RU2800912C2 - Системы и способы активного нагрева картриджа - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к картриджу для прибора биохимического анализа, имеющему один или более активных нагревательных элементов, и способу нагревания картриджа для прибора биохимического анализа. Картридж содержит корпус, активный нагревательный элемент и соединитель источника питания. Корпус может образовывать камеру, в которой хранится объем реагента. Активный нагревательный элемент может быть встроен внутрь корпуса и расположен в непосредственной близости от камеры. Соединитель источника питания может быть соединен с корпусом и электрически соединен с активным нагревательным элементом, встроенным внутрь корпуса. Активный нагревательный элемент выполнен с возможностью размораживания объема реагента внутри камеры в ответ на подачу электрической мощности на соединитель источника питания. Изобретение обеспечивает настраиваемое и/или регулируемое активное нагревание или нагрев реагентов внутри расходуемого картриджа для достижения одной или более целевых температур без образования теплых зон или высокотемпературных зон расходуемого картриджа, которые могут влиять на хранящиеся в нем реагенты. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[0001] Настоящая заявка в соответствии с 35 U.S.C. § 119(e) испрашивает преимущество предварительной заявки на патент США № 62/773,737, поданной 30 ноября 2018 г., описание которой включено в настоящий документ путем ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Различные биохимические протоколы включают в себя проведение большого числа контролируемых реакций на опорных поверхностях или внутри специальных реакционных камер. Контролируемые реакции можно проводить для анализа биологической пробы или для подготовки биологической пробы к последующему анализу. Анализ может идентифицировать или выявлять свойства химических веществ, участвующих в реакциях. Например, при анализе с циклическим секвенированием на основе матриц (например, секвенирование путем синтеза (SBS)) компактную матрицу элементов ДНК (например, матричные нуклеиновые кислоты) секвенируют посредством итерационных циклов ферментативной манипуляции. После каждого цикла может быть получено изображение и затем проанализировано с помощью других изображений для определения последовательности элементов ДНК. В другом биохимическом анализе неизвестный аналит, имеющий идентифицируемую метку (например, флуоресцентную метку), может быть подвергнут воздействию массива известных зондов, имеющих предварительно заданные адреса в пределах массива. Наблюдение за химическими реакциями, которые происходят между зондами и неизвестным аналитом, может помочь идентифицировать или выявить свойства аналита.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В настоящем документе описаны устройства, системы и способы изготовления и использования картриджа, имеющего один или более активных нагревательных элементов. Один вариант реализации относится к картриджу, который может содержать корпус, активный нагревательный элемент и соединитель источника питания. Корпус может образовывать камеру, в которой хранится объем реагента. Активный нагревательный элемент может быть встроен внутрь корпуса и расположен в непосредственной близости от камеры. Соединитель источника питания может быть соединен с корпусом и электрически соединен с активным нагревательным элементом, встроенным внутрь корпуса. Активный нагревательный элемент выполнен с возможностью размораживания объема реагента внутри камеры в ответ на подачу электрической мощности на соединитель источника питания.

[0004] В некоторых вариантах реализации корпус образует одно или более ребер, проходящих в камеру. В некоторых вариантах реализации по меньшей мере часть активного нагревательного элемента проходит в одно или более ребер. В некоторых вариантах реализации активный нагревательный элемент содержит проводящий углерод, внедренный в корпус. В некоторых вариантах реализации активный нагревательный элемент содержит резистивную ленту, встроенную в корпус. В некоторых вариантах реализации камера образуется первым подкомпонентом, причем корпус содержит множество подкомпонентов, которые изготовлены по отдельности и соединены вместе. В некоторых вариантах реализации активный нагревательный элемент соединен с внешней поверхностью первого подкомпонента. В некоторых вариантах реализации соединитель источника питания содержит проводящую этикетку, имеющую проводящий адгезив. В некоторых вариантах реализации соединитель источника питания содержит часть верхней части, герметично соединенную с корпусом. В некоторых вариантах реализации верхняя часть содержит алюминиевую фольгу. В некоторых вариантах реализации расходуемый картридж может содержать идентификатор, соединенный с корпусом. Идентификатор может содержать RFID-транспондер или штрихкод.

[0005] Другой вариант реализации относится к способу, который может включать в себя соединение соединителя источника питания картриджа с источником питания и запуск процесса активного нагрева для размораживания реагента, хранящегося в камере картриджа. Процесс активного нагрева может включать в себя подачу мощности от источника питания на активный нагревательный элемент, встроенный в корпус картриджа в непосредственной близости от камеры, в которой хранится реагент, в течение заданного периода времени.

[0006] В некоторых вариантах реализации заданный период времени задают в зависимости от доступа к данным идентификатора, соединенного с корпусом картриджа. Идентификатор может содержать RFID-транспондер или штрихкод. В некоторых вариантах реализации корпус картриджа может содержать второй активный нагревательный элемент, расположенный в непосредственной близости от второй камеры, в которой хранится второй реагент. Процесс активного нагрева может включать в себя подачу второй мощности от источника питания на второй активный нагревательный элемент в течение второго заданного периода времени, причем второй заданный период времени отличается от указанного заданного периода времени.

[0007] Еще один вариант реализации относится к картриджу, который может содержать корпус, активный нагревательный элемент и соединитель источника питания. Корпус может образовывать первую камеру, в которой хранится первый объем первого реагента, и вторую камеру, в которой хранится второй объем второго реагента. Активный нагревательный элемент может быть встроен внутрь корпуса и расположен в непосредственной близости от первой камеры и второй камеры. Соединитель источника питания может быть соединен с корпусом и электрически соединен с активным нагревательным элементом, встроенным внутрь корпуса. Активный нагревательный элемент выполнен с возможностью размораживания первого объема первого реагента внутри первой камеры до первой целевой температуры и размораживания второго объема второго реагента внутри второй камеры до второй целевой температуры в ответ на подачу электрической мощности на соединитель источника питания.

[0008] В некоторых вариантах реализации расходуемый картридж может содержать встроенный в корпус RFID-транспондер. Первая целевая температура и вторая целевая температура могут быть определены в зависимости от доступа к данным RFID-транспондера.

[0009] Следует понимать, что все комбинации вышеуказанных концепций и дополнительных концепций, более подробно описанных ниже (при условии, что такие концепции не являются взаимно противоречащими), рассматриваются как часть объекта изобретения, описанного в данном документе. В частности, все комбинации заявленного объекта изобретения, появляющиеся в конце данного описания, считаются частью объекта изобретения, описанного в данном документе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0010] Подробное описание одного или более вариантов реализации представлено в приведенных ниже сопроводительных графических материалах и описании. Прочие признаки, аспекты и преимущества станут очевидными из описания, рисунков и формулы изобретения, в которых:

[0011] на Фиг. 1 представлен общий вид в виде блочной схемы приведенной в качестве примера системы для проведения по меньшей мере одного из: биохимического анализа или подготовки образца;

[0012] на Фиг. 2 представлено поперечное сечение в виде блочной схемы приведенного в качестве примера расходуемого картриджа, который может быть реализован как часть съемного картриджа, показанного на Фиг. 1;

[0013] на Фиг. 3 представлен частичный вид в поперечном сечении приведенной в качестве примера конструкции стенки расходуемого картриджа, показанного на Фиг. 2, на которой показан встроенный активный нагревательный элемент;

[0014] на Фиг. 4 представлен частичный вид в поперечном сечении приведенной в качестве примера конструкции стенки расходуемого картриджа, показанного на Фиг. 2, на которой показан встроенный активный нагревательный элемент, имеющий одно или более ребер или субстенок; и

[0015] на Фиг. 5 показана схема процесса, иллюстрирующая приведенный в качестве примера процесс активного нагрева расходуемого картриджа.

[0016] Следует понимать, что некоторые или все из фигур являются схематическими представлениями для целей иллюстрации. Фигуры представлены с целью иллюстрации одного или более вариантов реализации с явным пониманием того, что они не будут использоваться для ограничения объема или смысла формулы изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0017] В настоящем документе в некоторых аспектах описаны способы и системы для активного нагрева расходуемого картриджа для прибора для биологического или химического анализа. Используемые в настоящем документе термины «расходуемый картридж»,«картридж для реагентов»,«съемный картридж» и/или «картридж» относятся к одному и тому же картриджу и/или комбинации компонентов, образующих узел для картриджа или системы картриджа. Используемый в настоящем документе термин «биохимический анализ» может включать по меньшей мере один из: биологического анализа или химического анализа. В некоторых вариантах реализации расходуемый картридж может содержать один или более реагентов для прибора для генетического секвенирования. При транспортировке и/или хранении реагенты, содержащиеся внутри расходуемого картриджа, можно хранить при низкой температуре, например в диапазоне от -10°C до -30°C, например при -20°C. Хранение при таких низких температурах может обеспечивать сохранение соединений в реагентах в течение продолжительных периодов времени при транспортировке и/или перед использованием.

[0018] При использовании реагентов картридж, содержащий реагенты, нагревают до температуры в диапазоне от 0°C до 10°C, например, в диапазоне от 2°C до 8°C, для размораживания находящихся в нем реагентов, которые будут использоваться с прибором для биохимического анализа. Размораживание реагентов может включать в себя нагревание реагентов от твердого или полутвердого замороженного состояния до жидкого состояния. В некоторых случаях размораживание реагентов может просто включать в себя нагревание реагентов от низкой температуры хранения, например от -10°C до -30°C, до исходной рабочей температуры, например от 0°C до 10°C. Такое нагревание реагентов может осуществляться посредством водяной бани (то есть путем частичного или полного погружения расходуемого картриджа в воду при требуемой целевой температуре или выше нее), выдержки в охладителе от 2°C до 8°C, выдержки до комнатной температуры (например, от 19°C до 25°C), установленных наружных нагревателей и/или нагревателя, вставленного в отверстие расходуемого картриджа. Однако такое нагревание реагентов до рабочей температуры может представлять собой длительный процесс (например, порядка от часа до нескольких часов) для достаточного и по существу равномерного нагрева реагентов до целевой температуры. Попытка ускорить процесс нагревания, например, путем применения более высоких температур для воды, воздуха, нагревателей или нагревательного стержня, может привести к образованию горячих зон или в ином случае к неравномерным температурам на расходуемом картридже. Такие неравномерные температуры могут негативно влиять на реагенты, хранящиеся внутри расходуемого картриджа, и/или другие компоненты, соединенные с расходуемым картриджем.

