BRPI0613829A2 - dispositivo e sistema de detecção e método - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO E SISTEMA DE DETECçãO E MéTODO São descritas técnicas para a detecção de múltiplas espécies alvo em PCR (reação em cadeia de polimerase) em tempo real. Por exemplo, um sistema compreende um dispositivo de captura de dados e um dispositivo de detecção acoplado ao dispositivo de captura de dados, O dispositivo de detecção inclui um disco rotativo que tem uma pluralidade de câmaras de processo tendo uma pluralidade de espécies que emitem luz fluorescente a diferentes comprimentos de onda. O dispositivo inclui adicionalmente uma pluralidade de módulos ópticos removíveis que são configurados opticamente para excitar as espécies e capturar a luz fluorescente emitida pelas espécies a diferentes comprimentos de onda. Um feixe de fibras ópticas acoplado à pluralidade de módulos ópticos removíveis transporta a luz fluorescente dos módulos ópticos para um único detector. O dispositivo inclui ainda umelemento de aquecimento para aquecer uma ou mais câmaras de processo no disco. Além disso, o dispositivo pode controlar o fluxo de fluido no disco ao localizar e abrir seletivamente válvulas que separam as câmaras, por meio do aquecimento das válvulas com um laser.

Description

"DISPOSITIVO E SISTEMA DE DETECÇÃO E MÉTODO"

Campo Técnico

A invenção refere-se a sistemas de testes e, maisparticularmente, a técnicas para o aquecimento de fluido para a detecção demúltiplas espécies alvo que utilizam corantes fluorescentes.

Antecedentes

Os sistemas de disco óptico são usados, com freqüência, pararealizar diversos testes biológicos, químicos ou bioquímicos. Em um sistematípico, um disco giratório é usado como um meio para armazenar e processaramostras fluidas, tais como sangue, plasma, soro, urina ou outro fluido. Emalguns casos, os fluidos no interior do disco podem precisar ser transferidos deum local para outro durante o processamento.

Um tipo de análise é a reação em cadeia de polimerase (PCR),que é usada com freqüência para a análise de seqüência de ácido nucléico.

Em particular, a PCR é freqüentemente usada para seqüenciamento de DNA1clonagem, mapeamento genético e outras formas de análise de seqüência deácido nucleico.

Em geral, uma PCR se baseia na capacidade de enzimas decópia de DNA permanecerem estáveis a altas temperaturas. Existem trêsetapas principais na PCR: desnaturação, recozimento e extensão. Durante adesnaturação, uma amostra líquida é aquecida a aproximadamente 94°C. Duranteeste processo, o DNA com cadeia dupla se "funde" em DNA de cadeia simples.

Durante o anelamento, o DNA de cadeia simples é resfriado até aproximadamente54°C. A esta temperatura, os iniciadores se ligam ou "anelam" às extremidades dossegmentos de DNA que devem ser replicados. Durante a extensão, a amostra éaquecida até a temperatura de 75°C. Aesta temperatura, as enzimas e nucleotídeossão acrescentados à seqüência alvo e, finalmente, uma cópia complementar domodelo do DNA é formada. O novo filamento de DNAse torna um novo alvo para apróxima seqüência de ventos, ou "ciclo".

Existe uma série de instrumentos de PCR que se destinam adeterminar níveis de seqüências específicas de DNA e de RNA na amostradurante a PCR em tempo real. Muitos dos instrumentos se baseiam no uso decorantes fluorescentes. Em particular, muitos instrumentos de PCR em temporeal convencionais detectam um sinal fluorescente produzidoproporcionalmente durante a amplificação de um produto de PCR.

Os instrumentos de PCR em tempo real convencionais utilizamdiferentes métodos para a detecção de diferentes corantes fluorescentes. Porexemplo, alguns instrumentos PCR convencionais incorporam fontes de luzbranca com rodas de filtros para a resolução espectral de cada corante. Asfontes de luz branca são bulbos de tungstênio halogênio que têm um tempo de1 vida máximo de alguns milhares de horas. Tipicamente, as rodas de filtro sãopartes eletromecânicas complicadas que são suscetíveis a desgaste.

Sumário

Em geral, a invenção refere-se a técnicas para a detecção demúltiplas espécies alvo em PCR em tempo real (reação em cadeia depolimerase), referida aqui como PCR multiplex. Em particular, é descrito umdispositivo de detecção por fluorescência multiplex que incorpora umapluralidade de módulos ópticos. Cada um dos módulos ópticos pode serotimizado para a detecção de um respectivo corante fluorescente em umabanda de comprimento de onda discreto. Em outras palavras, os módulosópticos podem ser usados para interrogar múltiplas reações paralelas adiferentes comprimentos de onda. A reação pode ocorrer, por exemplo, dentrode uma única câmara de processo (por exemplo, cavidade) de um discorotativo. Adicionalmente, cada módulo óptico pode ser removível para mudarrapidamente a capacidade de detecção do dispositivo.

A pluralidade de módulos ópticos pode ser acoplada opticamentea um único detector por meio de um feixe de fibras ópticas com múltiplaspernas. Desta maneira, é possível obter multiplexação por meio do uso de umapluralidade de módulos ópticos e um único detector, por exemplo, um tubo foto-multiplicador. Os componentes ópticos em cada módulo óptico podem serselecionados de modo a maximizarem a sensibilidade e minimizarem aproporção de conversação cruzada espectral, isto é, sinais oriundos de umcorante em outro módulo óptico.

O dispositivo também inclui um elemento de aquecimento paraaquecer o disco ou aquecer seletivamente uma ou mais câmaras de processono disco. O elemento de aquecimento inclui uma fonte de energia e um refletorpara direcionar a maior parte da energia emitida para um alvo no disco. Assuperfícies elíptica e esférica no refletor podem refletir a luz oriunda de umbulbo de halogênio colocado afastado do eixo geométrico do refletor.

Em uma modalidade, um dispositivo compreende um motor paragirar um disco que tem uma pluralidade de câmaras de processo, em que umaou mais câmaras de processo contêm uma amostra, uma fonte de energia queemite energia eletromagnética para aquecer uma ou mais dentre a pluralidadede câmaras de processo, e um refletor que inclui uma combinação desuperfícies de reflexão esféricas e elípticas para refletir uma parte da energiaeletromagnética para o disco.

Em outra modalidade, um sistema compreende um dispositivo decaptura de dados. O sistema compreende, também, um dispositivo de detecçãoacoplado ao dispositivo de captura de dados, em que o dispositivo de detecçãocompreende um motor para girar um disco que tem uma pluralidade decâmaras de processo, em que uma ou mais câmaras de processo contêm umaamostra, uma fonte de energia que emite energia eletromagnética paraaquecer uma ou mais dentre a pluralidade de câmaras de processo, e umrefletor que inclui uma combinação de superfícies esféricas e elípticas dereflexão para refletir uma parte da energia eletromagnética para o disco.

Em uma modalidade adicional, um método compreende girar umdisco que tem uma pluralidade de câmaras de processo, em que uma ou maiscâmaras de processo contêm uma amostra, emitindo energia eletromagnéticapara aquecer a pluralidade de câmaras de processo e refletindo uma parte daenergia eletromagnética com uma combinação de superfícies reflexivasesféricas e elíptico para o disco.

A invenção pode proporcionar uma ou mais vantagens. Por exemplo,o refletor pode direcionar quase 100 por cento da energia emitida para o disco.Direcionar toda a energia para o disco pode aumentar a eficiência de aquecimento,diminuir o tempo de aquecimento e diminuir o tempo de execução total. Além domais, a fonte de energia não precisa estar fisicamente em contato com o disco oucom as câmaras de processo. O que pode reduzir a complexidade do dispositivobem como os custos operacionais.

Embora o dispositivo é capaz de conduzir PCR em tempo real, odispositivo pode ser capaz de analisar qualquer tipo de reação biológicaenquanto ela ocorre. O dispositivo pode ser capaz de modular a temperaturade cada reação independentemente ou como um grupo selecionado, e odispositivo pode ser capaz de suportar múltiplos estágios de reações ao incluiruma válvula entre duas ou mais câmaras.

Em algumas modalidades, o dispositivo pode ser portátil e robustopara permitir a operação em áreas remotas ou em laboratórios temporários. Odispositivo pode incluir um computador de captura de dados para analisar asreações em tempo real ou o dispositivo pode comunicar os dados para umoutro dispositivo através de interfaces de comunicação com fio ou sem fio.

Os detalhes das uma ou mais modalidades da invenção sãodemonstrados nos desenhos em anexo e na descrição abaixo. Outrosrecursos, objetivos e vantagens da invenção ficarão evidentes a partir dadescrição e dos desenhos, bem como a partir das reivindicações.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidadeexemplar de um dispositivo de detecção por fluorescência multiplex.

A Figura 2 é um diagrama esquemático que ilustra um módulo dedetecção exemplificativo que pode corresponder a qualquer dentre umapluralidade de módulos de detecção do dispositivo de detecção porfluorescência da Figura 1.

A Figura 3 é um diagrama em perspectiva que ilustra uma vistafrontal de um conjunto exemplificativo de módulos ópticos removíveis dentro dogabinete do dispositivo.

A Figura 4 é um diagrama em perspectiva que ilustra o conjuntode módulos ópticos removíveis dentro do gabinete do dispositivo.

A Figura 5 é um diagrama em perspectiva que ilustra uma vistafrontal de um conjunto exemplificativo de módulos ópticos removíveis tendo ummódulo removido para expor um conector de módulo.

A Figura 6 é um diagrama em perspectiva que ilustra oscomponentes dentro de um módulo óptico removível principal exemplificativo.

A Figura 7 é um diagrama em perspectiva que ilustra oscomponentes dentro de um módulo óptico removível suplementarexemplificativo.

A Figura 8 é uma ilustração da vista lateral de um conjuntoexemplificativo de módulos ópticos removíveis dentro do gabinete dodispositivo com o sistema de controle de válvulas a laser localizado sobre umafenda no disco.

As Figuras 9A e 9B ilustra as câmaras e as válvulas de doisdiscos exemplares que podem ser usados para segurar amostras dentro dodispositivo de detecção.A Figura. 10 é uma ilustração exemplar de um elemento deaquecimento no interior de um refletor fora de eixo.

A Figura é um diagrama de raios exemplar da luz emitida por umelemento de aquecimento conforme a reflexão fora de um refletor aberto paraaquecer um disco.

A Figura. 12 é uma ilustração exemplar de um elemento deaquecimento no interior de um refletor no eixo.

A Figura 13 é um diagrama de raios exemplar da luz emitida porum elemento de aquecimento conforme a reflexão fora de um refletor fechadopara aquecer um disco.

A figura 14 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidade deexemplo do dispositivo de detecção por fluorescência multiplex com mais detalhes.

