KR20210138636A - 모듈형 및 확장형 저류 펌핑 조립체 - Google Patents

모듈형 및 확장형 저류 펌핑 조립체 Download PDF

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KR20210138636A
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스콧 더글러스 캠브론
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어드밴스드 솔루션즈 라이프 사이언스, 엘엘씨
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Abstract

본 개시내용에 따른 모듈형 펌프 조립체는 모듈형 구성으로 서로 적층 가능하도록 구성된 복수의 장착 프레임, 및 복수의 장착 프레임 각각에 장착된 펌프의 어레이를 포함하고, 펌프의 어레이는 웰 플레이트 매니폴드의 복수의 유체 입구 경로에 유동적으로 결합되도록 구성된 입구 펌프의 어레이 또는 웰 플레이트 매니폴드의 복수의 유체 출구 경로에 유동적으로 결합되도록 구성된 유체 출구 펌프의 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

Description

모듈형 및 확장형 저류 펌핑 조립체
관련 출원에 대한 상호참조
본 출원은 2019년 3월 8일자로 출원된 미국 가출원 제62/815,691호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 통합된다.
기술 분야
본 명세서는 일반적으로 모듈형 및 확장형 저류 펌핑 조립체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이산 흐름 제어 및 다중 채널 관류 네트워크로의 통합을 위한 모듈형 및 확장형 저류 펌핑 솔루션에 관한 것이다.
웰 플레이트는 내부에 형성된 다수의 개별 웰을 갖는 편평한 플레이트일 수 있다. 개별 웰은 다양한 용량에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 웰은 생물학적 구조를 성장 및/또는 인쇄하기 위한 페트리 접시(Petri Dish)로서 사용될 수 있다. 종종, 웰 플레이트의 다양한 웰로부터 유체가 추가 및/또는 제거된다. 예를 들어, 일부 경우에서, 웰 플레이트의 웰 내의 구조를 유체로 관류시키는 것이 유리할 수 있다. 전통적으로, 유체는 피펫, 주사기, 또는 유사한 구조체를 이용하여 웰 플레이트에 추가될 수도 있다. 그러나, 웰 플레이트는 96개의 웰보다 많은 웰의 어레이를 정의할 수 있기 때문에, 개별 웰의 그러한 관류는 지루한 것으로 판명될 수 있다. 더욱이, 각각의 개별 웰에 대한 또는 웰 플레이트 내의 웰의 개별 그룹에 대한 독립적인 흐름 제어를 생성하는 능력을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 이산 흐름 제어 및 다중 채널 관류 네트워크로의 통합을 위한 대안적인 모듈형 및 확장형 저류 펌핑 솔루션에 대한 필요성이 존재한다.
일 실시예에서, 모듈형 펌프 조립체는 모듈형 구성으로 서로 적층 가능하도록 구성된 복수의 장착 프레임, 및 복수의 장착 프레임 각각에 장착된 펌프의 어레이를 포함하고, 펌프의 어레이는 웰 플레이트 매니폴드의 복수의 유체 입구 경로에 유동적으로 결합되도록 구성된 입구 펌프의 어레이 또는 웰 플레이트 매니폴드의 복수의 유체 출구 경로에 유동적으로 결합되도록 구성된 유체 출구 펌프의 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
다른 실시예에서, 관류 조립체는 웰 플레이트 조립체, 모듈형 펌프 조립체, 유체 입구 라인, 및 유체 출구 라인을 포함한다. 웰 플레이트 조립체는 각각이 하나 이상의 웰을 포함하는 복수의 웰 그룹을 정의하는 웰 플레이트, 및 각각의 웰 그룹에 대응하는 복수의 유체 입구 경로 및 유체 출구 경로를 포함하는 웰 플레이트 매니폴드를 포함한다. 모듈형 펌프 조립체는 모듈형 구성으로 서로 적층 가능하도록 구성된 복수의 장착 프레임, 및 복수의 장착 프레임 각각에 장착된 펌프의 어레이를 포함한다. 펌프의 어레이는 복수의 유체 입구 경로에 유동적으로 결합되는 입구 펌프의 어레이, 복수의 유체 출구 경로에 유동적으로 결합되는 출구 펌프의 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 유체를 웰 플레이트 조립체에 전달하는 방법은 웰 플레이트 조립체를 모듈형 펌프 조립체에 유동적으로 결합하는 단계를 포함한다. 웰 플레이트 조립체는 각각이 하나 이상의 웰을 포함하는 복수의 웰 그룹을 정의하는 웰 플레이트, 및 각각의 웰 그룹에 대응하는 복수의 유체 입구 경로 및 유체 출구 경로를 포함하는 웰 플레이트 매니폴드를 포함한다. 모듈형 펌프 조립체는 하나 이상의 장착 프레임, 및 하나 이상의 장착 프레임에 장착된 펌프의 어레이를 포함하고, 펌프의 어레이는 복수의 유체 입구 경로에 유동적으로 결합된 입구 펌프의 어레이, 복수의 유체 출구 경로에 유동적으로 결합된 출구 펌프의 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 이 방법은 모듈형 펌프 조립체를 하나 이상의 유체 저장소에 유동적으로 결합하는 단계, 및 웰 그룹 각각과 관련된 펌프의 어레이의 펌프를 하나 이상의 프로세서로 선택적으로 작동시킴으로써 웰 그룹 중 하나 이상의 내부 및/또는 외부로의 유체 흐름을 제어하는 단계를 더 포함한다.
본 명세서에서 설명되는 실시예에 의해 제공되는 이들 및 추가적인 특징은 도면과 관련하여 아래의 상세한 설명을 고려하여 더 충분히 이해될 것이다.
도면에 제시된 실시예는 사실상 예시적이고 모범적이며, 청구항에 의해 정의되는 주제를 제한하도록 의도되지 않는다. 예시적인 실시예의 다음의 상세한 설명은 다음의 도면과 함께 읽을 때 이해될 수 있으며, 도면에서 유사한 구조는 유사한 참조 번호로 표시된다. 도면에서:
도 1은 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 관류 조립체를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 대안적인 관류 조립체를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 모듈형 펌프 조립체로 흐름을 제어하기 위한 제어 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 유체를 웰 플레이트 조립체에 전달하는 방법을 나타낸 흐름도를 도시한다.
도 5는 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 모듈형 펌프 조립체를 도시한다.
도 6a는 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 확장된 모듈형 펌프 조립체를 도시한다.
도 6b는 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 다른 확장된 모듈형 펌프 조립체를 도시한다.
도 7은 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 다른 모듈형 펌프 조립체를 도시한다.
도 8a는 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 도 7의 모듈형 펌프 조립체의 펌프 쌍의 어레이의 전방 사시도를 도시한다.
도 8b는 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 도 8a의 펌프 쌍의 어레이의 후방 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 도 8a의 펌프 쌍의 어레이의 분해도를 도시한다.
도 10은 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 도 8a의 펌프 쌍의 어레이의 카트리지의 분해도를 도시한다.
도 11a는 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 도 7의 모듈형 펌프 조립체의 전방 사시도를 도시한다.
도 11b는 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 도 11a의 모듈형 펌프 조립체의 후방 사시도를 도시한다.
도 11c는 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른 도 11a의 모듈형 펌프 조립체의 분해도를 도시한다.