[0019] В настоящем документе описан картридж, имеющий один или более активных нагревательных элементов, встроенных в одну или более стенок или других конструктивных элементов для передачи тепла реагентам, хранящимся в нем. Один или более активных нагревательных элементов могут включать в себя проводящий углерод, монтажный провод, резистивную ленту, нагревательные катушки и/или любые другие элементы, температуру которых можно регулировать. Активные нагревательные элементы могут быть распределены в пределах одной или более стенок или других конструктивных элементов в зависимости от определенной скорости теплопередачи реагенту внутри расходуемого картриджа. Например, плотность проводящего углерода, самой проводящей среды, приложенное напряжение и/или сопротивление активных нагревательных элементов могут быть подобраны в зависимости от требуемой целевой температуры для реагента внутри отделения расходуемого картриджа с помощью объема реагента, хранящегося в нем, и площади поверхности, через которую должна происходить теплопередача. То есть в случае небольшого объема реагента можно использовать более низкую плотность проводящего углерода, проводящую среду с более низким сопротивлением, более низкое приложенное напряжение и/или более низкое сопротивление активного нагревательного элемента. В случае большего объема реагента можно использовать более высокую плотность проводящего углерода, проводящую среду с более высоким сопротивлением, более высокое приложенное напряжение и/или более высокое сопротивление активного нагревательного элемента. Активные нагревательные элементы регулируют для нагрева реагента до требуемой целевой температуры. Регулирование может представлять собой активный нагрев без обратной связи, при котором определенное напряжение может быть приложено на основании известного или рассчитанного сопротивления активного нагревательного элемента для подачи требуемого количества энергии на активный нагревательный элемент. В других вариантах реализации регулирование может представлять собой активный нагрев без обратной связи, при котором напряжение или ток можно изменять путем периодического определения температуры активного нагревательного элемента. Кривая или уравнение зависимости сопротивление-температура могут быть предварительно заданы или известны и использоваться для определения температуры на основании измеренного сопротивления. В других случаях для определения температуры может быть реализован датчик температуры. В некоторых вариантах реализации для увеличения площади поверхности для теплопередачи субстенки или ребра могут быть реализованы таким образом, что они проходят внутрь пространства, в котором хранится реагент. Таким образом, как меньший объем, так и больший объем можно нагревать до достижения требуемой целевой температуры по существу в одно и то же время.

[0020] В некоторых вариантах реализации два разных объема могут иметь разное время начала нагрева таким образом, что оба объема достигают по существу одной и той же целевой температуры. В некоторых вариантах реализации целевыми температурами для разных объемов могут быть разные целевые температуры. То есть рабочая температура одного реагента может составлять 2°C, тогда как рабочая температура другого реагента может составлять 8°C. Таким образом, активные нагревательные элементы могут быть выполнены с возможностью достижения разных целевых температур для разных объемов по существу в одно и то же время.

[0021] В некоторых вариантах реализации активные нагревательные элементы могут быть встроены и/или иным образом расположены внутри материала расходуемого картриджа. Например, в то время как материал расходуемого картриджа впрыскивают или иным образом формируют с помощью проводящего углерода, может быть предусмотрена сетка или другая сеть из проводящего углерода. В других вариантах реализации могут быть предусмотрены монтажные провода, резистивная лента, нагревательные катушки и/или любые другие элементы, в то время как материал расходуемого картриджа впрыскивают или иным образом формируют вокруг элемента.

[0022] В других вариантах реализации отделения могут быть образованы по отдельности с расположенным на их внешней поверхности активным нагревательным элементом, причем одно или более отделений могут быть соединены друг с другом с образованием готового расходуемого картриджа или его подузла. В других вариантах реализации активный нагревательный элемент может быть расположен внутри пространства отделения и/или на внутренней поверхности. В таком варианте реализации на активный нагревательный элемент может быть нанесен изолирующий материал или покрытие. Таким изолирующим материалом может быть материал отделения (например, пластик или другой полимер). Такая изоляция может снизить вероятность воздействия на реагент внутри отделения электрического тока, который может подвергать электролизу содержащийся в нем реагент.

[0023] Расходуемый картридж может содержать один или более соединителей источника питания, например одну или более проводящих наклеек с проводящим адгезивом, проводящие площадки, подпружиненные контакты и/или другой проводящий материал для электрического соединения одного или более активных нагревательных элементов с источником питания. В некоторых вариантах реализации для электрического соединения одного или более активных нагревательных элементов с источником питания можно использовать металлическую или другую проводящую пленку, герметизирующую реагенты внутри отделений. Один соединитель источника питания может подавать электрическую энергию на все активные нагревательные элементы или каждый из нескольких соединителей источника питания может подавать электрическую энергию на соответствующий активный нагревательный элемент таким образом, что можно избирательно активировать активные нагревательные элементы. В некоторых вариантах реализации источником питания может быть прибор для биохимического анализа или отдельное устройство для контролируемого размораживания расходуемого картриджа.

[0024] В некоторых вариантах реализации процесс активного нагрева расходуемого картриджа посредством активных нагревательных элементов может просто включать в себя соединение соединителя (-ей) электропитания расходуемого картриджа с источником питания таким образом, чтобы электрическая мощность подавалась на активные нагревательные элементы в течение заданного периода времени. Один или более активных нагревательных элементов могут быть расположены и/или выполнены внутри расходуемого картриджа для нагрева в нем реагентов с одинаковыми или разными скоростями теплопередачи таким образом, чтобы каждый из реагентов достигал целевой температуры по меньшей мере по существу в одно и то же время.

[0025] В других вариантах реализации активными нагревательными элементами можно управлять либо посредством прибора для биохимического анализа, либо отдельного устройством для контролируемого размораживания расходуемого картриджа. Настройки управления активными нагревательными элементами можно задавать на основании алгоритма нагрева, выбираемого пользователем прибора, или отдельного устройства, или алгоритм нагрева может быть выборочно активирован на основании идентификации расходуемого картриджа. Например, идентификатор расходуемого картриджа может представлять собой транспондер радиочастотной идентификации (RFID), штрихкод, чип идентификации и/или другой идентификатор. В ответ на прием данных прибором или другим устройством на основании идентификатора можно активировать алгоритм нагрева для автоматического запуска активных нагревательных элементов. В некоторых вариантах реализации первый набор из одного или более активных нагревательных элементов может быть активирован в первый момент времени, например, связанный с отделением большого объема, а второй набор из одного или более активных нагревательных элементов может быть активирован во второй момент времени после первого момента времени. В других вариантах реализации алгоритм нагрева может подавать первую мощность на первый набор из одного или более активных нагревательных элементов и вторую мощность на второй набор из одного или более активных нагревательных элементов таким образом, чтобы для разных реагентов внутри расходуемого картриджа применялась разные скорости нагрева. В обоих случаях алгоритм нагрева нагревает реагенты внутри расходуемого картриджа таким образом, что каждый из хранящихся в нем реагентов достигает целевой температуры по существу в одно и то же время.

[0026] Варианты реализации, описанные в настоящем документе, преимущественно обеспечивают настраиваемое и/или регулируемое активное нагревание или нагрев реагентов внутри расходуемого картриджа для достижения одной или более целевых температур без образования теплых зон или высокотемпературных зон расходуемого картриджа, которые могут влиять на хранящиеся в нем реагенты. Такие варианты реализации могут сокращать время размораживания реагентов для биохимического анализа и/или регулировать целевую температуру одного или более реагентов внутри расходуемого картриджа. Сокращение времени размораживания реагента может увеличить пропускную способность биохимических анализов для прибора, такого как прибор для генетического секвенирования, путем уменьшения времени вызванного ожиданием простоя при размораживания расходных материалов реагентов от температуры хранения до рабочей температуры.

[0027] Варианты реализации, описанные в настоящем документе, могут быть использованы для выполнения обозначенных реакций для подготовки расходуемого картриджа и/или биохимического анализа. На Фиг. 1 представлено схематическое представление системы 100, выполненной с возможностью проведения биохимического анализа. Система 100 может содержать основной инструмент 102, выполненный с возможностью приема и введения в зацепление с возможностью отделения со съемным картриджем 200. Основной инструмент 102 и съемный картридж 200 могут быть выполнены с возможностью взаимодействия друг с другом для транспортировки биологической пробы в разные местоположения в пределах системы 100 для проведения обозначенных реакций, которые включают в себя биологическую пробу, для подготовки биологической пробы к последующему анализу и, необязательно, обнаружения одного или более событий с биологической пробой. В некоторых вариантах реализации основной инструмент 102 может быть выполнен с возможностью обнаружения одного или более событий с биологической пробой непосредственно на съемном картридже 200. События могут указывать на обозначенную реакцию с биологической пробой. Съемный картридж 200 может быть изготовлен в соответствии с любым из картриджей, описанных в настоящем документе.

