ES2902339T3 - Sistema y método de fijación de conjunto de celdas de flujo - Google Patents

Abstract

Un sistema que comprende: un soporte para recibir un conjunto de celda de flujo; un conjunto de fijación y ubicación que tiene brazos (82, 84) de sujeción giratorios en caras opuestas del conjunto de fijación y ubicación, pudiendo girar cada uno de los brazos (82, 84) de sujeción giratorios hacia abajo y trasladarse lateralmente a lo largo de un eje (124) de sujeción, un resorte (128) para hacer que los brazos (82, 84) de sujeción se desplacen de manera deslizable a una cara del eje (124) de sujeción y un brazo (126) de palanca integral con los brazos (82, 84) de sujeción para hacer que los brazos (82, 84) de sujeción se acoplen con un conjunto de celda de flujo hacia el soporte en una dirección Z perpendicular a un plano de un conjunto de celda de flujo y hacia una primera posición de referencia en una dirección X perpendicular a la dirección Z, teniendo el conjunto de fijación y ubicación además un impulsor (178) de dirección Y que está desviado hacia una posición retraída por un resorte (180), comprendiendo el conjunto además un motor (182) para impulsar el impulsor (178) de dirección Y contra la fuerza del resorte (180) para mover un conjunto de celda de flujo hacia una segunda posición de referencia en una dirección Y perpendicular a la dirección Z y a la dirección X.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método de fijación de conjunto de celdas de flujo

Aplicaciones relacionadas

Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de Estados Unidos de n.° de serie 15/359.848, presentada el 23 de noviembre de 2016 y de la solicitud holandesa de n.° de serie N2017853, presentada el 23 de noviembre de 2016.

Antecedentes

Las micromatrices se usan cada vez más para varios propósitos, particularmente en el procesamiento y la detección de analitos de interés, tales como en aplicaciones biológicas. En tales configuraciones, las micromatrices se forman en un sustrato, y los analitos, tales como moléculas de interés, pueden formarse o depositarse en sitios del sustrato. Las micromatrices pueden emplearse para construir, obtener imágenes o analizar material biológico, tales como hebras de ácido desoxirribonucleico (ADN) o ácido ribonucleico (ARN), aunque pueden cargarse y procesarse muchos otros analitos. Cuando se emplea para el análisis de ADN y ARN, tales micromatrices pueden usarse para unirse, construir (p. ej., hibridar) y estudiar fragmentos de estas moléculas. Cuando las moléculas se originan a partir de un sujeto o paciente de prueba, el procesamiento puede revelar secuencias de los ácidos nucleicos que constituyen los fragmentos, y estos pueden separarse juntos para determinar todo o parte del genoma del sujeto.

En muchas aplicaciones, las micromatrices se ubican en un conjunto denominado celda de flujo para el procesamiento. La celda de flujo protege las micromatrices y las moléculas cargadas en ellas, y permite la introducción de otras sustancias químicas en el entorno de la micromatriz, tal como para la reacción con la molécula cargada. Las celdas de flujo también permiten a menudo la obtención de imágenes de los sitios en los que se unen las moléculas, y se usan datos de imagen resultantes para el análisis deseado.

A medida que esta tecnología ha ido mejorando, los diseños de celdas de flujo convencionales y el diseño del equipo que permite cargarlas y colocarlas correctamente para el procesamiento han ido evolucionando. En muchos casos, en estos diseños es importante no solo la fiabilidad de la protección y la robustez de las celdas de flujo, sino también el alto grado de precisión con el que permiten la colocación de las celdas de flujo (y micromatrices) con respecto a los componentes de procesamiento y obtención de imágenes. Las tolerancias para tales componentes pueden ser exigentes, particularmente para la obtención de imágenes y, cuando haya movimiento implicado, el desplazamiento de las celdas de flujo. Las conexiones de fluido selladas también son útiles y pueden hacerse de forma rápida y precisa. Además, para mejorar el rendimiento, muchas o todas estas operaciones pueden ser automatizadas o semiautomatizadas, incluyendo la fijación y la colocación de las celdas de flujo, y la finalización de las conexiones de fluido.

La patente europea 1.898.219 describe un dispositivo de prueba de microchip que tiene un soporte de chip que puede colocarse exactamente y del que se puede retirar fácilmente líquido de muestra adherido. El soporte de chip tiene planos de referencia para colocar el microchip en dos direcciones perpendiculares al eje óptico de la cámara de medición óptica del dispositivo de prueba.

La publicación de patente internacional WO/2012/09703 describe un dispositivo fluídico para analizar muestras. El dispositivo fluídico incluye una celda de flujo que tiene aberturas de entrada y salida y un canal de flujo que se extiende entre ellas.

Por lo tanto, existe una necesidad continua de técnicas mejoradas para acomodar micromatrices en equipos de procesamiento y obtención de imágenes, y una necesidad particular de diseños de celdas de flujo fiables y eficientes, y diseños de sistemas que aseguren las celdas de flujo en equipos de procesamiento.

Resumen

La presente descripción describe un sistema y un método de fijación de celdas de flujo diseñado para responder a tales necesidades. El sistema de fijación de celdas de flujo de la presente invención se define en la reivindicación 1. El método para asegurar y ubicar una celda de flujo en un conjunto se define en la reivindicación 10. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.

En un ejemplo, el sistema comprende además conexiones de fluido que forman un paso de flujo de fluido sellado con el conjunto de celda de flujo cuando la celda de flujo se coloca en las posiciones de referencia primera y segunda.

En un ejemplo, las conexiones de fluido comprenden colectores que son movidos por el sistema de accionamiento a conexiones de fluido selladas completas con un primer elemento elastomérico dispuesto en una cara de entrada del conjunto de celda de flujo, y un segundo elemento elastomérico dispuesto en una cara de salida del conjunto de celda de flujo.

En un ejemplo, cada elemento elastomérico comprende una única pieza de material para sellar más de un paso de flujo.

En un ejemplo, el primer y segundo elementos elastoméricos son idénticos.

En un ejemplo, las conexiones de fluido se realizan por medio de colectores en las caras de entrada y salida del conjunto de celda de flujo.

En un ejemplo, los colectores están desviados por resorte hacia arriba contra una fuerza ejercida por los brazos de sujeción.

En un ejemplo, los brazos de sujeción comprenden al menos un primer brazo de sujeción que contacta con una cara superior del conjunto de celda de flujo en una cara de entrada del mismo, y al menos un segundo brazo de sujeción que contacta con la cara superior del conjunto de celda de flujo en una cara de salida del mismo.

En un ejemplo, una única operación incluye el accionamiento de un par de motores eléctricos para mover el conjunto de celda de flujo hacia la primera posición de referencia, y un tercer motor para mover la celda de flujo hacia la segunda posición de referencia.

En un ejemplo, el conjunto de celda de flujo comprende una estructura de armazón que rodea una celda de flujo, y en donde los brazos de sujeción, y los elementos de accionamiento primero y segundo entran en contacto con la estructura de armazón, o la celda de flujo, o ambas.

En un ejemplo, en donde el primer elemento de accionamiento comprende una superficie helicoidal que hace que el conjunto de celda de flujo adopte la primera posición de referencia.

En un ejemplo, el sistema de fijación es estable en una posición de sujeción mediante resortes de desvío, de modo que los motores de accionamiento pueden desexcitarse durante la realización de operaciones en la celda de flujo.

También se describe un sistema de fijación para un conjunto de celda de flujo de micromatriz que puede comprender un soporte que, en funcionamiento, recibe el conjunto de celda de flujo, y un conjunto de fijación y ubicación que, a través de una única operación, se acopla al conjunto de celda de flujo para impulsar el conjunto de celda de flujo hacia el soporte en una dirección Z perpendicular a un plano del conjunto de celda de flujo, y a una primera posición de referencia en una dirección X perpendicular a la dirección Z, y a una segunda posición de referencia en una dirección Y perpendicular a la dirección Z y a la dirección X.

