СИСТЕМА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ ПРИЕМА, ВЫПУСКА И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТЕКУЧИХ СРЕД, А ТАКЖЕ СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТЕКУЧИХ СРЕД В СИСТЕМЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ
SYSTEM FOR TREATING A FLUID MEDIUM FOR RECEIVING, RELEASING AND MOVING FLUID MEDIA, AND METHOD FOR TREATING FLUID MEDIA IN A SYSTEM FOR TREATING A FLUID MEDIUM

[0001] Изобретение относится к устройству для приема, выпуска, разбавления или перемещения текучих сред, а также для добавления компонентов текучей среды, для разделения, фильтрования, фракционирования, обогащения текучих сред и/или их компонентов, а также изменения текучих сред и их компонентов и обнаружения компонентов текучих сред, которое также может быть описано как система для обработки текучей среды, в частности, микросистема для обработки текучей среды (микрофлюидная система). Устройство также может называться чипом. Кроме того, изобретение относится к способу обработки текучих сред в системе для обработки текучей среды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Впуск и выпуск текучих сред и газов, а также их перемещение, включая смешивание в системах для обработки текучей среды, разделение, фильтрование, фракционирование и обогащение текучих сред и их компонентов, а также изменение текучих сред и их компонентов и обнаружение веществ, в частности, в микрофлюидных системах часто выполняют посредством подключенного снаружи насоса, который соединен с системой для обработки текучей среды через устройство сопряжения для текучей среды, посредством шприцевых насосов, встроенных в систему для обработки текучей среды, или посредством мембранных клапанов. Все эти решения требуют, чтобы насосами или клапанами управляло соответствующее регулирующее устройство, и не являются подходящими для удобного осуществления функций, таких как прием, выпуск и/или перемещение текучих сред в системах типа "лаборатория на чипе" простым способом или даже вручную.
[0003] Внешние насосы, используемые для управления системами типа "лаборатория на чипе", требуют наличия устройства сопряжения для текучей среды, для которого требуется, чтобы использовались вспомогательные компоненты, причем как и все устройства сопряжения для текучей среды, они подвержены риску протечки. Кроме того, дополнительные присоединяемые устройства, необходимые для осуществления вышеуказанных частичных функций, создают угрозу загрязнения и/или фальсификации результатов анализа, в дополнение к задержкам времени.
[0004] Шприцевые насосы, встроенные непосредственно в системы для обработки текучей среды, предотвращают контакт текучей среды с внешней средой, но требуют наличия еще одного элемента, т.е. поршня для перемещения текучих сред.
[0005] Мембранные клапаны обеспечивают то преимущество, что для них не требуется устройство сопряжения для текучей среды или любые другие компоненты, а требуется только предварительно выполненная выемка и подвижная крышка для задействования. Они выполнены таким образом, что ими можно управлять пневматически или механически. В целом, этими мембранными клапанами управляет соответствующее рабочее устройство.
[0006] Для впуска и выпуска текучих сред, распределения по различным реакционным полостям, перемещения текучих сред, а также добавления реакционных компонентов требуются этапы ручной обработки или соответствующая автоматизация этих этапов с использованием больших автоматических устройств. Это выполняют вручную при отборе образцов и подаче реагента пипетированием, смешивание и инкубацию выполняют, например, встряхиванием титровальных планшетов, а реагенты для подачи берут из соответствующих контейнеров-хранилищ. Как ручная обработка, так и автоматизированная обработка, требуют выполнения большего количества этапов обработки, наличия дополнительного оборудования, такого как пипетки или автоматические дозаторы, а также установок для хранения соответствующих реагентов.
[0007] В микрофлюидных системах обработку обычно осуществляют с использованием внешних насосов, и для управления системой требуется специальное устройство.
[0008] Разделение, фильтрация, обогащение и/или фракционирование текучих сред и их компонентов часто выполняют посредством фильтров и/или мембран, и/или с использованием градиентов плотности текучей среды и в сочетании с фильтрацией резервуаров, содержащих фильтры/мембраны и/или градиенты плотности для соответственного отделения образца. Кроме того, в данном случае в дополнение к испытательному резервуару также требуются дополнительные устройства и ручные этапы обработки.
[0009] В настоящем изобретении объединены все этапы обработки, включая хранение реагента на управляемом вручную компоненте.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении возможности впуска, распределения, разбавления, транспортировки и/или смешивания текучих сред, а также разделения, фильтрования, обогащения и/или фракционирования текучих сред и их компонентов, изменения текучих сред и их компонентов, а также обнаружения компонентов текучих сред вручную, т.е. без любых других вспомогательных средств, а также с соответствующими устройствами. Предпочтительно должно быть возможно использование в системах для обработки текучей среды без внешнего насоса или всасывающего устройства, предпочтительно также вручную. Конкретный признак системы состоит в том, что могут осуществляться множество впусков и выпусков текучих сред, и желательным является точное управление объемами принятой и/или выпущенной текучей среды. Также задача настоящего изобретения состоит в обеспечении способов обработки текучих сред с использованием таких систем для обработки текучей среды.
[0011] Задача решается посредством признаков, описанных в независимых пунктах формулы. Предпочтительные варианты реализации описаны в зависимых пунктах формулы.
[0012] Выполнена система для обработки текучей среды, содержащая структурированный компонент с камерой и системой каналов, которые уплотнены по текучей среде компонентом, причем камера сообщается по текучей среде с внешней средой через систему каналов и устройство сопряжения для текучей среды. Компонент имеет гибкую или подвижную часть, которая выполнена с возможностью перемещения в часть камеры или за пределы плоскости камеры. Плоскостью камеры является верхняя граница камеры на стороне, обращенной к камере, т.е. стороне дна компонента, закрывающего камеру. При перемещении указанной гибкой части текучие среды или газы могут быть впущены или выпущены через устройство сопряжения для текучей среды и/или перемещены в систему для обработки текучей среды. Перемещающаяся часть выполнена с возможностью перемещения вручную или с соответствующим рабочим устройством. Согласно одному варианту реализации необходимо вдавливать или перемещать гибкую часть в различные положения. Особенным преимуществом является возможность заданного выпуска и впуска текучей среды через сочетание камеры с малой системой каналов, возможность множества впусков и выпусков текучих сред, а также возможностью ручной работы.
[0013] Система для обработки текучей среды предпочтительно имеет устройство сопряжения для резервуара для реагента текучей среды.
[0014] Гибкая или подвижная часть предпочтительно доступна снаружи.
[0015] Особенно предпочтительной является конфигурация компонента, в которой он закрывает структурированный компонент как пленкой, причем указанная пленка также является перемещающимся компонентом благодаря присущей ей гибкости.
[0016] Структурированный компонент предпочтительно может быть снабжен одним закрывающим компонентом на каждой из его верхней и нижней сторон. Это обеспечивает возможность расположения систем каналов и/или их частей с обеих сторон структурированного компонента и их уплотнения компонентами. Таким образом, система каналов может быть без усилий встроена в структурированный компонент с одной или обеих сторон с соответствующей поверхности, и каналы на обеих сторонах могут быть соединены посредством отверстий. В области камеры компонент может быть выполнен с возможностью гибкого перемещения, или он может быть выполнен в виде пленки, которая, таким образом, служит гибкой частью в области камеры, поскольку одним из ее основных свойств является гибкость.
[0017] Разбавление принятой текучей среды и/или подача реагентов происходит в результате опорожнения резервуара для текучей среды, который соединен со структурированным компонентом и может быть выполнен в виде блистера. Наружная геометрия устройств сопряжения для текучей среды может влиять на впуск и выпуск текучей среды.
[0018] Объем может быть задан соответствующей геометрией выходного отверстия устройства сопряжения для текучей среды, причем указанное определение объема может быть дополнительно обусловлено изменением поверхности устройства сопряжения для текучей среды.
[0019] Также обеспечена еще одна система для обработки текучей среды, содержащая структурированный компонент с камерой и системой каналов, которые закрыты с уплотнением дополнительным компонентом, причем камера сообщается по текучей среде с внешней средой через систему каналов и устройство сопряжения для текучей среды. Гибкая часть образована стенками камеры.
[0020] Конкретное преимущество в данном случае состоит в том, что боковое вдавливание камеры также обеспечивает перемещение текучей среды, или эффект сжатия может быть увеличен посредством гибких стенок камеры.
[0021] Кроме того, обеспечена еще одна система для обработки текучей среды, содержащая структурированный компонент или структурированный модуль, а также дополнительный компонент, который закрывает с уплотнением камеру и систему каналов и соединяет камеру с внешней средой через систему каналов и устройство сопряжения для текучей среды. Структурированный компонент выполнен таким образом, что дно камеры является гибким и может быть вдавлено внутрь или вытянуто наружу.
[0022] Конкретное преимущество этого варианта реализации состоит в том, что дно может быть выполнено особенно гибким и может быть изготовлено двухкомпонентным литьем под давлением, так что гибкий компонент может быть выполнен формованием вместе с другим компонентом. Альтернативно материал основания структурированного компонента также может быть достаточно гибким для обеспечения функциональных возможностей компонента. Также возможна установка гибкой части в структурированном компоненте.
[0023] Камера может быть соединена с устройством сопряжения для текучей среды через другую систему каналов, причем одно из устройств сопряжения для текучей среды может быть закрыто колпачком. Закрытие колпачком также препятствует утечке текучей среды в этой точке.
[0024] Предпочтительно использование клапанов, например капиллярных запорных клапанов, которые действуют путем изменения диаметра капилляров, обеспечивает возможность впуска заданных объемов.
[0025] Предпочтительно функция клапана образована локальным изменением поверхности, и/или функция существующих геометрически действующих клапанов улучшена посредством изменения поверхности в области клапана.
[0026] Особенное преимущество этого варианта реализации состоит в том, что может происходить вентилирование, когда текучая среда впускается через второе устройство сопряжения для текучей среды, и текучая среда также может быть впущена и выпущена в различных точках. Закрытие колпачком также препятствует утечке текучей среды в этой точке. Кроме того, предпочтительным является расположение системы для обработки текучей среды таким образом, что устройство сопряжения для выпуска текучей среды наклонено вниз, когда выпускается текучая среда.
[0027] Предпочтительно система для обработки текучей среды включает возможность вентилирования камеры, что может быть обеспечено через дополнительный канал, связанный с внешней средой, или газопроницаемую мембрану, и такое вентилирующее устройство при необходимости может быть закрыто.
[0028] Предпочтительно система для обработки текучей среды включает входной канал, который имеет пассивную запорную функцию, например капиллярный запорный клапан, сужение канала или соответствующее изменение поверхности, и принимает заданное количество текучей среды либо вследствие капиллярного эффекта, который может быть усилен изменениями поверхности на участке, подлежащем заполнению, либо вследствие изменения объема камеры, вызванного перемещением компонентов.
[0029] Впуск очень точных объемов без использования дорогих пипеточных блоков в данном случае является особенно предпочтительным.
[0030] В предпочтительной конфигурации система для обработки текучей среды включает дополнительный резервуар для реагента. Он может быть выполнен, например, в виде блистера.
[0031] Конкретное преимущество в данном случае состоит в том, что несколько текучих сред или сухих реагентов могут быть смешаны вместе, и реагент может использоваться для транспортировки принятой текучей среды или текучей среды, находящейся в системе.
[0032] Предпочтительно сухие реагенты обеспечены в структурированном компоненте и могут быть захвачены протекающими текучими средами и смешаны с ними.
[0033] Предпочтительно реагент обеспечен в заданном местоположении, окрашивает текучую среду, протекающую через него, и, таким образом, указывает на то, что местоположение, в котором присутствует реагент, уже достигнуто, и, таким образом, что определенный объем или время выдержки достигнуты.
[0034] Предпочтительно функция оптического увеличения обеспечена в структурированном компоненте в заданном местоположении, например, в виде линзы, встроенной в структурированный компонент, для обеспечения возможности отслеживания достижения определенных местоположений в системе каналов текучей средой и также обеспечения возможности подсчета цветовых реакций в качестве индикатора реакций.
[0035] Также являются предпочтительными удлиненные канальные элементы, используемые в качестве ограничителей потока текучей среды для обеспечения управляемого впуска и выпуска текучей среды.
[0036] Согласно предпочтительному варианту реализации резервуар для реагента выполнен в виде блистера. Предпочтительно резервуар для реагента имеет блистерное седло с прокалывающими элементами, которые прокалывают соединенный с уплотнением по текучей среде блистер, расположенный над ними. Этот вариант реализации может включать откидную створку и обеспечивает возможность заданного введения откидной створки посредством направляющих элементов в блистерном седле и, таким образом, заданной дозировки объема. Дозирование объема также может быть осуществлено несколькими этапами благодаря конкретной конфигурации направляющих элементов.
[0037] Предпочтительным является уплотненное по текучей среде закрытие устройства сопряжения для текучей среды при впуске текучей среды, например, посредством колпачка. Колпачок также может быть оборудован перемещающим элементом, например, штоком или плунжером, который проходит в канал и, таким образом, перемещает текучую среду в него путем смещения объема, когда колпачок размещен на устройстве сопряжения для текучей среды. В дополнение или альтернативно колпачок также может иметь гибкую часть, которая может быть вдавлена внутрь или вытянута наружу после его размещения на месте для перемещения текучей среды в канал и/или систему каналов. При вдавливании указанной гибкой части текучая среда выталкивается дальше в канал. При вытягивании указанной гибкой части наружу текучая среда перемещается из канала к устройству сопряжения для текучей среды. Это обеспечивает возможность генерирования небольших перемещений.
[0038] Конкретное преимущество в данном случае состоит в том, что из блистера могут быть выпущены заданные объемы текучей среды, и это также может быть осуществлено вручную с высокой точностью. Таким образом, может быть задано точное соотношение компонентов в сочетании с заданным впуском объема.
[0039] Согласно предпочтительному варианту реализации система для обработки текучей среды имеет длинный канал, ведущий к камере. Этот длинный канал является особенно предпочтительным, поскольку он может использоваться для регулировки скорости впуска текучей среды и ввода реагентов в канал, которые оптимально ресуспендированы благодаря большой длине канала.
[0040] Согласно предпочтительному варианту реализации длинный канал, ведущий к камере, имеет дополнительные уширения. Этот вариант реализации является особенно предпочтительным, поскольку реагенты могут быть предварительно размещены в уширениях, и благодаря различному профилю потока может быть достигнуто улучшенное смешивание.
[0041] Согласно предпочтительному варианту реализации система для обработки текучей среды включает полость или камеру обнаружения для оптического считывания и/или реакции, которая предпочтительно может иметь различные глубины. Конкретное преимущество в данном случае состоит в том, что оптическое обнаружение может быть осуществлено непосредственно, и если камера обнаружения выполнена с несколькими глубинами, динамический диапазон измерения также может быть увеличен.
