ES2914528T3

ES2914528T3 - Sistemas y métodos analíticos ópticos modulares

Info

Publication number: ES2914528T3
Application number: ES17889560T
Authority: ES
Inventors: Wenyi Feng; Simon Prince; Peter Clarke Newman; Dakota Watson; Stanley S Hong; Marco A Krumbuegel; Yinghua Sun; Andrew James Carson; Merek C Siu
Original assignee: Illumina Inc
Current assignee: Illumina Inc
Priority date: 2017-01-05
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2022-06-13
Anticipated expiration: 2037-12-19
Also published as: CN110168348B; US11408828B2; JP2020505581A; US10732122B2; US20200319115A1; JP7432779B2; TWI809442B; GB201704771D0; EP3566041A1; CN110168348A; DK3566041T3; JP2023075102A; PL3566041T3; TW201830003A; SI3566041T1; TW202138787A; CN115494061A; JP7229918B2; WO2018127757A1; TWI733962B

Abstract

Un sistema que comprende; una pluralidad de subensamblajes modulares y una placa (190) de montaje de precisión; en donde cada subensamblaje modular comprende un espacio cerrado y una pluralidad de componentes ópticos alineados con el espacio cerrado, y el espacio cerrado comprende una pluralidad de estructuras de montaje de precisión; y en donde cada subensamblaje modular está acoplado mecánicamente a la placa (190) de montaje de precisión mediante la unión de una estructura de montaje de un subensamblaje modular directamente a una estructura de montaje de precisión correspondiente ubicada en la placa de montaje de precisión, caracterizado por que mediante el acoplamiento mecánico de cada subensamblaje modular a la placa (190) de montaje de precisión usando la estructura de montaje de un subensamblaje modular respectivo y la estructura de montaje correspondiente en la placa de montaje de precisión, los subensamblajes modulares adyacentes se alinean entre sí tras dicha unión, y en donde dos de los subensamblajes modulares acoplados mecánicamente a la placa de montaje de precisión también se unen entre sí acoplando mecánicamente una estructura de alineación de precisión en uno de los dos subensamblajes modulares a una respectiva estructura de alineación en el otro de los dos subensamblajes modulares; en donde un primero de los subensamblajes modulares comprende una primera fuente de luz que funciona a una primera longitud de onda, una segunda fuente de luz que funciona a una segunda longitud de onda, y una lente de conformación de haz único alineada a la primera fuente de luz y la segunda fuente de luz, de modo que los haces de luz emitidos desde la primera fuente de luz y la segunda fuente de luz se dirijan a través de la lente (604) de conformación de haz único; y en donde un segundo de los subensamblajes modulares comprende una lente (142) de objetivo acoplada ópticamente a la lente (604) de conformación de haz único en el primero de los subensamblajes modulares, y una lente de tubo acoplada ópticamente a la lente de objetivo, la lente de objetivo para enfocar la luz sobre una cubeta de lectura colocada a una distancia predeterminada de la lente (142) de objetivo.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas y métodos analíticos ópticos modulares

Antecedentes

Los instrumentos de análisis óptico biológico, tales como secuenciadores genéticos, tienden a incluir múltiples componentes configurables, cada uno con múltiples grados de libertad. Por ejemplo, US2006/0223169 A1 se refiere a un dispositivo de detección de fluorescencia múltiple que tiene módulos ópticos extraíbles. US 4.657.390 se refiere a un sistema de espectrómetro que tiene una cámara de muestreo modular. US 3.809.259 enseña una unidad de soporte modular para un sistema de análisis instrumental óptico. US 7.791.013 se refiere a un método y sistema de exploración de líneas para micromatrices de formación de imágenes. El aumento de la complejidad de estos instrumentos biológicos de análisis óptico ha conducido a un aumento del gasto de fabricación y funcionamiento. Generalmente, estos tipos de instrumentos se benefician de la alineación precisa de sus muchos componentes ópticos internos. En algunos instrumentos de secuenciación genética, por ejemplo, los componentes internos generalmente están alineados con tolerancias precisas. Muchas técnicas de fabricación para dichos instrumentos implican instalar todos los componentes en una placa de precisión y después configurar y alinear cada componente. La alineación de componentes puede cambiar durante el envío o el uso. Por ejemplo, los cambios de temperatura pueden alterar las alineaciones. La realineación de cada componente lleva tiempo y requiere habilidad. En algunos ejemplos, puede haber más de 30 grados totales de libertad disponibles en todos los componentes e interactúan entre sí. El gran número de grados de libertad complica la alineación y la configuración y añade tiempo y gasto al funcionamiento del sistema. La fabricación y el funcionamiento de secuenciadores ópticos pueden simplificarse reduciendo los grados de libertad disponibles en todos los componentes del sistema a través de una arquitectura modular.

Resumen

La invención proporciona un sistema y métodos según las reivindicaciones independientes. Otras características y aspectos serán evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes y la siguiente descripción. Diversas implementaciones de las tecnologías descritas en la presente memoria proporcionan sistemas analíticos ópticos modulares. Por ejemplo, un sistema analítico óptico modular puede usarse para analizar muestras biológicas, tal como en el caso de un secuenciador genético. Otros ejemplos de las tecnologías descritas en la presente memoria proporcionan métodos para fabricar, configurar y operar sistemas analíticos ópticos modulares.

En algunos ejemplos, agrupar componentes de un sistema analítico óptico modular en subensamblajes modulares y después instalar los subensamblajes modulares en una placa de precisión u otra estructura estable pueden reducir los grados relativos de libertad y simplificar el mantenimiento del sistema global. Por ejemplo, en un ejemplo, un sistema analítico óptico modular puede incluir conjuntos de componentes agrupados en cuatro subensamblajes modulares. Un primer subensamblaje modular puede incluir una pluralidad de láseres y ópticas láser correspondientes agrupadas en un line generation module (módulo de generación de líneas - LGM). Un segundo subensamblaje modular puede incluir lentes, ópticas de sintonización y filtrado agrupadas en un emission optics module (módulo de ópticas de emisión - EOM). Un tercer subensamblaje modular puede incluir sensores de cámara y optomecánicas correspondientes agrupados en un camera module (módulo de cámara - CAM). Un cuarto subensamblaje modular puede incluir sensores y ópticas de rastreo de enfoque agrupados en un focus tracking module (módulo de rastreo de enfoque - FTM). En algunas implementaciones, los componentes del sistema pueden agruparse en diferentes subensamblajes modulares. Los componentes pueden agruparse en menos o más números de subensamblajes dependiendo de la aplicación específica y las opciones de diseño. Cada subensamblaje modular puede prefabricarse incorporando los componentes individuales en una placa de montaje o espacio cerrado y alineando y configurando con precisión los componentes dentro del subensamblaje modular a tolerancias predeterminadas. Cada subensamblaje modular puede fabricarse para minimizar grados de libertad, de modo que solo los componentes clave puedan moverse en una o más direcciones, o rotar, para permitir la alineación de precisión.

El sistema incluye una placa de montaje de precisión. La placa de montaje de precisión se fabrica con superficies de alineación, tales como pasadores de montaje, surcos, ranuras, pasacables, lengüetas, imanes, superficies de referencia, bolas de mecanizado u otras superficies diseñadas para aceptar y montar cada subensamblaje modular prefabricado y analizado en su posición deseada. La necesidad de la placa de montaje de precisión puede incluir estructuras planas, estructuras no planas, estructuras sólidas, estructuras huecas, estructuras de tipo panal de abeja o de red, u otros tipos de estructuras de montaje rígidas como es conocido en la técnica. En algunos ejemplos, la placa de montaje de precisión incorpora o se acopla a un ensamblaje de movimiento de platina configurado para mantener una superficie de montaje a nivel y amortiguar la vibración. El ensamblaje de platina puede incluir accionadores para controlar una o más superficies de control de una diana óptica para proporcionar retroalimentación para alinear los subensamblajes modulares, por ejemplo, para recolocar uno o más sensores o componentes ópticos en tolerancias predeterminadas. El ensamblaje de platina también puede incluir uno o más soportes de muestras, y puede incluir dispositivos de movimiento de precisión para colocar con precisión las muestras dentro o a través del campo de visión del sistema de formación de imágenes ópticas, en movimientos graduales o continuos.

El montaje de un sistema analítico óptico modular puede incluir montar cada subensamblaje modular en la placa de montaje de precisión y realizar una alineación final usando uno o más ajustes de control. En algunas implementaciones, un sistema analítico óptico con más de 30 grados de libertad en cada uno de sus componentes puede reducirse a un sistema analítico óptico modular con menos de 10 grados de libertad en cada uno de sus componentes, en donde los componentes se agrupan en subensamblajes modulares preconfigurados. Estos grados de libertad restantes pueden seleccionarse para optimizar las tolerancias de alineación entre componentes sin implementar procesos de alineación activos o frecuentes. En algunos ejemplos, uno o más ajustes de control dentro de uno o más subensamblajes modulares pueden accionarse usando uno o más accionadores correspondientes montados en los subensamblajes.

Los sensores y/o detectores dentro de uno o más de los subensamblajes modulares (p. ej., el CAM o el FTM) pueden configurarse para transmitir datos a un ordenador, incluyendo el ordenador un procesador y medios legibles por ordenador no transitorios con instrucciones legibles a máquina almacenadas en los mismos. El software puede configurarse para monitorear el rendimiento óptimo del sistema, por ejemplo, detectando y analizando el enfoque de haz, la intensidad y la forma. En algunas implementaciones, el sistema puede incluir una diana óptica configurada para mostrar patrones específicos para la alineación y rendimiento de cada subensamblaje modular. El software puede indicar entonces a través de una interfaz gráfica de usuario cuándo un subensamblaje modular particular funciona subóptimamente y recomendar un ajuste de bucle abierto o implementar un curso de acción de bucle cerrado para rectificar el problema. Por ejemplo, el software puede configurarse para transmitir señales a los accionadores para recolocar componentes específicos dentro de tolerancias predeterminadas, o simplemente puede recomendar el intercambio del subensamblaje modular de bajo rendimiento. El software puede operarse local o remotamente a través de una interfaz de red, lo que permite el diagnóstico y ajuste del sistema remoto.

Breve descripción de los dibujos

La tecnología descrita en la presente memoria, según uno o más ejemplos, se describe en detalle con referencia a las siguientes figuras. Estas figuras se proporcionan para facilitar la comprensión del lector de la tecnología descrita, y no pretenden ser exhaustivas o limitar la descripción a las formas precisas descritas. De hecho, los dibujos en las figuras se proporcionan únicamente con fines ilustrativos y simplemente representan implementaciones típicas o de ejemplo de la tecnología descrita. Además, cabe señalar que para mayor claridad y facilidad de ilustración, los elementos en las figuras no se han dibujado necesariamente a escala.