A Figura 15 é um diagrama de blocos do detector único acopladoa quatro fibras ópticas do feixe de fibras ópticas.

A Figura 16 é um fluxograma que ilustra a operação exemplar dodispositivo de detecção por fluorescência multiplex.

A Figura 17 é um fluxograma que ilustra a operação exemplar dosistema de controle de válvulas a laser para o dispositivo de detecção.

A Figura 18 é um diagrama de blocos de um circuito de aquecimentoque controla um elemento de aquecimento que aquece um disco.

A Figura 19 é um fluxograma que ilustra a operação exemplar docircuito de aquecimento para aquecer um disco.

As Figuras. 20 e 21 mostram os espectros de absorção e deemissão de corantes fluorescentes comumente usados que podem serutilizados para PCR multiplex.

As Figuras. 22A e 22B ilustram dados em bruto obtidos de doismódulos de detecção exemplares com um único detector durante uma análise PCR.A Figura 23 é um gráfico que mostra os dados, uma vezajustados, para uma defasagem de tempo

As Figuras. 24A e 24B mostram um limite de detecção (LOD -Limit of Detection) para os dados recebidos de dois módulos de detecçãoexemplares.

Descrição Detalhada

A Figura 1 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidadeexemplar de um dispositivo de detecção por fluorescência multiplex.10 Noexemplo ilustrado, o dispositivo 10 tem quatro módulos ópticos 16 queproporcionam quatro "canais" para detecção óptica de quatro diferentescorantes. Em particular, o dispositivo 10 tem quatro módulos ópticos 16 queexcitam regiões diferentes do disco rotativo 13 em qualquer dado momento, ecoletam a energia da luz fluorescente emitida pelos corantes a diferentescomprimentos de onda. Como resultado, os módulos 16 podem ser usadospara interrogar múltiplas reações paralelas que ocorrem dentro da amostra.

As múltiplas reações podem ocorrer por exemplo,simultaneamente dentro de uma única câmara de um disco rotativo 13. Cadaum dos módulos ópticos 16 interroga a amostra 22 e coleta a energia da luzfluorescente a diferentes comprimentos de onda conforme o disco 13 gira. Porexemplo, as fontes de excitação dentro dos módulos 16 podem ser ativadasseqüencialmente por períodos suficientes para coletar dados noscomprimentos de onda correspondentes. Ou seja, um módulo óptico 16A podeser ativado por um período de tempo para coletar dados em um primeirointervalo de comprimentos de onda para um primeiro corante que correspondaa uma primeira reação. A fonte de excitação pode, então, ser desativada e umafonte de excitação dentro do módulo 16B pode ser ativada de modo ainterrogar a amostra 22 em um segundo intervalo de comprimentos de ondaselecionado para um segundo corante correspondente a uma segunda reação.Este processo continua até terem sido capturados dados de todos os módulosópticos 16. Em uma modalidade, cada uma das fontes de excitação dentro dosmódulos ópticos 16 é ativada por um período inicial de aproximadamente doissegundos até atingir o regime permanente, seguido de um período de interrogaçãoque dura 10-50 rotações do disco 13. Em outras modalidades, as fontes deexcitação podem ser seqüenciadas por períodos mais curtos (por exemplo, 1 ou 2milissegundos) ou períodos mais longos. Em algumas modalidades, mais de ummódulo óptico pode ser ativado simultaneamente para a interrogação concomitanteda amostra 22 sem interromper a rotação do disco 13.

Embora seja ilustrada uma única amostra 22, o disco 13 podeconter uma pluralidade de câmaras contendo amostras. Os módulos ópticos 16podem interrogar algumas ou todas as diferentes câmaras em diferentescomprimentos de onda. Em uma modalidade, o disco 13 inclui 96 câmarasespaçadas em torno de uma circunferência de disco 13. Com um disco com 96câmaras e quatro módulos ópticos 16, o dispositivo 10 pode ser capaz decapturar dados de 384 espécie diferentes.

Em uma modalidade, os módulos ópticos 16 incluem fontes deexcitação que são diodos emissores de luz baratos de alta potência (LEDs),que encontram-se disponíveis comercialmente em uma série de comprimentosde onda e têm longos períodos de vida (por exemplo, 100.000 horas ou mais).

Em outra modalidade, bulbos de halogênio convencionais ou lâmpadas demercúrio podem ser usados como fontes de excitação.

Conforme está ilustrado na Figura 1, cada um dos módulosópticos 16 pode ser acoplado a uma perna de um feixe de fibras ópticas 14. Ofeixe de fibras ópticas 14 fornece um mecanismo flexível para a coleta de sinaisfluorescentes oriundos de módulos ópticos 16 sem a perda de sensibilidade.

Em geral, um feixe de fibras ópticas compreende múltiplas fibras ópticasdispostas lado a lado e ligadas uma a outra nas extremidades e encerradas emum envoltório protetor flexível. Alternativamente, o feixe de fibras ópticas 14 podecompreender um número menor de fibras distintas, com diâmetro grande, demúltiplos modos, de vidro ou de plástico, tendo uma extremidade comum. Porexemplo, para um dispositivo de quatro módulos ópticos, o feixe de fibras ópticas 16pode compreender quatro fibras distintas de múltiplos modos, cada uma tendo umdiâmetro do núcleo de 1 mm. A extremidade comum do feixe contém as quatrofibras ligadas umas às outras. Neste exemplo, a abertura do detector 18 pode ter8 mm, o que é mais do que suficiente para acoplar as quatro fibras.

Neste exemplo, o feixe de fibras ópticas 14 acopla os módulosópticos 16 a um único detector 18. As fibras ópticas transportam a luzfluorescente coletada pelos módulos ópticos 16 e efetivamente entregam a luzcapturada ao detector 18. Em uma modalidade, o detector 18 é um tubofotomultiplicador. Em outra modalidade, o detector pode incluem múltiploselementos fotomultiplicadores, um para cada fibra óptica, dentro do únicodetector. Em outras modalidades, um ou mais detectores de estado sólidopodem ser usados.

O uso de um único detector 18 pode ser vantajoso pelo fato depermitir o uso de um detector altamente sensível e possivelmente, caro (porexemplo, um fotomultiplicador), ao mesmo tempo em que mantém um customínimo pelo fato de que apenas um único detector precisa ser usado. Serádiscutido aqui um detector único, entretanto, um ou mais detectores podem serincluídos para a detecção de um número maior de corantes. Por exemplo,quatro módulos ópticos adicionais 16 e um segundo detector podem seracrescentados ao sistema para permitir a detecção de oito diferentescomprimentos de onda emitidos por um disco. Um feixe de fibras ópticasexemplar acoplado a um único detector para uso com o disco rotativo 13 édescrito no pedido de patente U.S. N0 Serial 11/174,755, Procuração N060754US003, intitulado "MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICEHAVING FIBER BUNDLE COUPLING MULTIPLE OPTICAL MODULES TO ACOMMON DETECTOR", depositado em 5 de julho de 2005, o conteúdocompleto do qual é, por meio desta, incorporado por referencia.

Os módulos ópticos 16 são removíveis dispositivo e sãofacilmente intercambiáveis com outros módulos ópticos que são otimizadospara interrogação a diferentes comprimentos de onda. Por exemplo, osmódulos ópticos 16 podem ser fisicamente montados dentro do gabinete domódulo. Cada um dos módulos ópticos 16 pode ser facilmente inserido em umrespectivo local do gabinete ao longo de guias (por exemplo, sulcos emrecesso) que correspondem a uma ou mais marcações (por exemplo, pinosguia) do módulo óptico. Cada um dos módulos ópticos 16 pode ser segurodentro do cartucho por uma trava, magneto, rosca ou outro dispositivo defixação. Cada módulo óptico inclui uma porta de saída óptica (mostrada nasFiguras 6 e 7) para acoplamento a uma perna do feixe de fibras ópticas 14. Aporta de saída óptica pode ter uma extremidade dotada de rosca acoplada aum conector dotado de rosca localizado na perna. Alternativamente, pode serusada uma forma de "conexão rápida" (por exemplo, uma conexão deslizanteque tem um anel de vedação e um pino de presilha) que permite que o feixe defibras ópticas 14 seja engatado e desengatado, de maneira deslizante, da portade saída óptica. Além do mais, cada um dos módulos ópticos 16 pode ter umou mais blocos de contato elétrico ou circuitos flexíveis para acoplareletronicamente à unidade de controle 23 quando houver inserção total.Módulos ópticos removíveis exemplares para uso com o disco rotativo 13 sãodescritos no pedido de patente U.S. N0 Serial 11/174,754, Procuração N060754US004/1004-144US02, intitulado "MULTIPLEX FLUORESCENCEDETECTION DEVICE HAVING REMOVABLE OPTICAL MODULES",depositado em 5 de julho de 2005, o conteúdo completo do qual é, por meiodesta, incorporado por referencia..A arquitetura modular do dispositivo 10 permite que o dispositivo sejafacilmente adaptado a todos os corantes fluorescentes usados em um dadoambiente de análise, tal como PCR multiplex. Outras químicas que podem serusadas no dispositivo 10 incluem Invader (Third Wave1 Madison1 Wisconsin),Transcripted-mediated Amplification (GenProbe1 San Diego1 Califórnia), ensaio deimunossorvente ligado a enzima identificada por fluorescência (ELISA -fluorescence Iabeled enzyme Iinked immunosorbent assay) ou hibridização porfluorescência localmente (FISH - fluorescence in situ hybridization). Aarquitetura modular do dispositivo 10 pode proporcionar uma outra vantagempelo fato de que a sensibilidade de cada módulo óptico 16 pode se otimizadapor meio da escolha da fonte de excitação correspondente (não mostrada) efiltros de excitação e de detecção para um pequeno intervalo alvo específico decomprimentos de onda de modo a excitar e detectar seletivamente um corantecorrespondente na reação multiplex.

Com a finalidade de exemplificar, o dispositivo 10 é ilustrado emuma disposição multiplex de 4 cores, mas podem ser usados mais ou menoscanais com o feixe de fibras ópticas adequado 14. Este desenho modularpermite que um usuário atualize facilmente o dispositivo 10 no camposimplesmente por meio da adição de um outro módulo óptico 16 à base 10 epor meio da inserção de uma perna do feixe de fibras ópticas 14 no novomódulo óptico. Os módulos ópticos 16 podem ter partes eletrônicas integradasque identificam os módulos ópticos e baixam dados de calibração em ummódulo de controle interno ou outra parte eletrônica interna (por exemplo,unidade de controle 23) do dispositivo 10.