본 개시내용은 이산 흐름 제어 및 다중 채널 관류 네트워크로의 통합을 위한 모듈형 및 확장형 저류 펌핑 솔루션에 관한 것이다. 그러한 다중 채널 관류 네트워크(예를 들어, 웰 플레이트 및 유체 매니폴드 조립체)는 2018년 9월 19일자로 출원된 "웰 플레이트 및 유체 매니폴드 조립체 및 방법(Well-Plate and Fluidic Manifold Assemblies and Methods)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제16/135,299호에 더 상세히 설명되어 있으며, 이 출원 전체는 본 명세서에 참조로 통합된다. 여기에 설명된 것과 같은 펌핑 솔루션/조립체는 가변 용량의 웰 플레이트(즉, 6, 12, 24, 48, 96 웰 등) 내에 인쇄되거나 실험실 성장된 생물학적 구조체에 세포 배양 매질, 물, 혈액, 혈청 등과 같은, 그러나 이들로 제한되지 않는 유체를 분배하기 위해 웰 플레이트/매니폴드 조립체 내의 각각의 이산 웰에 대한 독립적인 흐름 제어를 생성하는 능력을 갖는다. 웰 플레이트 내에 인쇄된 또는 실험실 성장된 생물학적 구조체에의 유체 분배가 본 개시내용의 하나의 고려된 응용이지만, 본 펌핑 솔루션/조립체의 다른 응용이 고려되고 가능하다.
펌핑 솔루션 및 조립체는 각각의 웰에 또는 웰 플레이트의 웰의 미리 결정된 그룹에 이산 흐름을 공급하기 위해 펌프, 밸브, 흐름 센서, 및/또는 압력 센서의 어레이를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 유닛은 각각의 웰 플레이트 용량(예를 들어, 6, 12, 24, 48, 96 웰 등)을 수용하기 위해 하드웨어의 더 큰 어레이로 확장가능할 수 있도록 모듈형으로 고안될 수 있다. 예를 들어, 도 1은 웰 플레이트의 다양한 웰로의 유체의 전달을 위한 관류 조립체를 개략적으로 도시한다. 예를 들어, 웰 플레이트는 각각이 하나 이상의 웰을 갖는 복수의 웰 그룹을 정의할 수 있다. 웰 플레이트 매니폴드는 각각의 웰 그룹 안팎으로의 유체의 전달을 위해 웰 그룹에 대응하는 복수의 유체 입구 및/또는 출구 경로를 포함한다. 모듈형 펌프 조립체는 펌프의 어레이를 포함할 수 있다. 펌프의 어레이는 웰 플레이트의 웰 그룹들을 통해 유체를 밀어내도록 구성된 입구 펌프의 어레이, 웰 플레이트의 웰 그룹을 통해 유체를 끌어당기도록 구성된 출구 펌프의 어레이, 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 펌프의 어레이는 각각이 입구 펌프 및 출구 펌프를 포함하는 하나 이상의 펌프 쌍을 포함한다. 각각의 쌍은 웰 플레이트의 웰 그룹에 대응한다. 유체 입구 라인은 입구 펌프를 웰 플레이트 매니폴드의 유체 입구 경로에 결합한다. 일부 실시예에서, 유체 출구 라인은 출구 펌프를 웰 플레이트 매니폴드의 유체 출구 경로에 결합한다. 이러한 방식으로, 각각의 그룹으로의 흐름은 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 웰 플레이트의 웰 내로의 유체 전달 및/또는 웰 플레이트의 웰로부터의 유체의 추출은 독립적으로 제어될 수 있다. 이것은 오퍼레이터가 동일한 웰 플레이트 내의 상이한 웰에 다양한 조건 또는 파라미터를 적용할 수 있게 해줄 수 있다. 이들 및 추가적인 실시예는 본 명세서에서 더 상세히 설명될 것이다.
이제 도 1을 참조하면, 관류 조립체(10)는 웰 플레이트 조립체(30) 및 웰 플레이트 조립체(30)를 하나 이상의 유체 저장소(12)에 유동적으로 결합하도록 구성된 모듈형 펌프 조립체(15)를 포함할 수 있다.
웰 플레이트 조립체는 2018년 9월 19일자로 출원된 "웰 플레이트 및 유체 매니폴드 조립체 및 방법(Well-plate and Fluidic Manifold Assemblies and Methods)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제16/135,299호에 더 상세히 설명되어 있으며, 이 출원 전체가 본 명세서에 참조로 통합된다. 특히, 웰 플레이트 조립체(30)는 복수의 웰 그룹(32)을 정의하는 웰 플레이트(31)를 포함한다. 각각의 웰 그룹(32)은 하나 이상의 웰을 포함할 수 있다. 본 개시내용에 따른 웰 플레이트는 6개 이상의 웰, 12개 이상의 웰, 24개 이상의 웰, 48개 이상의 웰, 96개 이상의 웰 등을 가질 수 있다는 점에 유의한다. 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 모듈형 펌프 조립체(15)는 웰 플레이트(31) 내의 임의 수의 웰 또는 웰 그룹(32)에 개별화된 흐름 제어를 제공하도록 확장될 수 있다.
일부 사용 경우에서, 웰은 생물학적 구조체를 성장 및/또는 인쇄하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 다른 사용이 고려되고 가능하다. 인쇄된 생물학적 구조체 및 제조 방법은 2016년 7월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "혈관화된 체외 관류 장치, 제조 방법 및 이의 응용(Vascularized In Vitro Perfusion Devices, Methods of Fabricating, and Applications Thereof)"인 미국 특허 출원 제15/202,675호에 추가로 설명되어 있으며, 이 출원 전체는 본 명세서에 참조로 통합된다. 그러한 인쇄된 생물학적 구조체는 웰 플레이트(31)의 웰 내에 직접 형성될 수 있다. 예를 들어, 3-D 프린터(예를 들어, 2017년 10월 6일자로 출원되고, 그 전체가 본 명세서에 참조로 통합되며, 미국 키주 루이빌의 Advanced Solutions Life Sciences, LLC로부터 입수 가능한 "로봇 제작 및 조립 플랫폼에서 신속 교환 소재 터렛을 위한 시스템 및 방법(System and Method for a Quick-Change Material Turret in a Robotic Fabrication and Assembly Platform)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제15/726,617호에 설명된 것과 같은 bioassemblybot® 3-D 인쇄 및 로보틱스 시스템)는 채널 구조체가 내부에 형성된 웰 플레이트(31)의 웰 각각 내에 생물학적 구조체를 제조하기 위해 이용될 수 있다. 채널 구조체는 모듈형 펌프 조립체(15)에 의해 배양 매질 용액 또는 다른 유체로 관류될 수 있다. 웰 플레이트(31) 내의 개별 구조체에 다양한 흐름 조건을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 모듈형 펌프 조립체(15)는 단일 웰 플레이트(31) 내의 각각의 웰 또는 웰 그룹(32)에 대한 흐름 파라미터가 서로 다를 수 있도록 웰의 개별 그룹 및/또는 각각의 개별 웰에 독립적인 흐름 제어를 제공하도록 구성된다.
웰 플레이트 매니폴드(50)는 웰 플레이트(31) 위에 배치될 수 있고, 웰 플레이트(31)의 웰 각각의 안팎으로 유체 흐름 경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 웰 플레이트 매니폴드(50)는 복수의 유체 입구 경로(54) 및 복수의 유체 출구 경로(56)를 제공할 수 있다. 복수의 유체 입구 경로(54)는 각각의 웰 그룹(32)의 웰 안으로의 입구를 제공할 수 있고, 복수의 유체 출구 경로(56)는 유체가 각각의 웰 그룹(32)으로부터 리셉터클(11) 또는 다른 위치로 제거되기 위한 출구를 제공할 수 있다. 예시된 실시예에서, 각각의 그룹에 3개의 웰이 있지만, 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 각각의 그룹에 더 많거나 더 적은 수의 웰이 있을 수 있다는 점에 유의한다. 예를 들어, 각각의 개별 웰은 웰 그룹(32)일 수 있고, 각각의 개별 웰로의 흐름이 분리되어 제어될 수 있도록 전용 유체 입구 및 출구 경로를 가질 수 있다.
