BRPI0613798A2 - dispositivo e sistema de detecção e método - Google Patents

dispositivo e sistema de detecção e método Download PDF

Info

Publication number
BRPI0613798A2
BRPI0613798A2 BRPI0613798-9A BRPI0613798A BRPI0613798A2 BR PI0613798 A2 BRPI0613798 A2 BR PI0613798A2 BR PI0613798 A BRPI0613798 A BR PI0613798A BR PI0613798 A2 BRPI0613798 A2 BR PI0613798A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
disc
disk
electromagnetic energy
optical
detection device
Prior art date
Application number
BRPI0613798-9A
Other languages
English (en)
Inventor
William Bedingham
Peter D Ludowise
Barry W Robole
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of BRPI0613798A2 publication Critical patent/BRPI0613798A2/pt
Publication of BRPI0613798B1 publication Critical patent/BRPI0613798B1/pt

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F16K99/0003—Constructional types of microvalves; Details of the cutting-off member
    • F16K99/003—Valves for single use only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F16K99/0034—Operating means specially adapted for microvalves
    • F16K99/0036—Operating means specially adapted for microvalves operated by temperature variations
    • F16K99/004—Operating means specially adapted for microvalves operated by temperature variations using radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/07—Centrifugal type cuvettes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • G01N35/00069—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides whereby the sample substrate is of the bio-disk type, i.e. having the format of an optical disk
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/025—Align devices or objects to ensure defined positions relative to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/02—Identification, exchange or storage of information
    • B01L2300/021—Identification, e.g. bar codes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0803—Disc shape
    • B01L2300/0806—Standardised forms, e.g. compact disc [CD] format
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0409—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0677—Valves, specific forms thereof phase change valves; Meltable, freezing, dissolvable plugs; Destructible barriers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K2099/0082—Microvalves adapted for a particular use
    • F16K2099/0084—Chemistry or biology, e.g. "lab-on-a-chip" technology
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N2021/0325—Cells for testing reactions, e.g. containing reagents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6421—Measuring at two or more wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6439—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks
    • G01N2021/6441—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks with two or more labels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00178—Special arrangements of analysers
    • G01N2035/00237—Handling microquantities of analyte, e.g. microvalves, capillary networks
    • G01N2035/00247—Microvalves
    • G01N2035/00267—Meltable plugs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00346—Heating or cooling arrangements
    • G01N2035/00356—Holding samples at elevated temperature (incubation)
    • G01N2035/00415—Other radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
    • G01N35/04—Details of the conveyor system
    • G01N2035/0474—Details of actuating means for conveyors or pipettes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/0332—Cuvette constructions with temperature control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/04—Batch operation; multisample devices
    • G01N2201/0407—Batch operation; multisample devices with multiple optical units, e.g. one per sample
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/04—Batch operation; multisample devices
    • G01N2201/0415—Carrusel, sequential
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources
    • G01N2201/06113—Coherent sources; lasers
    • G01N2201/0612—Laser diodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/062—LED's
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/08—Optical fibres; light guides
    • G01N2201/0833—Fibre array at detector, resolving
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1095—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers
    • G01N35/1097—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers characterised by the valves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/11—Automated chemical analysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/11—Automated chemical analysis
    • Y10T436/111666—Utilizing a centrifuge or compartmented rotor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

DISPOSITIVO E SISTEMA DE DETECçãO E MéTODO São descritas técnicas para a detecção de múltiplas espécies alvo em PCR (reação em cadeia da polimerase) de tempo real. Por exemplo, um sistema compreende um dispositivo de captura de dados e um dispositivo de detecção acoplado ao dispositivo de captura de dados. O dispositivo de detecção inclui um disco rotativo que tem uma pluralidade de câmaras de processo tendo uma pluralidade de espécies que emitem luz fluorescente em diferentes comprimentos de onda. O dispositivo inclui adicionalmente uma pluralidade de módulos ópticos removíveis que são configurados opticamente para excitar as espécies e capturar a luz fluorescente emitida pelas espécies em diferentes comprimentos de onda. Um feixe de fibras ópticas acoplado á pluralidade de módulos ópticos removíveis transporta a luz fluorescente dos módulos ópticos para um único detector. Além disso, o dispositivo pode controlar o fluxo de fluido no disco ao localizar e abrir seletivamente válvulas que separam as câmaras, por meio do aquecimento das válvulas com um laser.