No Exemplo da Figura 1, as amostra 22 estão contidas nascâmaras do disco 13, que está montado sobre uma plataforma giratória 25 sobo controle da unidade de controle 23. Um ativador do sensor de fenda 27fornece um sinal de saída utilizado pela unidade de controle 23 para sincronizaro dispositivo de aquisição de captura de dados 21 com a posição da câmaradurante a rotação do disco. O ativador do sensor de fenda 27 pode ser umsensor mecânico, elétrico, magnético, ou óptico. Por exemplo, conformedescrito abaixo com mais detalhes, o ativador do sensor de fenda 27 podeincluir uma fonte de luz que emite um feixe de luz que atravessa uma fendaformada através do disco 13, que é detectado a cada revolução do disco.Como outro exemplo, o ativador do sensor de fenda pode perceber a luzrefletida com a finalidade de sincronizar a rotação do disco 13 e a captura dedados pelos módulo e pelo detector 18. Em outras modalidades, o disco 13pode incluir uma aba, protuberância ou superfície refletora além de ou no lugarda fenda. O ativador do sensor de fenda 27 pode usar qualquer mecanismo ouestrutura física para localizar a posição radial do disco 13 conforme ele gira. Osmódulos ópticos 16 podem ser montados fisicamente acima da plataformagiratória 25. Como resultado, os módulos ópticos 16 são sobrepostos comdiferentes câmaras em qualquer momento. As plataformas rotativas, as placasde base, as estruturas térmicas e outras estruturas que podem ser usadas emconjunto com a presente invenção, são descritos no Pedido de patente N0 desérie 11/174,757, Procuração N0 60702US002, intitulado "SAMPLEPROCESSING DEVICE COMPRESSION SYSTEMS AND METHODS,"depositado em 5 de julho de 2005, o conteúdo completo do qual é, por meiodesta, incorporado por referencia.

O dispositivo de detecção 10 também inclui um elemento deaquecimento (não mostrado) para modular a temperatura da amostra 22 no disco13. O elemento de aquecimento pode compreender um bulbo de halogêniocilíndrico contido no interior de um envoltório reflexivo. A câmara reflexiva éconformada para focalizar a radiação oriunda do bulbo sobre uma seção radial dodisco 13. De maneira geral, a área aquecida do disco 13 compreende um anelanular conforme o disco 13 gira. Nesta modalidade, o formato do envoltório reflexivopode ser uma combinação de geometrias elípticas e esféricas que permitem focarcom precisão. Em outras modalidades, o envoltório reflexivo pode ter um formatodiferente ou o bulbo pode irradiar para uma área maior. Em outras modalidades, oenvoltório reflexivo pode ser conformado de modo a focar a radiação oriunda dobulbo sobre uma única área do disco 13, tal como uma câmara de processo únicacontendo uma amostra 22.

Em algumas modalidades, o elemento de aquecimento podeaquecer o ar e forçar o ar quente sobre uma ou mais amostras para modular atemperatura. Adicionalmente, as amostras podem ser aquecidas diretamentepelo disco. Nesse caso, o elemento de aquecimento pode estar situado naplataforma 25 e se acoplar termicamente ao disco 13. A resistência elétrica nointerior do elemento aquecedor pode aquecer uma região selecionada no discosob controle da unidade de controle 23. Por exemplo, uma região pode conteruma ou mais câmaras, possivelmente todo o disco.

Alternativamente, ou adicionalmente, o dispositivo 10 pode,também incluir um componente de resfriamento (não mostrado). É incluída umaventoinha no dispositivo 10 para o suprimento de ar frio, isto é, ar atemperatura ambiente, ao disco 13. O resfriamento pode ser necessário paramodular a temperatura da amostra adequadamente e armazenar amostrasapós um experimento ter sido completado. Em outras modalidades, ocomponente de resfriamento pode incluir acoplamento térmico entre aplataforma 25 e o disco 13, já que a plataforma 25 pode reduzir suatemperatura quando necessário. Por exemplo, algumas amostras biológicaspodem ser armazenadas a 4 graus Celsius para reduzir a atividade enzimáticaou desnaturação da proteína.

O dispositivo de detecção 10 também pode ser capaz de controlarespécies de reação contidas no interior de uma câmara de processo. Porexemplo, pode ser benéfico carregar algumas espécies em uma câmara deprocesso para gerar uma reação e, mais tarde, acrescentar outras espécies àamostra, uma vez que a primeira reação tenha terminado. Pode ser utilizadoum sistema de controle de válvula para controlar uma posição de válvula quesepara uma câmara de retenção interna da câmara de processo, controlando,por meio disso, a adição de espécies à câmara durante a rotação do disco 13.

O sistema de controle de válvula pode estar situado no interior de ou montadoem um dos módulos ópticos 16 ou separado dos módulos ópticos. Diretamenteabaixo do laser, sob o disco 13, pode estar um sensor a laser para oposicionamento do laser em relação ao disco 13.

Em uma modalidade, o sistema de controle de válvula inclui umlaser quase-infravermelha (NIR - near infrared) que pode ser acionado em doisou mais níveis de potência, em combinação com um sensor. Sob um ajuste debaixa potência, o laser pode ser usado para posicionar o disco 13 e visar asválvulas de seleção, por exemplo, pela percepção, por parte do sensor, da luzNIR emitida pelo laser através de uma fenda no disco 13. Uma vez que aválvula pretendida seja girada para a posição, a unidade de controle 23direciona o laser para que este produza uma curta manifestação de energia aalta potência para aquecer a válvula e abrir a válvula pretendida. Amanifestação rápida de energia forma um vazio na válvula, por exemplo, pormeio de perfuração, fusão ou ablação, fazendo com que a válvula abra epermitindo que um fluido flua através de um canal a partir de uma câmara deretenção interna até uma câmara de processo externa. Em algumasmodalidades, o disco 13 pode conter uma pluralidade de válvulas de diversostamanhos e materiais para gerar uma pluralidade de reações em seqüência.Mais de um conjunto de sistema de controle de válvula pode ser usado quandose utiliza um disco que tenha múltiplas válvulas de câmara. Um sistema decontrole de válvula exemplar a laser para uso com o disco 13 rotativo é descritono pedido de patente U.S. N0 Publicação 2007/0009383, Procuração N060915US002, intitulado "VALVE CONTROL SYSTEM FOR A ROTATINGMULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE," depositado em 5 dejulho de 2005, o conteúdo completo do qual é, por meio desta, incorporado porreferencia.

O dispositivo de captura de dados 21 pode coletar dados dodispositivo 10 para cada corante, seja seqüencialmente ou em paralelo. Emuma modalidade, o sistema de captura de dados 21 coleta os dados dosmódulos ópticos 16 em seqüência e corrige a sobreposição espacial por umatraso no ativador para cada um dos módulos ópticos medidos a partir do sinalde saída recebido do ativador do sensor de fenda 27.

Uma aplicação para o dispositivo 10 é PCR em tempo real, porémas técnicas aqui descritas podem ser estendidas para outras plataformas queutilizem detecção por fluorescência em múltiplos comprimentos de onda. Odispositivo 10 pode combinar ciclo térmico rápido, utilizando o elemento deaquecimento e microfluidos centrifugamente acionados para isolação,amplificação e detecção de ácidos nucléicos. Ao fazer uso de detecção porfluorescência multiplex, múltiplas espécies alvo podem ser detectadas eanalisadas em paralelo.

Para PCR em tempo real, a fluorescência é usada para medir aquantidade de amplificação em uma dentre três técnicas gerais. A primeiratécnica é o uso de um corante, tal como Sybr Green (Molecular Probes,Eugene, Oregon), cuja fluorescência aumenta quando da ligação a DNA comcadeia dupla. A segunda técnica usa pontas de prova rotuladas porfluorescência, cuja fluorescência muda quando há a ligação à seqüência alvoamplificada (pontas de prova de hibridização, pontas de prova de grampo, etc.).

Esta técnica é similar a usar corante de ligação de DNA com cadeia dupla, masé mais específica porque a ponta de prova só se ligará a uma determinadaseção da seqüência alvo. A terceira técnica é o uso de pontas de prova dehidrólise (Taqman™, Applied BioSystems1 Foster City Califórnia), em que aatividade da exonuclease da enzima polimerase separa uma moléculaarrefecedora da ponta de prova durante a fase de extensão da PCR1 tornando-a fluorescentemente ativa.

Em cada uma das abordagens, a fluorescência é linearmenteproporcional à concentração alvo amplificada. O sistema de captura de dados21 mede um sinal de saída oriundo do detector 18 (ou alternativamenteopcionalmente amostrado e comunicado pela unidade de controle 23) durantea reação PCR para observar a amplificação quase em tempo real. Na PCRmultiplex, os múltiplos alvos são rotulados com diferentes corantes que sãomedidos independentemente. Falando de maneira geral, cada corante teráabsorbância e espectros de emissão diferentes. Por esta razão, os módulosópticos 16 podem ter fontes de excitação, lentes e filtros relacionados quesejam opticamente selecionados para a interrogação da amostra 22 emdiferentes comprimentos de onda.

Alguns exemplos de técnicas adequadas de construção ou demateriais que podem ser adaptados para uso em conjunto com a presenteinvenção, podem ser descritos por exemplo, na, patente U.S. n° 6.734.401,cedida à mesma requerente intitulada "ENHANCED SAMPLE PROCESSINGDEVICES SYSTEMS AND METHODS" (Bedingham et al.) e publicação depedido de patente U.S. N0 US 2002/0064885 intitulada "SAMPLEPROCESSING DEVICES". Outras construções de dispositivo que podem serutilizadas, podem ser encontradas, por exemplo, no pedido de patenteprovisório U.S. N0 60/214.508, depositado em 28 de junho de 2000 e intitulado"THERMAL PROCESSING DEVICES AND METHODS"; pedido de patenteprovisório U.S. N0 serial 60/214.642 depositado em 28 de junho de 2000 eintitulado "SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS";pedido de patente provisório U.S. N0 serial 60/237.072 depositado em 2 deoutubro de 2000 e intitulado "SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMSAND METHODS"; pedido de patente provisório U.S. N0 serial. 60/260.063depositado em 6 de janeiro de 2001 e intitulado "SAMPLE PROCESSINGDEVICES, SYSTEMS AND METHODS"; pedido de patente provisório U.S. N0serial 60/284.637 depositado em 18 de abril de 2001 e intitulado "ENHANCEDSAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS"; e publicaçãode pedido de patente U.S. N0 US 2002/0048533 intitulada "SAMPLEPROCESSING DEVICES AND CARRIERS". Outras potenciais construções dedispositivo podem ser encontradas, por exemplo, na patente U.S. N0 6.627.159intitulada "CENTRIFUGAL FILLING OF SAMPLE PROCESSING DEVICES"(Bedingham et al.).

A Figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando um móduloóptico exemplar 16A, que pode corresponder a qualquer um dos módulosópticos 16 da Figura 1. Neste exemplo, o módulo óptico 16A contém uma fontede excitação de alta potência, o LED 30, uma lente de colimação 32, um filtrode excitação 34, um filtro dicróico 36, uma lente de focagem 38, um filtro dedetecção 40, e uma lente 42 para focar a fluorescência em uma perna do feixede fibras ópticas 14.

Conseqüentemente, a luz de excitação do LED 30 é colimadapela lente de colimação 32, filtrada pelo filtro de excitação 34, transmitidaatravés do filtro dicróico 36 e focada na amostra 22 por meio da lente defocagem 38. A fluorescência resultante emitida pela amostra é coletada pelamesma lente de focagem 38, refletida pelo filtro dicróico 36 e filtrada pelo filtrode detecção 40 antes de ser focada em uma perna do feixe de fibras ópticas14. O feixe de fibra óptica 14 transfere então a luz para o detector 18.

O LED 30, a lente de colimação 32, o filtro de excitação 34, o filtrodicróico 36, a lente de focagem 38, o filtro de detecção 40, e a lente 42 sãoselecionados com base nas bandas de emissão e absorção específicas docorante multiplex com o qual o módulo óptico 16A deve ser usado. Destamaneira, múltiplos módulos ópticos 16 podem ser configurados e carregadosno dispositivo 10 para diferentes corantes alvo.

A Tabela 1 lista componentes exemplares que podem ser usadosem um dispositivo de detecção por fluorescência multiplex de 4 canais 10 parauma série de corantes fluorescentes. FAM1 HEX1 JOE1 VIC, TET1 ROX sãomarcas registradas de Applera, Norwaik, Califórnia. Tamra é uma marcaregistrada de AnaSpec1 San Jose, Califórnia. Texas Red é uma marcaregistrada de Molecular Probes. Cy 5 é uma marca registrada de Amersham1Buckinghamshire1 Reino Unido.

Tabela 1

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Uma vantagem da arquitetura de detecção multiplex modulardescrita é a flexibilidade na otimização da detecção para uma ampla variedadede corantes. Pode-se conceber que um usuário possa ter um banco dediversos módulos ópticos diferentes que possam ser plugados no dispositivo 10conforme for necessário, dos quais, N pode ser usado em qualquer momento,onde N é o número máximo de canais suportados pelo dispositivo. Portanto, odispositivo 10 e os módulos ópticos 16 podem ser usados com qualquercorante fluorescente e método de detecção PCR. Um feixe de fibras ópticasmaior pode ser usado para suportar um número maior de canais de detecção.

Além do mais, múltiplos feixes de fibras ópticas podem ser usados commúltiplos detectores. Por exemplo, podem ser usados dois feixes de fibrasópticas de 4 pernas com oito módulos ópticos 16 e dois detectores 18.

A Figura 3 é um diagrama em perspectiva que ilustra uma vistafrontal de um conjunto exemplificativo de módulos ópticos removíveis dentro dogabinete do dispositivo No exemplo da Figura 3, o dispositivo 10 inclui umbraço de base 44 e gabinete do módulo 46. O módulo óptico principal 48, omódulo óptico suplementar 52 e o módulo óptico suplementar 56 estão contidos nointerior do gabinete do módulo 46. Os módulos ópticos 48, 52 e 56 produzem feixesópticos de saída 43, 49, 53 e 57, respectivamente, que excitam seqüencialmentediferentes câmaras de processo do disco 13. Em outras palavras, os feixes de saída43, 49, 53 e 57 seguem a curvatura do disco 13 para cada um excitar a mesmaposição radial do disco que contém as câmaras de processo. O módulo óptico 48contém dois canais ópticos que produzem, cada um, feixes diferentes 43 e 49. Oativador do sensor de fenda 27 inclui fonte de luz infravermelha 31 que produz luz35 que é detectada pelo detector 33.

Cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 inclui uma respectivaalavanca de liberação 50, 54 ou 58, respectivamente, para engatar o gabinetedo módulo 46. Cada alavanca de liberação pode proporcionar uma tensão paracima para engatar uma respectiva trava formada no interior do gabinete domódulo 46. Um técnico ou outro usuário pressiona as alavancas de liberação50, 54 ou 58, respectivamente, de modo a destravar e remover o módulo óptico48, 52 ou 56 do gabinete do módulo 46. O leitor de código de barras 29 inclui olaser 62 para identificar o disco 13.

O braço de base 44 se estende a partir do dispositivo de detecção10 e proporciona suporte para o gabinete do módulo 46 e módulos ópticos 48,52 e 56. O gabinete do módulo 46 pode ser montado seguramente em cima dobraço de base 44. O gabinete do módulo 46 pode conter um local adaptadopara receber um respectivo módulo óptico dentre os módulos ópticos 48, 52 e56. Embora seja descrito com finalidade de exemplo no que diz respeito aogabinete do módulo 46, o gabinete do módulo 46 do dispositivo de detecção 10pode ter uma pluralidade de locais para receber os módulos ópticos 48, 52 e56. Em outras palavras, não é preciso usar um gabinete separado para osmódulos ópticos 48, 52 e 56.

Cada local do gabinete do módulo 46 pode conter uma ou maispistas ou guias que ajudem a posicionar corretamente o módulo ópticoassociado no interior do local quando um técnico ou outro usuário inserir omódulo óptico. Estas guias podem estar localizadas ao longo do topo, do fundoou das laterais de cada local. Cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 podeincluir guias ou pistas que correspondam às guias ou pistas dos locais dogabinete do módulo 46. Por exemplo, o gabinete do módulo 46 pode ter guiassalientes que correspondem a guias retraídas nos módulos ópticos 48, 52 e 56.

Em algumas modalidades, o gabinete do módulo 46 pode nãoenvolver completamente cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56. Por exemplo, ogabinete do módulo 46 pode proporcionar pontos de montagem para segurar cadaum dos módulos ópticos 48, 52 e 56 ao braço de base 44, porém partes ou todo omódulo óptico pode ser exposto. Em outras modalidades, o gabinete do módulo 46pode envolver completamente cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56. Porexemplo, o gabinete do módulo 46 pode incluir uma única porta que feche osmódulos ópticos 48, 52 e 56, ou uma porta respectiva para cada um dos módulos.

Esta modalidade pode ser adequada para aplicações onde os módulos raramentesão removidos ou onde o dispositivo de detecção 10 é submetido a condiçõesambientais extremas.

Um técnico pode remover facilmente qualquer dos módulosópticos 48, 52 ou 56, e isso pode ser completado usando-se apenas uma mão.

Por exemplo, o técnico pode apoiar seu dedo indicador sob uma virola moldadalocalizada abaixo da alavanca de liberação 54 do módulo óptico 52. O polegardo técnico pode então pressionar para baixo a alavanca de liberação 54 paraliberar o módulo óptico 52 do gabinete do módulo 46. Ao mesmo tempo em quesegura o módulo óptico 52 entre o polegar e o dedo indicador, o técnico podepuxar para trás o módulo óptico para remover o módulo óptico do dispositivo dedetecção 10. Outros métodos podem ser usados para remover qualquer umdos módulos ópticos 48, 52 ou 56, inclusive métodos que utilizam remoção comas duas mãos. A inserção de qualquer dos módulos ópticos 48, 52 ou 56 podeser conseguida de uma maneira reversa com uma ou com duas mãos.

No exemplo da Figura 3, os componente de dois módulos ópticossão combinados para formar o módulo óptico principal 48. O módulo ópticoprincipal 48 pode conter fontes de luz que produzem dois comprimentos deonda de luz diferentes e detectores para detectar cada comprimento de ondadiferente de fluorescência oriunda das amostras no disco 13. Portanto, o móduloóptico principal 48 pode se conectar a duas pernas do feixe de fibras ópticas 14.

Desta maneira, o módulo óptico principal 48 pode ser visto como um módulo ópticode dois canais tendo dois canais de coleta e excitação óptica independentes. Emalgumas modalidades, o módulo óptico principal 48 pode conter componentesópticos para mais de dois módulos ópticos. Em outros casos, o gabinete do módulo46 contém uma pluralidade (por exemplo, dois ou mais) módulos ópticos de umcanal, como módulos ópticos suplementares 52 e 56.

Conforme está ilustrado na Figura 3, o módulo óptico principal 48também pode conter componentes para um sistema de controle de válvula 51(localizado no interior do módulo óptico 48). O sistema de controle de válvula alaser 51 detecta a localização do disco 13 por meio de uma pequena fendalocalizada perto da borda externa do disco 13. Um detector (não mostrado)detecta a luz laser de baixa potência 55 de modo a mapear a localização dodisco 13 com relação ao motor que faz o disco girar. A unidade de controle 23usa o mapa para localizar válvulas (não mostradas na Figura 3) no disco 13 epara girar válvulas alvo para que fiquem na posição para abrir via sistema decontrole de válvula a laser 51.

Uma vez que uma válvula alvo esteja na posição, o sistema decontrole de válvula a laser 51 foca a luz laser 55 sobre a válvula usando um oumais explosões curtas de energia de alta potência. As explosões rápidas deenergia formam um vazio na válvula alvo, por exemplo, por meio de perfuração,fusão ou ablação, permitindo que o conteúdo de uma câmara de retençãointerna flua para uma câmara de processo externa conforme o disco 13 gira. Odispositivo de detecção 10 pode, então, monitorar a reação subseqüente nacâmara de processo. O conteúdo dentro de uma câmara pode incluirsubstâncias em um estado fluido ou sólido.

Em algumas modalidades, o sistema de controle de válvula a laser 51pode estar contido no interior de um módulo óptico de um canal, por exemplo, ummódulo óptico suplementar 54 ou módulo óptico suplementar 56. Em outrasmodalidades, o sistema de controle de válvula a laser 51 pode ser montado nodispositivo de detecção 10 separadamente de qualquer um dos módulos ópticos 48,52 ou 56. Nesse caso, o sistema de controle de válvula a laser 51 pode serremovível e adaptado para engatar um local no interior do gabinete do módulo 46ou de um gabinete diferente do dispositivo de detecção 10.

No exemplo da Figura 3, o ativador do sensor de fenda 27 estásituado perto dos módulos removíveis, em um lado ou outro do disco 13. Emuma modalidade, o ativador do sensor de fenda 27 contém uma fonte de luz 31para emitir luz infravermelha (IR) 35. O detector 33 detecta a luz IV 35 quandoa fenda no disco 13 permite que a luz passe através do disco para o detector33. A unidade de controle 23 usa um sinal de saída produzido pelo detector 33para sincronizar a captura de dados dos módulos ópticos 48, 54 e 56 com arotação do disco 13. Em algumas modalidades, o ativador do sensor de fenda27 pode se estender a partir do braço de base 44 até alcançar a borda externado disco 13 durante a operação do dispositivo 10. Em outras modalidades,pode ser usado um detector mecânico para detectar a posição do disco 13.

