KR102271703B1 - 플로우 셀 어셈블리 고정 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

플로우 셀 및 카트리지 어셈블리는 예를 들어 유전 시퀀싱을 위해 처리 시스템 내에 로딩될 수 있다. 시스템은 어셈블리를 위치 결정한 다음, 어셈블리를 X 및 Y 방향 양쪽에서의 원하는 기준 위치로 이동시키도록 작동된다. 또한, 작동은 클램프가 플로우 셀, 카트리지, 또는 양쪽 모두와 접촉하여 처리 중에 누름력을 인가하게 한다. 또한, 누름력은 진공 척에 의해 제공될 수도 있다. 유체 연결부는 또한 플로우 셀과 접촉하는 매니폴드에 의해 이루어진다. 누름력은 매니폴드를 플로우 셀에 밀봉하는 데 필요한 힘을 상쇄시킨다.

Description

플로우 셀 어셈블리 고정 시스템 및 방법

관련 출원

본 출원은 2016년 11월 23일자로 출원된 미국 특허출원 제15/359,848호 및 2016년 11월 23일자로 출원된 독일 특허출원 제N2017853호로부터의 우선권을 주장하며; 상기 특허출원 각각은 그 전체 내용이 참고로 본 명세서에 포함된다.

마이크로어레이는, 특히 생물학적 적용에서와 같은 관심 대상의 분석물의 처리 및 검출에서 다수의 목적을 위해 점점 더 많이 사용된다. 이러한 세팅에서, 마이크로어레이는 기판 상에 형성되고, 관심 대상의 분자와 같은 분석물이 기판 상의 부위에 형성되거나 피착될 수 있다. 마이크로어레이는 데옥시리보핵산(DNA) 또는 리보핵산(RNA)의 가닥과 같은 생체 시료를 만들거나, 이미징하거나, 또는 분석하기 위해 사용될 수 있지만, 많은 다른 분석물이 로딩되고 처리될 수도 있다. DNA 및 RNA 분석을 위해 사용될 때, 이러한 마이크로어레이는 이들 분자의 단편(fragment)을 결합하고, 만들며(예를 들어, 혼성화), 연구하는 데 사용될 수 있다. 분자가 피검자 또는 환자로부터 유래할 때, 처리는 단편을 구성하는 핵산의 서열을 나타낼 수 있으며, 이들이 함께 결합되어 피검자의 게놈의 전부 또는 일부를 결정할 수 있다.

많은 적용예에서, 마이크로어레이는 처리를 위해 플로우 셀(flow cell)이라 불리는 어셈블리 내에 위치한다. 플로우 셀은 마이크로어레이 및 마이크로어레이 상에 로딩된 분자를 보호하며, 예를 들어 로딩된 분자와의 반응을 위해, 마이크로어레이의 환경 내로 다른 화학물질을 도입할 수 있게 한다. 또한, 플로우 셀은 종종 분자가 결합되는 부위의 이미징을 가능하게 하며, 결과적인 이미지 데이터가 원하는 분석에 사용된다.

이 기술이 개선됨에 따라, 종래의 플로우 셀 설계, 및 이들 설계가 처리를 위해 로딩되어 적절히 위치할 수 있게 하는 장비의 설계가 진화되어 왔다. 많은 사례에서, 이들 디자인에서 중요한 것은 플로우 셀의 보호 및 견고성의 신뢰도뿐만 아니라, 처리 및 이미징 구성 요소와 관련하여 플로우 셀(및 마이크로어레이)의 위치 맞춤을 가능하게 하는 고도한 정확성이다. 이러한 구성요소에 대한 허용 오차는 특히 이미징을 위해, 그리고 이동이 관련된 경우, 플로우 셀의 변위를 위해 요구될 수 있다. 밀봉된 유체 연결부(sealed fluid connections)가 또한 유용하며, 이들은 신속하고 정확하게 이루어질 수 있다. 또한, 처리량을 개선하기 위해서, 플로우 셀의 고정 및 위치 맞춤, 및 유체 연결부의 완료를 포함한 이들 동작의 대부분 또는 전부는 자동화 또는 반자동화될 수 있다.

따라서, 처리 및 이미징 장비에서 마이크로어레이를 수용하기 위한 개선된 기술에 대한 지속적인 필요성, 및 신뢰성 있고 효율적인 플로우 셀 설계, 및 플로우 셀을 처리 장비에 고정하는 시스템의 설계에 대한 특별한 필요성이 존재한다.

본 개시는 이러한 필요성에 응답하도록 설계된 플로우 셀 고정 시스템 및 방법을 기술한다. 본 개시의 일 양태에 따르면, 마이크로어레이 플로우 셀 어셈블리를 위한 고정 시스템은, 동작 시 플로우 셀 어셈블리를 수용하는 지지체, 및 플로우 셀 어셈블리를 플로우 셀 어셈블리의 평면에 수직인 Z 방향으로 지지체를 향하여 맞물리게 끌어당기도록 작동 가능한 고정 아암을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 또한 플로우 셀 어셈블리를 Z 방향에 수직인 X 방향에서의 제1 기준 위치로 가압(urge)하도록 작동 가능한 제1 구동 요소, 플로우 셀 어셈블리를 Z 방향 및 X 방향에 수직인 Y 방향에서의 제2 기준 위치로 가압하도록 작동 가능한 제2 구동 요소를 포함한다. 단일 고정 동작에서, 작동 시스템은 고정 아암을 작동시켜 플로우 셀 어셈블리를 Z 방향으로 지지체를 향하여 끌어당기고, 제1 구동 요소를 작동시켜 플로우 셀 어셈블리를 X 방향에서의 제1 기준 위치로 가압하며, 제2 구동 요소를 작동시켜 플로우 셀 어셈블리를 Y 방향에서의 제2 기준 위치로 가압한다.

또한, 마이크로 플로우 셀 어셈블리를 위한 고정 시스템이 개시되며, 상기 고정 시스템은, 동작 시 플로우 셀 어셈블리를 수용하는 지지체, 및 단일 동작을 통해, 플로우 셀 어셈블리를 플로우 셀 어셈블리의 평면에 수직인 Z 방향으로 지지체를 향하여, 그리고 Z 방향에 수직인 X 방향에서의 제1 기준 위치로, 그리고 Z 방향 및 X 방향에 수직인 Y 방향에서의 제2 기준 위치로 가압하도록 플로우 셀 어셈블리와 맞물리는 고정 및 위치 결정 어셈블리를 포함할 수 있다.