입구 펌프(18)는 각각의 웰 그룹(32)을 하나 이상의 유체 저장소(12)에 유동적으로 결합한다. 각각의 입구 펌프(18)는 도 1에 도시된 바와 같이 동일한 유체 저장소(12)에 유동적으로 결합될 수 있다. 그러나, 입구 펌프(18)는 상이한 유체 저장소(12)에 유동적으로 결합될 수 있는 것이 고려된다. 예를 들어, 도 2는 유체 입구 펌프(18)의 제1 부분이 제1 유체 저장소(12a)에 유동적으로 결합되고 유체 입구 펌프(18)의 제2 부분이 제2 유체 저장소(12b)에 유동적으로 결합된 것을 도시한다. 따라서, 상이한 유체 저장소가 상이한 웰 그룹(32)에 유체를 공급하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 웰 플레이트(31)의 각각의 웰(32)은 상이한 유체 저장소(12)로부터 유체를 공급받을 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 일부 실시예에서, 유체 저장소(12)로부터의 유체는 먼저 하나 이상의 입구 펌프(18)에 의해 유체 매니폴드(14) 내로 끌어당겨질 수 있고, 유체 매니폴드(14)는 유체를 유체 저장소(12)로부터 유체 입구 라인(16) 상으로 분리할 수 있다. 즉, 단일의 제1 유체 입구 라인(13)이 유체 저장소(12)를 유체 매니폴드(14)에 유동적으로 결합할 수 있고, 유체 매니폴드(14)는 이후 다양한 유체 입구 라인(16)으로 분리된다. 다시 도 2를 참조하면, 각각의 유체 저장소(12a, 12b)는 제1 유체 입구 라인(13a, 13b)에 의해 개별 유체 매니폴드(14a, 14b)에 유동적으로 결합될 수 있고, 개별 유체 매니폴드(14a, 14b)는 유체를 유체가 전달될 다양한 유체 입구 라인(16)으로 분리한다. 그러나, 도 1 및 2를 둘 다 참조하면, 일부 실시예에서, 입구 펌프(18)의 상류에 유체 매니폴드가 없을 수 있고, 그 대신에, 입구 펌프(18)는 유체를 유체 저장소(예컨대, 12, 12a, 및/또는 12b)로부터 직접 끌어당길 수 있다.
웰 플레이트 매니폴드(50)를 통한 유체 흐름은 모듈형 펌프 조립체(15)로 제어될 수 있다. 모듈형 펌프 조립체(15)는 펌프의 어레이를 포함할 수 있다. 펌프의 어레이는 웰 플레이트의 웰 그룹을 통해 유체를 밀어내도록 구성된 입구 펌프(18)의 어레이, 웰 플레이트(31)의 웰 그룹(32)을 통해 유체를 끌어당기도록 구성된 출구 펌프(19)의 어레이, 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 펌프의 어레이는 펌프 쌍의 어레이를 포함한다. 각각의 펌프 쌍은 입구 펌프(18) 및 출구 펌프(19)를 포함할 수 있다. 유체 입구 라인(16)은 입구 펌프(18)를 웰 플레이트 매니폴드(50)의 유체 입구 경로(54)에 유동적으로 결합할 수 있고, 유체 출구 라인(17)은 출구 펌프(19)를 웰 플레이트 매니폴드(50)의 유체 출구 경로(56)에 유동적으로 결합할 수 있다. 유체 입구 및 출구 라인(16, 17)은 유체 흐름을 수용하기 위한 임의의 유형의 튜빙, 파이프 등일 수 있다. 입구 펌프(18) 및/또는 출구 펌프(19)는 마이크로펌프(예를 들어, ttpventus BL Series 펌프, ttpventus XP Series 펌프, ttpventus LT Series 펌프, ttpventus HP series 펌프, Bartels Mikrotechnik GmbH mp6 마이크로펌프)을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 임의의 유형의 펌프일 수 있다. 입구 펌프(18) 및 출구 펌프(19)는 작은 폼 팩터로 기능할 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용에 따른 펌프는 1-2 μl/min의 낮은 유량을 지원할 수 있다. 그러나, 더 크거나 더 작은 유량이 고려되고 가능하다.
웰 플레이트 조립체(30)를 통한 유체의 흐름을 제어하기 위해, 각각의 유체 입구 라인(16)은 흐름 제어 밸브(20), 흐름 센서(22), 및/또는 압력 센서(24)를 포함할 수 있다. 도 3은 모듈형 펌프 조립체(15)의 다양한 컴포넌트 사이의 통신을 개략적으로 도시한다. 관류 조립체(10)를 통한 유체 흐름의 제어를 위해, 모듈형 펌프 조립체(15)는 통신 경로(60), 하나 이상의 프로세서(62), 하나 이상의 메모리 모듈(64), 하나 이상의 사용자 인터페이스 디바이스(66), 각각의 입구 펌프(18) 및/또는 각각의 출구 펌프(19), 흐름 제어 밸브(20), 흐름 센서(22) 및 압력 센서(24)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 더 많거나 더 적은 수의 모듈이 포함될 수 있다는 점에 유의한다. 모든 입구 라인(16)이 동일한 센서를 포함하지는 않을 수 있다는 점에 또한 유의 한다. 추가적으로, 일부 실시예에서, 추가의 흐름 센서, 압력 센서 등은 유체 출구 라인(17)을 통한 흐름의 특성을 측정할 수 있다.
통신 경로(60)는 모듈형 펌프 조립체(15) 내에 배치된 다양한 모듈 사이에 데이터 상호접속성을 제공한다. 구체적으로, 모듈 각각은 데이터를 송신 및/또는 수신할 수 있는 노드로서 동작할 수 있다. 일부 실시예에서, 통신 경로(60)는 모듈형 펌프 조립체(15) 전반에서 프로세서, 메모리, 센서, 밸브 및 펌프로의 전기 데이터 신호의 송신을 가능하게 하는 도전성 재료를 포함한다. 다른 실시예에서, 통신 경로(60)는 버스일 수 있다. 추가 실시예에서, 통신 경로(60)는 무선 및/또는 광학 도파관일 수 있다. 통신 가능하게 결합되는 컴포넌트는 예를 들어 도전성 매체를 통한 전기 신호, 공기를 통한 전자기 신호, 광학 도파관을 통한 광학 신호 등과 같은 데이터 신호를 서로 교환할 수 있는 컴포넌트를 포함할 수 있다.
하나 이상의 프로세서(62)는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된 머신 판독가능 명령어(로직)를 실행할 수 있는 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 프로세서는 제어기, 집적 회로, 마이크로칩, 컴퓨터, 및/또는 임의의 다른 컴퓨팅 디바이스, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
하나 이상의 메모리 모듈(64)은 통신 경로(60)를 통해 하나 이상의 프로세서(62)에 통신가능하게 결합된다. 하나 이상의 메모리 모듈(64)은 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리로서 구성될 수 있고, 따라서 (SRAM, DRAM, 및/또는 다른 유형의 RAM을 포함하는) 랜덤 액세스 메모리, 플래시 메모리, SD(secure digital) 메모리, 레지스터, CD(compact disc), DVD(digital versatile disc), 및/또는 다른 유형의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 하나 이상의 메모리 모듈(64)은 관류 조립체(10)를 통한 흐름을 제어하기 위해 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 로직의 하나 이상의 부분을 저장하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 로직의 하나 이상의 부분은 하나 이상의 메모리 모듈(64)에 저장되거나 그렇지 않으면 하나 이상의 사용자 인터페이스 디바이스(66)를 통해 수신된 관류 기준에 응답하여, 입구 펌프(18) 및/또는 출구 펌프(19)를 동작시키기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
하나 이상의 사용자 인터페이스 디바이스(66)는 통신 경로(60)를 통해 하나 이상의 프로세서(62)에 통신가능하게 결합될 수 있다. 하나 이상의 사용자 인터페이스 디바이스(66)는 사용자가 관류 조립체(10), 더 구체적으로는 모듈형 펌프 조립체(15)와 상호작용할 수 있게 하는 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 사용자 인터페이스 디바이스(66)는 사용자와 모듈형 펌프 조립체(15) 사이의 상호작용 및 정보 교환을 허용하는 임의의 수의 디스플레이 및/또는 입력 디바이스(예를 들어, 버튼, 토글, 노브, 키보드, 마이크로폰, 터치스크린 등)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 다양한 입구 및 출구 라인(16, 17)을 통한 흐름 파라미터(예를 들어, 유량, 압력 등)를 관찰하고/하거나, 개별 입구 및/또는 출구 라인(16, 17)을 통한 유체 흐름 파라미터를 조정하도록 입구 펌프(18), 출구 펌프(19), 및/또는 흐름 제어 밸브(20)를 제어하기 위해 흐름 파라미터(예를 들어, 유량, 압력 등)를 입력할 수 있다.