O leitor de código de barras 29 usa o laser 62 para ler um código debarras situado na borda lateral do disco 13. O código de barras identifica o tipo de5 disco 13 para permitir a operação adequada do dispositivo 10. Em algumasmodalidades, o código de barras pode identificar o disco real para auxiliar umtécnico a rastrear dados em amostras específicas de múltiplos discos 13.

Todos os componentes de superfície de módulos ópticos 48, 52 e56 podem ser construídos a partir de um polímero, um compósito, ou de umaliga de metal. Por exemplo, pode-se usar poliuretano de alto peso molecular naformação dos componentes de superfície. Em outros casos, pode ser criadauma liga de alumínio ou estrutura de fibra de carbono. De qualquer maneira, omaterial pode ser resistente ao calor, à fadiga, à tensão e à corrosão. Como odispositivo de detecção 10 pode entrar em contato com materiais biológicos, asestruturas podem ser esterilizáveis no caso de o conteúdo da câmara vazarpara fora do disco 13.

A Figura 4 é um diagrama em perspectiva ilustrando o conjuntoexemplar de módulos ópticos removíveis 48, 52 e 56 no interior do gabinete domódulo 46 do dispositivo de detecção 10. No exemplo da Figura 4, um braçode base 44 suporta o leitor de código de barras 29 bem como os módulosópticos removíveis 48, 52 e 56 fixados no interior do gabinete do módulo 46. Odisco 13 está situado abaixo dos módulos ópticos 48, 52 e 56 com as amostras22 situadas sob um respectivo caminho óptico de cada um dos módulos emdiferentes momentos no tempo.

No interior do gabinete do módulo 46, podem ser vistas as partesfrontais do módulo suplementar 56 e do módulo óptico principal 48. O módulosuplementar 56 contém a virola moldada 59 e a alavanca de liberação 58.Conforme anteriormente descrito, a virola moldada 59 pode ser usada parasegurar o módulo 56 quando da remoção ou da inserção do módulo nogabinete do módulo 46. Todos os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem ter umarespectiva virola moldada e alavanca de liberação, ou uma única alavanca deliberação pode ser usada para remover todos os módulos ópticos. Em algumasmodalidades, os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem conter um componentediferente para segurar o módulo. Por exemplo, cada um dos módulos ópticos48, 52 e 56 pode conter uma empunhadura para remover o respectivo módulo,em uma direção vertical ou horizontal, do gabinete do módulo 46.

A localização dos módulos ópticos 48, 52 e 56 dentro do gabinetedo módulo 46 pode ser fixa de modo a excitar separadamente diferentesamostras dentro do disco 13 em qualquer momento particular no tempo. Porexemplo, o módulo óptico principal 48 pode estar situado ligeiramente mais afrente, na direção do braço de base 44, do que os módulos ópticossuplementares 52, e 56, que estão deslocados para uma localização em um lado ououtro do módulo principal. Além do mais, os módulos ópticos 48, 52 e 56 podemestar deslocados em uma direção horizontal (indicada pela seta na Figura 4, onde Xé a distância pela qual os feixes de luz externos estão deslocados dos feixes de luzinternos) tal que os feixes de luz de excitação produzidos pelos módulos seguem acurvatura do disco 13. Nesta disposição, os feixes de luz produzidos pelos módulosópticos 48, 52 e 56 percorrem a mesma trajetória conforme o disco 13 gira, destemodo excitando e coletando luz das câmaras de processo localizadas ao longo datrajetória. Em outras modalidades, os módulos ópticos 48, 52 e 56 estão alinhadosde tal modo que os feixes de luz de excitação percorrem diferentes trajetórias emtorno do disco rotativo 13.

Neste exemplo, o braço de base 44 contém a placa de contatoelétrico 66 que se estende para dentro do gabinete do módulo 46. Dentro dogabinete do módulo 46, a placa de contato elétrico 66 pode conter contatoselétricos para cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56. A placa de contatoelétrico 66 pode estar acoplada eletricamente à unidade de controle 23. Emalgumas modalidades, cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 pode ter umaplaca de contato elétrico associada separada que está conectada à unidade decontrole 23.

O acoplador de fibra óptica 68 acopla uma perna do feixe defibras ópticas 14 a uma porta de saída óptica do módulo óptico 56. Emboranão seja mostrado, cada um dos módulos ópticos 48, 52 e 56 inclui umaporta de saída óptica adaptada para engatar um respectivo acoplador defibra óptica montado no gabinete do módulo 46. A conexão entre oacoplador de fibra óptica 68 e a perna do feixe de fibras ópticas 14 podeser uma trava por parafuso dotado de rosca, fechamento por pressão ouencaixe por atrito.

O leitor de código de barras 29 produz luz laser 64 para ler ocódigo de barras do disco 13. A luz laser 64 segue um caminho direto, onde elainterage com a borda externa do disco 13. A luz 64 pode se espalhar paracobrir uma grande área do disco 13 de uma vez. O leitor de código de barras29 lê o código de barras no disco 13 quando o disco está girando a baixasvelocidades. Em outras modalidades, o leitor de código de barras 29 pode ler ocódigo de barras periodicamente durante a operação para assegurar que umnovo disco não tenha sido carregado no dispositivo 10. O leitor de código debarras 29 pode detectar mais de um código de barras no disco 13 em outrasmodalidades.

Em algumas modalidades, o braço de base 44 pode ser móvelcom relação ao disco 13. Nesse caso, o braço de base 44 pode serconfigurável para detectar amostras em discos de tamanhos diferentes ouamostras localizadas no interior do disco 13. Por exemplo, um disco maiorcontendo mais câmaras de processo ou câmaras de processo maiores, podeser usado movendo-se o braço de base 44 para mais longe do centro do disco13. O gabinete do módulo 46 também pode ter uma parte configurável paracada um dos módulos ópticos 48, 52 ou 56, tal que cada módulo pode sermóvel em uma ou mais trajetórias circulares das câmaras de processo emtorno do disco 13.

A Figura 5 é um diagrama em perspectiva que ilustra uma vistafrontal de um conjunto exemplificativo de módulos ópticos removíveis tendo ummódulo removido para expor um conector de módulo. Em particular, o gabinetedo módulo 46 não é mostrado na Figura 5 e o módulo óptico 56 foi removido demodo a expor os módulos ópticos 52 e 48 junto com as conexões com omódulo removido 56.

A alavanca de liberação 58 (Figura. 3) do módulo óptico 56 fixa demaneira segura à coluna de fixação 69 montada no braço de base 44. Nesteexemplo, a coluna de fixação 69 se estende para dentro do módulo óptico 56 ese acopla à alavanca de liberação 58. Em outras modalidades, podem serusados outros mecanismos de fixação para fixar o módulo óptico 56 ao braçode base 44, como um dispositivo de fixação por pressão ou um parafuso.

O braço de base 44 proporciona duas conexões operacionaisdiferentes dentro no gabinete do módulo 46 para receber e engatar o móduloóptico 56, uma vez inserido. Em particular, o braço de base 44 proporciona aplaca de contato elétrico 66, que inclui conexões elétricas 70 paraacoplamento ao bloco de contato elétrico (não mostrado) contidos no interiordo módulo óptico 56. As conexões elétricas 70 permitem que a unidade decontrole 23 se comunique com os componentes elétricos no interior domódulo 56. Por exemplo, o módulo 56 pode incluir circuitos elétricos,hardware, firmware, ou qualquer combinação dos mesmos. Em um exemplo,os componentes elétricos internos podem armazenar e dar saída para aunidade de controle 23, informações de identificação únicas, como umnúmero de série. Alternativamente, ou adicionalmente, os componenteselétricos podem fornecer informações que descrevem as características doscomponente ópticos contidos no interior do módulo removível 56. Porexemplo, os componentes elétricos podem incluir memória só de leituraprogramável (PROM), memória instantânea ou outro meio de armazenamentointerno ou removível. Outras modalidades podem incluir um conjunto deresistores, um circuito ou um processador embutido para produzir umaassinatura única dos módulos ópticos 48, 52 ou 56 para a unidade de controle23. Em outro exemplo, o módulo óptico 56 pode incluir uma fonte de laser eoutros componentes que sejam parte de um sistema de controle de válvula alaser, isto é, o sistema de controle de válvula a laser 51.

A placa de contato elétrico 66 pode ser removida e substituída poruma outra versão associada a um módulo óptico removível diferente. Estaopção pode suportar atualizações na capacidade do dispositivo. Em outrasmodalidades, as conexões 70 podem conter mais ou menos pinos de conexão.

Além disso, o braço de base 44 e o gabinete do módulo 46proporcionam um canal óptico 72 dentro do local para receber o módulo óptico56. O canal óptico 72 está conectado ao acoplador de fibra óptica 68 (Figura. 4)que faz interface com uma perna do feixe de fibras ópticas 14. O canal óptico72 se insere em um local dentro do módulo óptico 56. A luz capturada pelomódulo óptico 56 pode ser direcionada através do canal óptico 72, doacoplador de fibra óptica 68 e do feixe de fibras ópticas 15 até o detector. Osencaixes entre estas conexões podem ser herméticos para assegurar que a luznão escape ou entre na trajetória óptica.

Em algumas modalidades, as conexões com o módulo óptico 56podem ser dispostas em uma configuração diferente. Por exemplo, asconexões podem estar situadas em uma outra posição para aceitar o móduloóptico 56 vindo de uma outra direção. Em outras modalidades, as conexõeselétricas podem estar situadas em um lado do módulo óptico 56 enquanto umaconexão óptica está localizada em uma segunda superfície do módulo 56. Emqualquer caso, as conexões elétricas e ópticas localizadas dentro do local dogabinete do módulo 46, acomodam um módulo óptico removível, isto é, omódulo óptico 56 neste exemplo.

As conexões elétricas e ópticas do módulo 56 descritas na Figura5 podem ser usadas com qualquer módulo, inclusive os módulos ópticos 48 e52. Além disso, as conexões para cada módulo óptico podem não ser idênticas,Como as conexões podem ser modificadas para o acoplamento a um móduloóptico removível desejado, as conexões utilizadas por qualquer módulo ópticoparticular inserido dentro de um local particular do gabinete do módulo 46,podem variar em qualquer momento.