또한, 처리 장치 내에 플로우 셀 어셈블리를 고정하기 위한 방법이 개시되며, 상기 방법은, 동작 시 플로우 셀 어셈블리를 처리 장치의 지지체 상에 배치하는 단계, 및 단일 동작을 통해, 플로우 셀 어셈블리를 플로우 셀 어셈블리의 평면에 수직인 Z 방향으로 지지체를 향하여, 그리고 Z 방향에 수직인 X 방향에서의 제1 기준 위치로, 그리고 Z 방향 및 X 방향에 수직인 Y 방향에서의 제2 기준 위치로 가압하도록 플로우 셀 어셈블리와 맞물리는 고정 및 위치 결정 어셈블리를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 이들 및 다른 특징, 양태 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽을 때에 더 잘 이해될 것이며, 첨부 도면에서는 유사한 문자가 도면 전반에 걸쳐서 유사한 부분을 나타낸다:
도 1은 예를 들어 본 기술의 양태를 사용하는 생체 샘플에 대한 예시적인 마이크로어레이 처리 시스템의 개략도;
도 2는 도 1에 도시된 유형의 시스템에 포함될 수 있는 기능 구성요소의 개략도;
도 3은 플로우 셀 내로 로딩된 예시적인 마이크로어레이, 카트리지, 및 고려되는 유형의 처리 시스템을 위한 스테이지의 평면도;
도 4는 예시적인 플로우 셀, 및 플로우 셀을 시스템 내에 고정시키고 이를 원하는 기준 위치로 이동시키기 위한 어셈블리의 분해도;
도 5는 예시적인 카트리지 및 플로우 셀의 하부측 평면도;
도 6은 시스템 광학 장치 아래에서 시스템 내로 로딩된 예시적인 카트리지 및 플로우 셀의 부분 단면 입면도;
도 7 내지 도 10은 "클램프 아암 상승(clamp arms raised)" 위치에서의 소정의 구조 요소를 나타내는 플로우 셀의 "공통" 또는 입력측에 대한 예시적인 고정 어셈블리의 사시도;
도 11 내지 도 13은 클램프 아암이 하강되어 있는 어셈블리의 사시도;
도 14 및 도 15는 어셈블리의 측면도;
도 16 내지 도 18은 플로우 셀의 대향 측면에 대한 예시적인 고정 어셈블리의 측면도;
도 19는 어셈블리 내의 플로우 셀의 고정 및 기준 위치로의 이동의 예시적인 동작을 도시하는 흐름도.

이제 도면으로 전환하여 우선 도 1을 참조하면, 마이크로어레이 처리 시스템이 도시되어 있고 참조번호 10으로 표기되어 있다. 시스템은 시퀀싱 장비와 같은 다른 구성요소와 분리될 수 있는 샘플 준비 시스템(12)을 포함할 수 있다. 샘플 준비 시스템(12)은 분자 샘플 또는 분석물이 분석을 위해 준비될 수 있게 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 샘플(16)은 일반적으로 사람, 동물, 미생물, 식물, 또는 기타 제공자와 같은 개인 또는 피검체로부터 취해진다. 물론, 시스템은 무기 분자(non-organic molecule), 합성 분자 등을 포함한, 유기체에서 채취한 샘플과는 다른 샘플과 함께 사용될 수 있다. 샘플은 플로우 셀(20) 내의 어레이(18)에 도입되는 라이브러리에서 준비될 수 있다. 어레이는 샘플의 분자가 부착되고 분석을 위해 증폭되는 알려지거나 결정된 위치에서 정의되는 부위를 가질 것이다. 어레이는, 예를 들어 이미징 및 분석의 다수의 연속적인 동작이 완료될 때까지 주기적으로 수행될 수 있는 어레이의 부위에서 분자의 부착, 도입된 분자의 태깅(tagging), 태깅된 분자의 이미징, 태그의 차단, 플로우 셀의 플러싱(flushing), 및 임의의 다른 처리 기술에 의해, 유체 매질 내로 샘플을 도입할 수 있게 할 뿐만 아니라, 샘플을 분석하는 데 사용되는 화학물질을 도입할 수 있게 플로우 셀 내에 위치한다. 플로우 셀 그 자체는 분석 시스템 내로 도입될 수 있는 카트리지 내에 유지되고, 이하에서 더욱 충실하게 설명되는 바와 같이 제자리에 보유된다.

샘플이 플로우 셀 및 그의 카트리지 내에 준비되면, 도 1에 개략적으로 나타낸 바와 같이 시퀀싱 기구(14) 내에 배치될 수 있다. 기구는 스테이지 및 관련 스테이지 제어 회로(24)를 포함할 수 있다. 스테이지는 플로우 셀 및 어레이를 포함하는 카트리지를 수용하고 고정할 수 있게 하며, 처리 중에 어레이를 다수의 축으로 변위시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, Z축(수직으로 배향될 수 있음)에서, 어레이는 예를 들어 포커싱을 위해 이미징 광학 장치를 향하여 그리고 그로부터 멀어지게 이동될 수 있다(그리고 일부 경우에는, 이미징 시스템의 일부가 이 Z 방향으로 이동될 수 있다). Z축에 수직인 XY 평면이라고 지칭될 수 있는 평면에서, 스테이지는 어레이를 2차원으로 변위시키기 위해 (카트리지의 이동에 의해) 플로우 셀을 이동시킬 수 있어, 어레이 상의 모든 관심 영역을 이미징할 수 있게 한다(그리고, 일부 경우에는, 광학 장치가 그 대신에 또는 그에 더하여 이 XY 평면에 평행하게 이동될 수도 있다). 스테이지는, 위치 및 이동의 검출을 가능하게 하고, 제어 회로가 원하는 대로 어레이의 위치 및 이동을 조정할 수 있게 하는 소형 모터, 센서 및 기타 액추에이터 또는 피드백 디바이스를 포함할 수 있다.

기구는 또한 이미징 시스템 및 관련 제어 회로(26)를 포함할 것이다. 많은 다른 기술이 이미징을 위해, 또는 보다 일반적으로 어레이 부위에서 분자를 검출하기 위해 사용될 수 있지만, 현재 고려되는 실시형태는 형광 태그의 여기를 유발하는 파장에서 공초점(confocal) 광학 이미징을 사용할 수 있게 한다. 태그의 흡수 스펙트럼에 의해 여기된 태그는 결국에 그의 방출 스펙트럼에 의해 형광 신호를 리턴한다. 이미징 시스템은 이러한 신호를 포착하는 것, 신호 방출 부위의 분석을 가능하게 하는 해상도로 픽셀화 이미지 데이터를 처리하는 것, 및 결과적인 이미지 데이터(또는 이로부터 유도된 데이터)를 처리 및 저장하는 것에 적합하다.

기구는 유체 시스템 및 관련 제어 회로(28)를 더 포함한다. 유체 시스템은, 순환 처리 및 분석 중에 적절한 시간에 플로우 셀 내로 도입될 어레이의 부위에 부착될 수 있는 분자를 포함할 수 있는 특정 유체를 허용한다. 유체 시스템은 이러한 목적을 위한 밸브뿐만 아니라, 처리 중에 원하는 유체에 접근하고 그 유체가 플로우 셀을 통해 제어된 방식으로 도입되게 하는 펌프 또는 기타 유체 가압 또는 이송 구성요소를 포함할 수 있다. 유체 시스템, 또는 다른 병렬 시스템은 또한 가열 및 냉각 양쪽에 의해 광전지(photocell) 내의 온도를 제어할 수도 있다.