La Fig. 1A ilustra un diagrama de bloques generalizado de un sistema de escaneo de imágenes de ejemplo con el que pueden implementarse sistemas y métodos descritos en la presente memoria.

La Fig. 1B es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra un sistema analítico óptico modular de ejemplo según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 1C es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra una placa de montaje de precisión de ejemplo según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 1D ilustra un diagrama de bloques de un sistema analítico óptico modular de ejemplo consistente con los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 2A es un diagrama de vista lateral que ilustra un emission optical module (módulo óptico de emisión - EOM) según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 2B es un diagrama de arriba hacia abajo que ilustra un EOM según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 3A es un diagrama de vista posterior que ilustra un focus tracking module (módulo de rastreo de enfoque -FTM) según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 3B es un diagrama de vista lateral que ilustra un FTM según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 3C es un diagrama de vista de arriba hacia abajo que ilustra una FTM según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 4A es un diagrama de vista lateral que ilustra un sistema analítico óptico modular de ejemplo según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 4B es un diagrama de bloques que ilustra una configuración de ejemplo para un subensamblaje de lente de tubo a partir de un EOM, según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 4C es un diagrama de bloques que ilustra otra configuración de ejemplo para un subensamblaje de lente de tubo a partir de un EOM, según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 5A es un diagrama de vista lateral que ilustra un FTM y un EOM con ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 5B es un diagrama de vista de arriba hacia abajo que ilustra un FTM y un EOM de ejemplo según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 6 es un diagrama de vista lateral que ilustra un line generation module (módulo de generación de líneas -LGM) y un EOM según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 7 es un diagrama de vista de arriba hacia abajo que ilustra un LGM y un EOM según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 8 es un diagrama que ilustra un proceso de ejemplo para instalar y configurar un sistema analítico óptico modular según los ejemplos descritos en la presente memoria.

La Fig. 9 ilustra un motor informático de ejemplo que puede usarse para implementar diversas características de ejemplos de la tecnología descrita.

Debe entenderse que la tecnología descrita puede ponerse en práctica con modificación y alteración, y que la tecnología descrita está limitada únicamente por las reivindicaciones y los equivalentes de las mismas.

Descripción detallada

Algunos ejemplos descritos en la presente memoria proporcionan un sistema óptico modular, tal como los que pueden usarse para analizar muestras biológicas. Otros ejemplos descritos en la presente memoria proporcionan métodos para ensamblar e instalar sistemas ópticos modulares para analizar muestras biológicas. Uno de dichos sistemas ópticos puede ser, o puede ser parte de, un instrumento de secuenciación genómica. El instrumento puede usarse para secuenciar ADN, ARN u otras muestras biológicas. Algunos instrumentos de secuenciación genómica funcionan enfocando fuentes de luz coherentes o incoherentes que funcionan a diferentes longitudes de onda a través de ópticas internas y sobre la muestra. Los pares de bases presentes en la muestra entonces emiten fluorescencia y devuelven luz a través de las ópticas del secuenciador y sobre un sensor óptico, que entonces puede detectar los tipos de pares de bases presentes. Estos tipos de instrumentos se basan en la alineación y el ajuste precisos de las ópticas internas y son sensibles a la desviación o la desalineación de componentes provocadas por efectos térmicos (p. ej., por el calor de fuentes de luz y componentes electrónicos), así como efectos mecánicos tales como vibraciones o contacto accidental de los usuarios. Los ejemplos de la presente descripción abordan estos problemas, y los costes de instalación y mantenimiento asociados a los mismos, a través de un enfoque modular. Los grupos de componentes ópticos relacionados funcionalmente pueden preenvasarse, analizarse y alinearse como subensamblajes modulares. Cada subensamblaje modular puede tratarse entonces como una field replaceable unit (unidad reemplazable de campo - FRU) que puede instalarse y alinearse con los otros subensamblajes modulares en el sistema montando el subensamblaje a una placa de alineación de precisión.

La invención proporciona un sistema que incluye una pluralidad de subensamblajes modulares y una placa de montaje de precisión o, en donde cada subensamblaje modular incluye un espacio cerrado y una pluralidad de componentes ópticos alineados con el espacio cerrado. El espacio cerrado comprende una pluralidad de estructuras de montaje de precisión, y cada subensamblaje modular se acopla mecánicamente a la placa de montaje de precisión mediante la unión de una estructura de montaje de un subensamblaje modular directamente a una estructura de montaje de precisión correspondiente ubicada en la placa de montaje de precisión, en donde acoplando mecánicamente cada subensamblaje modular a la placa de montaje de precisión usando la estructura de montaje de un subensamblaje modular respectivo y la estructura de montaje correspondiente en la placa de montaje de precisión, subensamblajes modulares adyacentes se alinean entre sí sobre dicha unión, y en donde dos de los subensamblajes modulares acoplados mecánicamente a la placa de montaje de precisión también se unen entre sí acoplando mecánicamente una estructura de alineación de precisión en uno de los dos subensamblajes modulares a una estructura de alineación respectiva en el otro de los dos subensamblajes modulares, en donde un primero de los subensamblajes modulares comprende una primera fuente de luz que funciona a una primera longitud de onda, una segunda fuente de luz que funciona a una segunda longitud de onda, y una lente de conformación de haz único alineada con la primera fuente de luz y la segunda fuente de luz de modo que los haces de luz que salen de la primera fuente de luz y la segunda fuente de luz se dirigen a través de la lente de conformación de haz único y en donde un segundo de los subensamblajes modulares comprende una lente de objetivo acoplada ópticamente a la lente de conformación de haz único en el primero de los subensamblajes modulares, y una lente de tubo acoplada ópticamente a la lente de objetivo, la lente de objetivo para enfocar la luz en una cubeta de lectura colocada a una distancia predeterminada de la lente de objetivo. En algunos ejemplos, el módulo de generación de líneas incluye la primera fuente de luz que funciona a la primera longitud de onda, la segunda fuente de luz que funciona a la segunda longitud de onda, y una lente de conformación de haz alineada a un ángulo predeterminado con cada fuente de luz. Por ejemplo, la primera longitud de onda puede ser una longitud de onda verde o azul y la segunda longitud de onda puede ser una longitud de onda roja o verde. La lente de conformación de haz puede ser una lente Powell.

En algunas implementaciones, el módulo de óptica de emisiones puede incluir la lente de objetivo que se acopla ópticamente a un módulo de generación de líneas, y una lente de tubo que se acopla ópticamente a la lente de objetivo. La lente de objetivo enfoca luz sobre una cubeta de lectura colocada a una distancia predeterminada de la cubeta de lectura. El objetivo puede articularse a lo largo de un eje longitudinal, y la lente de tubo puede incluir un componente de lente que también se articula a lo largo de un eje longitudinal dentro de la lente de tubo para garantizar una imagen precisa. Por ejemplo, el componente de lente puede moverse para compensar la aberración esférica provocada por la articulación del objetivo para obtener imágenes de una o más superficies de la cubeta de lectura.

En algunos ejemplos, la cubeta de lectura puede incluir una placa de cubierta translúcida, un sustrato y un líquido intercalado entre los mismos, y una muestra biológica puede ubicarse en una superficie interna de la placa de cubierta translúcida o una superficie interna del sustrato. Por ejemplo, la muestra biológica puede incluir ADN, ARN u otro material genómico que pueda secuenciarse.

El módulo de rastreo de enfoque puede incluir una fuente de luz de rastreo de enfoque y un sensor de rastreo de enfoque, en donde la fuente de luz puede generar un haz de luz, transmitir el haz de luz a través de la pluralidad de componentes ópticos de modo que el haz de luz termina en el sensor de rastreo de enfoque. El sensor de rastreo de enfoque puede acoplarse de manera comunicativa a un procesador y un medio legible por ordenador no transitorio con instrucciones legibles a máquina almacenadas en el mismo. Las instrucciones legibles a máquina, cuando se ejecutan, pueden provocar que el procesador reciba una señal de salida del sensor de rastreo de enfoque y analizar la señal de salida para determinar un conjunto de características del haz de luz. En algunas implementaciones, las instrucciones legibles a máquina, cuando se ejecutan, hacen que el procesador genere además una señal de retroalimentación que indique que uno o más de los componentes ópticos deben reconfigurarse para optimizar el conjunto de características del haz de luz. Uno o más de los subensamblajes modulares pueden ser una unidad reemplazable de campo. Las estructuras de montaje de precisión pueden incluir una ranura, un punto de referencia, una lengüeta, un pasador o una cavidad rebajada, otras estructuras de montaje mecánico como es conocido en la técnica, o cualquier combinación de las mismas.

En algunos ejemplos, el módulo de cámara incluye una pluralidad de sensores ópticos, y el módulo de generación de líneas incluye una pluralidad de fuentes de luz, en donde cada sensor óptico puede orientarse para recibir y detectar un haz de luz desde la fuente de luz correspondiente.

Antes de describir diversos ejemplos de los sistemas y métodos descritos en la presente memoria, es útil describir un entorno de ejemplo con el que se puedan implementar los sistemas y métodos. Un entorno de ejemplo de este tipo es el de un sistema óptico, tal como el ilustrado en la Fig. 1A. El sistema óptico de ejemplo puede incluir un dispositivo para obtener o producir una imagen de una región. El ejemplo esbozado en la Fig. 1 muestra una configuración de imagen de ejemplo de un ejemplo de diseño de luz de fondo.

Como puede verse en el ejemplo de la Fig. 1 A, las muestras de sujetos se ubican en el recipiente 110 de muestra (p. ej., una cubeta de lectura como se describe en la presente memoria), que se coloca en una platina 170 de muestra bajo una lente 142 de objetivo. La fuente 160 de luz y la óptica asociada dirigen un haz de luz, tal como luz láser, a una ubicación de muestra elegida en el recipiente 110 de muestra. La muestra emite fluorescencia y la luz resultante es recogida por la lente 142 de objetivo y se dirige a un fotodetector 140 para detectar la fluorescencia. La platina 170 de muestra se mueve con respecto a la lente 142 de objetivo para colocar la siguiente ubicación de muestra en el recipiente 110 de muestra en el punto focal de la lente 142 de objetivo. El movimiento de la platina 110 de muestra con respecto a la lente 142 de objetivo puede lograrse moviendo la propia platina de muestra, la lente de objetivo, toda la platina óptica o cualquier combinación de lo anterior. Otros ejemplos también pueden incluir mover todo el sistema de formación de imágenes a través de una muestra estacionaria.