A Figura 6 é um diagrama em perspectiva que ilustra oscomponentes dentro de um módulo óptico removível principal exemplar 48. Noexemplo da Figura 6, o módulo óptico principal 48 inclui a alavanca deliberação 50, o pino pivô 61 e a trava 74. O gabinete interno 78 separa cadalado do módulo 48 e contém o bloco de contatos elétricos 80 conectado à fita81. Os componentes ópticos incluem o LED 82, a lente de colimação 84, o filtrode excitação 86, o filtro dicróico 88, a lente de focagem 90, o filtro de detecção92 e a lente 94. A porta de saída óptica 17 se acopla a uma perna do feixe defibras ópticas 14. Um conjunto separado de componentes ópticos para umsegundo canal óptico (não mostrado) está situado no outro lado do gabineteinterno 78. Além disso, o módulo principal 48 inclui o conector 96, o diodo alaser 98 e a lente de focagem 100 como parte de um sistema de controle deválvula a laser 51 controlado pela unidade de controle 23.

A alavanca de liberação 50 é fixada ao módulo óptico 48 por umpino pivô 61. O pino pivô 61 permite que a alavanca de liberação 50 gire emtorno do eixo geométrico do pino. Quando a alavanca de liberação 50 épressionada, o braço 63 gira em sentido anti-horário para elevar a trava 74.Uma vez que a trava 74 esteja elevada, o módulo óptico 48 pode estar livrepara remoção do gabinete do módulo 46. Pode haver uma mola ou outromecanismo que mantenha uma força de tensão contra a alavanca de liberaçãopara manter a trava 74 em uma posição abaixada. Em algumas modalidades,pode ser incluída uma mola em torno do pino pivô 61 para proporcionar umbraço de momento que mantenha a trava 74 na posição abaixada ou travada.

Em outras modalidades, outros mecanismos de montagem podem seracrescentados ou ser usados no lugar da alavanca descrita. Por exemplo, omódulo óptico 48 pode ser fixado ao gabinete do módulo 46 por um ou maisparafusos ou pinos.

A placa de montagem 76 pode ser instalada no interior do móduloóptico 48 para fixar a fita de comunicação 81 e o LED 82. A fita 81 é conectadaao bloco de contatos elétricos 80 e proporciona uma conexão entre o bloco e oscomponentes elétricos no interior do módulo óptico 48. O bloco de contatos 80 ea fita 81 podem transportar as informações necessárias para ambos os lados domódulo óptico principal 48, inclusive para o sistema de controle de válvula 51 equalquer memória interna ou outro meio de armazenamento. A fita 81 pode serflexível para poder ficar em trama dentro do módulo óptico 48. A fita 81 podeconter uma pluralidade de fios eletricamente condutores para comunicar sinaisentre os componentes elétricos e a unidade de controle 23 e/ou entregar energiapara os componentes elétricos. Em algumas modalidades, cada componenteelétrico pode ter um cabo separado conectando o componente à unidade decontrole 23. Pode ser necessário que um técnico desconecte um cabo ou circuitoflexível do gabinete do módulo 46 ao remover o módulo óptico 48 do gabinete.

Em algumas modalidades, o módulo óptico 48 pode conter umdetector para detectar a luz do disco 13 e parte eletrônica para processar earmazenar os dados. A parte eletrônica pode conter um circuito de telemetriapara transmitir, sem fio, para a unidade de controle 23, dados que representema luz. A comunicação sem fio pode ser realizada por meio de luz infravermelha,freqüência de rádio, Bluetooth1 ou outra técnica de telemetria. O módulo óptico48 pode incluir uma bateria para energizar a parte eletrônica, que pode serrecarregável pela unidade de controle 23.

O LED 82 é preso à placa de montagem 76 e é acopladoeletricamente à fita 81. O LED 82 produz luz de excitação 49 com um comprimentode onda predeterminado de modo a excitar a amostra 22. A luz de excitação 43 éproduzida pelo segundo canal óptico (não mostrado). Após a luz 49 deixar o LED82, a luz é expandida pela lente de colimação 84 antes de a luz entrar no filtro deexcitação 86. A luz 49 de uma banda de comprimento de onda é passada pelo filtrodicróico 88 e é focada sobre uma amostra pela lente de focagem 90. A luz 49 excitaa amostra e a fluorescência é coletada pela lente de focagem 90 e entregue ao filtrode detecção 92 pelo filtro dicróico 88. A banda de comprimento de onda resultante écoletada pela lente 94 e é entregue a uma porta de saída óptica 17, onde a luzfluorescente coletada entra em uma perna do feixe de fibras ópticas 14 paratransporte até o detectar 18.

O gabinete interno 78 pode suportar todos os componentesincluídos na excitação da amostra e na detecção de luz fluorescente emitidapela amostra para um comprimento de onda selecionado. No outro lado dogabinete interno 78, uma configuração similar de componentes ópticos podeser incluída para produzir luz com um comprimento de onda diferente edetectar o comprimento de onda fluorescente diferente correspondente. Aseparação de cada lado pode eliminar a contaminação da luz oriunda de umlado que entra no canal óptico do outro lado.

Alojados parcialmente entre cada lado do módulo 48, podem estar oscomponentes do sistema de controle de válvula 51, incluindo o conector 96, o diodoa laser 98 e a lente de focagem 100. O gabinete interno 78 pode proporcionarsuporte físico a estes componentes. A fita 81 é conectada ao conector 96 paracomunicar sinais de acionamento e energizar a fonte de laser. O diodo a laser 98 éconectado ao conector 96 e produz a energia laser 55 usada para abrir as válvulasno disco 13. O diodo laser 98 entrega esta luz quase-infravermelha (NIR) à lente defocagem 100 para direcionar a energia laser 55 para válvulas específicas no disco13. Um sensor NIR pode estar situado abaixo do disco 13 para localizar válvulasparticulares que precisam ser abertas. Em outras modalidades, estes componentespodem estar alojados separadamente dos componentes ópticos.

Em algumas modalidades, a lente de emissão 98 e a lente defocagem 100 do sistema de controle de válvula a laser 51 podem estar contidasno interior de um módulo óptico de um canal, tal como o módulo ópticosuplementar 52 e 56 (FIGURA 3).

A Figura 7 é um diagrama em perspectiva que ilustra oscomponentes dentro de um módulo óptico suplementar exemplar que pode serfacilmente removido ou inserido no dispositivo de detecção 10. No exemplo daFigura 7, o módulo óptico 56 inclui a alavanca de liberação 58, o pino pivô 59 e atrava 102, similar ao módulo óptico principal 48. O módulo óptico 56 tambéminclui o bloco de contatos elétricos 106 conectada à fita 107. A fita 107 tambémpode ser conectada à placa de montagem 104. De maneira similar ao móduloóptico principal 48, os componentes ópticos incluem o LED 108, a lente decolimação 110, o filtro de excitação 112, o filtro dicróico 114, a lente de focagem116, o filtro de detecção 118 e a lente 120. A porta de saída óptica 19 se acoplaa uma perna do feixe de fibras ópticas 14.

A alavanca de liberação 58 é fixada ao módulo óptico 56 por umpino pivô 65. O pino pivô 65 permite que a alavanca de liberação gire em tornodo eixo geométrico do pino. Quando a alavanca de liberação 58 é pressionada,o braço 67 gira em sentido anti-horário para elevar a trava 102. Uma vez que atrava 102 esteja elevada, o módulo óptico 56 está livre para remoção dogabinete do módulo 46. Pode haver uma mola ou outro mecanismo quemantenha uma força de tensão contra a alavanca de liberação 58 para mantera trava 102 em uma posição abaixada. Alternativamente, uma mola pode estarsituada acima da trava 102. Em algumas modalidades, pode ser incluída umamola em torno do pino pivô 65 para proporcionar um braço de momento quemantenha a trava 102 na posição abaixada ou travada. Em outrasmodalidades, outros mecanismos de montagem podem ser acrescentados ouser usados no lugar da alavanca descrita. Por exemplo, o módulo óptico 56pode ser fixado ao gabinete do módulo 46 por um ou mais parafusos ou pinos.

A placa de montagem 104 pode ser instalada no interior domódulo óptico 56 para fixar a fita de comunicação 107 e o LED 108. A fita 107é conectada ao bloco de contatos elétricos 106 e proporciona uma conexãoentre o bloco e os componentes elétricos no interior do módulo óptico 56. Obloco de contatos 106 e a fita 107 podem transportar as informaçõesnecessárias para a operação dos componentes ópticos. A fita 107 pode serflexível para poder ficar em forma de trama dentro do módulo óptico 56. A fita107 pode conter uma pluralidade de fios eletricamente condutores paracomunicar sinais entre os componentes elétricos e a unidade de controle 23e/ou entregar energia aos componentes elétricos. Em algumas modalidades,cada componente elétrico pode ter um cabo separado conectando ocomponente à unidade de controle 23. Pode ser necessário que um técnicodesconecte um cabo ou circuito flexível do gabinete do módulo 46 ao removero módulo óptico 56 do gabinete.

Em algumas modalidades, o módulo óptico 56 pode conter umdetector para detectar a luz do disco 13 e parte eletrônica para processar earmazenar os dados. A parte eletrônica pode conter um circuito de telemetriapara transmitir, sem fio, para a unidade de controle 23, dados que representema luz. A comunicação sem fio pode ser realizada por meio de luz infravermelha,freqüência de rádio, Bluetooth, ou outra técnica de telemetria. O módulo óptico56 pode incluir também uma bateria para energizar a parte eletrônica, que podeser recarregável pela unidade de controle 23.

O LED 108 é preso à placa de montagem 104 e é acopladoeletricamente à fita 107. O LED 108 produz luz de excitação 101 com umcomprimento de onda predeterminado de modo a excitar a amostra 22. Após aluz 101 deixar o LED 108, a luz é expandida pela lente de colimação 110 antesde a luz entrar no filtro de excitação 112. A luz 101 de uma banda decomprimento de onda é passada pelo filtro dicróico 114 e é focada sobre umaamostra pela lente de focagem 116. A luz 101 excita a amostra e afluorescência é coletada pela lente de focagem 116 e entregue ao filtro dedetecção 118 pelo filtro dicróico 114. A banda de comprimento de onda de luzresultante é coletada pela lente 120 e é entregue a uma porta de saída óptica19, onde a luz fluorescente coletada entra em uma perna do feixe de fibrasópticas 14 para transporte até o detector 18.

O módulo óptico suplementar 56 também pode conter oscomponentes do sistema de controle de válvula a laser 51. O sistema decontrole de válvula a laser 51 pode ser o único sistema usado no interior dodispositivo 10 ou um dentre uma pluralidade de sistemas de controle de válvulaa laser. Os componentes usados para este sistema podem ser similares aoscomponentes descritos no módulo óptico 48 da Figura 6.