En un ejemplo, el conjunto de fijación y ubicación comprende un primer conjunto en una cara de entrada del conjunto de celda de flujo, y un segundo conjunto en una cara de salida del conjunto de celda de flujo, y en donde la única operación incluye el accionamiento de un par de motores eléctricos para mover el conjunto de celda de flujo hacia la primera posición de referencia, y un tercer motor para mover la celda de flujo hacia la segunda posición de referencia.

En un ejemplo, se disponen elementos elastoméricos idénticos en las caras de entrada y salida del conjunto de celda de flujo que se acoplan con los pasos de fluido del conjunto de celda de flujo para establecer pasos de flujo de fluido sellados con el conjunto de celda de flujo cuando la celda de flujo se coloca en las posiciones de referencia primera y segunda.

También se describe un método para asegurar un conjunto de celda de flujo en un aparato de procesamiento que puede comprender disponer el conjunto de celda de flujo en un soporte del aparato de procesamiento, y accionar un conjunto de fijación y ubicación que, a través de una única operación, se acopla al conjunto de celda de flujo para impulsar el conjunto de celda de flujo hacia el soporte en una dirección Z perpendicular a un plano del conjunto de celda de flujo, y a una primera posición de referencia en una dirección X perpendicular a la dirección Z, y a una segunda posición de referencia en una dirección Y perpendicular a la dirección Z y a la dirección X.

En un ejemplo, el método comprende establecer pasos de fluido sellados con el conjunto de celda de flujo moviendo colectores contra elementos elastoméricos en las caras de entrada y salida del conjunto de celda de flujo.

En un ejemplo, el conjunto de celda de flujo comprende una estructura de armazón que rodea una celda de flujo, y en donde los brazos de sujeción, y los elementos de accionamiento primero y segundo solo entran en contacto con la celda de flujo y no con la estructura de armazón.

En un ejemplo, el accionamiento del conjunto de fijación y ubicación comprende accionar un primer conjunto en una cara de entrada del conjunto de celda de flujo, y un segundo conjunto en una cara de salida del conjunto de celda de flujo.

En un ejemplo, la única operación incluye el accionamiento de un par de motores eléctricos para mover el conjunto de celda de flujo hacia la primera posición de referencia, y un tercer motor para mover la celda de flujo hacia la segunda posición de referencia.

Según un aspecto adicional de la invención, la invención se refiere a un sistema que comprende: un soporte que en funcionamiento recibe un conjunto de celda de flujo; un conjunto de fijación y ubicación que, a través de una única operación, se acopla al conjunto de celda de flujo para impulsar el conjunto de celda de flujo hacia el soporte en una dirección Z perpendicular a un plano del conjunto de celda de flujo, y a una primera posición de referencia en una dirección X perpendicular a la dirección Z, y a una segunda posición de referencia en una dirección Y perpendicular a la dirección Z y a la dirección X.

En un ejemplo, el conjunto de fijación y ubicación comprende: brazos de sujeción que pueden accionarse para hacer acoplar el conjunto de celda de flujo hacia el soporte en una dirección Z a un plano del conjunto de celda de flujo; un primer elemento de accionamiento accionable para hacer que el conjunto de celda de flujo adopte la primera posición de referencia en una dirección X perpendicular a la dirección Z; un segundo elemento de accionamiento accionable para hacer que el conjunto de celda de flujo adopte la segunda posición de referencia en una dirección Y perpendicular a la dirección Z y a la dirección X.

En un ejemplo, el sistema comprende además conexiones de fluido que forman un paso de flujo de fluido sellado con el conjunto de celda de flujo cuando la celda de flujo se coloca en las posiciones de referencia primera y segunda.

En un ejemplo, las conexiones de fluido comprenden colectores que son movidos por el sistema de accionamiento a conexiones de fluido selladas completas con un primer elemento elastomérico dispuesto en una cara de entrada del conjunto de celda de flujo, y un segundo elemento elastomérico dispuesto en una cara de salida del conjunto de celda de flujo, de forma opcional cada elemento elastomérico comprende una única pieza de material para sellar más de un paso de flujo, preferiblemente los elementos elastoméricos primero y segundo son idénticos.

En un ejemplo, las conexiones de fluido se realizan por colectores en caras de entrada y salida del conjunto de celda de flujo, preferiblemente los colectores son desviados por resorte hacia arriba contra una fuerza ejercida por los brazos de sujeción.

En un ejemplo, la única operación incluye el accionamiento de un par de motores eléctricos para mover el conjunto de celda de flujo hacia la primera posición de referencia, y un tercer motor para mover la celda de flujo hacia la segunda posición de referencia.

En un ejemplo, los brazos de sujeción comprenden al menos un primer brazo de sujeción que contacta con una cara superior del conjunto de celda de flujo en una cara de entrada del mismo, y al menos un segundo brazo de sujeción que contacta con la cara superior del conjunto de celda de flujo en una cara de salida del mismo.

En un ejemplo, el conjunto de celda de flujo comprende una estructura de armazón que rodea una celda de flujo, y en donde los brazos de sujeción, y los elementos de accionamiento primero y segundo entran en contacto con la estructura de armazón, o la celda de flujo, o ambas.

En un ejemplo, el primer elemento de accionamiento comprende una superficie helicoidal que lleva el conjunto de celda de flujo hacia la primera posición de referencia.

En un ejemplo, el conjunto de fijación y ubicación es estable en una posición de sujeción mediante resortes de desvío, de modo que los motores de accionamiento pueden desexcitarse durante la realización de operaciones en la celda de flujo.

Según otro aspecto de la invención, la invención se refiere a un método que comprende: disponer un conjunto de celda de flujo sobre un soporte de un aparato de procesamiento; y accionar un conjunto de fijación y ubicación que, a través de una única operación, se acopla al conjunto de celda de flujo para impulsar el conjunto de celda de flujo hacia el soporte en una dirección Z perpendicular a un plano del conjunto de celda de flujo, y a una primera posición de referencia en una dirección X perpendicular a la dirección Z, y a una segunda posición de referencia en una dirección Y perpendicular a la dirección Z y a la dirección X.

En un ejemplo, el método comprende establecer pasos de fluido sellados con el conjunto de celda de flujo moviendo colectores contra elementos elastoméricos en las caras de entrada y salida del conjunto de celda de flujo.

En un ejemplo, el conjunto de celda de flujo comprende una estructura de armazón que rodea una celda de flujo, y en donde los brazos de sujeción, y los elementos de accionamiento primero y segundo solo entran en contacto con la celda de flujo y no con la estructura de armazón.

En un ejemplo, el accionamiento del conjunto de fijación y ubicación comprende accionar un primer conjunto en una cara de entrada del conjunto de celda de flujo, y un segundo conjunto en una cara de salida del conjunto de celda de flujo.

En un ejemplo, la única operación incluye el accionamiento de un par de motores eléctricos para mover el conjunto de celda de flujo hacia la primera posición de referencia, y un tercer motor para mover la celda de flujo hacia la segunda posición de referencia.