도 1의 블록(30)은 기구 제어 시스템을 나타낸다. 이러한 요소의 수집은 기구의 하위 시스템, 즉 가열 및 냉각을 위한 것과, 시스템과 기타 구성요소 간의 근거리 및 원격 양쪽으로 인터페이싱하기 위한 것을 포함한, 기구의 스테이지, 이미징 시스템, 유체 시스템, 및 임의의 다른 보조 시스템의 전체 또는 감독 또는 조정 제어 시스템으로 간주될 수 있다. 일반적으로, 기구 제어 시스템(30)은, 하나 이상의 범용 또는 특정 용도의 프로세서 또는 컴퓨터를 포함할 수 있는 처리 회로(32)를 포함할 것이다. 메모리 회로(34)는 처리 회로(32)에 의해 수행되는 기구의 로딩, 처리, 이미징, 및 기타 작업을 실행하기에 바람직한 프로그램, 세팅, 제어 또는 처리 파라미터, 임의의 다른 정보를 저장하는 데 사용된다. 참조 번호 36으로 표기된 인터페이스 회로는, 카트리지 및 플로우 셀의 고정, 어레이의 이동, 어레이의 이미징, 플로우 셀을 통한 유체의 이동 등을 위한 것을 포함한, 처리 회로(32)가 다른 제어 회로의 작동을 위한 커맨드를 생성 및 발행할 수 있게 하고, 센서로부터의 피드백을 수신할 수 있게 하기 위해 필요한 임의의 인터페이스 회로를 포함할 수 있다. 이러한 인터페이스 회로는 또한, 많은 경우에 소정의 세팅, 샘플 정보, 테스트 정보, 상태, 에러 등의 디스플레이를 위해 시스템에 통합될 조작자 인터페이스(38)를 통해 조작자에 의한 시스템과의 상호 작용을 가능하게 할 수도 있다. 인터페이스(38)는 또한 조작자에 의한 커맨드의 입력을 가능하게 할 수도 있다.

인터페이스 회로(36)는 또한, 시스템이 참조 번호 40으로 나타낸 바와 같이 외부 또는 원격 시스템 및 메모리와 인터페이싱할 수도 있게 한다. 이러한 외부 시스템은 기구에 대해 근거리에 또는 원격 위치에 있을 수 있다. 또한, 많은 분석 작업은 샘플의 처리 후에 수행될 수 있고, 심지어 훨씬 나중에 또는 다른 위치에서도 수행될 수 있다. 외부 메모리는 또한 클라우드 기반 데이터 스토리지를 포함할 수도 있다. 저장된 데이터 및 후속 분석은 이미지 데이터의 판독, 샘플 내의 분자를 식별하기 위한 이미지 데이터의 처리, 분자의 연장된 길이의 시퀀싱 및 편집(compilation)을 위한 데이터의 저장 및 처리, 게놈 시퀀싱 등을 가능하게 할 수도 있다.

도 2는 메모리 회로(34) 및 기구의 처리 및 인터페이스 구성요소를 좀 더 상세하게 도시한다. 상기한 바와 같이, 메모리 회로(34)는 샘플의 처리 중에 기구에서 수행되는 데이터, 세팅, 및 루틴을 포함할 것이다. 메모리 회로는, 예로서 온보드 및 오프보드 양쪽에서 프로그램가능 판독 전용 메모리, 플래시 메모리, 랜덤 액세스 메모리와 같은 임의의 원하는 유형의 휘발성 및 비휘발성 메모리 양쪽 모두를 포함할 수 있다. 메모리 회로는, 기구 세팅 및 프로그래밍에 액세스하고, 메모리 회로 내에 저장된 루틴을 수행하며, 이미지 데이터 및 기타 감지 신호를 저장하기 위해 하나 이상의 프로세서(32)에 의해 액세스 가능하다.

도 2에 도시된 실시형태에서는, 소정의 저장된 루틴 또는 프로그래밍이 도시되어 있다. 예를 들어, 메모리 회로는 카트리지를 저장할 것이고 플로우 셀 로딩 및 고정 프로그래밍이 참조 번호 42로 표시되어 있다. 이러한 프로그래밍은, 카트리지 및 플로우 셀이 현재 고려되는 실시형태에서 수동으로 수행되는 기구 내로 로딩될 때에 실행되지만, 자동화 또는 반자동화 로딩이 고려될 수도 있다. 일반적으로, 카트리지 및 플로우 셀은, 상기한 바와 같이, 샘플이 어레이 내에 준비된 후이다. 프로세서는, 프로그래밍에 기초하여, 로딩 위치 내로 이동시키는 것, 카트리지 및 플로우 셀을 원하는 X 및 Y 기준 위치로 이동시키는 것, 카트리지 및 플로우 셀을 제자리에 고정시키는 것, 진공과 같은 관련 구성요소를 작동시키는 것, 카트리지 및 플로우 셀에 합치되는 유체 매니폴드와 같은 유체 구성요소의 작동을 개시하는 것 등을 위해 기구의 구성요소에 지시할 수 있다. 이들 처리 기술은 자동화 또는 반자동화 방식으로 수행될 수 있다. 이러한 로딩 및 고정에 대한 상세가 이하에 제공된다. 이와 함께, 진공 척 및/또는 스테이지의 기타 주변 구성요소가 카트리지 및 플로우 셀을 위한 지지체로 고려될 수 있다. 또한, 플로우 셀이 카트리지 내에 로딩되면, 이들은 함께 본 명세서에서 "플로우 셀 어셈블리"라고 지칭될 수 있다.

도 2의 참조 번호 44는 카트리지 및 플로우 셀 인식 프로그래밍을 도시한다. 소정의 실시형태에서, 수행될 테스트 또는 처리, 실시예의 피검체 제공자, 임의의 다른 관련 데이터와 같은, 기구에 의해 검출될 수 있는 임의의 유용한 정보를 식별하기 위해 카트리지 또는 플로우 셀 상에 태그, 라벨링, 또는 임의의 다른 바람직한 표시가 제공될 수 있다. 프로그래밍(44)은, 데이터를 검출하는 것, 데이터를 처리하는 것, 기구에 의해 수행되는 이미징 및/또는 분자 특성화와 관련하여 원하는 형태로 데이터를 저장하는 것을 가능하게 할 수 있다.

유체 제어 프로그래밍(46)은 밸브, 펌프, 압력 및 흐름 센서, 매니폴드 제어 요소 등과 같은 유체 요소의 시퀀싱을 가능하게 한다. 일반적으로, 유체 제어 프로그래밍은 광전지 및 카트리지가 제자리에 고정되고 유체 매니폴드에 밀봉 연결부가 형성된 후에 유체 제어 신호의 개시를 가능하게 하기 위해 카트리지 및 플로우 셀 고정 프로그래밍의 요소와 통합된다.

광학 시스템 제어 프로그래밍(48)은, 처리 회로가 어레이 부위를 이미징하기 위해 광학 장치 또는 카트리지 및 플로우 셀 중 어느 하나, 또는 양쪽 모두를 이동할 수 있게 한다. 예시적인 시퀀싱 적용예에서, 예를 들어, 적절한 분자가 도입되고 부위에 부착되면, 유체 제어 프로그래밍은 플로우 셀의 플러싱을 가능하게 하고, 이어서 이미징 시스템에 의한 이미징을 위해 플로우 셀을 원하는 위치로 이동시킬 수 있다. 이미징이 특정 사이클에서 완료되면, 모든 원하는 시퀀싱이 완료될 때까지 플로우 셀을 이동시키는 것, 광학 시스템을 이동시키는 것, 시퀀싱의 연속 동작을 위해 유체 및 성분을 도입하는 것 등을 위해, 또 다른 명령어가 발행될 수 있다.