El módulo o dispositivo 100 de suministro de fluido dirige el flujo de reactivos (p. ej., nucleótidos fluorescentes, tampones, enzimas, reactivos de escisión, etc.) al (y a través del) recipiente 110 de muestra y la válvula 120 de desechos. En ejemplos particulares, el recipiente 110 de muestra puede implementarse como una cubeta de lectura que incluye conjuntos de secuencias de ácido nucleico en una pluralidad de ubicaciones de muestras en el recipiente 110 de muestra. Las muestras a secuenciar pueden unirse al sustrato de la cubeta de lectura, junto con otros componentes opcionales.

El sistema también comprende un accionador 130 de estación de temperatura y un calentador/enfriador 135 que puede regular opcionalmente la temperatura de las condiciones de los fluidos dentro del recipiente 110 de muestra. El sistema 140 de cámara puede incluirse para monitorear y rastrear la secuenciación del recipiente 110 de muestra. El sistema 140 de cámara puede implementarse, por ejemplo, como una cámara CCD, que puede interactuar con diversos filtros dentro del ensamblaje 145 de conmutación de filtro, la lente 142 de objetivo y el láser de enfoque/conjunto 150 de láser de enfoque. El sistema 140 de cámara no se limita a una cámara CCD y se pueden usar otras cámaras y tecnologías de sensor de imágenes.

La fuente 160 de luz (p. ej., un láser de excitación dentro de un conjunto que comprende opcionalmente múltiples láseres) u otra fuente de luz puede incluirse para iluminar las reacciones de secuenciación fluorescentes dentro de las muestras a través de la iluminación a través de la interfaz 161 de fibra óptica (que puede comprender opcionalmente una o más lentes de reformación de imágenes, un montaje de fibra óptica, etc.). La lámpara 165 de pocos vatios, el láser 150 de enfoque y el dicroico inverso 185 también se presentan en el ejemplo mostrado. En algunos ejemplos, el láser 150 de enfoque se puede apagar durante la formación de imágenes. En otros ejemplos, una configuración de enfoque alternativa puede incluir una segunda cámara de enfoque (no mostrada), que puede ser un detector de cuadrantes, un Position Sensitive Detector (detector sensible a la posición - PSD) o un detector similar para medir la ubicación del haz disperso reflejado desde la superficie concurrente con la recogida de datos.

Aunque se ilustra como un dispositivo retroiluminado, otros ejemplos pueden incluir una luz de un láser u otra fuente de luz que se dirige a través de la lente 142 de objetivo sobre las muestras en el recipiente 110 de muestra. El recipiente 110 de muestra puede montarse en última instancia en una platina 170 de muestra para proporcionar movimiento y alineación del recipiente 110 de muestra con respecto a la lente 142 de objetivo. La platina de muestra puede tener uno o más accionadores para permitir que se mueva en cualquiera de tres dimensiones. Por ejemplo, en términos del sistema de coordenadas cartesianas, se pueden proporcionar accionadores para permitir que la platina se mueva en las direcciones X, Y y Z con respecto a la lente de objetivo. Esto puede permitir que una o más ubicaciones de muestras en el recipiente 110 de muestra se coloquen en alineación óptica con la lente 142 de objetivo.

Un componente 175 de enfoque (eje z) se muestra en este ejemplo como incluido para controlar la colocación de los componentes ópticos con respecto al recipiente 110 de muestra en la dirección de enfoque (típicamente denominado eje z, o dirección z). El componente 175 de enfoque puede incluir uno o más accionadores acoplados físicamente a la platina óptica o la platina de muestra, o ambas, para mover el recipiente 110 de muestra en la platina 170 de muestra con respecto a los componentes ópticos (p. ej., la lente 142 de objetivo) para proporcionar un enfoque adecuado para el funcionamiento de formación de imágenes. Por ejemplo, el accionador puede estar físicamente acoplado a la platina respectiva tal como, por ejemplo, mediante unión mecánica, magnética, fluida u otra unión o contacto directa o indirectamente a o con la platina. El uno o más accionadores pueden configurarse para mover la platina en la dirección z mientras se mantiene la platina de muestra en el mismo plano (p. ej., manteniendo un nivel u actitud horizontal, perpendicular al eje óptico). Los uno o más accionadores también se pueden configurar para inclinar la platina. Esto puede hacerse, por ejemplo, de modo que el recipiente 110 de muestra pueda nivelarse dinámicamente para tener en cuenta cualquier pendiente en sus superficies.

El enfoque del sistema generalmente se refiere a alinear el plano focal de la lente de objetivo con la muestra de la que se van a formar imágenes en la ubicación de muestra elegida. Sin embargo, el enfoque también puede referirse a ajustes al sistema para obtener una característica deseada para una representación de la muestra tal como, por ejemplo, un nivel deseado de nitidez o contraste para una imagen de una muestra de ensayo. Debido a que la profundidad utilizable del campo del plano focal de la lente de objetivo puede ser pequeña (a veces del orden de 1 pm o menos), el componente 175 de enfoque sigue estrechamente la superficie de la que se están formando imágenes. Debido a que el recipiente de muestra no es perfectamente plano como se fija en el instrumento, el componente 175 de enfoque se puede configurar para seguir este perfil mientras se mueve a lo largo de la dirección de escaneo (denominada en la presente memoria eje Y).

La luz que emana de una muestra de ensayo en una ubicación de muestra de la que se están formando imágenes se puede dirigir a uno o más detectores 140. Los detectores pueden incluir, por ejemplo, una cámara CCD. Se puede incluir un orificio y colocarlo para permitir que solo la luz que emana del área de enfoque pase al detector. El orificio puede incluirse para mejorar la calidad de la imagen filtrando componentes de la luz que emana de las áreas que están fuera del área de enfoque. Pueden incluirse filtros de emisión en el ensamblaje 145 de conmutación de filtro, que pueden seleccionarse para registrar una longitud de onda de emisión determinada y para cortar cualquier luz de láser parásita.

En diversos ejemplos, el recipiente 110 de muestra puede incluir uno o más sustratos sobre los que se proporcionan las muestras. Por ejemplo, en el caso de un sistema para analizar un gran número de diferentes secuencias de ácido nucleico, el recipiente 110 de muestra puede incluir uno o más sustratos en donde los ácidos nucleicos a secuenciar están enlazados, unidos o asociados. En diversos ejemplos, el sustrato puede incluir cualquier sustrato o matriz inerte a la que se puedan unir ácidos nucleicos, tales como, por ejemplo, superficies de vidrio, superficies de plástico, látex, dextrano, superficies de poliestireno, superficies de polipropileno, geles de poliacrilamida, superficies de oro y obleas de silicio. En algunas aplicaciones, el sustrato está dentro de un canal u otra área en una pluralidad de ubicaciones formadas en una matriz o serie a través del recipiente 110 de muestra.

Aunque no se ilustra, puede proporcionarse un controlador para controlar el funcionamiento del sistema de escaneo. El controlador puede implementarse para controlar aspectos del funcionamiento del sistema tales como, por ejemplo, operaciones de enfoque, movimiento de la platina y formación de imágenes. En diversos ejemplos, el controlador puede implementarse usando hardware, algoritmos (p. ej., instrucciones ejecutables a máquina) o una combinación de lo anterior.

Por ejemplo, en algunas implementaciones, el controlador puede incluir una o más CPU o procesadores con memoria asociada. Como otro ejemplo, el controlador puede comprender hardware u otros circuitos para controlar el funcionamiento, tal como un procesador informático y un medio legible por ordenador no transitorio con instrucciones legibles a máquina almacenadas en el mismo. Por ejemplo, este circuito puede incluir uno o más de los siguientes: field programmable gate array (serie de puertas programables en campo - FPGA), application specific integrated circuit (circuito integrado de aplicación específica - ASIC), programmable logic device (dispositivo lógico programable - PLD), complex programmable logic device (dispositivo lógico programable complejo - CPLD), una programmable logic array (serie lógica programable - PLA), una programmable array logic (lógica de serie programable - PAL) u otro dispositivo de procesamiento o circuito similar. Como otro ejemplo más, el controlador puede comprender una combinación de este circuito con uno o más procesadores.

Aunque los sistemas y métodos pueden describirse en la presente memoria de tiempo a tiempo en el contexto de este sistema de ejemplo, esto es solo un ejemplo con el que se pueden implementar estos sistemas y métodos. Después de leer esta descripción, un experto en la técnica entenderá cómo los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden implementarse con este y otros escáneres, microscopios y otros sistemas de formación de imágenes.

Los ejemplos de la tecnología descrita en la presente memoria proporcionan sistemas y métodos analíticos ópticos modulares. La Fig. 1B es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra un sistema 180 analítico óptico modular de ejemplo. El sistema 180 puede incluir una pluralidad de subensamblajes modulares. Por ejemplo, en algunos ejemplos, el sistema 180 comprende cuatro módulos de subensamblaje: line generation module (módulo 182 de generación de líneas - LGM), focus tracking module (módulo 184 de rastreo de enfoque - FTM), camera module (módulo 186 de cámara - CAM) y emission optical module (módulo 188 óptico de emisión - EOM). Como se usa en la presente memoria en el contexto del LGM, FTM, EOM o CAM, un módulo se refiere a una unidad de hardware (p. ej., un subensamblaje modular).

En algunos ejemplos, el LGM 182 puede incluir una o más fuentes de luz. En algunos ejemplos, la una o más fuentes de luz pueden incluir fuentes de luz coherentes, tales como diodos láser. En algunos ejemplos, el LGM 182 puede incluir una primera fuente de luz configurada para emitir luz en longitudes de onda roja o verde, y una segunda fuente de luz configurada para emitir luz en longitudes de onda verde o azul. El LGM 182 puede incluir además componentes ópticos, tales como superficies de enfoque, lentes, superficies reflectantes o espejos. Los componentes ópticos pueden colocarse dentro de un espacio cerrado de LGM 182 como dirigir y enfocar la luz emitida desde una o más fuentes de luz en un subensamblaje modular adyacente. Uno o más de los componentes ópticos de LGM 182 también pueden configurarse para conformar la luz emitida desde una o más fuentes de luz en patrones deseados. Por ejemplo, en algunos ejemplos, los componentes ópticos pueden formar la luz en patrones de línea (p. ej., usando una o más lentes Powel, u otras lentes de conformación de haz, componentes de difracción o de dispersión). Uno o más de los componentes ópticos pueden estar ubicados en uno o más de los otros subensamblajes modulares. Uno o más de los subensamblajes modulares también pueden incluir uno o más subcomponentes reemplazables de campo. Por ejemplo, el LGM 182 puede incluir uno o más módulos de láser que pueden retirarse individualmente del LGM 182 y reemplazarse.