Description

"DISPOSITIVO E SISTEMA DE DETECÇÃO E MÉTODO"
Campo Técnico
A invenção refere-se a sistemas de testes e, maisparticularmente, a técnicas para o controle de fluxo de fluido durante adetecção de múltiplas espécies alvo que utilizam corantes fluorescentes.
Antecedentes
Os sistemas de disco óptico são usados com freqüência pararealizar vários testes biológicos, químicos ou bioquímicos. Em um sistematípico, um disco giratório é usado como meio para armazenar e processaramostras de fluido, como sangue, plasma, soro, urina ou outro fluido. Emalguns casos, poderá ser necessário mover os fluidos do disco de um localpara outro, durante o processamento.
Um tipo de análise é a reação em cadeia da polimerase (PCR),que é usada com freqüência para a análise de seqüência de ácido nucléico.
Em particular, a PCR é freqüentemetne usada para seqüenciamento de DNA,clonagem, mapeamento genético e outras formas de análise de seqüência deácido nucléico.
Em geral, uma PCR se baseia na capacidade das enzimas decópia de DNA permanecerem estáveis a altas temperaturas. Existem trêsetapas principais na PCR: desnaturação, anelamento e extensão. Durante adesnaturação, uma amostra líquida é aquecida a aproximadamente 94°C.
Durante este processo, cadeias duplas de DNA se fundem em DNA de cadeiasimples e todas as reações enzimáticas param. Durante o anelamento, o DNAde cadeia simples é resfriado até 54°C. A esta temperatura, os iniciadores seligam ou são "anelados" às extremidades das cadeias de DNA. Durante aextensão, a amostra é aquecida até a temperatura de 75°C. A estatemperatura, os nucleotídeos se unem aos iniciadores e, finalmente, uma cópiada matriz de DNA é formada.Existe uma série de instrumentos de PCR que se destinam adeterminar níveis de seqüências específicas de DNA e de RNA na amostradurante a PCR em tempo real. Muitos dos instrumentos se baseiam no uso decorantes fluorescentes. Em particular, muitos instrumentos convencionais dePCR em tempo real detectam um sinal fluorescente produzidoproporcionalmente durante a amplificação de um produto da PCR.
Os instrumentos convencionais de PCR em tempo real usamdiferentes métodos para a detecção de diferentes corantes fluorescentes. Porexemplo, alguns instrumentos convencionais de PCR incorporam fontes de luzbranca com rodas de filtros para fazer a resolução espectral de cada corante.
As fontes de luz branca são bulbos de tungstênio halogênio que têm um tempode vida máximo de alguns milhares de horas. Tipicamente, as rodas de filtrosão partes eletromecânicas complicadas que são suscetíveis a desgaste.
Sumário
Genericamente, a invenção refere-se a técnicas para a detecçãode múltiplas espécies alvo em PCR (reação em cadeia da polimerase) detempo real, aqui denominada PCR multiplex. Em particular, é descrito umdispositivo de detecção de fluorescência multiplex que incorpora umapluralidade de módulos ópticos. Cada um dos módulos ópticos pode serotimizado para a detecção de um respectivo corante fluorescente em umabanda de comprimento de onda discreto. Em outras palavras, os módulosópticos podem ser usados para interrogar múltiplas reações paralelas adiferentes comprimentos de onda. A reação pode ocorrer, por exemplo, dentrode uma única câmara de processo (por exemplo, cavidade) de um discorotativo. Adicionalmente, cada módulo óptico pode ser removível para mudarrapidamente a capacidade de detecção do dispositivo.
A pluralidade de módulos ópticos pode ser opticamente acopladaa um único detector por meio de um feixe de fibras ópticas com múltiplasderivações. Desta maneira, é possível obter multiplexação por meio do uso deuma pluralidade de módulos ópticos e de um único detector, por exemplo, umtubo foto-multiplicador. Os componentes ópticos de cada módulo óptico devemser selecionados para maximizar a sensibilidade e minimizar a quantidade deconversação espectral cruzada, isto é, a presença de sinais oriundos de umcorante em um outro módulo óptico.
O dispositivo inclui também um sistema de controle de válvula alaser para o mapeamento e a abertura de válvulas no disco. O sistema decontrole de válvula a laser pode ter dois ajustes de potência. No ajuste de baixapotência, o sistema emite um feixe de laser que é detectado pelo sensoratravés de uma fenda no disco para mapear a posição do disco em relação àplataforma que gira o disco. O mapa pode ser, então, usado para localizarválvulas selecionadas que separam duas ou mais câmaras no disco Uma vezlocalizado, o sistema de válvulas de controle pode focar um feixe de luz laserde energia mais alta sobre uma válvula para abri-la e permitir que o conteúdoflua de uma câmara de retenção para uma câmara de processo enquanto odisco é girado.
Em uma modalidade, um dispositivo compreende um motor paragirar um disco que tem uma câmara de retenção separada de uma câmara deprocesso por um canal que tem uma válvula e uma fonte de energia queproduz energia eletromagnética em um primeiro nível para determinar umaposição do disco e, em um segundo nível, para abrir a válvula e permitir que ofluido passe da câmara de retenção para a câmara de processo.
Em outra modalidade, um sistema compreende um dispositivo decaptura de dados. O sistema compreende, ainda, um dispositivo de detecçãoacoplado ao dispositivo de captura de dados, em que o dispositivo de detecçãocompreende um motor para girar um disco que tem uma câmara de retençãoseparada de uma câmara de processo por um canal que tem uma válvula; anenergy source that outputs electromagnetic energy to determine a position ofthe disk and open the valve to permit fluid to flow from the holding chamber tothe process chamber; e um sensor que produz um sinal quando da detecção daenergia eletromagnética.
Em uma modalidade adicional, um método compreende girar umdisco que tem uma câmara de retenção separada de uma câmara de processopor um canal que tem uma válvula; emitir energia eletromagnética em umprimeiro nível para determinar uma posição do disco; e emitir energiaeletromagnética em um segundo nível para abrir a válvula para permitir que ofluido flua da câmara de retenção para a câmara de processo.
A invenção pode proporcionar uma ou mais vantagens. Porexemplo, o sistema de controle de válvula a laser pode ser usado para localizara posição exata do disco e criar um mapa da posição do disco. Além do mais, osistema pode usar o mapa para posicionar o laser sobre as válvulas no discopara abri-las, conforme for necessário. Esta técnica de auto-calibração podediminuir o tempo de operação e aumentar a precisão do laser.
Embora o dispositivo possa ser capaz de conduzir PCR em temporeal, o dispositivo pode ser capaz de analisar qualquer tipo de reação biológicaenquanto ela ocorre. O dispositivo pode ser capaz de modular a temperaturade cada reação independentemente ou como um grupo selecionado, e odispositivo pode ser capaz de suportar múltiplos estágios de reações ao incluiruma válvula entre duas ou mais câmaras.
Em algumas modalidades, o dispositivo pode ser portátil erobusto para permitir a operação em áreas remotas ou em laboratóriostemporários. O dispositivo pode incluir um computador de captura de dadospara analisar as reações em tempo real ou o dispositivo pode comunicar osdados para um outro dispositivo através de interfaces de comunicação comfio ou sem fio.Os detalhes das uma ou mais modalidades da invenção sãodemonstrados nos desenhos em anexo e na descrição abaixo. Outrosrecursos, objetivos e vantagens da invenção ficarão evidentes a partir dadescrição e dos desenhos, bem como a partir das reivindicações.
Breve Descrição dos Desenhos
A Figura 1 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidadeexemplificativa de um dispositivo de detecção por fluorescência multiplex.
A Figura 2 é um diagrama esquemático que ilustra um módulo dedetecção exemplificativo que pode corresponder a qualquer dentre umapluralidade de módulos de detecção do dispositivo de detecção porfluorescência da Figura 1.
A Figura 3 é um diagrama em perspectiva que ilustra uma vistafrontal de um conjunto exemplificativo de módulos ópticos removíveis dentro dogabinete do dispositivo.
A Figura 4 é um diagrama em perspectiva que ilustra o conjuntode módulos ópticos removíveis dentro do gabinete do dispositivo.
A Figura 5 é um diagrama em perspectiva que ilustra uma vistafrontal de um conjunto exemplificativo de módulos ópticos removíveis tendo ummódulo removido para expor um conector de módulo.
A Figura 6 é um diagrama em perspectiva que ilustra oscomponentes dentro de um módulo óptico removível principal exemplificativo.
A Figura 7 é um diagrama em perspectiva que ilustra oscomponentes dentro de um módulo óptico removível suplementarexemplificativo.
A Figura 8 é uma ilustração da vista lateral de um conjuntoexemplificativo de módulos ópticos removíveis dentro do gabinete dodispositivo com o sistema de controle de válvulas a laser localizado sobre umafenda no disco.As Figuras 9A e 9B ilustra as câmaras e as válvulas de doisdiscos exemplificativos que podem ser usados para segurar amostras dentrodo dispositivo de detecção.
A figura 10 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidadede exemplo do dispositivo de detecção por fluorescência multiplex com maisdetalhes.
A Figura 11 é um diagrama de blocos do detector único acopladoa quatro fibras ópticas do feixe de fibras ópticas.
A Figura 12 é um fluxograma que ilustra a operaçãoexemplificativa do dispositivo de detecção por fluorescência multiplex.
A Figura 13 é um fluxograma que ilustra a operação exemplificativado sistema de controle de válvulas a laser para o dispositivo de detecção.
A figura 14A é um diagrama de temporização que ilustra ummétodo exemplificativo para detectar as bordas internas e externas de umafenda em um disco.
A Figura 14B é um diagrama exemplificativo de uma fenda em umdisco.
A Figura 14C é um diagrama de temporização que ilustra ummétodo exemplificativo para determinar a posição de espera de um sistema decontrole de válvulas a laser.
A Figura 15 é um diagrama de fluxo que ilustra a determinaçãoexemplificativa da posição de espera de um sistema de controle de válvulas a laser.
As Figuras. 16 e 17 mostram os espectros de absorção e deemissão de corantes fluorescentes comumente usados que podem serutilizados para PCR multiplex.
As Figuras. 18A e 18B ilustrar dados em bruto obtidos de doismódulos de detecção exemplificativos com um único detector durante umaanálise PCR.A Figura 19 é um gráfico que mostra os dados, uma vezajustados, para uma defasagem de tempo
As Figuras. 20A e 20B mostram um limite de detecção (LOD -Limit of Detection) para os dados recebidos de dois módulos de detecçãoexemplificativos.
Descrição Detalhada
A Figura 1 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidadeexemplificativa de um dispositivo de detecção por fluorescência multiplex.10 Noexemplo ilustrado, o dispositivo 10 tem quatro módulos ópticos 16 queproporcionam quatro "canais" para detecção óptica de quatro diferentescorantes. Em particular, o dispositivo 10 tem quatro módulos ópticos 16 queexcitam regiões diferentes do disco rotativo 13 em qualquer dado momento, ecoletam a energia da luz fluorescente emitida pelos corantes a diferentescomprimentos de onda. Como resultado, os módulos 16 podem ser usadospara interrogar múltiplas reações paralelas que ocorrem dentro da amostra.
As múltiplas reações podem ocorrer por exemplo, simultaneamentedentro de uma única câmara de um disco rotativo 13. Cada um dos módulosópticos 16 interroga a amostra 22 e coleta a energia da luz fluorescente adiferentes comprimentos de onda conforme o disco 13 gira. Por exemplo, asfontes de excitação dentro dos módulos 16 podem ser ativadas seqüencialmentepor períodos suficientes para coletar dados nos comprimentos de ondacorrespondentes. Ou seja, um módulo óptico 16A pode ser ativado por umperíodo de tempo para coletar dados em um primeiro intervalo de comprimentosde onda para um primeiro corante que corresponda a uma primeira reação. Afonte de excitação pode, então, ser desativada e uma fonte de excitação dentrodo módulo 16B pode ser ativada de modo a interrogar a amostra 22 em umsegundo intervalo de comprimentos de onda selecionado para um segundocorante correspondente a uma segunda reação. Este processo continua atéterem sido capturados dados de todos os módulos ópticos 16. Em umamodalidade, cada uma das fontes de excitação dentro dos módulos ópticos 16 éativada por um período inicial de aproximadamente dois segundos atá atingir oregime permanente, seguido de um período de interrogação que dura 10-50rotações do disco 13. Em outras modalidades, as fontes de excitação podem serseqüenciadas por períodos mais curtos (por exemplo, 1 ou 2 milisegundos) ouperíodos mais longos. Em algumas modalidades, mais de um módulo ópticopode ser ativado simultaneamente para a interrogação concomitante da amostra22 sem interromper a rotação do disco 13.
Embora seja ilustrada uma única amostra 22, o disco 13 podeconter uma pluralidade de câmaras contendo amostras. Os módulos ópticos 16podem interrogar algumas ou todas as diferentes câmaras em diferentescomprimentos de onda. Em uma modalidade, o disco 13 inclui 96 câmarasespaçadas em torno de uma circunferência de disco 13. Com um disco com 96câmaras e quatro módulos ópticos 16, o dispositivo 10 pode ser capaz decapturar dados de 384 espécie diferentes.
Em uma modalidade, os módulos ópticos 16 incluem fontes deexcitação que são diodos emissores de luz baratos de alta potência (LEDs),que encontram-se disponíveis comercialmente em uma série de comprimentosde onda e têm longos períodos de vida (por exemplo, 100.000 horas ou mais).
Em outra modalidade, bulbos de halogênio convencionais ou lâmpadas demercúrio podem ser usados como fontes de excitação.
Conforme está ilustrado na Figura 1, cada um dos módulosópticos 16 pode ser acoplado a uma ramificação de um feixe de fibrasópticas 14. O feixe de fibras ópticas 14 fornece um mecanismo flexívelpara a coleta de sinais fluorescentes oriundos de módulos ópticos 16 sema perda de sensibilidade. Em geral, um feixe de fibras ópticas compreendemúltiplas fibras ópticas dispostas lado a lado e ligadas uma a outra nasextremidades e encerradas em um envoltório protetor flexível.
Alternativamente, o feixe de fibras ópticas 14 pode compreender umnúmero menor de fibras distintas, com diâmetro grande, de múltiplosmodos, de vidro ou de plástico, tendo uma extremidade comum. Porexemplo, para um dispositivo de quatro módulos ópticos, o feixe de fibrasópticas 16 pode compreender quatro fibras distintas de múltiplos modos,cada uma tendo um diâmetro do núcleo de 1 mm. A extremidade comum dofeixe contém as quatro fibras ligadas umas às outras. Neste exemplo, aabertura do detector 18 pode ter 8 mm, o que é mais do que suficiente paraacoplar as quatro fibras.
Neste exemplo, o feixe de fibras ópticas 14 acopla os módulosópticos 16 a um único detector 18. As fibras ópticas transportam a luzfluorescente coletada pelos módulos ópticos 16 e efetivamente entregam a luzcapturada ao detector 18. Em uma modalidade, o detector 18 é um tubofotomultiplicador. Em outra modalidade, o detector pode incluem múltiploselementos fotomultiplicadores, um para cada fibra óptica, dentro do únicodetector. Em outras modalidades, um ou mais detectores de estado sólidopodem ser usados.
O uso de um único detector 18 pode ser vantajoso pelo fato depermitir o uso de um detector altamenente sensível e possivelmente, caro (porexemplo, um fotomultiplicador), ao mesmo tempo em que se mantém um customínimo pelo fato de que apenas um único detector precisa ser usado. O uso deum único detector é discutido aqui; entretanto, um ou mais detectores podemser incluídos para a detecção de um número maior de corantes. Por exemplo,quatro módulos ópticos adicionais 16 e um segundo detector podem seracrescentados ao sistema para permitir a detecção de oito diferentescomprimentos de onda emitidos por um disco. Um feixe de fibras ópticasexemplificativo acoplado a um único detector para uso com o disco rotativo 13é descrito no pedido de patente U.S. N0 Serial 11/174,755, intitulado"MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE HAVING FIBERBUNDLE COUPLING MULTIPLE OPTICAL MODULES TO A COMMONDETECTOR," depositado em 5 de julho de 2005.
Os módulos ópticos 16 são removíveis do dispositivo e sãofacilmente intercambiáveis com outros módulos ópticos são otimizados para ainterrogação a diferentes comprimentos de onda. Por exemplo, os módulosópticos 16 podem ser fisicamente montados dentro do gabinete do módulo.
Cada um dos módulos ópticos 16 pode ser facilmente inserido em umrespectivo local do gabinete ao longo de guias (por exemplo, sulcos emrecesso) que correspondem a uma ou mais marcações (por exemplo, pinosguia) do módulo óptico. Cada um dos módulos ópticos 16 pode ser segurodentro do cartucho por uma trava, magneto, rosca ou outro dispositivo defixação. Cada módulo óptico inclui uma porta de saída óptica (mostrada nasFiguras 6 e 7) para acoplamento a uma ramificação do feixe de fibras ópticas14. A porta de saída óptica pode ter uma extremidade dotada de roscaacoplada a um conector dotado de rosca localizado na ramificação.
Alternativamente, pode ser usada uma forma de "conexão rápida" (porexemplo, uma conexão deslizante que tem um anel de vedação e um pino depresilha) que permite que o feixe de fibras ópticas 14 seja engatado edesengatado, de maneira deslizante, da porta de saída óptica. Além do mais,cada um dos módulos ópticos 16 pode ter um ou mais blocos de contatoselétricos ou circuitos flexíveis para acoplar eletronicamente à unidade decontrole 23 quando houver inserção total. Módulos ópticos removíveisexemplificativos para uso com o disco rotativo 13 são descritos no pedido depatente U.S. N0 Serial 11/174,754, intitulado "MULTIPLEX FLUORESCENCEDETECTION DEVICE HAVING REMOVABLE OPTICAL MODULES",depositado em 5 de julho de 2005.A arquitetura modular do dispositivo 10 permite que o dispositivoseja facilmente adaptado a todos os corantes fluorescentes usados em umdado ambiente de análise, tal como PCR multiplex. Outras químicas quepodem ser usadas no dispositivo 10 incluem Invader (Third Wave1 Madison,Wisconsin), Transcripted-mediated Amplification (GenProbe, San Diego1Califórnia), ensaio de imunossorvente ligado a enzima identificada porfluorescência (ELISA - fluorescence Iabeled enzyme Iinked immunosorbentassay) ou hibridização por fluorescência localmente (FISH - fluorescence in situhybridization). A arquitetura modular do dispositivo 10 pode proporcionar umaoutra vantagem pelo fato de que a sensibilidade de cada módulo óptico 16pode se otimizada por meio da escolha da fonte de excitação correspondente(não mostrada) e filtros de excitação e de detecção para um pequeno intervaloalvo específico de comprimentos de onda de modo a excitar e detectarseletivamente um corante correspondente na reação multiplex.
Com a finalidade de exemplificar, o dispositivo 10 é ilustrado emuma diposição multiplex de 4 cores, mas podem ser usados mais ou menoscanais com o feixe de fibras ópticas adequado 14. Este desenho modularpermite que um usuário atualize facilmente o dispositivo 10 no camposimplesmente por meio da adição de um outro módulo óptico 16 à base 20 epor meio da inserção de uma ramificação do feixe de fibras ópticas 14 no novomódulo óptico. Os módulos ópticos 16 podem ter partes eletrônicas integradasque identificam os módulos ópticos e baixam dados de calibração em ummódulo de controle interno ou outra parte eletrônica interna (por exemplo,unidade de controle 23) do dispositivo 10.
No Exemplo da Figura 1, as amostra 22 estão contidas nascâmaras do disco 13, que está montado sobre uma plataforma giratória sob ocontrole da unidade de controle 23. Um ativador do sensor de fenda 27 forneceum sinal de saída utilizado pela unidade de controle 23 para sincronizar odispositivo de aquisição de captura de dados 21 com a posição da câmaradurante a rotação do disco. O ativador do sensor de fenda 27 pode ser umsensor mecânico, elétrico, magnético, ou óptico. Por exemplo, conformedescrito abaixo com mais detalhes, o ativador do sensor de fenda 27 podeincluir uma fonte de luz que emite um feixe de luz que atravessa uma fendaformada através do disco 13, que é detectado a cada revolução do disco.
Como outro exemplo, o ativador do sensor de fenda pode perceber a luzrefletida com a finalidade de sincronizar a rotação do disco 13 e a captura dedados pelos módulo e pelo detector 18. Em outras modalidades, o disco 13pode incluir uma aba, protuberância ou superfície refletora além de ou no lugarda fenda. O ativador do sensor de fenda 27 pode usar qualquer mecanismo ouestrutura física para localizar a posição radial do disco 13 conforme ele gira. Osmódulos ópticos 16 podem ser montados fisicamente acima da plataformagiratória 25. Como resultado, os módulos ópticos 16 são sobrepostos comdiferentes câmaras em qualquer momento.
O dispositivo de detecção 10 também inclui um elemento deaquecimento (não mostrado) para modular a temperatura da amostra 22 no disco13. O elemento de aquecimento pode compreender um bulbo de halogêniocilíndrico contido no interior de um envoltório reflexivo. A câmara reflexiva éconformada para focalizar a radiação oriunda do bulbo sobre uma seção radial dodisco 13. De maneira geral, a área aquecida do disco 13 compreende um anelanular conforme o disco 13 gira. Nesta modalidade, o formato do envoltórioreflexivo pode ser uma combinação de geometrias elípticas e esféricas quepermitem focar com precisão. Em outras modalidades, o envoltório reflexivo podeter um formato diferente ou o bulbo pode irradiar para uma área maior. Em outrasmodalidades, o envoltório reflexivo pode ser conformado de modo a focar aradiação oriunda do bulbo sobre uma única área do disco 13, tal como umacâmara de processo única contendo uma amostra 22.Em algumas modalidades, o elemento de aquecimento podeaquecer o ar e forçar o ar quente sobre uma ou mais amostras para modular atemperatura. Adicionalmente, as amostras podem ser aquecidas diretamentepelo disco. Nesse caso, o elemento de aquecimento pode estar situado naplataforma 25 e se acoplar termicamente ao disco 13. A resistência elétrica nointerior do elemento aquecedor pode aquecer uma região selecionada no discosob controle da unidade de controle 23. Por exemplo, uma região pode conteruma ou mais câmaras, possivelmente todo o disco. Um elemento deaquecimento exemplificativo para uso com o disco rotativo 13 é descrito no.Pedido de patente U.S. N0 Serial. 11/174,691, intitulado "HEATING ELEMENTFOR A ROTATING MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE",depositado em 5 de julho de 2005.
Alternativamente, ou adicionalmente, o dispositivo 10 pode,também incluir um componente de resfriamento (não mostrado). É incluída umaventoinha no dispositivo 10 para o suprimento de ar frio, isto é, ar atemperatura ambiente, ao disco 13. O resfriamento pode ser necessário paramodular a temperatura da amostra adequadamente e armazenar amostrasapós um experimento ter sido completado. Em outras modalidades, ocomponente de resfriamento pode incluir acoplamento térmico entre aplataforma 25 e o disco 13, já que a plataforma 25 pode reduzir suatemperatura quando necessário. Por exemplo, algumas amostras biológicaspodem ser armazenadas a 4 graus Celsius para reduzir a atividade enzimáticaou desnaturação da proteína.
O dispositivo de detecção 10 também pode ser capaz de controlarespécies de reação contidas no interior de uma câmara de processo. Porexemplo, pode ser benéfico carregar algumas espécie em uma câmara deprocesso para gerar uma reação e, mais tarde, acrescentar outras espécies àamostra, uma vez que a primeira reação tenha terminado. Pode ser utilizadaum sistema de controle de válvula para controlar uma válvula que separa umacâmara de retenção interna da câmara de processo, controlando, por meiodisso, a adição de espécie à câmara durante a rotação do disco 13. O sistemade controle de válvula pode estar situado no interior de ou montado em um dosmódulos ópticos 16 ou separado dos módulosópticoa. Diretamente abaixo dolaser, sob o disco 13, pode estar um sensor a laser para o posicionamento dolaser em relação ao disco 13.
Em uma modalidade, o sistema de controle de válvula inclui umlaser infravermelha proximal (NIR - near infrared) que pode ser acionado emdois ou mais níveis de potência, em combinação com um sensor. Sob umajuste de baixa potência, o laser pode ser usado para posicionar o disco 13 evisar as válvulas de seleção, por exemplo, pela percepção, por parte do sensor,da luz NIR emitida pelo laser através de uma fenda no disco 13. Uma vez que aválvula pretendida seja girada para a posição, a unidade de controle 23direciona o laser para que este produza uma curta manifestação de energia aalta potência para aquecer a válvula e abrir a válvula pretendida. Amanifestação rápida de energia forma um vazio na válvula, por exemplo, pormeio de perfuração, fusão ou ablação, fazendo com que a válvula abra epermitindo que um fluido flua através de um canal a partir de uma câmara deretenção interna até uma câmara de processo externa. Em algumasmodalidades, o disco 13 pode conter uma pluralidade de válvulas de diversostamanhos e materiais para gerar uma pluralidade de reações em seqüência.
Mais de um conjunto de sistema de controle de válvula pode ser usado quandose utiliza um disco que tenha múltiplas válvulas de câmara.
O dispositivo de captura de dados 21 pode coletar dados dodispositivo 10 para cada corante, seja seqüencialmente ou em paralelo. Emuma modalidade, o sistema de captura de dados 21 coleta os dados dosmódulos ópticos 16 em seqüência e corrige a sobreposição espacial por umatraso no ativador para cada um dos módulos ópticos medidos a partir do sinalde de saída recebido do ativador do sensor de fenda 27.