상기한 바와 같이, 처리 회로는 도 2에 도시되지 않은 인터페이스 회로와 함께 시스템이 다양한 액추에이터 및 센서를 제어할 수 있게 한다. 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 인터페이스 회로(50)는 제어 신호가 발행되고 처리를 위해 피드백 신호가 수신될 수 있게 한다. 제어 신호는, 예를 들어, 참조 번호 52로 나타낸 바와 같이 다양한 모터 및 밸브의 제어를 위해 발행될 수 있다. 위치 센서, 흐름 제어 센서, 온도 센서 등과 같은 센서(54)로부터의 피드백 신호는 인터페이스 회로에 의해 처리 회로로 다시 제공될 것이다.

도 3은 마이크로어레이를 보유하는 하나 이상의 플로우 셀이 분석을 위해 로딩될 수 있는 처리 시스템의 예시적인 스테이지 하위 어셈블리를 도시한다. 스테이지(56)는, 전체 시스템에 조립되고 전술한 제어 회로 및 광학 구성요소와 인터페이싱하도록 설계된다. 스테이지는 처리 및 분석 중에, 특히 시퀀싱 동작 동안 사용되는 유체 기반 화학물질의 유입 및 유출을 위해 제공되는 유체 라인(58)을 수용한다. 리세스(60)가 스테이지 내에 제공되어 하나 이상의 카트리지 및 플로우 셀 어셈블리를 수용한다. 도 3에 도시된 실시형태에서, 예를 들어 스테이지는 각각의 플로우 셀(66, 68)을 보유하는 2개의 카트리지(62, 64)를 수용하도록 설계된다. 이 배치는, 유입측(70)이 때로는 "공통(common)"측이라고 지칭되고 대향 또는 유출측(72)이 때로는 "포스트(post)"측이라고 인용되는, 플로우 셀을 통한 유체의 흐름 방향으로 배향된 것으로 생각될 수 있다. 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 카트리지는 각각의 플로우 셀을 각각 보유하고, 고정 어셈블리가 공통측 및 포스트측 상에 제공되어 카트리지 및 플로우 셀을 시스템 내의 제자리에 보유하고, 처리를 위해 플로우 셀을 기준 위치로 이동시킨다. 도 3에 도시된 실시형태에서, 클램프 노치(74, 76)가 이러한 목적으로 각 카트리지의 대향 측면에 제공된다. 또한, X 방향 로케이터 노치(78, 80)가 각 카트리지의 측면 상에 제공된다. 클램프 아암(82 및 84)은, 카트리지가 스테이지 내에 로딩된 후, 후술하는 바와 같이, 클램프 노치를 통해 연장되는 클램프 위치로 이동하여 카트리지 및 플로우 셀을 제 위치에 보유한다. 도시된 실시형태에서, 노치(78, 80)는, 어셈블리가 카트리지 및 플로우 셀을 원하는 X 방향 기준 위치로 시프트하도록 작동될 때에 X 방향 이동을 가능하게 하면서, 카트리지 및 플로우 셀을 다소 느슨하게 위치시키기 위해 핀이 노치 내로 돌출하도록 크기가 정해진다는 것에 주목할 수 있다.

본 개시에서는, X, Y 및 Z 방향 또는 축에 관하여 좌표계의 방향에 대해 참조된다는 것에 주목할 수 있다. 이 직교 좌표계에서, X 방향과 Y 방향은 플로우 셀의 길이 및 폭과 정렬되며, 서로 직각(수직)이다. 이와 함께, 그들은 플로우 셀의 평면에 대응하는 XY 평면 또는 플로우 셀의 평면에 평행한 평면을 정의한다. Z 방향은 X 및 Y 방향에 직각(수직)이다. 많은 실시형태에서, 이미징 광학 장치는 플로우 셀의 다른 부분의 이미징을 가능하게 하도록 X 및 Y 방향으로 이동 가능할 수 있고(또는 플로우 셀이 X 및 Y 방향을 따라 이동 가능할 수 있거나, 또는 이미징 구성요소 및 플로우 셀 양쪽 모두가 X 및 Y 방향을 따라 이동 가능할 수 있고), 이미징 광학 장치 또는 플로우 셀, 또는 양쪽 모두는 플로우 셀의 부위 상에 이미징 시스템의 포커싱을 가능하게 하도록 Z 방향으로 이동 가능할 수도 있다.

도 4는 전체 어셈블리로부터 제거되고 설명 목적을 위해 분해된 스테이지의 구성요소를 도시한다. 상기한 바와 같이, 카트리지(62)는 각각의 플로우 셀(66)을 보유한다. 카트리지 내에 장착되면, 카트리지 및 플로우 셀은 플로우 셀을 직접 취급할 필요없이 조작될 수 있는 어셈블리로서 작용한다. 도시된 카트리지는 측부(86, 88) 및 단부(90, 92)를 포함하는 프레임형 구조를 갖는다. 클램프 노치(74, 76)는 도시된 바와 같이 단부에 형성된다. X 로케이터 노치(78)는, 이 실시형태에서 측부(88)에 형성되고, X 방향에서의 원하는 기준 위치로 이동하기 전에 광전지를 느슨하게 위치시키기 위한 핀을 수용할 것이다. 또한, 도면에서는, 처리 중에 마이크로어레이에 걸쳐서 유체 화학물질의 흐름을 가능하게 하는, 플로우 셀 내에 형성된 유로(94)를 볼 수 있다. 탭 또는 레그(96)는, 시스템에서의 조작을 가능하게 하고 카트리지를 지지체 내에 위치 결정하는 것을 돕도록 카트리지로부터 연장될 수 있다.

카트리지 및 플로우 셀 아래의 위치에는 진공 척(98)이 있다. 진공 척은, 플로우 셀이 시스템 내에 장착될 때, 플로우 셀을 진공 척의 표면과 더 근접하게 맞물리도록 끌어당기는 부압을 제공할 수 있게 한다. 결과적인 힘은, 플로우 셀을 제자리에 보유하고 처리 및 이미징을 위해 보다 평탄하거나 보다 평면을 유지하는 데 도움을 준다.

공통측 고정 어셈블리(common-side securement assembly)(100)가 카트리지 및 플로우 셀의 유입측 상에 제공되는 한편, 포스트측 고정 어셈블리(post-side securement assembly)(102)는 대향 단부에 제공된다. 도 4에서는, 공통측 어셈블리 상에 제공된 Y 방향 로케이터 핀(104)을 볼 수 있다. 이 핀, 또는 임의의 다른 적합한 Y 방향 로케이터 특징부는 어셈블리 내의 다른 곳, 또는 대향 또는 다른 측면에 제공될 수 있다. 이 핀은 후술하는 바와 같이 카트리지 및 플로우 셀을 Y 기준 위치로 이동시키는 것을 용이하게 한다. 또한, 매니폴드(106, 108)는 유체 화학물질을 위한 밀봉된 유체 연결부를 제공하도록 카트리지 및 플로우 셀을 맞물리게 하기 위해 각각 고정 어셈블리 내에 제공된다. 마지막으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 전력 및 통신 연결부(110)가 이들의 하위 어셈블리 사이에(그리고 도면에 도시되지 않은 회로에) 제공되어, 카트리지 및 플로우 셀의 고정 및 정합을 위해 원하는 시퀀스로 액추에이터에 전력을 공급할 수 있게 하고, 하위 어셈블리와 관련된 센서로부터의 피드백을 제공할 수 있게 한다.

