560 e os elementos magnéticos 572 da placa base 510 podem "chaveados" uns com respeito aos outros para permitir que a tampa 560 seja posicionada de maneira confiável em uma orientação desejada (por exemplo, a posição angular em relação ao eixo de rotação 511) com respeito a pelo menos um dentre o dispositivo de processamento de amostras 300 e a placa base 510.

[000294] Embora não esteja ilustrado explicitamente na FIG. 24, em algumas modalidades, a placa base 510 pode ser construída de maneira tal que a estrutura térmica 530 fica exposta na primeira superfície superior 512 bem como sobre uma segunda superfície inferior 514 da placa base 510. Com a exposição da estrutura térmica 530 na superfície superior 512 da placa base 510 (por exemplo, sozinha ou além da superfície inferior 514), uma passagem térmica direta pode ser provida entre a superfície de transferência 532 da estrutura térmica 530 e um dispositivo de processamento de amostras 300 localizado entre a tampa 560 e a placa base 510.

[000295] Alternativa ou adicionalmente, a exposição da estrutura térmica 530 na superfície inferior 514 da placa base 510 pode propiciar uma vantagem quando a estrutura térmica 530 tiver que ser aquecida pela energia eletromagnética emitida por uma fonte que dirige a energia eletromagnética para a superfície inferior 514 da placa base 510.

[000296] Apenas a título de exemplo, o sistema 500 inclui uma fonte de energia eletromagnética 590 posicionada para transferir a energia térmica à estrutura térmica 530, com a energia eletromagnética emitida pela fonte 590 dirigida para a superfície inferior 514 da placa base 510 e a parte da estrutura térmica 530 exposta na superfície inferior 514 da placa base 510. Os exemplos de algumas fontes de energia eletromagnéticas apropriadas podem incluir, mas sem ficar a eles limitadas, lasers, fontes de energia eletromagnética de banda larga (por exemplo, luz branca), etc.

[000297] Embora o sistema 500 tenha sido ilustrado como incluindo a fonte de energia eletromagnética 590, em algumas modalidades, a temperatura da estrutura térmica 530 pode ser controlada por qualquer fonte de energia apropriada que pode transferir a energia térmica à estrutura térmica 530. Os exemplos de fontes de energia potencialmente apropriadas para o uso em relação a presente invenção que não as fontes de energia eletromagnética podem incluir, por exemplo, elementos de Peltier, aquecedores de resistência elétrica, etc.

[000298] O sistema 500 é um exemplo de uma parte de um sistema de processamento de amostras (isto é, um sistema de manipulação de disco) que pode ser configurado para conter, manipular, girar, posicionar e/ou processar termicamente um dispositivo de processamento de amostras da presente invenção. O sistema 500 pode ser incorporado no sistema 12 das FIGS. 1-15. Por exemplo, com referência à FIG. 8, o dispositivo de processamento de amostras 300 pode tomar o lugar do disco 13, e o sistema 500 pode ser usado para posicionar o dispositivo de processamento de amostras 300 com respeito aos outros componentes (por exemplo, em um pórtico 60) do sistema 12. Além disso, a amostra 22 pode ficar localizada em uma câmara de processamento térmico 350 no dispositivo de processamento de amostras 300. Além disso, a placa base 510 e o sistema de acionamento 520 podem ser usados como a plataforma giratória da FIG. 1. Como resultado, fica evidenciado a partir da descrição acima e das figuras anexas como um disco ou um dispositivo de processamento de amostras da presente invenção podem ser contidos, manipulados, girados, termicamente processados e/ou posicionados em relação aos outros componentes (por exemplo, o dispositivo de detecção 10) do sistema 12.

[000299] Embora várias modalidades da presente invenção tenham sido mostradas nos desenhos anexos apenas a título de exemplo, deve ser compreendido que uma variedade de combinações das modalidades aqui descritas e ilustradas pode ser empregada sem que se desvie do âmbito da presente invenção. Por exemplo, o dispositivo de processamento de amostras 300 é mostrado em uso com o sistema 500 da FIG. 24, no entanto, deve ser compreendido que o dispositivo de processamento de amostras 400 da FIG. 23 pode ser de preferência empregado com o sistema 500. Além disso, várias características do sistema 500 podem ser empregadas como parte do sistema total 12 das FIGS. 1-15. Além disso, várias características do dispositivo de processamento de amostras 300 das FIGS. 16-22 pode ser empregado no dispositivo de processamento de amostras 400 da FIG. 23, e vice-versa. Como resultado, a presente invenção deve ser tomada como um todo para todas as várias características, elementos, e alternativas para as características e elementos aqui descritos, bem como as combinações possíveis de tais características e elementos.

Processos para determinar se um volume selecionado de material está presente

[000300] Um processo exemplificador para carregar uma amostra e um reagente em um dispositivo de processamento de amostras e verificar se um volume selecionado da amostra foi movido para, ou está presente na câmara de detecção 350 será descrito agora com referência ao sistema de processamento de amostras 12 das FIGS. 1- 15, ao sistema 500 da FIG. 24 e ao dispositivo de processamento de amostras 300 das FIGS. 16-22. Em particular, uma pista 303 do dispositivo de processamento de amostras 300 será descrita no que diz respeito ao movimento da amostra.

[000301] Tal como mencionado acima, a fim de detectar se uma amostra se moveu para, ou está presente na câmara de detecção 350 de uma determinada pista 303, uma variedade de metodologias pode ser usada: (1) a câmara de detecção 350 pode ser escaneada só depois que a amostra tiver sido carregada, todas as válvulas necessárias tiverem sido abertas (por exemplo, no lado de manipulação de amostras 311 da pista 303), e o dispositivo de processamento de amostras 300 tiver sido girado para mover a amostra para a câmara de detecção 350; (2) a câmara de detecção 350 pode ser escaneada só depois que o reagente tiver sido carregado, todas as válvulas necessárias tiverem sido abertas (por exemplo, no lado de manipulação de reagente 361 da pista 303), e o dispositivo de processamento de amostras 300 tiver sido girado para mover o reagente para a câmara de detecção 350; (3) a câmara de detecção 350 pode ser escaneada depois que a amostra e o reagente tiverem sido carregados, todas as válvulas necessárias tiverem sido abertas (por exemplo, em ambos os lados 311, 361 da pista 303), e o dispositivo de processamento de amostras 300 tiver sido girado para mover a amostra e o reagente para a câmara de detecção 350; e/ou (4) uma combinação de qualquer um dos métodos acima. Um exemplo da metodologia (4) pode incluir a criação de uma primeira varredura da câmara de detecção 350 só depois que o reagente foi transferido, e então a criação de uma segunda varredura da câmara de detecção 350 depois que a amostra também foi adicionada à câmara de detecção 350, e então são comparadas as duas varreduras. Um desenvolvimento adicional deste exemplo é descrito a seguir.

[000302] Em algumas modalidades (por exemplo, na metodologia (1)), as capacidades de detecção de fluorescência do dispositivo de detecção 10 podem ser usadas para detectar a reflexão retrodifusa de um sinal óptico para detectar uma camada de menisco no material. No entanto, em algumas modalidades, o dispositivo de detecção 10 pode detectar o sinal de fluorescência de uma ou mais sondas fluorescentes no material (por exemplo, no reagente), e a 'borda' de tal sinal (por exemplo, pico) deve indicar a quantidade de fluido na cavidade de detecção. Além disso, em algumas modalidades, uma combinação desses esquemas de detecção pode ser empregada.

[000303] Em um ou outro tipo de esquema de detecção (isto é, retrodifusão e/ou fluorescência), a câmara de detecção 350 pode ser escaneada em uma ou mais das seguintes maneiras: (a) a câmara de detecção 350 pode ser escaneada de uma extremidade radial a uma outra extremidade radial antes e depois de mover a amostra (ou a amostra e o reagente), e duas varreduras podem ser criadas, as quais representam a câmara de detecção 350 de uma extremidade a outra (por exemplo, onde na representação gráfica de tal varredura o eixo x pode representar o pórtico ou a posição radial) antes e depois que o material foi movido; (b) a câmara de detecção 350 pode ser escaneada em uma posição radial antes e depois de mover a amostra (ou a amostra e o reagente) para a câmara de detecção 350 para determinar se a varredura muda quando um material está presente; ou (c) uma combinação das mesmas.

[000304] Em qualquer método de varredura, a presença ou a ausência do material pode ser detectada, e/ou a quantidade de material pode ser determinada. Todos os métodos da varredura podem ser executados enquanto o dispositivo de processamento de amostras 300 estiver girando para explorar o fenômeno que todo o material presente na câmara de detecção 350 será sujeito a uma força centrífuga, e terá um nível superior que irá de modo geral ser bem definido e localizado entre uma extremidade mais interna radial (ou "perímetro interno") 351 e a extremidade mais externa radial (ou "perímetro externo") 352 da câmara de detecção 350 (vide a FIG. 20). Isto é, a rotação do dispositivo de processamento de amostras 300 em torno do eixo de rotação A-A pode força qualquer material presente na câmara de detecção 350 para uma posição na câmara de detecção 350 que fica localizada mais afastada do eixo de rotação A-A, de maneira tal que o material é forçado contra o perímetro externo 352 da câmara de detecção 350.

[000305] Além disso, tal como mencionado acima, os volumes desejados da amostra e do reagente podem ser movidos para a câmara de detecção 350, tanto por carregamento, tal como é o caso para o dispositivo de processamento de amostras 300 das FIGS. 16- 22, quanto pelo carregamento preciso de um volume desejado de cada um nas cavidades de entrada, tal como é o caso para o dispositivo de processamento de amostras 400 da FIG. 23. Como resultado, o sistema 12 pode ser calibrado para correlacionar uma posição radial (por exemplo, uma posição de pórtico do pórtico 60 da FIG. 8) na câmara de detecção 350 com um volume de material.