Uma aplicação para o dispositivo 10 é PCR em em tempo real,porém as técnicas aqui descritas podem ser estendidas para outrasplataformas que utilizem detecção por fluorescência em múltiploscomprimentos de onda. O dispositivo 10 pode combinar ciclo térmico rápido,utilizando o elemento de aquecimento e microfluidos centrifugamenteacionados para isolação, amplificação e detecção de ácidos nucléicos. Ao fazeruso de detecção por fluorescência multiplex, múltiplas espécies alvo podem serdetectadas e analisadas em paralelo.
Para PCR em em tempo real, a fluorescência é usada para medira quantidade de amplificação em uma dentre três técnicas gerais. A primeiratécnica é o uso de um corante, tal como Sybr Green (Molecular Probes,Eugene, Oregon), cuja fluorescência aumenta quando da ligação a DNA comcadeia dupla. A segunda técnica usa pontas de prova rotuladas porfluorescência, cuja fluorescência muda quando há a ligação à seqüência alvoamplificada (pontas de prova de hibridização, pontas de prova de grampo, etc.).Esta técnica é similar a usar corante de ligação de DNA com cadeia dupla, masé mais específica porque a ponta de prova só se ligará a uma determinadaseção da seqüência alvo. A terceira técnica é o uso de pontasde prova dehidrólise (Taqman™, Applied BioSystems1 Foster City Califórnia), em que aatividade da exonuclease da enzima polimerase separa uma moléculaarrefecedora da ponta de prova durante a fase de extensão da PCR1 tornando-a fluorescentemente ativa.
Em cada uma das abordagens, a fluorescência é linearmenteproporcional à concentração alvo amplificada. O sistema de captura de dados21 mede um sinal de saída oriundo do detector 18 (ou alternativamenteopcionalmente amostrado e comunicado pela unidade de controle 23) durantea PCR para observar a amplificação quase em tempo real. Na PCR multiplex,os múltiplos alvos são rotulados com diferentes corantes que são medidosindependentemente. Falando de maneira geral, cada corante terá absorbânciae espectros de emissão diferentes. Por esta razão, os módulosópticos 16podem ter fontes de excitação, lentes e filtros relacionados que sejamopticamente selecionados para a interrogação da amostra 22 em diferentescomprimentos de onda.
Alguns exemplos de técnicas adequadas de construção ou demateriais que podem ser adaptados para uso em conjunto com a presenteinvenção, podem ser descritos por exemplo, na, patente U.S. n° 6.734.401,cedida à mesma requerente intitulada "ENHANCED SAMPLE PROCESSINGDEVICES SYSTEMS AND METHODS" (Bedingham et al.) e publicação depedido de patente U.S. N0 US 2002/0064885 intitulada "SAMPLEPROCESSING DEVICES". Outras construções de dispositivo que podem serutilizadas, podem ser encontradas, por exemplo, no pedido de patenteprovisório U.S. N0 60/214.508, depositado em 28 de junho de 2000 e intitulado"THERMAL PROCESSING DEVICES AND METHODS"; pedido de patenteprovisório U.S. N0 serial 60/214.642 depositado em 28 de junho de 2000 eintitulado "SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS";pedido de patente provisório U.S. N0 serial 60/237.072 depositado em 2 deoutubro de 2000 e intitulado "SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMSAND METHODS"; pedido de patente provisório U.S. N0 serial. 60/260.063depositado em 6 de janeiro de 2001 e intitulado "SAMPLE PROCESSINGDEVICES, SYSTEMS AND METHODS"; pedido de patente provisório U.S. N0serial 60/284.637 depositado em 18 de abril de 2001 e intitulado "ENHANCEDSAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS"; e publicaçãode pedido de patente U.S. N0 US 2002/0048533 intitulada "SAMPLEPROCESSING DEVICES AND CARRIERS". Outras potenciais construções dedispositivo podem ser encontradas, por exemplo, na patente U.S. N0 6.627.159intitulada "CENTRIFUGAL FILLING OF SAMPLE PROCESSING DEVICES"(Bedingham et al.).
A Figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando um móduloóptico exemplificativo 16A, que pode corresponder a qualquer um dos módulosópticos 16 da Figura 1. Neste exemplo, o módulo óptico 16A contém uma fontede excitação de alta potência, o LED 30, uma lente de colimação 32, um filtrode excitação 34, um filtro dicróico 36, uma lente de focagem 38, um filtro dedetecção 40, e uma lente 42 para focar a fluorescência em uma ramificação dofeixe de fibras ópticas 14.
Conseqüentemente, a luz de excitação do LED 30 é colimadapela lente de colimação 32, filtrada pelo filtro de excitação 34, transmitidaatravés do filtro dicróico 36 e focada na amostra 22 por meio da lente defocagem 38. A fluorescência resultante emitida pela amostra é coletada pelamesma lente de focagem 38, refletida pelo filtro dicróico 36 e filtrada pelo filtrode detecção 40 antes de ser focada em uma ramificação do feixe de fibrasópticas 14. O feixe óptico 14 transfere então a luz para o detector 18.
O LED 30, a lente de colimação 32, o filtro de excitação 34, o filtrodicróico 36, a lente de focagem 38, o filtro de detecção 40, e a lente 42 sãoselecionados com base nas bandas de emissão e absorção específicas docorante multiplex com o qual o módulo óptico 16A deve ser usado. Destamaneira, múltiplos módulos ópticos 16 podem ser configurados e carregadosno dispositivo 10 para diferentes corantes alvo.
A Tabela 1 mostra a lista de componentes exemplificativos quepodem ser usados em um dispositivo de detecção por fluorescência multiplexde 4 canais 10 para uma série de corantes fluorescentes. FAM, HEX, JOE,VIC, ΤΕΤ, ROX são marcas registradas de Applera, Norwalk, Califórnia. Tamraé marca registrada de AnaSpec1 San Jose, Califórnia. Texas Red é marcaregistrada de Molecular Probes. Cy 5 é marca registrada de Amersham,Buckinghamshire, Reino Unido.
Tabela 1
<table>table see original document page 19</column></row><table>
Uma vantagem da arquitetura de detecção multiplex modulardescrita é a flexibilidade na otimização da detecção para uma ampla variedadede corantes. Pode-se conceber que um usuário possa ter um banco dediversos módulos ópticos diferentes que possam ser plugados no dispositivo 10conforme for necessário, dos quais, N pode ser usado em qualquer momento,onde N é o número máximo de canais suportados pelo dispositivo. Portanto, odispositivo 10 e os módulos ópticos 16 podem ser usados com qualquercorante fluorescente e método de detecção PCR. Um feixe de fibras ópticasmaior pode ser usado para suportar um número maior de canais de detecção.Além do mais, múltiplos feixes de fibras ópticas podem ser usados commúltiplos detectores. Por exemplo, podem ser usados dois feixes de fibrasópticas de 4 ramificações com oito módulos ópticos 16 e dois detectores 18.
A Figura 3 é um diagrama em perspectiva que ilustra uma vistafrontal de um conjunto exemplificativo de módulos ópticos removíveis dentro dogabinete do dispositivo No exemplo da Figura 3, o dispositivo 10 inclui um braçode base 44 e gabinete do módulo 46. O módulo óptico principal 48, o móduloóptico suplementar 52 e o módulo óptico suplementar 56 estão contidos no interiordo gabinente do módulo 46. Os módulos ópticos 48, 52 e 56 produzem feixesópticos de saída 43, 49, 53 e 57, respectivamente, que excitam seqüencialmentediferentes câmaras de processo do disco 13. Em outras palavras, os feixes desaída 43, 49, 53 e 57 seguem a curvatura do disco 13 para cada um excitar amesma posição radial do disco que contém as câmaras de processo. O móduloóptico 48 contém dois canais ópticos que produzem, cada um, feixes diferentes 43e 49. O ativador do sensor de fenda 27 inclui fonte de luz infravermelha 31 queproduz luz 35 que é detectada pelo detector 33.
Cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 inclui uma respectivaalavanca de liberação 50, 54 ou 58, respectivamente, para engatar o gabinetedo módulo 46. Cada alavanca de liberação pode proporcionar uma tensão paracima para engatar uma respectiva trava formada no interior do gabinete domódulo 46. Um técnico ou outro usuário pressiona as alavancas de liberação50, 54 ou 58, respectivamente, de modo a destravar e remover o módulo óptico48, 52 ou 56 do gabinete do módulo 46. O leitor de código de barras 29 inclui olaser 62 para identificar o disco 13.
O braço de base 44 se estende a partir do dispositivo de detecção10 e proporciona suporte para o gabinete do módulo 46 e módulos ópticos 48,52 e 56. O gabinete do módulo 46 pode ser montado seguramente em cima dobraço de base 44. O gabinete do módulo 46 pode conter um local adaptadopara receber um respectivo módulo óptico dentre os módulos ópticos 48, 52 e56. Embora seja descrito com finalidade de exemplo no que diz respeito aogabinete do módulo 46, o gabinete do módulo 46 do dispositivo de detecção 10pode ter uma pluralidade de locais para receber os módulos ópticos 48, 52 e56. Em outras palavras, não é preciso usar um gabinete separado para osmódulos ópticos 48, 52 e 56.
Cada local do gabinete do módulo 46 pode conter uma ou maispistas ou guias que ajudem a posicionar corretamente o módulo ópticoassociado no interior do local quando um técnico ou outro usuário inserir omódulo óptico. Estas guias podem estar localizadas ao longo do topo, do fundoou das laterais de cada local. Cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 podeincluir guias ou pistas que correspondam às guias ou pistas dos locais dogabinete do módulo 46. Por exemplo, o gabinete do módulo 46 pode ter guiassalientes que correspondem a guias retraídas nos módulos ópticos 48, 52 e 56.
Em algumas modalidades, o gabinete do módulo 46 pode nãoenvolver completamente cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56. Porexemplo, o gabinete do módulo 46 pode proporcionar pontos de montagempara segurar cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 ao braço de base 44,porém partes ou todo o módulo óptico pode ser exposto. Em outrasmodalidades, o gabinete do módulo 46 pode envolver completamente cada umdos módulos ópticos 48, 52 e 56. Por exemplo, o gabinete do módulo 46 podeincluir uma única porta que feche os módulos ópticos 48, 52 e 56, ou uma portarespectiva para cada um dos módulos. Esta modalidade pode ser adequadapara aplicações onde os módulos raramente são removidos ou onde odispositivo de detecção 10 é submetido a condições ambientais extremas.
Um técnico pode remover facilmente qualquer dos módulosópticos 48, 52 ou 56, e isso pode ser completado usando-se apenas uma mão.
Por exemplo, o técnico pode apoiar seu dedo indicador sob uma virola moldadalocalizada abaixo da alavanca de liberação 54 do módulo óptico 52. O polegardo técnico pode então pressionar para baixo a alavanca de liberação 54 paraliberar o módulo óptico 52 do gabinete do módulo 46. Ao mesmo tempo em quesegura o módulo óptico 52 entre o polegar e o dedo indicador, o técnico podepuxar para trás o módulo óptico para remover o módulo óptico do dispositivo dedetecção 10. Outros métodos podem ser usados para remover qualquer umdos módulos ópticos 48, 52 ou 56, inclusive métodos que utilizam remoção comas duas mãos. A inserção de qualquer dos módulos ópticos 48, 52 ou 56 podeser conseguida de uma maneira reversa com uma ou com duas mãos.No exemplo da Figura 3, os componente de dois módulos ópticossão combinados para formar o módulo óptico principal 48. O módulo ópticoprincipal 48 pode conter fontes de luz que produzem dois comprimentos deonda de luz diferentes e detectores para detectar cada comprimento de ondadiferente de fluorescência oriunda das amostras no disco 13. Portanto, omódulo óptico principal 48 pode se conectar a duas ramificações do feixe defibras ópticas 14. Desta maneira, o módulo óptico principal 48 pode ser vistocomo um módulo óptico de dois canais tendo dois canais de coleta e excitaçãoóptica independentes. Em algumas modalidades, o módulo óptico principal 48pode conter componentes ópticos para mais de dois módulos ópticos. Emoutros casos, o gabinete do módulo 46 contém uma pluralidade (por exemplo,dois ou mais) módulos ópticos de um canal, como módulos ópticossuplementares 52 e 56.
Conforme está ilustrado na Figura 3, o módulo óptico principal 48também pode conter componentes para um sistema de controle de válvula 51(localizado no interior do módulo óptico 48). O sistema de controle de válvula alaser 51 detecta a localização do disco 13 por meio de uma pequena fendalocalizada perto da borda externa do disco 13. Um detector (não mostrado)detecta a luz laser de baixa potência 55 de modo a mapear a localização dodisco 13 com relação ao motor que faz o disco girar. A unidade de controle 23usa o mapa para localizar válvulas (não mostradas na Figura 3) no disco 13 epara girar válvulas alvo para que fiquem na posição para abrir via sistema decontrole de válvula a laser 51.
Uma vez que uma válvula alvo esteja na posição, o sistema decontrole de válvula a laser 51 foca a luz laser 55 sobre a válvula usando um oumais explosões curtas de energia de alta potência. As explosões rápidas deenergia formam um vazio na válvula alvo, por exemplo, por meio de perfuração,fusão ou ablação, permitindo que o conteúdo de uma câmara de retençãointerna flua para uma câmara de processo externa conforme o disco 13 gira. Odispositivo de detecção 10 pode, então, monitorar a reação subseqüente nacâmara de processo. O conteúdo dentro de uma câmara pode incluirsubstâncias em um estado fluido ou sólido.
Em algumas modalidades, o sistema de controle de válvula a laser51 pode estar contido no interior de um módulo óptico de um canal, por exemplo,um módulo óptico suplementar 54 ou módulo óptico suplementar 56. Em outrasmodalidades, o sistema de controle de válvula a laser 51 pode ser montado nodispositivo de detecção 10 separadamente de qualquer um dos módulos ópticos48, 52 ou 56.
Nesse caso, o sistema de controle de válvula a laser 51 pode serremovível e adaptado para engatar um local no interior do gabinete do módulo 46ou de um gabinete diferente do dispositivo de detecção 10.
No exemplo da Figura 3, o ativador do sensor de fenda 27 estásituado perto dos módulos removíveis, em um lado ou outro do disco 13. Emuma modalidade, o ativador do sensor de fenda 27 contém uma fonte de luz 31para emitir luz infravermelha (IR) 35. O detector 33 detecta a luz IV 35 quandoa fenda no disco 13 permite que a luz passe através do disco para o detector33. A unidade de controle 23 usa um sinal de saída produzido pelo detector 33para sincronizar a captura de dados dos módulos ópticos 48, 54 e 56 com arotação do disco 13. Em algumas modalidades, o ativador do sensor de fenda27 pode se estender a partir do braço de base 44 até alcançar a borda externado disco 13 durante a operação do dispositivo 10. Em outras modalidades,pode ser usado um detector mecânico para detectar a posição do disco 13.
O leitor de código de barras 29 usa o laser 62 para ler um código debarras situado na borda lateral do disco 13. O código de barras identifica o tipo dedisco 13 para permitir a operação adequada do dispositivo 10. Em algumasmodalidades, o código de barras pode identificar o disco real para auxiliar umtécnico a rastrear dados em amostras específicas de múltiplos discos 13.Todos os componentes de superfície de módulos ópticos 48, 52 e 56podem ser construídos a partir de um polímero, um compósito, ou de uma liga demetal. Por exemplo, pode-se usar poliuretano de alto peso molecular na formaçãodos componentes de superfície. Em outros casos, pode ser criada uma liga dealumínio ou estrutura de fibra de carbono. De qualquer maneira, o material pode serresistente ao calor, à fadiga, à tensão e à corrosão. Como o dispositivo de detecção10 pode entrar em contato com materiais biológicos, as estruturas podem seresterilizáveis no caso de o conteúdo da câmara vazar para fora do disco 13.
A Figura 4 é um diagrama em perspectiva ilustrando o conjuntoexemplificativo de módulos ópticos removíveis 48, 52 e 56 no interior dogabinete do módulo 46 do dispositivo de detecção 10. No exemplo da Figura 4,um braço de base 44 suporta o leitor de código de barras 29 bem como osmódulos ópticos removíveis 48, 52 e 56 fixados no interior do gabinete domódulo 46. O disco 13 está situado abaixo dos módulos ópticos 48, 52 e 56com as amostras 22 situadas sob um respectivo caminho óptico de cada umdos módulos em diferentes momentos no tempo.
No interior do gabinete do módulo 46, podem ser vistas as partesfrontais do módulo suplementar 56 e do módulo óptico principal 48. O módulosuplementar 56 contém a virola moldada 59 e a alavanca de liberação 58.
Conforme anteriormente descrito, a virola moldada 59 pode ser usada parasegurar o módulo 56 quando da remoção ou da inserção do módulo nogabinete do módulo 46. Todos os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem ter umarespectiva virola moldada e alavanca de liberação, ou uma única alavanca deliberação pode ser usada para remover todos os módulos ópticos. Em algumasmodalidades, os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem conter um componentediferente para segurar o módulo. Por exemplo, cada um dos módulos ópticos48, 52 e 56 pode conter uma empunhadura para remover o respectivo módulo,em uma direção vertical ou horizontal, do gabinete do módulo 46.A localização dos módulos ópticos 48, 52 e 56 dentro do gabinete domódulo 46 pode ser fixa de modo a excitar separadamente diferentes amostrasdentro do disco 13 em qualquer momento particular no tempo. Por exemplo, omódulo óptico principal 48 pode estar situado ligeiramente mais a frente, nadireção do braço de base 44, do que os módulos ópticos suplementares 52, e 56,que estão deslocados para uma localização em um lado ou outro do móduloprincipal. Além do mais, os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem estar deslocadosem uma direção horizontal (indicada pela seta na Figura 4, onde X é a distânciapela qual os feixes de luz externos estão deslocados dos feixes de luz internos) talque os feixes de luz de excitação produzidos pelos módulos seguem a curvaturado disco 13. Nesta disposição, os feixes de luz produzidos pelos módulos ópticos48, 52 e 56 percorrem a mesma trajetória conforme o disco 13 gira, deste modoexcitando e coletando luz das câmaras de processo localizadas ao longo datrajetória. Em outras modalidades, os módulos ópticos 48, 52 e 56 estão alinhadosde tal modo que os feixes de luz de excitação percorrem diferentes trajetórias emtorno do disco rotativo 13.
Neste exemplo, o braço de base 44 contém a placa de contatoelétrico 66 que se estende para dentro do gabinete do módulo 46. Dentro dogabinete do módulo 46, a placa de contato elétrico 66 pode conter contatos elétricospara cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56. A placa de contato elétrico 66 podeestar acoplada eletricamente à unidade de controle 23. Em algumas modalidades,cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 pode ter uma placa de contato elétricoassociada separada que está conectada à unidade de controle 23.
O acoplador de fibra óptica 68 acopla uma ramificação do feixe defibras ópticas 14 a uma porta de saída óptica do módulo óptico 56. Embora nãoseja mostrado, cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 inclui uma porta desaída óptica adaptada para engatar um respectivo acoplador de fibra ópticamontado no gabinete do módulo 46. A conexão entre o acoplador de fibraóptica 68 e a ramificação do feixe de fibras ópticas 14 pode ser uma trava porparafuso dotado de rosca, fechamento por pressão ou encaixe por atrito.
O leitor de código de barras 29 produz luz laser 64 para ler ocódigo de barras do disco 13. A luz laser 64 segue um caminho direto, onde elainterage com a borda externa do disco 13. A luz 64 pode se espalhar paracobrir uma grande área do disco 13 de uma vez. O leitor de código de barras29 lê o código de barras no disco 13 quando o disco está girando a baixasvelocidades. Em outras modalidades, o leitor de código de barras 29 pode ler ocódigo de barras periodicamente durante a operação para assegurar que umnovo disco não tenha sido carregado no dispositivo 10. O leitor de código debarras 29 pode detectar mais de um código de barras no disco 13 em outrasmodalidades.
Em algumas modalidades, o braço de base 44 pode ser móvelcom relação ao disco 13. Nesse caso, o braço de base 44 pode serconfigurável para detectar amostras em discos de tamanhos diferentes ouamostras localizadas no interior do disco 13. Por exemplo, um disco maiorcontendo mais câmaras de processo ou câmaras de processo maiores, podeser usado movendo-se o braço de base 44 para mais longe do centro do disco13. O gabinete do módulo 46 também pode ter uma parte configurável paracada um dos módulos ópticos 48, 52 ou 56, tal que cada módulo pode sermóvel em uma ou mais trajetórias circulares das câmaras de processo emtorno do disco 13.
A Figura 5 é um diagrama em perspectiva que ilustra uma vistafrontal de um conjunto exemplificativo de módulos ópticos removíveis tendo ummódulo removido para expor um conector de módulo. Em particular, o gabinetedo módulo 46 não é mostrado na Figura 5 e o módulo óptico 56 foi removido demodo a expor os módulos ópticos 52 e 48 junto com as conexões com omódulo removido 56.A alavanca de liberação 58 (Figura. 3) do módulo óptico 56 fixa demaneira segura à coluna de fixação 69 montada no braço de base 44. Nesteexemplo, a coluna de fixação 69 se estende para dentro do módulo óptico 56 ese acopla à alavanca de liberação 58. Em outras modalidades, podem serusados outros mecanismos de fixação para fixar o módulo óptico 56 ao braçode base 44, como um dispositivo de fixação por pressão ou um parafuso.
O braço de base 44 proporciona duas conexões operacionaisdiferentes dentro no gabinete do módulo 46 para receber e engatar o móduloóptico 56, uma vez inserido. Em particular, o braço de base 44 proporciona aplaca de contato elétrico 66, que inclui conexões elétricas 70 para acoplamentoaos contatos elétricos (não mostrados) contidos no interior do módulo óptico56. As conexões elétricas 70 permitem que a unidade de controle 23 secomunique com os componentes elétricos no interior do módulo 56. Porexemplo, o módulo 56 pode incluir circuitos elétricos, hardware, firmware, ouqualquer combinação dos mesmos. Em um exemplo, os componentes elétricosinternos podem armazenar e dar saída para a unidade de controle 23,informações de identificação únicas, como um número de série.
Alternativamente, ou adicionalmente, os componentes elétricos podem fornecerinformações que descrevem as características dos componente ópticoscontidos no interior do módulo removível 56. Por exemplo, os componenteselétricos podem incluir memória só de leitura programável (PROM), memóriainstantânea ou outro meio de armazenamento interno ou removível. Outrasmodalidades podem incluir um conjunto de resistores, um circuito ou umprocessador embutido para produzir uma assinatura única dos módulos ópticos48, 52 ou 56 para a unidade de controle 23. Em outro exemplo, o módulo óptico56 pode incluir uma fonte de laser e outros componentes que sejam parte deum sistema de controle de válvula a laser, isto é, o sistema de controle deválvula a laser 51.A placa dè contato elétrico 66 pode ser removida e substituídaapor uma outra versão associada a um módulo óptico removível diferente. Estaopção pode suportar atualizações na capacidade do dispositivo. Em outrasmodalidades, as conexões 70 podem conter mais ou menos pinos de conexão.
Além disso, o braço de base 44 e o gabinete do módulo 46proporcionam um canal óptico 72 dentro do local para receber o módulo óptico56. O canal óptico 72 está conectado ao acoplador de fibra óptica 68 (Figura. 4)que faz interface com uma ramificação do feixe de fibras ópticas 14. O canalóptico 72 se insere em um local dentro do módulo óptico 56. A luz capturadapelo módulo óptico 56 pode ser direcionada através do canal óptico 72, doacoplador de fibra óptica 68 e do feixe de fibras ópticas 15 até o detector. Osencaixes entre estas conexões podem ser herméticos para assegurar que a luznão escape ou entre na trajetória óptica.
Em algumas modalidades, as conexões com o módulo óptico 56podem ser dispostas em uma configuração diferente. Por exemplo, as conexõespodem estar situadas em uma outra posição para aceitar o módulo óptico 56 vindode uma outra direção. Em outras modalidades, as conexões elétricas podem estarsituadas em um lado do módulo óptico 56 enquanto uma conexão óptica estálocalizada em uma segunda superfície do módulo 56. Em qualquer caso, asconexões elétricas e ópticas localizadas dentro do local do gabinete do módulo 46,acomodam um módulo óptico removível, isto é, o módulo óptico 56 neste exemplo.
As conexões elétricas e ópticas do módulo 56 descritas na Figura5 podem ser usadas com qualquer módulo, inclusive os módulos ópticos 48 e52. Além disso, as conexões para cada módulo óptico podem não ser idênticas.Como as conexoes podem ser modificadas para o acoplamento a um móduloóptico removível desejado, as conexões utilizadas por qualquer módulo ópticoparticular inserido dentro de um local particular do gabinete do módulo 46,podem variar em qualquer momento.A Figura 6 é um diagrama em perspectiva que ilustra oscomponentes dentro de um módulo óptico removível principalexemplificativo 48. No exemplo da Figura 6, o módulo óptico principal 48inclui a alavanca de liberação 50, o pino pivô 51 e a trava 74. O gabineteinterno 78 separa cada lado do módulo 48 e contém o bloco de contatoselétricos 80 conectado à fita 81. Os componentes ópticos incluem o LED82, a lente de colimação 84, o filtro de excitação 86, o filtro dicróico 88, alente de focagem 90, o filtro de detecção 92 e a lente 94. A porta de saídaóptica 17 se acopla a uma ramificação do feixe de fibras ópticas 14. Umconjunto separado de componentes ópticos para um segundo canal óptico(não mostrado) está situado no outro lado do gabinete interno 78. Alémdisso, o módulo principal 48 inclui o conector 96, o diodo a laser 98 e alente de focagem 100 como parte de um sistema de controle de válvula alaser 51 controlado pela unidade de controle 23.