En algunos ejemplos, el subensamblaje modular adyacente (acoplado al LGM 182) puede ser EOM 188. La luz de la una o más fuentes de luz del LGM 182 puede dirigirse fuera del LGM 182 y al EOM 188 a través de un deflector de interfaz unido al LGM 182 y/o EOM 188. Por ejemplo, el deflector de interfaz puede ser un orificio formado para permitir que la luz pase a través de su centro, mientras se oculta la interferencia de las fuentes de luz externas. El EOM 188 también puede incluir un objetivo, una lente de tubo y u otros componentes ópticos configurados para conformar, dirigir y/o enfocar luz fluorescente excitada por la una o más fuentes de luz de LGM 182.

La luz que pasa a través del EOM 188 puede dirigirse a uno de los otros subensamblajes modulares adyacentes, por ejemplo, CAM 186, a través de un puerto de interfaz. El CAM 188 puede incluir uno o más sensores de luz. En algunos ejemplos, un primer sensor de luz puede configurarse para detectar luz de la primera fuente de luz del LGM 182 (p. ej., en una longitud de onda roja o verde), y un segundo sensor de luz puede configurarse para detectar luz de la segunda fuente de luz del LGM 182 (p. ej., una longitud de onda verde o azul). Los sensores de luz del CAM 186 pueden colocarse dentro de un espacio cerrado en una configuración tal como para detectar luz de dos haces de luz incidentes en donde los haces de luz incidente pueden estar separados por una distancia predeterminada (p. ej., entre 1 mm y 10 mm) basándose en el paso de los dos sensores. En algunas implementaciones, el primer sensor de luz y el segundo sensor de luz pueden estar separados entre sí entre 3 mm y 8 mm. Los sensores de luz pueden tener una superficie de detección dimensionada de manera suficiente para permitir la desviación del haz, por ejemplo, debido a efectos térmicos o fluencia mecánica. Los datos de salida de los sensores de luz del CAM 186 pueden comunicarse a un procesador informático. El procesador informático puede implementar entonces instrucciones de programa informático de ordenador para analizar los datos e informar o mostrar las características del haz (p. ej., enfoque, forma, intensidad, potencia, brillo, posición) a una graphical user interface (interfaz gráfica de usuario - GUI) y/o accionadores de control automático y salida de láser para optimizar el haz de láser. La forma y la posición del haz pueden optimizarse accionando la óptica interna del sistema 180 (p. ej., espejos inclinables, lentes articuladas, etc.).

El FTM 184 también puede acoplarse al EOM 188 a través de un puerto de interfaz. El FTM 184 puede incluir instrumentos para detectar y analizar la alineación y enfocar todos los componentes ópticos en el sistema 180. Por ejemplo, el fTm 184 puede incluir una fuente de luz (p. ej., un láser), una óptica y un sensor de luz, tal como una cámara digital o chip CMOS. El láser puede configurarse para transmitir la fuente de luz y la óptica puede configurarse para dirigir la luz a través de los componentes ópticos en el sistema 180 y el sensor de luz puede configurarse para detectar la luz que se transmite a través de los componentes ópticos en el sistema 180 y emitir datos a un procesador informático. El procesador informático puede implementar entonces instrucciones de programa informático de ordenador para analizar los datos e informar o mostrar las características del haz de láser (p. ej., enfoque, intensidad, potencia, brillo, posición) a una graphical user interface (interfaz gráfica de usuario - GUI) y/o accionadores de control automático y salida de láser para optimizar el haz de láser. En algunos ejemplos, el FTM 184 puede incluir un sistema de refrigeración, tal como un sistema de refrigeración de aire o líquido como es conocido en la técnica.

En algunos ejemplos, el LGM 182 puede incluir fuentes de luz que funcionan a potencias más altas para acomodar también velocidades de escaneo más rápidas (p. ej., los láseres en el LGM 182 pueden funcionar en una salida de potencia cinco veces mayor). De manera similar, la fuente de luz del módulo láser 184 puede funcionar a una potencia de salida más alta y/o también puede incluir un sensor óptico de alta resolución para conseguir una precisión de enfoque a escala nanométrica para adaptarse a velocidades de escaneo más rápidas. El sistema de refrigeración de FTM 184 puede potenciarse para acomodar la salida de calor adicional del láser alimentado con mayor potencia usando técnicas de enfriamiento conocidas en la técnica.

En una implementación, cada subensamblaje modular puede acoplarse mecánicamente a uno o más subensamblajes modulares, y/o a una placa 190 de montaje de precisión. En algunos ejemplos, la placa 190 de montaje de precisión puede acoplarse mecánicamente a un ensamblaje 192 de platina. El ensamblaje 192 de platina puede incluir amortiguadores de movimiento, accionadores para accionar uno o más componentes dentro de uno o más subensamblajes modulares, sistemas de refrigeración y/u otros componentes electrónicos o componentes mecánicos como es conocido en la técnica.

Los subensamblajes modulares pueden estar prefabricados, configurados y alineados internamente. En algunas implementaciones, una unidad de control puede acoplarse electrónicamente al ensamblaje 192 de platina y acoplarse de manera comunicativa a una interfaz de usuario para permitir la alineación manual automática o remota de uno o más subensamblajes modulares después de que se hayan acoplado a la placa 190 de montaje de precisión. Cada subensamblaje modular puede ser una field replaceable unit (unidad reemplazable de campo - FRU), de modo que pueda retirarse de la placa 190 de montaje de precisión y reemplazarse por otro subensamblaje modular funcionalmente equivalente sin alterar la alineación o configuración de los otros subensamblajes modulares en el sistema.

Cada módulo está prealineado y precalificado antes de la integración en el sistema 180. Por ejemplo, el conjunto y la configuración del lGm 182 pueden incluir el acoplamiento mecánico de uno o más láseres o diodos láser en un espacio cerrado, y la instalación de la electrónica de control para hacer funcionar los láseres o diodos láser. Todo el LGM 182 puede montarse entonces en un lecho de ensayo y hacerse funcionar para alinear los diodos láser dentro del espacio cerrado, así como cualquier óptica u otros componentes. El espacio cerrado del LGM puede incluir estructuras de montaje externas, tales como pasadores de montaje, puntos de referencia, muescas, lengüetas, ranuras, crestas u otros salientes o hendiduras configuradas para alinear el LGM 182 al lecho de ensayo, así como para la precisión de la placa 190 de montaje cuando se instala en el sistema 180. Una vez que el LGM 182 se ha configurado y analizado, puede instalarse en un sistema 182, o envasarse y almacenarse o enviarse como una field replaceable unit (unidad reemplazable de campo -FRU).

Otros subensamblajes modulares, tales como FTM 184, CAM 186 o EOM 188, pueden ensamblarse, configurarse y analizarse de manera similar antes de la instalación en el sistema 180. Cada subensamblaje modular puede ensamblarse usando métodos de acoplamiento mecáni

dentro del subensamblaje, según se desee. Por ejemplo, los componentes pueden bloquearse en su lugar con sujetadores o soldaduras para detener la movilidad de una vez que el componente se alinea con los otros componentes o el espacio cerrado del subensamblaje modular. Algunos componentes, según se desee, pueden acoplarse con juntas de articulación o dejar que se muevan dentro de un espacio cerrado de modo que su orientación relativa pueda ajustarse después de la instalación en la placa 190 de montaje de precisión. Por ejemplo, cada posicionamiento relativo del subensamblaje modular puede controlarse con precisión usando tolerancias mecánicas predeterminadas (p. ej., alineando el dato a muescas receptoras en un subensamblaje modular adyacente o en la placa 190 de montaje de precisión) tal como para permitir la alineación óptica global del sistema 180 con un número limitado de grados de libertad ajustables (p. ej., menos de 10 grados generales de libertad en algunos ejemplos).

La Fig. 1C es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra una placa 190 de montaje de precisión de ejemplo. La placa 190 de montaje de precisión puede fabricarse a partir de materiales ligeros, rígidos y termorresistentes. En algunas implementaciones, la placa 190 de montaje de precisión puede fabricarse a partir de un metal (p. ej., aluminio), cerámica u otros materiales rígidos como es conocido en la técnica. La placa 190 de montaje de precisión puede incluir estructuras de alineación de precisión configuradas para acoplarse mecánicamente a las correspondientes estructuras de alineación de precisión incorporadas en los espacios cerrados o carcasas de uno o más de los subensamblajes modulares. Por ejemplo, las estructuras de alineación de precisión pueden incluir pasadores de montaje, puntos de referencia, lengüetas, ranuras, muescas, pasacables, imanes, crestas, hendiduras y/u otras estructuras de montaje de precisión conformadas para alinear una primera superficie (p. ej., en la placa 190 de montaje de precisión) a una segunda superficie (p. ej., una superficie externa del espacio cerrado o carcasa de un subensamblaje modular. Haciendo referencia a la Fig. 1C, la placa 190 de montaje de precisión de ejemplo puede incluir una pluralidad de estructuras 194 de montaje de precisión LGM configuradas para aceptar y acoplarse mecánicamente a estructuras de montaje de precisión correspondientes ubicadas en una superficie externa de la carcasa de LGM 182. De manera similar, la placa 190 de montaje de precisión puede incluir una pluralidad de estructuras 196 de montaje de precisión EOM configuradas para aceptar y acoplarse mecánicamente a las estructuras de montaje de precisión correspondientes ubicadas en una superficie externa de ^{la carcasa del EOM 188. Al ubicar LGM}182 ^{y EOM 188 sobre la placa 190 de montaje de precisión usando las}estructuras de montaje de precisión, el LGM 182 y EOM 188 se alinearán entre sí. Las estructuras de alineación de precisión ubicadas en los espacios cerrados de otros subensamblajes modulares (p. ej., el FTM 184 y CAM 186) entonces pueden acoplarse mecánicamente a las respectivas estructuras de alineación de precisión ubicadas en los espacios cerrados de LGM 182 o EOM 188, o en la placa 190 de montaje de precisión.

La Fig. 1D ilustra un diagrama de bloques de un sistema analítico óptico modular ilustrativo. En algunos ejemplos, un sistema analítico óptico modular puede incluir un LGM 1182 con dos fuentes 1650 y 1660 de luz, dispuestas en el mismo. Las fuentes 1650 y 1660 de luz pueden ser diodos láser que emiten haces láser a diferentes longitudes de onda (p. ej., luz roja, verde o azul). Los haces de luz emitidos desde las fuentes 1650 y 1660 de láser pueden dirigirse a través de una lente de conformación de haz o lentes 1604. En algunos ejemplos, se puede usar una única lente de conformación de luz para conformar los haces de luz emitidos desde ambas fuentes de luz. En otros ejemplos, se puede usar una lente de conformación de haz separada para cada haz de luz. En algunos ejemplos, la lente de conformación de haz es una lente Powell, de modo que los haces de luz se conforman en patrones de línea.