Figuras

Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando se lea la siguiente descripción detallada con referencia a los dibujos adjuntos en los que caracteres idénticos representan partes idénticas en todos los dibujos, en donde:

Fig. 1 es una visión general esquemática de un sistema de procesamiento de micromatrices ilustrativo, tal como para muestras biológicas, que emplea aspectos de las presentes técnicas;

Fig. 2 es una visión general esquemática de componentes funcionales que pueden incluirse en un sistema del tipo ilustrado en la Fig. 1;

Fig. 3 es una vista en planta de una micromatriz ilustrativa cargada en una celda de flujo, cartucho y platina para un sistema de procesamiento del tipo contemplado;

Fig. 4 es una vista despiezada de una celda de flujo ilustrativa, y conjuntos para fijar la celda de flujo en el sistema y para moverla a las posiciones deseadas de referencia;

Fig. 5 es una vista en planta de la parte inferior del cartucho y la celda de flujo ilustrativos;

Fig. 6 es una elevación en sección parcial del cartucho ilustrativo y la celda de flujo cargada en el sistema debajo de los componentes ópticos del sistema;

Figs. 7-10 son vistas en perspectiva de un conjunto de fijación ilustrativo para la cara “común” o de entrada de la celda de flujo que muestra determinados elementos estructurales en la posición de “ brazos de sujeción alzados” ;

Figs. 11-13 son vistas en perspectiva del conjunto con los brazos de sujeción bajados;

Figs. 14 y 15 son vistas laterales del conjunto;

Figs. 16-18 son vistas laterales de un conjunto de fijación ilustrativo para la cara opuesta de la celda de flujo; y

Fig. 19 es un diagrama de flujo que ilustra operaciones ilustrativas para la fijación de la celda de flujo en los conjuntos y movimiento a posiciones de referencia.

Descripción detallada

Volviendo ahora a los dibujos y haciendo referencia en primer lugar a la Fig. 1, se ilustra un sistema de procesamiento de micromatrices y se designa con la referencia 10. El sistema puede incluir un sistema 12 de preparación de muestras que puede estar separado de otros componentes, tales como equipos de secuenciación. El sistema 12 de preparación de muestras permite preparar muestras moleculares o analitos para su análisis. Como se ilustra en la figura, una muestra 16 se toma normalmente de un individuo o sujeto, tal como un ser humano, animal, microorganismo, planta u otro donante. Por supuesto, el sistema puede usarse con muestras distintas de las tomadas de organismos, incluidas moléculas no orgánicas, moléculas sintetizadas, etc. Las muestras pueden prepararse en una biblioteca que se introduce en la matriz 18 en una celda 20 de flujo. La matriz tendrá sitios que se definen en ubicaciones conocidas o determinadas en las que las moléculas de la muestra se unen y se amplifican para su análisis. La matriz se coloca en la celda de flujo para permitir la introducción de la muestra en un medio fluido, así como para permitir la introducción de la sustancia química utilizada para analizar la muestra, tal como mediante la unión de moléculas en los sitios de la matriz, el marcado o etiquetado de las moléculas introducidas, la obtención de imágenes de las moléculas marcadas, el bloqueo de las etiquetas, el lavado de la celda de flujo y cualquier otra técnica de procesamiento, lo que puede llevarse a cabo cíclicamente hasta que se completen varias operaciones sucesivas de obtención de imágenes y análisis. La propia celda de flujo se mantiene en un cartucho que puede introducirse en el sistema de análisis y mantenerse en su lugar como se describe más detalladamente a continuación.

Una vez preparada la muestra en la celda de flujo y su cartucho, se puede colocar en el instrumento 14 de secuenciación como se indica esquemáticamente en la Fig. 1. El instrumento puede comprender una platina y circuitos 24 de control de fase asociado. La platina permite recibir y asegurar el cartucho que contiene la celda de flujo y la matriz, y puede servir para desplazar la matriz en múltiples ejes durante el procesamiento. Por ejemplo, en un eje Z (que puede estar orientado verticalmente), la matriz puede moverse hacia los componentes ópticos de obtención de imágenes y alejarse de ellos, tal como para enfocar (y, en algunos casos, una parte del sistema de obtención de imágenes puede moverse en esta dirección Z). En un plano que puede denominarse plano XY, perpendicular al eje Z, la platina puede mover la celda de flujo (por movimiento del cartucho) para desplazar la matriz en dos dimensiones, permitiendo la obtención de imágenes de todas las áreas de interés en la matriz (y en algunos casos, los componentes ópticos pueden, en cambio, moverse en paralelo a este plano XY). La platina puede incluir motores pequeños, sensores y otros accionadores o dispositivos de retroalimentación que permiten la detección de la posición y el movimiento, y que permiten que los circuitos de control regulen la posición y el movimiento de la matriz según se desee.

El instrumento también incluirá un sistema de obtención de imágenes y circuitos 26 de control asociados. Aunque se pueden usar muchas tecnologías diferentes para la obtención de imágenes, o más generalmente para detectar las moléculas en los sitios de matriz, las realizaciones actualmente contempladas pueden hacer uso de obtención de imágenes ópticas confocales a longitudes de onda que provocan la excitación de las etiquetas fluorescentes. Las etiquetas, excitadas en virtud de su espectro de absorción, a su vez devuelven señales fluorescentes en virtud de su espectro de emisión. El sistema de obtención de imágenes está adaptado para capturar dichas señales, para procesar datos de imágenes pixeladas en una resolución que permite el análisis de los sitios emisores de señal, y para procesar y almacenar los datos de imagen resultantes (o datos derivados de estos).

El instrumento incluye además un sistema fluídico y circuitos 28 de control asociados. El sistema fluídico permite introducir fluidos específicos, que pueden incluir moléculas que pueden unirse a los sitios de la matriz, en la celda de flujo en los momentos apropiados durante el procesamiento y análisis cíclicos. El sistema fluídico puede incluir válvulas para este propósito, así como bombas o cualquier otro componente de presurización o transporte de fluidos que acceda a los fluidos deseados durante el proceso y haga que se introduzcan de manera controlada a través de la celda de flujo. El sistema fluídico, u otro sistema paralelo, también puede controlar las temperaturas en la fotocélula, tanto por calentamiento como por enfriamiento.

El bloque 30 de la Fig. 1 representa un sistema de control del instrumento. Esta colección de elementos puede considerarse como el sistema de control global o de supervisión o de coordinación de subsistemas del instrumento, es decir, la platina, el sistema de obtención de imágenes, el sistema fluídico y cualquier otro sistema auxiliar del instrumento, incluidos el calentamiento y el enfriamiento, y para la interconexión entre el sistema y otros componentes tanto de forma local como remota. En general, el sistema 30 de control de instrumento incluirá circuitos 32 de procesamiento, que pueden incluir uno o más, propósitos generales o específicos de aplicación, de procesadores u ordenadores. El circuito 34 de memoria se usa para almacenar programas, configuraciones, parámetros de control o procesamiento, y cualquier otra información deseable para ejecutar la carga, procesamiento, obtención de imágenes y otras tareas del instrumento llevadas a cabo por los circuitos 32 de procesamiento. Los circuitos de interconexión, designados por el número de referencia 36 pueden incluir cualquier circuito de interconexión necesario para permitir que los circuitos 32 de procesamiento originen y emitan comandos para el accionamiento de los otros circuitos de control, y para recibir retroalimentación de sensores, incluida la fijación del cartucho y la celda de flujo, el movimiento de la matriz, la obtención de imágenes de la matriz, el movimiento de los fluidos a través de la celda de flujo, etc. Dichos circuitos de interconexión también pueden permitir la interacción con el sistema por un operador a través de una interconexión 38 de operador, que en muchos casos se integrará en el sistema para la visualización de determinados ajustes, información de muestra, información de prueba, estado, errores, etc. La interconexión 38 también puede permitir la entrada de comandos por parte de un operador.