[0028] Хотя ниже рассматривается основной инструмент 102 и съемный картридж 200, как показано на Фиг. 1, следует понимать, что основной инструмент 102 и съемный картридж 200 иллюстрируют только один вариант реализации системы 100 и что существуют и другие варианты реализации. Например, основной инструмент 102 и съемный картридж 200 содержат различные компоненты и элементы, которые в совокупности выполняют несколько операций по подготовке биологической пробы и/или анализу биологической пробы. В проиллюстрированном примере реализации каждый из основного инструмента 102 и съемной кассеты 200 выполнен с возможностью выполнения определенных функций. Однако следует понимать, что основной инструмент 102 и съемный картридж 200 могут выполнять различные функции и/или могут совместно использовать такие функции. Например, показано, что основной инструмент 102 содержит узел 110 обнаружения (например, устройство обработки изображений), выполненный с возможностью обнаружения обозначенных реакций на съемном картридже 200. В альтернативных вариантах реализации съемный картридж 200 может содержать узел обнаружения и может быть соединен с возможностью связи с одним или более компонентами основного инструмента 102. В другом примере основной инструмент 102 представляет собой «сухой» инструмент, который не подает, не принимает или не обменивается жидкостями со съемным картриджем 200. Таким образом, как показано, съемный картридж 200 содержит часть 210 расходуемого реагента и часть 220 проточной кюветы. Часть 210 расходуемого реагента может содержать реагенты, применяемые в биохимическом анализе, а часть 220 проточной кюветы может содержать оптически прозрачную область или другую область, выполненную с возможностью обнаружения, в которой узел 110 обнаружения выполняет обнаружение одного или более событий, происходящих внутри части 220 проточной кюветы. В альтернативных вариантах реализации основной инструмент 102 может подавать в съемный картридж 200, например, реагенты или другие жидкости, которые впоследствии расходуются (например используются в обозначенных реакциях) съемным картриджем 200.

[0029] Используемый в настоящем документе термин «биологическая проба» может включать в себя одно или более биологических или химических веществ, таких как нуклеозиды, нуклеиновые кислоты, полинуклеотиды, олигонуклеотиды, белки, ферменты, полипептиды, антитела, антигены, лиганды, рецепторы, полисахариды, углеводы, полифосфаты, нанопоры, органеллы, липидные слои, клетки, ткани, организмы и/или биологически активное (-ые) химическое (-ие) соединение (-я), такие как аналоги или миметики вышеупомянутых компонентов. В некоторых случаях биологическая проба может включать в себя цельную кровь, лимфатическую жидкость, сыворотку, плазму, пот, слезную жидкость, слюну, мокроту, спинномозговую жидкость, амниотическую жидкость, семенную жидкость, вагинальные выделения, серозную жидкость, синовиальную жидкость, перикардиальную жидкость, перитонеальную жидкость, плевральную жидкость, транссудаты, экссудаты, кистозную жидкость, желчь, мочу, желудочный сок, кишечный сок, образцы кала, жидкости, содержащие одиночные или множественные клетки, жидкости, содержащие органеллы, псевдоожиженные ткани, псевдоожиженные организмы, жидкости, содержащие многоклеточные организмы, биологические тампоны и биологические смывы.

[0030] В некоторых вариантах реализации биологическая проба может включать в себя добавленный материал, такой как вода, деионизированная вода, солевые растворы, кислые растворы, основные растворы, моющие растворы и/или pH-буферы. Добавленный материал также может включать в себя реагенты, которые будут использоваться в течение назначенного протокола анализа для проведения биохимических реакций. Например, добавляемые жидкости могут включать в себя материал для проведения множества циклов полимеразной цепной реакции (ПЦР) с биологической пробой.

[0031] Однако следует понимать, что анализируемая биологическая проба может иметь другую форму или состояние, чем биологическая проба, загруженная в систему 100. Например, биологическая проба, загруженная в систему 100, может включать в себя цельную кровь или слюну, которую впоследствии обрабатывают (например, посредством процедур разделения или амплификации) для получения подготовленных нуклеиновых кислот. Полученные нуклеиновые кислоты затем могут быть проанализированы (например, определены в количественном выражении с помощью ПЦР или секвенированы с помощью SBS) системой 100. Соответственно, когда термин «биологическая проба» используется при описании первой операции, такой как ПЦР, и снова используется при описании последующей второй операции, такой как секвенирование, следует понимать, что биологическая проба во второй операции может быть изменена относительно биологической пробы до или во время первой операции. Например, стадию секвенирования (например SBS) можно проводить на ампликонах нуклеиновых кислот, полученных из матричных нуклеиновых кислот, которые амплифицируют на предшествующей стадии амплификации (например ПЦР). В данном случае ампликоны представляют собой копии матриц, причем ампликоны присутствуют в большем количестве по сравнению с количеством матриц.

[0032] В некоторых вариантах реализации система 100 может автоматически подготовить пробу к биохимическому анализу на основе вещества, предоставляемого пользователем (например, цельной крови или слюны). Однако в других вариантах реализации система 100 может анализировать биологические пробы, которые частично или предварительно подготовлены к анализу пользователем. Например, пользователь может предоставить раствор, содержащий нуклеиновые кислоты, которые уже были выделены и/или амплифицированы из цельной крови.

[0033] Используемый в настоящем документе термин «обозначенная реакция» включает в себя изменение по меньшей мере одного из химических, электрических, физических или оптических свойств (или качеств) интересующего аналита. В конкретных вариантах реализации обозначенная реакция представляет собой ассоциативное событие привязки (например, включение флуоресцентно меченой биомолекулы в интересующий аналит). Обозначенная реакция может представлять собой диссоциативное событие привязки (например, высвобождение флуоресцентно-меченой биомолекулы из интересующего аналита). Обозначенная реакция может представлять собой химическое преобразование, химическое изменение или химическое взаимодействие. Обозначенная реакция также может представлять собой изменение электрических свойств. Например, обозначенная реакция может представлять собой изменение концентрации ионов в растворе. Некоторые реакции включают в себя, без ограничений, химические реакции, такие как восстановление, окисление, добавление, элиминирование, перегруппировка, эстерификация, амидирование, этерификация, циклизация или замена; связывающие взаимодействия, в которых первое химическое вещество связывается со вторым химическим веществом; реакции диссоциации, в которых два или более химических вещества отделяются друг от друга; флуоресценцию; люминесценцию; биолюминесценцию; хемилюминесценцию; и биологические реакции, такие как репликация нуклеиновых кислот, амплификация нуклеиновых кислот, гибридизация нуклеиновых кислот, лигирование нуклеиновых кислот, фосфорилирование, ферментативный катализ, связывание с рецептором или связывание с лигандом. Обозначенная реакция также может представлять собой добавление или удаление протона, например обнаруживаемого по изменению уровня pH окружающего раствора или окружающей среды. Еще одной обозначенной реакцией может быть обнаружение потока ионов через мембрану (например, природную или синтетическую двухслойную мембрану). Например, когда ионы протекают через мембрану, происходит нарушение тока и это нарушение может быть обнаружено. Обнаружение в полевых условиях заряженных меток также можно использовать для обнаружения температуры и других подходящих методик аналитического обнаружения.

[0034] В конкретных вариантах реализации обозначенная реакция включает в себя введение флуоресцентно-меченой молекулы в аналит. Аналит может представлять собой олигонуклеотид, а флуоресцентно-меченая молекула может представлять собой нуклеотид. Обозначенная реакция может быть обнаружена, когда возбуждающий свет направляется на олигонуклеотид, имеющий меченый нуклеотид, а флуорофор испускает обнаруживаемый флуоресцентный сигнал. В альтернативных вариантах реализации обнаруженная флуоресценция является результатом хемилюминесценции и/или биолюминесценции. Обозначенная реакция также может увеличить резонансный перенос энергии флуоресценции (или Ферстеровский) (FRET), например, путем размещения донорского флуорофора в непосредственной близости от акцепторного флуорофора, снизить FRET путем разделения донорского и акцепторного флуорофоров, повысить флуоресценцию путем отделения гасителя от флуорофора или ослабить флуоресценцию путем совместного размещения гасителя и флуорофора.

[0035] Используемые в настоящем документе термины «реакционный компонент» включают любое вещество, которое можно использовать для получения одной обозначенной реакции. Например, реакционные компоненты включают в себя реагенты, катализаторы, такие как ферменты, реагенты для реакции, пробы, продукты реакции, другие биомолекулы, соли, кофакторы металлов, хелатирующие агенты и буферные растворы (например, буфер для гидрогенизации). Реакционные компоненты могут быть доставлены в различные местоположения в жидкостной сети по отдельности в растворах или объединены в одной или более смесях. Например, компонент реакционной смеси может быть доставлен в реакционную камеру, где иммобилизована биологическая проба. Компоненты реакции могут прямо или косвенно взаимодействовать с биологической пробой. В некоторых вариантах реализации в съемный картридж 200 предварительно загружают один или более реакционных компонентов, участвующих в выполнении назначенного протокола анализа. Предварительная заправка может осуществляться в одном месте (например, на производственном предприятии) перед получением картриджа 200 пользователем (например, на предприятии пользователя). Например, один или более реакционных компонентов или реагентов могут быть предварительно загружены в часть 210 для расходуемого реагента. В некоторых вариантах реализации в съемный картридж 200 также может быть предварительно загружена проточная кювета в часть 220 проточной кюветы.

[0036] В некоторых вариантах реализации основной инструмент 102 может быть выполнен с возможностью взаимодействия с одним съемным картриджем 200 за один сеанс. После сеанса съемный картридж 200 можно заменить другим съемным картриджем 200. В других вариантах реализации основной инструмент 102 может быть выполнен с возможностью взаимодействия с более чем одним съемным картриджем 200 за один сеанс. Используемый в настоящем документе термин «сеанс» включает в себя выполнение по меньшей мере одного из подготовки пробы и/или протокола биохимического анализа. Подготовка пробы может включать в себя разделение, выделение, модификацию и/или амплификацию одного или более компонентов биологической пробы таким образом, чтобы подготовленная биологическая проба была пригодна для анализа. В некоторых вариантах реализации сеанс может включать в себя непрерывную активность, при которой выполняется ряд контролируемых реакций до тех пор, пока: (a) не будет проведено назначенное число реакций, (b) не будет обнаружено назначенное число событий, (c) не истечет назначенный период системного времени, (d) отношение «сигнал/шум» не опустится до назначенного порогового значения; (e) не будет идентифицирован целевой компонент; (f) не будет обнаружен отказ или неисправность системы; и/или (g) не будет израсходован один или более ресурсов для проведения реакций. В альтернативном варианте осуществления сеанс может включать в себя приостановку активности системы на период времени (например, минуты, часы, дни, недели) и затем завершение сеанса до тех пор, пока не произойдет по меньшей мере одно из событий (a)-(g).