El LGM 1182 puede incluir además el espejo 1002 y el espejo semirreflectante 1004 configurado para dirigir los haces de luz a través de un único puerto de interfaz a EOM 1188. Los haces de luz pueden pasar a través de un elemento obturador 1006. El EOM 1188 puede incluir el objetivo 1404 y una platina z 1024 que mueve el objetivo 1404 longitudinalmente más cerca o más lejos de una diana 1192. Por ejemplo, la diana 1192 puede incluir una capa 1550 de líquido y una placa 1504 de cubierta translúcida, y una muestra biológica puede ubicarse en una superficie interna de la placa de cubierta translúcida, así como una superficie interna de la capa de sustrato ubicada debajo de la capa líquida. La platina z puede entonces mover el objetivo para enfocar los haces de luz sobre la superficie interna de la cubeta de lectura (p. ej., enfocado en la muestra biológica). La muestra biológica puede ser ADN, ARN, proteínas u otros materiales biológicos que respondan a la secuenciación óptica como es conocido en la técnica.

El EOM 1188 también puede incluir el espejo reflector 1020 para dirigir la luz a través del objetivo 1404, mientras que permite que pase la luz devuelta desde la diana 1192. En algunos ejemplos, el EOM 1188 puede incluir una lente 1406 de tubo y una lente correctiva 1450. La lente correctiva 1450 puede articularse longitudinalmente más cerca o más lejos del objetivo 1404 usando una platina z 1022 para garantizar la formación de imágenes precisas, p. ej., para corregir la aberración esférica provocada por el objetivo móvil 1404. La luz transmitida a través de la lente correctiva 1450 y la lente 1406 de tubo puede pasar entonces a través del elemento 1012 de filtro y en el CAM 1186. El CAM 1186 puede incluir uno o más sensores ópticos 1050 para detectar luz emitida desde la muestra biológica en respuesta a los haces de luz incidentes.

En algunos ejemplos, el EOM 1188 puede incluir además el espejo semirreflector 1018 para reflejar un haz de luz de rastreo de enfoque emitido desde el FTM 1184 sobre la diana 1192, y después reflejar la luz devuelta desde la diana 1192 de vuelta al FTM 1184. El FTM 1184 puede incluir un sensor óptico de rastreo de enfoque para detectar características del haz de luz de rastreo de enfoque devuelto y generar una señal de retroalimentación para optimizar el enfoque del objetivo 1404 en la diana 1192.

Las Figs. 2A y 2B son diagramas que ilustran estructuras de montaje de precisión en el EOM 188. En varias implementaciones, el EOM 188 puede incluir un espacio cerrado 210 de EOM. El EOM 188 puede acoplarse mecánica ^{y ópticamente al LGM 182, al fTm 184 y al CAM 186 (p. ej., el espacio cerrado del EOM}188 ^{puede incluir uno o más}orificios correspondientes y alineados con un orificio ubicado en un espacio cerrado de cada uno de los otros subensamblajes modulares para permitir que la luz, generada por una o más fuentes de luz en LGM 182 y/o FTM 184 transite a través de los orificios y las ópticas internas del EOM 188). Como se ilustra en la Fig. 2B, el espacio cerrado 210 de EOM puede incluir estructuras 212 de montaje de precisión de FTM configuradas para alinearse y acoplarse mecánicamente (p. ej., unirse físicamente) a las estructuras de montaje de precisión correspondientes ubicadas en una superficie externa de un espacio cerrado del FTM 184. De manera similar, el espacio cerrado 210 de EOM puede incluir estructuras 222 de montaje de CAM configuradas para alinearse y acoplarse mecánicamente a las estructuras de montaje de precisión correspondientes ubicadas en una superficie externa de un espacio cerrado 220 del CAM 186.

Las Figs. 3A, 3B y 3C son diagramas que ilustran estructuras de montaje de precisión en el FTM 184. Con referencia a la Fig. 3A, el FTM 184 puede incluir una fuente de luz y sensores ópticos posicionados dentro del espacio cerrado 300 de FTM. El espacio cerrado 300 de FTM puede incluir puertos de interfaz para interfaces electrónicas 302, 304 y 306 para controlar la fuente de luz y los sensores ópticos. El espacio cerrado 300 de FTM puede incluir también estructuras 312 de montaje de precisión (p. ej., pies de montaje de precisión configurados para acoplarse mecánicamente a los rebajes o ubicaciones predeterminadas en la placa 190 de montaje de precisión). El espacio cerrado 300 de FTM puede incluir además estructuras 314 de montaje de precisión configuradas para alinearse y acoplarse mecánicamente a las correspondientes estructuras 212 de montaje de precisión ubicadas en una superficie externa del espacio cerrado 210 de EOM

Preensamblar, configurar, alinear y analizar cada subensamblaje modular, y después montar cada una en la placa 190 de montaje de precisión para ayudar en la alineación del sistema, puede reducir la cantidad de alineación posterior a la instalación requerida para satisfacer las tolerancias deseadas. En un ejemplo, la alineación posterior a la instalación entre el EOM 188 y cada uno de los otros módulos de subensamblaje puede lograrse mediante la interfaz de puertos de módulo correspondientes (p. ej., un puerto EOM/FTM, un puerto EOM/CAM y un puerto EOM/LGM), y alinear los subensamblajes modulares entre sí articulando manual o automáticamente la posición (en el eje X, Y o Z), el ángulo (en la dirección X o Y) y la rotación de cada subensamblaje modular. Algunos de los grados de libertad pueden estar limitados por estructuras de alineación de precisión que predeterminan la posición y orientación del subensamblaje modular con respecto a la placa 190 de montaje de precisión y subensamblajes modulares adyacentes. El ajuste y la alineación de las ópticas internas del sistema 180 pueden lograrse entonces articulando los componentes internos a los subensamblajes modulares (p. ej., inclinando o moviéndose en espejos y lentes X, Y o Z).

La Fig.4A es un diagrama de vista lateral que ilustra un sistema analítico óptico modular de ejemplo. Como se ilustra en la Fig. 4A, el LGM 182 y el EOM 188 pueden estar alineados y acoplados mecánicamente a la placa 190 de montaje de precisión, así como entre sí. El EOM 188 puede incluir un objetivo 404 alineado, a través del espejo 408 con la lente 406 de tubo, que a su vez está acoplada ópticamente al LGM 182, de modo que los haces de luz generados por el LGM 182 transmiten a través de un deflector de interfaz entre el LGM 182 y el EOM 188, pasan a través del objetivo 404, y golpean una diana óptica. La radiación de luz que responde del objetivo puede entonces pasar hacia atrás a través del objetivo 404 y hacia la lente 406 de tubo. La lente 406 de tubo puede incluir un elemento 450 de lente configurado para articularse a lo largo del eje z para corregir los artefactos de aberración esférica introducidos por la formación de imágenes del objetivo 404 a través de un grosor variado del sustrato de cubeta de lectura o vidrio de cubierta. Por ejemplo, las Figs.4B y 4C son diagramas de bloques que ilustran diferentes configuraciones de la lente 406 de tubo. Como se ilustra, el elemento 450 de lente puede articularse más cerca o más lejos del objetivo 404 para ajustar la forma y el trayecto del haz.

En algunas implementaciones, el EOM 188 puede acoplarse mecánicamente a una platina z, p. ej., controlada por accionadores en la platina 192 de alineación. En algunos ejemplos, la platina z puede estar articulada por una bobina de precisión y accionarse mediante un mecanismo de enfoque que puede ajustar y mover el objetivo 404 para mantener el enfoque en una cubeta de lectura. Por ejemplo, la señal para controlar el ajuste del enfoque puede emitirse desde el FTM 184. Esta platina z puede alinear la óptica de EOM, por ejemplo, articulando el objetivo 404, la lente 406 de tubo y/o el elemento 450 de lente.

Las Figs. 5A y 5B son diagramas que ilustran el FTM 184. El FTM 184 puede interactuar con el EOM 188 a través del puerto 502 de interfaz FTM/EOM. Como se ilustra en la Fig. 5A, los haces de luz que se originan en el FTM 184 y que pasan a través de la óptica de EOM 188 pueden reflejar la cubeta 504 de lectura. Como se describe en la presente memoria, el FTM 184 puede configurarse para proporcionar retroalimentación a un procesador informático para controlar la alineación y el posicionamiento de componentes ópticos a lo largo del sistema 180. Por ejemplo, el FTM 184 puede emplear un mecanismo de enfoque que usa dos o más haces de luz paralelos que pasan a través del objetivo 404 y reflejan la cubeta 504 de lectura. El movimiento de la cubeta de lectura lejos de una posición óptima de enfoque puede hacer que los haces reflejados cambien el ángulo a medida que salen del objetivo 404. Ese ángulo puede medirse mediante un sensor óptico ubicado en el FTM 184. En algunos ejemplos, la distancia de la trayectoria de luz entre la superficie del sensor óptico y el objetivo 404 puede estar entre 300 mm y 700 mm de distancia. El FTM 184 puede iniciar un bucle de retroalimentación usando una señal de salida del sensor óptico para mantener una separación lateral predeterminada entre los patrones de puntos de haz de los dos o más haces de luz paralelos ajustando la posición del objetivo 404 usando la platina z en el EOM.

Algunas implementaciones del sistema 180 proporcionan un método de compensación para la formación de imágenes de superficie superior e inferior de la cubeta 504 de lectura. En algunos ejemplos, la cubeta 504 de lectura puede incluir un vidrio de cubierta en capas sobre una capa de líquido y un sustrato. Por ejemplo, el vidrio de cubierta puede tener entre aproximadamente 100 um y aproximadamente 500 um de espesor, la capa líquida puede tener entre aproximadamente 50 um y aproximadamente 150 um de espesor, y el sustrato puede tener entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 1,5 mm de espesor. En un ejemplo, se puede introducir una muestra de ADN en la parte superior e inferior del canal de líquido (p. ej., en la parte superior del sustrato, y la parte inferior del vidrio de cubierta). Para analizar la muestra, el punto focal de los haces de luz incidente a diversas profundidades de la cubeta 504 de lectura puede ajustarse moviendo la platina z (p. ej., para enfocar la parte superior del sustrato o la parte inferior del vidrio de cubierta. El movimiento del objetivo 404 para cambiar los puntos focales del haz incidente dentro de la cubeta 504 de lectura puede introducir artefactos o defectos de la formación de imágenes, tales como la aberración esférica. Para corregir estos artefactos o defectos, el elemento 450 de lente dentro de la lente 406 de tubo puede moverse más cerca o más lejos del objetivo 404.

En algunos ejemplos, el FTM 184 se puede configurar como una única FRU sin componentes internos reemplazables. Para aumentar la longevidad y la fiabilidad de los componentes internos FTM, tales como el láser, la salida del láser puede reducirse (por ejemplo, por debajo de 5 mW).