Los circuitos 36 de interconexión también pueden permitir que el sistema interactúe con la memoria y sistemas externos o remotos como se indica con el número de referencia 40. Dichos sistemas externos pueden ser locales al instrumento o estar en ubicaciones remotas. Además, muchas tareas de análisis pueden realizarse después del procesamiento de la muestra, e incluso en momentos muy posteriores o en diferentes ubicaciones. La memoria externa también puede incluir almacenamiento de datos basado en la nube. Los datos almacenados y el análisis posterior pueden permitir la lectura de datos de imagen, el procesamiento de datos de imagen para identificar moléculas en la muestra, el almacenamiento y procesamiento de datos para secuenciación y una compilación de longitudes extendidas de moléculas, secuenciación genómica, etc.

Fig. 2 ilustra los circuitos 34 de memoria y los componentes de procesamiento e interconexión del instrumento de un detalle en cierto modo mayor. Como se ha mencionado anteriormente, los circuitos 34 de memoria incluirán datos, configuraciones y rutinas realizadas en el instrumento durante el procesamiento de muestras. Los circuitos de memoria pueden incluir tanto memoria volátil como no volátil de cualquier tipo deseado, tal como, a modo de ejemplo únicamente, memoria programable de solo lectura, memoria flash, memoria de acceso aleatorio, tanto a bordo como exterior. El circuito de memoria es accesible por el uno o más procesadores 32 para acceder al ajuste y la programación del instrumento, para llevar a cabo las rutinas almacenadas en los circuitos de memoria, y para almacenar datos de imagen y otras señales detectadas.

En la Figura 2, se muestran determinadas rutinas o programación almacenada. Por ejemplo, los circuitos de memoria almacenarán el cartucho y la carga de la celda de flujo y la programación de la fijación se indica mediante el número de referencia 42. Dicha programación se lleva a cabo cuando se carga un cartucho y una celda de flujo en el instrumento, lo que en las realizaciones actualmente contempladas se realiza manualmente, aunque puede contemplarse una determinada carga automática o semiautomática. En general, el cartucho y la celda de flujo aparecen después de que la muestra se haya preparado en la matriz, como se ha indicado anteriormente. El procesador puede, basándose en la programación, ordenar a los componentes del instrumento que se muevan a las posiciones de carga, trasladar el cartucho y la celda de flujo a las posiciones de referencia X e Y deseadas, fijar en posición el cartucho y la celda de flujo, accionar los componentes relacionados, tales como un vacío, iniciar el accionamiento de componentes fluídicos, tales como colectores de fluido acoplados al cartucho y la celda de flujo, etc. Estas técnicas de procesamiento pueden llevarse a cabo de manera automática o semiautomática. Los detalles para dicha carga y fijación se proporcionan a continuación. Juntos, el mandril de vacío y/o los otros componentes circundantes de la platina pueden considerarse el soporte para el cartucho y la celda de flujo. Además, una vez que la celda de flujo se carga en el cartucho, estos pueden denominarse aquí, conjuntamente, el “conjunto de celdas de flujo” .

El número de referencia 44 en la Fig. 2 ilustra la programación de reconocimiento de celdas de flujo y cartucho. En determinadas realizaciones, pueden proporcionarse marcado, etiquetado o cualquier otra marca discriminante deseada en el cartucho o celda de flujo para identificar cualquier información útil que pueda ser detectada por el instrumento, tal como la prueba o el procesamiento a realizar, el donante del sujeto del ejemplo, o cualquier otro dato relevante. La programación 44 puede permitir la detección de los datos, el procesamiento de los datos y el almacenamiento de los datos en una forma deseada junto con la obtención de imágenes y/o la caracterización molecular llevada a cabo por el instrumento.

La programación 46 de control de fluidos permite la secuenciación de elementos fluídicos, tales como válvulas, bombas, sensores de presión y flujo, elementos de control de colector, etc. En general, la programación de control fluídico se integrará con elementos del cartucho y la programación de fijación de celdas de flujo para permitir el inicio de señales de control fluídico una vez que la fotocélula y el cartucho se hayan fijado en posición y se hayan realizado conexiones selladas a los colectores fluídicos.

La programación 48 de control del sistema óptico permite que los circuitos de procesamiento muevan los componentes ópticos o el cartucho y la celda de flujo, o ambos, para obtener imágenes de los sitios de la matriz. En una aplicación de secuenciación ilustrativa, por ejemplo, una vez que se han introducido y unido a los sitios las moléculas apropiadas, la programación de control fluídico puede permitir el lavado de la celda de flujo, seguido de movimiento de la celda de flujo a las posiciones deseadas para la obtención de imágenes por parte del sistema de obtención de imágenes. Una vez que se completa la imagen en un ciclo particular, se pueden emitir instrucciones adicionales para mover la celda de flujo, para mover el sistema óptico, para introducir fluidos y constituyentes para operaciones sucesivas de secuenciación, y así sucesivamente hasta que se haya completado toda la secuenciación deseada.

Como se ha indicado anteriormente, los circuitos de procesamiento, junto con los circuitos de interconexión no ilustrados en la Fig. 2, permiten que el sistema controle diversos accionadores y sensores. Como se ilustra esquemáticamente en la Fig. 2, el circuito 50 de interconexión permite que se emitan señales de control y se reciban señales de retroalimentación para su procesamiento. Las señales de control pueden emitirse, por ejemplo, para el control de diversos motores y válvulas, como se indica con el número de referencia 52. Las señales de retroalimentación de los sensores 54, tales como sensores de posición, sensores de control de flujo, sensores de temperatura, etc., también serán proporcionadas de nuevo a los circuitos de procesamiento por los circuitos de interconexión.

Fig. 3 ilustra un subconjunto de platina ilustrativo del sistema de procesamiento en el que se pueden cargar una o más celdas de flujo que mantienen micromatrices para su análisis. La platina 56 está diseñada para ensamblarse en el sistema global, y para interactuar con los circuitos de control y los componentes ópticos analizados anteriormente. La platina aloja líneas 58 de fluido que proporcionan la entrada y salida de la sustancia química basada en fluidos utilizada durante el procesamiento y el análisis, particularmente para operaciones de secuenciación. Se proporciona una cavidad 60 en la platina para recibir uno o más cartuchos y conjuntos de celdas de flujo. En la realización ilustrada en la Fig. 3, por ejemplo, la platina está diseñada para acomodar dos cartuchos 62 y 64 que sujetan las respectivas celdas 66 y 68 de flujo. La disposición puede considerarse orientada en una dirección de flujo de fluidos a través de las celdas de flujo, con una cara 70 de entrada, a veces denominada una cara “común” , y una cara 72 opuesta o de salida, a veces denominada cara “posterior” . Como se describe con mayor detalle a continuación, cada uno de los cartuchos sostiene una celda de flujo respectiva, y se proporcionan conjuntos de fijación en la caras común y posterior para mantener en posición el cartucho y la celda de flujo en el sistema, y para mover las celdas de flujo a las posiciones de referencia para el procesamiento. En la realización ilustrada en la Fig. 3, se proporcionan muescas 74 y 76 de sujeción en caras opuestas de cada cartucho para este propósito. Además, se proporcionan muescas 78 y 80 de ubicador de dirección X en la cara de cada cartucho. Los brazos 82 y 84 de sujeción, después de cargar los cartuchos en la platina, se mueven a posiciones de sujeción que se extienden a través de las muescas de sujeción para sujetar los cartuchos y las celdas de flujo en posición, como se describe a continuación. Se puede observar que, en la realización ilustrada, las muescas 78 y 80 están dimensionadas de modo que unos pasadores que penetrarán en ellas para ubicar el cartucho y la celda de flujo de manera algo suelta, permitiendo al mismo tiempo el movimiento en la dirección X cuando los conjuntos se accionan para desplazar el cartucho y la celda de flujo a la posición de referencia de la dirección X deseada.