[000306] Se, por exemplo, a metodologia (1) for usada, e se o volume Vi (por exemplo, 10 microlitros) da amostra for transferido para a câmara de detecção 350, o sistema 12 pode ser calibrado para correlacionar uma posição Pi (por exemplo, uma posição radial ou do pórtico; vide a FIG. 20) com o volume Vi, ou a posição Pi pode ser escolhida para ficar abaixo, ou imediatamente abaixo, do nível do volume Vi. Tal posição Pi será correlacionada com o volume Vi quando o dispositivo de processamento de amostras 300 for girado de maneira tal que o material é forçado contra a parede radial mais externa da câmara de detecção 350.

[000307] Se, por exemplo, a metodologia (2) for usada, e se o volume V2 (por exemplo, 40 microlitros) do reagente for transferido para a câmara de detecção 350, 0 sistema 12 pode ser calibrado para correlacionar uma posição P2 (vide a FIG. 20) com 0 volume V2, ou a posição P2 pode ser escolhida para ficar abaixo, ou imediatamente abaixo, do nível de volume V2.

[000308] Além disso, se 0 usuário souber que um volume total V3 (por exemplo, 50 microlitros se 40 microlitros do reagente e 10 microlitros da amostra forem carregados) deve estar presente na câmara de detecção 350 após a amostra e 0 reagente serem levados a se mover para a câmara de detecção 350, 0 sistema 12 pode ser calibrado para correlacionar uma posição P3 (vide a FIG. 20) com 0 volume V3, ou a posição P3 pode ser escolhida para ficar abaixo, ou imediatamente abaixo, do nível de volume V3. Em algumas modalidades, a posição P3 pode ser uma posição radial próxima do perímetro interno 351 da câmara de detecção 350.

[000309] Com referência à FIG. 20 e à FIG. 25, em algumas modalidades, 0 fenômeno da diluição da fluorescência no reagente depois de a amostra e 0 reagente serem combinados pode ser explorado para confirmar se a amostra, ou um volume selecionado da amostra, foram movidos apropriadamente para a câmara de detecção 350. Por exemplo, em algumas modalidades, uma primeira varredura só de reagente Si (isto é, do perímetro externo 352 ao perímetro interno 351 da câmara de detecção 350) pode ser comparada a uma segunda varredura de amostra + reagente S2. Devido ao fato que a concentração de sondas fluorescentes deve de modo geral diminuir devido à diluição do sinal quando a amostra é adicionada ao reagente, a fluorescência de pico da primeira varredura (isto é, só de reagente) Si será em geral maior do que a fluorescência de pico da segunda varredura (isto é, amostra + reagente) S2, e em particular na posição p2. No entanto, uma vez que nenhum material estará presente na posição P3 na primeira varredura Si, 0 sinal na posição P3 na primeira varredura Si deve ser muito baixo. Pelo contrário, na segunda varredura S2, a fluorescência na posição P2 será diminuída devido à concentração reduzida da fluorescência, mas a fluorescência na posição P3 deve ser mais elevada do que aquela da primeira varredura S1, uma vez que 0 material estará presente na posição P3 quando a amostra e 0 reagente estão presentes. Como resultado, a diferença entre a fluorescência das duas varreduras Si, S2 (ou a porcentagem de diminuição) na posição P2, e/ou a diferença entre a fluorescência das duas varreduras Si, S2 (ou a porcentagem de aumento) na posição P3 pode ser usada para confirmar se a amostra, ou um volume selecionado da mesma, se moveram para a câmara de detecção 350. Em algumas modalidades, as unidades de "sinal" podem ser unidades relativas da intensidade da fluorescência, e em algumas modalidades, podem ser uma porcentagem da mudança em relação a um sinal do fundo.

[000310] A fim de determinar se a amostra foi movida para a câmara de detecção 350 ou se um volume desejado da amostra foi movido, a câmara de detecção 350 pode ser escaneada antes e depois de a amostra (ou a amostra e 0 reagente) ser movida para a câmara de detecção 350, e as varreduras podem ser comparadas. Isto é, uma primeira "varredura do fundo" pode ser feita quando se supõe que a câmara de detecção 350 está vazia, e essa varredura pode ser comparada a uma segunda varredura quando se supõe que (i) a amostra, (ii) o reagente e/ou (iii) a amostra e o reagente estão presentes na câmara de detecção 350. Se uma mudança ou diferença limite (por exemplo, porcentagem de mudança) existir entre a primeira varredura do fundo e a segunda varredura (por exemplo, em uma posição radial desejada), pode ser determinado que a amostra, ou um volume selecionado da amostra, está presente na câmara de detecção 350. Em algumas modalidades, o volume do material na câmara de detecção 350 pode ser determinado ao determinar em primeiro lugar a posição radial na câmara de detecção 350 em que a mudança limite é encontrada, e então a posição radial é correlacionada a um volume a fim de determinar o volume de material que está presente na câmara de detecção 350.

[000311] A fim de evitar qualquer mudança de sinal óptico potencial como resultado da variação da temperatura durante o processamento de uma amostra, a varredura do fundo da câmara de detecção 350 pode ser feita à mesma temperatura de processamento à qual varreduras posteriores serão feitas (por exemplo, a uma temperatura de lise de célula). No entanto, em algumas modalidades, o dispositivo de processamento de amostras 300 não pode ser "pré-aquecido" desta maneira, e a varredura do fundo pode ser feita à temperatura ambiente. Deve ser observado que a varredura do fundo pode ser feita antes de qualquer material (por exemplo, amostra) ser carregado no dispositivo de processamento de amostras 300, ou depois que o material é carregado, mas antes de quaisquer válvulas serem abertas (isto é, antes de fazer com que qualquer material seja movido para a câmara de detecção 350).

[000312] Os detalhes do processo exemplificador 600 serão descritos agora com referência à FIG. 26.

[000313] Apenas a título de exemplo, para o processo exemplificador 600, a amostra e o reagente serão ambos carregados no dispositivo de processamento de amostras 300 antes que o dispositivo de processamento de amostras 300 seja posicionado no sistema 500. No entanto, deve ser compreendido que a amostra e o reagente podem ser de preferência carregados no dispositivo de processamento de amostras 300 depois que uma varredura do fundo das câmaras de detecção 350 tiver sido obtida.

[000314] A amostra e o reagente são carregados no dispositivo de processamento de amostras ou "disco" 300 (etapa 602 na FIG. 26) ao remover a camada de pré-uso 305 sobre a pista 303 de interesse e ao injetar (por exemplo, com uma pipeta) a amostra bruta na câmara de entrada 315 através da abertura de entrada 310 no lado de manipulação de amostras 311 da pista 303. O reagente também pode ser carregado nesse momento, de modo que para este exemplo, será suposto que o reagente também é carregado no disco 300 nesse momento ao injetar o reagente na câmara de entrada 365 através da abertura de entrada 360 no lado de manipulação de reagente 361 da pista 303. Um obturador 307, ou uma outra vedação, película, ou tampa apropriadas, podem então ser usadas para vedar as aberturas 310, 360 do meio ambiente, tal como descrito acima. Por exemplo, em algumas modalidades, a camada de pré-uso 305 pode simplesmente ser substituída sobre as aberturas de entrada 310, 360.

[000315] O disco 300 pode ser carregado no sistema de manipulação de disco 500 (etapa 604), e acoplado entre a placa base 510 e a tampa 560, de maneira tal que o disco 300, e em particular as câmaras de detecção (ou as câmaras de processamento térmico) 350 é forçado a entrar em contato com a superfície de transferência 532 da placa base 510.

[000316] O sistema de acionamento 520 pode ser operado para girar a placa base 510 em torno do eixo de rotação 511, o que faz com que o disco 300 gire em torno do seu centro 301, o qual é alinhado com o eixo de rotação 511. O disco 300 pode ser girado a uma primeira velocidade (ou perfil de velocidade) e uma primeira aceleração (ou perfil de aceleração) suficiente para forçar a amostra e o reagente para os seus respectivos reservatórios de carregamento 318, 368, em que qualquer excesso em relação aos volumes desejados é dirigido aos respectivos reservatórios de despejo 320, 370 (etapa 606).

[000317] Por exemplo, em algumas modalidades, um primeiro perfil de velocidade pode incluir o seguinte: o disco 300 é (i) girado a uma primeira velocidade para mover os materiais para os seus respectivos reservatórios de carregamento 318, 368 sem força qualquer material para os reservatórios de despejo 320, 370, (ii) retido por um período de tempo (por exemplo, 3 segundos), e (iii) girado a uma segunda velocidade para fazer com que qualquer quantidade de material maior do que o volume do reservatório de carregamento 318, 368 transborde para o reservatório de despejo 320, 370. Tal esquema de rotação pode ser indicado como um "perfil de carregamento", "esquema de carregamento" ou algo do gênero, uma vez que permite que os materiais sejam movidos para os respectivos reservatórios de carregamento 318, 368 enquanto assegura que os materiais não sejam forçados integralmente nos reservatórios de despejo 320, 370. Em tal exemplo, a velocidade e a aceleração são mantidas abaixo de uma velocidade e aceleração que deve fazer com que a amostra e/ou o reagente se movam para a respectiva passagem de fluido 328, 378 e "molhem" o septo 336 da válvula, 386. Devido ao fato que os perfis da velocidade e da aceleração são suficientes para carregar a amostra e o reagente enquanto restantes abaixo daqueles que podem causar a umidificação dos septos 336, 386, eles podem simplesmente ser descritos como uma "primeira" velocidade e aceleração. Isto é, a primeira velocidade e aceleração é insuficiente para forçar a amostra ou o reagente para as respectivas passagens de fluido 328, 378, de maneira tal que os volumes carregados da amostra e do reagente permanecem em respectiva câmara de entrada 315, 365.

[000318] Várias características e detalhes do sistema e do processo de carregamento são descritos nos Pedidos de Patente U.S. No. 61/487.672, depositado em 18 de maio de 2011, e 61/490.014, depositados em 25 de maio de 2011, cada um dos quais é aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

[000319] O disco 300 pode continuar a girar, e uma varredura do fundo pode então ser feita da câmara de detecção 350, em geral ao seguir o procedimento esboçado na FIG. 15 e descrito acima (etapa 608). A fonte eletromagnética 590 pode ser ativada, de maneira tal que a fonte eletromagnética 590 aquece a estrutura térmica 530 enquanto o disco 300 é girado, e a superfície de transferência 532 da estrutura térmica 530 aquece as câmaras de detecção 350 por meio de condução. Tal aquecimento pode funcionar como "pré-aquecimento" do disco 300 descrito acima.