도 5는 예시적인 카트리지 및 처리를 위해 카트리지 내에 로딩된 플로우 셀의 저면측을 도시한다. 플로우 셀(66)은 카트리지(62)에 의해 형성된 프레임 내에 배치된다. X 방향 로케이터 노치(78)는 플로우 셀에 인접하여 보일 수 있다. 또한, 클램프 노치(74, 76)는 플로우 셀의 각 단부 상에서 볼 수 있다. 플로우 셀 저면(112)은, 카트리지 및 플로우 셀이 시스템 내에 장착될 때에 상기한 진공 척과 마주할 것이며, 이 저면 상의 힘은 플로우 셀을 하방으로 끌어당겨서, 플로우 셀의 맞물림 및 평면성을 개선할 것이다. 개스킷(114, 116)은, 고정 어셈블리에 의해 플로우 셀과 맞물리게 이동되는 상기한 매니폴드의 상부측을 수용하기 위해 플로우 셀 내에 배치된다. 도시된 실시형태에서, 개스킷은 플로우 셀의 단부 내에 형성되는 리세스 내에 몰딩되고 삽입될 수 있는 엘라스토머 재료로 이루어진다. 유리하게는, 이들 개스킷은 다수의 유체 유로를 제공할 수 있고, 서로 동일할 수 있어, 시스템 내의 전체 부품 수를 감소시킨다.

도 6은 하나의 예에서, 처리 중에 카트리지 및 플로우 셀과 시스템 광학 장치 간의 일반적인 관계를 도시한다. 카트리지(22)는 시스템 내에 위치할 것이고, 광학 장치(118)는 광학장치의 하면(120)이 플로우 셀의 상면과 아주 근접한 범위 내로 연장되는 장소로 하강될 수 있다. 일부 구현예에서, 광학장치는 적어도 Z 방향(도시된 실시형태에서는 수직축이지만, 다른 실시형태에서는 좌표 XYZ 좌표계가 회전되거나 기울어질 수 있음)에 대해 고정될 수 있고, 카트리지 및 플로우 셀은 이미징을 위해 필요한 대로 이동될 수 있다. 마찬가지로, 광학 장치, 및/또는 스테이지는 X 및 Y 방향으로 이동되어 이미징을 위해 마이크로어레이를 스캐닝할 수 있다. 전체 고정 및 매니폴드 시스템은 도 6에서 참조번호 122로 표기되어 있다. 일반적으로, 이 시스템은 스테이지, 스테이지의 제어 구조체, 고정 어셈블리, 진공 척, 매니폴드 및 유체 구성요소 등을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 또한, 시스템은, 예를 들어 플로우 셀의 온도를 제어하고, 온도를 감지하기 위한 추가 구성요소 및 시스템뿐만 아니라, 밸브, 도관, 펌프 등과 같은 유체 구성요소를 포함할 수 있다는 것에 주목할 수 있다.

고정 어셈블리의 구조체로 전환하면, 유리하게는, 공통측 및 포스트측 상의 많은 구성요소가 동일하여, 전체 시스템 내의 상이한 부품 수를 더욱 감소시킨다. 양쪽의 고정 어셈블리는 카트리지 및 플로우 셀을 수용하기 위해 로딩 또는 개방 위치로 이동하도록 설계되며, 카트리지 및 플로우 셀을 X 및 Y 기준 위치로 이동시키고, 처리를 위해 플로우 셀을 제자리에 확실하게 클램핑하기 위해 프로그래밍되고 자동화된 동작의 시퀀스를 수행하도록 작동될 수 있다. 또한, 어셈블리에 의해 수행되는 동작의 시퀀스는 또한 처리 중에 사용되는 유체에 대한 자동화 밀봉 연결을 가능하게 한다.

도 7, 도 8, 도 9, 및 도 10은 공통측 고정 어셈블리(100)의 예시적인 구성요소 및 구조체를 도시하지만, 이들 중 다수는 후술하는 바와 같이 포스트측 상에서도 동일할 수 있다. 도시된 실시형태에서, 어셈블리는 위치 결정 및 맞물림 동작을 수행하는 이동식 구성요소를 보유하는 하나 이상의 구조 요소로 이루어질 수 있는 프레임 워크, 하우징, 또는 본체를 포함한다. 도면에서는, 설명을 위해 소정의 커버, 하우징 등이 제거되어 있다. 도 7 및 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 예를 들어, 어셈블리는 횡방향으로 연장되고 클램프 아암(82)을 지지하는 클램프 샤프트(124)를 포함한다. 이들 클램프 아암은 이 샤프트 상의 허브와 일체형으로 되어, 슬라이딩 맞물림으로 샤프트를 따라 측방향으로 이동할 수 있다. 또한, 레버 아암(126)은 클램프 아암과 일체형으로 되어, 후술하는 바와 같이 플로우 셀과 맞물리게 클램프 아암을 가압한다. 스프링(128)(도 8 참조)이 클램프 샤프트(124)의 일 단부에 제공되어, 클램프 아암을 일측면(도 7 및 도 8에서 우측 하부)으로 슬라이딩 가능하게 가압한다. 스프링은 대향 측면 상의 고정식 헬리컬 캠(130)과 (도 7의 도면에서 우측 클램프 아암 상의) 합치식 헬리컬 캠 팔로워(132) 간의 맞물림을 강제한다. 한 쌍의 맞물림면(134)이 클램프 아암들 사이에 제공되어, 약간의 자유로운 회전을 가능하게 하면서, 맞물림 중에 2개의 클램프 아암의 회전을 함께 가압한다. 스프링(136)은 레버 아암(126)에 고정되고, 이들 레버 상에 힘을 인가하여 클램프 아암을 후술하는 바와 같이 맞물리게 당기도록 연장될 수 있다.

도 7 및 도 8에 도시된 개방 위치로부터, 클램프 아암(82)은 클램프 샤프트(24)를 중심으로 회전될 수 있고, 어셈블리가 작동됨에 따라 도 7의 화살표(138)로 나타낸 바와 같이 클램프 샤프트를 따라 슬라이딩된다. 즉, 레버(126)가 하방으로 내려지게 되고 클램프 샤프트가 회전되어 2개의 아암을 하강시킴에 따라, 헬리컬 캠(130) 상의 헬리컬 캠 팔로워(132)의 맞물림은 스프링(128)의 힘이 2개의 아암을 하방 및 측방으로 슬라이딩할 수 있게 할 것이다. 이러한 이동은 결국에 카트리지 및 플로우 셀을 X 방향에서의 기준 위치를 향하여 가압할 것이다. 이러한 작동에 대한 추가 상세가 이하에 제공된다.

또한, 도면에서는 매니폴드(106) 내에 끼워맞추는 스프링(140)을 볼 수 있다. 이들 스프링은 플로우 셀과 맞물리게 매니폴드를 상방으로 가압한다. 카트리지 및 플로우 셀이 고정 어셈블리의 개방 위치에서 맞물림 해제될 때에 매니폴드를 스프링(140)의 힘에 대향하게 하방으로 당기기 위해 매니폴드를 잡는 노치 및 폴(pawl) 구성이 내부에 제공된다. 폴은 도 9 및 도 12에서 볼 수 있으며, "P"로 라벨링되어 있다.