흐름 제어 밸브(20)는 유체 입구 라인(16)을 통해 입구 펌프(18)에 유동적으로 결합될 수 있고, 통신 경로(60)를 통해 하나 이상의 프로세서(62)에 통신가능하게 결합될 수 있다. 흐름 제어 밸브(20)는 검출된 압력 및/또는 유량에 응답하여 유체 입구 라인(16)을 통한 유체의 유체 흐름 또는 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 흐름 제어 밸브(20)는 유압 밸브, 공압 밸브, 전자 밸브, 솔레노이드 밸브 등을 포함할 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 흐름 제어 밸브(20) 중 하나 이상은 유체 입구 라인(16)을 통한 흐름을 조정하기 위해 하나 이상의 사용자 인터페이스 디바이스(66)로부터 수신된 입력 또는 압력 센서(24) 및/또는 흐름 센서(22)로부터의 피드백에 응답하여, 하나 이상의 메모리 모듈(64) 상에 저장된 로직을 실행하는 하나 이상의 프로세서에 의해 작동될 수 있다. 유체 흐름 밸브는 필요한 경우에 유체 출구 라인(17)에 유사하게 통합될 수 있다.
유체 흐름 센서(22)(예를 들어, 유량계)는 유체 입구 라인(16)을 통한 유체 유량을 나타내는 흐름 신호를 출력하도록 구성된 임의의 센서를 포함할 수 있다. 각각의 유체 입구 라인(16)은 통신 경로(60)를 통해 하나 이상의 프로세서(62)에 통신가능하게 결합된 하나 이상의 유체 흐름 센서(22)를 포함할 수 있다. 유체 흐름 센서(22)는 입구 펌프(18) 및/또는 제어 밸브의 하류에(예를 들어, 유체 입구 라인(16)을 따라) 위치될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(62)는 하나 이상의 메모리 모듈(64)에 저장된 로직을 실행하여, 관류 조립체(10)를 통해 그리고 웰 그룹(32)을 통해 원하는 유량을 보장하기 위해 흐름 센서(22)로부터 수신된 흐름 신호에 응답하여 흐름 제어 밸브(20), 입구 펌프(18), 및/또는 출구 펌프(136)를 작동시킬 수 있다. 각각의 유체 입구 라인(16)은 흐름이 각각의 웰 그룹(32)에 대해(그리고/또는 각각의 개별 웰(32)에 대해) 독립적으로 모니터링될 수 있도록 유체 흐름 센서(22)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 흐름 센서(22)는, 원하는 경우, 웰 그룹(32) 및/또는 각각의 개별 웰로부터의 유체 유량을 측정하기 위해 유체 출구 라인(17)에 통합될 수 있는 것이 고려된다.
압력 센서(24)는 유체 입구 라인(16) 내의 압력을 나타내는 압력 신호를 출력하도록 구성된 임의의 센서를 포함할 수 있다. 각각의 유체 입구 라인(16)은 통신 경로(60)를 통해 하나 이상의 프로세서(62)에 통신가능하게 결합된 하나 이상의 압력 센서(24)를 포함할 수 있다. 압력 센서(24)는 입구 펌프(18) 및/또는 제어 밸브의 하류에(예를 들어, 유체 입구 라인(16)을 따라) 위치될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(62)는 관류 조립체(10)를 통해 그리고 웰 그룹(32)을 통해 원하는 흐름을 보장하기 위해 압력 센서(24)로부터 수신된 압력 신호에 응답하여 흐름 제어 밸브(20), 입구 펌프(18), 및/또는 출구 펌프(19)를 작동시키기 위해, 하나 이상의 메모리 모듈(64)에 저장된 로직을 실행할 수 있다. 각각의 유체 입구 라인(16)은 압력이 각각의 웰 그룹(32)에 대해(그리고/또는 각각의 개별 웰(32)에 대해) 독립적으로 모니터링될 수 있도록 압력 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 압력 센서(24)는 원하는 경우에 유체 출구 라인(17) 내의 유체 압력을 측정하기 위해, 유체 출구 라인(17)에 통합될 수 있는 것이 고려된다.
도 4는 하나 이상의 실시예에 따른 전술된 바와 같은 웰 플레이트 조립체(30)에 유체를 전달하는 방법(200)을 나타내는 흐름도를 도시한다. 3개의 단계(예를 들어, 단계 202, 204 및 206)만이 도시되지만, 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 더 많거나 더 적은 수의 단계가 임의의 순서로 포함될 수 있다는 점에 유의한다.
단계 202에서, 방법(200)은 웰 플레이트 조립체(30)를 모듈형 펌프 조립체(15)에 유동적으로 결합하는 것을 포함한다. 이것은 웰 플레이트 매니폴드(50)의 유체 입구 경로(54)를 입구 펌프(18)에 유동적으로 결합하기 위해 유체 입구 라인(16)을 웰 플레이트 매니폴드(50)의 유체 입구 경로(54)에 부착하는 것을 포함할 수 있다. 단계 204에서, 방법(200)은 모듈형 펌프 조립체(15)를 하나 이상의 유체 저장소(12)에 유동적으로 결합하는 것을 더 포함한다. 전술한 바와 같이, 모듈형 펌프 조립체(15)의 각각의 입구 펌프(18)는 개별 유체 저장소(12) 또는 동일한 유체 저장소(12)에 유동적으로 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 입구 펌프(18)의 일부는 제1 유체 저장소(12a)에 유동적으로 결합될 수 있고, 입구 펌프(18)의 제2 부분은 제1 유체 저장소(12a)와 상이한 제2 유체 저장소(12b)에 유동적으로 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 유체 매니폴드(14)는 하나 이상의 유체 저장소(12)를 모듈형 펌프 조립체(15)의 입구 펌프(18)에 유동적으로 결합한다.
단계 206은 웰 플레이트 조립체(30) 안팎으로의 유체 흐름을 제어하는 것을 포함한다. 즉, 입구/출구 펌프(19)는 예를 들어 실험 절차를 위해 원하는 매질/용액으로 준비될 수 있다. 따라서, 출구 펌프(19)는 유체 출구 라인(17)을 통해 모듈형 펌프 조립체(15)의 출구 펌프(19)에 유동적으로 결합될 수 있다. 출구 펌프(19)는 추가 처리를 위해 리셉터클(11)(예를 들어, 폐기물 리셉터클) 또는 다른 위치로 유체를 전달할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(62)는 하나 이상의 사용자 인터페이스 디바이스(66)를 통해 수신된 명령어를 실행하고/하거나 하나 이상의 메모리 모듈(64)에 저장된 로직을 실행함으로써, 하나 이상의 웰 그룹(32)과 연관된 펌프 쌍의 펌프(예를 들어, 입구 펌프(18) 및/또는 출구 펌프(19))를 선택적으로 작동시켜 유체가 웰 그룹(32) 중 하나 이상을 통해 흐르게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 흐름을 제어하는 것은 입구 펌프(18)를 웰 플레이트 매니폴드(50)의 유체 입구 경로(54)에 유동적으로 결합하는 유체 입구 라인(16) 내의 유체 흐름 파라미터(예를 들어, 유체 흐름 센서(22)에 의한 유량 및/또는 유체 압력 센서(24)에 의한 압력)를 검출하고, 검출된 유체 흐름 파라미터에 응답하여 유체 입구 경로(54)에 대한 유체 흐름 파라미터(예를 들어, 입구 펌프(18), 출구 펌프(19) 및/또는 제어 밸브(20))를 (예를 들어, 자동으로) 조정하는 것을 더 포함한다. 즉, 유체 유량 및/또는 압력이 미리 결정된 한계 내에 있도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 유체 유량은 약 6ml/min 미만 또는 약 1nl/min 내지 약 1000μl/m이도록 제어될 수 있다. 특히, 유체 유량은 생리학적 혈관계 내의 유체 유량과 유사하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 유량은 약 150μl/min 내지 약 300μl/min이 되도록 제어될 수 있다. 그러나, 다른 유량이 고려되고 가능하다. 유사하게, 압력 파라미터는 생리학적 혈압(예를 들어, 180/120, 110/70 등)과 정렬되도록 유사하게 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 압력 파라미터는 생리학적 모세관 혈압(예를 들어, 0.5 내지 22.5mmHg)과 유사할 수 있다. 그러나, 다른 압력 파라미터가 고려되고 가능하다.