[000320] O dispositivo de detecção 10, e em particular um ou mais dos módulos ópticos 48, 52, 56, podem ser movidos ao longo de um raio em relação ao centro 301 do dispositivo de processamento de amostras 300 pelo pórtico 60. O módulo óptico 48 será descrito apenas a título de exemplo. O módulo óptico 48 pode averiguar opticamente a câmara de detecção 350 de acordo com um ou outro esquema de detecção descrito acima (isto é, retrodifusão e/ou fluorescência), e desenvolve uma varredura do fundo de uma posição mais externa radial da câmara de detecção 350 o tempo todo para uma posição mais interna radial da câmara de detecção 350. Alternativamente, tal como descrito acima, o módulo óptico 48 pode averiguar a câmara de detecção 350 em uma ou mais posições radiais distintas (por exemplo, a posição Pi, P2 e/ou P3).

[000321] Nesse momento, 0 disco 300 pode parar de girar e uma ou ambas da válvula de septo de amostras 332 e da válvula de septo de reagente 382 podem ser abertas, por exemplo, com a formação de um espaço vazio no(s) septo(s) 336 da válvula, 386 ao usar 0 sistema de controle de válvula a laser 51. Para as finalidades deste exemplo, se supõe que uma varredura só da amostra será feita antes de mover o reagente para a câmara de detecção 350, de maneira tal que a válvula de septo de amostras 332 será aberta em primeiro lugar (etapa 610). O septo 336 da válvula de amostras pode ficar localizado e aberto de acordo com os processos esboçados nas FIGS. 12 e 14 e descrito acima, para colocar a câmara de entrada 315 e a câmara de detecção 350 em comunicação fluida através de uma direção a jusante.

[000322] O disco 300 pode então ser girado a uma segunda velocidade (ou perfil de velocidade) e a primeira aceleração (ou perfil de aceleração) suficiente para mover a amostra para a passagem de fluido 328 (isto é, suficiente para abrir a válvula capilar 330 e permitir que a amostra se mova através da mesma), através da abertura formada no septo 336, através do canal de distribuição 340, e para a câmara de detecção 350 (etapa 612). Entrementes, qualquer fluido (por exemplo, gás) presente na câmara de detecção 350 pode ser deslocado para 0 canal de equilíbrio 355 enquanto a amostra é movida para a câmara de detecção 350. Essas velocidades de rotação e aceleração podem ser suficientes para mover a amostra para a câmara de detecção 350, mas não suficientes para fazer com que 0 reagente se mova para a passagem de fluido 378 da válvula capilar 380 e umedeça 0 septo 386.

[000323] O disco 300 pode então ser girado, e uma varredura só da amostra da câmara de detecção 350 pode ser feita (etapa 614) ao operar o módulo óptico 48 e o pórtico 60, tal como descrito acima. A rotação do disco 300 que ocorre durante essa etapa de detecção pode estar às mesmas velocidades de rotação e aceleração ou a uma velocidade de rotação e uma aceleração diferente das segundas velocidade e aceleração. Além disso, o disco 300 pode ser parado depois que a amostra for levada a se mover para a câmara de detecção 350 e girada então outra vez para a detecção, o disco 300 pode simplesmente continuar a ser girado depois que se supõe que a amostra se moveu para a câmara de detecção 350, ou uma combinação dos mesmos. Essa etapa também pode incluir o aquecimento (por exemplo, ao usar a fonte eletromagnética 390 e a estrutura térmica 530) das câmaras de detecção 350 (por exemplo, até 75°C). Tal etapa de aquecimento pode causar a lises das células na amostra, por exemplo. Em algumas modalidades, é importante que o reagente não esteja presente na câmara de detecção 350 para essa etapa de aquecimento, uma vez que as temperaturas requeridas para a lise térmica da célula podem desnaturar as enzimas necessárias (por exemplo, a transcriptase reversa) presentes no reagente. A lise térmica da célula é descrita apenas a título de exemplo, no entanto, deve ser compreendido que outros protocolos de lise (por exemplo, química) podem ser de usados em seu lugar.

[000324] O disco 300 pode então parar de girar e a válvula de septo de reagente 382 pode ser aberta (etapa 616). A válvula 382 pode ser aberta ao usar o sistema de controle de válvula a laser 51 (isto é, de acordo com os processos esboçados nas FIGS. 12 e 14) para formar um espaço vazio no septo 386 da válvula de reagente para colocar a câmara de entrada 365 em comunicação fluida com a câmara de detecção 350 através de uma direção a jusante.

[000325] O disco 200 pode então ser girado a segunda velocidade (ou perfil de velocidade) e a segunda aceleração (ou perfil de aceleração), ou uma velocidade e/ou uma aceleração maiores do que as segundas velocidade e aceleração, para transferir o reagente à câmara de detecção 350 (etapa 618). Ou seja, a velocidade de rotação e a aceleração podem ser suficientes para mover o reagente para a passagem de fluido 378 (isto é, suficientes para abrir a válvula capilar 380 e permitir que o reagente se mova através da mesma), através da abertura formada no septo 386, através do canal de distribuição 390, e para a câmara de detecção 350. Entrementes, qualquer fluido adicional (por exemplo, gás) presente na câmara de detecção 350 pode ser deslocado para o canal de equilíbrio 355 enquanto o reagente é movido para a câmara de detecção 350. Isto é em particular possibilitado por modalidades tais como o disco 300, uma vez que, quando o disco 300 está girando, qualquer líquido presente na câmara de detecção 350 (por exemplo, a amostra) é forçado contra a extremidade mais externa 352, de maneira tal que qualquer líquido presente na câmara de detecção 350 vai ficar localizado radialmente fora das posições em que o canal de distribuição 390 e o canal de equilíbrio 355 conectam com a câmara de detecção 350, de modo que a troca de gás pode ocorrer. Indicado de uma outra maneira, quando o disco 300 está girando, o canal de distribuição 390 e o canal de equilíbrio 355 conectam com a câmara de detecção 350 em uma posição que fica a montante (por exemplo, radialmente dentro) do nível de fluido na câmara de detecção 350.

[000326] A etapa 618 do processo também pode incluir a operação de um ou mais módulos ópticos para executar uma varredura adicional da câmara de detecção 350 para determinar se um material, ou um volume selecionado de material, está presente na câmara de detecção 350. Por exemplo, em algumas modalidades, uma varredura do fundo pode ser obtida, uma primeira varredura só da amostra (ou só do reagente) pode ser obtida, e então uma segunda varredura da amostra + reagente pode ser obtida. Tal como mencionado acima, qualquer uma ou todas essas varreduras podem incluir uma varredura ao longo de todas as posições radiais da câmara de detecção 350, em múltiplas posições radiais distintas, ou em uma posição radial distinta. Além disso, a etapa de rotação usada para mover o reagente para a câmara de detecção 350 pode ser continuada para a detecção, o disco 300 pode ser parado e então girado outra vez para a detecção, ou uma combinação dos mesmos.

[000327] A rotação do disco 300 pode então ser continuada tal como necessário para um esquema desejado de reação e detecção (etapa 620). Por exemplo, agora que o reagente está presente na câmara de detecção 350, a câmara de detecção 350 pode ser aquecida até uma temperatura necessária para começar a transcrição reversa (por exemplo, 47°C). Um ciclo térmico adicional pode ser empregado tal como necessário, tais como os ciclos de aquecimento e resfriamento necessários para a PCR, etc.

[000328] Várias forças podem ser exercidas sobre os materiais no dispositivo de processamento de amostras 300 em vários estágios de processamento. Tal como fica evidenciado pelo esquema de velocidade e aceleração relatado na FIG. 26 e descrito acima, tais forças podem ser pelo menos parcialmente controladas ao controlar as velocidades de rotação e os perfis de aceleração (por exemplo, aceleração angular, relatada em rotações ou rotações por segundo ao quadrado (rotações/s2)) do dispositivo de processamento de amostras 300. Algumas modalidades podem incluir: (i) uma primeira velocidade e uma primeira aceleração que podem ser usadas para carregar líquidos em um ou mais arranjos de processamento 100 em um dispositivo de processamento de amostras e são insuficientes para fazer com que os líquidos se movam para as passagens de fluido 128 de qualquer disposição de processamento 100 nesse dispositivo de processamento de amostras; (ii) uma segunda velocidade e uma primeira aceleração que podem ser usadas para mover um fluido para a passagem de fluido 128 de pelo menos um dos arranjos de processamento 100 em um dispositivo de processamento de amostras (por exemplo, em uma disposição de processamento 100 em que a válvula 132 do septo a jusante foi aberta e a retenção de vapor na câmara 134 da válvula foi liberada, enquanto ainda impede que os fluidos se movam para as passagens de fluido 128 dos arranjos de processamento 100 restantes em que a válvula 132 do septo a jusante não foi aberta); e (iii) uma terceira velocidade e uma segunda aceleração que podem ser usadas para mover os fluidos para as passagens de fluido 128 de todos os arranjos de processamento 100 no dispositivo de processamento de amostras.

[000329] Em algumas modalidades, a primeira velocidade pode ser não maior do que cerca de 1.000 rpm, em algumas modalidades não maior do que cerca de 975 rpm, em algumas modalidades não maior do que cerca de 750 rpm, e em algumas modalidades não maior do que cerca de 525 rpm. Em algumas modalidades, a "primeira velocidade" pode realmente incluir duas velocidades distintas - uma para mover o material para o reservatório de carregamento 118, e outra para carregar então o material ao sobrecarregar o reservatório de carregamento 118 e ao permitir que o excesso se mova para o reservatório de despejo 120. Em algumas modalidades, a primeira velocidade de transferência pode ser de cerca de 525 rpm, e a segunda velocidade introdução pode ser de cerca de 975 rpm. Ambas podem ocorrer à mesma aceleração.