[0042] Согласно предпочтительному варианту реализации система для обработки текучей среды включает полосу бокового потока, которая обеспечивает возможность ее заполнения путем управления работой камеры. Один вариант реализации включает вентиляционную мембрану, другой вариант реализации включает вентиляционный канал. Особенно предпочтительной является возможность впуска текучей среды, которым можно управлять вручную, с прямой возможностью считывания полосы бокового потока. Конкретные варианты вентиляции обеспечивают возможность сочетания управляемого отрицательным давлением потока через камеру с последующим перемещением текучей среды за счет всасывающего эффекта полосы бокового потока. Полоса бокового потока используется для обнаружения целевых молекул в текучей среде, причем могут быть обнаружены как отдельные целевые молекулы, так и различные целевые молекулы, в зависимости от конфигурации полосы бокового потока. Конкретным признаком полосы бокового потока является использование массива для параллельного обнаружения нескольких целевых молекул.
[0043] Согласно предпочтительному варианту реализации система для обработки текучей среды включает более одной камеры, которые соединены друг с другом системой каналов и/или могут быть расположены в одной или более плоскостях. Наиболее предпочтительным является то, что гибкие элементы обеспечивают направление и возвратно-поступательное перемещение, а также активное смешивание путем изменения объемов камеры.
[0044] Согласно предпочтительному варианту реализации система для обработки текучей среды включает дополнительные приспособления, размещенные на гибких компонентах, которые или расположены с наружной стороны камеры, или проходят в камеру. Особенное преимущество в данном случае состоит в том, что точное определение впускаемого и/или выпускаемого объема не зависит от силы или размера пальца пользователя даже при ручном управлении.
[0045] В предпочтительной конфигурации система для обработки текучей среды содержит реагенты, расположенные в камере. Конкретное преимущество в данном случае состоит в том, что камера используется не только для перемещения текучей среды, но объем камеры также может использоваться непосредственно для растворения, реагирования и смешивания реагентов. Сухие реагенты, в частности, обеспечивают возможность использования камеры особенно предпочтительным способом.
[0046] Согласно предпочтительному варианту реализации колпачок для опорожнения блистера непосредственно соединен с вдавливающими элементами для перемещения гибкой части и в случае необходимости может быть выполнен за одно целое с вдавливающими элементами.
[0047] Согласно предпочтительному варианту реализации смешивание возможно посредством выполненных с возможностью перемещения элементов, обеспеченных в камере, таких как шарики или бруски, которые также могут быть магнетиками. Смешивание может быть дополнительно улучшено конструктивными элементами в структурированном компоненте или может быть полностью осуществлено ими. Конкретное преимущество в данном случае состоит в том, что простая конфигурация системы обеспечивает возможность наиболее эффективного смешивания в камере.
[0048] Согласно предпочтительному варианту реализации смешивание происходит в камере путем ручного перемещения системы для обработки текучей среды. Конкретное преимущество в данном случае состоит в том, что простая конфигурация системы обеспечивает возможность ручного использования.
[0049] Согласно предпочтительному варианту реализации смешивание происходит в камере посредством смешивающего механизма на стороне устройства. Конкретное преимущество в данном случае состоит в том, что может иметь место эффективное смешивание.
[0050] Согласно предпочтительному варианту реализации системы каналов непосредственно включают регулировочные отметки, или регулировочные отметки прикреплены рядом с системой каналов, ниже нее или выше нее для обеспечения возможности индикации объема. Эти регулировочные отметки является особенно предпочтительными, подобно разметочной линейке, поскольку они обеспечивают возможность для пользователя считывать принятый или выпущенный объем и прекращать или продолжать впуск или выпуск текучей среды для приема, выпуска или перемещения заданных объемов.
[0051] Согласно предпочтительному варианту реализации возможны множество впусков текучей среды и/или выпусков текучей среды. Конкретное преимущество в данном случае состоит в том, что система для обработки текучей среды может использоваться для множества впусков и выпусков текучих сред.
[0052] Согласно предпочтительному варианту реализации в структурированных компонентах выполнены устройства сопряжения для текучей среды, которые ориентированы в различных направлениях, например, перпендикулярно плоскости системы для обработки текучей среды, или они выходят из системы для обработки текучей среды под конкретным углом. Конкретное преимущество в данном случае состоит в том, что конкретная геометрия обеспечивает возможность впуска и/или выпуска текучих сред в поверхностях или резервуарах, имеющих конкретную форму.
[0053] Согласно предпочтительному варианту реализации выполнены несколько устройств сопряжения для текучей среды. Это является особенно предпочтительным, поскольку текучие среды в данном случае могут быть выпущены и впущены в различных местоположениях одновременно или последовательно.
[0054] Благодаря использованию системы распределения впуск и выпуск могут быть осуществлены в нескольких местоположениях одновременно или последовательно. Если используется простая система распределения, текучие среды могут быть выпущены или впущены одновременно путем перемещения гибких элементов.
[0055] Согласно предпочтительному варианту реализации впуском и/или выпуском текучих сред управляют посредством мембранных клапанов. Это является особенно предпочтительным, поскольку такой подход обеспечивает возможность раздельного впуска текучей среды и/или выпуска текучей среды в различных устройствах сопряжения для текучей среды путем перемещения гибких элементов в камере.
[0056] Конкретный вариант реализации включает встраивание пассивных клапанов в отдельные распределительные каналы для обеспечения однородного заполнения и, таким образом, однородной транспортировки текучей среды, и, таким образом, например, выпуска одинаковых объемов.
[0057] Согласно предпочтительному варианту реализации впуском и/или выпуском текучих сред управляют посредством вращательных клапанов. Вращательные клапаны предпочтительно имеют седло (28a) вращательного клапана и вращающийся корпус (28b) вращательного клапана, причем соединительный канал соединяет различные части системы каналов. Это является особенно предпочтительным, поскольку такой подход обеспечивает возможность раздельного впуска текучей среды и/или выпуска текучей среды в различных устройствах сопряжения для текучей среды путем перемещения гибких элементов в камере.
[0058] Согласно предпочтительному варианту реализации система для обработки текучей среды выполнена в виде микрофлюидной системы. Структурированный компонент предпочтительно и по существу выполнен из пластика.
[0059] В случае гибкого элемента весь компонент, например, может быть выполнен из пластиковой пленки. Также может быть использован гибкий пластик, такой как силикон или термополиэтилен (TPE), встроенный в другие компоненты или подвижный механический элемент, выполненный из любого материала.
[0060] Вышеуказанные варианты реализации системы для обработки текучей среды могут дополнительно включать по меньшей мере один функциональный элемент, который может быть, например, фильтром, мембраной, фриттой или функциональной бумагой, или подобными элементами.
[0061] Один или более функциональных элементов могут быть реализованы в виде одного или более фильтров, мембран, фритт, бумаги или подобных элементов, содержащих реагенты, или на которые могут быть нанесены реагенты.
[0062] Реагенты могут быть нанесены на структурированный компонент и/или по меньшей мере на один компонент, и/или на один или более функциональный элемент, и/или указанные элементы могут содержать эти реагенты, например, в виде массивов идентичных или различных реагентов.
[0063] Задача также решается выполнением системы для обработки текучей среды, содержащей структурированный компонент с камерой и системой каналов, причем камера и/или система каналов имеет по меньшей мере один функциональный элемент, при этом по меньшей мере камера закрыта с уплотнением по текучей среде посредством компонента и сообщается по текучей среде с внешней средой через систему каналов и по меньшей мере одно устройство сопряжения для текучей среды, причем компонент имеет гибкую или подвижную часть, которая выполнена с возможностью перемещения по меньшей мере в область камеры или за пределы плоскости камеры, причем при перемещении гибкой или подвижной части текучие среды или газы могут быть впущены или выпущены через устройство сопряжения для текучей среды и/или перемещены в систему для обработки текучей среды, при этом гибкая или подвижная часть выполнена с возможностью перемещения вручную или с использованием рабочего устройства, причем гибкая или подвижная часть может быть вдавлена внутрь, или гибкая или подвижная часть выполнена с возможностью перемещения в верхнем направлении.
[0064] Задача также решается выполнением системы для обработки текучей среды, содержащей структурированный компонент с камерой и системой каналов, причем камера и/или система каналов имеют по меньшей мере один функциональный элемент, и по меньшей мере один функциональный элемент обеспечен реагентами, причем по меньшей мере камера закрыта с уплотнением по текучей среде посредством компонента и сообщается по текучей среде с внешней средой через систему каналов и по меньшей мере одно устройство сопряжения для текучей среды, при этом компонент имеет гибкую или подвижную часть, которая по меньшей мере выполнена с возможностью перемещения в область камеры или вытянута за пределы плоскости камеры для впуска или выпуска текучих сред или газов через устройство сопряжения для текучей среды при перемещении гибкой или подвижной части и/или для перемещения текучей среды в систему для обработки текучей среды, при этом гибкая или подвижная часть выполнена с возможностью перемещения вручную или с использованием рабочего устройства, причем гибкая или подвижная часть может быть вдавлена внутрь, или гибкая или подвижная часть выполнена с возможностью перемещения в верхнем направлении.
[0065] Задача также решается выполнением системы для обработки текучей среды, содержащей структурированный компонент с камерой и системой каналов, причем реагенты нанесены на структурированный компонент и/или компонент, уплотняющий ее, и/или по меньшей мере на один функциональный элемент, при этом по меньшей мере камера закрыта с уплотнением по текучей среде посредством компонента и сообщается по текучей среде с внешней средой через систему каналов и по меньшей мере одно устройство сопряжения для текучей среды, причем компонент имеет гибкую или подвижную часть, которая по меньшей мере выполнена с возможностью перемещения в область камеры или за пределы плоскости камеры для впуска или выпуска текучих сред или газов через устройство сопряжения для текучей среды при перемещении гибкой или подвижной части, и/или для перемещения текучей среды в систему для обработки текучей среды, при этом гибкая или подвижная часть выполнена с возможностью перемещения вручную или с использованием рабочего устройства, причем гибкая или подвижная часть может быть вдавлена внутрь или перемещена в верхнем направлении.
[0066] Предпочтительно функциональный элемент реализован в виде фильтра, мембраны, фритты и/или функциональной бумаги. Все эти примеры функциональных элементов являются по меньшей мере частично проницаемыми для текучих сред, т.е. пористыми. Они могут быть мембранами и/или фильтрами для разделения по размеру, подобными структурированным лазером мембранам (с травлеными дорожками) с точно заданным размером пор, кремниевыми экранами, фильтровальной бумагой с крупноячеистой сеткой. Функциональные элементы, в которых используется разделение по размеру и/или адгезия к поверхности функционального элемента, являются различными элементами, подобными пористым объемным конструкциям, таким как фритты, кремниевые мембраны, мембраны на основе двуокиси кремния, объемные агрегированные частицы, фильтрующие маты, выполненные из различных материалов, маты из двуокиси кремния, ПЭТ-фильтры, тонкослойный хроматографический материал или мембраны для выработки плазмы/сыворотки, в качестве нескольких примеров. Все эти функциональные элементы могут быть дополнительно снабжены реагентами для реализации специфического связывания целевых молекул с указанными функциональными элементами и целенаправленного отделения целевых молекул от функциональных элементов.
[0067] Предпочтительно текучая среда впускается через устройство сопряжения для текучей среды, причем текучая среда проходит через функциональный элемент или поверх него, или поперек него. Затем текучая среда может быть выпущена путем нажатия на камеру пальцевого насоса.
[0068] Предпочтительно текучая среда впускается капиллярными силами или поверхностным натяжением, вызванным поверхностями системы каналов и/или камеры, и/или устройства сопряжения для текучей среды.
[0069] Предпочтительно текучая среда впускается при задействовании камеры пальцевого насоса.
[0070] Предпочтительно система для обработки текучей среды имеет по меньшей мере один клапан, который расположен в системе каналов, причем заданный объем может быть впущен за счет встраивания клапана.
[0071] Предпочтительно по меньшей мере один функциональный элемент имеет всасывающую функцию, которая управляет впуском текучей среды. Всасывающая функция может быть вызвана гигроскопическим свойством материалов функционального элемента.
[0072] Предпочтительно входное отверстие может быть закрыто колпачком.
[0073] Предпочтительно входное отверстие и выходное отверстие могут быть закрыты колпачком.
[0074] Предпочтительно по меньшей мере один функциональный элемент выполнен таким образом, что только плазма или сыворотка проходят через функциональный элемент, когда кровь протекает через него, и другие компоненты крови удерживаются функциональным элементом, причем полученная плазма или сыворотка могут быть выпущены через выходное отверстие для текучей среды.
[0075] Предпочтительно два функциональных элемента соединены последовательно. Это означает, что два функциональных элемента с идентичными или различными свойствами расположены в системе каналов.
[0076] Предпочтительно два функциональных элемента соединены последовательно, причем текучая среда сначала протекает через первый функциональный элемент и достигает камеры пальцевого насоса. Затем входное отверстие для текучей среды закрывают колпачком. При перемещении гибкого компонента текучая среда достигает второго функционального элемента и затем выпускается через выходное отверстие для текучей среды. Это означает, что первый функциональный элемент расположен в системе каналов перед камерой в направлении потока, протекающего от входного отверстия к выходному отверстию, и второй функциональный элемент расположен позади камеры в направлении потока или между камерой и выходным отверстием для текучей среды.
[0077] Предпочтительно два функциональных элемента соединены последовательно, причем текучая среда сначала протекает через первый функциональный элемент и затем протекает через второй функциональный элемент и выпускается через выходное отверстие для текучей среды при перемещении подвижного компонента. После впуска текучей среды через входное отверстие для текучей среды указанное входное отверстие закрывают, например, колпачком.
[0078] Предпочтительно по меньшей мере один функциональный элемент используется для вырабатывания плазмы или сыворотки.
[0079] Предпочтительно первый функциональный элемент используется для выработки плазмы или сыворотки, в то время как второй функциональный элемент удаляет гемолизированные эритроциты.
[0080] Предпочтительно резервуар для текучей среды соединен со структурированным компонентом, причем текучая среда разбавляется внутри системы каналов, когда она выпускается из резервуара для текучей среды.
[0081] Предпочтительно резервуар для текучей среды соединен со структурированным компонентом, причем разбавление текучей среды внутри системы каналов происходит, когда текучая среда выпускается из резервуара для текучей среды, при этом заданный объем может быть выпущен из резервуара для текучей среды и добавлен к заданному объему впущенной текучей среды.