A alavanca de liberação 50 é fixada ao módulo óptico 48 por umpino pivô 61. O pino pivô 61 permite que a alavanca de liberação 50 gire emtorno do eixo geométrico do pino. Quando a alavanca de liberação 50 épressionada, o braço 63 gira em sentido anti-horário para elevar a trava 74.Uma vez que a trava 74 esteja elevada, o módulo óptico 48 pode estar livrepara remoção do gabinete do módulo 46. Pode haver uma mola ou outromecanismo que mantenha uma força de tensão contra a alavanca de liberaçãopara manter a trava 74 em uma posição abaixada. Em algumas modalidades,pode ser incluída uma mola em torno do pino pivô 61 para proporcionar umbraço de momento que mantenha a trava 74 na posição abaixada ou travada.Em outras modalidades, outros mecanismos de montagem podem seracrescentados ou ser usados no lugar da alavanca descrita. Por exemplo, omódulo óptico 48 pode ser fixado ao gabinete do módulo 46 por um ou maisparafusos ou pinos.A placa de montagem 76 pode ser instalada no interior do móduloóptico 48 para fixar a fita de comunicação 81 e o LED 82. A fita 81 é conectadaao bloco de contatos elétricos 80 e proporciona uma conexão entre o bloco eos componentes elétricos no interior do módulo óptico 48. O bloco de contatos80 e a fita 81 podem transportar as informações necessárias para ambos oslados do módulo óptico principal 48, inclusive para o sistema de controle deválvula 51 e qualquer memória interna ou outro meio de armazenamento. A fita81 pode ser flexível para poder ficar em trama dentro do módulo óptico 48. Afita 81 pode conter uma pluralidade de fios eletricamente condutores paracomunicar sinais entre os componentes elétricos e a unidade de controle 23e/ou entregar energia para os componentes elétricos. Em algumasmodalidades, cada componente elétrico pode ter um cabo separadoconectando o componente à unidade de controle 23. Pode ser necessário queum técnico desconecte um cabo ou circuito flexível do gabinete do módulo 46ao remover o módulo óptico 48 do gabinete.
Em algumas modalidades, o módulo óptico 48 pode conter umdetector para detectar a luz do disco 13 e parte eletrônica para processar earmazenar os dados. A parte eletrônica pode conter um circuito de telemetriapara transmitir, sem fio, para a unidade de controle 23, dados que representema luz. A comunicação sem fio pode ser realizada por meio de luz infravermelha,freqüência de rádio, Bluetooth, ou outra técnica de telemetria. O módulo óptico48 pode incluir uma bateria para energizar a parte eletrônica, que pode serrecarregável pela unidade de controle 23.
O LED 82 é preso à placa de montagem 76 e é acopladoeletricamente à fita 81. O LED 82 produz luz de excitação 49 com umcomprimento de onda predeterminado de modo a excitar a amostra 22. Aluz de excitação 43 é produzida pelo segundo canal óptico (não mostrado).Após a luz 49 deixar o LED 82, a luz é expandida pela lente de colimação84 antes de a luz entrar no filtro de excitação 86. A luz 49 de uma bandade comprimento de onda é passada pelo filtro dicróico 88 e é focada sobreuma amostra pela lente de focagem 90. A luz 49 excita a amostra e afluorescência é coletada pela lente de focagem 90 e entregue ao filtro dedetecção 92 pelo filtro dicróico 88. A banda de comprimento de ondaresultante é coletada pela lente 94 e é entregue à porta de saída óptica 17,onde a luz fluorescente coletada entra em uma ramificação do feixe defibras ópticas 14 para transporte até o detector 18.
O gabinete interno 78 pode suportar todos os componentesincluídos na excitação da amostra e na detecção de luz fluorescente emitidapela amostra para um comprimento de onda selecionado. No outro lado dogabinete interno 78, uma configuração similar de components ópticos pode serincluída para produzir luz com um comprimento de onda diferente e detectar ocomprimento de onda fluorescente diferente correspondente. A separação decada lado pode eliminar a contaminação da luz oriunda de um lado que entrano canal óptico do outro lado.
Alojados parcialmente entre cada lado do módulo 48, podem estaros componentes do sistema de controle de válvula 51, incluindo o conector 96,o diodo a laser 98 e a lente de focagem 100. O gabinete interno 78 podeproporcionar suporte físico a estes components. A fita 81 é conectada aoconector 96 para comunicar sinais de acionamento e energizar a fonte de laser.O diodo a laser 98 é conectado ao conector 96 e produz a energia laser 55usada para abrir as válvulas no disco 13. O diodo laser 98 entrega esta luzinfravermelha proximal (NIR) à lente de focagem 100 para direcionar a energialaser 55 para válvulas específicas no disco 13. Um sensor NIR pode estarsituado abaixo do disco 13 para localizar válvulas particulares que precisam serabertas. Em outras modalidades, estes componentes podem estar alojadosseparadamente dos componentes ópticos.Em algumas modalidades, a lente de emissão 98 e a lente defocagem 100 do sistema de controle de válvula a laser 51 podem estar contidasno interior de um módulo óptico de um canal, tal como o módulo ópticosuplementar 52 e 56 (FIGURA 3).
A Figura 7 é um diagrama em perspectiva que ilustra oscomponentes dentro de um módulo óptico suplementar exemplificativo quepode ser facilmente removido ou inserido no dispositivo de detecção 10. Noexemplo da Figura 7, o módulo óptico 56 inclui a alavanca de liberação 58, opino pivô 59 e a trava 102, similar ao módulo óptico principal 48. O móduloóptico 56 também inclui o bloco de contatos elétricos 106 conectada à fita 107.A fita 107 também pode ser conectada à placa de montagem 104. De maneirasimilar ao módulo óptico principal 48, os componentes ópticos incluem o LED108, a lente de colimação 110, o filtro de excitação 112, o filtro dicróico 114, alente de focagem 116, o filtro de detecção 118 e a lente 120. A porta de saídaóptica 19 se acopla a uma ramificação do feixe de fibras ópticas 14.
A alavanca de liberação 58 é fixada ao módulo óptico 56 porum pino pivô 65. O pino pivô 65 permite que a alavanca de liberação gireem torno do eixo geométrico do pino. Quando a alavanca de liberação 58 épressionada, o braço 67 gira em sentido anti-horário para elevar a trava102. Uma vez que a trava 102 esteja elevada, o módulo óptico 56 está livrepara remoção do gabinete do módulo 46. Pode haver uma mola ou outromecanismo que mantenha uma força de tensão contra a alavanca deliberação 58 para manter a trava 102 em uma posição abaixada.Alternativamente, uma mola pode estar situada acima da trava 102. Emalgumas modalidades, pode ser incluída uma mola em torno do pino pivô65 para proporcionar um braço de momento que mantenha a trava 102 naposição abaixada ou travada. Em outras modalidades, outros mecanismosde montagem podem ser acrescentados ou ser usados no lugar daalavanca descrita. Por exemplo, o módulo óptico 56 pode ser fixado aogabinete do módulo 46 por um ou mais parafusos ou pinos.
A placa de montagem 104 pode ser instalada no interior domódulo óptico 56 para fixar a fita de comunicação 107 e o LED 108. A fita 107é conectada ao bloco de contatos elétricos 106 e proporciona uma conexãoentre o bloco e os componentes elétricos no interior do módulo óptico 56. Obloco de contatos 106 e a fita 107 podem transportar as informaçõesnecessárias para a operacao dos componentes ópticos. A fita 107 pode serflexível para poder ficar em forma de trama dentro do módulo óptico 56. A fita107 pode conter uma pluralidade de fios eletricamente condutores paracomunicar sinais entre os componentes elétricos e a unidade de controle 23e/ou entregar energia aos componentes elétricos. Em algumas modalidades,cada componente elétrico pode ter um cabo separado conectando ocomponente à unidade de controle 23. Pode ser necessário que um técnicodesconecte um cabo ou circuito flexível do gabinete do módulo 46 ao removero módulo óptico 56 do gabinete.
Em algumas modalidades, o módulo óptico 56 pode conter umdetector para detectar a luz do disco 13 e parte eletrônica para processar earmazenar os dados. A parte eletrônica pode conter um circuito de telemetriapara transmitir, sem fio, para a unidade de controle 23, dados que representema luz. A comunicação sem fio pode ser realizada por meio de luz infravermelha,freqüência de rádio, Bluetooth1 ou outra técnica de telemetria. O módulo óptico56 pode incluir também uma bateria para energizar a parte eletrônica, que podeser recarregável pela unidade de controle 23.
O LED 108 é preso à placa de montagem 104 e é acopladoeletricamente à fita 107. O LED 108 produz luz de excitação 101 com umcomprimento de onda predeterminado de modo a excitar a amostra 22. Após aluz 101 deixar o LED 108, a luz é expandida pela lente de colimação 110 antesde a luz entrar no filtro de excitação 112. A luz 101 de uma banda decomprimento de onda é passada pelo filtro dicróico 114 e é focada sobre umaamostra pela lente de focagem 116. A luz 101 excita a amostra e afluorescência é coletada pela lente de focagem 116 e entregue ao filtro dedetecção 118 pelo filtro dicróico 114. A banda de comprimento de onda de luzresultante é coletada pela lente 120 e é entregue à porta de saída óptica 19,onde a luz fluorescente coletada entra em uma ramificação do feixe de fibrasópticas 14 para transporte até o detector 18.
O módulo óptico suplementar 56 também pode conter oscomponentes do sistema de controle de válvula a laser 51. O sistema decontrole de válvula a laser 51 pode ser o único sistema usado no interior dodispositivo 10 ou um dentre uma pluralidade de sistemas de controle de válvulaa laser. Os componentes usados para este sistema podem ser similares aoscomponentes descritos no módulo óptico 48 da Figura 6.
Os componentes do módulo óptico suplementar 56 podem sersimilares a qualquer módulo óptico suplementar ou a qualquer módulo ópticousado para emitir e detectar uma banda de comprimento de onda de luz. Emalgumas modalidades, os componentes podem ter a configuração alterada demodo a acomodarem diferentes aplicações experimentais. Por exemplo,quaisquer módulos ópticos podem ser modificados para serem inseridos apartir de uma direção diferente ou para serem colocados no interior dodispositivo em uma posição diferente com relação ao disco 13. De qualquermodo, os módulos ópticos podem ser removidos para proporcionaremflexibilidade de modificação ao dispositivo 10.
A Figura 8 é uma ilustração da vista lateral de um conjuntoexemplificativo de módulos ópticos removíveis 48, 52 e 56 dentro do gabinetedo dispositivo com o sistema de controle de válvulas a laser localizado sobreuma fenda no disco. O exemplo da Figura 8 é similar à Figura 4. Entretanto, osistema de controle de válvula a laser 51 foi posicionada para apontar a luzlaser 71 de uma fonte de energia, isto é, de um diodo a laser, através da fenda75 no disco 13. O sensor 73 detecta a luz laser 71 quando a luz passa atravésda fenda 75.
Uma ponte (não mostrada) move o gabinete do módulo 46 e osmódulos ópticos 48, 52 e 56 em uma direção horizontal (mostrada como setasna Figura 8) com relação a um centro do disco 13. A luz laser 71 pode seremitida pelo laser a uma corrente reduzida de modo a produzir luzinfravermelha proximal de baixa potência (NIR - near-infrared) para localizar afenda 75 no disco 13. Em alguns casos, a ponte pode movimentar o gabinetedo módulo 46 na direção horizontal enquanto o sistema de controle de válvula51 produz uma luz laser 71 de modo a localizar a fenda 75.
O sensor 73 pode detectar a luz laser 71 uma vez que a luz laserse desloca através da fenda 75, fazendo com que o sensor 73 produza umsinal elétrico representativo da luz laser NIR percebida 71 para a unidade decontrole 23. Ao receber o sinal elétrico do sensor 73, a unidade de controle 23mapeia a posição percebida do disco em um local conhecido da plataformagiratória 25 e constrói um mapa de posição que identifica a posição de cadaválvula do disco 13 com relação à posição conhecida da plataforma giratória25. A unidade de controle 23 pode, subseqüentemente, usa o mapa deposições construído para mover o laser, girar o disco, ou ambos, de modoatingir as válvulas desejadas do disco 13. Em outras modalidades, o sensor 73pode estar situado no mesmo lado do disco 13 que o sistema de controle deválvula a laser 51 para detectar a luz laser 71 de uma parte ou de partesreflexivas do disco 13.
Ao posicionar o sistema de controle de válvula a laser 51 sobre umaválvula selecionada, a unidade de controle 23 direciona o sistema de controle deválvula a laser a entregar pulsos curtos de energia a alta potência para abrir aválvula selecionada. As válvulas podem ser construídas de um polímero ou materialsimilar que absorva a energia eletromagnética emitida, isto é, a luz laser 71, fazendocom que o polímero rompa, abrindo assim um canal entre uma câmara de retençãointerna e uma câmara de processo externa. Outras fontes de energia podem serusadas (por exemplo, fontes de energia de freqüência de rádio), e podem serselecionados materiais que absorvam a energia produzida e rompam (isto é,abram). Uma vez que as válvulas estejam abertas, a rotação do disco 13 direcionao conteúdo da respectiva câmara de retenção interna para a respectiva câmara deprocesso externa.
Em algumas modalidades, o sistema de controle de válvula alaser 51 e o ativador do sensor de fenda 27 podem se comunicar para o efetivoposicionamento do disco 13. Por exemplo, o ativador do sensor de fenda 27pode localizar genericamente a posição radial do disco 13 ao perceber apresença da fenda 75. O sistema de controle de válvula a laser 51 podedetectar especificamente cada uma das bordas da fenda 75 para uma posiçãoradial e angular mais precisa do disco 13. Como as bordas da fenda 75 sãoitens menores do que a fenda 75, o sistema de controle de válvula a laser 51pode proporcionar um sistema de detecção de resolução espacial mais alta doque o ativador do sensor de fenda 27. Alternativamente, o ativador do sensorde fenda 27 pode ser capaz de proporcionar resolução temporal mais alta, jáque a posição da fenda 75 pode ser detectada a altas velocidades rotacionais.As bordas da fenda 75 podem não ser detectáveis pelo sistema de controle deválvula a laser 51 a altas velocidades rotacionais.
Adicionalmente, algumas modalidades podem não incluir umaponte para mover horizontalmente os componentes para alinhar as trajetóriasda luz com as estruturas no disco 13. Por exemplo, o sistema de controle deválvula a laser 51 e os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem ser fixados adistâncias radiais adequadas a partir do centro do disco 13. Como outroexemplo, o sistema de controle de válvula a laser 51 e/ou os módulos ópticos48, 52 e 56 podem pivotar sob a direção da unidade de controle 23 paraapontar a luz laser para diferentes posições radiais do disco 13.
As Figuras 9A e 9B são diagramas esquemáticos que ilustramporções dos discos exemplificativos 13A e 13B, respectivamente. No exemploda Figura 9A, o disco 13A inclui um orifício central 121 para fixação do disco auma plataforma giratória do dispositivo 10. Um conjunto de câmaras deretenção internas e um conjunto de câmaras de processo externas estãosituados concentricamente radialmente a partir do orifício central 121. Nesteexemplo, cada câmara é ilustrada tendo volume e espaçamento idênticos;entretanto, outras modalidades de disco 13 podem incluir câmaras tendodiferentes volumes e espaçamento.
Neste exemplo, cada câmara de retenção é conectada a umacâmara de processo correspondente por um canal e cada canal contém umarespectiva válvula para controlar o fluxo através do canal. Por exemplo, aválvula 127 separa a câmara de retenção 125 da câmara de processo 129.
Alguns reagentes de uma amostra podem ser colocadosdiretamente no interior da câmara de processo 129, enquanto o conteúdo dacâmara de retenção 125 pode ser carregado primeiro na câmara decarregamento 123. O conteúdo da câmara de carregamento 123 pode, então,ser forçado para fora da câmara de retenção 125 uma vez que o disco 13A sejagirado. Em algumas modalidades, a câmara de retenção 125 pode ser usadapara conter um reagente para uma segunda reação ou um agente paradesativar a reação na câmara de processo 129. A válvula 127 está situadaentre a câmara de retenção 125 e a câmara de processo 129.
No exemplo da Figura 9A, a fenda 131 está posicionada no ladoexterno do disco 13A, e é usada pelo sistema de controle de válvula a laser 51para mapear a posição do disco. Em uma modalidade, a fenda 131 tem 1 mmde largura por 2 mm de comprimento. A luz laser 71 (Figura. 8) pode serfocalizada no raio conhecido do disco 13A que corresponda a uma localizaçãoconhecida da fenda 131. Conforme o disco 13A é girado, a luz laser 71 ébloqueada pelo disco 13A, exceto no local da fenda 131, onde a luz passaatravés do disco 13A e é detectada pelo sensor 73 (Figura. 8). Conformedescrito acima, a unidade de controle 23 utiliza um sinal de saída (por exemplo,um sinal de ativação) recebido do sensor 73 para mapear a posição do disco13A com relação à rotação da plataforma giratória 25. O sistema de controle deválvula a laser 51 detecta as bordas da fenda 131 porque a menorcaracterística de uma borda permite que o sistema crie um mapa mais precisoe com resolução mais alta da posição do disco 13A do que apenas o uso dalocalização da fenda 131.
Com base no mapa, a unidade de controle 23 reposiciona osistema de controle de válvula a laser 51 a uma distância radial conhecidaaté as válvulas, por exemplo, a válvula 127, a partir do orifício central 121.Por exemplo, uma ponte presa ao gabinete do módulo 46 pode mover ogabinete do módulo 46 e os módulos ópticos incluídos até a distânciadistância radial conhecida a partir do centro do disco 13A para as válvulas.A unidade de controle 23 utiliza então o mapa para controlar a rotação daplataforma giratória e o disco 13 para girar a válvula 127 diretamente sob osistema de controle de válvula a laser 51. Uma vez que esteja no lugar, aunidade de controle 23 indica que o sistema de controle de válvula a laser51 produza um alto pulso de energia para aquecer a válvula 127. Comoresultado, o calor forma um espaço vazio na válvula 127 (por exemplo,rompe a válvula) que abre a comunicação fluida entre a câmara deretenção 125 e a câmara de processo 129. Em outras modalidades, o calorda luz laser 71 pode mudar a conformação da válvula 127 para abrir acomunicação fluida.A Figura 9B ilustra uma seção de um outro disco exemplificativo13B, similar ao disco 13A da Figura 9A. No exemplo da Figura 9B, o disco 13Binclui um orifício central 133 para fixação do disco a uma placa de base fixadaà plataforma giratória 25. Novamente, cada conjunto de câmaras é mostradocomo tendo volumes idênticos; entretanto, outras modalidades de disco 13Bpodem incluir câmaras tendo diferentes volumes e espaçamento.
O disco 13B difere do disco 13A apenas na posição da fenda 143no disco para uso no rastreamento da posição do disco. Em particular, a fenda143 está situada a um raio ligeiramente menor a partir de um orifício central133 do disco 13B do que a fenda 131 está situada a partir do orifício central121 do disco 13A. Neste exemplo, a unidade de controle 23 pode ser capaz deexecutar funções de rastreamento e funções de abertura de válvula semprecisar reposicionar radialmente o sistema de controle de válvula a laser 51.
Por exemplo, a unidade de controle 23 pode colocar o sistema de controle deválvula a laser 51 em um modo de baixa potência para usar corrente reduzidaou mínima ao produzir luz 71 na criação de um mapa de disco 13B. A correntereduzida é insuficiente para produzir energia suficiente para abrir qualquer umadas válvulas do disco 12b, mas é suficiente para detecção pelo sensor defenda 73. A unidade de controle 23 pode, subseqüentemente, colocar osistema de controle de válvula a laser 51 em um modo de alta potência queutiliza uma corrente mais alta para produzir uma luz laser com maiorintensidade, suficiente para abrir uma válvula selecionada, por exemplo, aválvula 137, após a criação do mapa de disco 13B e o posicionamento dosistema de controle de válvula a laser.
Geralmente, a fenda 131 (ou a fenda 143 da Figura. 9A) podeestar situada em qualquer posição do disco 13B (or 13A). Em algumasmodalidades, a fenda 143 pode estar situada em ou perto de uma borda maisexterna do disco 13B. Alternativamente, a fenda 143 pode estar situada maisperto do centro do que a fenda 131. Além do mais, o formato da fenda 143 nãoprecisa ser retangular. O formato pode ser qualquer polígono, círculo,quadrado, triângulo, meia-lua ou qq formato irregular. Outro disco 13B podeconter mais de uma fenda 143 para determinar a posição do disco e asmúltiplas fendas podem ser diferentes entre si na distância radial a partir doorifício central 133, no tamanho ou no formato.
Geralmente, as câmaras e os canais formados no disco 13 podemser cobertos ou descobertos. Em algumas modalidades, podem ser incluídasmais câmara e válvulas no disco 13. Os canais que conectam as câmarastambém podem ser curvos ou encontrar outros canais em certas câmaras oupontos de interseção. Como o disco 13 é tridimensional, as câmaras podemficar em diferentes planos e os canais podem ter profundidades variadas.
O disco 13 pode ser construído de um material biocompatíveladequado para girar a altas velocidades. Por exemplo, o disco 13 pode ser feito depolietileno, polipropileno, policarbonato, poliuretano, ou algum outro polímeromoldável. Os discos 13 podem ser construídos por moldagem, formação decamadas, gravação ou outras técnicas. Embora os discos 13 possam teraproximadamente 120 mm de diâmetro, os discos também podem ter umapluralidade de tamanhos para acomodar múltiplas aplicações. O tamanho do disco13 pode ser detectado quando da inserção no dispositivo de detecção 10, ao serlido pelo leitor de código de barras 29 via um código de barras fixado ao disco 13,ou um técnico pode inserir o tipo de disco 13 que está sendo usado na aplicação.Em algumas modalidades, os discos 13 podem ser esterilizados embora outrasmodalidades possam utilizar discos consumíveis com um uso apenas.
A Figura 10 é um diagrama de blocos funcional do dispositivo dedetecção por fluorescência multiplex 10. Em particular, a Figura 10 indica asconexões elétricas entre os componentes do dispositivo e as trajetórias geraisda luz através dos componentes. No exemplo da Figura 10, o dispositivo 10inclui pelo menos um processador 122 ou outra lógica de controle, a memória124, o motor do disco 126, 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 do sensorde fenda 27, a interface de comunicação 130, o elemento aquecedor 134, olaser 136 e a fonte de alimentação 132. Conforme mostrado na Figura 10, alente 38 e a lente de coleta 42 não precisam estar eletricamente conectadas aum outro componente. Além disso, a fonte de luz 30, os filtros 34 e 40, a lente38 e a lente de coleta 42 são representativas de um módulo óptico 16. Emboranão seja ilustrado na Figura 10, o dispositivo 10 pode conter módulos ópticosadicionais 16, conforme descrito anteriormente. Neste caso, cada móduloóptico adicional pode incluir componentes dispostos substancialmente demaneira similar àqueles mostrados na Figura 10.
A luz segue uma certa trajetória através de diversos componentesna Figura 10. Uma vez que a luz é emitida pela fonte de luz 30, ela entra no15 filtro de excitação 34 e sai como luz com um comprimento de onda distinto.
Então, ela passa através da lente 38, onde ela sai do dispositivo de detecçãoe excita a amostra 22 no interior de uma câmara de processo (nãomostrada). A amostra 22 responde por fluorescência a um comprimento deonda diferente, momento em que esta luz entra na lente 38 e é filtrada pelofiltro de detecção 40. O filtro 40 remove a luz de fundo com comprimentos deonda que estejam fora da fluorescência desejada da amostra 22. A luzremanescente é enviada através da lente de coleta 42 e entra em umaramificação do feixe de fibras ópticas 14 antes de ser detectada pelo detector18. Subseqüente, o detector 18 amplifica a luz recebida.
O processador 122, a memória 124 e a interface de comunicação130 podem ser parte da unidade de controle 23. O processador 122 controla omotor do disco 126 para que rode ou gire o disco 13, conforme for necessário,para coletar informações de fluorescência ou mover o fluido através do disco13. O processador 122 pode usar a informação da posição do disco recebidado ativador do sensor de fenda 27 para identificar a localização das câmarasno disco 13 durante a rotação e sincronizar a captura de dados defluorescência recebidos do disco.
O processador 122 também pode controlar quando a fonte de luz30 no interior do módulo óptico 16 é ligada e desligada. Em algumasmodalidades, o processador 122 controla o filtro de excitação 34 e o filtro dedetecção 40. Dependendo da amostra que está sendo iluminada, oprocessador 122 pode mudar o filtro para permitir que um comprimento deonda diferente da luz de excitação atinja a amostra ou um comprimento deonda diferente de fluorescência atinja a lente de coleta 42. Em algumasmodalidades, um ou ambos os filtros podem ser otimizados para a fonte de luz30 do módulo óptico particular 16 e não modificável pelo processador 122.