Os componentes do módulo óptico suplementar 56 podem sersimilares a qualquer módulo óptico suplementar ou a qualquer módulo ópticousado para emitir e detectar uma banda de comprimento de onda de luz. Emalgumas modalidades, os componentes podem ter a configuração alterada demodo a acomodarem diferentes aplicações experimentais. Por exemplo,quaisquer módulos ópticos podem ser modificados para serem inseridos apartir de uma direção diferente ou para serem colocados no interior dodispositivo em uma posição diferente com relação ao disco 13. De qualquermodo, os módulos ópticos podem ser removidos para proporcionaremflexibilidade de modificação ao dispositivo 10.

A Figura 8 é uma ilustração da vista lateral de um conjuntoexemplar de módulos ópticos removíveis 48, 52 e 56 dentro do gabinete dodispositivo com o sistema de controle de válvulas a laser localizado sobre umafenda no disco. O exemplo da Figura 8 é similar à Figura 4. Entretanto, osistema de controle de válvula a laser 51 foi posicionado para apontar a luzlaser 71 de uma fonte de energia, isto é, de um diodo a laser, através da fenda75 no disco 13. O sensor 73 detecta a luz laser 71 quando a luz passa atravésda fenda 75.

Uma ponte 60 move o gabinete do módulo 46 e os módulosópticos 48, 52 e 56 em uma direção horizontal (mostrada como setas na Figura8) com relação a um centro do disco 13. A luz laser 71 pode ser emitida pelolaser a uma corrente reduzida de modo a produzir luz quase-infravermelha debaixa potência (NIR - near-infrared) para localizar a fenda 75 no disco 13. Emalguns casos, a ponte 60 pode movimentar o gabinete do módulo 46 na direçãohorizontal enquanto o sistema de controle de válvula 51 produz uma luz laser71 de modo a localizar a fenda 75.

O sensor 73 pode detectar a luz laser 71 uma vez que a luz laserse desloca através da fenda 75, fazendo com que o sensor 73 produza umsinal elétrico representativo da luz laser NIR percebida 71 para a unidade decontrole 23. Ao receber o sinal elétrico do sensor 73, a unidade de controle 23mapeia a posição percebida do disco em um local conhecido da plataformagiratória 25 e constrói um mapa de posição que identifica a posição de cadaválvula do disco 13 com relação à posição conhecida da plataforma giratória25. A unidade de controle 23 pode, subseqüentemente, usar o mapa construídode posições para mover o sistema de controle de válvula a laser 51 para aslocalizações pretendidas do disco 13. Em outras modalidades, o sensor 73pode estar situado no mesmo lado do disco 13 que o sistema de controle deválvula a laser 51 para detectar a luz laser 71 de uma parte ou de partesreflexivas do disco 13.

Ao posicionar o sistema de controle de válvula a laser 51 sobre umaválvula selecionada, a unidade de controle 23 direciona o sistema de controle deválvula a laser a entregar pulsos curtos de energia a alta potência para abrir aválvula selecionada. As válvulas podem ser construídas de um polímero oumaterial similar que absorva a energia eletromagnética emitida, isto é, a luz laser71, fazendo com que o polímero rompa, abrindo assim um canal entre umacâmara de retenção interna e uma câmara de processo externa. Outras fontes deenergia podem ser usadas (por exemplo, fontes de energia de freqüência derádio), e podem ser selecionados materiais que absorvam a energia produzida erompam (isto é, abram). Uma vez que as válvulas estejam abertas, a rotação dodisco 13 direciona o conteúdo da respectiva câmara de retenção interna para arespectiva câmara de processo externa.

Em algumas modalidades, o sistema de controle de válvula alaser 51 e o ativador do sensor de fenda 27 podem se comunicar para o efetivoposicionamento do disco. Por exemplo, o ativador do sensor de fenda 27 podelocalizar, genericamente, a posição radial do disco 13 de tal maneira que osistema de controle de válvula a laser 51 possa localizar, especificamente, asbordas da fenda 75.

Adicionalmente, algumas modalidades podem não incluir umaponte 60 para mover horizontalmente os componentes para alinhar astrajetórias da luz com as estruturas no disco 13. Por exemplo, o sistema decontrole de válvula a laser 51 e os módulos ópticos 48, 52 e 56 podem serfixados a distâncias radiais adequadas a partir do centro do disco 13. Comooutro exemplo, o sistema de controle de válvula a laser 51 e/ou os módulosópticos 48, 52 e 56 podem pivotar sob a direção da unidade de controle 23para apontar a luz laser para diferentes posições radiais do disco 13.

As Figuras 9A e 9B são diagramas esquemáticos que ilustramporções dos discos exemplares 13A e 13B, respectivamente. No exemplo daFigura 9A, o disco 13A inclui um orifício central 121 para fixação do disco auma plataforma giratória do dispositivo 10. Um conjunto de câmaras deretenção internas e um conjunto de câmaras de processo externas estãosituados concentricamente radialmente a partir do orifício central 121. Nesteexemplo, cada câmara é ilustrada como tendo volume e espaçamentoidênticos; no entanto, outras modalidades do disco 13 podem incluir câmarastendo volumes e espaçamentos diferentes.

Neste exemplo, cada câmara de retenção é conectada a umacâmara de processo correspondente por um canal e cada canal contém umarespectiva válvula para controlar o fluxo através do canal. Por exemplo, aválvula 127 separa a câmara de retenção 125 da câmara de processo 129.

Alguns reagentes de uma amostra podem ser colocadosdiretamente no interior da câmara de processo 129, enquanto o conteúdo dacâmara de retenção 125 pode ser carregado primeiro na câmara decarregamento 123. O conteúdo da câmara de carregamento 123 pode, então,ser forçado para fora da câmara de retenção 125 uma vez que o disco 13A sejagirado. Em algumas modalidades, a câmara de retenção 125 pode ser usadapara conter um reagente para uma segunda reação ou um agente paradesativar a reação na câmara de processo 129. A válvula 127 está situadaentre a câmara de retenção 125 e a câmara de processo 129.

No exemplo da Figura 9A, a fenda 131 está posicionada no ladoexterno do disco 13A, e é usada pelo sistema de controle de válvula a laser 51para rastrear a posição do disco. Em uma modalidade, a fenda 131 tem 1 mmde largura por 2 mm de comprimento. A luz laser 71 (Figura. 8) pode serfocalizada no raio conhecido do disco 13A que corresponda a uma localizaçãoconhecida da fenda 131. Conforme o disco 13A é girado, a luz laser 71 ébloqueada pelo disco 13A, exceto no local da fenda 131, onde a luz passaatravés do disco 13A e é detectada pelo sensor 72.(Figura. 8). Conformedescrito acima, a unidade de controle 23 utiliza um sinal de saída (por exemplo,um sinal de ativação) recebido do sensor 73 para mapear a posição do disco13A com relação à rotação da plataforma giratória.

Com base no mapa, a unidade de controle 23 reposiciona osistema de controle de válvula a laser 51 a uma distância radial conhecida atéas válvulas, por exemplo, a válvula 127, a partir do orifício central 121. Porexemplo, uma ponte 60 presa ao gabinete do módulo 46 pode mover ogabinete do módulo 46 e os módulos ópticos incluídos até a distância distânciaradial conhecida a partir do centro do disco 13A para as válvulas. A unidade decontrole 23 utiliza então o mapa para controlar a rotação da plataforma giratóriae o disco 13 para girar a válvula 127 diretamente sob o sistema de controle deválvula a laser 51. Uma vez que esteja no lugar, a unidade de controle 23indica que o sistema de controle de válvula a laser 51 produza um alto pulso deenergia para aquecer a válvula 127. Como resultado, o calor forma um espaçovazio na válvula 127 (por exemplo, rompe a válvula) que abre a comunicaçãofluida entre a câmara de retenção 125 e a câmara de processo 129. Em outrasmodalidades, o calor da luz laser 71 pode mudar a conformação da válvula 127para abrir a comunicação fluida.

A Figura 9B ilustra uma seção de um outro disco exemplar 13B,similar ao disco 13A da Figura 9A. No exemplo da Figura 9B, o disco 13B incluium orifício central 133 para fixação do disco a uma placa de base fixada àplataforma giratória 25. Neste exemplo, cada conjunto de câmaras é ilustradocomo tendo volume e espaçamento idênticos; no entanto, outras modalidadesdo disco 13B podem incluir câmaras tendo volumes e espaçamentosdiferentes.O disco 13B difere do disco 13A apenas na posição da fenda 143no disco para uso no rastreamento da posição do disco. Em particular, a fenda143 está situada a um raio ligeiramente menor a partir de um orifício central133 do disco 13B do que a fenda 131 está situada a partir do orifício central121 do disco 13A. Neste exemplo, a unidade de controle 23 pode ser capaz deexecutar funções de rastreamento e funções de abertura de válvula semprecisar reposicionar radialmente o sistema de controle de válvula a laser 51.Por exemplo, a unidade de controle 23 pode colocar o sistema de controle deválvula a laser 51 em um modo de baixa potência para usar corrente reduzidaou mínima ao produzir luz 71 na criação de um mapa de disco 13B. A correntereduzida é insuficiente para produzir energia suficiente para abrir qualquer umadas válvulas do disco 12b, mas é suficiente para detecção pelo sensor defenda 73. A unidade de controle 23 pode, subseqüentemente, colocar osistema de controle de válvula a laser 51 em um modo de alta potência queutiliza uma corrente mais alta para produzir uma luz laser com maiorintensidade, suficiente para abrir uma válvula selecionada, por exemplo, aválvula 137, após a criação do mapa de disco 13B e o posicionamento dosistema de controle de válvula a laser.

Geralmente, a fenda 131 (ou a fenda 143 da Figura. 9A) podeestar situada em qualquer posição do disco 13B (ou 13A). Em algumasmodalidades, a fenda 143 pode estar situada em ou perto de uma borda maisexterna do disco 13B. Alternativamente, a fenda 143 pode estar situada maisperto do centro do que a fenda 131. Além do mais, o formato da fenda 143 nãoprecisa ser retangular. O formato pode ser qualquer polígono, círculo,quadrado, triângulo, meia-lua ou qualquer formato irregular. Outro disco 13Bpode conter mais de uma fenda 143 para determinar a posição do disco e asmúltiplas fendas podem ser diferentes entre si na distância radial a partir doorifício central 133, no tamanho ou no formato.Geralmente, as câmaras e os canais formados no disco 13 podemser cobertos ou descobertos. Em algumas modalidades, podem ser incluídasmais câmara e válvulas no disco 13. Os canais que conectam as câmarastambém podem ser curvos ou encontrar outros canais em certas câmaras oupontos de interseção. Como o disco 13 é tridimensional, as câmaras podemficar em diferentes planos e os canais podem ter profundidades variadas.