[0082] Предпочтительно резервуар для текучей среды соединен со структурированным компонентом, причем разбавление происходит в результате выпуска текучей среды из резервуара для текучей среды, и при этом заданный объем из резервуара для текучей среды добавляется к заданному объему впущенной текучей среды, которая уже прошла через функциональный элемент. Это означает, что в направлении потока первый функциональный элемент расположен после входного отверстия для текучей среды для выполнения первой обработки впущенной текучей среды, и при этом резервуар для текучей среды соединен с системой каналов для добавления заданного количества текучей среды, присутствующей в резервуаре для текучей среды, к текучей среде, обработанной первым функциональным элементом.
[0083] Согласно еще одному предпочтительному варианту реализации текучая среда может впускаться через устройство сопряжения для текучей среды, смешиваться с текучей средой в реакционной полости и затем может проходить поверх и/или через по меньшей мере один функциональный элемент, причем целевые молекулы текучей среды остаются на функциональном элементе, разделяются и выпускаются через устройство сопряжения для текучей среды (выходное отверстие 5.2) с использованием текучей среды из резервуара для текучей среды.
[0084] Предпочтительно по меньшей мере один дополнительный резервуар для текучей среды сообщается по текучей среде с функциональным элементом, что обеспечивает возможность для различных текучих сред протекать через функциональный элемент для освобождения функционального элемента от нежелательных компонентов или удаления разделенных целевых молекул.
[0085] Предпочтительно разделение целевых молекул по меньшей мере из одного функционального элемента вызвано изменением температуры.
[0086] Предпочтительно впущенная текучая среда сначала проходит через/сквозь первый функциональный элемент, причем частицы удерживаются в первом функциональном элементе. Эти частицы затем разбиваются на более мелкие частицы и подаются к следующему функциональному элементу, при этом некоторые из более мелких выработанных частиц удерживаются данным функциональным элементом и впоследствии могут быть снова разделены, причем целевые частицы могут быть найдены во фракции элюата, отличающейся от фракции элюата с нежелательными компонентами, подлежащими разделению, или другими целевыми компонентами.
[0087] Предпочтительно перед отделением целевых частиц промывкой с использованием текучей среды выполняют очистку, причем нежелательные частицы удаляют из функционального элемента.
[0088] Предпочтительно частицами являются клетки, а этапом разделения частиц является лизис клеток.
[0089] Предпочтительно биологические компоненты, такие как нуклеиновые кислоты, белки, метаболиты и/или антитела извлекают, концентрируют и/или очищают в системе для обработки текучей среды согласно настоящему изобретению.
[0090] Предпочтительно затем результирующий целевой компонент пропускают сквозь/через встроенные реагенты, такие как массивы, т.е. массивы молекул захвата для связывания целевых молекул/целевых частиц с молекулами массива с последующим их обнаружением.
[0091] Предпочтительно полученный целевой компонент обнаруживают и/или идентифицируют системой, дополнительно предпочтительно обнаруживают количественно.
[0092] Предпочтительно одиночные функциональные элементы или множество функциональных элементов расположены параллельно. Это означает, что система каналов имеет несколько параллельных линий, в которых расположены один или более функциональных элементов.
[0093] Предпочтительно реагенты, нанесенные на структурированный компонент, модуль и/или функциональный элемент, показывают цветовое изменение после контакта с текучей средой, представляя собой индикатор заполнения.
[0094] Эти реагенты предпочтительно расположены на функциональном элементе, в нем или рядом с ним.
[0095] Систему для обработки текучей среды также называют пальцевым насосом, поскольку гибкий компонент особенно прост в управлении большим пальцем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0096] На ФИГ. 1-16 показаны основные варианты пальцевого насоса, функциональные возможности которых расширены за счет дополнительных элементов, как показано на ФИГ. 17-25. На чертежах:
[0097] На ФИГ. 1a-1c показана система для обработки текучей среды согласно одному варианту реализации.
[0098] На ФИГ. 2 показана система для обработки текучей среды согласно альтернативному варианту реализации.
[0099] На ФИГ. 3 показана система для обработки текучей среды согласно еще одному альтернативному варианту реализации.
[00100] На ФИГ. 4a-4c показаны устройства сопряжения для текучей среды системы для обработки текучей среды согласно различным вариантам реализации.
[00101] На ФИГ. 5a-5f показаны вдавливающие элементы системы для обработки текучей среды согласно различным вариантам реализации.
[00102] На ФИГ. 6a и 6f показана система для обработки текучей среды согласно еще одному варианту реализации.
[00103] На ФИГ. 7a и 7b показана система для обработки текучей среды согласно еще одному варианту реализации.
[00104] На ФИГ. 8a-8e показан выталкивающий механизм системы для обработки текучей среды согласно одному варианту реализации.
[00105] На ФИГ. 9a и 9b показана система для обработки текучей среды, имеющая уширения и камеру обнаружения согласно различным вариантам реализации.
[00106] На ФИГ. 10a-10c показана система для обработки текучей среды, имеющая полосу бокового потока, согласно различным вариантам реализации.
[00107] На ФИГ. 11 показана система для обработки текучей среды согласно еще одному варианту реализации.
[00108] На ФИГ. 12a-12d показана система для обработки текучей среды, имеющая систему распределения, согласно одному варианту реализации.
[00109] На ФИГ. 13 показана система для обработки текучей среды согласно одному варианту реализации.
[00110] На ФИГ. 14a, 14b показана система для обработки текучей среды, имеющая устройство увеличения, согласно одному варианту реализации.
[00111] На ФИГ. 15a-15c показана система для обработки текучей среды, имеющая ограничители потока, согласно различным вариантам реализации.
[00112] На ФИГ. 16 показан вид сверху одного варианта реализации чипа, имеющего колпачок.
[00113] На ФИГ. 17a-17d показан один вариант реализации с функциональным элементом, таким как мембрана, фильтр, фритта, бумага или подобный элемент.
[00114] На ФИГ. 18a-18c показан вариант реализации со встроенными реагентами, в качестве примера изображенными в виде массива; причем ФИГ. 18a и ФИГ. 18c показывают вид в разрезе, и ФИГ. 18b показывает вид сверху.
[00115] На ФИГ. 19a, 19b, 19c показан один вариант реализации с функциональным элементом (фильтром, мембраной, фриттой, бумагой или подобным элементом), расположенным выше по ходу потока камеры и ниже по ходу потока камеры; на ФИГ. 19a показан вид сверху, на ФИГ. 19b показан вид в разрезе, и на ФИГ. 19c показан вид в разрезе с колпачком.
[00116] На ФИГ. 20a, 20b, 20c показан вариант реализации с двумя функциональными элементами, причем ФИГ. 20a представляет собой вид сверху, и ФИГ. 20b, 20c представляют собой вид в разрезе.
[00117] На ФИГ. 21a, 21b, 21c показан вариант реализации с двумя функциональными элементами, который имеет резервуар для текучей среды, причем на ФИГ. 21a показан вид сверху, и на ФИГ. 21b, 21c показаны виды в разрезе.
[00118] На ФИГ. 22a, 22b, 22c показан вариант реализации с двумя функциональными элементами, резервуаром для реагента и устройствами сопряжения для текучей среды, которые могут быть закрыты колпачками; причем на ФИГ. 22a показан вид сверху, и на ФИГ. 22b, 22c показаны виды в разрезе.
[00119] На ФИГ. 23a, 23b, 23c показан вариант реализации с функциональным элементом, вентиляционной мембраной и устройствами сопряжения для текучей среды, которые могут быть закрыты колпачками, причем на ФИГ. 23a показан вид сверху, и на ФИГ. 23b, 23c показаны виды в разрезе.
[00120] На ФИГ. 24a, 24b, 24c показывают вариант реализации с функциональным элементом, тремя устройствами сопряжения для текучей среды, которые могут быть закрыты колпачками, а также тремя резервуарами для текучей среды, причем на ФИГ. 24a показан вид сверху, и на ФИГ. 24b, ФИГ. 24c показаны виды в разрезе.
[00121] На ФИГ. 25a, 25b, 25c показан вариант реализации с двумя функциональными элементами и тремя устройствами сопряжения для текучей среды, которые могут быть закрыты с использованием колпачков, и, например, тремя резервуарами для текучей среды, причем на ФИГ. 25a показан вид сверху, на ФИГ. 25b показан вид в разрезе на уровне резервуаров для текучей среды, и на ФИГ. 25c показан вид в разрезе на уровне первого функционального элемента и камеры.
[00122] На ФИГ. 26a, 26b показан вариант реализации с функциональным элементом, вентиляционным отверстием, обеспеченным газопроницаемой мембраной 24 в качестве дополнительного устройства сопряжения для текучей среды, и полосой 23 бокового потока, причем устройство сопряжения для текучей среды может быть закрыто колпачком, при этом на ФИГ. 26a показан вид сверху, и на ФИГ. 26b показан вид в разрезе.
[00123] На ФИГ. 27a, 27b показан вариант реализации с двумя функциональными элементами, устройством сопряжения для текучей среды, которое может быть закрыто колпачком, вентиляционным отверстием, снабженным газопроницаемой мембраной 24 в качестве дополнительного устройства сопряжения для текучей среды, и полосой 23 бокового потока, причем на ФИГ. 27a показан вид сверху, и на ФИГ. 27b показан вид в разрезе.
[00124] На ФИГ. 28a, 28b, 28c показан вариант реализации с двумя функциональными элементами, устройством сопряжения для текучей среды, которое может быть закрыто колпачком, вентиляционным отверстием, снабженным газопроницаемой мембраной 24, в качестве дополнительного устройства сопряжения для текучей среды, полосой 23 бокового потока и резервуаром 16 для реагента, который открывается в систему 3 каналов через канал подачи в любой желательной точке, и полостью, служащей резервуаром 49 для отработанной текучей среды в качестве компонента системы 3 каналов, причем на ФИГ. 28a показан вид сверху, и на ФИГ. 28b, 28c показаны виды в разрезе.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[00125] Настоящее изобретение описывает систему для обработки текучей среды, содержащую камеру, которая имеет гибкую или подвижную часть, обычно дно или крышку, в конкретных вариантах реализации также выполненные с возможностью перемещения стенки, которые при подъеме или спуске обеспечивают впуск, выпуск, перемещение, разбавление или смешивание текучих сред или газов, которые сообщаются с камерой посредством по меньшей мере одного канала или отверстия. Расширение настоящего изобретения достигается или дополнительными элементами, такими как фильтры, перегородки, фритты, или подобными элементами, и/или встроенными реагентами, которые, например, могут быть выполнены в форме массива идентичных или различных реагентов. Это обеспечивает разделение, фильтрование, фракционирование и обогащение текучих сред и их компонентов, а также изменение текучих сред и их компонентов и обнаружение компонентов текучих сред. При необходимости дополнительные элементы могут использоваться как по отдельности, так и в сочетании.
[00126] Камера и подвижная часть выполнены таким образом, что при перемещении подвижной части из ее исходного положения, заданный и регулируемый объем камеры смещается. Таким образом, заданные объемы могут быть впущены в камеру или выпущены из камеры, когда подвижная часть возвращается в другое положение или исходное положение. Иными словами, объем задан характеристиками системы для обработки текучей среды или может регулироваться конфигурированием системы для обработки текучей среды согласно настоящему изобретению.
[00127] На ФИГ. 1a-1c показан вариант реализации системы для обработки текучей среды. На ФИГ. 1a и 1c показаны виды сверху системы для обработки текучей среды, и на ФИГ. 1b показан вид в разрезе системы для обработки текучей среды.
[00128] Система для обработки текучей среды содержит структурированный компонент 1, включающий камеру 2, причем камера 2 соединена с системой 3 каналов. Структурированный компонент 1 по существу является плоским и/или пластинчатым. Иными словами, структурированный компонент 1 имеет первую основную сторону и вторую основную сторону, которые параллельны друг другу. Камера 2 и система 3 каналов образованы на первой основной стороне на поверхности и/или в поверхности структурированного компонента 1. Иными словами, камера 2 и система 3 каналов встроены в поверхность структурированного компонента 1 на его основной стороне. Таким образом, камера 2 и система 3 каналов являются выемкой в поверхности структурированного компонента 1. Например, первой основной стороной является верхняя сторона структурированного компонента 1, а второй основной стороной является нижняя сторона структурированного компонента 1, причем ориентация верхней стороны и нижней стороны является произвольной, и при переворачивании структурированного компонента верхняя сторона становится нижней стороной, и наоборот. Боковые поверхности структурированного компонента 1 расположены между верхней стороной и нижней стороной структурированного компонента 1. Структурированный компонент 1, например, может иметь прямоугольную форму. Структурированный компонент 1 также может иметь форму диска. Однако структурированный компонент 1 может иметь любую форму при том условии, что он по существу остается плоским. Структурированный компонент 1 может быть выполнен, например, в виде подложки. Структурированный компонент 1 может иметь плоскую конструкцию.
[00129] Таким образом, камера 2 и/или система 3 каналов имеет верхнюю сторону, которая соответствует верхней стороне структурированного компонента 1. Нижняя сторона камеры 2 и/или системы 3 каналов выполнены внутри структурированного компонента 1. Нижняя сторона камеры 2 также может называться дном 7 камеры. Внутренняя часть камеры 2 образована между верхней стороной камеры 2 и ее нижней стороной, причем верхняя и нижняя стороны могут быть или верхней или нижней стороной, в зависимости от ориентации.
[00130] Камера 2 и/или система 3 каналов могут быть выполнены в виде выемки в структурированном компоненте 1, например, на верхней стороне или нижней стороне структурированного компонента 1. Камера 2 и система 3 каналов могут быть выполнены в виде выемок, имеющих различные глубины, причем верхняя и нижняя стороны могут быть или верхней или нижней стороной, в зависимости от ориентации.
[00131] Камера 2 и/или система 3 каналов соединены по текучей среде с внешней средой посредством одного или более устройств 5 сопряжения для текучей среды. Иными словами, устройство 5 сопряжения для текучей среды является отверстием системы 3 каналов, например, в боковой поверхности структурированного компонента 1. Отверстие устройства 5 сопряжения для текучей среды также может быть расположено на верхней стороне или нижней стороне системы для обработки текучей среды. Как изображено на ФИГ. 1a, устройство 5 сопряжения может проходить в виде выступа из одной боковой поверхности структурированного компонента 1. В этом случае система для обработки текучей среды может забирать текучую среду непосредственно с поверхности текучей среды, например, текучей среды в контейнере, открытом в верхней части, путем погружения указанного выступа в текучую среду и перемещения гибкой и/или подвижной части.
[00132] Система для обработки текучей среды может иметь множество устройств 5 сопряжения для текучей среды, каждое из которых соединено с системой 3 каналов. Устройства 5 сопряжения для текучей среды могут быть выполнены в различных поверхностях структурированного компонента 1, например, верхней, нижней или боковой поверхностях, предпочтительно в противоположных боковых поверхностях. Иными словами, отверстия устройств 5 сопряжения для текучей среды могут быть обращены в различных направлениях. Таким образом, они могут иметь различные ориентации относительно центра структурированного компонента 1.