도 7과 도 8, 및 도 9와 도 10의 추가 도면을 참조하면, 작동 구조체는 한 쌍의 캠(144, 146)이 샤프트와 함께 회전하도록 장착되는 캠 샤프트(142)를 더 포함한다. 캠 팔로워(148)는 캠 샤프트가 동작 중에 회전됨에 따라 캠의 회전에 의해 이동된다. 단일의 전기 모터(150)는 캠 샤프트(142) 및 캠(144, 146)을 포함한, 어셈블리의 구성요소의 모든 이동을 구동하기 위한 회전 출력을 제공한다. 모터 출력 샤프트는, 출력 기어(154)와 맞물려서 해당 출력 기어를 구동시키는 구동 기어(152)를 담지한다. 이 출력 기어는 결국에 그의 샤프트(158)에 장착되는 스프링 크랭크(156)의 회전을 유발한다. 후술하는 바와 같이, 스프링 크랭크(156)는, 상기한 바와 같이 대향 단부에서 레버 아암(126)에 연결되는 스프링(136)에 결합된다.

도시된 현재 구현예에서, 어셈블리는 3개의 위치 사이에서 이동하도록 설계되며, 제1 위치는 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10에 도시된 개방 위치이다. 이 위치는 카트리지 및 플로우 셀의 로딩을 가능하게 한다. 상기한 바와 같이, 로딩되었을 때, 클램프 아암은 카트리지 내의 대응하는 노치를 통해 상방으로 연장될 것이다. 클램핑 및 X 방향 이동을 위한 메커니즘은 공통측 및 포스트측 양쪽에서 본질적으로 동일하여, 각각이 유사한 주 모터, 기어 트레인 및 이동식 구성요소를 포함한다. 카트리지 및 플로우 셀의 로딩 후, 이어서 양 단부 상의 주 모터가 통전되어, 대응하는 클램프 아암을, 이들이 카트리지 및 플로우 셀 위에 잔류하지만 어느 쪽의 상면과도 접촉하지 않는 "호버(hover)" 위치로 이동시킬 것이다. 이어서, 플로우 셀이 적절하게 위치하고, 메커니즘은 그의 제3 위치로 더 이동되며, 여기서 카트리지 및 플로우 셀은 클램프 아암의 추가 하방 이동에 의해 클램핑되고, 유체 연결부는 매니폴드의 상방으로 바이어싱된 이동을 가능하게 함으로써 형성된다.

도 11 내지 도 15는 클램프 아암 및 기타 구성요소가 그들의 호버, 및 클램핑된 위치를 향해 이동되는 공통측 고정 어셈블리에 대한 전술한 메커니즘을 도시한다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 모터(150)는 기어(152)가 담지되는 출력 샤프트(160)를 갖는다. 재차, 이 기어는 출력 샤프트(158) 상에 장착되는 출력 기어(154)와 인터페이싱한다. 도 11에서는, 플로우 셀이 시스템 내에 완전히 고정되고 맞물릴 때에 플로우 셀 내의 매니폴드 간의 밀봉된 유체 연결을 위해 전술한 개스킷과 접촉하는, 매니폴드의 상면 상의 개스킷 인터페이스(162)를 볼 수 있다는 것에 주목할 수 있다. 또한, 매니폴드를 위한 바이어싱 스프링(140)이 장착되는 포스트(164)가 보일 수 있다. 이들 포스트는 매니폴드를 담지할 수 있게 하고 어셈블리 내의 매니폴드의 정렬을 유지할 수 있게 한다.

매니폴드가 도시된 실시형태에서 사용될 때에 매니폴드에 대해 몇가지 점이 주목될 수 있다. 우선, 기재된 바와 같이 매니폴드는 자신의 맞물림 위치로 바이어싱되도록 장착되고, 고정 어셈블리 메커니즘의 이동에 의해 이동되는 폴(P)에 의해 자신의 맞물림 위치로부터 하방으로 당겨진다. 매니폴드는 각 매니폴드 내의 다소 과대한 세장형 개구 내에 삽입되는 포스트 상에 장착되는 것에 의해 느슨하게 안내되고 "부동(float)한다. 또한, 매니폴드를 둘러싸는 하우징 구조체는 마찬가지로 과대하여 매니폴드 주위에 너무 근접하게 끼워맞춰지지 않아, 매니폴드가 플로우 셀의 개스킷과 맞물릴 때에 자유롭게 이동할 수 있게 하고 자체 정렬할 수 있게 한다. 또한, 매니폴드는 세정 또는 교체를 위해 구조체로부터 쉽게 제거될 수 있다. 이를 위해, 박형 공구가 하우징과 매니폴드의 후방 사이에 삽입되어 폴(예를 들어, 도 9 및 도 12 참조)을 누를 수 있어, 대응하는 노치로부터 폴을 제거하여 매니폴드가 그의 포스트로부터 상승될 수 있게 한다(그 후에 유체 라인은 완전히 제거 및/또는 교체될 경우에 매니폴드로부터 쉽게 제거될 수 있다).

또한, 도시된 실시형태에서, 각각의 매니폴드는 플로우 셀이 그의 밀봉 위치에 맞물림에 따라 플로우 셀과의 맞물림에 의해 더욱 정렬된다. 이를 위해, 소형 핀 "p"이 각각의 매니폴드의 최상부에서 안내 개구 "g"와 맞물리는 카트리지(도 5 참조) 상에 제공된다(도 7 참조). 이것은 매니폴드를 개스킷과 적절하게 정렬하는 것을 돕는다.

도 12, 도 13, 도 14, 및 도 15는 어셈블리의 주요 구성요소의 동작을 위해 제공되는 기어 트레인을 도시한다. 도시된 실시형태에서, 기어 트레인은 출력 기어(154)와 동일한 샤프트(158) 상에 장착되지만 대향 측면 상에는 장착되지 않는 크랭크 출력 기어(166)를 포함한다. 이어서, 출력 기어(154)의 회전은 상기한 모터에 의해 구동되는 크랭크 출력 기어(166)의 회전을 유발한다. 크랭크 출력 기어(166)는 아이들러 기어(I)를 구동하여, 결국에는 "홈 센서"또는 "플래그" 기어(168)와 맞물려서 이를 구동시킨다. 이 기어는 또한 캠 샤프트(142)와 함께 장착되어 회전하는 캠 기어(170)와 맞물려서 이를 구동시킨다. 마지막으로, 홈 센서 기어(168)는 또한 클램프 샤프트(124) 상에 장착되어 이와 함께 회전하는 클램프 아암 기어(172)와 맞물려서 이를 구동시킨다.

모터를 작동시킴으로써, 이 기어 트레인은 다수의 이동을 수행하도록 이동하게 된다. 이들은, 플로우 셀을 X 방향 기준 위치로 이동시키기 위해 스프링(128) 및 헬리컬 캠(130) 및 팔로워(132)의 영향 하에서 샤프트를 따르는 클램프 아암의 측방향 슬라이딩 이동; 클램프 샤프트(124)의 회전에 의한 "호버" 위치(및 추후에 플로우 셀, 카트리지 또는 양쪽 모두와 접촉하는 클램프 위치)로의 클램프 아암의 이동; 및 (레버 아암(126) 상에 힘을 인가하기 위한 스프링(136)의 연장에 의한) 샤프트(158) 상의 스프링 크랭크(156)의 이동을 포함한다. 동일한 동작이 카트리지 및 플로우 셀의 양측에서 수행된다는 것에 주목할 수 있다.