[000330] Em algumas modalidades, a primeira aceleração pode ser não maior do que cerca de 75 rotações/s2, em algumas modalidades não maior do que cerca de 50 rotações/s2, em algumas modalidades não maior do que cerca de 30 rotações/s2, em algumas modalidades não maior do que cerca de 25 rotações/sec2, e em algumas modalidades não maior do que cerca de 20 rotações/s2. Em algumas modalidades, a primeira aceleração pode ser de cerca de 24,4 rotações/s2.

[000331] Em algumas modalidades, a segunda velocidade pode ser não maior do que cerca de 2.000 rpm, em algumas modalidades não maior do que cerca de 1.800 rpm, em algumas modalidades não maior do que cerca de 1.500 rpm, e em algumas modalidades não maior do que cerca de 1.200 rpm.

[000332] Em algumas modalidades, a segunda aceleração pode ser de pelo menos cerca de 150 rotações/s2, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 200 rotações/s2, e em algumas modalidades de pelo menos cerca de 250 rotações/s2. Em algumas modalidades, a segunda aceleração pode ser de cerca de 244 rotações/s2.

[000333] Em algumas modalidades, a terceira velocidade pode ser de pelo menos cerca de 3.000 rpm, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 3.500 rpm, em algumas modalidades de pelo menos cerca de 4.000 rpm, e em algumas modalidades de pelo menos cerca de 4.500 rpm. No entanto, em algumas modalidades a terceira velocidade pode ser a mesma que a segunda velocidade, contanto que os perfis da velocidade e de aceleração sejam suficientes para superar as forças capilares nas respectivas passagens de fluido 128.

[000334] Deve ser observado que o processo 600 da FIG. 26 pode ser empregado em uma pista 303 de cada vez no disco 300, ou uma ou mais pistas podem ser carregadas e processadas simultaneamente de acordo com o processo 600 da FIG. 26.

[000335] As modalidades da presente invenção a seguir devem ser ilustrativas e não limitadoras.

MODALIDADES

[000336] A modalidade 1 é um método para o processamento de dispositivos de processamento de amostras, em que o método compreende: a provisão de um dispositivo de processamento de amostras que compreende uma câmara de detecção; a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação; e a determinação se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção, enquanto é girado o dispositivo de processamento de amostras.

[000337] A modalidade 2 é o método da modalidade 1, em que a determinação se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção inclui a determinação se um volume selecionado de uma amostra está presente na câmara de detecção.

[000338] A modalidade 3 é o método da modalidade 1, em que a determinação se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção inclui a determinação se um volume total selecionado de uma amostra e um meio reagente está presente na câmara de detecção.

[000339] A modalidade 4 é o método de qualquer uma das modalidades 1-3, em que a determinação se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção em uma posição selecionada para determinar se o material está presente na posição selecionada.

[000340] A modalidade 5 é o método de qualquer uma das modalidades 1-4, em que a determinação se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção quanto a uma propriedade óptica de uma amostra para determinar se a amostra está presente na câmara de detecção.

[000341] A modalidade 6 é o método de qualquer uma das modalidades 1-5, em que a câmara de detecção inclui um perímetro interno localizado mais próximo o eixo de rotação, e em que a determinação se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção em uma posição do pórtico próxima ao perímetro interno da câmara de detecção.

[000342] A modalidade 7 é o método de qualquer uma das modalidades 4-6, em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção quanto a um menisco.

[000343] A modalidade 8 é o método de qualquer uma das modalidades 4-7, em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a emissão de um sinal eletromagnético para a câmara de detecção, e a realização de uma varredura pela detecção da reflexão retrodifusa do sinal eletromagnético, depois da emissão do sinal eletromagnético para a câmara de detecção.

[000344] A modalidade 9 é o método da modalidade 8, em que a obtenção de uma varredura inclui: a realização de uma primeira varredura do fundo da câmara de detecção, a realização de uma segunda varredura da câmara de detecção depois do posicionamento de uma amostra na câmara de detecção, e a comparação da primeira varredura do fundo com a segunda varredura para determinar se um volume selecionado da amostra está localizado na câmara de detecção.

[000345] A modalidade 10 é o método da modalidade 9, em que a comparação da primeira varredura do fundo com a segunda varredura para determinar se um volume selecionado da amostra está localizado na câmara de detecção inclui a determinação se existe uma mudança limite entre a primeira varredura do fundo e a segunda varredura.

[000346] A modalidade 11 é o método da modalidade 10, o qual compreende ainda a provisão de um módulo óptico posicionado operativamente em relação ao dispositivo de processamento de amostras em um pórtico, em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção com o módulo óptico em uma pluralidade de posições radiais, em relação ao eixo de rotação.

[000347] A modalidade 12 é o método da modalidade 11, o qual compreende ainda: a determinação de uma posição radial em que uma mudança limite é localizada entre a primeira varredura do fundo e a segunda varredura; e o uso da posição radial para determinar o volume da amostra que está localizado na câmara de detecção.

[000348] A modalidade 13 é o método de qualquer uma das modalidades 8-12, em que a realização de uma varredura pela detecção da reflexão retrodifusa do sinal eletromagnético é executada ao usar um canal óptico de FAM.

[000349] A modalidade 14 é o método de qualquer uma das modalidades 4-7, em que a averiguação óptica inclui a emissão de um sinal eletromagnético para a câmara de detecção, e a realização de uma varredura pela detecção da fluorescência emitida por um material na câmara de detecção, depois da emissão do sinal eletromagnético para a câmara de detecção.

[000350] A modalidade 15 é o método da modalidade 14, em que a obtenção de uma varredura inclui: a realização de uma primeira varredura do fundo da câmara de detecção, a realização de uma segunda varredura da câmara de detecção depois do posicionamento de uma amostra na câmara de detecção, e a comparação da primeira varredura do fundo com a segunda varredura para determinar se um volume selecionado da amostra está presente na câmara de detecção.

[000351] A modalidade 16 é o método da modalidade 15, em que a comparação da primeira varredura do fundo com a segunda varredura para determinar se um volume selecionado da amostra está localizado na câmara de detecção inclui a determinação se existe uma mudança limite na fluorescência entre a primeira varredura do fundo e a segunda varredura.

[000352] A modalidade 17 é o método da modalidade 16, o qual compreende ainda a provisão de um módulo óptico posicionado operativamente em relação ao dispositivo de processamento de amostras em um pórtico, em que a averiguação da câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção com o módulo óptico em uma pluralidade de posições radiais, em relação ao eixo de rotação.

[000353] A modalidade 18 é o método da modalidade 17, o qual compreende ainda: a determinação de uma posição radial em que uma mudança limite na fluorescência fica localizada entre a primeira varredura do fundo e a segunda varredura; e o uso da posição radial para determinar o volume da amostra que está presente na câmara de detecção.

[000354] A modalidade 19 é o método de qualquer uma das modalidades 1-18, o qual compreende ainda: o aquecimento da câmara de detecção, em que a determinação se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção ocorre enquanto é aquecida a câmara de detecção.

[000355] A modalidade 20 é o método de qualquer uma das modalidades 4-19, em que a averiguação óptica inclui a emissão de um sinal eletromagnético para a câmara de detecção a um primeiro comprimento de onda, e a detecção dos sinais eletromagnéticos emitidos da câmara de detecção a um segundo comprimento de onda, depois da emissão do eletromagnético para a câmara de detecção a um primeiro comprimento de onda.

[000356] A modalidade 21 é o método de qualquer uma das modalidades 4-20, em que o material inclui uma amostra a ser analisada e um meio reagente, e em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção quanto a uma propriedade óptica de pelo menos um dentre a amostra e o meio reagente na câmara de detecção.

[000357] A modalidade 22 é o método de qualquer uma das modalidades 4-21, o qual compreende ainda a provisão de um módulo óptico posicionado operativamente em relação ao dispositivo de processamento de amostras em um pórtico, e em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção com o módulo óptico posicionado em uma posição predeterminada do pórtico.

[000358] A modalidade 23 é o método de qualquer uma das modalidades 4-21, o qual compreende ainda a provisão de um módulo óptico posicionado operativamente em relação ao dispositivo de processamento de amostras em um pórtico, e em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção com o módulo óptico em uma pluralidade de posições do pórtico.

[000359] A modalidade 24 é o método da modalidade 23, em que cada posição da pluralidade de posições do pórtico é associada com uma quantidade de material, e a qual também compreende: a detecção de um sinal limite em uma posição do pórtico; e a correlação da posição do pórtico a uma quantidade de material que está presente na câmara de detecção.

[000360] A modalidade 25 é o método da modalidade 23 ou 24, em que a pluralidade de posições do pórtico inclui posições radiais diferentes na câmara de detecção, em relação ao eixo de rotação.

[000361] A modalidade 26 é o método de qualquer uma das modalidades 23-25, em que uma primeira posição do pórtico é posicionada radialmente para fora de uma segunda posição do pórtico.

[000362] A modalidade 27 é o método de qualquer uma das modalidades 11-12, 17-18 e 22-26, em que o módulo óptico é configurado para a detecção de fluorescência multiplex.

[000363] A modalidade 28 é o método de qualquer uma das modalidades 1-27, em que o dispositivo de processamento de amostras inclui uma pluralidade de câmaras de detecção, e em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica de pelo menos uma câmara da pluralidade de câmaras de detecção enquanto é girado o dispositivo de processamento de amostras.

[000364] A modalidade 29 é o método de qualquer uma das modalidades 1-28, em que a rotação do dispositivo de processamento de amostras quando é determinado se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção força qualquer material presente na câmara de detecção para uma posição na câmara de detecção que está localizada mais afastada do eixo de rotação.

[000365] A modalidade 30 é o método de qualquer uma das modalidades 1-29, em que a câmara de detecção inclui um perímetro externo posicionado mais afastado do eixo de rotação, e em que a rotação do dispositivo de processamento de amostras quando é determinado se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção força qualquer material presente na câmara de detecção para o perímetro externo da câmara de detecção.