[00133] Компонент 4 уплотняет систему 3 каналов и камеру 2 по текучей среде и при необходимости по газу, так что подача и выпуск текучих сред и газов могут иметь место только через одно или более устройств 5 сопряжения для текучей среды. Иными словами, компонент 4 расположен на поверхности структурированного компонента 1 таким образом, что закрывает камеру 2 и систему 3 каналов с верхней стороны структурированного компонента 1. Компонент 4, например, может быть приклеен, прикреплен, запрессован или присоединен сваркой к структурированному компоненту 1 или присоединен с уплотнением посредством уплотняющих элементов, таких как мягкие уплотняющие компоненты. Таким образом, компонент 4 служит крышкой для уплотнения структурированного компонента 1.
[00134] Иными словами, с верхней стороны внутренняя часть камеры 2 ограничена нижней стороной компонента 4. Компонент 4 может быть по существу выполнен из прозрачного материала для наблюдения протекания текучих сред в системе 3 каналов и/или в камере 2.
[00135] Камера 2 может иметь по существу плоскую овальную, прямоугольную или круглую форму. Таким образом, камера 2 и/или внутренняя часть или объем камеры 2 задаются структурированным компонентом 1 с одной стороны и компонентом 4 с другой стороны.
[00136] Либо весь компонент 4 является гибким, либо компонент 4 имеет гибкую или подвижную часть 6. Как показано на ФИГ. 1b, гибкая часть 6 компонента 4 расположена над камерой 2 как непосредственная часть компонента 4. Альтернативно гибкая или подвижная часть 6 может быть выполнена в виде дополнительной части системы для обработки текучей среды. Гибкая и/или подвижная часть 6 компонента 4 должна быть расположена по меньшей мере в одной части камеры 2 и/или с наружной стороны камеры 2.
[00137] Компонент 4 может быть, например, пленкой или лентой и может быть выполнен из пластика или металла.
[00138] На ФИГ. 2 и 3 изображены альтернативные варианты реализации системы для обработки текучей среды. В соответствии с альтернативным вариантом реализации, показанным на ФИГ. 2, структурированный компонент 1 имеет гибкую часть 7, расположенную ниже камеры 2. Иными словами, гибкая часть 7 расположена между дном камеры и нижней стороной структурированного компонента 1. Гибкая часть 7 может быть реализована либо установкой, либо присоединением компонента для гибкой части 7 в структурированном компоненте 1 или на нем. Гибкая часть 7 также может быть осуществлена как частичное свойство материала самого структурированного компонента 1 или путем его изготовления из более чем одного материала, например, путем многокомпонентного литья под давлением.
[00139] На ФИГ. 3 показан еще один альтернативный вариант реализации. Согласно указанному еще одному альтернативному варианту реализации структурированный компонент 1 закрыт компонентом 4 и дополнительно еще одним компонентом 8, причем один из указанных компонентов 4 и 8 или оба вместе компоненты 4 и 8 могут иметь гибкую или подвижную часть 9. Иными словами, компонент 4 расположен на верхней стороне структурированного компонента 1. Это означает, что верхняя сторона камеры 2 закрыта компонентом 4. На нижней стороне структурированного компонента 1 расположен дополнительный компонент 8. Это означает, что нижняя сторона камеры 2, т.е. дно камеры, закрыто дополнительным компонентом 8. Как показано на ФИГ. 3, в дополнительном компоненте 8 имеется гибкая часть 9. Опять же, верхняя сторона и нижняя сторона могут быть как верхней стороной, так и нижней стороной, в зависимости от ориентации.
[00140] Структурированный компонент 1 предпочтительно содержит покрывающую пленку, которая имеет достаточную гибкость для вдавливания в камеру 2 и подъема над камерой 2 и/или ниже камеры 2.
[00141] Предпочтительно камера 2 выполнена таким образом, что гибкая часть (части) 6, 7, 9 не заполняет всю камеру 2 при ее вдавливании в камеру 2. Иными словами, если гибкая часть 6, 7, 9 вдавлена в камеру 2, указанная гибкая часть не лежит плоско на дне камеры. Это означает, что текучая среда или газ в камере 2 полностью не выпускаются из камеры 2 при нажатии на гибкую часть 6, 7, 9. Более того, непроницаемое уплотнение гибких частей 6, 7, 9 с дном камеры или смежными системами 3 каналов не является необходимым для функциональности, но перемещение гибких частей 6, 7, 9 вызывает перемещение среды.
[00142] Ниже описан пример работы варианта реализации, показанного на ФИГ. 1A-1C:
[00143] Впуск текучей среды: Для забора текучих сред/газов в систему для обработки текучей среды или, точнее, в камеру 2 системы для обработки текучей среды гибкую часть 6 вдавливают вниз из исходного положения вручную и/или рукой, например, пальцем пользователя или рабочим устройством. Иными словами, гибкая часть 6 перемещается из своего исходного положения в камеру 2 при нажатии на нее. Это означает, что гибкая часть 6 вталкивается с верхней стороны во внутреннюю часть камеры 2. При вдавливании гибкой части 6 в камеру 2 внутреннее пространство камеры 2 уменьшается. Затем устройство 5 сопряжения для текучей среды погружают в текучую среду. Гибкая часть 6 перемещается либо автоматически благодаря свойствам материала гибкой части 6 и частично или полностью возвращается в исходное положение, либо возвращается в исходное положение посредством перемещения рабочего устройства, например, путем всасывания или подъема. Иными словами, внутренняя часть камеры 2 увеличивается опять же при перемещении гибкой части 6, возвращающейся в свое исходное положение. При увеличении объема внутреннего пространства в камере 2 и/или в смежной системе 3 каналов, которые сообщаются с текучей средой через устройство сопряжения для текучей среды,  образуется отрицательное давление. Это означает, что текучая среда втягивается в систему для обработки текучей среды под давлением. Иными словами, часть текучей среды сначала втягивается в систему 3 каналов под действием отрицательного давления, а затем, если отрицательное давление является в достаточной степени высоким, также втягивается в камеру 2. Таким образом, текучая среда поступает в систему для обработки текучей среды. Регулировкой объема внутренней части камеры 2, изменяемого вдавливанием гибкой части 6 и/или возвращением гибкой части 6 в свое исходное положение, определенным способом могут регулироваться объем принятой текучей среды и/или местоположение текучей среды в системе 3 каналов и/или камере 2 системы для обработки текучей среды.
[00144] Смешивание текучих сред: Принятую текучую среду смешивают путем первоначального впуска текучей среды в камеру 2; это означает, что текучую среду сначала забирают в систему для обработки текучей среды. Затем или перемещают гибкий компонент 6, или перемещают саму систему для обработки текучей среды. Систему для обработки текучей среды перемещают, например, ее наклоном несколько раз. Следует избегать резкого встряхивания для предотвращения образования воздушных пузырьков в принятой текучей среде. При указанном перемещении текучие среды в системе для обработки текучей среды смешиваются.
[00145] Выпуск текучих сред: Текучие среды выпускают из системы для обработки текучей среды вдавливанием гибкого компонента 6 и/или гибких компонентов в камеру 2. Иными словами, объем или внутренняя часть камеры 2, которые ограничены гибким компонентом, уменьшаются при нажатии на гибкий компонент. Текучая среда, которая находится или в камере 2, или в системе 3 каналов, выходит из системы для обработки текучей среды согласно объему, определенному перемещением гибкой части 6, т.е. вдавливанием гибкой части 6 в камеру 2. Это означает, что вытесняемая текучая среда выходит из камеры 2 через систему 3 каналов и устройство 5 сопряжения для текучей среды. Объем выпущенной текучей среды может соответствовать объему внутренней части камеры 2, на который сокращается камера 2 при нажатии на гибкую часть 6. В этом случае объемы текучей среды могут быть выпущены несколько раз. Множество выпусков может быть достигнуто пошаговым вдавливанием гибкой части 6, 7, 9 дальше в камеру 2 и/или внутреннюю часть камеры 2. Множество выпусков также может быть достигнуто первоначальным вдавливанием гибкой части 6, 7, 9 в камеру 2 один раз с последующим перемещением гибкой части 6, 7, 9 из камеры 2 за счет упругости материала или ее перемещением из камеры 2 при помощи рабочего устройства, как описано выше. Перемещение гибкой части наружу сопровождается обратным потоком по меньшей мере части текучей среды, находящейся в системе 3 каналов, сообщающейся с камерой 2. Перемещение гибкой части наружу сопровождается повторным вдавливанием гибкой части 6, 7, 9 в камеру 2 для очередного выпуска текучей среды. Иными словами, путем неоднократного и поочередного вдавливания в камеру 2 и возвращения из камеры 2 гибкой части 6, 7, 9 осуществляют насосное перемещение и/или перекачивание. Это ведет к повторному и чередующемуся впуску текучей среды и выпуску текучей среды.
[00146] Закрытие устройства 5 сопряжения для текучей среды для осуществления выборки: Для осуществления выборки устройство 5 сопряжения для текучей среды закрывают колпачком 14. Колпачок 14 также может иметь встроенные выступы, которые проходят в систему 3 каналов, когда колпачок размещают на устройстве 5 сопряжения для текучей среды. Это позволяет смещать и нагнетать текучую среду, находящуюся в системе 3 каналов, в остальную часть системы 3 каналов.
[00147] Предпочтительно одно устройство 5 сопряжения для текучей среды выполнено в виде входного отверстия 5.1 системы для обработки текучей среды, а другое устройство 5 сопряжения для текучей среды выполнено в виде выходного отверстия 5.2 системы для обработки текучей среды. Входное отверстие 5.1 и выходное отверстие 5.2 предпочтительно образованы в структурированных компонентах 1. Эти два устройства 5.1 и 5.2 сопряжения для текучей среды образованы на одной стороне предпочтительно в торцевой поверхности или узкой стороне чипа (системы для обработки текучей среды). Это означает, что входное отверстие и выходное отверстие расположены на одной стороне системы. Это позволяет закрывать входное отверстие и выходное отверстие колпачком 14, также известным как пробка.
[00148] Колпачок 14 предпочтительно присоединен к системе для обработки текучей среды, предпочтительно к структурированному компоненту 1. Могут быть присоединены один или более колпачков 14.
[00149] В предпочтительной конфигурации выполнен только один колпачок 14, который может быть соединен или с входным отверстием 5.1, или с выходным отверстием 5.2. Впоследствии он может использоваться для выборочного забора текучей среды во входное отверстие или выпуска текучей среды из выходного отверстия.
[00150] Один или более колпачков 14 соединены с чипом (системой для обработки текучей среды) язычком 44.
[00151] Добавление текучей среды: При полном или частичном опорожнении резервуара 16 для текучей среды отобранный образец перемещается через текучую среду и обеспечивает возможность разбавления или добавления реагентов.
[00152] Таким образом, гибкая часть 6 может быть вдавлена ниже плоскости, заданной верхней стороной структурированного компонента 1, в камеру 2 или, точнее, во внутреннюю часть камеры 2, под действием наружного давления благодаря своей гибкости. С другой стороны, гибкая часть 6 может быть извлечена из внутренней части камеры 2 опять же вытягиванием с наружной стороны, например, под действием отрицательного давления или с использованием присоединенного устройства. Это означает, что она выполнена с возможностью перемещения за пределы плоскости, заданной верхней стороной структурированного компонента 1.
[00153] Из этих основных функциональных возможностей, т.е. впуска текучей среды в систему для обработки текучей среды, выпуска текучей среды из системы для обработки текучей среды и смешивания текучей среды в системе для обработки текучей среды, проистекают следующие характеристики системы для обработки текучей среды:
[00154] Имеется возможность впуска, разбавления, выпуска, дозирования и/или транспортировки текучих сред. Текучая среда, которая впущена в систему для обработки текучей среды, может быть транспортирована и сохранена с использованием системы для обработки текучей среды. Имеется возможность множества впусков и множества выпусков текучих сред. Имеется возможность смешивания текучих сред.
[00155] Указанная система для обработки текучей среды может использоваться в качестве пипетки с функциями впуска текучей среды, выпуска текучей среды и множества впусков и выпусков текучих сред благодаря конфигурации системы для обработки текучей среды согласно описанным выше вариантам реализации, конфигурации камеры 2 и гибкой части 6, 7, 9. Указанной пипеткой можно управлять полностью вручную без любых других вспомогательных средств или посредством рабочего устройства.
[00156] На ФИГ. 4 показан вариант реализации устройства 5 сопряжения для текучей среды. Варианты реализации устройства 5 сопряжения для текучей среды по ФИГ. 4 различаются своей геометрией. Точнее, каждый из вариантов реализации устройства 5 сопряжения для текучей среды имеет выходное отверстие 10, причем форма выходного отверстия 10 является различной среди вариантов реализации, показанных на чертеже. Путем выбора конкретной и/или заданной геометрии выходного отверстия и/или изменением формы поверхности, и/или свойств материала выходного отверстия 10 устройства сопряжения для текучей среды можно регулировать объем капли выпущенной текучей среды, при котором она отделяется от выходного отверстия. Заданием геометрии выходного отверстия 10 устройства 5 сопряжения для текучей среды могут быть заданы объемы, т.е. желательные объемы капли выпущенной текучей среды. Это означает, что геометрия выходного отверстия 10 устройства 5 сопряжения для текучей среды также является решающим фактором для объема выпускаемой текучей среды. Иными словами, когда текучую среду необходимо выпустить из системы для обработки текучей среды, гибкую часть 6, 7, 9 вдавливают в камеру 2 таким образом, что в выходном отверстии 10 устройства 5 сопряжения для текучей среды образуется капля текучей среды. Гибкую часть 6, 7, 9 вдавливают дальше в камеру 2 до момента, когда капля текучей среды отделяется от выходного отверстия 10. Затем вдавливание гибкой части 6, 7, 9 и/или выпуск текучей среды могут быть прекращены. Альтернативно гибкую часть 6, 7, 9 можно вдавливать еще дальше в камеру 2 для образования другой капли текучей среды.