Puede observarse que se hace referencia en la presente descripción a las direcciones de un sistema de coordenadas en términos de direcciones X, Y y Z o ejes. En este sistema de coordenadas cartesianas, las direcciones X e Y son aquellas alineadas con la longitud y anchura de la celda de flujo, y son ortogonales (perpendiculares) entre sí. Juntas, definen un plano X-Y correspondiente al plano de la celda de flujo, o un plano paralelo al plano de la celda de flujo. La dirección Z es ortogonal (perpendicular) a las direcciones X e Y. En muchas realizaciones, los componentes ópticos de obtención de imágenes pueden moverse en las direcciones X e Y para permitir la obtención de imágenes de diferentes partes de la celda de flujo (o la celda de flujo puede moverse a lo largo de las direcciones X e Y, o tanto los componentes de obtención de imágenes como la celda de flujo pueden moverse a lo largo de las direcciones X e Y), y los componentes ópticos de obtención de imágenes o la celda de flujo, o ambos, pueden moverse en la dirección Z para permitir el enfoque del sistema de obtención de imágenes en los sitios de la celda de flujo.

Fig. 4 ilustra componentes de la platina eliminados del conjunto global y en despiece con fines explicativos. Como se ha indicado anteriormente, un cartucho 62 contiene una celda 66 de flujo respectiva. Una vez montada en el cartucho, el cartucho y la celda de flujo actúan como un conjunto que puede manipularse sin la necesidad de manejar directamente la celda de flujo. El cartucho ilustrado tiene una estructura de tipo armazón que comprende caras laterales 86 y 88, y extremos 90 y 92. Las muescas 74 y 76 de sujeción se forman en los extremos del modo mostrado. Las muescas 78 de ubicador X están formadas, en esta realización, en la cara lateral 88, y recibirán pasadores para ubicar holgadamente la fotocélula antes de su movimiento a una posición de referencia deseada en la dirección X. También son visibles en la figura los pasos 94 de flujo formados en la celda de flujo que permiten el flujo de las sustancias químicas del fluido sobre la micromatriz durante el procesamiento. Las lengüetas o patas 96 pueden extenderse desde el cartucho para permitir la manipulación en el sistema, y para ayudar a ubicar el cartucho en el soporte.

En una ubicación situada por debajo del cartucho y la celda de flujo hay un mandril 98 de vacío. El mandril de vacío permite proporcionar una presión negativa que, cuando la celda de flujo está montada en el sistema, llevará la celda de flujo a un acoplamiento más cercano con la superficie del mandril de vacío. La fuerza resultante ayuda a mantener la celda de flujo en su lugar, y a mantener una superficie más plana para el procesamiento y la obtención de imágenes.

Un conjunto 100 de fijación de cara común se proporciona en la cara de entrada del cartucho y la celda de flujo, mientras que en el extremo opuesto se proporciona un conjunto 102 de fijación de cara posterior. En la Fig. 4 puede verse también un pasador 104 de ubicador de dirección Y provisto en el conjunto de cara común. Este pasador, o cualquier otra característica de ubicador de dirección Y adecuada, puede proporcionarse en otra parte del conjunto, o en la cara opuesta u otra cara. Este pasador facilita el movimiento del cartucho y de la celda de flujo a una posición de referencia Y como se describe a continuación. Además, los colectores 106 y 108 se proporcionan en los conjuntos de fijación, respectivamente, para acoplar el cartucho y la celda de flujo para proporcionar conexiones de fluido selladas para las sustancias químicas del fluido. Finalmente, como se muestra en la Fig. 4, se pueden proporcionar una o más conexiones de alimentación y comunicación 110 entre estos subconjuntos (y a circuitos no mostrados en la figura) para permitir la alimentación del accionador en las secuencias deseadas para la fijación y el registro del cartucho y la celda de flujo, y para proporcionar retroalimentación desde sensores asociados con los subconjuntos.

Fig. 5 muestra una cara inferior del cartucho ilustrativo y la celda de flujo cargada en él para su procesamiento. La celda 66 de flujo se coloca dentro del marco formado por el cartucho 62. Las muescas 78 de ubicador de dirección X pueden verse adyacentes a la celda de flujo. Además, las muescas 74 y 76 de sujeción son visibles en cada extremo de la celda de flujo. La superficie inferior 112 de la celda de flujo estará situada en frente del mandril de vacío mencionado anteriormente cuando el cartucho y la celda de flujo se carguen en el sistema, y las fuerzas sobre esta superficie arrastrarán la celda de flujo hacia abajo, mejorando el acoplamiento y la planaridad de la celda de flujo. Las juntas 114 y 116 están dispuestas en la celda de flujo para recibir las caras superiores de los colectores descritos anteriormente, que se mueven para acoplarse con la celda de flujo mediante los conjuntos de fijación. En la realización ilustrada, las juntas están hechas de un material elastomérico que puede moldearse e insertarse en cavidades formadas en los extremos de la celda de flujo. Ventajosamente, estas juntas pueden proporcionar múltiples pasos de flujo de fluido, y pueden ser idénticas entre sí, reduciendo el número total de piezas del sistema.

Fig. 6 ilustra, en un ejemplo, la relación general entre el cartucho y la celda de flujo y los componentes ópticos del sistema durante el procesamiento. El cartucho 22 se ubicará en el sistema, y la posición de los componentes ópticos 118 puede bajarse hasta el nivel de la cara inferior 120 de los componentes ópticos que se extienden a proximidad cercana de la superficie superior de la celda de flujo. En algunas implementaciones, los componentes ópticos pueden ser estacionarios al menos en la dirección Z (que en la realización ilustrada es un eje vertical, aunque en otras realizaciones el sistema de coordenadas de ejes coordinados X-Y-Z puede girarse o inclinarse), y el cartucho y la celda de flujo se pueden mover según sea necesario para la obtención de imágenes. De manera similar, los componentes ópticos y/o la platina pueden moverse en las direcciones X e Y para escanear la micromatriz para la obtención de imágenes. El sistema global de fijación y colector se designa en la Fig. 6 por el número de referencia 122. En general, se puede considerar que este sistema incluye la platina, las estructuras de control para la platina, los conjuntos de fijación, el mandril de vacío, los colectores y los componentes fluídicos, etc. También se puede observar que el sistema puede incluir componentes y sistemas adicionales, tales como para controlar la temperatura de la celda de flujo, temperaturas de detección, así como componentes fluídicos, tales como válvulas, conductos, bombas, etc.

Volviendo a las estructuras de los conjuntos de fijación, ventajosamente, muchos de los componentes en las caras comunes y posteriores son idénticos, reduciendo de forma adicional el número de diferentes piezas del sistema global. Ambos conjuntos de fijación están diseñados para moverse a una posición de carga o abierta para aceptar un cartucho y una celda de flujo, y pueden accionarse para transportar una secuencia programada y automatizada de acciones para mover el cartucho y la celda de flujo a las posiciones de referencia X e Y, y para fijar en posición la celda de flujo para su procesamiento. Además, la secuencia de operaciones llevada a cabo por los conjuntos también permite conexiones selladas automáticas para los fluidos utilizados durante el procesamiento.