A lente de coleta 42 é acoplada a uma ramificação do feixe defibras 14 que proporciona uma trajetória óptica para a luz a partir da lente decoleta até o detector 18. O processador 122 pode controlar a operação dodetector 18. Embora o detector 18 possa detectar constantemente toda luz,algumas modalidades podem utilizar outros modos de captura. O processador122 pode determinar quando o detector 18 coletará os dados e pode, demaneira programável, definir outros parâmetros de configuração do detector.Em uma modalidade, o detector 18 é um tubo fotomultiplicador que capturainformações de fluorescência da luz fornecida pela lente de coleta 42. Emresposta, o detector 18 produz um sinal de saída 128 (por exemplo, um sinal desaída analógico) representativo da luz recebida. Embora não seja mostrado naFigura 10, o detector 18 pode receber, concorrentemente, luz de outrosmódulos ópticos 16 do dispositivo 10. Neste caso, o sinal de saída 128representa eletricamente uma combinação da entrada óptica recebida pelodetector 18 a partir de diversos módulos ópticos 16.O processador 122 pode, também, controlar o fluxo de dadosoriundos do dispositivo 10. Dados como a amostra de fluorescência do detector18, a temperatura das amostras do elemento de aquecimento 134 e sensoresrelacionados, e informações de rotação do disco, podem ser armazenadas namemória 124 para análise. O processador 122 pode compreender qualquer umou mais dentre um microprocessador, processador de sinal digital (DSP),circuito integrado com aplicação específica (ASIC), conjunto de porta comcampo programável (FPGA), ou outro conjunto de circuitos lógico digital. Alémdo mais, o processador 122 fornece um ambiente operacional para firmware,software, ou combinações dos mesmos, armazenados em um meio que possaser lido pelo computador, tal como a memória 124.
A memória 124 pode incluir uma ou mais memórias para armazenaruma série de informações. Por exemplo, uma memória pode conter parâmetros deconfiguração específicos, instruções executáveis e pode conter os dados coletados.Portanto, o processador 122 pode usar os dados armazenados na memória 124para controlar a operação e a calibração do dispositivo. A memória 124 pode incluirqualquer um ou mais dentre uma memória de acesso aleatório (RAM), memória sóde leitura (ROM), ROM programável eletronicamente apagável (EEPROM),memória instantânea ou similares.
Adicionalmente, o processador 122 controlar o elemento deaquecimento 134. Com base nas instruções contidas na memória 124, oelemento aquecedor 134 pode ser seletivamente acionado para controlar atemperatura de uma ou mais câmaras, de acordo com os perfis deaquecimento desejados. Geralmente, o elemento aquecedor aquece umaseção radial do disco 13 conforme o disco gira. O elemento aquecedor 134pode compreender um bulbo de halogênio e refletor para focar a energia deaquecimento sobre uma área específica do disco 13. Em outras modalidades, oelemento aquecedor 134 pode aquecer uma ou mais câmarasseqüencialmente. Esta modalidade requer que o disco 13 esteja estacionárioenquanto uma câmara é aquecida. Em qualquer modalidade, o elementoaquecedor 134 tem capacidade de ligar e desligar de maneira extremamenterápida, conforme for necessário.
O laser 136 é usado para controlar a abertura da válvula, o quepermite que o conteúdo de uma câmara de retenção flua para uma outracâmara no disco 13, por exemplo, uma câmara de processo. O processador122 e o hardware de suporte acionam o laser 136 para abrir seletivamenteválvulas específicas contidas com o disco 13. O processador 122 pode interagircom um sensor laser abaixo do disco 13 para determinar a posição do lasercom relação à válvula desejada. Quando em posição, o processador 122produz sinais que fazem com que o laser 136 produza um rompante de energiadirecionado à válvula. Em alguns casos, o rompante pode duraraproximadamente 0,5 segundos, enquanto outras modalidades podem incluirtempos de abertura com duração menor ou maior. A duração do pulso e daenergia do laser pode ser controlada pelo processador 122 atra decomunicação com o laser 136.
O processador 122 utiliza a interface de comunicação 130 para secomunicar com o sistema de captura de dados 21. A interface de comunicação130 pode incluir um único método ou uma combinação de métodos paratransferir dados. Alguns métodos podem incluir uma porta de barramento serialuniversal (USB) ou uma porta IEEE 1394 para conectividade com cabo comaltas taxas de transferência de dados. Em algumas modalidades, umdispositivo de armazenamento pode estar fixado diretamente a uma destasportas para armazenar dados para pós-processamento. Os dados podem serpré-processados pelo processador 122 e estar prontos para visualização ou osdados não trabalhados podem precisar ser completamente processados antesde a análise poder começar.As comunicações com o dispositivo de detecção 10 tambémpodem ser obtidas por comunicação por freqüência de rádio (RF) ou por umaconexão de rede de área local (LAN). Além do mais, pode-se obterconectividade por conexão direta ou através de um ponto de acesso a rede, talcomo um hub ou um roteador, que possa suportar comunicações com fio ousem fio. Por exemplo, o dispositivo de detecção 10 pode transmitir dados emuma determinada freqüência RF para recepção pelo dispositivo de captura dedados alvo 21. O dispositivo de captura de dados 21 pode ser um computadorcom finalidade genérica, um computador notebook, um dispositivo decomputação de mão ou um dispositivo com aplicação específica.Adicionalmente, múltiplos dispositivos de captura de dados podem receber osdados simultaneamente. Em outras modalidades o dispositivo de captura dedados 21 pode ser incluído com o dispositivo de detecção 10 como um sistemaintegrado de detecção e de captura.
Além disso, o dispositivo de detecção 10 pode ser capaz debaixar software atualizado, firmware e dados de calibração de um dispositivoremoto em uma rede, tal como a internet. A interface de comunicação 130pode, também, permitir que o processador 122 monitore o relatório deinventário de qualquer falha. Se ocorrerem problemas operacionais, oprocessador 122 pode ser capaz de produzir informação de erro para auxiliarum usuário que esteja com problemas, a solucioná-los, fornecendo dadosoperacionais. Por exemplo, o processador 122 pode fornecer informações paraajudar o usuário a diagnosticar uma falha no elemento aquecedor ou umproblema de sincronização.
A fonte de alimentação 132 entrega energia para que oscomponentes do dispositivo 10 possam operar. A fonte de alimentação 132pode utilizar eletricidade de uma tomada elétrica padrão de 115 volts ou incluiruma bateria e um circuito de geração de energia para produzir a energia paraoperação. Em algumas modalidades, a bateria pode ser recarregável parapermitir operação estendida. Por exemplo, o dispositivo 10 pode ser portátilpara a detecção de amostras biológicas em uma emergência, como uma áreade desastre. A recarga pode ser feita através da tomada elétrica de 115 volts.
Em outras modalidades, é possível usar pilhas tradicionais.
A Figura 11 é um diagrama de blocos funcional do detector único18 acoplado a quatro fibras ópticas do feixe de fibras ópticas. Nestamodalidade, o detector 18 é um tubo fotomultiplicador. Cada ramificação dofeixe de fibras ópticas 14, da fibra óptica 14A, da fibra óptica 14B, da fibraóptica 14C e da fibra óptica 14D, se acopla a uma interface de entrada óptica138 do detector 18. Desta maneira, a luz transportada por qualquer das fibrasópticas 14 é fornecida a uma única interface de entrada óptica 138 do detector18. A interface de entrada óptica 138 fornece a luz agregada ao multiplicadorde eletrons 140. O ânodo 142 coletar os elétrons e produz um sinal analógicocorrespondente como sinal de saída.
Em outras palavras, conforme mostrado, as fibras ópticas 14encaixam dentro da abertura óptica de entrada para o detector 18.Conseqüentemente, o detector 18 pode ser usado para detectar luz de cadaramificação de feixe óptico 14 simultaneamente. A interface de entrada óptica138 fornece a luz ao multiplicador de elétrons 140. Para um tubofotomultiplicador, os fótons das fibras ópticas batem primeiro em um cátodofotoemissor, que, por sua vez, libera fotoelétrons. Os fotoelétrons entram emmovimento cascata ao baterem em uma série de dinodos, sendo que maisfotoelétrons são emitidos quando do contato com cada dinodo. O grupo deelétrons resultante essencialmente multiplica os pequenos sinais de luzoriginalmente transmitidos pelas fibras ópticas 14. O maior número de elétronsfinalmente é coletado pelo ânodo 142. Esta corrente do ânodo 142 é transferidapor uma corrente para o amplificador de tensão 144 como um sinal de saídaanalógico que é representativo dos sinais ópticos fluorescentes da amostrafornecidos pela pluralidade de módulos ópticos 16.
A unidade de controle 23 inclui um conversor analógico paradigital (A/D) 146 converte o sinal analógico em um fluxo de dados digitaisamostrados, isto é, um sinal digital. O processador 122 recebe o sinal digital earmazena os dados amostrados na memória 124 para comunicar ao dispositivode captura de dados 21, conforme descrito acima. Em algumas modalidades, oconversor A/D 146 pode estar contido no interior do detector 18 ao invés de naunidade de controle 23.
Desta maneira, um único detector pode ser utilizado para coletartoda a luz do feixe óptico 14 e produzir um sinal representativo do mesmo. Umavez que o sinal seja amplificado pelo amplificador 144 e convertido para umsinal digital, ele pode ser digitalmente separado em dados que correspondam àluz coletada por cada módulo óptico individual 16. Todo o (isto é, agregado)sinal pode ser separado por faixa de freqüências em cada sinal detectadorepresentativo de cada fluorescência. Estas freqüências podem ser separadaspor um filtro digital aplicado pelo dispositivo de captura de dados 21 ou nointerior do dispositivo 10.
Em outras modalidades, o sinal amplificado pode ser separado porfreqüência com o uso de filtros analógicos e pode ser enviado para canaisseparados antes do conversor A/D 146. Então, cada canal pode ser digitalizadoseparadamente e enviado para o dispositivo de captura de dados. Em um caso ououtro, o detector único é capaz de capturar todas as informações de fluorescênciade cada módulo óptico 16. O dispositivo de captura de dados 21 pode, então,colocar em forma de gráfico e analisar o sinal capturado de cada cavidade do disco13 em tempo real, sem a necessidade de múltiplos detectores.
Em algumas modalidades, o detector 18 pode não ser um tubofotomultiplicador. Em geral, o detector 18 pode ser qualquer tipo de dispositivode detecção analógico ou digital capaz de capturar luz de múltiplasramificações de um mecanismo de entrega óptico, isto é, o feixe de fibras 14, eproduzir uma representação transmissível da luz capturada.
A Figura 12 é um diagrama de fluxo que ilustra a operação dodispositivo de detecção por fluorescência multiplex 10. Inicialmente, um usuárioespecifica os parâmetros do programa no dispositivo de captura de dados 21ou via uma interface com a unidade de controle 23 (148). Por exemplo, estesparâmetros podem incluir uma velocidade e período de tempo para girar odisco 13, definir perfis de temperatura para a reação e locais de amostra nodisco 13.
A seguir, o usuário carrega o disco 13 no O dispositivo dedetecção 10 (150). Ao segurar o dispositivo 10, o usuário inicia o programa(152), fazendo com que a unidade de controle 23 comece a girar o disco (154)à taxa especificada. Após o disco ter começado a girar, dois processosconcomitantes podem ocorrer.
Primeiro, o O dispositivo de detecção 10 começa a detectar afluorescência da luz de excitação (156) produzida por uma ou mais reações nointerior de uma ou mais amostras. O detector 18 amplifica os sinais defluorescência de cada amostra, os quais são sincronizados para cadarespectiva amostra e momento no qual a fluorescência foi emitida (158).
Durante este processo, o processador 122 salva os dados capturados namemória 124 e pode comunicar os dados para o dispositivo de captura dedados 10 em tempo real para monitorar o progresso da execução e paraprocessamento adicional (160). Alternativamente, o processador 122 podesalvar os dados no dispositivo 10 até o programa estar completo. Oprocessador 122 continua a detectar a fluorescência das amostras e a salvardados até o programa estar completo (162). Uma vez que a execução estejacompleta, a unidade de controle 23 faz com que o disco 23 pare de girar (164).Durante este processo, a unidade de controle 23 monitora atemperatura do disco (166) e modula o disco, ou cada amostra, temperaturapara atingir a temperatura alvo para aquele momento (168). A unidade decontrole 23 continua a monitorar e a controlar as temperaturas até o programaestar completo (170). Uma vez que a execução esteja completa, a unidade decontrole 23 mantém a temperatura das amostras até uma temperatura dearmazenamento alvo, usualmente 4 graus Celsius (172).
A operação do dispositivo 10 pode variar com relação ao exemploda Figura 12. Por exemplo, pode-se modificar as revoluções por minuto dodisco em todo o programa e o laser 136 pode ser utilizado para abrir asválvulas entre as câmaras no disco de modo a permitir múltiplas reações. Estasetapas podem ocorrer em qualquer ordem dentro da operação, dependendo doprograma que o usuário definir.
A Figura 13 é um fluxograma que ilustra uma operaçãoexemplificativa do sistema de controle de válvula a laser 51 do dispositivo dedetecção 10. Para fins de exemplo, a Figura 13 será descrito com referência aodiso 13A da Figura 9A.
Inicialmente, a unidade de controle 23 coloca o sistema decontrole de válvula a laser 51 em um modo de baixa potência (tambémchamado de um "modo alvo") que utiliza uma corrente reduzida (149). A seguir,a unidade de controle 23 inicia a rotação do disco 13A (151). O sensor NIR 73produz um sinal ativador para a unidade de controle 23 ao detectar as bordasda fenda 131 conforme o disco 13A gira, permitindo que a unidade de controlemapeie, de maneira precisa, a orientação do disco 13A e as localizações dasválvulas no disco até a posição conhecida da plataforma giratória 25 dodispositivo 10 (153).
Usando o mapeamento, a unidade de controle 23 engata a pontepara mover o sistema de controle de válvula a laser 51 para o local conhecidosdas válvulas 127 com relação ao orifício central 121 (155). A unidade decontrole 23 gira então o disco 13A até a primeira válvula selecionada 127 a seraberta (157). A seguir, a unidade de controle 23 coloca o sistema de controlede válvula a laser 51 em um modo de alta potência e indica que o sistemaproduza um pulso de luz laser de alta energia 71 para abrir a válvula (159). Seuma válvula adicional precisar ser aberta (161), a unidade de controle 23 gira odisco 13A até a próxima válvula (157) e abre a válvula (159). Se todas asválvulas tiverem sido abertas, a unidade de controle 23 gira o disco 13A paramover o fluido, por exemplo, da câmara de retenção 125, através da válvulaaberta 127, para dentro da câmara de processo 129 (163). Em outrasmodalidades, a unidade de controle 23 pode girar continuamente o disco 13Aao mesmo tempo em que direciona o sistema de controle de válvula a laser 51a abrir as válvulas.
Finalmente, a unidade de controle 23 engata a ponte para moveros módulos ópticos para uma posição radial sobre as câmaras de processo ecomeça a detecção da fluorescência oriunda das reações nas câmaras deprocesso (165). Em algumas modalidades, o conteúdo das câmaras deretenção 125 pode agir de modo a desativar ou a estabilizar os produtos nascâmaras de processo 129. Nesse caso, o O dispositivo de detecção 10 podenão precisar monitorar as novas amostras.
A Figura 14A é um diagrama exemplificativo de uma fenda em umdisco. Nas FIGS. 14A, 14B e 14C, o disco 13A será usado como um discoexemplificativo no dispositivo 10. O disco 13A contém a fenda 131. A fenda 131inclui a borda externa 210, a borda interna 214, a borda anterior 212 e a bordaposterior 216. O sistema de controle de válvula a laser 51 detecta cada bordade modo a fornecer um mapa preciso da posição do disco 13A. A distância D éa posição radial da borda interna subtraída da posição radial da borda externada fenda 131. Cada borda 210, 212, 214 e 216 cria o contorno detectável entreo material do disco 13A e o vazio no disco descrito como fenda 131. Emalgumas modalidades, a fenda 131 pode ter qualquer formato ou tamanho.
A figura 14B é um diagrama de temporização que ilustra ummétodo exemplificativo para detectar as bordas internas e externas de umafenda em um disco. A unidade de controle 23 move o unidade de controle alaser 51 para longe do disco 13 O disco 13A é girado enquanto a ponte move osistema de controle de válvula a laser na direção do centro do disco 13A.
O sensor 73 detecta a luz laser 71 (Figura. 8) apenas quando afenda 131 permite que a luz laser 71 passe através do disco 13A. Um sinal 218do sensor 73 muda no pico 220 conforme a borda externa 210 da fenda 131 édetectada, enquanto a ponte está avançando para dentro. O sinal 218 continuaa modular confomre a fenda 131 passa de maneira intermitente através da luzlaser 71. O pico 222 indica a última mudança de sinal que a unidade decontrole 23 marca como borda interna 214 da fenda 131. A unidade de controle23 agora tem um componente radial do mapa da posição do disco 13 Aunidade de controle 23 move o sistema de controle de válvula a laser 51 para ametade da posição radial entre as posições radiais da borda interna e externa.Esta posição é a posição radial da borda interna 214 mais metade da distânciaD. O posicionamento do sistema de controle de válvula a laser 51 neste localda fenda 131 permite que o sistema detecte a posição angular da fenda 131sem arredondamento de um canto de fenda 131, por exemplo, o canto entre aborda interna 214 e a borda posterior 216, causando erro na posição angularde uma borda da fenda. Em algumas modalidades, o disco 13A pode nãoprecisar ser girado para o sistema de controle de válvula a laser 51 detectar asbordas interna e externa da fenda 131.
A Figura 14C é um diagrama de temporização que ilustra um métodoexemplificativo para determinar a posição de espera de um sistema de controle deválvulas a laser. O sinal 224 é entregue à unidade de controle 23, que indica apresença da luz laser 71. O sistema de controle de válvula a laser 51 localiza aborda anterior 212 e a borda posterior 216 da fenda 131 nodisco13A.
O sinal 224 é constante conforme o disco 13A está estacionário.Uma vez que o disco 13A é girado lentamente no sentido horário, o pico 226indica a posição angular da borda anterior 212 da fenda 131. A luz laser 71 édetectada pelo sensor 73 até a borda posterior 216 ser detectada como o pico228. A unidade de controle 23 para o disco 13A e gira lentamente o disco 13Ano sentido anti-horário até o pico 230 indicar a presença da borda posterior 216mais uma vez. A unidade de controle 23 armazena esta posição angular comoa posição angular de origem. O sistema de controle de válvula a laser 51 usaagora a posição radial da Figura 14A e a posição angular da Figura 14C paralocalizar as válvulas ou outras estruturas no disco 13A. Em outrasmodalidades, o sistema de controle de válvula a laser 51 só pode detectar aborda anterior 212 ou a borda posterior 216 para posicionamento efetivo dodisco 13A.
Em algumas modalidades, o disco 13A pode ser girado na direçãooposta. Em outras modalidades, os sinais exemplificativos das Figuras 14B e14C podem ser invertidos e em qualquer proporção relacionando a intensidadedo sinal e o tempo. Em outras modalidades, o sistema de controle de válvula alaser 51 pode detectar primeiro a posição angular do disco 13A antes dedetectar a posição radial do disco 13A. A ordem do método de posicionamentodescrito pode ser mudada de modo a acomodar certas aplicações, discos oupreferência do técnico.
A Figura 15 é um diagrama de fluxo que ilustra a determinaçãoexemplificativa da posição de espera de um sistema de controle de válvulas alaser. A unidade de controle 23 começa pela rotação do disco 13 (232). A partirdo lado externo do disco 13, a ponte move o sistema de controle de válvula alaser 51 na direção do centro do disco 13 (234). O sistema de controle deválvula a laser 51 localiza a borda externa 210 da fenda 131 no disco 13 esalva aquela posição radial externa (236). Conforme a ponte continua a semover, o sistema de controle de válvula a laser 51 localiza a borda interna 214da fenda 131 quando a luz laser 71 não é mais detectada pelo sensor 73 esalva esta posição radial interna (238). A unidade de controle 23 armazena asduas posições radiais e interrompe a rotação do disco 13 (240).
A unidade de controle 23 move o sistema de controle de válvula alaser 51 para a posição radial diretamente no meio entre as posições radiaisinterna e externa (242). A unidade de controle 23 gira lentamente o disco 13 demodo a mover tanto a borda anterior 212 quanto a borda posterior 216 dafenda 131 além do sistema de controle de válvula a laser 51 (244). Uma vezque a borda posterior 216 é detectada, a unidade de controle gira lentamente odisco 13 na direção oposta (246). Quando da detecção da borda posterior 216da fenda 13 novamente, a unidade de controle 23 salva a localização da bordaposterior (248) como a posição angular zero ou posição angular de origem. Aunidade de controle 23 agora tem posições radial e angular da fenda 131 earmazena esta informação como a posição de origem do disco 13 (250).
Em alguns caso, o ativador do sensor de fenda 27 pode trabalharjunto com o sistema de controle de válvula a laser 51 de modo a mapear demaneira precisa a posição do disco 13. Por exemplo, o ativador do sensor defenda 27 pode proporcionar informação de alta resolução da posição temporalenquanto o sistema de controle de válvula a laser 51 fornece informação dealta resolução da posição espacial. Como ambos os sistemas usam a mesmaestrutura do disco 13, o posicionamento cooperativo pode fornecer informaçãode posicionamento mais precisa.
Exemplo
As Figuras. 16 e 17 mostram os espectros de absorção e deemissão de corantes fluorescentes comumente usados que podem serutilizados com o dispositivo 10 para PCR multiplex. Nestes exemplos, osmáximos de absorção dos corantes variam de 480 a 620 nm, e os máximos deemissão resultantes variam de 520 a 670 nm. Os sinais para cada corante naFigura 16 são numerados como FAM 174, Sybr 176, JOE 178, TET 180, HEX182, ROX 184, Tx Red 186, e Cy 5 188. Os sinais na Figura. 17 são FAM 190,Sybr 192, TET 194, JOE 196, HEX 198, ROX 200, Tx Red 202, e Cy 5 204.FAM, HEX1 JOE, VIC1 ΤΕΤ, ROX são marcas registradas de Applera, Norwalk,Califórnia. Tamra é marca registrada de AnaSpec, San Jose, Califórnia. TexasRed é marca registrada de Molecular Probes. Cy 5 é marca registrada deAmersham, Buckinghamshire, Reino Unido.
Em um exemplo, um disco da câmara 96 foi preenchido comdiferentes concentrações de corante FAM e ROX diluídos em tampão dereação PCR padrão. Quatro réplicas de cada corante foram adicionadas emuma série de diluição 2x, começando em 200 nm FAM e 2000 nm ROX. Cadavolume de amostra era de 10 μΙ_. A câmara 82 tinha uma mistura de 5 μί de200 nm FAM e 5 μί de 2000 nm ROX. O dispositivo 10 foi construído como umdispositivo de detecção de PCR multiplex de dois canais tendo dois módulosópticos 16 para a detecção dos corantes.
O primeiro módulo óptico (o módulo FAM) continha um LED azul,filtro de excitação de 475 nm e um filtro de detecção de 520 nm. O segundomódulo óptico (o módulo ROX) continha um LED verde com um filtro deexcitação de 560 nm e um filtro de detecção de 610 nm. Uma outra opção seriaincorporar um LED laranja e um filtro de excitação a 580 nm para otimizar adetecção de ROX.
Foi conduzida uma análise PCR e os sinais fluorescente dasamostras foram multiplexados em um feixe de fibras ópticas bifurcado. O feixede fibras tinha interface com um único detector, especificamente um tubofotomultiplicador (PMT). Os dados foram coletados por uma placa de capturade dados da National Instruments (DAQ) com interface com um programa decaptura de dados Visual Basic rodando em um computador com finalidadegenérica. Os dados foram obtidos enquanto o disco estava girando a 104,7rad/s (1000 revoluções por minuto) (nominalmente). O módulo FAM e o móduloROX foram usados seqüencialmente para interrogar as amostras. Cadavarredura consistiu de uma média de 50 rotações. Os dados em bruto dos doismódulos ópticos são mostrados nas Figuras 18A e 18B.
O gráfico na Figura. 18A foi obtido energizando-se o LED nomódulo FAM e o gráfico na Figura 18B foi obtido energizando-se o LED nomódulo ROX.
Durante a análise, os dados coletados mostraram claramente que havia umadefasagem de tempo associada aos módulos ópticos localizados fisicamenteem diferentes câmaras em qualquer dado momento. Foi calculado um valor dedefasagem determinando-se a defasagem de tempo entre os módulos ópticos1 e 2 para uma câmara particular, isto é, a câmara 82 neste caso. Em outraspalavras, a defasagem de tempo indica a quantidade de atraso de tempo entreos dados capturados pelo módulo FAM e os dados capturados pelo móduloROX para a mesma câmara.
A Figura 19 é um gráfico que mostra os dados integrados subtraídosda defasagem para cada câmara. O FAM é indicado por barras em linha pontilhada,ROX é indicado por barras em linha sólida e os dados ROX são colocados sobre osdados FAM. Os dados mostraram que não havia sinal do corante ROX no móduloóptico 1 e nenhum sinal do corante FAM no módulo óptico 2. Havia um fundo maisalto no módulo óptico 1, que pode ser retificado usando-se um conjunto de filtrosotimizado. Os dados foram analisados para determinar o limite de detecção (LOD),descrito como o sinal equivalente ao nível de ruído da linha de base. O nível deruído da linha de base foi definido como a média de dez varreduras de uma câmarasem nada mais 3 vezes o desvio padrão.O LOD foi determinado por um ajuste de quadrados mínimos linear dosinal integrado colocado em gráfico versus a concentração dos padrões de FAM ede ROX. O LOD dos módulos FAM e ROX foram calculados como sendo 1 e 4 nM,respectivamente, conforme mostrado nas Figuras 20A e 20B.