Las Figs. 6 y 7 son diagramas que ilustran el LGM 182 y el EOM 188. Como se ilustra, el LGM 182 puede interactuar con el EOM 188 a través del deflector 602 de interfaz LGM/EOM. El LGM 182 es una fuente de fotones para el sistema 180. Puede colocarse una o más fuentes de luz (p. ej., fuentes 650 y 660 de luz) dentro de un espacio cerrado de LGM 182. La luz generada a partir de las fuentes 650 y 660 de luz puede dirigirse a través de una lente 604 de conformación de haz y hacia la trayectoria óptica del EOM 188 a través del deflector 602 de interfaz LGM/EOM. Por ejemplo, una fuente 650 de luz puede ser un láser verde y una fuente 660 de luz puede ser un láser rojo. En algunas implementaciones, una fuente 650 de luz puede ser un láser azul y una fuente 660 de luz puede ser un láser verde. Los láseres pueden funcionar a potencias elevadas (p. ej., más de 3 Vatios). Se pueden implementar una o más lentes 604 de conformación de haz para conformar los haces de luz generados a partir de las fuentes de luz en las formas deseadas (p. ej., una línea).

Los fotones generados por las fuentes 650 y 660 de luz (p. ej., fotones de longitud de onda verde o azul y fotones de longitud de onda rojo o verde) pueden excitar fluoróforos en el ADN ubicados en la cubeta 504 de lectura para permitir el análisis de los pares de bases presentes dentro del ADN. La secuenciación de alta velocidad emplea escaneo de alta velocidad para suministrar una dosis de fotones suficiente a los fluoróforos de ADN, para estimular la emisión suficiente de fotones reactivos de la muestra de ADN a detectar por los sensores de luz en el CAM 186.

La lente 604 de conformación de haz puede ser una lente de Powell que extiende la luz gaussiana emitida por los láseres 650 y 660 en un perfil uniforme (en dirección longitudinal), que se asemeja a una línea. En algunas implementaciones, una lente de conformación 604 de haz único puede usarse para múltiples haces de luz (p. ej., tanto un haz de luz roja como verde) que pueden incidir en la parte frontal de la lente 604 de conformación de haz en diferentes ángulos predeterminados (p. ej., más o menos una fracción de un grado) para generar una línea separada de luz láser para cada haz de láser incidente. Las líneas de luz pueden estar separadas por una distancia predeterminada para permitir la detección clara de señales separadas, correspondientes a cada haz de luz, por los múltiples sensores ópticos del CAM 186. Por ejemplo, un haz de luz verde o un haz de luz azul puede en última instancia incidir en un primer sensor óptico en el CAM 186 y un haz de luz roja o un haz de luz verde puede en última instancia incidir en un segundo sensor óptico en el CAM 186.

En algunos ejemplos, los haces de luz primero y segundo pueden coincidir/superponerse cuando entran en la lente 604 de conformación de haz y después comienzan a desplegarse en formas de línea respectivas cuando alcanzan el objetivo 404. La posición de la lente de conformación de haz puede controlarse con una tolerancia estrecha cerca o muy cerca de las fuentes 650 y 660 de luz para controlar la divergencia del haz y optimizar la conformación de los haces de luz, es decir, proporcionando suficiente forma de haz (p. ej., longitud de la línea proyectada por el haz de luz) mientras que aún permite que toda la forma del haz pase a través del objetivo 404 sin recortar ninguna luz. En algunos ejemplos, la distancia entre la lente 604 de conformación de haz y el objetivo 404 es inferior a aproximadamente 150 mm.

En algunas implementaciones, el sistema 180 puede comprender además un subensamblaje modular que tiene un bolsillo para recibir la diana óptica. El cuerpo puede comprender aluminio que incluye un pigmento que tiene una reflectividad de no más de aproximadamente 6,0 %. El cuerpo puede incluir una región de inserción ubicada en la superficie superior y que rodea el bolsillo. El subensamblaje modular puede comprender además una capa de rejilla transparente montada en la región de inserción y puede colocarse por encima de la diana óptica y separarse de la diana óptica por un espacio de franja. El cuerpo puede incluir un bolsillo para recibir la diana óptica. El cuerpo puede incluir una cavidad de difusión ubicada debajo de la diana óptica. La cavidad de difusión puede recibir luz de excitación que pasa a través de la diana óptica. La cavidad de difusión puede incluir una parte inferior de cavidad que tenga un acabado basado en pigmentos que presente de manera reflectante no más de aproximadamente 6,0 %.

Uno de los subensamblajes modulares del sistema 180 puede incluir además un dispositivo de detección óptica. El objetivo 404 puede emitir luz de excitación hacia la diana óptica y recibir emisión de fluorescencia desde la diana óptica. Un accionador puede configurarse para colocar el objetivo 404 a una región de interés próxima a la diana óptica. El procesador puede entonces ejecutar instrucciones de programa para detectar la emisión de fluorescencia desde la diana óptica en conexión con al menos una de la alineación óptica y la calibración de un instrumento.

En algunos ejemplos, el objetivo 404 puede dirigir luz de excitación sobre la diana óptica. El procesador puede derivar información de referencia de la emisión de fluorescencia. El procesador puede utilizar la información de referencia en relación con la al menos una de la alineación óptica y la calibración del instrumento. La diana óptica puede estar montada permanentemente en una ubicación de calibración próxima al objetivo 404. La ubicación de calibración puede estar separada de la cubeta 504 de lectura. El cuerpo sólido puede representar un sustrato que comprenda un material hospedador sólido con el material fluorescente incrustado en el material hospedador. El cuerpo sólido puede representar al menos uno de un epoxi o polímero que encierra puntos cuánticos que emiten fluorescencia en una o más bandas de emisión predeterminadas de interés cuando se irradia con la luz de excitación.

La Fig. 8 es un diagrama que ilustra un proceso de ejemplo para instalar y configurar un sistema 800 analítico óptico modular. El proceso 800 puede incluir colocar una pluralidad de fuentes de luz y una lente de conformación de haz dentro de un primer subensamblaje en la etapa 805. Por ejemplo, la pluralidad de fuentes de luz puede incluir la fuente 650 de luz y la fuente 660 de luz. El primer subensamblaje puede ser un LGM, que puede incluir un espacio cerrado de LGM en donde se montan y alinean las fuentes de luz. La lente de conformación de haz puede ser una lente de Powell, también montada dentro del espacio cerrado de LGM, y configurada para conformar haces de luz generados por las fuentes 650 y 660 de luz en patrones de líneas separados.

El proceso 800 también puede incluir colocar una lente de tubo y el objetivo dentro de un segundo subensamblaje en la etapa 815. Por ejemplo, el segundo subensamblaje puede ser un EOM y puede incluir un espacio cerrado de EOM en el que se montan y alinean el objetivo y la lente de tubo.

El proceso 800 también puede incluir colocar una pluralidad de sensores ópticos dentro de un tercer subensamblaje en la etapa 825. Por ejemplo, el tercer subensamblaje puede ser un CAM y puede incluir un espacio cerrado de CAM en el que están alineados y montados los sensores ópticos. Puede haber un sensor óptico correspondiente a cada fuente de luz de la etapa 805.

El proceso 800 también puede incluir colocar una fuente de luz de rastreo de enfoque y un sensor óptico dentro de un cuarto subensamblaje en la etapa 835. Por ejemplo, el cuarto subensamblaje puede ser un fTm y puede incluir un espacio cerrado de FTM en el que se montan la fuente de luz de rastreo de enfoque y el sensor óptico.

En algunas implementaciones, el proceso 800 puede incluir además someter a ensayo individualmente cada subensamblaje en la etapa 845. Por ejemplo, los ensayos pueden incluir el ajuste y/o la alineación precisos de los componentes internos de cada subensamblaje al espacio cerrado del subensamblaje. Cada subensamblaje puede entonces acoplarse mecánicamente a una placa de montaje de precisión en la etapa 855. Por ejemplo, la placa de montaje de precisión puede ser una placa 190 de montaje de precisión. El sistema completo puede entonces alinearse y ajustarse alimentando la fuente de luz de rastreo de enfoque en el cuarto subensamblaje y capturando una señal de salida del sensor óptico de rastreo de enfoque del cuarto subensamblaje para encontrar un enfoque óptimo de la diana óptica. La señal de salida del objetivo puede ingresarse en un procesador informático configurado para analizar las características de los haces de luz generados por la fuente de luz de rastreo de enfoque, y después proporcionar retroalimentación a los accionadores en uno o más de los subensamblajes, o a una interfaz gráfica de usuario para permitir el ajuste de los componentes ópticos para optimizar la forma, la potencia y el enfoque del haz.

Como se ha indicado anteriormente, en diversos ejemplos, puede usarse un accionador para colocar la platina de muestra con respecto a la platina óptica reposicionando la platina de muestra o la platina óptica (o partes de las mismas), o ambas para lograr la configuración de enfoque deseada. En algunas implementaciones, pueden usarse accionadores piezoeléctricos para mover la platina deseada. En otros ejemplos, puede usarse un accionador de bobina de voz para mover la platina deseada. En algunas aplicaciones, el uso de un accionador de bobina de voz puede proporcionar una latencia de enfoque reducida en comparación con sus homólogos piezoeléctricos. Para ejemplos que usan un accionador de bobina de voz, el tamaño de bobina puede elegirse como un tamaño mínimo de bobina necesario para proporcionar el movimiento deseado de modo que también pueda minimizarse la inductancia en la bobina. La limitación del tamaño de la bobina, y por lo tanto, la limitación de su inductancia, proporciona tiempos de reacción más rápidos y requiere menos tensión para impulsar el accionador.

Como se ha descrito anteriormente, independientemente del accionador utilizado, puede usarse información de enfoque de puntos distintos de una ubicación de muestra actual para determinar la pendiente o la magnitud de cambio en la configuración de enfoque para operaciones de escaneo. Esta información puede usarse para determinar si alimentar la señal de impulso al accionador antes y cómo establecer los parámetros de la señal de impulso. De forma adicional, en algunas implementaciones, el sistema puede precalibrarse para permitir que se determinen umbrales de impulso para el accionador. Por ejemplo, el sistema puede configurarse para suministrar al accionador señales de impulso a diferentes niveles de salida de control para determinar la cantidad más alta de salida de control (p. ej., la cantidad máxima de corriente de impulso) que el accionador puede soportar sin ser inestable. Esto puede permitir que el sistema determine una cantidad de salida de control máxima que se aplicará al accionador.