[0037] Протокол анализа может включать в себя последовательность операций для проведения обозначенных реакций, обнаружения обозначенных реакций и/или анализа обозначенных реакций. Совместно съемный картридж 200 и основной инструмент 102 могут содержать компоненты для выполнения разных операций. Операции протокола анализа могут включать в себя операции по текучей среде, операции терморегулирования, операции обнаружения и/или механические операции. Операция по текучей среде включает в себя управление потоком текучей среды (например, жидкости или газа) через систему 100, которое может приводиться в действие основным инструментом 102 и/или съемным картриджем 200. Например, операция по текучей среде может включать в себя управление насосом для создания потока биологической пробы или компонента реакции в реакционную камеру. Операция терморегулирования может включать в себя управление температурой назначенной части системы 100, такой как одна или более частей съемного картриджа 200. В качестве примера операция терморегулирования может включать в себя повышение или понижение температуры зоны полимеразной цепной реакции (ПЦР), в которой хранится жидкость, содержащая биологическую пробу. Операция обнаружения может включать в себя контроль активации детектора или отслеживания активности детектора для обнаружения заданных свойств, качества или характеристик биологической пробы. В качестве одного примера операция обнаружения может включать в себя получение изображений назначенной области, которая включает в себя биологическую пробу, для обнаружения флуоресцентного излучения из назначенной области. Операция обнаружения может включать в себя управление источником света для освещения биологической пробы или управление детектором для наблюдения за биологической пробой. Механическая операция может включать в себя управление перемещением или положением назначенного компонента. Например, механическая операция может включать в себя управление двигателем для перемещения компонента управления клапанами в основном инструменте 102, функционально взаимодействующего с подвижным клапаном в съемном картридже 200. В некоторых случаях совокупность разных операций может осуществляться одновременно. Например, детектор может захватывать изображения реакционной камеры, когда насос управляет потоком текучей среды через реакционную камеру. В некоторых случаях разные операции, относящиеся к разным биологическим пробам, могут осуществляться одновременно. Например, первая биологическая проба может быть подвергнута амплификации (например, ПЦР), при этом вторая биологическая проба может быть подвергнута обнаружению.

[0038] Аналогичные или идентичные жидкостные элементы (например, каналы, порты, резервуары и т. д.) могут иметь разную маркировку, чтобы облегчить различение жидкостных элементов. Например, отверстия могут называться отверстиями резервуара, отверстиями подачи, сетевыми отверстиями, питающим отверстием и т. д. Следует понимать, что для двух или более жидкостных элементов, имеющих разные метки (например, канал резервуара, канал для пробы, проточный канал, мостиковый канал), не требуется чтобы жидкостные элементы были разными по структуре. Более того, формула изобретения может быть изменена с целью добавления таких меток для более простого различения таких жидкостных элементов в формуле изобретения.

[0039] Используемый в настоящем документе термин «жидкость» означает вещество, которое является относительно несжимаемым и способно течь и соответствовать форме контейнера или канала, которые удерживают вещество. Жидкость может представлять собой жидкость на водной основе и может содержать полярные молекулы с поверхностным натяжением, которые удерживают жидкость вместе. Жидкость может также содержать неполярные молекулы, например, маслянистое или неводное вещество. Следует понимать, что упоминания жидкости в настоящей заявке могут включать в себя жидкость, содержащую комбинацию двух или более жидкостей. Например, для проведения обозначенных реакций можно впоследствии комбинировать отдельные растворы реагентов.

[0040] Съемный картридж 200 выполнен с возможностью зацепления с возможностью отделения или соединения с возможностью отсоединения с основным инструментом 102 в камере 140 картриджа. Если в настоящем документе термины «введенный в зацепление с возможностью отсоединения» или «соединенный с возможностью отсоединения» (или тому подобное) используются для описания взаимосвязи между съемным картриджем 200 и основным инструментом 102, подразумевается, что указанный термин означает, что соединение между съемным картриджем 200 и основным инструментом 102 легко разделяется без разрушения основного инструмента 102. Соответственно, съемный картридж 200 можно вводить в зацепление с возможностью отсоединения с основным инструментом 102 таким образом, чтобы не разрушались электрические контакты основного инструмента 102я. Съемный картридж 200 можно механически вводить в зацепление с возможностью отсоединения с основным инструментом 102 таким образом, чтобы не разрушались элементы основного инструмента 102, удерживающие съемный картридж 200, такие как камера 140 кассеты. Съемный картридж 200 можно вводить в зацепление по текучей среде с возможностью отсоединения с основным инструментом 102 таким образом, чтобы не повреждались отверстия основного инструмента 102. Основной инструмент 102 не считается «разрушенным», например, если требуется только простая регулировка компонента (например, повторное совмещение) или простая замена (например, замена насадки). Компоненты (например, съемный картридж 200 и основной инструмент 102) могут легко отделяться, когда компоненты могут отделяться друг от друга без чрезмерных усилий или без значительного количества времени, затраченного на отделение компонентов. В некоторых вариантах реализации съемный картридж 200 и основной инструмент 102 могут легко отделяться друг от друга без разрушения съемного картриджа 200 или основного инструмента 102.

[0041] В некоторых вариантах реализации съемный картридж 200 может быть безвозвратно изменен или частично поврежден во время сеанса с основным инструментом 102. Например, контейнеры, содержащие жидкости, могут содержать крышки из фольги, которые прокалывают, чтобы жидкость могла протекать через систему 100. В таких вариантах реализации крышки из фольги могут повреждаться таким образом, чтобы поврежденный контейнер можно было заменить другим контейнером. В конкретных вариантах реализации съемный картридж 200 представляет собой одноразовый картридж, выполненный с возможностью замены съемного картриджа 200 и необязательной утилизации после однократного применения.

[0042] В других вариантах реализации съемный картридж 200 можно использовать в течение более чем одного сеанса при введении в зацепление с основным инструментом 102 и/или можно извлекать из основного инструмента 102, повторно заправлять реагенты и повторно вводить в зацепление с основным инструментом 102 для проведения дополнительных обозначенных реакций. Соответственно, в некоторых случаях съемный картридж 200 можно восстанавливать таким образом, чтобы один и тот же съемный картридж 200 можно было использовать с разными расходными материалами (например, реакционными компонентами и биологическими пробами). Восстановление можно выполнять на производственном предприятии после извлечения картриджа 200 из основного инструмента 102, расположенного на предприятии пользователя.

[0043] Камера 140 картриджа может содержать паз, крепление, интерфейс соединителя и/или любой другой элемент для приема съемного картриджа 200 или его части для взаимодействия с основным инструментом 102.

[0044] Съемный картридж 200 может содержать жидкостную сеть, выполненную с возможностью удержания и направления через нее текучих сред (например, жидкостей или газов). Жидкостная сеть может содержать множество взаимно соединенных жидкостных элементов, выполненных с возможностью хранения жидкости и/или обеспечения протекания через них жидкости. Не имеющие ограничительного характера примеры жидкостных элементов включают в себя каналы, отверстия каналов, полости, модули для хранения, резервуары модулей хранения, реакционные камеры, резервуары для отходов, камеры обнаружения, многоцелевые камеры для реакции и обнаружения и т. п. Например, расходная часть 210 для реагента может содержать одну или более лунок или камер для реагентов, в которых хранятся реагенты, и может быть частью жидкостной сети или соединяться с ней. Жидкостные элементы могут быть соединены друг с другом по текучей среде особым образом так, чтобы обеспечить возможность выполнения системой 100 подготовки и/или анализа пробы.

[0045] Используемый в настоящем документе термин «соединенный по текучей среде» (или подобный термин) относится к двум пространственным областям, соединенным вместе таким образом, что между двумя пространственными областями можно направлять жидкость или газ. В некоторых случаях соединение по текучей среде позволяет направлять жидкость вперед и назад между двумя пространственными областями. В других случаях соединение по текучей среде является однонаправленным, так что между двумя пространственными областями существует только одно направление потока. Например, резервуар для анализа может быть соединен по текучей среде с каналом таким образом, что жидкость может транспортироваться в канал из резервуара для анализа. Однако в некоторых вариантах реализации направление текучей среды по каналу назад в резервуар для анализа может быть невозможно. В конкретных вариантах реализации жидкостная сеть выполнена с возможностью приема биологической пробы и направления биологической пробы путем подготовки пробы и/или анализа пробы. Жидкостная сеть может направлять биологическую пробу и другие реакционные компоненты в резервуар для отходов.

[0046] Один или более вариантов реализации могут включать в себя удержание биологической пробы (например матричной нуклеиновой кислоты) в указанном месте, где анализируют биологическую пробу. Использованный в настоящем документе термин «удерживаемый» применительно к биологической пробе включает в себя по существу прикрепление биологической пробы к поверхности или удержание биологической пробы в пределах обозначенного пространства. Используемый в настоящем документе термин «иммобилизованный» применительно к биологической пробе включает в себя по существу прикрепление биологической пробы к поверхности в твердой подложке или на ней. Иммобилизация может включать в себя прикрепление биологической пробы к поверхности на молекулярном уровне. Например, биологическая проба может быть иммобилизована на поверхности подложки с помощью методов адсорбции, включая нековалентные взаимодействия (например, электростатические силы, ван-дер-ваальсовы взаимодействия и дегидратацию гидрофобных взаимодействий), и методов ковалентного связывания, в которых функциональные группы или линкеры облегчают присоединение биологической пробы к поверхности. Иммобилизация биологической пробы на поверхности подложки может быть основана на свойствах поверхности подложки, жидкой среды, переносящей биологическую пробу, и свойствах самой биологической пробы. В некоторых случаях подложка может быть функционализирована (например, химически или физически модифицирована) для облегчения иммобилизации биологической пробы на поверхности подложки. Поверхность подложки можно сначала модифицировать с обеспечением связывания функциональных групп с поверхностью. Затем функциональные группы можно связывать с биологической пробой для иммобилизации на ней биологической пробы. В некоторых случаях биологическую пробу можно иммобилизовать на поверхности посредством геля.