Las Figs. 7, 8, 9 y 10 ilustran componentes y estructuras ilustrativos del conjunto 100 de fijación de cara común, aunque muchos de estos pueden ser iguales en la cara posterior, como se describe a continuación. En la realización ilustrada, el conjunto comprende un marco, alojamiento o cuerpo que puede estar hecho de uno o más elementos estructurales que sostienen los componentes móviles que realizan las operaciones de ubicación y acoplamiento. En las ilustraciones, determinadas cubiertas, carcasas, etc. se han eliminado con fines explicativos. Como puede verse en las Figs. 7 y 8, por ejemplo, el conjunto según la presente invención comprende un eje 124 de sujeción que se extiende transversalmente y que soporta los brazos 82 de sujeción. Estos brazos de sujeción forman una unidad integral con los conectores en este eje, de modo que pueden moverse lateralmente a lo largo del eje en acoplamiento deslizante. Además, un brazo 126 de palanca forma una unidad integral con los brazos de sujeción para hacer que los brazos de sujeción se acoplen con la celda de flujo como se describe a continuación. Un resorte 128 (véase la Fig. 8) se proporciona en un extremo del eje 124 de sujeción para empujar los brazos de sujeción de manera deslizante a una cara (la parte inferior derecha en las Figs. 7 y 8). El resorte fuerza el acoplamiento entre una leva 130 helicoidal estacionaria en la cara opuesta y un seguidor 132 de levas helicoidal correspondiente (en el brazo de sujeción derecho en la vista de la Fig. 7). Se proporciona un par de superficies 134 de acoplamiento entre los brazos de sujeción para permitir cierta libertad de rotación, haciendo rotar al mismo tiempo los dos brazos de sujeción entre sí durante el acoplamiento. Los resortes 136 están fijados a los brazos 126 de palanca y pueden extenderse para ejercer fuerzas sobre estas palancas para tirar de los brazos de sujeción para su acoplamiento como se describe a continuación.

Desde la posición abierta mostrada en las Figs. 7 y 8, los brazos 82 de sujeción pueden girarse alrededor del eje 24 de sujeción y deslizarse a lo largo del eje de sujeción como se indica mediante la flecha 138 en la Fig. 7 a medida que se acciona el conjunto. Es decir, a medida que las palancas 126 se llevan hacia abajo y el eje de sujeción se gira para bajar los brazos, el acoplamiento del seguidor 132 de levas helicoidal en la leva helicoidal 130 permitirá que la fuerza del resorte 128 deslice los brazos hacia abajo y lateralmente. Este movimiento empujará a su vez el cartucho y la celda de flujo hacia la posición de referencia en la dirección X. A continuación se proporcionan detalles adicionales sobre este accionamiento.

También son visibles en las figuras los resortes 140 que se ajustan dentro de los colectores 106. Estos resortes empujan los colectores hacia arriba en acoplamiento con la celda de flujo. Se proporciona internamente una disposición de muesca y uña que atrapa los colectores para tirar hacia abajo en oposición a las fuerzas de los resortes 140 cuando el cartucho y la celda de flujo se desacoplan o desencajan en la posición abierta de los conjuntos de fijación. La uña es visible en las Figs. 9 y 12, y está etiquetada como “ P” .

Con referencia a las Figuras 7, 8 y a las vistas adicionales de las Figs. 9 y 10, las estructuras de accionamiento incluyen además un eje 142 de levas en el que se montan un par de levas 144 y 146 para girar con el eje. Los seguidores 148 de levas son movidos por la rotación de las levas a medida que el eje de levas se gira durante la operación. Un único motor eléctrico 150 proporciona una salida rotativa para impulsar todos los movimientos de los componentes del conjunto, incluidos el eje 142 de levas y las levas 144 y 146. El eje de salida de motor lleva un engranaje 152 de accionamiento que engrana con y acciona un engranaje 154 de salida. Este engranaje de salida, a su vez, provoca la rotación de un cigüeñal 156 de resorte, que está montado en su eje 158. Como se describe a continuación, el cigüeñal 156 de resorte está acoplado a los resortes 136 que, como se ha indicado anteriormente, están conectados en un extremo opuesto a los brazos 126 de palanca.

En la implementación actual mostrada, el conjunto está diseñado para moverse entre tres posiciones, siendo la primera la posición abierta ilustrada en las Figs. 7, 8, 9 y 10. Esta posición permite la carga del cartucho y la celda de flujo. Como se ha indicado anteriormente, en estado de carga, los brazos de sujeción se extenderán hacia arriba a través de las muescas correspondientes en el cartucho. Los mecanismos para el movimiento de sujeción y dirección X son esencialmente iguales tanto en las caras comunes como en las posteriores, de manera que cada uno comprende un motor principal similar, trenes de engranajes y componentes móviles. Después de cargar el cartucho y la celda de flujo, entonces, los motores principales en ambos extremos se excitarán para mover los brazos de sujeción correspondientes a una posición “ suspendida” donde permanecen sobre el cartucho y la celda de flujo, pero no en contacto con la cara superior de cualquiera. La celda de flujo se ubica entonces correctamente, y el mecanismo se mueve de forma adicional a su tercera posición, en donde el cartucho y la celda de flujo se sujetan mediante un movimiento adicional hacia abajo de los brazos de sujeción, y se hacen conexiones de fluido al permitir un movimiento hacia arriba y desviado de los colectores.

Las Figs. 11 a 15 muestran el mecanismo descrito anteriormente para el conjunto de fijación de cara común con los brazos de sujeción y otros componentes desplazados hacia sus posiciones suspendida y de sujeción. Como se indica en la Fig. 11, por ejemplo, el motor 150 tiene un eje 160 de salida en el que se transporta el engranaje 152. De nuevo, esta interconexión interactúa con el engranaje 154 de salida, que está montado en el eje 158 de salida. Puede observarse que en la Fig. 11 son visibles interconexiones 162 de junta en una cara superior de los colectores, que hacen contacto con las juntas descritas anteriormente para las conexiones de fluido selladas entre el colector en la celda de flujo cuando la celda de flujo está completamente fijada y encajada en el sistema. Además, se pueden ver los postes 164 en los que se montan los resortes 140 de desvío para los colectores. Estos postes permiten llevar los colectores y mantener la alineación de los colectores en el conjunto.

Se pueden observar varios puntos sobre los colectores, ya que se emplean en la realización ilustrada. Primero, como se ha indicado, se montan en una disposición desviada en sus posiciones encajadas y se tira de ellos hacia abajo desde sus posiciones encajadas por las uñas P que se mueven mediante el movimiento de los mecanismos del conjunto de fijación. Los colectores son guiados de manera suelta y “flotan” al estar montados en los postes que se insertan en aberturas alargadas en cierta medida sobredimensionadas en cada colector. Además, las estructuras de carcasa que rodean los colectores se sobredimensionan de manera similar para no encajar demasiado cerca del colector, lo que permite que se mueva libremente y se autoalínee cuando se acoplan las juntas de la celda de flujo. Además, los colectores pueden retirarse fácilmente de la estructura para su limpieza o sustitución. Para esto se puede insertar una herramienta delgada entre la carcasa y la parte posterior del colector para hacer descender la uña (véase, p. ej., las Figs. 9 y 12), con lo que se retira la uña de la muesca correspondiente, permitiendo que el colector se eleve de su poste (después de lo cual se pueden retirar fácilmente líneas de fluido del colector si se va a retirar y/o sustituir completamente).

Además, en la realización ilustrada, cada colector se alinea de forma adicional mediante acoplamiento con la celda de flujo a medida que se encaja en su posición sellada. Para esto, se proporcionan pequeños pasadores “ p” en el cartucho (véase la Fig. 5) que se acoplan a las aberturas de guía “g” en la parte superior de cada colector (véase la Fig. 7). Esto ayuda a alinear los colectores correctamente con las juntas.