Claims (35)

1. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, caracterizado pelo fato decompreender:um motor para girar um disco que tem uma câmara de retençãoseparada de uma câmara de processo por uma válvula; euma fonte de energia que produz energia eletromagnética em umprimeiro nível para determinar a posição do disco e, em um segundo nível, paraabrir a válvula e permitir que o fluido flua da câmara de retenção para a câmarade processo.
2. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:um sensor que produz um sinal quando a energia eletromagnéticaé detectada; euma unidade de controle acoplada ao sensor, sendo que aunidade de controle determina a posição da válvula no disco ao receber o sinaldo sensor.
3. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o disco inclui uma fenda atravésda qual a energia eletromagnética da fonte de energia passa para o sensor.
4. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o disco inclui uma aba parabloquear a energia eletromagnética oriunda da fonte de energia para osensor.
5. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma pluralidadede válvulas,sendo que a unidade de controle cria um mapa das localizaçõesdas válvulas quando o sinal do sensor é recebido.
6. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO,, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma ponte paraalinhar a fonte de energia com um local preciso no disco.
7. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a ponte alinha uma pluralidadede módulos ópticos a uma ou mais câmaras de processo.
8. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de energia é um laser.
9. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO,, de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o laser produz luz infravermelhaproximal de baixa energia para determinar a posição do disco e luzinfravermelha proximal de alta energia para abrir a válvula.
10. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umapluralidade de módulos ópticos removíveis, sendo que cada um dos módulosópticos inclui um canal óptico que tem uma fonte de luz selecionada para umcorante diferente dentre os corantes e uma lente para capturar a luzfluorescente emitida do disco.
11. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de energia compreende:uma primeira fonte de energia que produz energiaeletromagnética no primeiro nível para determinar a posição do disco; euma segunda fonte de energia que produz energiaeletromagnética no segundo nível para determinar a posição do disco e,subseqüentemente, abrir a válvula para permitir que o fluido flua da câmara deretenção para a câmara de processo.
12. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda:um primeiro sensor para detectar a energia eletromagnética daprimeira fonte de energia; eum segundo sensor para detectar a energia eletromagnética dasegunda fonte de energia.
13. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o disco inclui uma estruturaque muda a quantidade de energia eletromagnética da primeira fonte deenergia detectada pelo primeiro sensor ou a quantidade de energiaeletromagnética da segunda fonte de energia detectada pelo segundo sensorconforme o disco é girado.
14. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a estrutura é uma fendaformada pelo disco, é uma aba ou é um material reflexivo.
15. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o primeiro detector podedetectar a estrutura no disco conforme o disco gira, para determinar a posiçãodo disco.
16. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o segundo detector podedetectar uma ou mais características da estrutura do disco à medida que odisco gira e/ou à medida que a segunda fonte de energia se move em relaçãoao disco, para determinar a posição do disco.
17. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a segunda fonte de energia aquecea válvula com base na posição do disco determinada pelo segundo detector.
18. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o primeiro detector e osegundo detector mapeiam, cooperativamente, a posição do disco.
19. SISTEMA DE DETECÇÃO, caracterizado pelo fato decompreender:um dispositivo de aquisição de dados; eum dispositivo de detecção acoplado ao dispositivo de aquisição de dados,sendo que o dispositivo de detecção compreende:um motor para girar um disco que tem uma câmara de retençãoseparada de uma câmara de processo por uma válvula;uma fonte de energia que produz energia eletromagnética paradeterminar a posição do disco e para, subseqüentemente, abrir a válvula epermitir que o fluido flua da câmara de retenção para a câmara deprocesso.
20. MÉTODO, caracterizado pelo fato de compreender:girar um disco que tem uma câmara de retenção separada deuma câmara de processo por uma válvula;emitir energia eletromagnética em um primeiro nível paradeterminar a posição do disco; eemitir energia eletromagnética em um segundo nível para abrir aválvula para permitir que o fluido flua da câmara de retenção para a câmara deprocesso.
21. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadopelo fato de compreender, ainda:detectar a energia eletromagnética com um sensor e produzir umsinal; edeterminar a posição da válvula no disco com uma unidade decontrole quando o sinal do sensor é recebido.
22. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizadopelo fato de que o disco inclui uma fenda através da qual a energiaeletromagnética da fonte de energia passa para o sensor.
23. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 22,caracterizado pelo fato de que o sensor detecta energia eletromagnética dafonte de energia quando a fenda no disco está alinhada entre a fonte deenergia e o sensor.
24. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que o disco compreende uma pluralidade deválvulas e a unidade de controle cria um mapa das localizações dasválvulas ao receber o sinal do sensor.
25. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 24, caracterizadopelo fato de compreender, ainda, a seleção de uma ou mais das válvulas aserem abertas com base em uma ou mais reações especificadas por umusuário, e o direcionamento da energia eletromagnética para as válvulasselecionadas no disco, com base no mapa.
26. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 25,caracterizado pelo fato de compreender ainda a produção de um pulso deenergia eletromagnética para aquecer e abrir uma ou mais válvulas epermitir a comunicação fluida entre a câmara de retenção e a câmara deprocesso.
27. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadopelo fato de compreender ainda o alinhamento da fonte de energia com umlocal preciso no disco, por meio de uma ponte.
28. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 27, caracterizadopelo fato de compreender ainda o alinhamento de uma pluralidade de módulosópticos com uma ou mais câmaras de processo, por meio da ponte.
29. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadopelo fato de compreender, ainda:excitar o disco com uma pluralidade de feixes de luz para produziruma pluralidade de feixes de luz fluorescentes emitidos; ecapturar os feixes de luz fluorescente com uma pluralidade demódulos ópticos diferentes, sendo que os módulos ópticos são opticamenteconfigurados para os diferentes comprimentos de onda.
30. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadopelo fato de compreender, ainda:detectar a posição de uma estrutura do disco com um primeirosistema; edetectar a posição de uma ou mais características na estrutura dodisco com um segundo sistema.
31. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopelo fato de compreender ainda a detecção da energia eletromagnética em umprimeiro nível com um sensor do primeiro sistema, sendo que a energiaeletromagnética em um primeiro nível é produzida por uma fonte de energia doprimeiro sistema.
32. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopelo fato de compreender ainda a detecção da energia eletromagnética em umsegundo nível com um sensor do segundo sistema, sendo que a energiaeletromagnética em um segundo nível é produzida por uma fonte de energia dosegundo sistema.
33. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopelo fato de que o segundo sistema aquece a válvula.
34. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopelo fato de que o primeiro sistema e o segundo sistema mapeiam,cooperativamente, a posição do disco.
35. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadopelo fato de compreender, ainda:emitir energia eletromagnética enquanto o disco gira paradeterminar a posição radial de uma estrutura do disco;emitir energia eletromagnética enquanto o disco gira paradeterminar a posição angular da estrutura do disco; eusar a posição radial e a posição angular para direcionar aenergia eletromagnética para a válvula e permitir a comunicação fluida entre acâmara de retenção e a câmara de processo.
BRPI0613798-9A 2005-07-05 2006-03-24 "dispositivo e método de detecção" BRPI0613798B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/174,957 2005-07-05
US11/174,957 US7527763B2 (en) 2005-07-05 2005-07-05 Valve control system for a rotating multiplex fluorescence detection device
PCT/US2006/010750 WO2007005076A1 (en) 2005-07-05 2006-03-24 Valve control system for a rotating multiplex fluorescence detection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BRPI0613798A2 true BRPI0613798A2 (pt) 2011-02-15
BRPI0613798B1 BRPI0613798B1 (pt) 2018-01-23