[000366] A modalidade 31 é o método de qualquer uma das modalidades 1-30, em que o dispositivo de processamento de amostras compreende uma disposição de processamento que compreende: uma câmara de entrada, uma câmara de detecção, e um canal posicionado para acoplar de maneira fluida a câmara de entrada e a câmara de detecção; e o qual também compreende: o posicionamento de uma amostra na câmara de entrada do dispositivo de processamento de amostras; em que a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação faz com que a amostra se mova para a câmara de detecção.

[000367] A modalidade 32 é o método da modalidade 31, em que o dispositivo de processamento de amostras também inclui uma válvula posicionada no canal, de maneira tal que a câmara de entrada e a câmara de detecção não ficam em comunicação fluida através do canal quando a válvula se encontra fechada e ficam em comunicação fluida através do canal quando a válvula se encontra aberta, e o qual também compreende a abertura da válvula, em que a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação para mover a amostra para a câmara de detecção ocorre depois de ser aberta a válvula.

[000368] A modalidade 33 é o método da modalidade 31 ou 32, em que a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação para mover a amostra para a câmara de detecção inclui o carregamento de uma quantidade selecionada da amostra na câmara de detecção.

[000369] A modalidade 34 é o método de qualquer uma das modalidades 31-33, em que a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação para mover a amostra para a câmara de detecção inclui o deslocamento de um meio reagente para a câmara de detecção.

[000370] A modalidade 35 é o método de qualquer uma das modalidades 1-34, em que a determinação se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção.

[000371] A modalidade 36 é um método para o processamento de dispositivos de processamento de amostras, em que o método compreende: a provisão de um dispositivo de processamento de amostras que compreende uma câmara de detecção; a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação; e a averiguação óptica da câmara de detecção quanto a uma propriedade óptica de um material para determinar se o material está presente na câmara de detecção, em que a averiguação óptica ocorre enquanto é girado o dispositivo de processamento de amostras.

[000372] A modalidade 37 é o método da modalidade 36, em que a câmara de detecção faz parte de uma disposição de processamento no dispositivo de processamento de amostras, e o qual também compreende o posicionamento de uma amostra na disposição de processamento do dispositivo de processamento de amostras.

[000373] A modalidade 38 é o método da modalidade 36, em que a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação faz com que a amostra se mova para a câmara de detecção.

[000374] A modalidade 39 é um método para processamento de dispositivos de processamento de amostras, em que o método compreende: a provisão de um dispositivo de processamento de amostras que compreende um disposição de processamento, em que o disposição de processamento compreende: uma câmara de entrada, uma câmara de detecção, e um canal posicionado para acoplar de maneira fluida a câmara de entrada e a câmara de detecção; o posicionamento de uma amostra na câmara de entrada do disposição de processamento do dispositivo de processamento de amostras; a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação para mover a amostra para a câmara de detecção; depois da rotação do dispositivo de processamento de amostras para mover a amostra para a câmara de detecção, a averiguação óptica da câmara de detecção quanto a uma propriedade óptica da amostra para determinar se a amostra se moveu para a câmara de detecção; e a rotação do dispositivo de processamento de amostras enquanto é feita a averiguação óptica da câmara de detecção.

[000375] A modalidade 40 é o método da modalidade 39, em que o dispositivo de processamento de amostras também inclui uma válvula posicionada no canal, de maneira tal que a câmara de entrada e a câmara de detecção não ficam em comunicação fluida através do canal quando a válvula se encontra fechada e ficam em comunicação fluida através do canal quando a válvula se encontra aberta, e o qual também compreende a abertura da válvula, em que a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação para mover a amostra para a câmara de detecção ocorre depois de ser aberta a válvula.

[000376] A modalidade 41 é o método da modalidade 39 ou 40, em que a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação para mover a amostra para a câmara de detecção inclui o carregamento de uma quantidade selecionada da amostra na câmara de detecção.

[000377] A modalidade 42 é o método de qualquer uma das modalidades 39-41, em que a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação para mover a amostra para a câmara de detecção inclui o deslocamento de um meio reagente para a câmara de detecção.

[000378] A modalidade 43 é o método de qualquer uma das modalidades 39-42, em que a rotação do dispositivo de processamento de amostras enquanto é feita a averiguação óptica da câmara de detecção força qualquer material presente na câmara de detecção para uma posição na câmara de detecção que está localizada mais afastada do eixo de rotação.

[000379] A modalidade 44 é o método de qualquer uma das modalidades 39-43, em que a câmara de detecção inclui um perímetro externo posicionado mais afastado do eixo de rotação, e em que a rotação do dispositivo de processamento de amostras enquanto é feita a averiguação óptica da câmara de detecção força qualquer material presente na câmara de detecção para o perímetro externo da câmara de detecção.

[000380] A modalidade 45 é o método de qualquer uma das modalidades 39-44, em que o dispositivo de processamento de amostras é girado continuamente da primeira etapa de rotação através até a segunda etapa de rotação, de maneira tal que o dispositivo de processamento de amostras não para de girar entre as etapas de rotação.

[000381] A modalidade 46 é o método de qualquer uma das modalidades 39-45, em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção quanto a um menisco.

[000382] A modalidade 47 é o método de qualquer uma das modalidades 39-46, em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a emissão de um sinal eletromagnético para a câmara de detecção, e a realização de uma varredura pela detecção da reflexão retrodifusa do sinal eletromagnético, depois da emissão do sinal eletromagnético para a câmara de detecção.

[000383] A modalidade 48 é o método da modalidade 47, em que a obtenção de uma varredura inclui: a realização de uma primeira varredura do fundo da câmara de detecção antes de girar o dispositivo de processamento de amostras para mover a amostra para a câmara de detecção, a realização de uma segunda varredura da câmara de detecção depois da rotação do dispositivo de processamento de amostras para mover a amostra para a câmara de detecção, e a comparação da primeira varredura do fundo com a segunda varredura para determinar se um volume selecionado da amostra está localizado na câmara de detecção.

[000384] A modalidade 49 é o método da modalidade 48, em que a comparação da primeira varredura do fundo com a segunda varredura para determinar se um volume selecionado da amostra está localizado na câmara de detecção inclui a determinação se existe uma mudança limite entre a primeira varredura do fundo e a segunda varredura.

[000385] A modalidade 50 é o método da modalidade 49, o qual compreende ainda a provisão de um módulo óptico posicionado operativamente em relação ao dispositivo de processamento de amostras, em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção com o módulo óptico em uma pluralidade de posições radiais, em relação ao eixo de rotação.

[000386] A modalidade 51 é o método da modalidade 50, o qual compreende ainda: a determinação de uma posição radial em que uma mudança limite é localizada entre a primeira varredura do fundo e a segunda varredura; e o uso da posição radial para determinar a quantidade da amostra que está presente na câmara de detecção.

[000387] A modalidade 52 é o método de qualquer uma das modalidades 47-51, em que a realização de uma varredura pela detecção da reflexão retrodifusa do sinal eletromagnético é executada ao usar um canal óptico de FAM.

[000388] A modalidade 53 é o método de qualquer uma das modalidades 39-46, em que a averiguação óptica inclui a emissão de um sinal eletromagnético para a câmara de detecção, e a realização de uma varredura pela detecção da fluorescência emitida por um material na câmara de detecção, depois da emissão do sinal eletromagnético para a câmara de detecção.

[000389] A modalidade 54 é o método da modalidade 53, em que a obtenção de uma varredura inclui: a realização de uma primeira varredura do fundo da câmara de detecção antes de girar o dispositivo de processamento de amostras para mover a amostra para a câmara de detecção, a realização de uma segunda varredura da câmara de detecção depois da rotação do dispositivo de processamento de amostras para mover a amostra para a detecção, e a comparação da primeira varredura do fundo com a segunda varredura para determinar se um volume selecionado da amostra está presente na câmara de detecção.

[000390] A modalidade 55 é o método da modalidade 54, em que a comparação da primeira varredura do fundo com a segunda varredura para determinar se um volume selecionado da amostra está presente na câmara de detecção inclui a determinação se existe uma mudança limite na fluorescência entre a primeira varredura do fundo e a segunda varredura.

[000391] A modalidade 56 é o método da modalidade 55, o qual compreende ainda a provisão de um módulo óptico posicionado operativamente em relação ao dispositivo de processamento de amostras, em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção com o módulo óptico em uma pluralidade de posições radiais, em relação ao eixo de rotação.

[000392] A modalidade 57 é o método da modalidade 56, o qual compreende ainda: a determinação de uma posição radial em que uma mudança limite na fluorescência fica localizada entre a primeira varredura do fundo e a segunda varredura; e o uso da posição radial para determinar a quantidade da amostra que está presente na câmara de detecção.

[000393] A modalidade 58 é o método de qualquer uma das modalidades 39-57, o qual compreende ainda: o aquecimento da câmara de detecção, em que a determinação se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção ocorre enquanto é aquecida a câmara de detecção.

[000394] A modalidade 59 é o método de qualquer uma das modalidades 38-58, em que a averiguação óptica inclui a emissão de um sinal eletromagnético para a câmara de detecção a um primeiro comprimento de onda, e a detecção dos sinais eletromagnéticos emitidos da câmara de detecção a um segundo comprimento de onda, depois da emissão do sinal eletromagnético para a câmara de detecção a um primeiro comprimento de onda.

[000395] A modalidade 60 é o método de qualquer uma das modalidades 39-59, em que a amostra inclui uma amostra a ser analisada e um meio reagente, e em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção quanto a uma propriedade óptica de pelo menos um dentre a amostra e o meio reagente na câmara de detecção.

[000396] A modalidade 61 é o método de qualquer uma das modalidades 39-60, o qual compreende ainda a provisão de um módulo óptico posicionado operativamente em relação ao dispositivo de processamento de amostras em um pórtico, e em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção com o módulo óptico posicionado em uma posição predeterminada do pórtico.