Como se usa en la presente memoria, el término motor puede describir una unidad dada de funcionalidad que puede realizarse según uno o más ejemplos de la tecnología descrita en la presente memoria. Como se usa en la presente memoria, un motor puede implementarse utilizando cualquier forma de hardware, software o una combinación de los mismos. Por ejemplo, para constituir un motor pueden implementarse uno o más procesadores, controladores, ASIC, PLA, PAL, CPLD, FPGA, componentes lógicos, rutinas de software u otros mecanismos. En la implementación, los diversos motores descritos en la presente memoria pueden implementarse como motores discretos o las funciones y características descritas pueden compartirse en parte o en su totalidad entre uno o más motores. En otras palabras, como sería evidente para un experto en la técnica después de leer esta descripción, las diversas características y funcionalidades descritas en la presente memoria pueden implementarse en cualquier aplicación dada y pueden implementarse en uno o más motores separados o compartidos en diversas combinaciones y permutaciones. Aunque pueden describirse o reivindicarse individualmente diversas características o elementos de funcionalidad como motores separados, un experto en la técnica entenderá que estas características y funcionalidades pueden compartirse entre uno o más elementos de software y hardware comunes, y dicha descripción no requiere o implica que se usan componentes de hardware o software separados para implementar dichas características o funcionalidades.

Cuando los componentes o motores de la tecnología se implementan en su totalidad o en parte usando software, en un ejemplo, estos elementos de software pueden implementarse para operar con un motor informático o de procesamiento capaz de llevar a cabo la funcionalidad descrita con respecto a la misma. Un motor informático de este ejemplo se muestra en la Fig. 9. Se describen diversas implementaciones en términos de este ejemplo de motor informático 900. Después de leer esta descripción, se hará evidente para un experto en la técnica pertinente cómo implementar la tecnología usando otros motores o arquitecturas informáticos.

Con referencia ahora a la Fig. 9, el motor informático 900 puede representar, por ejemplo, capacidades de computación o procesamiento que se encuentran dentro de los ordenadores de sobremesa y portátiles; dispositivos informáticos portátiles (PDA, teléfonos inteligentes, teléfonos móviles, PC de bolsillo, etc.); centrales, superordenadores, estaciones de trabajo o servidores; o cualquier otro tipo de dispositivos informáticos de propósito especial o de propósito general como puede ser deseable o apropiado para una aplicación o entorno dado. El motor informático 900 también puede representar capacidades informáticas incrustadas dentro o disponibles de otro modo para un dispositivo dado. Por ejemplo, un motor informático puede encontrarse en otros dispositivos electrónicos tales como, por ejemplo, cámaras digitales, sistemas de navegación, teléfonos móviles, dispositivos informáticos portátiles, módems, enrutadores, WAP, terminales y otros dispositivos electrónicos que pueden incluir alguna forma de capacidad de procesamiento.

El motor informático 900 puede incluir, por ejemplo, uno o más procesadores, controladores, motores de control u otros dispositivos de procesamiento, tales como un procesador 904. El procesador 904 puede implementarse usando un motor de procesamiento de propósito general o de propósito especial, tal como, por ejemplo, un microprocesador, controlador u otra lógica de control. En el ejemplo ilustrado, el procesador 904 está conectado a un bus 902, aunque puede usarse cualquier medio de comunicación para facilitar la interacción con otros componentes del motor informático 900 o para comunicarse externamente.

El motor informático 900 también puede incluir uno o más motores de memoria, simplemente denominados en la presente memoria como memoria principal 908. Por ejemplo, preferiblemente, se puede usar una random access memory (memoria de acceso aleatorio - RAM) u otra memoria dinámica para almacenar información e instrucciones que se ejecutarán por el procesador 904. La memoria principal 908 también se puede usar para almacenar variables temporales u otra información intermedia durante la ejecución de instrucciones que se ejecutarán por el procesador 904. El motor informático 900 puede incluir igualmente una read only memory (memoria de solo lectura - “ ROM” ) u otro dispositivo de almacenamiento estático acoplado al bus 902 para almacenar información estática e instrucciones para el procesador 904.

El motor informático 900 también puede incluir una o más formas de mecanismo 910 de almacenamiento de información, que puede incluir, por ejemplo, una unidad 912 de medios y una interfaz 920 de unidad de almacenamiento. La unidad 912 de medios puede incluir una unidad u otro mecanismo para soportar medios 914 de almacenamiento fijos o extraíbles. Por ejemplo, puede proporcionarse una unidad de disco duro, una unidad de disco flexible, una unidad de cinta magnética, una unidad de disco óptico, una unidad de CD o DVD (R o RW) u otra unidad de medios extraíble o fija. Por consiguiente, los medios 914 de almacenamiento pueden incluir, por ejemplo, un disco duro, un disquete, cinta magnética, cartucho, disco óptico, un CD o DVD, u otro medio fijo o extraíble que se lee, se escribe o al que se accede por medio de la unidad 912 de medios. Como ilustran estos ejemplos, los medios 914 de almacenamiento pueden incluir un medio de almacenamiento utilizable por ordenador que tiene almacenado en el mismo software o datos informáticos.

En ejemplos alternativos, el mecanismo 910 de almacenamiento de información puede incluir otros instrumentos similares para permitir que los programas informáticos u otras instrucciones o datos sean cargados en el motor informático 900. Dichos instrumentos pueden incluir, por ejemplo, una unidad 922 de almacenamiento fija o extraíble y una interfaz 920. Los ejemplos de dichas unidades de almacenamiento 922 e interfaces 920 pueden incluir un cartucho de programa y una interfaz de cartucho, una memoria extraíble (por ejemplo, una memoria flash u otro motor de memoria extraíble) y una ranura de memoria, una ranura y tarjeta PCMCIA, y otras unidades 922 de almacenamiento fijas o extraíbles e interfaces 920 que permiten que el software y los datos se transfieran desde la unidad de almacenamiento 922 al motor informático 900.

El motor informático 900 también puede incluir una interfaz 924 de comunicaciones. La interfaz 924 de comunicaciones puede usarse para permitir que el software y los datos se transfieran entre el motor informático 900 y los dispositivos externos. Los ejemplos de interfaz 924 de comunicaciones pueden incluir un módem o softmódem, una interfaz de red (tal como una Ethernet, tarjeta de interfaz de red, wiMedia, iEEE 802.XX u otra interfaz), un puerto de comunicaciones (tal como, por ejemplo, un puerto USB, puerto IR, puerto RS232 interfaz Bluetooth® u otro puerto) u otra interfaz de comunicaciones. El software y los datos transferidos a través de la interfaz 924 de comunicaciones pueden transportarse en señales, que pueden ser electrónicas, electromagnéticas (que incluyen las ópticas) u otras señales capaces de intercambiarse por una interfaz 924 de comunicaciones dada. Estas señales pueden proporcionarse a la interfaz 924 de comunicaciones a través de un canal 928. Este canal 928 puede llevar señales y puede implementarse usando un medio de comunicación por cable o inalámbrico. Algunos ejemplos de un canal pueden incluir una línea telefónica, un enlace celular, un enlace de RF, un enlace óptico, una interfaz de red, una red de área local o amplia, y otros canales de comunicaciones alámbricos o inalámbricos.

En este documento, las expresiones “ medio de programa informático” y “ medio utilizable por ordenador” se usan para referirse generalmente a medios tales como, por ejemplo, memoria 908, unidad 920 de almacenamiento, medios 914 y canal 928. Estas y otras diversas formas de medios de programa informático o medios utilizables por ordenador pueden estar involucradas en transportar una o más secuencias de una o más instrucciones a un dispositivo de procesamiento para su ejecución. Dichas instrucciones incorporadas en el medio, generalmente se denominan “código de programa informático” o un “ producto de programa informático” (que pueden agruparse en forma de programas informáticos u otros agrupamientos). Cuando se ejecutan, dichas instrucciones pueden permitir que el motor informático 900 realice características o funciones de la tecnología descrita como se analiza en la presente memoria.

Aunque se han descrito anteriormente diversos ejemplos de la tecnología descrita, debe entenderse que se han presentado solo a modo de ejemplo y no de limitación. Asimismo, los diversos diagramas pueden representar una arquitectura de ejemplo u otra configuración para la tecnología descrita, lo que se hace para ayudar a comprender las características y la funcionalidad que pueden incluirse en la tecnología descrita. La tecnología descrita no está restringida a las arquitecturas o configuraciones de ejemplo ilustradas, pero las características deseadas pueden implementarse usando una diversidad de arquitecturas y configuraciones alternativas. De hecho, será evidente para un experto en la técnica cómo se pueden implementar particiones y configuraciones funcionales, lógicas o físicas alternativas para implementar las características deseadas de la tecnología descrita en la presente memoria. Además, una multitud de diferentes nombres de motor constituyentes distintos de los representados en la presente memoria se pueden aplicar a las diversas divisiones. De forma adicional, con respecto a los diagramas de flujo, las descripciones operativas y las reivindicaciones del método, el orden en donde se presentan las etapas en la presente memoria no obligan a que se implementen diversos ejemplos para realizar la funcionalidad mencionada en el mismo orden a menos que el contexto indique lo contrario.

Debe tenerse en cuenta que todas las combinaciones de los conceptos anteriores (siempre que tales conceptos no sean mutuamente contradictorios) se contemplan como parte del objeto de la invención descrita en la presente memoria. En particular, todas las combinaciones del objeto reivindicado que aparecen al final de esta descripción se contemplan como parte del objeto de la invención descrito en la presente memoria. Por ejemplo, aunque la tecnología descrita se ha descrito anteriormente en términos de diversos ejemplos e implementaciones, debe entenderse que las diversas características, aspectos y funcionalidad descritos en uno o más de los ejemplos individuales no están limitados en su aplicabilidad al ejemplo particular con el que se describen, sino que pueden aplicarse, solos o en diversas combinaciones, a uno o más de los otros ejemplos de la tecnología descrita, ya sea que se describan o no dichos ejemplos y si dichas características se presentan como una parte de un ejemplo descrito o no. Por lo tanto, la amplitud y el alcance de la tecnología descrita en la presente memoria no deberían estar limitados por ninguno de los ejemplos descritos anteriormente.

Los términos y expresiones utilizados en este documento, y variaciones de los mismos, a menos que se indique expresamente lo contrario, deben interpretarse como abiertos, en oposición a limitantes. Como ejemplos de lo anterior: la expresión “que incluye” debe leerse como que significa “que incluye, sin limitación” o similar; el término “ejemplo” se usa para proporcionar ejemplos ilustrativos del artículo en discusión, no una lista exhaustiva o limitante de los mismos; los términos “uno” o “una” deben leerse como “al menos uno/a” , “uno/a o más” o similares; y adjetivos tales como “convencional” , “tradicional” , “ normal” , “estándar” , “conocido” y términos de significado similar no deben interpretarse como limitantes del punto descrito a un período de tiempo dado o a un artículo disponible como de un tiempo dado, sino que en su lugar deben leerse como que abarcan tecnologías convencionales, tradicionales, normales o estándar que pueden estar disponibles o ser conocidas ahora o en cualquier momento en el futuro. Del mismo modo, cuando este documento se refiere a tecnologías que serían evidentes o conocidas por un experto en la técnica, dichas tecnologías abarcan aquellas evidentes o conocidas por el experto en la técnica ahora o en cualquier momento en el futuro.