[00157] На ФИГ. 5a-5f показаны вдавливающие элементы гибких частей согласно различным вариантам реализации. Гибкие части 6, 7, 9 могут иметь вдавливающие элементы 11, 12, 13 для обеспечения возможности заданного вдавливания гибких частей 6, 7, 9 в камеру 2 и/или заданного вывода и/или перемещения гибких частей 6, 7, 9 из камеры 2. Иными словами, вдавливающие элементы 11, 12, 13 могут быть расположены на гибких частях 6, 7, 9 или прикреплены к ним для компенсации различий, обусловленных зависящим от человека приложением силы или размером пальца, при управлении системой вручную или с помощью пальца. Вдавливающие элементы 11, 12, 13 могут использоваться для обеспечения постоянства вытесняемого объема внутренней части камеры 2 при вдавливании вдавливаемой части 6, 7, 9 в камеру 2. Вдавливающими элементами 11, 12, 13 можно управлять вручную и/или рукой, например, пальцем или рабочим устройством. Вдавливающие элементы 11, 12, 13 могут быть материалами, нанесенными на гибкую часть 6. Например, вдавливающие элементы 11 могут быть выполнены в виде силиконового полушария, как показано на ФИГ. 5a и 5b. Альтернативно вдавливающие элементы 12 могут быть выполнены за одно целое непосредственно с гибкой частью 8, например, путем многокомпонентного литья под давлением, как показано на ФИГ. 5b и 5c. Альтернативно заданное вдавливание также может быть выполнено с использованием вдавливающих элементов 13, которые выполнены в виде выступающих элементов в структурированном компоненте, как показано на ФИГ. 5e и 5f. Вдавливающие элементы 13, показанные на ФИГ. 5e и 5f, расположены в камере 2 системы для обработки текучей среды, например, на дне камеры и проходят во внутреннюю часть камеры 2. Посредством вдавливающих элементов 13 перемещение гибкой части 6 может быть ограничено при ее вдавливании в камеру 2, так что вытесняется только заданный максимальный объем внутренней части. На каждой из ФИГ. 5a, 5c и 5e показано исходное состояние гибкой части 6, 7, 9, т.е. состояние, в котором сила и/или давление не приложены к гибкой части 6, 7, 9. На каждой из ФИГ. 5b, 5d и 5f показано положение до впуска текучей среды и/или во время выпуска текучей среды, т.е. положение гибкой части 6, 7, 9, когда она вдавлена в камеру 2.
[00158] На ФИГ. 6a и 6b показаны еще одни варианты реализации системы для обработки текучей среды, в которых имеются два отдельных устройства 5 сопряжения для текучей среды. Как показано на ФИГ. 6a и 6b, устройства 5 сопряжения для текучей среды расположены на различных, точнее, противоположных боковых поверхностях структурированного компонента 1 и проходят от соответствующих боковых поверхностей. В данном случае впуск текучей среды может быть осуществлен через один из указанных двух устройств 5 сопряжения для текучей среды, и текучая среда может быть выпущена через другое из указанных двух устройств 5 сопряжения для текучей среды. Как показано на ФИГ. 6b, устройства 5 сопряжения для текучей среды также могут быть закрыты одним или более колпачками 14 для предотвращения загрязнения или вытекания текучей среды из устройства 5 сопряжения для текучей среды. На ФИГ. 6b показан только один колпачок 14. Колпачок 14 обеспечивает возможность особенно безопасного и удобного транспортирования и хранения текучей среды, принятой в систему для обработки текучей среды. Иными словами, колпачки 14 могут быть размещены на устройстве 5 сопряжения для текучей среды или, точнее, на отверстиях, образованных устройством 5 сопряжения для текучей среды на соответствующей боковой поверхности структурированного компонента 1 и могут закрывать устройства 5 сопряжения для текучей среды с уплотнением по текучей среде.
[00159] Как показано на ФИГ. 7a и 7b, система для обработки текучей среды может включать резервуар 16 для текучей среды. Резервуар 16 для текучей среды сообщается с системой 3 каналов и/или камерой 2 через канал. Канал может быть частью системы 3 каналов. Резервуары 16 для текучей среды, например, могут быть образованы одним или более так называемых "блистеров", т.е., отсеками, заполненными текучей средой, например, выполненными с возможностью открытия протыканием, которые установлены с уплотнением по текучей среде в указанной системе для обработки текучей среды. Впуск текучей среды из блистера достигается путем ее выдавливания непосредственно из блистера, т.е. положительным давлением или вдавливанием гибкой части 6 как описано выше и вытягиванием гибкой части 6 из камеры 2, причем результирующее давление в камере 2 и системе 3 каналов обеспечивает возможность забора текучей среды из резервуара для текучей среды в систему 3 каналов и/или камеру 2 через сообщающийся канал. Вытекание текучей среды из устройства 5 сопряжения для текучей среды предотвращено размещением колпачка 14 на устройстве сопряжения для текучей среды, так что дополнительная текучая среда благодаря опорожнению резервуара 16 для текучей среды проталкивает текучую среду, расположенную в системе 3 каналов, в камеру 2, и текучая среда из резервуара 16 для текучей среды также протекает в камеру 2. Иными словами, текучая среда, впущенная в систему для обработки текучей среды снаружи, и текучая среда, расположенная в системе 3 каналов и/или камере 2, могут быть смешаны с текучей средой, находящейся в резервуаре 16 для текучей среды. Смешивание может быть облегчено и/или усилено размещением колпачка 14 на устройстве сопряжения для текучей среды, поскольку при закрытом колпачком 14 отверстии устройства сопряжения отрицательное давление, созданное перемещением гибкой части 6, действует на текучую среду в резервуаре 16 для текучей среды. Резервуар 16 для текучей среды также может называться резервуаром для реагента или резервуаром для флюидного реагента и может содержать текучую среду любого типа. Согласно предпочтительному варианту реализации эти резервуары для реагента также могут содержать газы.
[00160] Текучие среды могут быть смешаны посредством перемещения системы для обработки текучей среды, перемещения гибкой части 6, 7, 9 или введения смешивающих элементов. Смешивающие элементы, например, шарики, выполненные из силикона, твердые пластиковые шарики, металлические компоненты или другие частицы, могут перемещаться в результате ручного перемещения системы для обработки текучей среды. Альтернативно или дополнительно смешивание может быть осуществлено посредством смешивающих элементов, выполненных из магнитных материалов, которые перемещаются под воздействием внешнего устройства для смешивания.
[00161] На ФИГ. 7a и 7b показан вариант реализации системы для обработки текучей среды, объединяющей впуски текучей среды двух типов. С одной стороны, например, впуск образца осуществляют через устройство 5 сопряжения для текучей среды, которое служит входным отверстием для текучей среды, путем перемещения гибкой части 6, 7, 8 камеры 2 в камеру 2 и вытягиванием гибкой части наружу, как описано выше. Альтернативно независимый впуск текучей среды в систему для обработки текучей среды может быть осуществлен путем пассивного заполнения, т.е. за счет капиллярной силы или специальных поверхностных свойств системы каналов в устройстве 5 сопряжения для текучей среды. Всасывающий эффект, вызванный отрицательным давлением и/или капиллярной силой, и, таким образом, скорость заполнения могут быть увеличены и/или ускорены изменением поверхности, например, гидрофилизацией поверхности канала системы 3 каналов.
[00162] Кроме того, объем принятой текучей среды может быть определен посредством пассивных клапанов в системе 3 каналов, например, капиллярных запорных клапанов и сужений 41 канала, показанных на ФИГ. 7a, системы 3 каналов. Таким образом, впускается заданное количество текучей среды, причем уплотняющий колпачок 14 препятствует вытеканию текучей среды, когда резервуар 16 для текучей среды опорожнен.
[00163] На ФИГ. 8a-8e показан выталкивающий механизм для резервуара 16 для текучей среды согласно одному варианту реализации. Например, выталкивающий механизм может быть образован в виде откидной створки 19, причем запирание откидной створки 19, как показано на ФИГ. 8d, вызывает введение заданной величины текучей среды из резервуара 16 для текучей среды в систему 3 каналов системы для обработки текучей среды, вследствие чего достигается заданное соотношение компонентов текучей среды из резервуара для текучей среды с текучей средой (образцом), принятой в систему для обработки текучей среды. На ФИГ. 8d показано состояние, в котором откидная створка 19 прижимает резервуар 16 для текучей среды (блистер) к устройству 5 сопряжения для текучей среды канала системы 3 каналов. Этот принцип также может быть распространен на резервуары 16 для текучей среды и, таким образом, может использоваться для множества смесей.
[00164] На ФИГ. 8a показан выталкивающий механизм с седлом 17, который может быть выполнен в виде блистерного седла и имеет прокалывающие элементы 18, например, небольшие штырьки. Прокалывающие элементы 18 показаны только на ФИГ. 8a.
[00165] На ФИГ. 8b показан один вариант реализации выталкивающего механизма, причем, седло 17 имеет запирающие опоры 20, и откидная створка 19 установлена шарнирным способом на запирающих опорах 20 седла 17. Как показано на ФИГ. 8b, резервуар 16 для текучей среды расположен на откидной створке 19. Выталкивающий механизм, показанный на ФИГ. 8b, также может иметь прокалывающий элемент 18 (не показан). Одна из запирающих опор 20 служит шарниром, а другая из запирающих опор 20 служит в качестве запорной поверхности и/или посадочной поверхности для откидной створки 19 для ограничения поворота откидной створки 19. Это означает, что когда откидная створка 19 закрыта, резервуар 16 для текучей среды протыкается, и текучая среда из резервуара для текучей среды может быть введена в систему 3 каналов системы для обработки текучей среды. Путем ограничения поворота откидной створки 19 запирающими опорами 20 заданное и/или определенное количество текучей среды может быть выпущено из резервуара для текучей среды в систему для обработки текучей среды. Седло 17 также может называться устройством сопряжения резервуара.
[00166] На ФИГ. 8c показан вариант реализации выталкивающего механизма, в котором резервуар 16 для текучей среды расположен на поверхности структурированного компонента 1. В этом случае откидная створка 19 может иметь выпуклость и/или выступ, как показано на ФИГ. 8d, так что резервуар 16 для текучей среды сжимается выступом, когда откидная створка 19 закрыта. На ФИГ. 8d показан закрытый выталкивающий механизм, которым в этом случае является откидная створка 19.
[00167] На ФИГ. 8e показан вид сверху выталкивающего механизма с седлом 17 согласно одному варианту реализации.
[00168] На ФИГ. 9a и 9b показана система для обработки текучей среды с длинной системой 3 каналов. Как показано на ФИГ. 9a и 9b, система 3 каналов проходит по извилистому пути между устройством 5 сопряжения для текучей среды и камерой 2, что увеличивает длину системы 3 каналов. В такой конструкции создано расстояние выдержки для текучей среды, принятой в систему для обработки текучей среды. Расстояние выдержки может быть заполнено реагентами, такими как сухие реагенты. Такой подход обеспечивает возможность образования длинной системы 3 каналов. Система 3 каналов также может иметь уширения 22 для способствования смешиванию, как показано на ФИГ. 9a, или другой пассивный смешивающий элемент. Как показано на чертеже, уширения могут быть выполнены удлиненными и/или могут проходить в направлении потока в системе 3 каналов. В уширения 22 могут быть введены текучая среда и/или реагенты, которые смешиваются с текучей средой, впущенной в систему 3 каналов и/или систему для обработки текучей среды, и/или выпущенной из системы для обработки текучей среды. Система 3 каналов также может иметь камеру оптического обнаружения или реактивную камеру 22, 21, как показано на ФИГ. 9b. Особенное преимущество состоит в расположении камеры 21 обнаружения на различных глубинах для расширения динамического диапазона измерения. Иными словами, камера 21 обнаружения может проходить в структурированном компоненте 1 на различные глубины, так что камера, например, может иметь ступенчатые донья, расположенные на различных глубинах.
[00169] Еще одним вариантом расширения функциональных возможностей камеры является введение полосы 23 бокового потока, как показано на ФИГ. 10a-10c, которая может быть заполнена определенным образом с использованием насосной функции системы для обработки текучей среды и/или заполнена самостоятельно после смачивания текучей средой вследствие действия капиллярных сил. Таким образом, также может быть осуществлено сочетание заполнения насосным действием камеры 2 в ручном режиме, как описано выше, и/или посредством рабочего устройства и всасывающим действием полосы бокового потока. Как показано на ФИГ. 10a-10c, полоса бокового потока вставлена и/или встроена в другую камеру, которая также сообщается с системой 3 каналов. Для управления системой особенно предпочтительным является использование вентиляционных каналов 25 или газопроницаемых уплотненных по текучей среде мембран 24, каждая из которых сообщается с системой 3 каналов и/или камерой полосы бокового потока. Использование газово-проницаемых и уплотненных по текучей среде мембран 24 показано, например, на ФИГ. 10b, а вентиляционных каналов 25 на ФИГ. 10c.
[00170] На ФИГ. 11 показана система для обработки текучей среды согласно еще одному варианту реализации. Как показано на ФИГ. 11, структурированный компонент 1 имеет две камеры 2, которые встроены в верхнюю сторону структурированного компонента. Эти две камеры 2 непосредственно соединены друг с другом через первую систему 3a каналов и/или канал 3a. Каждая из указанных двух камер 2 также соединена с устройством 5 сопряжения для текучей среды через соответствующую вторую систему 3b каналов и/или канал 3b. Этот вариант реализации системы для обработки текучей среды также может называться системой объединенных камер. Использование систем объединенных камер, которые в этом случае могут использоваться одновременно как смешивающий, реакционный, насосный и/или дозирующий блоки, представляет собой еще один вариант реализации системы для обработки текучей среды.
[00171] На ФИГ. 12a-12d показаны варианты реализации системы для обработки текучей среды с системами 26 распределения. Как показано на ФИГ. 12a-12d, камера 2 в одном конце соединена с системой 26 распределения. Система 26 распределения может быть частью системы 3 каналов. Система 26 распределения имеет один или более каналов, проходящих в направлении от камеры 2 и разветвляющихся друг от друга. Каждый из концов соответствующих разветвленных каналов системы 26 распределения соединен с устройством 5 сопряжения для текучей среды. Как показано в вариантах реализации системы для обработки текучей среды на ФИГ. 12a-12d, соответствующий канал проходит в направлении от камеры 2 и разветвляется на четыре канала, каждый из которых соединен с соответствующим устройством сопряжения для текучей среды. При перемещении гибкой части 6, 7, 9 и соответствующем изменении объема камеры системы распределения обеспечивают возможность одновременных или последовательных впуска текучей среды и/или выпуска текучей среды.
[00172] На ФИГ. 12a и 12b показана система для обработки текучей среды, включающая систему 26 распределения, причем канал, проходящий в направлении от камеры 2, поэтапно разветвляется, а именно, сначала на два дополнительных канала. Затем указанные два дополнительных канала разветвляются на два других канала, так что канал, проходящий от камеры 2, разветвляется в общей сложности на четыре канала, которые проходят к соответствующему множеству устройств 5 сопряжения для текучей среды. Как изображено на ФИГ. 12a, всеми устройствами 5 сопряжения для текучей среды одновременно управляют путем перемещения гибкой части 6, 7, 9.