Las Figs. 12, 13, 14 y 15 ilustran los trenes de engranajes que proporcionan el movimiento de los componentes primarios del conjunto. En la realización ilustrada, el tren de engranajes comprende un engranaje 166 de salida de cigüeñal que está montado en el mismo eje 158 que el engranaje 154 de salida, pero en una cara opuesta. La rotación del engranaje 154 de salida provoca entonces la rotación del engranaje 166 de salida de cigüeñal, accionado por el motor mencionado anteriormente. El engranaje 166 de salida de cigüeñal acciona un engranaje intermedio I, que a su vez engrana con y acciona un “sensor de inicio” o un engranaje 168 de “bandera” . Este engranaje engrana de forma adicional con y acciona un engranaje 170 de leva que está montado y gira con el eje 142 de levas. Finalmente, el engranaje 168 del sensor de inicio también engrana con y acciona un engranaje 172 del brazo de sujeción montado sobre y que gira con el eje 124 de sujeción.

Al accionar el motor, entonces se provoca el movimiento de este tren de engranajes para realizar una serie de movimientos. Estos incluyen el movimiento de deslizamiento lateral de los brazos de sujeción a lo largo del eje, bajo la influencia del resorte 128 y la leva helicoidal 130 y el seguidor 132 para mover la celda de flujo a la posición de referencia en la dirección X; el movimiento de los brazos de sujeción a la posición “ suspendida” (y posteriormente a la posición de sujeción en contacto con la celda de flujo, el cartucho o ambos) por rotación del eje 124 de sujeción; y el movimiento del cigüeñal 156 de resorte en el eje 158 (con extensión de los resortes 136 para ejercer una fuerza sobre los brazos 126 de palanca. Puede observarse que las mismas acciones se llevan a cabo en ambas caras del cartucho y la celda de flujo.

También se puede observar que los conjuntos comprenden un sensor para la retroalimentación de posición de los elementos móviles. En la realización ilustrada, esto incluye un sensor 174 de “posición de inicio” (tal como un sensor óptico) que detecta la posición u orientación del “sensor de inicio” o el engranaje 168 de “ bandera” (p. ej., detectando un borde formado en este engranaje). Esta retroalimentación permite que los circuitos de control confirmen que el mecanismo está en la posición inicial o “de inicio” desde la que se llevan a cabo los movimientos a las posiciones “suspendida” y “de sujeción” .

Se puede observar además que, en la realización ilustrada, el eje 142 de sujeción porta los seguidores 176 (véase la Fig. 13) que se giran con el eje 142 de sujeción. Estos seguidores residen dentro de muescas formadas en los conectores de los brazos de sujeción para facilitar el movimiento de los brazos de vuelta a su posición abierta.

Además, como se ha indicado anteriormente, en la realización ilustrada los colectores son desviados por resortes 140 hacia una posición encajada hacia arriba o de sellado. En una cara interna de los colectores se forma una muesca que se acopla a una uña que, a su vez, se desplaza hacia arriba y hacia abajo mediante uno de los seguidores de levas descritos anteriormente. De este modo, se permite el movimiento hacia arriba de los colectores en el momento apropiado en el proceso de acoplamiento, y se mueven hacia abajo, desacoplándose, debido al movimiento opuesto del mecanismo.

Como se ha indicado, el mecanismo del conjunto 102 de fijación de cara posterior es idéntico al del conjunto 100 de fijación de cara común, pero en la realización ilustrada según la invención, el conjunto de cara posterior también proporciona un empuje del cartucho y la celda de flujo a una posición de referencia en dirección Y. El conjunto 102, mostrado con mayor detalle en las Figs. 16, 17 y 18, por lo tanto, incluye un impulsor 178 de dirección Y desviado hacia una posición retraída por un resorte interno 180 (véase, p. ej., la Fig. 18). Se acciona un segundo motor 182 en el conjunto para empujar el impulsor 178 hacia la izquierda en las vistas de las Figs. 17 y 18, contra la fuerza del resorte, para mover el pasador de ubicación de dirección Y (104, véase la Fig. 4) para entrar en contacto con el cartucho y para moverlo a una posición de referencia en la dirección Y. El motor permite así el movimiento del impulsor y el pasador en la dirección Y, como indica el número de referencia 184 en la Fig. 18.

Los movimientos de los conjuntos y sus partes constituyentes siguen una rutina preestablecida que permite todos los múltiples movimientos y acoplamientos para ubicar y asegurar correctamente el cartucho y la celda de flujo como se ha descrito anteriormente. Estos son ordenados por los circuitos de control descritos, y se basan en el inicio del proceso, que puede iniciarse manualmente o que puede automatizarse parcial o totalmente, y se basan en la retroalimentación, tal como la que tiene lugar desde el sensor de “ posición de inicio” mencionado. En la implementación contemplada actualmente, las operaciones de acoplamiento y ubicación son completamente automatizadas una vez que se ha iniciado el proceso de acoplamiento y fijación.

Fig. 19 ilustra la lógica 200 de control ilustrativa para llevar a cabo el acoplamiento y la fijación del cartucho y la celda de flujo con los conjuntos descritos anteriormente. El cartucho y la celda de flujo, ensamblados como se describe, se montan primero en el sistema como indica la referencia 202. El sistema de fijación se activa entonces para iniciar el proceso automatizado, en 204. Los motores principales en ambas caras del dispositivo se accionan entonces para mover el tren de engranajes y, por lo tanto, mover los brazos de sujeción a su posición “suspendida” , como se indica en 206. Esto también provoca el movimiento del cigüeñal de resorte con extensión de los resortes de desvío correspondientes, así como el movimiento deslizante de los brazos de sujeción a lo largo de su eje de soporte. En 208, entonces, el cartucho se encaja y se mueve a su posición de referencia en la dirección X. En la realización ilustrada, estas dos últimas operaciones se realizan simultáneamente en virtud de la disposición mecánica de los brazos de sujeción y la leva helicoidal. En 210, entonces, el segundo motor en el conjunto de cara posterior se acciona para provocar que el pasador de dirección Y se acople al cartucho y mueva el mismo y la celda de flujo a la posición de referencia en la dirección Y. Con el cartucho y la celda de flujo posicionados entonces adecuadamente, en 212 el mandril de vacío puede accionarse para ejercer una fuerza de retención en la cara inferior de la celda de flujo, como se describe. A continuación, los motores principales en ambos conjuntos se accionan de forma adicional para mover los brazos de sujeción a sus posiciones de sujeción en las que entran en contacto con la celda de flujo, el cartucho o ambos, para ejercer una fuerza de sujeción y retención. Este movimiento también hace que los colectores se liberen a sus posiciones encajadas desviadas para crear las conexiones de fluido selladas deseadas a la celda de flujo. Los conjuntos permanecen en esta orientación a lo largo del procesamiento de la celda de flujo. Todo el proceso puede invertirse para liberar el cartucho y la celda de flujo, que luego pueden retirarse libremente del sistema.

Puede observarse que la fijación de la celda de flujo, la ubicación de la celda de flujo a la posición de referencia en la dirección X, la ubicación de la celda de flujo a la posición de referencia en la dirección Y, y el acoplamiento de la celda de flujo a las conexiones de fluido selladas se realiza en una única operación de fijación automatizada. Es decir, una vez que se inician las operaciones de acoplamiento, ubicación y fijación, las operaciones se realizan en una operación automatizada que no requiere una intervención adicional. En la realización ilustrada, esto se realiza mediante el acoplamiento o excitación de tres motores, los dos motores principales en las caras común y posterior para moverse a las posiciones “ suspendida” y de sujeción y para mover la celda de flujo a la posición de referencia en la dirección X, y para liberar los colectores, y el tercer motor solo en esa cara para mover la celda de flujo a la posición de referencia en la dirección Y. El orden de algunas de las operaciones puede alterarse, por supuesto, como puede ser el caso de algunas de las estructuras sin desviarse del enfoque que consiste en una única operación descrito.