El término “acoplado” se refiere a la unión directa o indirecta, la conexión, la sujeción, el contacto o la vinculación, y puede referirse a diversas formas de acoplamiento tales como físico, óptico, eléctrico, fluido, mecánico, químico, magnético, electromagnético, comunicativo u otro acoplamiento, o una combinación de los anteriores. Cuando se especifica una forma de acoplamiento, esto no implica que se excluyan otras formas de acoplamiento. Por ejemplo, un componente acoplado físicamente a otro componente puede hacer referencia a la unión física o contacto entre los dos componentes (directa o indirectamente), pero no excluye otras formas de acoplamiento entre los componentes tales como, por ejemplo, un enlace de comunicaciones (p. ej., un enlace RF u óptico) que también acopla de manera comunicativa los dos componentes.

Asimismo, los diversos términos en sí mismos no pretenden ser mutuamente excluyentes. Por ejemplo, un acoplamiento fluido, un acoplamiento magnético o un acoplamiento mecánico, entre otros, puede ser una forma de acoplamiento físico.

La presencia de palabras y expresiones ampliadas tales como “ uno o más” , “ al menos” , “ pero sin limitación” u otras expresiones similares en algunos casos no se leerán con el significado de que se prevé o se requiere el caso más estrecho en casos en donde dichas expresiones ampliadas puedan estar ausentes. El uso del término “ motor” no implica que los componentes o la funcionalidad descritos o reivindicados como parte del motor estén todos configurados en un paquete común. De hecho, cualquiera o todos los diversos componentes de un motor, ya sea lógica de control u otros componentes, pueden combinarse en un solo paquete o mantenerse por separado y pueden distribuirse de forma adicional en múltiples agrupaciones o paquetes o en múltiples ubicaciones.

De forma adicional, los diversos ejemplos expuestos en la presente memoria se describen en términos de diagramas de bloques de ejemplo, diagramas de flujo y otras ilustraciones. Como será evidente para un experto en la técnica después de leer este documento, los ejemplos ilustrados y sus diversas alternativas pueden implementarse sin confinamiento a los ejemplos ilustrados. Por ejemplo, los diagramas de bloques y su descripción adjunta no deben interpretarse como que requieren una arquitectura o configuración particular.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema que comprende;

una pluralidad de subensamblajes modulares y una placa (190) de montaje de precisión;

en donde cada subensamblaje modular comprende un espacio cerrado y una pluralidad de componentes ópticos alineados con el espacio cerrado, y el espacio cerrado comprende una pluralidad de estructuras de montaje de precisión; y

en donde cada subensamblaje modular está acoplado mecánicamente a la placa (190) de montaje de precisión mediante la unión de una estructura de montaje de un subensamblaje modular directamente a una estructura de montaje de precisión correspondiente ubicada en la placa de montaje de precisión,

caracterizado por que mediante el acoplamiento mecánico de cada subensamblaje modular a la placa (190) de montaje de precisión usando la estructura de montaje de un subensamblaje modular respectivo y la estructura de montaje correspondiente en la placa de montaje de precisión, los subensamblajes modulares adyacentes se alinean entre sí tras dicha unión, y en donde dos de los subensamblajes modulares acoplados mecánicamente a la placa de montaje de precisión también se unen entre sí acoplando mecánicamente una estructura de alineación de precisión en uno de los dos subensamblajes modulares a una respectiva estructura de alineación en el otro de los dos subensamblajes modulares;

en donde un primero de los subensamblajes modulares comprende una primera fuente de luz que funciona a una primera longitud de onda, una segunda fuente de luz que funciona a una segunda longitud de onda, y una lente de conformación de haz único alineada a la primera fuente de luz y la segunda fuente de luz, de modo que los haces de luz emitidos desde la primera fuente de luz y la segunda fuente de luz se dirijan a través de la lente (604) de conformación de haz único; y en donde un segundo de los subensamblajes modulares comprende una lente (142) de objetivo acoplada ópticamente a la lente (604) de conformación de haz único en el primero de los subensamblajes modulares, y una lente de tubo acoplada ópticamente a la lente de objetivo, la lente de objetivo para enfocar la luz sobre una cubeta de lectura colocada a una distancia predeterminada de la lente (142) de objetivo.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de subensamblajes modulares comprende un módulo (182) de generación de líneas, un módulo (184) de rastreo de enfoque, un módulo (186) de cámara o un módulo (188) de ópticas de emisión.

3. El sistema de la reivindicación 2, en donde el módulo (182) de generación de líneas comprende la primera fuente de luz que funciona a la primera longitud de onda, la segunda fuente de luz que funciona a la segunda longitud de onda, y la lente de conformación de haz alineada en un ángulo predeterminado a cada fuente de luz, preferiblemente en donde la primera longitud de onda es una longitud de onda verde o una longitud de onda azul, la segunda longitud de onda es una longitud de onda verde o una longitud de onda roja, y la lente de conformación de haz es una lente Powell.

4. El sistema de la reivindicación 3, en donde el módulo de ópticas de emisiones comprende la lente de objetivo acoplada ópticamente al módulo de generación de líneas, en donde el objetivo es para la articulación a lo largo de un eje longitudinal para mover un punto focal del objetivo con respecto a una o más superficies de la cubeta (504) de lectura.

5. El sistema de la reivindicación 4, en donde la cubeta (504) de lectura comprende una placa de cubierta translúcida, un sustrato y un líquido intercalado entre los mismos, y una muestra biológica se ubica en una superficie interior de la placa de cubierta translúcida o una superficie interior del sustrato, preferiblemente en donde la muestra biológica comprende una muestra de ADN o una muestra de ARN.

6. El sistema de la reivindicación 2, en donde el módulo de rastreo de enfoque comprende una fuente de luz de rastreo de enfoque y un sensor de rastreo de enfoque:

en donde la fuente de luz es para generar un haz de luz, transmitir el haz de luz a través de la pluralidad de componentes ópticos de modo que el haz de luz termine en el sensor de rastreo de enfoque; y

el sensor de rastreo de enfoque se acopla de manera comunicativa a un procesador y un medio legible por ordenador no transitorio con instrucciones legibles a máquina almacenadas en el mismo, las instrucciones legibles a máquina, cuando se ejecutan, hacen que el procesador:

reciba una señal de salida del sensor de rastreo de enfoque; y analice la señal de salida para determinar un conjunto de características del haz de luz.

7. El sistema de la reivindicación 6, en donde las instrucciones legibles a máquina, cuando se ejecutan, hacen que el procesador genere además una señal de retroalimentación que indique que uno o más de los componentes ópticos deben reconfigurarse para optimizar el conjunto de características del haz de luz.

8. El sistema de la reivindicación 1, en donde al menos uno de los subensamblajes modulares es una unidad reemplazable de campo.

9. El sistema de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de estructuras de montaje de precisión comprende una ranura, un punto de referencia, una lengüeta, un pasador o una cavidad rebajada.

10. El sistema de la reivindicación 2, en donde el módulo de cámara comprende una pluralidad de sensores ópticos, y el módulo de generación de líneas comprende una pluralidad de fuentes de luz, en donde cada sensor óptico está orientado para recibir y detectar un haz de luz fluorescente emitido desde una diana óptica desencadenado en respuesta a un haz de luz emitido desde una de las fuentes de luz.

11. Un método que comprende:

disponer (805) una pluralidad de fuentes de luz y una lente de conformación de haz único dentro de un primer espacio cerrado;

alinear la lente de conformación de haz único a la pluralidad de fuentes de luz (de modo que los haces de luz emitidos desde cada una de la pluralidad de fuentes de luz se dirijan a través de la lente (604) de conformación de haz único;

disponer (815) una lente tubular y un objetivo dentro de un segundo espacio cerrado; disponer (825) una pluralidad de sensores ópticos dentro de un tercer espacio cerrado; disponer (835) una fuente de luz de rastreo de enfoque y un sensor óptico de rastreo de enfoque dentro del cuarto espacio cerrado; y

montar (855) cada uno del primer espacio cerrado, el segundo espacio cerrado, el tercer espacio cerrado y el cuarto espacio cerrado a una placa de montaje de precisión, de modo que la lente de objetivo dentro del segundo espacio cerrado se acople ópticamente a la lente de conformación de haz único dentro del primer espacio cerrado, en donde el montaje del primer espacio cerrado, el segundo espacio cerrado, el tercer espacio cerrado y el cuarto espacio cerrado a la placa de montaje de precisión comprende unir una estructura de montaje de cada uno del primer espacio cerrado, el segundo espacio cerrado, el tercer espacio cerrado y el cuarto espacio cerrado a su correspondiente estructura de montaje ubicada en la placa de montaje de precisión de modo que los espacios cerrados adyacentes del primer espacio cerrado, el segundo espacio cerrado, el tercer espacio cerrado y el cuarto espacio cerrado se alineen entre sí tras dicha unión;

unir dos espacios cerrados seleccionados del primer espacio cerrado, el segundo espacio cerrado, el tercer espacio cerrado y el cuarto espacio cerrado entre sí acoplando mecánicamente una estructura de alineación de precisión en uno de los dos espacios cerrados seleccionados a una estructura de alineación respectiva en el otro de los dos espacios cerrados seleccionados;

generar un haz de luz de rastreo de enfoque con la fuente de luz de rastreo de enfoque; y transmitir el haz de luz de rastreo de enfoque a través del objetivo, de modo que el haz de luz de rastreo de enfoque se refleje fuera de una cubeta de lectura orientada a una distancia predeterminada desde un extremo distal del objetivo.

12. El método de la reivindicación 11, que comprende además:

recibir un reflejo del haz de luz de rastreo de enfoque en el sensor de rastreo de enfoque; generar una señal de retroalimentación usando el sensor de rastreo de enfoque;

reorientar la lente de tubo, el objetivo o el segundo espacio cerrado, en respuesta a la señal de retroalimentación.

13. El método de la reivindicación 12, que comprende además articular el objetivo a lo largo de un eje longitudinal para mover un punto focal del objetivo con respecto a una o más superficies de la cubeta de lectura.

14. El método de la reivindicación 13, que comprende además fabricar la cubeta de lectura intercalando un líquido entre una placa de cubierta translúcida y un sustrato, y disponer una muestra biológica en la una o más superficies de la cubeta de lectura, preferiblemente que comprende además ubicar la muestra biológica en una superficie superior y una superficie inferior del líquido, en donde la muestra biológica comprende una muestra de ADN o una muestra de ARN.