[0047] В некоторых вариантах реализации нуклеиновые кислоты могут иммобилизироваться на поверхности и амплифицироваться с помощью мостиковой амплификации. Другим подходящим способом амплификации нуклеиновых кислот на поверхности является амплификация по типу катящегося кольца (RCA), например, с помощью способов, более подробно изложенных ниже. В некоторых вариантах реализации нуклеиновые кислоты могут закрепляться на поверхности и амплифицироваться с помощью одной или более пар праймеров. Например, один из праймеров может находиться в растворе, а другой праймер может быть иммобилизован на поверхности (например, на 5'-конце). В качестве примера, молекулу нуклеиновой кислоты можно гибридизировать с одним из праймеров на поверхности с последующим удлинением иммобилизованного праймера с получением первой копии нуклеиновой кислоты. Затем праймер в растворе гибридизируют с первой копией нуклеиновой кислоты, которую можно удлинить, используя первую копию нуклеиновой кислоты в качестве матрицы. Необязательно, после получения первой копии нуклеиновой кислоты исходная молекула нуклеиновой кислоты может гибридизироваться со вторым иммобилизованным на поверхности праймером и может удлиняться одновременно или после удлинения праймера в растворе. В любом варианте реализации повторные циклы удлинения (например, амплификация) с использованием иммобилизованного праймера и праймера в растворе позволяют получить множество копий нуклеиновой кислоты. В некоторых вариантах реализации биологическая проба может находиться в пределах заданного пространства с реакционными компонентами, выполненными с возможностью использования при амплификации биологической пробы (например, ПЦР).

[0048] Один или более вариантов реализации, описанных в настоящем документе, могут быть выполнены с возможностью выполнения протокола анализа, который представляет собой или включает в себя протокол амплификации (или ПЦР). В соответствии с протоколом амплификации можно изменять температуру биологической пробы внутри резервуара или канала для амплификации биологической пробы (например, ДНК биологической пробы). В качестве примера, биологическую пробу можно подвергать: (1) стадии предварительного нагрева при температуре около 95 °C в течение около 75 секунд; (2) стадии денатурации при температуре около 95 °C в течение около 15 секунд; (3) стадии удлинения при отжиге при температуре около 59 °C в течение около 45 секунд; и (4) стадии выдерживания при температуре около 72 °C в течение около 60 секунд. Варианты реализации могут выполнять множество циклов амплификации. Следует отметить, что в приведенном выше цикле описывается только один конкретный вариант реализации и что альтернативные варианты реализации могут включать в себя модификации протокола амплификации.

[0049] В способах и системах, описанных в настоящем документе, можно использовать матрицы, имеющие элементы с любым из разнообразных значений плотности, включая, например, по меньшей мере около 10 элементов/см², около 100 элементов/см², около 500 элементов/см², около 1000 элементов/см², около 5000 элементов/см², около10000 элементов/см², около 50000 элементов/см², около 100000 элементов/см², около 1000000 элементов/см², около 5000000 элементов/см² или выше. Способы и устройство, описанные в настоящем документе, могут содержать компоненты или устройства обнаружения, имеющие разрешение, которого по меньшей мере достаточно для определения отдельных элементов при одной или более из этих плотностей.

[0050] Основной инструмент 102 может содержать пользовательский интерфейс 130, который выполнен с возможностью приема данных, введенных пользователем, для проведения обозначенного протокола анализа и/или выполнен с возможностью передачи пользователю информации относительно анализа. Пользовательский интерфейс 130 может быть встроен в основной инструмент 102. Например, пользовательский интерфейс 130 может содержать сенсорный экран, который прикреплен к корпусу основного инструмента 102 и выполнен с возможностью идентификации касания пользователя и места касания относительно информации, отображаемой на сенсорном экране. В альтернативном варианте осуществления пользовательский интерфейс 130 может быть расположен удаленно относительно основного инструмента 102.

[0051] Основной инструмент 102 также может содержать системный контроллер 120, выполненный с возможностью управления работой по меньшей мере одного из съемного картриджа 200 и/или узла 110 обнаружения. Системный контроллер 120 может быть реализован с использованием любой комбинации специальных аппаратных схем, плат, процессоров цифровой обработки сигналов, процессоров и т. д. Альтернативно системный контроллер 120 может быть реализован с использованием стандартного персонального компьютера (ПК) с одним процессором или множеством процессоров с распределением между ними функциональных операций. В качестве дополнительного варианта системный контроллер 120 может быть реализован с использованием гибридной конфигурации, в которой определенные модульные функции выполняют с использованием специального аппаратного обеспечения, а остальные модульные функции выполняют с использованием стандартного ПК и т. п.

[0052] Системный контроллер 120 может содержать множество электронных модулей, выполненных с возможностью управления работой некоторых компонентов основного инструмента 102 и/или съемного картриджа 200. Например, электронные модули могут включать в себя модуль управления потоком, выполненный с возможностью управления потоком текучих сред через жидкостную сеть съемного картриджа 200. Модуль управления потоком может быть функционально соединен с исполнительными механизмами клапана и/или насосом системы. Модуль управления потоком может избирательно активировать исполнительные механизмы клапана и/или насос системы для создания потока текучей среды по одному или более каналам и/или для блокировки потока текучей среды по одному или более каналам.

[0053] Системный контроллер 120 также может включать в себя модуль терморегулирования. Модуль терморегулирования может управлять термоциклом или другим нагревательным элементом для подачи и/или удаления тепловой энергии из области приготовления пробы съемного картриджа 200. В одном конкретном примере термоциклер может увеличивать и/или снижать температуру, действию которой подвергают биологическую пробу в соответствии с протоколом ПЦР.

[0054] Системный контроллер 120 также может включать в себя модуль обнаружения, который выполнен с возможностью управления узлом 110 обнаружения для получения данных о биологической пробе. Модуль обнаружения может управлять работой узла 110 обнаружения посредством прямого проводного соединения или посредством матрицы контактов, если узел 110 обнаружения является частью съемного картриджа 200. Модуль обнаружения может управлять узлом 110 обнаружения для получения данных в заданные моменты времени или в течение заданных периодов времени. В качестве примера, модуль обнаружения может управлять узлом 110 обнаружения для захвата изображения реакционной камеры части проточной кюветы 220 съемного картриджа, когда к биологической пробе прикреплен флуорофор. В некоторых вариантах реализации может быть получено множество изображений.

[0055] Необязательно, системный контроллер 120 содержит модуль анализа, который выполнен с возможностью анализа данных для предоставления пользователю системы 100 по меньшей мере частичных результатов. Например, модуль анализа может анализировать данные визуализации, полученные от узла 110 обнаружения. Анализ может включать идентификацию последовательности нуклеиновых кислот в биологическом образце.

[0056] Системный контроллер 120 и/или описанные выше электронные модули могут включать в себя одно или более устройств на основе логики, включая один или более микроконтроллеров, процессоров, компьютеров с сокращенным набором команд (RISC), специализированных интегральных схем (ASIC), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), логических схем и любых других схем, способных выполнять функции, описанные в настоящем документе. В одном варианте реализации системный контроллер 120 и/или электронные модули исполняют набор команд, которые хранятся на машиночитаемом носителе, чтобы выполнять один или более протоколов анализа и/или другие операции. Набор команд может храниться в виде источников информации или физических элементов памяти в основном инструменте 102 и/или съемном картридже 200. Протоколы, выполняемые системой 100, могут представлять собой, например, количественный анализ ДНК или РНК, анализ белка, секвенирование ДНК (например, секвенирование путем синтеза (SBS)), подготовку образцов и/или подготовку библиотек фрагментов для секвенирования.

[0057] Набор команд может включать различные команды, которые предписывают системе 100 выполнять конкретные операции, связанные со способами и процессами различных вариантов реализации, описанных в настоящем документе. Набор команд может быть выполнен в виде программного обеспечения. Используемые в настоящем документе термины «программное обеспечение» и «встроенная программа» являются взаимозаменяемыми и включают в себя любую компьютерную программу, хранящуюся в памяти для исполнения компьютером, включая память ОЗУ, память ПЗУ, память СППЗУ, память ЭСППЗУ и энергонезависимую память ОЗУ (NVRAM). Вышеуказанные типы памяти являются только примерами и, таким образом, не ограничиваются типами памяти, которые можно использовать для хранения компьютерной программы.

[0058] Программное обеспечение может быть выполнено в различных формах, таких как системное программное обеспечение или прикладное программное обеспечение. Кроме того, программное обеспечение может быть выполнено в виде набора отдельных программ или программного модуля в программе большего размера или части программного модуля. Программное обеспечение также может включать в себя модульное программирование в форме объектно-ориентированного программирования. После получения обнаруженных данных они могут быть автоматически обработаны системой 100, либо обработаны в ответ на данные, введенные пользователем, или на запрос от другого устройства обработки (например, удаленный запрос по каналу связи).

[0059] Системный контроллер 120 может быть соединен с другими компонентами или подсистемами системы 100 посредством каналов связи, которые могут быть реализованы посредством подключения с помощью кабеля или беспроводными. Системный контроллер 120 также может быть соединен с возможностью связи со сторонними системами или серверами. Системный контроллер 120 может принимать данные, введенные пользователем, или команды от пользовательского интерфейса 130. Пользовательский интерфейс 130 может включать в себя клавиатуру, мышь, сенсорную панель и/или систему распознавания голоса и т. п.