Family

ID=36676575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0613798-9A BRPI0613798B1 (pt) 2005-07-05 2006-03-24 "dispositivo e método de detecção"

Country Status (13)

Country Link
US (2) US7527763B2 (pt)
EP (1) EP1902306B1 (pt)
JP (1) JP4908507B2 (pt)
KR (1) KR101257130B1 (pt)
CN (1) CN101218496B (pt)
AU (1) AU2006266464A1 (pt)
BR (1) BRPI0613798B1 (pt)
CA (1) CA2614151A1 (pt)
ES (1) ES2863590T3 (pt)
MX (1) MX2008000252A (pt)
TW (1) TW200710394A (pt)
WO (1) WO2007005076A1 (pt)
ZA (1) ZA200801187B (pt)

Families Citing this family (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6048734A (en) 1995-09-15 2000-04-11 The Regents Of The University Of Michigan Thermal microvalves in a fluid flow method
US6692700B2 (en) 2001-02-14 2004-02-17 Handylab, Inc. Heat-reduction methods and systems related to microfluidic devices
US7323140B2 (en) 2001-03-28 2008-01-29 Handylab, Inc. Moving microdroplets in a microfluidic device
US7829025B2 (en) 2001-03-28 2010-11-09 Venture Lending & Leasing Iv, Inc. Systems and methods for thermal actuation of microfluidic devices
US7010391B2 (en) 2001-03-28 2006-03-07 Handylab, Inc. Methods and systems for control of microfluidic devices
US6852287B2 (en) 2001-09-12 2005-02-08 Handylab, Inc. Microfluidic devices having a reduced number of input and output connections
US8895311B1 (en) 2001-03-28 2014-11-25 Handylab, Inc. Methods and systems for control of general purpose microfluidic devices
EP2407243B1 (en) * 2003-07-31 2020-04-22 Handylab, Inc. Multilayered microfluidic device
US8852862B2 (en) 2004-05-03 2014-10-07 Handylab, Inc. Method for processing polynucleotide-containing samples
EP1745153B1 (en) 2004-05-03 2015-09-30 Handylab, Inc. Processing polynucleotide-containing samples
US7507575B2 (en) * 2005-04-01 2009-03-24 3M Innovative Properties Company Multiplex fluorescence detection device having removable optical modules
US7709249B2 (en) * 2005-04-01 2010-05-04 3M Innovative Properties Company Multiplex fluorescence detection device having fiber bundle coupling multiple optical modules to a common detector
US7527763B2 (en) 2005-07-05 2009-05-05 3M Innovative Properties Company Valve control system for a rotating multiplex fluorescence detection device
US20070009382A1 (en) * 2005-07-05 2007-01-11 William Bedingham Heating element for a rotating multiplex fluorescence detection device
US10900066B2 (en) 2006-03-24 2021-01-26 Handylab, Inc. Microfluidic system for amplifying and detecting polynucleotides in parallel
US8883490B2 (en) 2006-03-24 2014-11-11 Handylab, Inc. Fluorescence detector for microfluidic diagnostic system
US11806718B2 (en) 2006-03-24 2023-11-07 Handylab, Inc. Fluorescence detector for microfluidic diagnostic system
ES2692380T3 (es) 2006-03-24 2018-12-03 Handylab, Inc. Método para realizar PCR con un cartucho con varias pistas
US7998708B2 (en) 2006-03-24 2011-08-16 Handylab, Inc. Microfluidic system for amplifying and detecting polynucleotides in parallel
WO2008061165A2 (en) 2006-11-14 2008-05-22 Handylab, Inc. Microfluidic cartridge and method of making same
US20100110439A1 (en) * 2007-02-23 2010-05-06 Roman Gruler Optical measuring instrument
KR101334183B1 (ko) 2007-06-01 2013-12-02 삼성전자주식회사 미세 반응을 위한 형광 검출 모듈과 이를 구비한 형광 검출시스템
KR101335726B1 (ko) 2007-06-04 2013-12-04 삼성전자주식회사 면역혈청 검사 및 생화학 검사를 동시에 수행하는 디스크형미세유동장치
US8182763B2 (en) 2007-07-13 2012-05-22 Handylab, Inc. Rack for sample tubes and reagent holders
US9186677B2 (en) 2007-07-13 2015-11-17 Handylab, Inc. Integrated apparatus for performing nucleic acid extraction and diagnostic testing on multiple biological samples
ES2648798T3 (es) 2007-07-13 2018-01-08 Handylab, Inc. Materiales de captura de polinucleótidos y métodos de utilización de los mismos
US8287820B2 (en) 2007-07-13 2012-10-16 Handylab, Inc. Automated pipetting apparatus having a combined liquid pump and pipette head system
US8133671B2 (en) 2007-07-13 2012-03-13 Handylab, Inc. Integrated apparatus for performing nucleic acid extraction and diagnostic testing on multiple biological samples
US9618139B2 (en) 2007-07-13 2017-04-11 Handylab, Inc. Integrated heater and magnetic separator
US8105783B2 (en) 2007-07-13 2012-01-31 Handylab, Inc. Microfluidic cartridge
JP2011505548A (ja) * 2007-11-22 2011-02-24 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 薄膜バルブ装置及びその制御装置
EP2062643B1 (de) * 2007-11-24 2012-01-18 Roche Diagnostics GmbH Analysesystem und Verfahren zur Analyse einer Körperflüssigkeitsprobe auf einen darin enthaltenen Analyten
AU2009240461A1 (en) * 2008-04-24 2009-10-29 3M Innovative Properties Company Analysis of nucleic acid amplification curves using wavelet transformation
USD787087S1 (en) 2008-07-14 2017-05-16 Handylab, Inc. Housing
JP5715068B2 (ja) * 2009-01-30 2015-05-07 マイクロニクス， インコーポレイテッド 携帯型高利得蛍光検出システム
KR20110010922A (ko) * 2009-07-27 2011-02-08 삼성전자주식회사 미세유동 장치, 이를 포함하는 미세유동 시스템 및 미세유동 장치의 기준각 검출 방법
GB2472236A (en) * 2009-07-29 2011-02-02 Iti Scotland Ltd Apparatus for analysing microfluidic devices
JP5608652B2 (ja) * 2009-08-06 2014-10-15 ユニバーサル・バイオ・リサーチ株式会社 光ファイバ測定装置およびその測定方法
PT3375891T (pt) 2009-09-10 2020-05-11 Diasorin S P A Métodos e dispositivos para compensação de diafonia espectral em amplificação de ácido nucleico multiplex
KR20110056168A (ko) * 2009-11-20 2011-05-26 삼성전자주식회사 미세유동장치, 광조사장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템과 그 구동방법
US9132423B2 (en) 2010-01-29 2015-09-15 Micronics, Inc. Sample-to-answer microfluidic cartridge
WO2011143791A1 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 Honeywell International Inc. Microarray reader based on evanescent wave detection
KR101689802B1 (ko) * 2010-10-26 2016-12-27 삼성전자 주식회사 겐트리 장치
KR101917402B1 (ko) 2011-02-04 2019-01-24 유니바사루 바이오 리사치 가부시키가이샤 자동 반응ㆍ광측정 장치 및 그 방법
DK3270141T3 (da) 2011-03-08 2020-08-24 UNIVERSITé LAVAL Fluidcentripetalindretning
EP2697657B8 (en) * 2011-04-15 2017-08-16 Becton, Dickinson and Company Scanning real-time microfluidic thermocycler and methods for synchronized thermocycling and scanning optical detection
CN105170203B (zh) * 2011-05-18 2017-07-18 3M创新有限公司 检测选定体积的材料在样本处理装置中存在的系统和方法
AU2012255144B2 (en) 2011-05-18 2015-01-29 Diasorin Italia S.P.A. Systems and methods for volumetric metering on a sample processing device
USD672467S1 (en) 2011-05-18 2012-12-11 3M Innovative Properties Company Rotatable sample processing disk
US9067205B2 (en) 2011-05-18 2015-06-30 3M Innovative Properties Company Systems and methods for valving on a sample processing device
EP2761305B1 (en) 2011-09-30 2017-08-16 Becton, Dickinson and Company Unitized reagent strip
USD692162S1 (en) 2011-09-30 2013-10-22 Becton, Dickinson And Company Single piece reagent holder
EP2773892B1 (en) 2011-11-04 2020-10-07 Handylab, Inc. Polynucleotide sample preparation device
AU2013214849B2 (en) 2012-02-03 2016-09-01 Becton, Dickinson And Company External files for distribution of molecular diagnostic tests and determination of compatibility between tests
US20150316542A1 (en) * 2012-12-05 2015-11-05 Radisens Diagnostics Limited Reference and Normalisation Method for Use With Bead-Based Immunoassays in a Microfluidic Disc
EP2934751B1 (en) 2012-12-21 2019-05-29 Micronics, Inc. Low elasticity films for microfluidic use
KR102102123B1 (ko) 2012-12-21 2020-04-20 퍼킨엘머 헬스 사이언시즈, 아이엔씨. 유체 공학 회로 및 관련 제조 방법
US20150346097A1 (en) 2012-12-21 2015-12-03 Micronics, Inc. Portable fluorescence detection system and microassay cartridge
WO2014182847A1 (en) 2013-05-07 2014-11-13 Micronics, Inc. Device for preparation and analysis of nucleic acids
WO2014182844A1 (en) 2013-05-07 2014-11-13 Micronics, Inc. Microfluidic devices and methods for performing serum separation and blood cross-matching
AU2014262710B2 (en) 2013-05-07 2019-09-12 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Methods for preparation of nucleic acid-containing samples using clay minerals and alkaline solutions
US8858886B1 (en) 2013-05-08 2014-10-14 Agilent Technologies, Inc. Scanning system with interchangeable optical cartridges for fluorescence measurements
KR102176587B1 (ko) * 2013-10-15 2020-11-10 삼성전자주식회사 시료분석장치, 시료분석방법, 및 밸브의 동적 작동 방법
US9349260B2 (en) * 2013-11-13 2016-05-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Sensor device with enhanced light guide visualization and related methods
CN106706943A (zh) * 2015-07-27 2017-05-24 博奥赛斯（天津）生物科技有限公司 一种荧光免疫分析仪进样检测机构
USD799715S1 (en) 2015-10-23 2017-10-10 Gene POC, Inc. Fluidic centripetal device
CN105512003B (zh) * 2015-11-30 2018-06-26 曙光信息产业股份有限公司 一种磁盘定位方法及装置
CN108107024A (zh) * 2016-11-25 2018-06-01 苏州百源基因技术有限公司 一种智能化pcr仪
US11313858B2 (en) 2018-09-26 2022-04-26 Phc Holdings Corporation Sample analysis device, sample analysis system, and method of measuring luminescence of a sample
EP3629008A1 (en) * 2018-09-26 2020-04-01 PHC Holdings Corporation Sample analysis device, sample analysis system, and method of measuring luminescence of a sample
CN110656046A (zh) * 2019-11-01 2020-01-07 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 一种探测装置及pcr仪
CN111707646B (zh) * 2020-04-21 2020-12-25 杭州博日科技股份有限公司 Pcr仪的光路校准方法、装置及pcr仪
CN112138735A (zh) * 2020-09-12 2020-12-29 深圳市和来生物技术有限公司 微流控芯片的加热、温度检测与光学检测装置和方法
CN113092428B (zh) * 2021-04-02 2023-07-25 安图实验仪器(郑州)有限公司 一种多重荧光检测方法、装置、设备和系统