예를 들어, 방법(200)은 입구 펌프(18)를 웰 플레이트 매니폴드(50)의 유체 입구 경로(54)에 유동적으로 결합하는 유체 입구 라인(16) 내의 유체 압력을 검출하는 단계 및 검출된 유체 압력에 응답하여 유체 입구 라인(16) 내의 유체 압력을 조절하기 위해 유체 입구 라인(16)을 따라 위치된 흐름 제어 밸브(20)를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 방법(200)은 웰 플레이트 매니폴드(50)의 유체 입구 경로(54)에 입구 펌프(18)를 유동적으로 결합하는 유체 입구 라인(16) 내의 유체 유량을 검출하는 단계, 및 유체 유량에 응답하여 유체 입구 라인(16) 내의 유체 유량을 조정하기 위해 유체 입구 라인(16)을 따라 위치된 흐름 제어 밸브(20)를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 5는 유체 저장소(12)를 웰 플레이트 매니폴드(50)에 유동적으로 결합하는 모듈형 펌프 조립체(15)의 실시예를 개략적으로 도시한다. 이 특정 실시예에서, 모듈형 펌프 조립체(15)는 펌프 쌍(102)의 어레이가 장착되는 장착 프레임(70)을 포함한다. 펌프 쌍 각각은 입구 펌프(18) 및 출구 펌프(19)를 포함한다. 프레임(70)은 펌프 쌍의 어레이가 물리적으로 그리고 전자적으로 장착될 수 있는 인쇄 회로 보드일 수 있다. 모듈형 펌프 조립체(15)는 프레임(70)의 제1 측을 따르는 입구 펌프(18) 및 프레임(70)의 제2 측을 따라 배열된 출구 펌프(19)를 도시하지만, 일부 실시예에서, 입구 펌프(18)는 프레임(70)의 상부 표면을 따라 배열될 수 있는 반면, 출구 펌프(19)는 입구 펌프(18)에 대향하는 프레임(70)의 하부 표면을 따라 배열된다. 프레임(70)은 임의의 수의 펌프 쌍(예를 들어, 6개의 펌프 쌍, 8개의 펌프 쌍, 12개의 펌프 쌍 등)을 수용하도록 크기가 정해질 수 있다는 점에 유의한다. 일부 실시예에서, 입구 및 출구 펌프(18, 19)는 프레임(70) 상에 배열된 펌프 쌍(102)의 수의 맞춤화를 허용하기 위해 프레임(70) 상에 플러그 및 언플러그될 수 있다.
도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 추가 프레임(예로서, 70a, 70b, 70c, 70d)이 모듈형 구성으로 서로 적층될 수 있고, 따라서 임의의 원하는 수의 프레임이 조정 가능한 폼 팩터를 제공하기 위해 함께 적층될 수 있다. 예를 들어, 도 6a는 제2 프레임(70b)과 적층된 제1 프레임(70a)을 도시한다. 도 6b는 서로의 위에 수직으로 적층된 제1 프레임(70a), 제2 프레임(70b), 제3 프레임(70c) 및 제4 프레임(70d)을 도시한다. 따라서, 웰 플레이트 조립체(30)의 관류를 위해 임의의 수의 펌프가 간결한 구조로 제공될 수 있다. 예를 들어, 12개의 펌프 쌍을 갖는 프레임이 12개의 웰, 24개의 웰, 48개의 웰, 96개의 웰 등으로의 관류를 개별적으로 제어하는 용량을 제공하도록 적층될 수 있다.
도 7은 유체 저장소(12)를 웰 플레이트 매니폴드(50)에 유동적으로 결합하기 위한 대안적인 모듈형 펌프 조립체(100)를 도시한다. 달리 언급되지 않는 한, 도 1-4에 관한 위의 설명은 달리 구체적으로 언급되거나 설명 및/또는 도면으로부터 명백하지 않는 한 본 실시예에 적용가능하다.
특히, 모듈형 펌프 조립체(100)는 하우징(110), 펌프 쌍(102a 및/또는 102b)의 어레이를 포함하고, 각각의 펌프 쌍은 장착 프레임(112a, 112b)에 플러그 가능한 인클로저 내에 배열된다.
도 8a 및 도 8b는 장착 프레임(112)에 장착된 펌프 쌍(102)의 어레이의 더 상세한 도면을 나타낸 것이다. 펌프 쌍(102)의 어레이는 각각의 펌프 쌍을 내부에 수용하는 복수의 카트리지(130)를 포함할 수 있다. 프레임(112)은 복수의 카트리지(130)를 위에 설명된 하나 이상의 프로세서(62) 및/또는 메모리 모듈(64)의 일부를 형성할 수 있는 마이크로펌프 드라이브 보드(118)에 결합하는 인쇄 회로 보드(132)일 수 있다. 프레임(112)은 카트리지(130)를 위에서 설명된 유체 입구 및 출구 라인(16, 17)(도시되지 않음)에 유동적으로 결합하기 위한 복수의 유체 커플링(116)(예를 들어, 노즐, 신속 연결 포트 등)을 포함한다. 도 9는 장착 프레임(112)으로부터의 복수의 카트리지(130)의 분해도를 도시한다. 도시된 실시예에서, 프레임(112)은 카트리지(130)의 입구 및 출구 개구(144) 및/또는 흐름 커넥터(138)(도 10에 도시됨)을 도 8b에 도시된 복수의 유체 커플링(116)에 유동적으로 결합하는 유체 분배 보드(114)를 포함한다.
이제 도 10을 참조하면, 복수의 카트리지(130) 중의 카트리지(130)가 분해도로 도시된다. 이 도면에서, 카트리지(130)는 인클로저(131), 입구 펌프(134), 출구 펌프(136), 및 인쇄 회로 보드(132)를 포함한다. 튜빙은 도시의 단순화를 위해 제거되었다는 점에 유의한다.
인클로저(131)는 제1 측벽(140a) 및 제2 측벽(140b)으로 분리가능할 수 있다. 하우징(131)은 유체 통신 단부 벽(142)을 더 포함한다. 제1 측벽(140a), 제2 측벽(140b) 및 유체 통신 단부 벽(142)은 함께 입구 펌프(134), 출구 펌프(136), 및 인쇄 회로 보드(132) 주위에 인클로저(131)를 형성한다. 유체 통신 단부 벽(142)은 복수의 개구(144)를 포함할 수 있고, 이를 통해 입구 및 출구 라인이 부착될 수 있다. 예를 들어, 입구 펌프(134)는 제1 유체 입구 라인(13)(또는 도 1에 도시된 유체 매니폴드(14)로부터의 라인)을 통해 유체 저장소(12)로부터 유체를 끌어당기고, 전술한 유체 입구 라인(16) 내로 그리고 웰 플레이트 매니폴드(50) 내로 유체를 펌핑할 수 있다. 출구 펌프(136)는 유체를 웰 플레이트 매니폴드(50)로부터 출구 라인 내로 끌어당길 수 있고, 이어서 출구 라인은 유체를 리셉터클(11) 내로 덤핑할 수 있다. 이를 달성하기 위해, 유체 통신 단부 벽의 복수의 개구(144)는 단순화를 위해 도시되지 않은, 튜브를 갖는 펌프(134, 136)의 입구 및 출구에 유동적으로 결합되는 내부에 위치된 흐름 커넥터(138)를 가질 수 있다. 흐름 커넥터(138)는 도 9에 도시된 프레임(112)의 유체 분배 보드(114)에 플러그될 수 있다.