또한, 어셈블리가 이동식 요소의 위치 피드백을 위한 센서를 포함한다는 것에 주목할 수 있다. 도시된 실시형태에서, 이것은 (예를 들어, 이 기어 내에 형성된 에지를 검출함으로써) "홈 센서" 또는 "플래그" 기어(168)의 위치 또는 방위를 검출하는 "홈 위치" 센서(174)(예를 들어, 광학 센서)를 포함한다. 이 피드백은, 제어 회로가, 메커니즘이 "호버" 및 "클램핑된" 위치로의 이동이 수행되는 "초기" 또는 "홈" 위치에 있는지를 확인할 수 있게 한다.

또한, 도시된 실시형태에서, 클램프 샤프트(142)는 클램프 샤프트(142)와 함께 회전되는 팔로워(176)(도 13 참조)를 담지한다는 것에 주목할 수 있다. 이들 팔로워는 클램프 아암의 허브에 형성된 노치 내에 상주하여 아암을 다시 자신의 개방 위치로 이동시키는 것을 돕는다.

또한, 상기한 바와 같이, 도시된 실시형태에서, 매니폴드는 스프링(140)에 의해 상방 또는 밀봉 맞물림 위치를 향하여 바이어싱된다. 매니폴드의 내측에는 노치가 형성되고, 노치는 결국에 전술한 캠 팔로워 중 하나에 의해 상방 및 하방으로 이동되는 폴과 맞물린다. 이에 따라, 매니폴드는 맞물림 과정에서 적절한 시간에 상방으로 이동할 수 있게 되고, 메커니즘의 반대 운동에 의해 하방으로 맞물림으로부터 이동된다.

언급된 바와 같이, 포스트측 고정 어셈블리(102)의 메커니즘은 공통측 고정 어셈블리(100)의 메커니즘과 동일하지만, 도시된 실시형태에서, 포스트측 어셈블리는 또한 카트리지 및 플로우 셀을 Y 방향 기준 위치로 가압하기 위해 제공된다. 따라서, 도 16, 도 17, 및 도 18에 보다 상세히 도시된 어셈블리(102)는 내부 스프링(180)(예를 들어, 도 18 참조)에 의해 후퇴 위치를 향하여 바이어싱되는 Y 방향 푸셔(pusher)(178)를 포함한다. 어셈블리 내의 제2 모터(182)는 Y 방향 위치 결정 핀(104, 도 4 참조)을 이동시켜 카트리지와 접촉시키고 그것을 Y 방향에서의 기준 위치로 이동시키기 위해, 스프링의 힘에 대항하여, 푸셔(178)를 도 17 및 도 18의 도면에서 좌측을 향하여 가압하도록 작동된다. 따라서, 모터는 도 18의 참조 번호 184로 나타낸 바와 같이 Y 방향으로의 푸셔 및 핀의 이동을 가능하게 한다.

어셈블리 및 그의 구성 부품의 이동은, 상기에서 개략적으로 설명된 바와 같이 카트리지 및 플로우 셀을 적절히 위치 결정하고 고정하기 위한 다수의 이동 및 맞물림의 전부를 가능하게 하는 미리 설정된 루틴을 추종한다. 이들은 설명된 제어 회로에 의해 지시를 받고, 수동으로 개시되거나, 부분적으로 또는 완전히 자동화될 수 있는 프로세스의 개시에 기초하며, 예를 들어 언급된 "홈 위치" 센서로부터의 피드백에 기초한다. 현재 고려되는 구현예에서, 맞물림 및 위치 결정 동작은 맞물림 및 고정 프로세스가 개시되면 완전히 자동화된다.

도 19는 전술한 어셈블리와 카트리지 및 플로우 셀의 맞물림 및 고정을 수행하기 위한 예시적인 제어 로직(200)을 도시한다. 전술한 바와 같이 조립된 카트리지 및 플로우 셀이 처음에 시스템 내에 장착되고, 이것이 참조 번호 202로 표시되어 있다. 그런 다음, 고정 시스템은 204에서 자동화 프로세스를 개시하도록 활성화된다. 그런 다음, 206로 표시된 바와 같이, 디바이스의 양 측면 상의 주 모터가 작동되어 기어 트레인을 이동시키고 이에 따라 클램프 아암을 자신의 "호버" 위치로 이동시킨다. 이것은 또한 대응하는 바이어싱 스프링의 연장에 의해 스프링 크랭크의 이동뿐만 아니라, 자신의 지지 샤프트를 따라 클램프 아암의 슬라이딩 이동을 유발한다. 그런 다음, 208에서, 카트리지는 맞물려서 X 방향에서의 자신의 기준 위치로 이동된다. 도시된 실시형태에서, 이러한 마지막 2개의 동작은 클램프 아암 및 헬리컬 캠의 기계적 배치에 의해 동시에 수행된다. 그런 다음, 210에서, 포스트측 어셈블리 상의 제2 모터가 작동되어 Y 방향 핀이 카트리지와 맞물려서 카트리지 및 플로우 셀을 Y 방향 기준 위치로 이동시킨다. 따라서, 카트리지 및 플로우 셀이 적절하게 위치한 상태로, 212에서, 진공 척이 작동되어 전술한 바와 같이 플로우 셀의 하부측 상에 누름력(hold-down force)을 인가할 수 있다. 그 후, 양쪽 어셈블리 상의 주 모터는 또한, 클램프 아암이 클램핑 및 누름력을 인가하기 위해 플로우 셀, 카트리지 또는 양쪽 모두와 접촉하는 클램핑된 위치로 클램프 아암을 이동시키도록 작동된다. 이 동작은 또한 매니폴드가 자신의 바이어싱된 맞물림 위치로 해제되게 하여 플로우 셀에 원하는 밀봉된 유체 연결부를 형성한다. 어셈블리는 플로우 셀의 처리 전반에 걸쳐서 이 방위로 잔류한다. 전체 프로세스는 카트리지 및 플로우 셀의 해제를 위해 역전될 수 있고, 그런 다음 시스템으로부터 자유롭게 제거될 수 있다.

플로우 셀의 고정, X 방향 기준 위치로의 플로우 셀의 위치 결정, Y 방향 기준 위치로의 플로우 셀의 위치 결정, 및 밀봉된 유체 연결부로의 플로우 셀의 맞물림은 단일의 자동화 고정 동작으로 수행된다는 것에 주목할 수 있다. 즉, 맞물림, 위치 결정, 및 고정 동작이 개시되면, 동작은 더 이상의 개입을 필요로 하지 않는 자동화 동작으로 수행된다. 도시된 실시형태에서, 이것은 "호버" 및 클램핑된 위치로 이동시키고 플로우 셀을 X 방향 기준 위치로 이동시키며, 매니폴드를 해제시키기 위해 공통측 및 포스트측 상에 있는 2개의 주 모터와, 플로우 셀을 Y 방향 기준 위치로 이동시키기 위해서만 일 측면 상에 있는 제3 모터인, 3개의 모터를 맞물리거나 통전시킴으로써 수행된다. 물론, 개략적으로 설명된 단일 동작 접근 방식으로부터 벗어나지 않는 소정의 구조체가 있을 수 있으므로, 일부의 동작 순서가 변경될 수 있다.

또한, 도시된 실시형태에서, 고정, 위치 결정 및 유체 연결을 위한 최종 맞물림은 안정적이고 스프링에 의해 바이어싱된다는 것에 주목할 수 있다. 실제로, 구조체는 설명된 모든 3개의 위치, 즉 개방, 호버, 및 클램핑된 위치에서 안정적이다. 이것은, 시퀀싱 중에 모터가 통전되거나 활성화될 필요가 없어, 모터에 의해 유발될 수 있는 진동으로 인해 움직이거나 흔들릴 가능성을 감소시키므로 특히 유용하다.