Family Cites Families (91)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3918793A (en) 1970-05-02 1975-11-11 Leitz Ernst Gmbh Fluorescence illuminator for incident light microscope
DE2055944A1 (de) 1970-11-13 1972-05-18 Leitz Ernst Gmbh Fluoreszenzauflichtilluminator
DE2420545C3 (de) 1974-04-27 1979-01-25 H. Maihak Ag, 2000 Hamburg Infrarotstrahleranordnung
GB1599452A (en) 1978-02-02 1981-10-07 Thorn Emi Ltd Infra-red heating device
JPS55156840A (en) 1979-05-25 1980-12-06 Olympus Optical Co Ltd Specimen detector
GB2055944B (en) 1979-07-17 1983-08-03 Kwikform Ltd Non-skid surfaces
JPS6120839A (ja) 1984-07-10 1986-01-29 Fuji Photo Film Co Ltd バクテリアカウンタ
US4726676A (en) 1986-02-06 1988-02-23 General Signal Corporation Optical signal power measurement method and apparatus
US4927766A (en) 1986-05-27 1990-05-22 The Boc Group, Inc. Gas constituent measurement and recording
US4909990A (en) 1987-09-02 1990-03-20 Myron J. Block Immunoassay apparatus
JPH0218715A (ja) * 1988-07-05 1990-01-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光記録媒体と光記録再生装置
GB8919700D0 (en) 1989-08-31 1989-10-11 Electricity Council Infra-red radiation emission arrangement
US7273749B1 (en) 1990-06-04 2007-09-25 University Of Utah Research Foundation Container for carrying out and monitoring biological processes
CN1031768C (zh) * 1991-07-02 1996-05-08 中国建筑材料科学研究院水泥科学研究所 多元素同位素x射线荧光分析仪
US5296958A (en) 1992-05-29 1994-03-22 Eastman Kodak Company Multiple wavelength laser beam scanning system
JPH0634546A (ja) 1992-07-17 1994-02-08 Tosoh Corp 蛍光検出器
AU668951B2 (en) 1992-07-17 1996-05-23 Becton Dickinson & Company Method and apparatus for detecting bacterial growth by spectrophotometric sampling of a fiber-optic array
US5414600A (en) 1993-07-30 1995-05-09 Cogent Light Technologies, Inc. Condensing and collecting optical system using an ellipsoidal reflector
JP2909216B2 (ja) 1994-04-29 1999-06-23 パーキン‐エルマー コーポレイション 核酸増幅生成物のリアルタイム検出装置
US5766889A (en) 1994-06-08 1998-06-16 The Perkin-Elmer Corporation Method for determining the characteristics of the concentration growth of target nucleic acid molecules in polymerase chain reaction sample
US6327031B1 (en) 1998-09-18 2001-12-04 Burstein Technologies, Inc. Apparatus and semi-reflective optical system for carrying out analysis of samples
GB9418981D0 (en) 1994-09-21 1994-11-09 Univ Glasgow Apparatus and method for carrying out analysis of samples
US5585069A (en) 1994-11-10 1996-12-17 David Sarnoff Research Center, Inc. Partitioned microelectronic and fluidic device array for clinical diagnostics and chemical synthesis
US5639668A (en) 1995-09-14 1997-06-17 Boehringer Mannheim Corporation Optical apparatus for performing an immunoassay
US6342349B1 (en) 1996-07-08 2002-01-29 Burstein Technologies, Inc. Optical disk-based assay devices and methods
US5751874A (en) 1996-09-13 1998-05-12 Nuvisions International, Inc. Coupling device for linking optical fiber connectors
IL131619A (en) 1997-02-28 2002-12-01 Burstein Technologies Inc Laboratory on disk
WO1998043241A1 (fr) 1997-03-25 1998-10-01 Sanyo Electric Co., Ltd. Dispositif de reproduction et d'enregistrement d'informations et circuit de detection de marques de reference
JP2001516071A (ja) 1997-09-05 2001-09-25 ライカ マイクロシステムス アクチエンゲゼルシャフト 顕微鏡、特に蛍光顕微鏡、特に立体蛍光顕微鏡
US6597450B1 (en) 1997-09-15 2003-07-22 Becton, Dickinson And Company Automated Optical Reader for Nucleic Acid Assays
US6561428B2 (en) 1997-10-17 2003-05-13 Hand Held Products, Inc. Imaging device having indicia-controlled image parsing mode
US5994150A (en) 1997-11-19 1999-11-30 Imation Corp. Optical assaying method and system having rotatable sensor disk with multiple sensing regions
CN1289239A (zh) 1998-01-26 2001-03-28 麻省理工学院 荧光成象内窥镜
US6210882B1 (en) 1998-01-29 2001-04-03 Mayo Foundation For Medical Education And Reseach Rapid thermocycling for sample analysis
US6161946A (en) 1998-11-09 2000-12-19 Bishop; Christopher B. Light reflector
US6232075B1 (en) 1998-12-14 2001-05-15 Li-Cor, Inc. Heterogeneous assay for pyrophosphate detection
US7410793B2 (en) 1999-05-17 2008-08-12 Applera Corporation Optical instrument including excitation source
US7170597B1 (en) 1999-06-26 2007-01-30 Packard Instrument Company, Inc. Microplate reader
US7088650B1 (en) 1999-08-23 2006-08-08 Worthington Mark O Methods and apparatus for optical disc data acquisition using physical synchronization markers
CN1311436A (zh) 2000-03-01 2001-09-05 上海和泰光电科技有限公司 旋转平台上的生物芯片荧光图象的读取
JP2001281587A (ja) 2000-03-31 2001-10-10 Fuji Photo Optical Co Ltd 光走査装置用光源部の保持構造
US6795189B2 (en) 2000-06-15 2004-09-21 Packard Instrument Company Universal microplate analyzer
JP4773035B2 (ja) 2000-06-28 2011-09-14 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 強化サンプル処理装置、システムおよび方法
US6627159B1 (en) 2000-06-28 2003-09-30 3M Innovative Properties Company Centrifugal filling of sample processing devices
US6734401B2 (en) 2000-06-28 2004-05-11 3M Innovative Properties Company Enhanced sample processing devices, systems and methods
US6563581B1 (en) 2000-07-14 2003-05-13 Applera Corporation Scanning system and method for scanning a plurality of samples
FR2812306B1 (fr) 2000-07-28 2005-01-14 Gabriel Festoc Systeme d'amplification en chaine par polymerse de sequences nucleiques cibles
US6545758B1 (en) 2000-08-17 2003-04-08 Perry Sandstrom Microarray detector and synthesizer
US6452879B1 (en) 2000-09-29 2002-09-17 Fujitsu Limited Optical storage apparatus
AU2001296499A1 (en) 2000-10-04 2002-04-15 Cogent Light Technologies, Inc. Temperature control for arc lamps
SE0004296D0 (sv) 2000-11-23 2000-11-23 Gyros Ab Device and method for the controlled heating in micro channel systems
US20020172980A1 (en) 2000-11-27 2002-11-21 Phan Brigitte Chau Methods for decreasing non-specific binding of beads in dual bead assays including related optical biodiscs and disc drive systems
WO2002043866A2 (en) 2000-12-01 2002-06-06 Burstein Technologies, Inc. Apparatus and methods for separating components of particulate suspension
JP2002250726A (ja) * 2000-12-08 2002-09-06 Toray Ind Inc ポリマー配列固定化ディスクおよび固定化ポリマー配列による検出方法
US20030077598A1 (en) * 2001-01-04 2003-04-24 Phan Brigitte Chau Dual bead assays including covalent linkages for improved specificity and related optical analysis discs
WO2002073605A2 (en) 2001-03-14 2002-09-19 Burstein Technologies, Inc. Dual bead assays using cleavable spacers and/or ligation to improve specificity and sensitivity including related methods and apparatus
US20030054563A1 (en) 2001-09-17 2003-03-20 Gyros Ab Detector arrangement for microfluidic devices
US6597832B2 (en) 2001-12-07 2003-07-22 Yu-Feng Cheng Optical fiber selector
CN2522854Y (zh) 2001-12-24 2002-11-27 上海枫岭生物技术有限公司 实时荧光定量基因扩增仪光路系统
CN1262833C (zh) 2001-12-24 2006-07-05 上海枫岭生物技术有限公司 实时荧光定量基因扩增仪的光信号检测方法及其光路系统
US6889468B2 (en) 2001-12-28 2005-05-10 3M Innovative Properties Company Modular systems and methods for using sample processing devices
US20040246252A1 (en) * 2002-01-14 2004-12-09 Morrow Jesse James Method and apparatus for visualizing data
CN2522855Y (zh) * 2002-01-30 2002-11-27 无锡市朗珈生物医学工程有限公司 带滤光片转盘的生物芯片荧光检测扫描装置
US20050023765A1 (en) 2002-01-31 2005-02-03 Coombs James Howard Bio-safety features for optical analysis disc and disc system including same
US6767155B2 (en) 2002-04-05 2004-07-27 Eastman Kodak Company High stability latch mechanism
AU2003222544A1 (en) 2002-04-08 2003-10-27 Gyros Ab Homing process
US6833536B2 (en) 2002-05-22 2004-12-21 Applera Corporation Non-contact radiant heating and temperature sensing device for a chemical reaction chamber
WO2003098278A2 (en) 2002-05-17 2003-11-27 Applera Corporation Apparatus and method for differentiating multiple fluorescence signals by excitation wavelength
EP2463644B1 (en) 2002-05-17 2013-10-09 Life Technologies Corporation Optical instrument including excitation source
US20030219754A1 (en) 2002-05-23 2003-11-27 Oleksy Jerome E. Fluorescence polarization detection of nucleic acids
AUPS267802A0 (en) 2002-05-30 2002-06-20 Bio-Molecular Holdings Pty Limited Improved dna amplification apparatus and method
JP4193421B2 (ja) 2002-06-06 2008-12-10 ソニー株式会社 バイオアッセイ装置及びその製造方法、並びにバイオアッセイ方法
US7452507B2 (en) 2002-08-02 2008-11-18 Sandia Corporation Portable apparatus for separating sample and detecting target analytes
CN101158695A (zh) * 2002-12-04 2008-04-09 斯宾克斯公司 流体的可程控微量控制用方法
US20050014249A1 (en) 2003-02-21 2005-01-20 Norbert Staimer Chromatographic analysis on optical bio-discs and methods relating thereto
US20050032089A1 (en) 2003-03-05 2005-02-10 Phan Brigitte Chau Sample preparation for colorimetric and fluorescent assays as implemented on optical analysis discs
CA2525482C (en) 2003-04-04 2015-02-17 F. Hoffmann-La Roche Ag Improved system for multicolor real-time pcr comprising 3 to 6 pairs of forester resonance energy transfer (fret) probes
US7148043B2 (en) 2003-05-08 2006-12-12 Bio-Rad Laboratories, Inc. Systems and methods for fluorescence detection with a movable detection module
US7238269B2 (en) * 2003-07-01 2007-07-03 3M Innovative Properties Company Sample processing device with unvented channel
US6879032B2 (en) 2003-07-18 2005-04-12 Agilent Technologies, Inc. Folded flex circuit interconnect having a grid array interface
US7317415B2 (en) 2003-08-08 2008-01-08 Affymetrix, Inc. System, method, and product for scanning of biological materials employing dual analog integrators
GB0323043D0 (en) * 2003-09-24 2003-11-05 Lux Biotechnology Ltd Biochip
US20050074784A1 (en) 2003-10-07 2005-04-07 Tuan Vo-Dinh Integrated biochip with continuous sampling and processing (CSP) system
US7322254B2 (en) * 2003-12-12 2008-01-29 3M Innovative Properties Company Variable valve apparatus and methods
US20050130177A1 (en) 2003-12-12 2005-06-16 3M Innovative Properties Company Variable valve apparatus and methods
US7295316B2 (en) 2004-01-14 2007-11-13 Applera Corporation Fluorescent detector with automatic changing filters
US7709249B2 (en) 2005-04-01 2010-05-04 3M Innovative Properties Company Multiplex fluorescence detection device having fiber bundle coupling multiple optical modules to a common detector
US7507575B2 (en) 2005-04-01 2009-03-24 3M Innovative Properties Company Multiplex fluorescence detection device having removable optical modules
US7754474B2 (en) 2005-07-05 2010-07-13 3M Innovative Properties Company Sample processing device compression systems and methods
US20070009382A1 (en) 2005-07-05 2007-01-11 William Bedingham Heating element for a rotating multiplex fluorescence detection device
US7527763B2 (en) 2005-07-05 2009-05-05 3M Innovative Properties Company Valve control system for a rotating multiplex fluorescence detection device

Also Published As

Publication number Publication date
CN101218496A (zh) 2008-07-09
EP1902306A1 (en) 2008-03-26
AU2006266464A1 (en) 2007-01-11
US20090189089A1 (en) 2009-07-30
US7527763B2 (en) 2009-05-05
ES2863590T3 (es) 2021-10-11
WO2007005076A1 (en) 2007-01-11
JP4908507B2 (ja) 2012-04-04
MX2008000252A (es) 2008-03-18
CA2614151A1 (en) 2007-01-11
JP2009500621A (ja) 2009-01-08
ZA200801187B (en) 2009-03-25
EP1902306B1 (en) 2021-01-20
KR101257130B1 (ko) 2013-04-22
US20070009383A1 (en) 2007-01-11
KR20080041617A (ko) 2008-05-13
BRPI0613798B1 (pt) 2018-01-23
TW200710394A (en) 2007-03-16
US7867767B2 (en) 2011-01-11
CN101218496B (zh) 2013-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0613798A2 (pt) dispositivo e sistema de detecção e método
BRPI0613829A2 (pt) dispositivo e sistema de detecção e método
BRPI0609544B1 (pt) Dispositivo de detecção, sistema de detecção, e, método
ES2785672T3 (es) Procedimientos y dispositivos para determinar una corrección de la interferencia en la amplificación de ácidos nucleicos
ES2870874T3 (es) Sistemas y métodos para detectar la presencia de un volumen seleccionado de material en un dispositivo de procesamiento de muestra
BRPI0609769B1 (pt) Dispositivo de detecção, sistema de detecção, e, método
ES2365748T3 (es) Dispositivo de detección de fluorescencia múltiple que tiene un haz de fibras que acopla múltiples módulos ópticos a un detector común.

Legal Events

Date Code Title Description
B06A Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B25A Requested transfer of rights approved

Owner name: QUEST DIAGNOSTICS INFECTIUS DISEASE, INC. (US)

B25A Requested transfer of rights approved

Owner name: DIASORIN S.P.A. (IT)

B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]
B25A Requested transfer of rights approved