[000397] A modalidade 62 é o método de qualquer uma das modalidades 39-61, o qual compreende ainda a provisão de um módulo óptico posicionado operativamente em relação ao dispositivo de processamento de amostras em um pórtico, e em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção com o módulo óptico em uma pluralidade de posições do pórtico.

[000398] A modalidade 63 é o método da modalidade 62, em que cada posição da pluralidade de posições do pórtico é associada com uma quantidade de material, e o qual também compreende: a detecção de um sinal limite em uma posição do pórtico; e a correlação da posição do pórtico a uma quantidade de material que está presente na câmara de detecção.

[000399] A modalidade 64 é o método da modalidade 62 ou 63, em que a pluralidade de posições do pórtico inclui posições radiais diferentes na câmara de detecção, em relação ao eixo de rotação.

[000400] A modalidade 65 é o método de qualquer uma das modalidades 62-64, em que uma primeira posição do pórtico é posicionada radialmente para fora de uma segunda posição do pórtico.

[000401] A modalidade 66 é o método de qualquer uma das modalidades 50-51, 56-57 e 61-65, em que o módulo óptico é configurado para a detecção de fluorescência multiplex.

[000402] A modalidade 67 é o método de qualquer uma das modalidades 39-66, o qual compreende ainda a averiguação óptica da câmara de detecção para determinar uma quantidade de amostra que está presente na câmara de detecção.

[000403] A modalidade 68 é o método de qualquer uma das modalidades 39-67, em que o dispositivo de processamento de amostras inclui uma pluralidade de arranjos de processamento e uma pluralidade de câmaras de detecção, e em que a averiguação óptica da câmara de detecção inclui a averiguação óptica de pelo menos uma câmara da pluralidade de câmaras de detecção enquanto é girado o dispositivo de processamento de amostras.

[000404] A modalidade 69 é um método para o processamento de dispositivos de processamento de amostras, em que o método compreende: a provisão de um dispositivo de processamento de amostras que compreende uma disposição de processamento, em que a disposição de processamento compreende: uma câmara de entrada, uma câmara de detecção, e um canal posicionado para acoplar de maneira fluida a câmara de entrada e a câmara de detecção; o posicionamento de uma amostra na câmara de entrada de pelo menos uma disposição de processamento no dispositivo de processamento de amostras; a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação para mover a amostra para a câmara de detecção; a averiguação óptica da câmara de detecção da disposição de processamento antes de girar o dispositivo de processamento de amostras para mover a amostra para a câmara de detecção para obter uma primeira varredura do fundo; a averiguação óptica da câmara de detecção da disposição de processamento para obter uma segunda varredura depois da rotação do dispositivo de processamento de amostras para mover a amostra para a câmara de detecção; a rotação do dispositivo de processamento de amostras em torno do eixo de rotação enquanto é feita a averiguação óptica da câmara de detecção para obter a segunda varredura; e a comparação da primeira varredura do fundo com a segunda varredura para determinar se existe uma mudança limite entre a primeira varredura do fundo e a segunda varredura.

[000405] A modalidade 70 é o método da modalidade 69, em que a averiguação óptica da câmara de detecção para gerar uma primeira varredura do fundo e a averiguação óptica da câmara de detecção para gerar uma segunda varredura ocorrem à mesma temperatura.

[000406] A modalidade 71 é um sistema para o processamento de dispositivos de processamento de amostras, em que o sistema compreende: um dispositivo de processamento de amostras que compreende uma câmara de detecção; um motor configurado para girar o dispositivo de processamento de amostras em torno de um eixo de rotação; um módulo óptico posicionado operativamente em relação ao dispositivo de processamento de amostras e configurado para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção do dispositivo de processamento de amostras.

[000407] A modalidade 72 é o sistema da modalidade 71, em que o módulo óptico é configurado para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção enquanto o motor gira o dispositivo de processamento de amostras em torno do eixo de rotação.

[000408] A modalidade 73 é o sistema da modalidade 71 ou 72, em que o módulo óptico inclui uma pluralidade de canais ópticos, e em que pelo menos um dos canais ópticos é configurado para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção do dispositivo de processamento de amostras.

[000409] A modalidade 74 é o sistema de qualquer uma das modalidades 71-73, em que o dispositivo de processamento de amostras também inclui uma câmara de entrada, e um canal posicionado para acoplar de maneira fluida a câmara de entrada e a câmara de detecção.

[000410] A modalidade 75 é o sistema da modalidade 74, em que o dispositivo de processamento de amostras também inclui uma válvula posicionada no canal, em que, quando a válvula se encontra fechada, a câmara de entrada e a câmara de detecção não ficam em comunicação fluida através do canal, e em que quando a válvula se encontra aberta, a câmara de entrada e a câmara de detecção ficam em comunicação fluida através do canal.

[000411] A modalidade 76 é o sistema da modalidade 74 ou 75, em que a câmara de entrada inclui uma câmara de carregamento configurada para carregar uma quantidade selecionada de uma amostra na câmara de detecção.

[000412] A modalidade 77 é o sistema de qualquer uma das modalidades 71-76, em que o módulo óptico é posicionado operativamente em relação ao dispositivo de processamento de amostras através de um pórtico, e em que o módulo óptico é configurado para ser posicionado em uma pluralidade de posições do pórtico, em relação ao eixo de rotação, e também é configurado para averiguar opticamente a câmara de detecção em uma pluralidade de posições do pórtico.

[000413] A modalidade 78 é o sistema da modalidade 77, em que a pluralidade de posições do pórtico corresponde a posições radiais diferentes na câmara de detecção, em relação ao eixo de rotação.

[000414] A modalidade 79 é o sistema da modalidade 77 ou 78, em que uma primeira posição do pórtico é posicionada radialmente para fora de uma segunda posição do pórtico.

[000415] A modalidade 80 é o sistema de qualquer uma das modalidades 71-76, em que o módulo óptico é posicionado operativamente em relação ao dispositivo de processamento de amostras através de um pórtico, e em que o módulo óptico é configurado para ser posicionado em uma posição predeterminada do pórtico, em relação ao eixo de rotação, e também é configurado para averiguar opticamente a câmara de detecção na posição predeterminada do pórtico.

[000416] A modalidade 81 é o sistema da modalidade 80, em que a câmara de detecção inclui um perímetro interno localizado mais próximo do eixo de rotação, e em que o módulo óptico é configurado para averiguar opticamente a câmara de detecção em uma posição do pórtico próxima ao perímetro interno da câmara de detecção.

[000417] A modalidade 82 é o sistema de qualquer uma das modalidades 71-81, em que o módulo óptico é configurado para averiguar opticamente a câmara de detecção para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção.

[000418] A modalidade 83 é o sistema de qualquer uma das modalidades 71-82, em que o módulo óptico é configurado para a detecção de fluorescência multiplex.

[000419] A modalidade 84 é o sistema de qualquer uma das modalidades 71-83, em que o módulo óptico é configurado para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção por meio de a emissão de um sinal eletromagnético para a câmara de detecção, e a detecção da reflexão retrodifusa do sinal eletromagnético.

[000420] A modalidade 85 é o sistema de qualquer uma das modalidades 71-84, em que o módulo óptico é configurado para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção por meio de a emissão de um sinal eletromagnético para a câmara de detecção, e a detecção da fluorescência emitida por um material na câmara de detecção.

[000421] A modalidade 86 é o sistema de qualquer uma das modalidades 71-85, em que o módulo óptico é configurado para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção por meio de a emissão de um sinal eletromagnético para a câmara de detecção a um primeiro comprimento de onda, e a detecção dos sinais eletromagnéticos emitidos da câmara de detecção a um segundo comprimento de onda, depois de ser emitido um sinal eletromagnético para a câmara de detecção a um primeiro comprimento de onda.

[000422] A modalidade 87 é o sistema de qualquer uma das modalidades 71-86, em que o módulo óptico também é configurado para determinar uma quantidade de material que está presente na câmara de detecção.

[000423] Os exemplos práticos a seguir devem ser ilustrativos e não limitadores da presente invenção.

EXEMPLOS EXEMPLO 1

[000424] O Exemplo 1 demonstrou a detecção de amostra (fluido) direta nas câmaras de detecção de um Disco de Desenvolvimento de Canal.

Materiais:

[000425] Amostra: Copan Universal Transport Medium (UTM) para vírus, Chlamydia, Mycoplasma e Ureaplasma, tubo de 3,0 ml, peça número 330C, lote 39P505 (Copan Diagnostics, Murrietta, GA).

Equipamentos:

[000426] Um "Disco de Desenvolvimento de Canal", descrito acima e mostrado na FIG. 23, disponível junto à 3M Company de St. Paul, MN, foi usado como dispositivo de processamento de amostras ou o "disco" neste exemplo.

[000427] Um Integrated Cycler Model 3954, disponível junto à 3M Company de St. Paul,MN, foi usado com o Disco de Desenvolvimento de Canal como sistema ou "instrumento" de processamento de amostras neste exemplo. O instrumento continha um módulo de FAM (LED azul, filtro de excitação de 475 nm, filtro de detecção de 520 nm). Procedimento Para a Análise de Detecção de Fluido de Amostra no Disco de Desenvolvimento de Canal: 1. Disco de Desenvolvimento de Canal vazio adicionado ao instrumento Integrated Cycler. 2. Disposição de laser executada de acordo com o método descrito acima com respeito à FIG. 14. 3. Varredura de fundo executada de todas as câmaras de detecção; pórtico inicial = 4000 ao pórtico final = 8000; tamanho do degrau = 100; temperatura estipulada = 25°C, ao usar o módulo de FAM. 4. Disco parado e disco removido do instrumento. 5. Várias quantidades adicionadas de amostra de UTM a pistas diferentes no disco: a. Pista 5: 5 pl do meio de transporte b. Pista 6: 10 pl do meio de transporte c. Pista 7: 15 pl do meio de transporte d. Pista 8: 20 pl do meio de transporte 6. Disco carregado substituído de volta no instrumento. 7. Disposição de laser executada, outra vez de acordo com o método descrito acima com respeito à FIG. 14. 8. Fluido carregado em câmaras de detecção através da rotação do disco, de acordo com o esquema de rotação a seguir: 5 ciclos de a. Acelerado até 4.500 rpm a uma aceleração de 244 rotações/s2. b. Mantido a 4.500 por 1 segundo. c. Desacelerado até 750 rpm a uma desaceleração de 244 rotações/s2. d. Mantido a 750 rpm por 1 segundo. 9. Varredura de detecção da amostra executada; pórtico inicial = 4000 ao pórtico final = 9000; tamanho do degrau = 100; temperatura estipulada = 25°C, ao usar o módulo de FAM.