이제 도 11a-11c를 참조하면, 펌프 쌍(102a, 102b)의 어레이는 복수의 스탠드오프 핀(108)을 통해 하우징(110)에 장착될 수 있다. 스탠드오프 핀은 하우징(110)과 장착 프레임(112a) 사이에 공간을 형성하여, 튜빙을 위한 공간이 다양한 카트리지(130)로 이어지는 것을 가능하게 할 수 있다.
도 11c를 참조하면, 하우징(110)은 상부 플랜지(111), 제1 및 제2 측부 플랜지(115a, 115b), 베이스 플랜지(113) 및 후방 벽(117)을 포함한다. 다수의 하우징(110)이 펌프 쌍의 추가적인 어레이에 대한 지지를 제공하기 위해 임의의 방향으로 함께 본딩되거나 적층될 수 있다는 점에 유의한다. 예를 들어, 추가적인 하우징이 상부 플랜지(111), 제1 및/또는 제2 측부 플랜지(115a, 115b), 및/또는 베이스 플랜지(113)를 따라 서로 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 추가적인 하우징(110)은 펌프 쌍(102a, 102b)의 어레이가 모듈형 펌프 조립체(100)의 후속 층을 지지하도록 단순히 서로 적층될 수 있다. 일부 실시예에서, 상부 플랜지(111)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 하나 이상의 프로세서(62) 및/또는 하나 이상의 메모리 모듈(64)을 지지하기 위한 지지 표면을 제공할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 펌프 쌍(102a, 102b)의 어레이는 하우징(110)에 장착될 수 있다. 특히, 펌프 쌍(102a, 102b)의 어레이는 펌프 쌍(102, 102b)의 어레이의 장착 프레임(112a, 112b)이 후방 벽(117)으로부터 이격되도록 복수의 스탠드오프 핀(108)에 의해 후방 벽(117)에 한정될 수 있다.
일부 실시예에서, 펌프 쌍(102a, 102b)의 어레이에 대향하는, 후방 벽(117)의 반대 측에는 하나 이상의 유체 매니폴드(146a, 146b)가 장착될 수 있다. 이러한 유체 매니폴드(146a, 146b)는 도 1 또는 도 2와 관련하여 설명된 것과 유사할 수 있으며, 여기서 제1 유체 입구 라인(13)은 유체를 유체 매니폴드(146a, 146b)에 전달하고, 유체는 그 후 개별 입구 펌프로 분할된다.
본 명세서에 제공된 바와 같은 임의의 실시예는 자동화된 조립체(예를 들어, 2017년 10월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "로봇 제작 및 조립 플랫폼에서 신속 교환 소재 터렛을 위한 시스템 및 방법(System and Method for a Quick-Change Material Turret in a Robotic Fabrication and Assembly Platform)"인 미국 특허 출원 제15/726,617호(그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 통합되고, 미국 키주 루이스빌 소재의 Advanced Solutions Life Sciences, LLC로부터 입수가능함)에 설명된 것과 같은 BioAssemblyBot® 3-D Printing and Robotics Systems), 및/또는 2019년 7월 3일자로 출원되고 발명의 명칭이 "하나 이상의 검체 및 보관 어셈블리의 관류 및/또는 배양을 위한 모듈식 보관 유닛(Modular Storage Units for Perfusion and/or Incubation of One or more Specimens and Storage Assemblies)"인 미국 특허 출원 제16/502,795 호(그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 통합됨)에 설명된 것과 같은 자동화된 저장 조립체)에 통합될 수 있다는 점에 유의한다. 그러나, 본 명세서에 설명된 바와 같은 조립체는 또한 수동 벤치톱 응용에서 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 실시예에서 다양한 부품, 예를 들어, 펌프, 프레임, 튜브, 센서, 밸브 등은 반복된 사용 및/또는 상이한 실험에서의 사용을 위해 살균가능할 수 있다는 점에 유의한다.
또한, 본 개시내용의 실시예는 전체 모듈형 펌프 조립체(100)가 웰 플레이트 조립체(30) 상에 또는 아래에 또는 다른 제한된 저장 영역 내에 놓일 수 있도록 작은 전체 크기를 가질 수 있다. 그러나, 더 큰 조립체가 고려되고 가능하다는 점에 유의한다.
실시예는 다음의 넘버링된 조항을 참조하여 설명될 수 있고, 바람직한 특징은 종속 조항에 레이아웃된다.
1. 모듈형 펌프 조립체로서, 모듈형 구성으로 서로 적층가능하도록 구성된 복수의 장착 프레임; 및 상기 복수의 장착 프레임 각각에 장착된 펌프의 어레이를 포함하고, 상기 펌프의 어레이는 웰 플레이트 매니폴드의 복수의 유체 입구 경로에 유동적으로 결합되도록 구성된 입구 펌프의 어레이 또는 상기 웰 플레이트 매니폴드의 복수의 유체 출구 경로에 유동적으로 결합되도록 구성된 유체 출구 펌프의 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 모듈형 펌프 조립체.
2. 조항 1에 있어서, 상기 펌프의 어레이는 펌프 쌍의 어레이를 포함하고, 각각의 펌프 쌍은 입구 펌프 및 출구 펌프를 포함하는, 모듈형 펌프 조립체.
3. 임의의 선행 조항에 있어서, 상기 입구 펌프 및 상기 출구 펌프에 통신 가능하게 결합된 하나 이상의 프로세서; 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금, 유체를 유체 저장소로부터 웰 플레이트의 웰로 전달하도록 상기 입구 펌프를 제어하고; 상기 유체를 상기 웰 플레이트의 상기 웰의 상기 유체 저장소로부터 제거하도록 상기 출구 펌프를 제어하게 하는 로직을 저장하는 하나 이상의 메모리 모듈을 더 포함하는, 모듈형 펌프 조립체.
4. 조항 3에 있어서, 상기 입구 펌프에 유동적으로 결합되고 상기 하나 이상의 프로세서에 통신가능하게 결합되는 흐름 제어 밸브를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 입구 펌프로부터 상기 웰 플레이트의 상기 웰로의 유체의 흐름을 제어하도록 상기 흐름 제어 밸브를 작동시키기 위한 로직을 실행하는, 모듈형 펌프 조립체.
5. 조항 4에 있어서, 상기 입구 펌프와 상기 웰 플레이트의 상기 웰 사이의 유체의 유량을 나타내는 흐름 신호를 출력하도록 구성된 흐름 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 흐름 센서로부터 수신된 상기 흐름 신호에 응답하여 상기 흐름 제어 밸브를 작동시키기 위한 로직을 실행하는, 모듈형 펌프 조립체.
6. 조항 3 내지 조항 5 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 입구 펌프로부터 상기 웰 플레이트의 웰로 연장되는 유체 입구 라인 내의 압력을 나타내는 압력 신호를 출력하도록 구성된 압력 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 압력 센서로부터 수신된 상기 압력 신호에 응답하여 상기 흐름 제어 밸브를 작동시키기 위한 로직을 실행하는, 모듈형 펌프 조립체.
7. 조항 2 내지 조항 6 중 어느 한 조항에 있어서, 각각의 펌프 쌍을 수용하는 인클로저를 더 포함하는, 모듈형 펌프 조립체.