[00173] Как показано на ФИГ. 12b, разветвленные каналы системы 26 распределения могут иметь мембранные клапаны 27. Использование мембранных клапанов 27 требует вдавливания мембранных клапанов 27 и закрытия мембранных клапанов 27 с уплотнением по текучей среде для выборочного или совместного закрытия соответствующих каналов и, таким образом, осуществления впуска текучей среды и/или выпуска текучей среды через устройства 5 сопряжения для текучей среды. Иными словами, мембранные клапаны 27 могут использоваться для управления потоком текучей среды в соответствующих каналах целенаправленным и заданным способом. Это означает, что отдельными устройствами 5 сопряжения для текучей среды можно систематически управлять посредством мембранных клапанов 27. Это означает, что ими можно управлять независимо друг от друга. Мембранные клапаны 27 могут быть приведены в состояние или могут управляться в состоянии, в котором прекращен поток текучей среды в соответствующем канале, а также в состояние, в котором обеспечена возможность протекания приблизительно невозмущенного потока текучей среды в соответствующем канале, и/или состояние, в котором обеспечена возможность протекания уменьшенного потока текучей среды в соответствующем канале. Таким образом, можно систематически управлять выборочным и/или одновременным впуском текучей среды и/или выпуском текучей среды через соответствующие устройства 5 сопряжения для текучей среды.
[00174] На ФИГ. 12c и 12d показан вариант реализации системы для обработки текучей среды, включающий систему 26 распределения, в которой канал, проходящий в направлении от камеры 2, разветвляется в одной точке звездообразно на четыре дополнительных канала. Как показано на ФИГ. 12c, в точке ветвления может быть установлен вращательный клапан 28, которым можно управлять снаружи вручную или посредством рабочего устройства. Таким образом, с помощью вращательного клапана 28 заданный поток текучей среды может быть образован между каналом, проходящим в направлении от камеры 2, и одним или более каналов, соединенных с разветвленными каналами, т.е. с устройствами 5 сопряжения для текучей среды. Тело вращательного клапана 28 может само иметь один или более встроенных каналов 29, которые, будучи расположенными на точке ветвления, выполненной с возможностью образования седла 28a вращательного клапана 28, соединяют разветвленные и/или присоединенные каналы. В зависимости от конфигурации распределительного канала 29, встроенного в корпус 28b вращательного клапана, вариант реализации с вращательным клапаном 28 обеспечивает возможность последовательного или параллельного впуска текучей среды и/или выпуска текучей среды через одно или более устройств 5 сопряжения для текучей среды, что, в свою очередь, управляется изменением объема камеры. Также можно объединять один или более мембранных клапанов 27 и/или вращательных клапанов 28 в одной системе для обработки текучей среды. Это означает, что отдельными устройствами 5 сопряжения для текучей среды также можно систематически управлять посредством вращательных клапанов 28. Это значит, что ими можно управлять независимо друг от друга.
[00175] В целом, к системе для обработки текучей среды согласно настоящему изобретению применимо следующее: все процессы, описанные в отношении текучих сред, эквивалентны процессам с газами, и с использованием указанной системы для обработки текучей среды также является возможным объединение текучих сред и газообразных веществ, например, систематическая подача газов в текучие среды.
[00176] На ФИГ. 13 показан еще один вариант реализации. В данном случае структурированный компонент 1 имеет гибкую часть 7, расположенную ниже камеры 2, что реализовано или нанесением другого компонента на структурированный компонент 1, или непосредственно за счет свойств материала самого структурированного компонента 1, или путем изготовления структурированного компонента 1 из более чем одного материала, например, многокомпонентным литьем под давлением.
[00177] На ФИГ. 14a и 14b показаны вид сверху и вид в разрезе еще одного варианта реализации соответственно, согласно которому в структурированном компоненте 1 в заданном положении выше или ниже камеры 2 и/или системы 3 каналов выполнен компонент 42 с функцией оптического увеличения, который выполнен, например, в виде линзы, для обеспечения возможности наблюдения за достижением текучей средой определенных положений в системе 3 каналов, а также для облегчения считывания цветных реакции в качестве индикатора реакций.
[00178] На ФИГ. 15a-15c показан еще один вариант реализации, согласно которому в системе 3 каналов обеспечены удлиненные канальные элементы, действующие в потоке текучей среды в качестве ограничителей 43 потока, для обеспечения управляемых впуска и выпуска текучей среды. Ограничители 43 потока выполнены в форме меандра и/или в виде сужающегося канала для управления потоком текучей среды и/или ограничения его скорости.
[00179] Как показано на ФИГ. 6a-7b, 9a и 15c, согласно всем этим вариантам реализации камера 2 может быть соединена с несколькими каналами и/или системами 3 каналов, каждый из которых ведет по меньшей мере к одному устройству 5 сопряжения для текучей среды. Таким образом, система для обработки текучей среды может иметь множество устройств 5 сопряжения для текучей среды, и камера 2 может иметь несколько выходных каналов и/или систем 3 каналов.
[00180] На ФИГ. 16 показан вид сверху еще одного варианта реализации системы (чипа) для обработки текучей среды. На чертеже показан структурированный компонент 1 с камерой 2 и системой 3 каналов. Система 3 каналов соединяет входное отверстие 5.1 с камерой 2 и камеру 2 с выходным отверстием 5.2.
[00181] В систему 3 каналов выше по ходу потока камеры 2 встроен ограничитель 43 потока, который имеет форму меандра и/или может включать сужения 41 канала (не показаны в данном случае), посредством которых можно регулировать и/или снижать скорость потока текучей среды. Устройство 17 сопряжения резервуара для текучей среды соединено с системой 3 каналов.
[00182] Входное отверстие 5.1 и выходное отверстие 5.2 могут быть закрыты колпачком 14, который соединен с чипом ремешком 44. Предпочтительно выполнен только один колпачок 14, который может поочередно закрывать входное отверстие 5.1 или выходное отверстие 5.2 для обеспечения возможности выборочного приема чипом текучих сред, когда входное отверстие 5.1 открыто, т.е. не несет на себе колпачка 14, а выходное отверстие 5.2 закрыто колпачком 14. Таким образом, может быть достигнуто требуемое отрицательное давление для приема текучей среды через устройство сопряжения (входное отверстие) 5.1 для текучей среды. После впуска и соответствующего анализа в чипе текучая среда должна быть выпущена назад. С этой целью колпачок 14 размещают на входном отверстии 5.1, и входное отверстие 5.1 закрывают с уплотнением по текучей среде. Затем текучая среда может быть выпущена через выходное отверстие 5.2. Таким образом, колпачок 14 может использоваться для переключения между двумя функциями чипа.
[00183] В дополнительной конфигурации возможно использование нескольких колпачков 14, присоединенных к чипу, например, для обеспечения возможности транспортировки или хранения чипа, причем в этом случае любая внутренняя часть чипа защищена от загрязнения, и/или предотвращена протечка текучих сред, находящихся внутри чипа.
[00184] Выполнена система для обработки текучей среды, содержащая структурированный компонент 1, имеющий камеру 2 и систему 3 каналов, причем по меньшей мере камера 2 закрыта с уплотнением по текучей среде посредством компонента 4 и сообщается по текучей среде с внешней средой через систему 3 каналов и устройство 5 сопряжения для текучей среды, при этом компонент 4 имеет гибкую или подвижную часть 6, которая выполнена с возможностью перемещения по меньшей мере в часть камеры 2 или за пределы плоскости камеры 2, причем путем перемещения гибкой или подвижной части 6 текучие среды или газы могут быть приняты или выпущены через устройство 5 сопряжения для текучей среды и/или перемещены в систему для обработки текучей среды, и при этом гибкая или подвижная часть 6 выполнена с возможностью перемещения вручную или посредством рабочего устройства, и могут быть осуществлены вдавливание или подъем гибкой или подвижной части 6.
[00185] Выполнена система для обработки текучей среды, содержащая плоский структурированный компонент 1 с камерой 2 и системой 3 каналов, причем по меньшей мере камера 2 закрыта с уплотнением по текучей среде по меньшей мере посредством одного компонента 4, при этом камера 2 сообщается по текучей среде с внешней средой через систему 3 каналов и по меньшей мере одно устройство 5 сопряжения для текучей среды, причем компонент 4 и/или структурированный компонент 1 имеют гибкую или подвижную часть 6, которая по меньшей мере частично примыкает к камере 2, при этом гибкая или подвижная часть 6 выполнена с возможностью вдавливания в камеру 2 или перемещения из камеры 2 вручную или с использованием рабочего устройства таким образом, что текучие среды или газы втягиваются или выпускаются по меньшей мере через одно устройство 5 сопряжения для текучей среды и/или перемещаются в систему для обработки текучей среды.
[00186] Система для обработки текучей среды может содержать структурированный компонент 1, имеющий камеру 2 и систему 3 каналов, причем камера 2 и система 3 каналов закрыты с уплотнением по текучей среде посредством  компонента 4, при этом камера 2 сообщается по текучей среде с внешней средой через систему 3 каналов и устройство 5 сопряжения для текучей среды, и причем структурированный компонент 1 имеет гибкую или подвижную часть 6, образующую боковые стенки указанной камеры 2.
[00187] Система для обработки текучей среды может содержать структурированный компонент 1, имеющий камеру 2 и систему 3 каналов, компонент 4, который закрывает камеру 2 и систему 3 каналов с уплотнением по текучей среде, причем камера 2 сообщается по текучей среде с внешней средой через систему 3 каналов и устройство 5 сопряжения для текучей среды, и при этом структурированный компонент 1 выполнен таким образом, что дно камеры 7 является гибким и выполнено с возможностью вдавливания.
[00188] Предпочтительно гибкая или подвижная часть 6 образована по меньшей мере на одной боковой стенке камеры 2 внутри структурированного компонента 1.
[00189] В этих вариантах реализации системы для обработки текучей среды камера 2 может быть соединена с другим устройством 5 сопряжения для текучей среды предпочтительно через дополнительную систему 3 каналов. Предпочтительно по меньшей мере одно из устройств 5 сопряжения для текучей среды может быть закрыто колпачком 14.
[00190] Система для обработки текучей среды дополнительно может содержать вентилирующее устройство для камеры 2, причем указанное вентилирующее устройство расположено таким образом, что вентилирование может быть осуществлено через дополнительный канал 25, сообщающийся с внешней средой, или газопроницаемую перегородку 24.
[00191] Система для обработки текучей среды дополнительно может содержать входной канал, который выполняет функцию пассивного ограничения и заполняется или за счет капиллярного действия, или путем изменения объема камеры, вызываемым гибкими или выполненными с возможностью перемещения компонентами, и впускает заданное количество текучей среды.
[00192] Система для обработки текучей среды также может включать дополнительный резервуар 16 для реагента. Дополнительный резервуар для реагента может быть выполнен в виде блистера 16.
[00193] Резервуар 16 для реагента может включать блистерное седло 17, имеющее прокалывающие элементы 18, выполненные с возможностью прокалывания блистера 16, прикрепленного с уплотнением по текучей среде над прокалывающими элементами 18, и откидную створку 19, выполненную с возможностью вдавливания заданным способом с использованием запирающих опор 20 в блистерное седло 17, вследствие чего обеспечена заданная дозировка объема.
[00194] Предпочтительно канал 3, ведущий к камере 2, может иметь уширения или расширения 22.
[00195] Предпочтительно полость или камера 21 обнаружения для оптического считывания и/или наблюдения за реакцией могут быть соединены с системой 3 каналов и предпочтительно имеет различные глубины. Обращенная в наружном направлении поверхность полости может быть прозрачной для обеспечения возможности инициировать реакцию текучей среды падающим светом и/или для оптического отслеживания реакции или компонентов, присутствующих в камере 21 обнаружения.
[00196] Компонент 4 и/или структурированный компонент 1 могут быть прозрачными по меньшей мере в некоторых участках. Такая конструкция обеспечивает возможность наблюдения за перемещением текучей среды внутри системы 3 каналов. В зависимости от типа выполняемых исследований, компонент 4 и/или структурированный компонент 1 также могут быть непрозрачными по меньшей мере в некоторых участках для предотвращения инициирования реакции текучей среды под действием падающего света.
[00197] Предпочтительно система для обработки текучей среды может иметь полосу 23 бокового потока, заполнение которой может быть осуществлено путем управления камерой 2, причем вентиляционная мембрана 24 и/или вентиляционный канал 25 соединены с полосой 23 бокового потока.
[00198] Предпочтительно система для обработки текучей среды может иметь по меньшей мере две камеры 2, причем указанные по меньшей мере две камеры 2 непосредственно соединены друг с другом через систему 3a каналов.
[00199] Предпочтительно система для обработки текучей среды может иметь вдавливающие элементы 11, 12, 13 на гибком или подвижном компоненте 6, которые или расположены с наружной стороны камеры 2, или проходят в камеру 2.
[00200] Предпочтительно камера 2 может содержать реагенты.
[00201] Предпочтительно система для обработки текучей среды может включать выполненные с возможностью перемещения элементы, введенные в камеру 2 для смешивания. Предпочтительно смешивание текучих сред осуществляется в камере 2 ручным перемещением системы для обработки текучей среды и/или посредством смешивающего устройства.
[00202] Система 3 каналов может иметь регулировочные отметки, которые расположены рядом с системой 3 каналов, ниже нее или выше нее, и которые обеспечивают указание объема.
[00203] С использованием указанной системы для обработки текучей среды могут быть осуществлены впуск и/или выпуск множества текучих сред.
[00204] Предпочтительно могут иметься несколько устройств 5 сопряжения для текучей среды, обращенных в различных направлениях или расположенных на различных сторонах системы для обработки текучей среды, или проходящих из системы для обработки текучей среды под заданным углом.
[00205] Предпочтительно система для обработки текучей среды может иметь вращательный клапан 28, который может использоваться для управления впуском и/или выпуском текучих сред.
[00206] Предпочтительно система для обработки текучей среды может иметь один или более мембранных клапанов 27, соединенных с системой 3 каналов, посредством которых можно управлять впуском и/или выпуском текучих сред.
[00207] Система для обработки текучей среды предпочтительно может иметь функцию пассивного ограничения, которая реализована капиллярным запорным клапаном, сужением канала и/или изменением поверхности.
[00208] Предпочтительно резервуар 16 для реагента может иметь направляющие элементы 20, которые обеспечивают возможность многоэтапного объемного дозирования.
[00209] Предпочтительно система для обработки текучей среды может иметь колпачок в качестве средства для уплотнения по текучей среде устройства 5 сопряжения для текучей среды.
[00210] Предпочтительно колпачок 14 может иметь гибкую часть, выполненную с возможностью ее вдавливания или ее вытягивания после размещения колпачка на устройстве сопряжения для текучей среды для перемещения таким образом текучей среды в системе 3 каналов.
[00211] Предпочтительно газопроницаемая мембрана и/или вентилирующее устройство выполнены с возможностью закрытия.
[00212] Предпочтительно по меньшей мере две камеры 2 расположены на одном и/или нескольких уровнях.