[000428] Vide a Fig. 27: 5 pl de UTM na câmara de detecção da pista No.5

[000429] Vide a Fig. 28: 10pl de UTM na câmara de detecção da pista No.6

[000430] Vide a Fig. 29: 15pl de UTM na câmara de detecção da pista No.7

[000431] Vide a Fig. 30: 20pl de UTM na câmara de detecção da pista No.8

[000432] As FIGS. 27-30 representam os resultados de detecção de menisco para amostras de 5 pl, 10 pl, 15 pl e 20 pl, respectivamente. Cada um dos lotes é uma varredura de intensidade retrodifusa (unidades arbitrárias) versus a posição do pórtico, com o pórtico se movendo radialmente para dentro, de maneira tal que a posição do pórtico aumenta quando o pórtico é movido de uma posição radialmente para fora para uma posição radialmente para dentro. O menisco causou uma refração do feixe de luz de excitação e na intensidade retrodifusa, que apareceu como uma depressão entre as posições do pórtico 6000-7000. A medição maior e mais confiável foi obtida no módulo de FAM. A magnitude das depressões variou de 10- 15% do valor da varredura do fundo. O resultado para 5 pl da amostra, mostrado na FIG. 27, indicou que a este nível baixo de fluido o menisco não pode ser detectado de maneira confiável. No entanto, a níveis de fluido de amostra de 10 pl, 15 pl e 20 pl, o menisco pode ser detectado.

EXEMPLO 2

[000433] O Exemplo 2 foi a determinação da posição ideal do pórtico e do limite para detectar automaticamente uma amostra de 10 pl em um Disco de Complexidade Moderada.

Materiais:

[000434] Amostra: Copan Universal Transport Medium (UTM) para vírus, Chlamydia, Mycoplasma e Ureaplasma, tubo de 3,0 ml, peça número 330C, lote 39P505 (Copan Diagnostics, Murrietta, GA).

Equipamentos:

[000435] Um instrumento Integrated Cycler, modelo 3954, contendo um módulo de FAM (LED azul, filtro de excitação de 475 nm, filtro de detecção de 520 nm), disponível junto à 3M Company de St. Paul, MN, e dois "Discos de Complexidade Moderada" descritos acima e mostrados nas FIGS. 16-22, disponíveis como produto no. 3958 junto à 3M Company de St. Paul, MN, foram usados como dispositivo de processamento de amostras ou "disco" neste exemplo. O primeiro disco, representando o caso da "amostra presente", foi carregado com 50 pl de UTM na porta de amostra das pistas 1-8. O segundo disco, representando o caso da "amostra ausente", não foi carregado com nenhum material. Ambos os discos foram processados de maneira idêntica com o seguinte procedimento: 1. O disco foi colocado no instrumento Integrated Cycler. 2. Medição executada: O disco foi girado a 525 rpm com uma aceleração de 24,4 rotações/s2, mantido por 5 segundos, e a seguir girado a 975 RPM com uma aceleração de 24,4 rotações/s2, e mantido por 5 segundos. 3. Disposição de laser executada, de acordo com o processo mostrado na FIG. 14 e descrito acima. O laser usado era um diodo a laser de elevada densidade de potência, peça número SLD323V, disponível junto à Sony Corporation, Tokyo, Japan. 4. Varredura do fundo executada das câmaras de detecção como uma função da posição do pórtico (pórtico inicial = 4000, pórtico final = 9000, tamanho do degrau = 100) ao usar o módulo de FAM. 5. O motor foi parado e as válvulas das amostras foram abertas com um pulso de laser a 2 segundos a 800 miliwatts (mW), de acordo com o processo mostrado na FIG. 12 e descrito acima. 6. Amostra transferida para as câmaras de detecção ao girar o disco a 1.800 rpm com uma aceleração de 24,4 rotações/s2, e mantido por 10 segundos. 7. As câmaras de detecção foram escaneadas como uma função da posição do pórtico, ao usar o módulo de FAM; pórtico inicial = 4000, pórtico final = 9000, tamanho do degrau = 100.

[000436] Para cada câmara de detecção em cada disco, a porcentagem de mudança do sinal do fundo foi calculada como uma função da posição do pórtico para o módulo de FAM. Uma parte dos dados em posições diferentes do pórtico é mostrada na Tabela 1 a seguir. Cada câmara de detecção no disco 1 (amostra presente) teve a maior mudança de sinal na posição 5900 do pórtico. Cada câmara de detecção no disco 2 (amostra ausente) teve uma porcentagem insignificante de mudança na posição 5900 do pórtico; de fato, uma porcentagem insignificante na mudança em todas as posições do pórtico. Os desvios médios e padrão dos dados de cada disco foram calculados e são mostrados nas Tabelas 1 e 2, abaixo. TABELA 1 EXEMPLO 1 Disco 1 "Amostra presente"

TABELA 2 EXEMPLO 1 Disco 2 "Amostra ausen te"

[000437] Os dados mostram uma diferença significativa entre os discos de amostra presente e de amostra ausente. Um valor limite para detectar automaticamente a presença da amostra em um ensaio clínico na posição ideal do pórtico de 5900 foi calculado ao subtraindo 3 desvios padrão do valor médio da porcentagem de mudança na posição 5900 do pórtico, para o disco 1. O valor limite calculado era de 12,298-(3x 1,814) = 6,85.

EXEMPLO 3

[000438] O Exemplo 3 demonstrou duas abordagens de detecção de fluido diferentes em um Disco de Complexidade Moderada com uma mistura principal de reagente fluorescente.

Materiais:

[000439] Amostra: Copan Universal Transport Medium (UTM) para vírus, Chlamydia, Mycoplasma e Ureaplasma, tubo de 3,0 ml, peça número 330C, lote 39P505 (Copan Diagnostics, Murrietta, GA).

[000440] Mistura principal de reagente: Applied Biosystems (Foster City, CA) 10x tampão de PCR, P/N 4376230, lote número 1006020, diluído até 1x com água sem nuclease, cravado com ROX Reference Dye, Invitrogen (Carlsbad, CA) P/N 12223-012, lote número 786140. A concentração final do corante era de 800 nM.

Equipamentos:

[000441] Um "Disco de Complexidade Moderada", descrito acima e mostrado nas FIGS. 16-22, disponível como produto no. 3958 junto à 3M Company de St. Paul, MN, foi usado como dispositivo de processamento de amostras ou "disco" neste exemplo.

[000442] Um Integrated Cycler Model 3954, com módulo de FAM (vide os Exemplos 1 e 2) e o módulo CFR610 (LED amarelo, filtro de excitação de 580 nm, e filtro de emissão de 610 nm), disponível junto à 3M Company de St. Paul, MN, foi usado como sistema ou "instrumento" de processamento de amostras neste exemplo. Procedimento Para Detecção de Amostra e Fluido Total no Disco de Complexidade Moderada: 1. Cada pista do disco foi carregada na seguinte maneira: TABELA 3

2. O disco carregado foi posicionado no instrumento. 3. Fluidos da amostra e do reagente carregados (10 pl de amostra e 40 pl de reagente) nos reservatórios de carregamento pelo procedimento a seguir: o disco foi girado a 525 rpm com uma aceleração de 24,4 rotações/s2, mantido por 5 segundos, a seguir girado a 975 rpm com uma aceleração de 24,4 rotações/s2, e mantido por 5 segundos. 4. Disposição do laser executada, de acordo com o processo mostrado na FIG. 14 e descrito acima. O laser usado era um diodo a laser de elevada densidade de potência, peça número SLD323V, disponível junto à Sony Corporation, Tokyo, Japan. 5. Varredura do fundo executada das câmaras de detecção como uma função da posição do pórtico (pórtico inicial = 4000, pórtico final = 9000, tamanho do degrau = 100) ao usar o módulo de FAM. 6. Motor parado e válvulas de septo de amostra abertas com um pulso de laser a 2 segundos a 800 mW, de acordo com o processo mostrado na FIG. 12 e descrito acima. 7. Amostra de UTM transferida para as câmaras de detecção ao girar o disco a 1.800 rpm com uma aceleração de 24,4 rotações/s2, e mantido por 10 segundos. 8. As câmaras de detecção foram escaneadas como uma função da posição do pórtico, ao usar o módulo de FAM; pórtico inicial = 4000, pórtico final = 9000, tamanho do degrau = 100. 9. Motor parado e válvulas de septo de reagente abertas com um pulso de laser a 2 segundos a 800 mW, de acordo com o método descrito acima com respeito à FIG. 12. 10. Tampão de PCR + reagente de ROX transferido para as câmaras de detecção ao girar o disco a 2.250 rpm com uma aceleração de 244 rotações/s2, e mantido por 10 segundos. 11. Câmaras de detecção escaneadas como uma função da posição do pórtico ao usar o módulo CFR610 (pórtico inicial = 4000, pórtico final = 9000, tamanho do degrau = 100).