[0060] Системный контроллер 120 может служить для обеспечения возможностей обработки данных, таких как хранение, интерпретация и/или выполнение программных команд, а также для управления работой системы 100 в целом. Системный контроллер 120 может быть выполнен и запрограммирован для управления данными и/или аспектами электропитания различных компонентов. Хотя системный контроллер 120 представлен на Фиг. 1 в виде единой структуры, следует понимать, что системный контроллер 120 может содержать множество отдельных компонентов (например, процессоров), распределенных по системе 100 в разных местоположениях. В некоторых вариантах реализации один или более компонентов могут быть интегрированы в основной инструмент 102, а один или более компонентов могут быть размещены удаленно относительно основного инструмента 102.

[0061] На Фиг. 2 показан вариант реализации расходуемого картриджа 300. Расходуемый картридж может быть частью комбинированного съемного картриджа, такого как расходуемая часть 210 для реагентов съемного картриджа 200, изображенного на Фиг. 1, или может представлять собой отдельный картридж для реагентов. Расходуемый картридж 300 содержит корпус 302 и верхнюю часть 304. Корпус 302 может содержать непроводящий полимер или другой материал и может быть выполнен с возможностью изготовления одной или более камер 310, 320, 330 для реагентов. Камеры 310, 320, 330 для реагентов могут иметь разные размеры, чтобы вмещать разные объемы реагентов, которые должны храниться в них. Например, первая камера 310 может быть больше второй камеры 320, а вторая камера 320 может быть больше третьей камеры 330. Первая камера 310 имеет такие размеры, чтобы вместить больший объем конкретного реагента, такого как буферный реагент. Вторая камера 320 имеет такие размеры, чтобы вмещать меньший объем реагента, чем первая камера 310, например камера для реагента, содержащая расщепляющий реагент. Третья камера 330 имеет такие размеры, чтобы вмещать еще меньший объем реагента, чем первая камера 310 и вторая камера 320, например камера для реагента, содержащая ffN-содержащий реагент.

[0062] В проиллюстрированном варианте реализации корпус 302 имеет множество стенок или боковых стенок 350 корпуса, образующих в нем камеры 310, 320, 330. В проиллюстрированном варианте реализации корпус 302 образует по меньшей мере по существу единую структуру. В альтернативных вариантах реализации корпус 302 может быть изготовлен из одного или более подкомпонентов, которые объединены с образованием корпуса 302, например, из независимо образованных отсеков для камер 310, 320 и 330.

[0063] Корпус 302 может быть герметизирован верхней частью 304 после поступления реагентов в соответствующие камеры 310, 320, 330. Верхняя часть 304 может содержать проводящий или непроводящий материал. Например, верхняя часть 304 может представлять собой уплотнение из алюминиевой фольги, которое адгезивно соединено с верхними поверхностями корпуса 302 для герметизации реагентов внутри соответствующих камер 310, 320, 330. В других вариантах реализации верхняя часть 304 может представлять собой уплотнение из пластика, которое адгезивно соединено с верхними поверхностями корпуса 302 для герметизации реагентов внутри соответствующих камер 310, 320, 330.

[0064] В некоторых вариантах реализации корпус 302 также может содержать один или более соединителей 380 источника питания. Один или более соединителей 380 источника питания выполнены с возможностью электрического соединения источника питания с одним или более элементами корпуса 302, как будет более подробно описано ниже. Один или более соединителей 380 источника питания может представлять собой проводящие наклейки с проводящим адгезивом, проводящие площадки, подпружиненные контакты и/или другой проводящий материал для электрического соединения одного или более элементов корпуса 302, например одного или более активных нагревательных элементов 400, показанного на Фиг. 4, с источником питания.

[0065] В некоторых вариантах реализации корпус 302 также содержит идентификатор 390. Идентификатор 390 может представлять собой транспондер радиочастотной идентификации (RFID), штрихкод, чип идентификации и/или другой идентификатор. В некоторых вариантах реализации идентификатор 390 может быть встроен в корпус 302 или прикреплен к внешней поверхности. Идентификатор 390 может содержать данные для уникального идентификатора для расходуемого картриджа 300 и/или данные для типа расходуемого картриджа 300. Данные идентификатора 390 могут считываться основным инструментом 102 или отдельным устройством, выполненным с возможностью нагрева расходуемого картриджа 300, как будет более подробно описано в настоящем документе.

[0066] На Фиг. 3 показан частичный вид в поперечном сечении приведенной в качестве примера конструкции стенки 350 расходуемого картриджа 300, показанного на Фиг. 2, на которой показан встроенный активный нагревательный элемент 400. Весь расходуемый картридж 300 или его часть могут быть изготовлены со встроенным активным нагревательным элементом 400, таким как расположенный в нем электропроводящий материал. Активный нагревательный элемент 400 выполнен с возможностью размораживания объема реагента внутри камеры 310, 320, 330 расходуемого картриджа 300 в ответ на подачу электрической мощности на один или более соединителей 380 источника питания. Активный нагревательный элемент 400 может включать в себя проводящий углерод, монтажный провод, резистивную ленту, нагревательные катушки и/или любые другие элементы, температуру которых можно регулировать. В некоторых вариантах реализации несколько активных нагревательных элементов 400 могут быть встроены в одну или более стенок 350 расходуемого картриджа 300. В некоторых примерах могут быть предусмотрены один или более активных нагревательных элементов 400 в одной части расходуемого картриджа 300, например один или более активных нагревательных элементов 400 для камеры 310, которые выборочно приводятся в действие независимо от одного или более других активных нагревательных элементов 400, таких как один или более активных нагревательных элементов 400 для камеры 320, так что каждую камеру 310, 320 можно контролировать и нагревать по отдельности.

[0067] Для активных нагревательных элементов 400, таких как резистивные нагревательные элементы, электрический ток может проходить через активные нагревательные элементы 400 расходуемого картриджа 300, что позволяет нагревать расходуемый картридж 300 изнутри с использованием активных нагревательных элементов 400, находящихся в непосредственном контакте с реагентом (-ами), хранящимся (-имися) в нем. В некоторых вариантах реализации указанные активные нагревательные элементы 400 могут быть выполнены как в виде внутренних стенок 350, так и внешних стенок 350. В одном варианте реализации весь расходуемый картридж 300 может состоять из пластика, содержащего проводящий углерод, чтобы обеспечить электропроводность всего расходуемого картриджа 300. Затем через проводящие углеродные области пропускают электрический ток для нагрева реагентов изнутри расходуемого картриджа 300. Это позволяет выполнять размораживание быстрее, чем просто путем подвода тепла (например от внешнего нагревателя, водяной бани или температуры воздуха) только снаружи расходуемого картриджа 300.

[0068] В конфигурации электрически управляемого активного нагревательного элемента 400 каналы нагрева могут быть выбраны в зависимости от того, какие материалы являются проводящими, или в случае, когда весь расходуемый картридж 300 изготовлен из проводящего материала, нагревательными каналами можно управлять на основании положения соединителей 380 источника питания расходуемого картриджа 300.

[0069] В некоторых вариантах реализации для электрической изоляции активных нагревательных элементов 400 от реагентов, хранящихся внутри камеры, могут быть предусмотрены изолирующие слои 410, такие как непроводящий материал стенки 350 или отдельное покрытие, ламинат и т. д. Например, если весь расходуемый картридж 300 содержит электропроводящий материал, такой как проводящий углерод, то на внутреннюю часть стенки 350 может быть нанесено отдельное покрытие или ламинат для изоляции реагента от вредных напряжений, чтобы предотвратить или по меньшей мере существенно снизить вероятность электролиза реагентов. В некоторых вариантах реализации изолирующие слои 410 могут включать в себя теплоизоляцию либо в дополнение, либо вместо непроводящего материала. Теплоизоляцию можно использовать для отделения реагентов от активных нагревательных элементов 400 внутри расходуемого картриджа 300 во время размораживания. Это может позволить использовать более высокие температуры для достижения более короткого времени размораживания без повреждения реагентов.

[0070] Для активных нагревательных элементов 400, которые являются резистивными нагревателями, сопротивление материалов можно выбрать таким образом, чтобы можно было вырабатывать надлежащее количество тепла для нагрева реагентов в соответствующих камерах 310, 320, 330 без воздействия на реагенты чрезмерного тепла или повреждающих напряжений. Например, напряжения ниже 10 милливольт могут быть слишком низкими, чтобы вызвать любые нежелательные электрохимические реакции в реагенте, поэтому активные нагревательные элементы 400 могут быть выполнены с соответствующим сопротивлением так, чтобы нагревательный ток, проходящий через активные нагревательные элементы 400, не вызывал падения напряжения выше 10 мВ.

[0071] Как показано на Фиг. 4, в некоторых вариантах реализации одна или более стенок 350 расходуемого картриджа 300 могут содержать одно или более ребер или субстенок 450, проходящих в часть пространства камеры, такой как камера 310, 320, 330. Одно или более ребер или субстенок 450 могут содержать активный нагревательный элемент 400 или его часть, проходящие в одно или более ребер или субстенок 450 для нагрева одного или более ребер или субстенок 450. Одно или более ребер или субстенок 450 увеличивают площадь открытой поверхности стенки 350 к реагенту, содержащемуся в камере 310, 320, 330. Увеличение площади открытой поверхности при нагревании активным нагревательным элементом 400 может увеличивать скорость, с которой происходит теплопередача к замороженному реагенту, тем самым уменьшая время размораживания реагента в камере до целевой температуры. В некоторых вариантах реализации одно или более ребер или субстенок 450 могут находиться в первой камере, такой как камера 310 большего размера, в то время как другие камеры, такие как камера 320, 330, не имеют одного или более ребер или субстенок 450.