[00213] Подвижные смешивающие элементы предпочтительно выполнены в виде шариков или брусков.
[00214] Предпочтительно система для обработки текучей среды включает конструктивные элементы, расположенные в камере 2 и/или системе 3 каналов, для улучшения смешивания.
[00215] Предпочтительно устройство 5 сопряжения для текучей среды имеет выходное отверстие 10, причем объем выпущенной капли текучей среды определяется геометрией выходного отверстия 10.
[00216] Система для обработки текучей среды может иметь множество устройств 5 сопряжения для текучей среды, которые соединены с системой 26 распределения в структурированном компоненте 1, причем множеством устройств 5 сопряжения для текучей среды можно управлять целенаправленно.
[00217] Предпочтительно система 3 каналов и/или устройство 5 сопряжения для текучей среды выполнены таким образом, что автономный впуск текучей среды в систему для обработки текучей среды осуществлен посредством капиллярной силы системы 3 каналов в устройстве 5 сопряжения для текучей среды.
[00218] Предпочтительно система для обработки текучей среды может иметь входное отверстие 5.1 и выходное отверстие 5.2, расположенные на одной стороне системы, с колпачком 14, прикрепленным к системе для обработки текучей среды, предпочтительно к структурированному компоненту 1, причем колпачок 14 может быть приспособлен или к входному отверстию 5.1, или к выходному отверстию 5.2 для обеспечения возможности впуска текучей среды во входное отверстие 5.1 или выпуска из выходного отверстия 5.2.
[00219] Предпочтительно система для обработки текучей среды может иметь устройство 17 сопряжения резервуара, посредством которого резервуар 16 для текучей среды может быть соединен со структурированным компонентом 1. Устройство 17 сопряжения резервуара может сообщаться по текучей среде с системой 3 каналов и/или камерой 2.
[00220] Система 3 каналов может иметь клапаны, которые обеспечивают возможность впуска заданных объемов текучей среды. Функция клапана может быть образована и/или улучшена путем функционализации поверхности.
[00221] В системе 3 каналов предпочтительно расположены или хранятся сухие реагенты, причем указанные сухие реагенты захватываются протекающими текучими средами и смешиваются с ними.
[00222] Предпочтительно реагент размещен в заданном местоположении в системе 3 каналов или на ней и окрашивает текучую среду, протекающую через него, так что указано достижение местоположения и, таким образом, достижение определенного объема или заданного времени выдержки.
[00223] Предпочтительно увеличительное устройство расположено по меньшей мере в одном заданном местоположении выше или ниже системы 3 каналов или камеры 2 таким образом, что может быть обнаружено достижение текучей средой и/или цветовой реакцией по меньшей мере одного заданного местоположения в системе 3 каналов. Увеличительное устройство может быть выполнено в виде линзы.
[00224] Система для обработки текучей среды предпочтительно может иметь удлиненные канальные элементы в качестве ограничителей 43 потока, которые встроены в поток текучей среды системы 3 каналов для обеспечения управляемых впуска и выпуска текучей среды.
[00225] Устройство 17 сопряжения резервуара может включать откидную створку 19 для обеспечения возможности извлечения заданных объемов из блистера 16.
[00226] Предпочтительно выполнены геометрические элементы или приспособления 11, 12, 13 для обеспечения возможности заданного перемещения гибкой части 6, 7, 9.
[00227] Откидная створка 19 и геометрические элементы или крепления 11, 12, выполненные в виде элементов давления, предпочтительно соединены, объединены и/или связаны друг с другом на гибкой или подвижной части 6, 7, 9.
[00228] Может быть выполнена многоканальная система 26 распределения, которая открывается в соответствующее количество устройств 5 сопряжения для текучей среды для обеспечения возможности одновременного впуска и выпуска текучих сред.
[00229] Равномерному распределению текучих сред в системе 26 распределения могут содействовать встроенные пассивные клапаны 27.
[00230] Система 3 каналов и/или система 26 распределения, соединенная с ней, могут иметь один или более клапанов 27, 28 для обеспечения возможности заданной доставки текучей среды из отдельных устройств 5 сопряжения для текучей среды.
[00231] Устройство 5 сопряжения для текучей среды может пассивно поглощать текучую среду без перемещения гибкой или подвижной части 6, 7, 9.
[00232] Приведенные выше варианты реализации могут иметь один или более функциональных элементов. В результате могут быть выполнены следующие конфигурации:
дополнительные функциональные элементы, такие как фильтры, мембраны, фритты, бумага или подобные элементы, функциональные элементы, такие как фильтры, мембраны, фритты, бумага или подобные элементы, снабженные реагентами, или
с помощью определенных реагентов, наносимых на структурированный компонент или уплотняющий компонент 4, в частности, в виде массивов одинаковых или различных реагентов, или с помощью любого сочетания вариантов реализации, указанных в пунктах a-c.
[00233] Один или более функциональных элементов 45, таких как фильтры, мембраны, фритты, бумага или подобные элементы, расположены в структурированном компоненте или на нем.
[00234] Эти функциональные элементы 45 могут быть прикреплены таким способом, при котором они заполняются проникающими в них текучими средами или газами вертикально (ФИГ. 17a) или горизонтально (ФИГ. 17c).
[00235] ФИГ. 17 включает ФИГ. 17a, 17b и 17c, на которых показан вид в разрезе системы для обработки текучей среды. Система для обработки текучей среды имеет два устройства 5.1 и 5.2 сопряжения для текучей среды, которые также называются входным отверстием для текучей среды или выходным отверстием для текучей среды. Система для обработки текучей среды имеет структурированный компонент 1 с камерой 2 и системой 3 каналов. Система 3 каналов может проходить на нижней и/или верхней сторонах структурированного компонента 1, причем секции канала на нижней и/или верхней сторонах структурированного компонента 1 соединены друг с другом посредством просверленных или пробитых отверстий. В этом варианте реализации структурированный компонент 1 покрыт двумя компонентами 4 на нижней стороне и на верхней стороне. В дополнение к камере 2, структурированный компонент 1 имеет реакционную полость или полость 47, в которую вставлен функциональный элемент 45, в частности, мембрана 45, расположенная таким способом, при котором текучая среда, введенная в систему 3 каналов из входного отверстия 5.1, может проходить через мембрану 45. Полость 47 расположена над мембраной 45. После прохождения через мембрану 45 текучая среда входит в камеру 2, что может вызвать образование вакуума при задействовании гибкой части 6 для всасывания текучей среды, ее перемещения через мембрану 45 и ее выпуска через выходное отверстие 5.2. На ФИГ. 17a показан вертикальный поток через мембрану 45 или функциональный элемент 45 только в одном направлении (направлении 46 потока).
[00236] С другой стороны, на ФИГ. 17b показано, что при задействовании гибкой части 6 текучая среда в системе 3 каналов также может возникать вертикальный обратный поток через функциональный элемент 45, в частности, мембрану 45 снизу вверх, т.е. в противоположном направлении относительно направления 46 потока, как показано на ФИГ. 17a.
[00237] На ФИГ. 17c показан вариант реализации, в котором текучая среда протекает через мембрану 45 горизонтально.
[00238] На ФИГ. 17d показан вариант реализации, в котором текучая среда протекает через функциональный элемент 45 как горизонтально, так и вертикально. В этом варианте реализации обеспечены две параллельных линии 3 канала.
[00239] Поток может протекать только в одном направлении (ФИГ. 17a) или в одном направлении и затем в противоположном направлении (ФИГ. 17b). Также возможно сочетание вертикального и горизонтального потоков (ФИГ. 17d).
[00240] Поток может быть активным или пассивным. Могут быть применены давление или вакуум. Однако также возможен пассивный обмен через концентрационные градиенты или взаимодействия между площадями, разделенными функциональным элементом 45. Полость 47 может быть расположена над функциональным элементом 45, который является частью системы 3 каналов, причем функциональный элемент 45 сообщается по текучей среде с системой 3 каналов.
[00241] Кроме того, настоящее изобретение содержит сочетание нескольких из указанных функциональных элементов на пальцевом насосе.
[00242] Функция пальцевого насоса может быть дополнительно расширена, если согласно настоящему изобретению реагенты нанесены в функциональных элементах или на функциональных элементах, таких как фильтр, мембрана, фритты, бумага или подобные элементы, для реагирования с носителями или текучей средой, протекающей через них, и/или с компонентами или текучей средой на одной или другой стороне камеры.
[00243] Особенно предпочтительной является задержанное по времени ресуспензирование реагентов, если функциональный элемент предназначен сначала для удерживания частиц/компонентов, и затем реагирования с реагентами.
[00244] Согласно настоящему изобретению реагенты могут быть нанесены на структурированный компонент 1 или по меньшей мере один компонент 4 (крышку, дно), причем согласно наиболее предпочтительному варианту эти реагенты выполнены в виде набора или массива 48. Массив может быть образован теми же самыми или различными реагентами, например, молекулами ДНК, антителами, аптамерами и т.п., в качестве молекулы захвата; это может быть массив DANN или белковый массив.
[00245] Область с нанесенными реагентами называется реакционным пространством, и, таким образом, она может быть частью системы 3 каналов и/или расширением (реакционной полостью, полостью 47), или выемкой системы каналов.
[00246] Альтернативно или дополнительно эти реагенты также могут быть нанесены на один или более функциональный элемент 45, такой как фильтр, мембрана, фритта, бумага или подобные элементы (ФИГ. 18c).
[00247] Это обеспечивает возможность использования пальцевого насоса, например, для биологических реакций обнаружения, причем функциональные возможности пальцевого насоса могут быть расширены за счет резервуаров 16 для текучей среды, приложенных к пальцевому насосу.
[00248] На ФИГ. 18a показан вариант реализации, в котором массив 48 с реагентами расположен в реакционной полости 47. Через этот массив 48 с реагентами протекает текучая среда в направлении 46 потока в системе 3 каналов слева направо или от входного устройства 5.1 сопряжения к выходному устройству 5.2 сопряжения. На ФИГ. 18a показан только один компонент 4, который покрывает структурированный компонент 1 сверху.
[00249] На ФИГ. 18b показан вид сверху реакционной полости 47 с массивом 48, расположенным в реакционной полости 47, причем реакционная полость 47 соединена с системой 3 каналов, через которую протекает текучая среда.
[00250] На ФИГ. 18c показан структурированный компонент 1, который покрыт компонентом 4 с верхней и нижней сторон, поскольку система 3 каналов расположена с обеих сторон структурированного компонента 1, соответственно на верхней стороне и нижней стороне.
[00251] На ФИГ. 18c показано расположение, в котором функциональный элемент 45, в данном случае, в частности, мембрана 45 содержит массив 48 реагентов, например, в виде массива молекул захвата, которые расположены в реакционной полости 47, причем текучая среда протекает в направлении потока 46 в системе 3 каналов от входного устройства 5.1 сопряжения к выходному устройству 5.2 сопряжения через камеру 2, когда задействована гибкая часть 6.
[00252] На ФИГ. 19 показан предпочтительный вариант реализации, в котором текучая среда сначала впускается через устройство сопряжения для текучей среды, в частности, через входное отверстие 5.1, затем проходит через функциональный элемент (фильтр/мембрану/фритту/бумагу или подобный элемент), входит в камеру 2 пальцевого насоса и затем, при нажатии на камеру, может проходить через другой функциональный элемент 45 и выходить через выходное отверстие 5.2. С этой целью предпочтительно устройство 5.1 сопряжения для текучей среды, служащее в качестве входного отверстия, закрывают колпачком 14 после абсорбирования текучей среды.
[00253] На ФИГ. 19a показан вариант реализации системы для обработки текучей среды, в которой два функциональных элемента 45 в виде фильтра, мембраны, фритты или функциональной бумаги соединены с камерой 2 перед ней и позади нее. Функциональные элементы 45 могут быть подобными или различными, т.е. функциональный элемент 45 перед камерой 2 может быть выполнен в виде фильтра, в то время как функциональный элемент 45 позади камеры 2 или между камерой 2 и выходным отверстием 5.2 системы для обработки текучей среды выполнен в виде фильтра 45, мембраны 45 или фритты 45, или функциональной бумаги 45, которая, например, обеспечивают возможность для текучих сред с различным размером частиц проходить сквозь нее. На виде сбоку, показанном на ФИГ. 19b, структурированный компонент 1 покрыт с каждой из его верхней и нижней сторон компонентом 4 для закрытия и уплотнения системы 3 каналов на нижней и верхней сторонах. Реакционная полость 47 расположена выше по ходу потока камеры 2, где расположен первый функциональный компонент 45. Вторая реакционная полость 47 расположена ниже по ходу потока камеры 2 и снабжена дополнительным функциональным компонентом 45. На ФИГ. 19c входное отверстие 5.1 закрыто колпачком 14 для выборочного выпуска текучей среды только через выходное отверстие 5.2, когда к камере 2 применяют давление.
[00254] На ФИГ. 20 показан еще один вариант реализации, в котором расположены два функциональных элемента 45, причем первый функциональный элемент 45 расположен между входным отверстием 5.1 и камерой 2, а канал 3 проходит от первого функционального элемента 45 к второму функциональному элементу 45, не проходя через камеру 2. В этом варианте реализации текучая среда сначала впускается в устройство сопряжения для текучей среды (через входное отверстие 5.1), затем проходит через первый функциональный элемент 45 (фильтр/мембрану/фритту/бумагу или подобный элемент), затем, когда к пальцевому насосу применяют давление, проходит через дополнительный функциональный элемент 45 и наконец выпускается через дополнительное устройство сопряжения для текучей среды (выходное отверстие 5.2) при применении давления к камере 2. С этой целью устройство сопряжения для текучей среды (5.1), служащее в качестве входного отверстия, предпочтительно закрывают колпачком (14) или иным способом после приема текучей среды.
[00255] В отличие от ФИГ. 19a, на ФИГ. 20a также показаны два функциональных элемента 45. Однако второй функциональный элемент 45 непосредственно не соединен с камерой 2 перед выходным отверстием 5.2. Первый расположенный выше по ходу потока функциональный элемент 45, расположенный после входного отверстия 5.1, связан с камерой 2 таким образом, что направление потока в первом функциональном элементе 45 может быть задано отрицательным или положительным давлением в камере 2, когда задействуют гибкую часть 6. В дополнение к потоку через первый функциональный элемент 45, текучая среда 3 в параллельной канальной линии направляется мимо камеры 2 непосредственно к второму функциональному элементу 45. Затем на ФИГ. 20c показано, как закрывать входное отверстие 5.1 колпачком, чтобы вызвать поток через первый функциональный элемент 45 в параллельной канальной линии к второму функциональному элементу 45, когда задействуют гибкую часть 6 камеры 2, для выпуска текучей среды через выходное отверстие 5.2.