También se puede observar que en la realización ilustrada los acoplamientos finales para la fijación, la colocación y las conexiones de fluido son estables y están desviados por resortes. De hecho, la estructura es estable en las tres posiciones descritas: la abierta, la suspendida y la de sujeción. Esto es particularmente ventajoso ya que no es necesario excitar o activar motores durante la secuenciación, reduciendo la posibilidad de movimiento o agitación debido a vibraciones que podrían ser inducidas por los motores.

Los componentes de los conjuntos descritos anteriormente pueden estar hechos de cualquier material adecuado y la mayoría de las piezas mecánicas (distintas de elementos tales como cojinetes y resortes) pueden moldearse y/o moldearse y mecanizarse para su configuración final. Sin embargo, determinados materiales pueden ser deseables para fabricar en algunos de los componentes. Por ejemplo, para reducir la fricción algunas de las piezas pueden estar hechas o recubiertas con un material reductor de la fricción. En la realización ilustrada, por ejemplo, el eje de sujeción y la leva helicoidal pueden recubrirse con un polímero, por ejemplo, un recubrimiento de politetrafluoroetileno (PTFE). En la misma realización, las propias abrazaderas pueden estar hechas de un material anodizado duro impregnado con PTFE, particularmente para proporcionar facilidad de desplazamiento a lo largo del eje (particularmente los orificios de las piezas de sujeción). El material anodizado duro puede ser, por ejemplo, un metal, una cerámica o un compuesto de los mismos. Además, al menos algunas de las piezas de la carcasa pueden estar hechas de un material que aísla las estructuras en cierta medida, tal como un polímero tal como poliéter éter cetona (PEEK). En esta realización, debido a que el mandril de vacío puede calentarse y enfriarse para controlar la temperatura de la celda de flujo, el uso de tales materiales redujo el efecto de las estructuras de fijación en la regulación de la temperatura de la celda de flujo.

La invención se define mediante las reivindicaciones anexas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema que comprende:

un soporte para recibir un conjunto de celda de flujo;

un conjunto de fijación y ubicación que tiene brazos (82, 84) de sujeción giratorios en caras opuestas del conjunto de fijación y ubicación, pudiendo girar cada uno de los brazos (82, 84) de sujeción giratorios hacia abajo y trasladarse lateralmente a lo largo de un eje (124) de sujeción, un resorte (128) para hacer que los brazos (82, 84) de sujeción se desplacen de manera deslizable a una cara del eje (124) de sujeción y un brazo (126) de palanca integral con los brazos (82, 84) de sujeción para hacer que los brazos (82, 84) de sujeción se acoplen con un conjunto de celda de flujo hacia el soporte en una dirección Z perpendicular a un plano de un conjunto de celda de flujo y hacia una primera posición de referencia en una dirección X perpendicular a la dirección Z, teniendo el conjunto de fijación y ubicación además un impulsor (178) de dirección Y que está desviado hacia una posición retraída por un resorte (180), comprendiendo el conjunto además un motor (182) para impulsar el impulsor (178) de dirección Y contra la fuerza del resorte (180) para mover un conjunto de celda de flujo hacia una segunda posición de referencia en una dirección Y perpendicular a la dirección Z y a la dirección X.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde el conjunto de fijación y ubicación comprende:

un primer elemento de accionamiento para girar cada uno de los brazos (82, 84) de sujeción giratorios;

un segundo elemento de accionamiento para el impulsor (178) de dirección Y que es accionable para llevar un conjunto de celda de flujo a la segunda posición de referencia en una dirección Y perpendicular a la dirección Z y a la dirección X.

3. El sistema de la reivindicación 1 o 2, que comprende además conexiones de fluido que forman un paso de flujo de fluido sellado con un conjunto de celda de flujo cuando una celda de flujo de un conjunto de celda de flujo se coloca en las posiciones de referencia primera y segunda.

4. El sistema de la reivindicación 3, en donde las conexiones de fluido se realizan mediante colectores en una cara común del conjunto de fijación y ubicación y una cara posterior del conjunto de fijación y ubicación, estando la cara común y la cara posterior en caras opuestas, preferiblemente los colectores están desviados por resorte hacia arriba contra una fuerza ejercida por los brazos (82, 84) de sujeción giratorios.

5. El sistema de la reivindicación 1, en donde la rotación de los brazos (82, 84) de sujeción giratorios comprende el accionamiento de un par de motores eléctricos, y un tercer motor para mover el impulsor (178) de dirección Y.

6. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde los brazos (82, 84) de sujeción giratorios comprenden al menos un primer brazo (82) de sujeción que entra en contacto con una cara superior del conjunto de celda de flujo en una cara común del conjunto de fijación y ubicación, y al menos un segundo brazo (84) de sujeción que entra en contacto con la cara superior del conjunto de celda de flujo en una cara posterior del conjunto de fijación y ubicación

7. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los brazos (82, 84) de sujeción giratorios entran en contacto con una estructura de armazón de un conjunto de celda de flujo, o una celda de flujo de un conjunto de celda de flujo, o ambos.

8. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, en donde los brazos (82, 84) de sujeción giratorios son girados hacia abajo y trasladados lateralmente por una superficie de leva helicoidal.

9. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el conjunto de fijación y ubicación es estable en una posición sujeta mediante resortes de empuje, de modo que los motores de accionamiento pueden desexcitarse.

10. Un método, que comprende:

disponer un conjunto de celda de flujo en un soporte de un aparato de procesamiento; y accionar un conjunto de fijación y ubicación que tiene brazos (82, 84) de sujeción giratorios en caras opuestas del conjunto de fijación y ubicación, girando cada uno de los brazos (82, 84) de sujeción giratorios hacia abajo y trasladándose lateralmente a lo largo de un eje (124) de sujeción, un resorte (128) para hacer que los brazos (82, 84) de sujeción se desplacen de manera deslizable a una cara del eje (124) de sujeción y un brazo (126) de palanca integral con los brazos (82, 84) de sujeción para llevar el conjunto de celda de flujo hacia el soporte en una dirección Z perpendicular a un plano del conjunto de celda de flujo y hacia una primera posición de referencia en una dirección X perpendicular a la dirección Z, y teniendo el conjunto de fijación y ubicación además un impulsor (178) de dirección Y desviado hacia una posición retraída por medio de un resorte (180), comprendiendo el conjunto además un motor (182) para impulsar el impulsor (178) de dirección Y contra la fuerza del resorte (180) para mover un conjunto de celda de flujo hacia una segunda posición de referencia en una dirección Y perpendicular a la dirección Z y a la dirección X.

11. El método de la reivindicación 10, que comprende establecer pasos de fluido sellados con el conjunto de celda de flujo moviendo colectores del conjunto de fijación y ubicación contra elementos elastoméricos en las caras de entrada y salida del conjunto de celda de flujo, en donde la cara de entrada está situada opuesta a la cara de salida en una superficie del conjunto de celda de flujo.

12. El método de las reivindicaciones 10 u 11, en donde el conjunto de celda de flujo comprende una estructura de armazón que rodea una celda de flujo, y en donde los brazos (82, 84) de sujeción giratorios y los elementos de accionamiento primero y segundo solo entran en contacto con la celda de flujo y no con la estructura de armazón.

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en donde el accionamiento del conjunto de sujeción y ubicación comprende accionar un primer conjunto de brazos (82) de sujeción giratorios en una cara de entrada del conjunto de celda de flujo, y un segundo conjunto de brazos (84) de sujeción giratorios en una cara de salida del conjunto de celda de flujo.

14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en donde el accionamiento del conjunto de fijación y ubicación incluye el accionamiento de un par de motores eléctricos para girar y trasladar los brazos (82, 84) de sujeción giratorios hacia abajo y lateralmente para mover el conjunto de celda de flujo hacia la primera posición de referencia, y un tercer motor para mover la celda de flujo hacia la segunda posición de referencia.