8. 관류 조립체로서, 각각이 하나 이상의 웰을 포함하는 복수의 웰 그룹을 정의하는 웰 플레이트; 및 각각의 웰 그룹에 대응하는 복수의 유체 입구 경로 및 유체 출구 경로를 포함하는 웰 플레이트 매니폴드를 포함하는 웰 플레이트 조립체; 및 모듈형 구성으로 서로 적층가능하도록 구성된 복수의 장착 프레임; 및 상기 복수의 장착 프레임 각각에 장착된 펌프의 어레이를 포함하는 모듈형 펌프 조립체를 포함하고, 상기 펌프의 어레이는 상기 복수의 유체 입구 경로에 유동적으로 결합된 입구 펌프의 어레이, 복수의 유체 출구 경로에 유동적으로 결합된 출구 펌프의 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 관류 조립체.
9. 조항 8에 있어서, 상기 펌프의 어레이는 펌프 쌍의 어레이를 포함하고, 각각의 펌프 쌍은 입구 펌프 및 출구 펌프를 포함하는, 관류 조립체.
10. 조항 8 또는 조항 9에 있어서, 상기 입구 펌프 및 상기 출구 펌프에 통신 가능하게 결합된 하나 이상의 프로세서; 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금, 유체를 유체 저장소로부터 상기 웰 플레이트의 웰 그룹으로 전달하도록 상기 입구 펌프를 제어하고; 상기 웰 플레이트의 상기 웰 그룹으로부터 상기 유체를 제거하도록 상기 출구 펌프를 제어하게 하는 로직을 저장하는 하나 이상의 메모리 모듈을 더 포함하는, 관류 조립체.
11. 조항 10에 있어서, 상기 모듈형 펌프 조립체는 유체 입구 라인에 의해 입구 펌프에 유동적으로 결합되고 하나 이상의 프로세서에 통신가능하게 결합되는 흐름 제어 밸브를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 입구 펌프로부터 상기 웰 플레이트의 상기 웰 그룹으로의 유체의 흐름을 제어하도록 상기 흐름 제어 밸브를 작동시키기 위한 로직을 실행하는, 관류 조립체.
12. 조항 10 또는 조항 11에 있어서, 상기 모듈형 펌프 조립체는 상기 유체 입구 라인 내의 유체의 유량을 나타내는 흐름 신호를 출력하도록 구성된 흐름 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 흐름 센서로부터 수신된 상기 흐름 신호에 응답하여 상기 흐름 제어 밸브를 작동시키기 위한 로직을 실행하는, 관류 조립체.
13. 조항 10 내지 조항 12 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 모듈형 펌프 조립체는 상기 입구 펌프로부터 상기 웰 플레이트의 상기 웰로 연장되는 상기 유체 입구 라인 내의 압력을 나타내는 압력 신호를 출력하도록 구성된 압력 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 압력 센서로부터 수신된 상기 압력 신호에 응답하여 상기 흐름 제어 밸브를 작동시키기 위한 로직을 실행하는, 관류 조립체.
14. 조항 9 내지 조항 12 중 어느 한 조항에 있어서, 각각의 펌프 쌍은 인클로저 내에 배열되는, 관류 조립체.
15. 유체를 웰 플레이트 조립체에 전달하는 방법으로서, 상기 웰 플레이트 조립체를 모듈형 펌프 조립체에 유동적으로 결합하는 단계 - 상기 웰 플레이트 조립체는 각각이 하나 이상의 웰을 포함하는 복수의 웰 그룹을 정의하는 웰 플레이트; 및 각각의 웰 그룹에 대응하는 복수의 유체 입구 경로 및 유체 출구 경로를 포함하는 웰 플레이트 매니폴드를 포함하고, 상기 모듈형 펌프 조립체는 하나 이상의 장착 프레임; 및 상기 하나 이상의 장착 프레임에 장착된 펌프의 어레이를 포함하고, 상기 펌프의 어레이는 상기 복수의 유체 입구 경로에 유동적으로 결합된 입구 펌프의 어레이, 복수의 유체 출구 경로에 유동적으로 결합된 출구 펌프의 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함함 -; 상기 모듈형 펌프 조립체를 하나 이상의 유체 저장소에 유동적으로 결합하는 단계; 및 상기 웰 그룹 각각과 연관된 상기 펌프의 어레이의 펌프를 하나 이상의 프로세서로 선택적으로 작동시킴으로써 상기 웰 그룹 중 하나 이상의 웰 그룹의 안 및/또는 밖으로의 유체 흐름을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
16. 조항 15에 있어서, 유체 저장소를 상기 웰 플레이트 매니폴드에 유동적으로 결합하는 유체 입구 라인 내의 유체 흐름 파라미터를 검출하는 단계; 및 검출된 유체 흐름 파라미터에 응답하여 유체 입구 경로에 대한 유체 흐름 파라미터를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
17. 조항 15 또는 조항 16에 있어서, 상기 하나 이상의 유체 저장소를 상기 웰 플레이트 매니폴드에 유동적으로 결합하는 유체 입구 라인 내의 유체 압력을 검출하는 단계; 및 상기 유체 압력에 응답하여 상기 유체 입구 라인 내의 상기 유체 압력을 조정하기 위해 상기 유체 입구 라인을 따라 위치된 제어 밸브를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
18. 조항 15 내지 조항 17 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 하나 이상의 유체 저장소를 상기 웰 플레이트 매니폴드에 유동적으로 결합하는 유체 입구 라인 내의 유체 유량을 검출하는 단계; 및 상기 유체 유량에 응답하여 상기 유체 입구 라인 내의 상기 유체 유량을 조정하기 위해 상기 유체 입구 라인을 따라 위치된 제어 밸브를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
19. 조항 15 내지 조항 18 중 어느 한 조항에 있어서, 유체 저장소를 상기 입구 펌프 중 하나 이상의 입구 펌프 각각에 유동적으로 결합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
20. 조항 15 내지 조항 19 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 입구 펌프의 일부를 제1 유체 저장소에 유동적으로 결합하는 단계; 및 상기 입구 펌프의 제2 부분을 상기 제1 유체 저장소와 상이한 제2 유체 저장소에 유동적으로 결합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
본 명세서에 설명된 실시예는 이산 흐름 제어 및 다중 채널 관류 네트워크로의 통합을 위한 모듈형 및 확장형 저류 펌핑 솔루션에 관한 것임을 이제 이해해야 한다. 펌핑 솔루션 및 조립체는 웰 플레이트의 각각의 웰 또는 웰 플레이트 내의 웰의 이산 그룹에 이산 흐름을 공급하기 위해 펌프, 밸브, 흐름 센서 및/또는 압력 센서의 어레이를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 유닛은 그것이 각각의 웰 플레이트 용량을 수용하기 위해 하드웨어의 더 큰 어레이로 확장가능할 수 있도록 모듈형 구성으로 고안될 수 있다. 따라서, 웰 플레이트 내의 임의의 수의 웰의 개별화된 관류 제어가 실현될 수 있다.