[00256] На ФИГ. 21 показан еще один вариант реализации, в котором текучая среда сначала впускается через устройство сопряжения для текучей среды (входное отверстие 5.1), затем проходит через первый функциональный элемент 45 (фильтр/мембрану/фритту/бумагу или подобный элемент) и затем попадает в камеру 2 пальцевого насоса. При выпуске текучей среды из резервуара 16 для текучей среды, выполненного, например, в виде блистера, текучую среду добавляют к указанной текучей среде. Смесь текучей среды и добавленной текучей среды может быть получена или добавлением текучей среды непосредственно, или задействованием пальцевого насоса или гибкой части 6, и может быть направлена через другой функциональный элемент 45 нажатием на указанную гибкую часть, и растворенная текучая среда или текучая среда, смешанная с добавленной текучей средой, выпускается через выходное отверстие 5.2 нажатием на камеру 2. С этой целью предпочтительно входное отверстие 5.1 закрывают колпачком 14 после всасывания текучей среды.
[00257] На ФИГ. 21a показан альтернативный вариант реализации системы для обработки текучей среды, в которой первый функциональный элемент 45 непосредственно соединен с резервуаром 16 для текучей среды, а текучая среда в функциональном элементе 45 может быть разбавлена добавлением текучей среды из резервуара 16 для текучей среды. В данном случае, например, текучая среда сначала может быть впущена во входное отверстие 5.1 путем задействования гибкой части 6 в камере 2 и затем может протекать через первый функциональный элемент 45, при этом, например, могут осаждаться определенные частицы.
[00258] На ФИГ. 21b показан вид в разрезе этого варианта реализации, при этом на ФИГ. 21c показано, что входное отверстие 5.1 снабжено колпачком 14 для добавления текучей среды из резервуара 16 для текучей среды, причем после задействования резервуара 16 для текучей среды и возвращения текучей среды при нажатии на гибкую часть 6 камеры 2 текучая среда разбавляется в первом функциональном элементе 45 или во втором функциональном элементе 45 между камерой 2 и выходным отверстием 5.2.
[00259] На ФИГ. 22 показан еще один вариант реализации, в котором текучая среда сначала впускается через устройство сопряжения для текучей среды (входное отверстие 5.1), затем проходит через первый функциональный элемент 45 (фильтр/мембрану/фритту/бумагу или подобный элемент) и затем попадает в камеру 2 пальцевого насоса.
[00260] При выпуске текучей среды из резервуара 16 для текучей среды, выполненного, например, в виде блистера, текучая среда добавляется к текучей среде, которая уже прошла через функциональный элемент 45. Добавление текучей среды из блистера 16 выполняется только после прохождения через функциональный элемент 45, т.е. смешивание исходной текучей среды и добавленной текучей среды достигается после обработки текучей среды в функциональном элементе 45. Это смешивание может быть достигнуто или путем добавления текучей среды непосредственно, и/или путем задействования пальцевого насоса или гибкой части 6. Затем смешанная текучая среда может быть пропущена через другой функциональный элемент 45 путем нагнетания давления и выпущена через дополнительное устройство сопряжения для текучей среды (выходное отверстие 5.2) нажатием на камеру 2. С этой целью предпочтительно устройство сопряжения для текучей среды (5.1), служащее в качестве входного отверстия, закрывают колпачком 14 после впуска текучей среды. Это означает, что когда текучую среду добавляют из блистера 16, указанное входное отверстие 5.1 закрыто.
[00261] На ФИГ. 23 показан еще один пример, в котором выходное отверстие 5.2 закрыто колпачком 14. Это означает, что когда к гибкой части 6 камеры 2 применяют давление, текучая среда впускается через входное отверстие 5.1 и проходит через функциональный элемент 45, после чего она входит в камеру 2. Камера 2 связана с вентиляционной мембраной 24 для выпуска воздуха, оставшегося в системе. После этого входное отверстие 5.1 закрывают колпачком (ФИГ. 23c), и текучая среда выпускается из одного из резервуаров 16 для текучей среды, так что функциональный элемент 45, расположенный перед камерой 2, промывается текучей средой из одного резервуара 16 для текучей среды. Таким образом, из функционального элемента 45 могут быть удалены компоненты, или указанной текучей средой может быть инициирована реакция в функциональном элементе 45. Затем поданную текучую среду собирают в камере 2, которая может быть провентилирована через вентиляционную мембрану 24.
[00262] На ФИГ. 23 показано, что устройство 5.2 сопряжения для текучей среды, служащее в качестве выходного отверстия, вначале закрыто, например, колпачком 14, а текучая среда впускается через устройство сопряжения (входное отверстие) 5.1 для текучей среды, затем проходит через функциональный элемент (фильтр/мембрану/фритту/бумажный или подобный элемент) и входит в камеру 2 пальцевого насоса. После впуска текучей среды входное отверстие 5.1 предпочтительно закрывают колпачком 14. При выпуске текучей среды из резервуара 16 для текучей среды, выполненного, например, в виде блистера, функциональный элемент 45 пропитывается текучей средой, и, таким образом, компоненты удаляются, или происходит реакция с компонентами, расположенными на функциональном элементе 45, например, антителами для связывания с антигенами образца, реагентами, которые вызывают лизис клеток, солями, которые изменяют свойства образца, или красителями для визуализации и т.п. Добавленная текучая среда собирается в камере 2, которая вентилируется через вентиляционную мембрану 24. Путем окончательного заполнения камеры 2 перед промывкой функционального элемента 45 текучей средой, которая растворяет целевые компоненты, также может быть обеспечена возможность достижения указанными компонентами выходного отверстия 5.2, с которого предварительно удален колпачок 14. В этом случае текучая среда выпускается через выходное отверстие 5.2 потоком текучей среды, генерируемым резервуаром 16 для текучей среды.
[00263] На ФИГ. 24, подобно ФИГ. 23, показан еще один вариант реализации системы для обработки текучей среды, в которой камера 2 сообщается по текучей среде с внешней средой через другое устройство 5 сопряжения для текучей среды, причем камера 2 может быть провентилирована через устройство 5 сопряжения. Если это дополнительное устройство 5 сопряжения закрыто колпачком 14 (не показано), указанный колпачок может быть удален с выходного отверстия 5.2, что обеспечивает возможность вымывания текучей среды из функционального элемента 45 и удаления растворенных компонентов дополнительной текучей средой, подаваемой из одного из резервуаров 16 для текучей среды. Также колпачок 14 может оставаться на выходном отверстии 5.2, а текучая среда выпускается через другое устройство 5 сопряжения.
[00264] На ФИГ. 24 показан еще один вариант реализации, в котором устройство 5.2 сопряжения для текучей среды, служащее в качестве выходного отверстия, вначале закрыто, например, колпачком 14, и текучая среда впускается через устройство 5.1 сопряжения для текучей среды, т.е. входное отверстие, затем проходит через функциональный элемент 45 (фильтр/мембрану/фритту/бумагу или подобный элемент) и входит в камеру 2 пальцевого насоса. После впуска текучей среды входное отверстие 5.1 закрывают предпочтительно колпачком 14. При выпуске текучей среды из резервуара 16 для текучей среды, выполненного, например, в виде блистера, функциональный элемент 45 заполняется текучей средой, и, таким образом, компоненты удаляются, или происходит реакция с компонентами, расположенными на функциональном элементе 45, например, антителами для связывания антигенов образца, реагентами, которые вызывают лизис клеток, солями, которые изменяют свойства образца, или красителями для визуализации, и т.п. Текучая среда, которая должна быть подана, собирается в камере 2, проветриваемой через устройство 5 сопряжения для текучей среды. Если это устройство сопряжения для текучей среды закрыто, например, колпачком 14, колпачок 14 удаляют с выходного отверстия 5.2, а текучую среду и компоненты, вымытые из функционального элемента 45, смывают путем подачи текучей среды из одного из резервуаров 16 для текучей среды.
[00265] На ФИГ. 25 показан еще один вариант реализации, в котором устройство 5.2 сопряжения для текучей среды, служащее в качестве выходного отверстия, вначале закрыто, например, колпачком 14, и текучая среда впускается через устройство сопряжения для текучей среды, т.е. входное отверстие 5.1, затем проходит через функциональный элемент 45 (фильтр/мембрану/фритту/бумагу или подобный элемент) и входит в камеру 2 пальцевого насоса. После впуска текучей среды входное отверстие 5.1 закрывают предпочтительно колпачком 14. При выпуске текучей среды из одного из резервуаров 16 для текучей среды, выполненных, например, в виде блистера, реакционная камера 47 и функциональный элемент 45 заполняются текучей средой, и, таким образом, удаляются компоненты, или происходит реакция с компонентами на функциональном элементе 45, например, лизис клеток. Подаваемая текучая среда и компоненты, вымытые из функционального элемента 45, собираются в камере 2, которая вентилируется через другое устройство 5 сопряжения для текучей среды. Если это дополнительное устройство сопряжения для текучей среды закрыто, например, колпачком 14, колпачок 14 удаляют с выходного отверстия 5.2, а текучая среда и компоненты, вымытые из функционального элемента 45, смываются текучей средой, подаваемой из одного из резервуаров 16 для текучей среды.
[00266] На ФИГ. 25a, 25b и 25c показана еще одна конфигурация системы для обработки текучей среды, в которой выполнены два функциональных элемента 45 и три резервуара 16 для текучей среды, каждый из которых может выпускать текучую среду и подавать ее сначала к функциональному элементу 45 или в систему 3 каналов. Камера 2 дополнительно сообщается с другим устройством 5 сопряжения, которое, с одной стороны, служит для вентилирования камеры 2, так что камера 2 может окончательно заполняться текучей средой, и в ней может происходить хорошее смешивание исходных текучих сред и текучей среды из резервуаров 16 для текучей среды. С другой стороны, дополнительное устройство 5 сопряжения также может использоваться в качестве альтернативного выходного отверстия. Если это альтернативное выходное отверстие 5 закрыто, разбавленная текучая среда также может быть выпущена через второй функциональный элемент 45 и через выходное отверстие 5.2.
[00267] На ФИГ. 26a, 26b показан альтернативный вариант реализации системы для обработки текучей среды, в которой текучая среда из устройства сопряжения для текучей среды, т.е. входного отверстия 5.1 протекает через первый функциональный элемент 45 в направлении потока и затем принуждается капиллярной силой, силой поверхностного натяжения и т.п. или задействованием гибкой части 6 входить в контакт с полосой 23 бокового потока, а полоса 23 бокового потока заполняется текучей средой под действием свойственной ей всасывающей силы или под давлением, приложенным через устройство сопряжения для текучей среды, выполненное в виде газопроницаемой мембраны 24, которая поддерживает передачу текучей среды к полосе 23 бокового потока. При использовании гибкой части 6 для дополнительной передачи текучей среды к полосе 23 бокового потока входное отверстие 5.1 предпочтительно закрывают колпачком.
[00268] На ФИГ. 27a, 27b показан альтернативный вариант реализации системы для обработки текучей среды, в которой текучая среда из устройства 5.1 сопряжения для текучей среды протекает через первый функциональный элемент 45 в направлении потока, затем текучая среда проходит через дополнительный функциональный элемент 45, после чего текучая среда принуждается капиллярной силой, силой поверхностного натяжения и т.п. или задействованием гибкой части 6 входить в контакт с полосой 23 бокового потока, причем полоса 23 бокового потока заполняется текучей средой за счет свойственной ей всасывающей силы или под давлением, приложенным через устройство сопряжения для текучей среды, выполненное в виде газопроницаемой мембраны 24, которая поддерживает передачу текучей среды к полосе бокового потока. Если для дополнительной передачи текучей среды к полосе 23 бокового потока используется гибкая часть 6, входное отверстие 5.1 предпочтительно закрывают колпачком.
[00269] На ФИГ. 28a-28c показан альтернативный вариант реализации системы для обработки текучей среды, в которой текучая среда из устройства сопряжения для текучей среды (входного отверстия 5.1) протекает через первый функциональный элемент 45 в направлении потока, затем текучая среда проходит через дополнительный функциональный элемент 45 и принуждается капиллярными силами, силами поверхностного натяжения и т.п. или задействованием гибкой части 6 входить в контакт с полосой 23 бокового потока, причем полоса 23 бокового потока заполняется текучей средой за счет свойственной ей всасывающей силы или под давлением, приложенным через устройство сопряжения для текучей среды, выполненное в виде газопроницаемой мембраны 24, которая также поддерживает передачу текучей среды к полосе бокового потока. Если для дополнительной передачи текучей среды к полосе 23 бокового потока используется гибкая часть 6, входное отверстие 5.1 предпочтительно закрывают колпачком. Канал, который открыт в любом местоположении перед функциональным элементом 45 или после него, за исключением местоположения перед полосой 23 бокового потока или в области полосы 23 бокового потока, и который соединен с одним или более резервуарами 16 для текучей среды, обеспечивает передачу текучей среды, разбавление и подачу реагентов. Кроме того, резервуар 49 для отработанной текучей среды, который может удерживать использованные реагенты, предпочтительно соединен с системой 3 каналов в конце полосы 23 бокового потока.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ:
1 - Структурированный модуль/структурированный компонент
2 - Камера
3 - Система каналов/канал
3.1 - Части системы каналов, ведущих от резервуара для реагента
4 - Компонент
5 - Устройство сопряжения для текучей среды
5.1 - Входное отверстие
5.2 - Выходное отверстие
6 - Гибкая или подвижная часть (на компоненте 4)
7 - Гибкая или подвижная часть (на структурированном компоненте 1)
8 - Второй компонент
9 - Гибкая или подвижная часть (на втором компоненте 8)
10 - Выходное отверстие (устройства 5 сопряжения для текучей среды)
11, 12, 13 - Вдавливающие элементы, геометрические элементы, приспособления
14 - Колпачок
16 - Резервуар для текучей среды, блистер
17 - Седло/устройство сопряжения резервуара
18 - Прокалывающие элементы
19 - Откидная створка
20 - Запирающие опоры
21 - Камера обнаружения
22 - Уширение
23 - Полоса бокового потока
24 - Вентиляционная мембрана (газопроницаемая мембрана, непроницаемая для текучей среды)
25 - Вентиляционные каналы
26 - Система распределения
27 - Мембранный клапан
28 - Вращательный клапан
28a - Гнездо вращательного клапана
28b - Корпус вращательного клапана
29 - Распределительный канал
41 - Капиллярные запорные клапаны/сужения канала
42 - Увеличительное устройство
43 - Ограничитель потока
44 - Откидная створка
45 - Функциональный элемент (фильтр, мембрана, фритта, бумага или подобные элементы)
46 - Направление потока
47 - Полость/реакционная полость (часть системы каналов)
48 - Массив реагента, встроенные реагенты (например, ДНК, РНК, массивы белка)
49 - Резервуар для отработанной текучей среды (часть системы для отработанной текучей среды)