[000443] Abordagem 1: Detecção do menisco só de amostras ao usar o módulo de FAM

[000444] Depois que a amostra foi transferida para a câmara de detecção (Etapa 7), os dados coletados na Etapa 8 foram usados para calcular a porcentagem de mudança na intensidade retrodifusa ao nível de menisco na posição 5900 do pórtico. O limite de 6.85 para detectar automaticamente a presença da amostra na câmara de detecção, determinada no Exemplo 2, foi aplicado aos resultados da porcentagem de mudança mostrados na Tabela 4. A presença e a ausência da amostra na câmara de detecção foram determinadas com precisão tal como mostrado pelos resultados na Tabela 4. TABELA 4. Detecção do menisco de amostra, módulo de FAM, posição 5900 do pórtico

[000445] Abordagem 2: Detecção de fluido total (amostra + reagente) ao usar o módulo CFR610

[000446] Os dados para o módulo CFR610 adquiridos da Etapa 11 foram processados para uma detecção de nível de fluido total. Neste caso, o sinal era a fluorescência do corante ROX no tampão. Não havia nenhum sinal nas câmaras de detecção só de amostras e vazias. O sinal detectado só de reagente (tampão de PCR + ROX) teve um pico maior e em uma posição mais baixa do pórtico com respeito aos casos de amostra + reagente por causa do efeito da diluição de 10 pl de amostra sendo adicionados a 40 pl de tampão, e o volume mais elevado que chega mais perto da borda interna das câmaras de detecção. A FIG. 31 ilustra este exemplo ao mostrar, por exemplo, a grande % de aumento para as câmaras de detecção 3 e 5 em comparação às câmaras de detecção 1 e 7. As pistas 2, 4, 6 e 8 foram omitidas na FIG. 31, uma vez que eram réplicas das pistas 1, 3, 5 e 7, respectivamente.

[000447] Uma série de discos com câmaras de detecção que contêm (i) o tampão de PCR + ROX ou (ii) o tampão de PCR + ROX e amostra foi usada para determinar a posição e o limite ideal do pórtico para delinear os casos de câmaras de reagente versus reagente + amostra, ao seguir um processo similar àquele do Exemplo 2. A posição ideal do pórtico foi determinada como as posições nas quais havia a maior diferença no sinal entre as câmaras só de reagente e as câmaras de reagente + amostra. A posição ideal do pórtico foi determinada como sendo 7600, e o limite foi determinado como sendo 1398%. Em uma posição do pórtico de 7600 e ao usar um limite de 1398%, a presença de fluido total de 50 pl nas câmaras de detecção 3 e 4 foi detectada com precisão. As câmaras de detecção 1 e 2 contêm 10 pl só de amostra (UTM); as câmaras de detecção 3 e 4 contêm 40 pl só de reagente (tampão de PCR + ROX); e as câmaras vazias de detecção 7 e 8 tinham todos valores da porcentagem de mudança abaixo do limite 1398 e foram designadas desse modo como não dotadas do nível de fluido total correto. A Tabela 5 mostra os resultados de aplicação da abordagem de detecção de nível de fluido total ao disco no Exemplo 3 ao usar a posição do pórtico = 7600. TABELA 5. Detecção do nível de fluido total ao usar a fluorescência, CFR610, pórtico 7600

[000448] As modalidades descritas acima e ilustradas nas figuras são apresentadas apenas a título de exemplo e não se prestam como uma limitação aos conceitos e aos princípios da presente invenção. Dessa maneira, será apreciado por um elemento versado na técnica que várias mudanças nos elementos e sua configuração e disposição são possíveis sem que se desvie do caráter e do âmbito da presente invenção.

[000449] Todas as referências e publicações aqui citadas são aqui incorporadas a título de referência em sua totalidade nesta descrição.

[000450] Várias características e aspectos da presente invenção são apresentados nas reivindicações a seguir.

Claims

1. Método para o processamento de dispositivos de processamento de amostras, o método compreendendo: proporcionar um dispositivo de processamento de amostras (300) compreendendo uma câmara de detecção (350); e girar o dispositivo de processamento de amostras (300) em torno de um eixo de rotação; caracterizado pelo fato de que o método ainda compreende averiguar opticamente a câmara de detecção (350) para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção (350), enquanto gira o dispositivo de processamento de amostras (300).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui a averiguação óptica da câmara de detecção (350) em uma posição selecionada para determinar se o material está presente na posição selecionada.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui a averiguação óptica da câmara de detecção para uma propriedade óptica de uma amostra para determinar se um volume selecionado da amostra está presente na câmara de detecção (350).

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a câmara de detecção (350) inclui um perímetro (351) interno localizado mais próximo do eixo de rotação (A), e em que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui averiguação óptica da câmara de detecção (350) em uma posição de pórtico próxima ao perímetro interno (351) da câmara de detecção (350).

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui a averiguação óptica da câmara de detecção (350) para um menisco.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui emitir um sinal eletromagnético (49) para a câmara de detecção (350), e obter uma varredura pela detecção de reflexão retrodifusa do sinal eletromagnético (49), depois de emitir o sinal eletromagnético (49) para a câmara de detecção (350).

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui emitir um sinal eletromagnético (49) para a câmara de detecção (350), e obter uma varredura pela detecção da fluorescência emitida por um material na câmara de detecção (350), depois de emitir o sinal eletromagnético (49) para a câmara de detecção (350).

8. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a obtenção de uma varredura inclui: obter uma primeira varredura de fundo da câmara de detecção (350), obter uma segunda varredura da câmara de detecção (350) depois do posicionamento de uma amostra na câmara de detecção (350), e comparar a primeira varredura de fundo com a segunda varredura para determinar se um volume selecionado da amostra está localizado na câmara de detecção (350).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que comparar a primeira varredura de fundo com a segunda varredura para determinar se um volume selecionado da amostra está localizado na câmara de detecção (350) inclui determinar se existe uma mudança limite entre a primeira varredura de fundo e a segunda varredura.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende proporcionar um módulo óptico (48, 52, 56) operativamente posicionado em relação ao dispositivo de processamento de amostras (300) em um pórtico (60), em que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui a averiguação óptica da câmara de detecção (350) com o módulo óptico (48, 52, 56) em uma pluralidade de posições radiais, em relação ao eixo de rotação (A).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: determinar uma posição radial na qual uma mudança limite é localizada entre a primeira varredura de fundo e a segunda varredura; e usar a posição radial para determinar o volume da amostra que está localizado na câmara de detecção (350).

12. Método para o processamento de dispositivos de processamento de amostras, o método compreendendo: proporcionar um dispositivo de processamento de amostras (300) compreendendo uma câmara de detecção (350); e girar o dispositivo de processamento de amostras (300) em torno de um eixo de rotação; caracterizado pelo fato de que o método ainda compreende averiguar opticamente a câmara de detecção (350) para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção (350), enquanto gira o dispositivo de processamento de amostras (300).

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui a averiguação óptica da câmara de detecção (350) em uma posição selecionada para determinar se o material está presente na posição selecionada.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui a averiguação óptica da câmara de detecção para uma propriedade óptica de uma amostra para determinar se um volume selecionado da amostra está presente na câmara de detecção (350).

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a câmara de detecção (350) inclui um perímetro (351) interno localizado mais próximo do eixo de rotação (A), e em que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui averiguação óptica da câmara de detecção (350) em uma posição de pórtico próxima ao perímetro interno (351) da câmara de detecção (350).

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui a averiguação óptica da câmara de detecção (350) para um menisco.

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui emitir um sinal eletromagnético (49) para a câmara de detecção (350), e obter uma varredura pela detecção de reflexão retrodifusa do sinal eletromagnético (49), depois de emitir o sinal eletromagnético (49) para a câmara de detecção (350).

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui emitir um sinal eletromagnético (49) para a câmara de detecção (350), e obter uma varredura pela detecção da fluorescência emitida por um material na câmara de detecção (350), depois de emitir o sinal eletromagnético (49) para a câmara de detecção (350).

19. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a obtenção de uma varredura inclui: obter uma primeira varredura de fundo da câmara de detecção (350), obter uma segunda varredura da câmara de detecção (350) depois do posicionamento de uma amostra na câmara de detecção (350), e comparar a primeira varredura de fundo com a segunda varredura para determinar se um volume selecionado da amostra está localizado na câmara de detecção (350).

20. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que comparar a primeira varredura de fundo com a segunda varredura para determinar se um volume selecionado da amostra está localizado na câmara de detecção (350) inclui determinar se existe uma mudança limite entre a primeira varredura de fundo e a segunda varredura.

21. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende proporcionar um módulo óptico (48, 52, 56) operativamente posicionado em relação ao dispositivo de processamento de amostras (300) em um pórtico (60), em que averiguar opticamente a câmara de detecção (350) inclui a averiguação óptica da câmara de detecção (350) com o módulo óptico (48, 52, 56) em uma pluralidade de posições radiais, em relação ao eixo de rotação (A).

22. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: determinar uma posição radial na qual uma mudança limite é localizada entre a primeira varredura de fundo e a segunda varredura; e usar a posição radial para determinar o volume da amostra que está localizado na câmara de detecção (350).

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2-10, caracterizado pelo fato de que ainda compreende proporcionar um módulo óptico (48, 52, 56) operativamente posicionado em relação ao dispositivo de processamento de amostras (300) em um pórtico (60), e em que averiguar opticamente a câmara de detecção inclui a averiguação óptica da câmara de detecção (350) com o módulo óptico (48, 52, 56) em uma pluralidade de posições de pórtico.

24. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que cada posição da pluralidade de posições de pórtico é associada com uma quantidade de material, e ainda compreende: detectar um sinal limite em uma posição de pórtico; e correlacionar a posição de pórtico a uma quantidade de material que está presente na câmara de detecção (350).

25. Método, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de posições de pórtico inclui posições radiais diferentes na câmara de detecção (350), em relação ao eixo de rotação (A).

26. Sistema para o processamento de dispositivos de processamento de amostras, o sistema compreendendo: um dispositivo de processamento de amostras (300) compreendendo uma câmara de detecção (350); um motor (126) configurado para girar o dispositivo de processamento de amostras (300) em torno de um eixo de rotação (A); caracterizado por um módulo óptico (48) operativamente posicionado em relação ao dispositivo de processamento de amostras (300) e configurado para averiguar opticamente a câmara de detecção (350) para determinar se um volume selecionado de material está presente na câmara de detecção (350) do dispositivo de processamento de amostras (300), enquanto gira o dispositivo de processamento de amostras (300).