특정 실시예가 본 명세서에서 예시되고 설명되었지만, 다양한 다른 변경 및 수정이 청구된 주제의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 청구된 주제의 다양한 양태가 본 명세서에서 설명되었지만, 이러한 양태가 결합하여 이용될 필요는 없다. 따라서, 첨부된 청구항은 청구된 주제의 범위 내에 있는 모든 이러한 변경 및 수정을 커버하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 모듈형 펌프 조립체로서,
    모듈형 구성으로 서로 적층 가능하도록 구성된 복수의 장착 프레임; 및
    상기 복수의 장착 프레임 각각에 장착된 펌프의 어레이
    를 포함하고, 상기 펌프의 어레이는 웰 플레이트 매니폴드의 복수의 유체 입구 경로에 유동적으로 결합되도록 구성된 입구 펌프의 어레이, 또는 상기 웰 플레이트 매니폴드의 복수의 유체 출구 경로에 유동적으로 결합되도록 구성된 유체 출구 펌프의 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 모듈형 펌프 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펌프의 어레이는 펌프 쌍의 어레이를 포함하고, 각각의 펌프 쌍은 입구 펌프 및 출구 펌프를 포함하는, 모듈형 펌프 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입구 펌프 및 상기 출구 펌프에 통신가능하게 결합된 하나 이상의 프로세서; 및
    상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금,
    유체를 유체 저장소로부터 웰 플레이트의 웰로 전달하도록 상기 입구 펌프를 제어하고;
    상기 웰 플레이트의 상기 웰의 상기 유체 저장소로부터 상기 유체를 제거하도록 상기 출구 펌프를 제어하게 하는 로직을 저장하는 하나 이상의 메모리 모듈
    을 더 포함하는, 모듈형 펌프 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 입구 펌프에 유동적으로 결합되고 상기 하나 이상의 프로세서에 통신가능하게 결합되는 흐름 제어 밸브를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 입구 펌프로부터 상기 웰 플레이트의 상기 웰로의 유체의 흐름을 제어하도록 상기 흐름 제어 밸브를 작동시키기 위한 로직을 실행하는, 모듈형 펌프 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 입구 펌프와 상기 웰 플레이트의 상기 웰 사이의 유체의 유량을 나타내는 흐름 신호를 출력하도록 구성된 흐름 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 흐름 센서로부터 수신된 상기 흐름 신호에 응답하여 상기 흐름 제어 밸브를 작동시키기 위한 로직을 실행하는, 모듈형 펌프 조립체.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 입구 펌프로부터 상기 웰 플레이트의 웰로 연장되는 유체 입구 라인 내의 압력을 나타내는 압력 신호를 출력하도록 구성된 압력 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 압력 센서로부터 수신된 상기 압력 신호에 응답하여 상기 흐름 제어 밸브를 작동시키기 위한 로직을 실행하는, 모듈형 펌프 조립체.
  7. 제2항에 있어서,
    각각의 펌프 쌍을 수용하는 인클로저를 더 포함하는, 모듈형 펌프 조립체.
  8. 관류 조립체로서,
    웰 플레이트 조립체 - 상기 웰 플레이트 조립체는:
    각각이 하나 이상의 웰을 포함하는 복수의 웰 그룹을 정의하는 웰 플레이트; 및
    각각의 웰 그룹에 대응하는 복수의 유체 입구 경로 및 유체 출구 경로를 포함하는 웰 플레이트 매니폴드
    를 포함함 -; 및
    모듈형 펌프 조립체
    를 포함하고, 상기 모듈형 펌프 조립체는:
    모듈형 구성으로 서로 적층가능하도록 구성된 복수의 장착 프레임;
    상기 복수의 장착 프레임 각각에 장착된 펌프의 어레이
    를 포함하고, 상기 펌프의 어레이는 상기 복수의 유체 입구 경로에 유동적으로 결합된 입구 펌프의 어레이, 복수의 유체 출구 경로에 유동적으로 결합된 출구 펌프의 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 관류 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 펌프의 어레이는 펌프 쌍의 어레이를 포함하고, 각각의 펌프 쌍은 입구 펌프 및 출구 펌프를 포함하는, 관류 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 입구 펌프 및 상기 출구 펌프에 통신가능하게 결합된 하나 이상의 프로세서; 및
    상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금,
    유체를 유체 저장소로부터 상기 웰 플레이트의 웰 그룹으로 전달하도록 상기 입구 펌프를 제어하고;
    상기 웰 플레이트의 상기 웰 그룹으로부터 상기 유체를 제거하도록 상기 출구 펌프를 제어하게 하는 로직을 저장하는 하나 이상의 메모리 모듈
    을 더 포함하는, 관류 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 모듈형 펌프 조립체는,
    유체 입구 라인에 의해 상기 입구 펌프에 유동적으로 결합되고 상기 하나 이상의 프로세서에 통신가능하게 결합되는 흐름 제어 밸브를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 입구 펌프로부터 상기 웰 플레이트의 상기 웰 그룹으로의 유체의 흐름을 제어하도록 상기 흐름 제어 밸브를 작동시키기 위한 로직을 실행하는, 관류 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모듈형 펌프 조립체는,
    상기 유체 입구 라인 내의 유체의 유량을 나타내는 흐름 신호를 출력하도록 구성된 흐름 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 흐름 센서로부터 수신된 상기 흐름 신호에 응답하여 상기 흐름 제어 밸브를 작동시키기 위한 로직을 실행하는, 관류 조립체.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 모듈형 펌프 조립체는,
    상기 입구 펌프로부터 상기 웰 플레이트의 상기 웰로 연장되는 상기 유체 입구 라인 내의 압력을 나타내는 압력 신호를 출력하도록 구성된 압력 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 압력 센서로부터 수신된 상기 압력 신호에 응답하여 상기 흐름 제어 밸브를 작동시키기 위한 로직을 실행하는, 관류 조립체.
  14. 제9항에 있어서,
    각각의 펌프 쌍은 인클로저 내에 배열되는, 관류 조립체.
  15. 유체를 웰 플레이트 조립체에 전달하는 방법으로서,
    상기 웰 플레이트 조립체를 모듈형 펌프 조립체에 유동적으로 결합하는 단계 - 상기 웰 플레이트 조립체는,
    각각이 하나 이상의 웰을 포함하는 복수의 웰 그룹을 정의하는 웰 플레이트; 및
    각각의 웰 그룹에 대응하는 복수의 유체 입구 경로 및 유체 출구 경로를 포함하는 웰 플레이트 매니폴드를 포함하고; 상기 모듈형 펌프 조립체는,
    하나 이상의 장착 프레임; 및
    상기 하나 이상의 장착 프레임에 장착된 펌프의 어레이를 포함하고, 상기 펌프의 어레이는 상기 복수의 유체 입구 경로에 유동적으로 결합된 입구 펌프의 어레이, 복수의 유체 출구 경로에 유동적으로 결합된 출구 펌프의 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함함 -;
    상기 모듈형 펌프 조립체를 하나 이상의 유체 저장소에 유동적으로 결합하는 단계; 및
    하나 이상의 프로세서로, 상기 웰 그룹 각각과 연관된 상기 펌프의 어레이의 펌프를 선택적으로 작동시킴으로써, 상기 웰 그룹 중 하나 이상의 안 및/또는 밖으로의 유체 흐름을 제어하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    유체 저장소를 상기 웰 플레이트 매니폴드에 유동적으로 결합하는 유체 입구 라인 내의 유체 흐름 파라미터를 검출하는 단계; 및
    검출된 유체 흐름 파라미터에 응답하여 유체 입구 경로에 대한 유체 흐름 파라미터를 조정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유체 저장소를 상기 웰 플레이트 매니폴드에 유동적으로 결합하는 유체 입구 라인 내의 유체 압력을 검출하는 단계; 및
    상기 유체 압력에 응답하여 상기 유체 입구 라인 내의 상기 유체 압력을 조정하도록 상기 유체 입구 라인을 따라 위치된 제어 밸브를 조정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유체 저장소를 상기 웰 플레이트 매니폴드에 유동적으로 결합하는 유체 입구 라인 내의 유체 유량을 검출하는 단계; 및
    상기 유체 유량에 응답하여 상기 유체 입구 라인 내의 상기 유체 유량을 조정하기 위해 상기 유체 입구 라인을 따라 위치된 제어 밸브를 조정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 입구 펌프 상기 하나 이상 각각에 유체 저장소를 유동적으로 결합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 입구 펌프의 일부를 제1 유체 저장소에 유동적으로 결합하고, 상기 입구 펌프의 제2 부분을 상기 제1 유체 저장소와 상이한 제2 유체 저장소에 유동적으로 결합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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