[0072] На Фиг. 5 показан процесс 500 размораживания реагентов, хранящихся в расходуемом картридже, таком как расходуемый картридж 300, с использованием активных нагревательных элементов, таких как активные нагревательные элементы 400. Процесс 500 включает в себя соединение источника питания с одним или более соединителями источника питания расходуемого картриджа (блок 510). В некоторых вариантах реализации один или более соединителей источника питания может представлять собой одну или более проводящих наклеек с проводящим адгезивом, одну или более проводящих площадок, один или более подпружиненных контактов и/или другой проводящий материал для электрического соединения одного или более активных нагревательных элементов с источником питания. В других вариантах реализации один или более соединителей источника питания могут содержать проводящую верхнюю часть или крышку расходуемого картриджа или его проводящую часть. Соединение источника питания с одним или более соединителями источника питания может быть выполнено с возможностью реагирования на вставку или соединение расходуемого картриджа с основным инструментом, таким как основной инструмент 102. В других вариантах реализации отдельное устройство, такое как система размораживания картриджа, может содержать источник питания, электрически соединенный с одним или более соединителями источника питания расходуемого картриджа.

[0073] В некоторых вариантах реализации процесс 500 может необязательно включать в себя доступ к данным от идентификатора расходуемого картриджа (блок 520). Идентификатор может представлять собой транспондер радиочастотной идентификации (RFID), штрихкод, чип идентификации и/или другой идентификатор. В некоторых вариантах реализации идентификатор может быть встроен в корпус расходуемого картриджа или прикреплен к внешней поверхности. Идентификатор может содержать данные для уникального идентификатора для расходуемого картриджа и/или данные для типа расходуемого картриджа. В некоторых вариантах реализации доступ к данным от идентификатора может включать в себя считывание RFID-транспондера с помощью считывателя RFID. В некоторых вариантах реализации доступ к данным от идентификатора может включать в себя считывание штрихкода с помощью считывателя штрихкода. В некоторых вариантах реализации доступ к данным от идентификатора может включать в себя электрическое или коммуникационное взаимодействие с чипом идентификации с помощью одного или более соединителей. В некоторых вариантах реализации данные, к которым осуществляется доступ, принимает системный контроллер 120 основного инструмента 102. В других вариантах реализации данные, к которым осуществляется доступ, может принимать отдельное устройство, такое как система размораживания картриджа. В некоторых вариантах реализации идентификатор может иметь физическую геометрическую форму или размер расходуемого картриджа, которые могут определяться основным инструментом 102 и/или отдельным устройством, таким как система размораживания картриджа.

[0074] Способ 500 включает в себя запуск процесса активного нагрева (блок 530). Процесс активного нагрева включает в себя подачу мощности от источника питания к активному нагревательному элементу, встроенному в корпус расходуемого картриджа в непосредственной близости от камеры, в которой хранится реагент, в течение заданного периода времени.

[0075] В некоторых вариантах реализации, таких как те, которые не имеют доступа к данным от идентификатора, запуск процесса активного нагрева может представлять собой заданный процесс или процесс, выбранный пользователем на основном инструменте 102 или на отдельном устройстве, таком как система размораживания картриджа. То есть, процесс активного нагрева может включать в себя одно или более заданных напряжений и/или токов входного питания, подаваемых в течение одного или более заданных периодов времени. Например, заданный процесс активного нагрева может подавать заданное напряжение и/или ток для размораживания реагента в течение периода времени, составляющего один час. В других вариантах реализации заданный процесс нагрева может со временем увеличивать или уменьшать напряжение и/или ток. В других вариантах реализации заданный процесс нагрева может подавать первое заданное напряжение и/или ток электропитания в течение первого периода времени и второе заданное напряжение и/или ток электропитания в течение второго периода времени. В некоторых вариантах реализации пользователь может определить одну или более заданных входных мощностей, токов и/или периодов времени посредством пользовательского интерфейса, такого как сенсорный экран или клавиатура, соединенных с возможностью связи с основным инструментом 102 или отдельным устройством, таким как система размораживания картриджа.

[0076] В вариантах реализации, в которых осуществляется доступ к данным от идентификатора, процесс активного нагрева может быть выбран в зависимости от данных, к которым осуществляется доступ. Например, если RFID-транспондер считывают считывателем RFID основного инструмента 102 или отдельным устройством, таким как система размораживания картриджа, на основе данных, к которым осуществляется доступ, может быть выбран соответствующий заданный процесс активного нагрева. Соответствующий заданный процесс активного нагрева может включать в себя одно или более заданных напряжений и/или токов входного питания, подаваемых в течение одного или более заданных периодов времени. Например, для первого расходуемого картриджа, имеющего идентификатор с первыми данными, соответствующими первому типу расходуемого картриджа, основной инструмент 102 или отдельное устройство, такое как система размораживания картриджа, могут получать доступ к первым данным идентификатора и выбирать первый заданный процесс активного нагрева, который подает первое напряжение и/или ток электропитания в течение первого заданного периода времени для размораживания реагентов, хранящихся в первом расходуемом картридже. Если предусмотрен второй расходуемый картридж, имеющий идентификатор со вторыми данными, соответствующими второму типу расходуемого картриджа, основной инструмент 102 или отдельное устройство, такое как система размораживания картриджа, могут получать доступ ко вторым данным идентификатора и выбирать второй заданный процесс активного нагрева, который подает второе напряжение и/или ток электропитания в течение второго заданного периода времени для размораживания реагентов, хранящихся во втором расходуемом картридже, который может отличаться от первого заданного процесса активного нагрева. В некоторых вариантах реализации для заданных активных процессов нагрева могут подаваться последовательности приложенных напряжений и/или токов в течение одного или более периодов времени.

[0077] Подача напряжений и/или токов может обеспечиваться одним или более соединителями источника питания расходуемого картриджа таким образом, чтобы подаваемая мощность передавалась на один или более активных нагревательных элементов расходуемого картриджа. Температура активных нагревательных элементов возрастает, таким образом передавая тепло для размораживания реагентов, хранящихся внутри камер расходуемого картриджа. Подача напряжений и/или токов может быть частью процесса активного нагрева без обратной связи или активного нагрева с обратной связью. Активный нагрев без обратной связи включает в себя подачу определенного напряжения или тока на основании известного или рассчитанного сопротивления активного нагревательного элемента для подачи требуемого количества энергии на активный нагревательный элемент. Активный нагрев с обратной связью может включать в себя регулирование напряжения или тока на основании периодического определения температуры активного нагревательного элемента (т. е. управление с обратной связью). Кривая или уравнение зависимости сопротивление-температура могут быть предварительно заданы или известны и использоваться для определения температуры на основании измеренного сопротивления активного нагревательного элемента. В других случаях для определения температуры может быть реализован датчик температуры активного нагревательного элемента. На основании определенной температуры приложенное напряжение и/или ток могут изменяться для достижения требуемой целевой температуры.

[0078] В некоторых вариантах реализации первый активный нагревательный элемент может быть связан с первым нагревательным каналом, а второй активный нагревательный элемент может быть связан со вторым нагревательным каналом. Например, первый активный нагревательный элемент может быть встроен в стенки первой камеры расходуемого картриджа, а второй активный нагревательный элемент может быть встроен в стенки второй камеры расходуемого картриджа. Первый активный нагревательный элемент может быть электрически соединен с первым соединителем источника питания, а второй активный нагревательный элемент может быть электрически соединен со вторым соединителем источника питания. Процесс активного нагрева может подавать питание на первый соединитель источника питания для размораживания реагента в первой камере в первый момент времени и подавать питание на второй соединитель источника питания для размораживания реагента во второй камере во второй момент времени. То есть процесс активного нагрева может регулировать количество Джоулева тепла в разных областях расходуемого картриджа независимо от наличия отдельных изолированных путей электрического тока. В других вариантах реализации сопротивление каждого активного нагревательного элемента можно изменять за счет различий в материалах и/или различий в геометрической форме для обеспечения разных количеств Джоулева тепла.

[0079] В некоторых примерах реализации для изоляции расходуемого картриджа от внешних загрязнителей расходуемые картриджи, описанные в настоящем документе, могут быть помещены в упаковку или другой контейнер. В некоторых случаях упаковка или ее часть может содержать один или более проводящих элементов для электрического соединения одного или более соединителей источника питания расходуемого картриджа с источником питания, в то время как расходуемый картридж остается внутри упаковки или другого контейнера.

[0080] Вариант реализации картриджа может содержать корпус, образующий камеру, в которой хранится объем реагента, активный нагревательный элемент, встроенный внутрь корпуса и расположенный в непосредственной близости от камеры, и соединитель источника питания, соединенный с корпусом и электрически соединенный с активным нагревательным элементом, встроенным внутрь корпуса. В некоторых вариантах реализации активный нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью размораживания объема реагента внутри камеры в ответ на подачу электрической мощности на соединитель источника питания.

[0081] Картридж предшествующего варианта реализации может включать в себя то, что корпус образует одно или более ребер, проходящих в камеру. Картридж предшествующего варианта реализации может включать в себя то, что по меньшей мере часть активного нагревательного элемента проходит в одно или более ребер. Картридж любого из предшествующих вариантов реализации может включать в себя то, что активный нагревательный элемент содержит проводящий углерод, внедренный в корпус. Картридж любого из предшествующих вариантов реализации может включать в себя то, что активный нагревательный элемент содержит резистивную ленту, встроенную в корпус. Картридж любого из предшествующих вариантов реализации может включать в себя то, что камера образуется первым подкомпонентом, а корпус содержит множество подкомпонентов, которые изготовлены по отдельности и соединены вместе. Картридж любого из предшествующих вариантов реализации может включать в себя то, что активный нагревательный элемент соединен с внешней поверхностью первого подкомпонента. Картридж любого из предшествующих вариантов реализации может включать в себя то, что соединитель источника питания содержит проводящую этикетку, имеющую проводящий адгезив. Картридж любого из предшествующих вариантов реализации может включать в себя то, что соединитель источника питания содержит часть верхней части, герметично соединенную с корпусом. Картридж любого из предшествующих вариантов реализации может включать в себя то, что верхняя часть содержит алюминиевую фольгу. Картридж любого из предшествующих вариантов реализации может дополнительно содержать идентификатор, соединенный с корпусом. Картридж любого из предшествующих вариантов реализации может включать в себя то, что идентификатор содержит RFID-транспондер. Картридж любого из предшествующих вариантов реализации может включать в себя то, что идентификатор содержит штрихкод.