전술한 어셈블리의 구성요소는 임의의 적합한 재료로 이루어질 수 있고, (베어링 및 스프링과 같은 요소 이외의) 대부분의 기계 부품은 자신의 최종 구성으로 몰딩되고 및/또는 몰딩 및 기계 가공될 수 있다. 그러나, 소정의 구성요소를 제조하기 위해서는 소정의 재료가 바람직할 수 있다. 예를 들어, 마찰을 감소시키기 위해 일부의 부품은 마찰 감소 재료로 제조되거나 코팅될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 예를 들어, 클램프 샤프트 및 헬리컬 캠은 폴리머, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 코팅으로 코팅될 수 있다. 동일한 실시형태에서, 클램프 그 자체는, 특히 샤프트(특히 클램프 부분의 보어)를 따라 용이한 변위를 제공하기 위해서, PTFE가 함침된 경질의 양극 산화 재료로 제조될 수 있다. 경질의 양극 산화 재료는, 예를 들어 금속, 세라믹 또는 이들의 복합체일 수 있다. 또한, 하우징 부분의 적어도 일부는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)과 같은 폴리머와 같이 구조체를 다소 절연시키는 재료로 제조될 수 있다. 이 실시형태에서, 진공 척이 가열 및 냉각되어 플로우 셀의 온도를 제어할 수 있기 때문에, 이러한 재료의 사용은 플로우 셀 온도 조절에 대한 고정 구조체의 영향을 감소시켰다.

전술한 개념의 모든 조합(그러한 개념이 서로 모순되지 않는 조건으로 함)은 본 명세서에 개시된 발명의 주제 부분인 것으로 고려된다는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 명세서의 말미에 나타나는 청구 주제의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 발명의 주제 부분인 것으로 고려된다. 또한, 참조로 포함되는 임의의 개시에 나타날 수도 있는 본 명세서에 명시적으로 사용된 용어는 본 명세서에 개시된 특정 개념과 가장 일치하는 의미를 부여받아야 한다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (20)

1. 시스템으로서,
   플로우 셀 어셈블리(flow cell assembly)를 수용하도록 구성된 지지체로서, X 방향 로케이터 요소(X-direction locator element)를 포함하는, 상기 지지체;
   제1 아암을 갖는 공통측 고정 어셈블리(common-side securement assembly);
   제2 아암을 갖는 포스트측 고정 어셈블리(post-side securement assembly)로서, 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암은 상기 플로우 셀 어셈블리를 상기 플로우 셀 어셈블리의 평면에 대해 Z 방향으로 상기 지지체를 향하여 맞물리게 끌어당기도록 작동 가능하고, 상기 공통측 고정 어셈블리는 상기 지지체의 제1 측면 상에 위치되고, 상기 포스트측 고정 어셈블리는 상기 지지체의 제2 측면 상에 위치되고, 상기 제2 측면은 상기 제1 측면과 대향하는, 상기 포스트측 고정 어셈블리;
   상기 플로우 셀 어셈블리를 상기 X 방향 로케이터 요소에 대항해서 상기 Z 방향에 수직인 X 방향에서의 제1 기준 위치로 가압(urge)하도록 작동 가능한 제1 구동 요소;
   상기 플로우 셀 어셈블리를 Y 방향 로케이터 요소에 대항해서 상기 Z 방향 및 상기 X 방향에 수직인 Y 방향에서의 제2 기준 위치로 가압하도록 작동 가능한 제2 구동 요소; 및
   상기 아암들, 상기 제1 구동 요소 및 상기 제2 구동 요소에 작동 가능하게 연결된 작동 시스템으로서, 단일의 고정 동작에서, 상기 아암들을 작동시켜 상기 플로우 셀 어셈블리를 상기 Z 방향으로 상기 지지체를 향하여 끌어당기고, 상기 제1 구동 요소를 작동시켜 상기 플로우 셀 어셈블리를 상기 X 방향에서의 상기 X 방향 로케이터 요소에 대항하여 상기 제1 기준 위치로 가압하며, 상기 제2 구동 요소를 작동시켜 상기 플로우 셀 어셈블리를 상기 Y 방향에서의 상기 Y 방향 로케이터 요소에 대항하여 상기 제2 기준 위치로 가압하도록 구성된, 상기 작동 시스템을 포함하는, 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 플로우 셀 어셈블리가 상기 제1 기준 위치 및 상기 제2 기준 위치에 위치될 때에 상기 플로우 셀 어셈블리와 밀봉된 유체 유로(sealed fluid flow path)를 형성하도록 구성된 유체 연결부를 더 포함하는, 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 유체 연결부는, 상기 플로우 셀 어셈블리의 입구측 및 상기 플로우 셀 어셈블리의 출구측과 밀봉된 유체 연결부를 완성하기 위해 상기 작동 시스템에 의해 이동 가능한 매니폴드(manifold)들을 포함하는, 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 매니폴드들은 하나 초과의 유로를 밀봉하기 위한 상기 플로우 셀 어셈블리의 제1 엘라스토머 요소와 유체 흐름 가능하게 결합하도록 구성된 제1 매니폴드를 포함하는, 시스템.
5. 제2항에 있어서, 상기 유체 연결부는 상기 플로우 셀 어셈블리의 입구측 및 출구측에 대해서 위치되도록 구성된 매니폴드들을 포함하는, 시스템.
6. 제5항에 있어서, 스프링을 더 포함하되, 상기 매니폴드들은 상기 아암들에 의해 가해지는 힘에 대항하여 상기 스프링을 통해서 상방으로 스프링-바이어싱되는, 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 아암은 상기 플로우 셀 어셈블리의 입구측 상에서 상기 플로우 셀 어셈블리의 상부측과 접촉하도록 구성되고, 상기 제2 아암은 상기 플로우 셀 어셈블리의 출구측 상에서 상기 플로우 셀 어셈블리의 상부측과 접촉하도록 구성되는, 시스템.
8. 제1항에 있어서, 상기 작동 시스템은 상기 플로우 셀 어셈블리를 상기 제1 기준 위치를 향하여 이동시키기 위한 한 쌍의 전기 모터, 및 상기 플로우 셀을 상기 제2 기준 위치를 향하여 이동시키기 위한 제3 모터를 포함하는, 시스템.
9. 제1항에 있어서, 상기 아암들과, 상기 제1 구동 요소 및 상기 제2 구동 요소는 각각, 상기 플로우 셀 어셈블리가 상기 지지체에 의해 수용될 경우, 상기 작동 시스템에 의해 작동된 때에 상기 플로우 셀 어셈블리의 프레임 구조체 또는 상기 플로우 셀 어셈블리의 플로우 셀 중 적어도 하나와 접촉하도록 구성되는, 시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1 구동 요소는 상기 플로우 셀 어셈블리를 상기 제1 기준 위치를 향하여 가압하도록 구성된 나선형 표면(helical surface)을 포함하는, 시스템.
11. 제1항에 있어서, 바이어스 스프링들을 더 포함하되, 상기 아암들은 상기 바이어스 스프링들에 의해 클램핑된 위치에서 바이어싱되는, 시스템.
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