[0082] Вариант реализации способа может включать соединение соединителя источника питания картриджа с источником питания и запуск активного процесса нагрева для размораживания реагента, хранящегося в камере картриджа, причем активный процесс нагрева включает в себя подачу мощности от источника питания на активный нагревательный элемент, встроенный в корпус картриджа в непосредственной близости от камеры, в которой хранится реагент, в течение заданного периода времени. Способ предшествующего варианта реализации может включать в себя то, что заданный период времени задают в зависимости от доступа к данным идентификатора, соединенного с корпусом картриджа. Способ по любому из предшествующих вариантов реализации может включать в себя то, что идентификатор содержит RFID-транспондер. Способ по любому из предшествующих вариантов реализации может включать в себя то, что идентификатор содержит штрихкод. Способ по любому из предшествующих вариантов реализации может включать в себя то, что корпус картриджа содержит второй активный нагревательный элемент, расположенный в непосредственной близости от второй камеры, в которой хранится второй реагент, причем процесс активного нагрева включает в себя подачу второй мощности от источника питания на второй активный нагревательный элемент в течение второго заданного периода времени, при этом второй заданный период времени отличается от заданного периода времени. Любой из предшествующих вариантов реализации способов может использоваться с любым из предшествующих вариантов реализации картриджа или с приведенными ниже вариантами реализации картриджа.

[0083] Вариант реализации картриджа содержит корпус, образующий первую камеру, в которой хранится первый объем первого реагента, и вторую камеру, в которой хранится второй объем второго реагента; активный нагревательный элемент, встроенный внутрь корпуса и расположенный в непосредственной близости от первой камеры и второй камеры, и соединитель источника питания, соединенный с корпусом и электрически соединенный с активным нагревательным элементом, встроенным внутрь корпуса. В некоторых вариантах реализации активный нагревательный элемент выполнен с возможностью размораживания первого объема первого реагента внутри первой камеры до первой целевой температуры и размораживания второго объема второго реагента внутри второй камеры до второй целевой температуры в ответ на подачу электрической мощности на соединитель источника питания. Картридж вышеприведенного варианта реализации дополнительно содержит RFID-транспондер, встроенный в корпус, в котором первую целевую температуру и вторую целевую температуру определяют в ответ на доступ к данным RFID-транспондера.

[0084] Вышеприведенное описание предоставлено для того, чтобы специалист в данной области мог реализовать на практике различные конфигурации, описанные в настоящем документе. Хотя технология, являющаяся объектом изобретения, описана, в частности, со ссылкой на различные фигуры и конфигурации, следует понимать, что она приведена только в качестве иллюстрации и не должна рассматриваться как ограничивающая объем технологии, являющейся объектом изобретения.

[0085] В настоящем документе элемент или стадия, перечисленные в единственном числе и предшествующие слова в единственном числе, следует понимать как не исключающие множественное число указанных элементов или стадий, если такое исключение не указано явным образом. Более того, ссылки на «один вариант реализации» не следует интерпретировать как исключающие существование дополнительных вариантов реализации, которые также включают в себя указанные элементы. Более того, если явно не указано иное, варианты реализации «содержащие» или «имеющие» элемент или множество элементов, имеющих конкретное свойство, могут включать в себя дополнительные элементы, независимо от того, имеют ли они это свойство или нет.

[0086] Термины «по существу» и «около», используемые в данном описании, используются для описания и учета небольших колебаний, например, из-за вариаций при обработке. Например, они могут относиться к меньшим или равным ± 5%, например, меньшим или равным ± 2%, например, меньшим или равным ± 1%, например, меньшим или равным ± 0,5%, например, меньшим или равным ± 0,2%, например, меньшим или равным ± 0,1%, например, меньшим или равным ± 0,05%.

[0087] Существует множество других способов реализации технологии, являющейся объектом изобретения. Различные функции и элементы, описанные в настоящем документе, можно разделять отличным от показанных образом без отступления от объема технологии, являющейся объектом изобретения. Для специалистов в данной области могут быть очевидны различные модификации этих вариантов реализации, и общие принципы, определенные в настоящем документе, могут применяться к другим вариантам реализации. Таким образом, специалист в данной области может вносить множество изменений и модификаций в технологию, являющуюся объектом изобретения, без отступления от объема технологии, являющейся объектом изобретения. Например, может быть использовано разное количество данных модулей или блоков, может быть использован другой тип или типы данных модулей или блоков, может быть добавлен данный модуль или блок или может быть опущен данный модуль или блок.

[0088] Подчеркнутые и/или выделенные курсивом заголовки и подзаголовки используются только для удобства, не ограничивают технологию, являющуюся объектом изобретения, и не упоминаются в связи с интерпретацией описания технологии, являющейся объектом изобретения. Все структурные и функциональные эквиваленты элементов различных вариантов реализации, описанных в настоящем описании, которые известны или станут позднее известными специалистам в данной области, в явной форме включены в настоящий документ путем ссылки и считаются охваченными технологией, являющейся объектом изобретения. Более того, ничто из раскрытого в настоящем документе не предназначено для общественности, независимо от того, указано ли такое раскрытие в приведенном выше описании в явном виде.

[0089] Следует понимать, что все комбинации вышеуказанных концепций и дополнительных концепций, более подробно описанных ниже (при условии, что такие концепции не являются взаимно противоречащими), рассматриваются как часть объекта изобретения, описанного в данном документе. В частности, все комбинации заявленного объекта изобретения, появляющиеся в конце данного описания, считаются частью объекта изобретения, описанного в данном документе.

Claims (30)

1. Картридж для прибора биохимического анализа, содержащий:

корпус, образующий камеру, в которой хранится объем реагента;

активный нагревательный элемент, встроенный внутрь корпуса и расположенный в непосредственной близости от камеры; и

соединитель источника питания, соединенный с корпусом и электрически соединенный с активным нагревательным элементом, встроенным внутрь корпуса;

причем активный нагревательный элемент выполнен с возможностью размораживания объема реагента внутри камеры в ответ на подачу электрической мощности на соединитель источника питания.

2. Картридж по п. 1, в котором корпус образует одно или более ребер, проходящих в камеру.

3. Картридж по п. 2, в котором по меньшей мере часть активного нагревательного элемента проходит в упомянутые одно или более ребер.

4. Картридж по любому из пп. 1-3, в котором активный нагревательный элемент содержит проводящий углерод, внедренный в корпус.

5. Картридж по любому из пп. 1-3, в котором активный нагревательный элемент содержит резистивную ленту, встроенную в корпус.

6. Картридж по любому из пп. 1-3, в котором камера образована первым подкомпонентом, причем корпус содержит множество подкомпонентов, которые изготовлены по отдельности и соединены вместе.

7. Картридж по п. 6, в котором активный нагревательный элемент соединен с внешней поверхностью первого подкомпонента.

8. Картридж по любому из пп. 1-3, в котором соединитель источника питания содержит проводящую этикетку, имеющую проводящий адгезив.

9. Картридж по любому из пп. 1-3, в котором соединитель источника питания содержит часть верхней части, герметично соединенную с корпусом.

10. Картридж по п. 9, в котором верхняя часть содержит алюминиевую фольгу.

11. Картридж по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащий идентификатор, соединенный с корпусом.

12. Картридж по п. 11, в котором идентификатор содержит RFID-транспондер.

13. Картридж по п. 11, в котором идентификатор содержит штрихкод.

14. Способ нагревания картриджа для прибора биохимического анализа, включающий:

соединение соединителя источника питания картриджа с источником питания; и

запуск процесса активного нагрева для размораживания реагента, хранящегося в камере картриджа, причем процесс активного нагрева включает в себя подачу мощности от источника питания на активный нагревательный элемент, встроенный в корпус картриджа в непосредственной близости от камеры, в которой хранится реагент, в течение заданного периода времени.

15. Способ по п. 14, в котором заданный период времени задают в зависимости от доступа к данным идентификатора, соединенного с корпусом картриджа.

16. Способ по п. 15, в котором идентификатор содержит RFID-транспондер.

17. Способ по п. 15, в котором идентификатор содержит штрихкод.

18. Способ по любому из пп. 14-17, в котором корпус картриджа содержит второй активный нагревательный элемент в непосредственной близости от второй камеры, в которой хранится второй реагент, причем процесс активного нагрева включает в себя подачу второй мощности от источника питания на второй активный нагревательный элемент в течение второго заданного периода времени, причем второй заданный период времени отличается от указанного заданного периода времени.

19. Картридж для прибора биохимического анализа, содержащий:

корпус, образующий первую камеру, в которой хранится первый объем первого реагента, и вторую камеру, в которой хранится второй объем второго реагента;

активный нагревательный элемент, встроенный внутрь корпуса и расположенный в непосредственной близости от первой камеры и второй камеры; и

соединитель источника питания, соединенный с корпусом и электрически соединенный с активным нагревательным элементом, встроенным внутрь корпуса;

причем активный нагревательный элемент выполнен с возможностью размораживания первого объема первого реагента внутри первой камеры до первой целевой температуры и размораживания второго объема второго реагента внутри второй камеры до второй целевой температуры в ответ на подачу электрической мощности на соединитель источника питания.

20. Картридж по п. 19, дополнительно содержащий RFID-транспондер, встроенный в корпус, причем первую целевую температуру и вторую целевую температуру определяют в ответ на доступ к данным RFID-транспондера.

Images