O disco 13 pode ser construído de um material biocompatíveladequado para girar a altas velocidades. Por exemplo, o disco 13 pode ser feitode polietileno, polipropileno, policarbonato, poliuretano, ou algum outropolímero moldável. Os discos 13 podem ser construídos por moldagem,formação de camadas, gravação ou outras técnicas. Embora os discos 13possam ter aproximadamente 120 mm de diâmetro, os discos também podemter uma pluralidade de tamanhos para acomodar múltiplas aplicações. Otamanho do disco 13 pode ser detectado quando da inserção no dispositivo dedetecção 10, ao ser lido pelo leitor de código de barras 29 via um código debarras fixado ao disco 13, ou um técnico pode inserir o tipo de disco 13 queestá sendo usado na aplicação. Em algumas modalidades, os discos 13 podemser esterilizados embora outras modalidades possam utilizar discosconsumíveis com um uso apenas.

No disco 13A ou 13B, um anel anular termicamente condutivopode ser incluído sob as câmaras de processo do disco. Em algumasmodalidades, a energia eletromagnética pode ser direcionada para aplataforma 25 que é acoplada termicamente ao anel anular. A plataforma 25pode conter uma estrutura térmica que serve para absorver a energiaeletromagnética. A estrutura térmica da plataforma 25 pode ser dotada de umasuperfície negra dando face para a fonte de energia eletromagnética, de modoa aumentar a eficiência da absorção de energia. A estrutura térmica podeconter uma superfície de transferência térmica que serve para transferir energiatérmica para o anel anular do disco 13. A superfície de transferência térmicapode ser ligeiramente convexa ou ter um outro perfil, e o anel anular do discopode ser maleável, de modo a proporcionar contato térmico uniforme entre asuperfície de transferência térmica e o anel anular. Em outras modalidades, odisco 13A ou 13B pode incluir dois ou mais anéis anulares, que cada câmarade processo localizou na mesma posição radial do disco como o anel anular. Aunidade de controle 23 pode aquecer seletivamente cada anel anular de modoa aquecer cada posição radial diferentemente.

A Figura. 10 é uma ilustração exemplar de um elemento deaquecimento no interior de um refletor fora de eixo. No exemplo da Figura 10, oelemento de aquecimento 145 inclui o bulbo 147 com o filamento 149localizado dentro do bulbo. O invólucro do refletor 151 inclui a superfície dereflexão 153 e o dissipador de calor 155. O conector do bulbo 157 detémfisicamente e acopla, eletricamente, o bulbo 147 ao dispositivo 10.

O bulbo 147 pode ser um cilindro de vidro transparente tendo umeixo geométrico longo, que pode deter um gás inerte ou vácuo no interior do bulboe um filamento. O filamento 149 pode ser feito de tungstênio, quartzo ou de umoutro material de alta resistência. Um filamento de tungstênio tubular 149 podeproporcionar uma vida útil de 2000 horas, enquanto um filamento mais curto podeter uma vida útil de apenas 30 horas. Um bulbo tubular de 2000 horas 147 podeatender à norma EYX do American National Standards Institute (ANSI).Adicionalmente, o bulbo é facilmente removível do invólucro refletor 151. Aeletricidade é conduzida pelo filamento 149 de modo a produzir luz e calor, quesaem do filamento indo em todas as direções. Esta energia eletromagnética, naforma de luz e calor, é direcionada para um disco rotativo 13 posicionado acima doelemento 145. De maneira geral, a energia irá contra uma área radial no lado debaixo da plataforma giratória 25 acoplada ao disco 13 para aquecer um anelanular termicamente condutivo. O anel anular se movimenta ao longo do eixogeométrico longo do bulbo 147. Este anel anular aquecerá as amostras 22conforme o disco 13 girar. Em algumas modalidades, a energia oriunda doelemento de aquecimento 145 pode ser direcionada para o anel anular do disco13 ao invés de primeiro entrar em contato com a plataforma giratória 25. Emoutras modalidades, a energia pode ser direcionada para as câmaras de processoou locais no disco 13 ], conforme o disco estiver estacionário. Então, o disco 13pode avançar seqüencialmente para aquecer as câmaras de processo desejadas.

O invólucro do detector 151 encerra uma parte do bulbo 147. Oinvólucro do refletor 151 pode ser feito de alumínio ou algum outro metal ou liga demetal. Embora uma parte da energia produzida pelo filamento 149 seja emitidadiretamente para o disco 13, o restante da energia pode ser refletida de volta parao disco. A superfície de reflexão 153 pode incluir uma combinação de superfíciesconformadas para refletir a energia até um certo ponto. As superfícies de reflexão153 podem incluir uma ou mais superfícies esféricas e uma ou mais superfícieselípticas. A superfície de reflexão 153 pode ser revestida por um metal, isto é,ouro, para facilitar a reflexão de luz visível e luz infravermelha. O bulbo 147 podeser posicionado afastado do eixo geométrico, ou ponto focai, da superfície dereflexão 153.Esta posição de montagem fora do eixo pode permitir que a energiaseja focada afastada do bulbo 147 e do disco 13. A energia resultante para o disco13 pode ser uma linha ou uma área retangular estreita de luz e calor vindo doelemento de aquecimento 145.0 anel anular termicamente condutivo do disco 13se movimenta ao longo do eixo geométrico longo desta linha ou área retangular doelemento de aquecimento 145. Em outras palavras, o elemento de aquecimento145 é orientado perpendicular ao eixo geométrico radial do disco 13.

Conforme a energia é refletida pela superfície de reflexão 153, asuperfície de reflexão terá sua temperatura aumentada. Para manter asuperfície de reflexão 153 fria, a superfície de reflexão é acopladatermicamente ao dissipador de calor localizado em torno dos quatro lados doinvólucro do refletor 151. Este dissipador de calor 155 dissipa passivamente o calorpara longe da superfície de reflexão 153. Em algumas modalidades, o dissipador decalor 155 pode estar situado em menos ou mais lados do invólucro refletor 151. Emoutra modalidade, o dissipador de calor 155 pode ser ativo ao incorporar umventilador, fluxo de líquido ou outro aparelho de resfriamento.

Em algumas modalidades, o bulbo 147 pode ser esférico ao invésde ser cilíndrico, com um filamento correspondente mais curto 149. Se o bulbo147 for esférico, o refletor correspondente 153 pode ter formato esférico parafocar a energia em um ponto do disco 13. Em outras modalidades, o bulbo 147pode ser substituído por um elemento de aquecimento que produza calor semluz. A energia infravermelha resultante pode ser refletida para aquecer ascâmaras de processo do disco 13.

O conector do bulbo 157 segura fisicamente o bulbo 147 no lugarno interior do invólucro refletor 151. O bulbo 147 inclui um encaixe helicoidal demetal para aparafusar em um outro encaixe de metal no interior do conector dobulbo 157. Estes dois encaixes de metal acoplam eletricamente o bulbo 147 aoconector do bulbo 157. O conjunto de circuitos no interior do dispositivo 10associado ao elemento de aquecimento 145 é conectado ao conector do bulbo 157para controlar a quantidade de corrente entregue ao filamento 149 no interior dobulbo 147. O bulbo 147 pode produzir 500 watts de potência a partir do filamento149. Em outras modalidades, níveis mais baixos de potência, como por exemplo,100 watts, podem ser suficientes para aquecer rapidamente o disco 13.

Em modalidades alternativas, o elemento de aquecimento 145pode passar rapidamente pelo ciclo de liga e desliga para aquecer certaspartes do disco 13 conforme ele gira. Outras modalidades podem fornecerconstantemente corrente ao filamento 149 e incluir um obturador para abrir efechar o bulbo 147. Um obturador pode permitir que áreas específicas do disco13 sejam aquecidas, enquanto o disco 13 está girando.Algumas modalidades de elemento de aquecimento 145 podemincluir outras fontes de energia eletromagnética. Por exemplo, um laser podedirecionar energia infravermelha para o disco 13 ou uma fonte de freqüência derádio (RF) pode direcionar energia para um material no disco 13 que aqueçaquando energizado com energia de RF. O dispositivo 10 pode, também incluiruma pluralidade de elementos de aquecimento 145 para aquecer múltiplasseções do disco 13 simultaneamente.

A Figura 11 é um diagrama de raios exemplar da luz emitida porum elemento de aquecimento conforme a reflexão fora de um refletor abertopara aquecer um disco. No exemplo da Figura 10, luz e calor emitidos pelofilamento 149 são emitidos em todas as direções a partir do filamento. Oinvólucro do refletor 151 inclui a superfície de reflexão 153 para refletir a maiorparte da luz e aquecer o alvo de aquecimento 165 no disco 13. A superfície dereflexão 153 é separada em seção elíptica 153A e seção esférica 153B. Acapota 161 dirige uma parte da energia de volta para a cavidade de reflexãocomo raios refletidos 169B. A energia do alvo de aquecimento 165 pode estarna forma de raios diretos 167 ou de raios refletidos 169A pela seção elíptico153A. O invólucro do refletor 151 é montado com orifícios de rosca 163.

Os raios de luz emitidos pelo filamento 149 no interior do bulbo 147deixam o filamento em uma linha reta. Embora uma parte desta luz emitida sedesloque diretamente para o alvo 165 na forma de raios diretos 167, a maior parteda energia é refletida para o alvo de aquecimento 165 na forma de raios refletidos169A pela seção elíptica 153A da superfície de reflexão 153. Uma parte da energiaé refletida pela seção elíptica 153A e se desloca diretamente para o alvo 165. Umaoutra parte da energia normalmente é perdida sem reflexão adicional. Entretanto, acapota 161 pode incluir que a seção esférica 153B recupere esta parte de energiaemitida na forma de raios refletidos 169B. O bulbo 147 está situado no ponto focai159 da seção esférica 153B de tal modo que a energia é refletida diretamente devolta para o bulbo, onde ela é dispersa para mais reflexão para o alvo deaquecimento 165. Nesta modalidade, perto de 90 por cento ou mais da energiaemitida pode ser dirigida para o alvo 165.

O alvo de aquecimento 165 é uma região termicamente condutivado disco 13. Esta região é termicamente acoplada a uma ou mais câmaras deprocesso para aquecer rapidamente as amostras 22 dentro de cada câmaraassociada. O alvo 165 pode, também, aquecer indiretamente todo o disco 13 deuma vez. A região termicamente condutivo pode ter um sensor de temperaturaassociado para monitorar a temperatura das amostras 22 ou o disco 13. O sensorde temperatura pode ser um termo par ou sensor óptico de calor.

Em outras modalidades, o alvo de aquecimento 165 pode ser umacâmara de processo. Nesse caso, a energia pode aquecer diretamente cadaamostra 22. Aquecer especificamente uma câmara pode requerer que o disco13 pare de girar durante o aquecimento ou a capacidade de ligar e desligarrapidamente o elemento de aquecimento 145. Se cada câmara puder seraquecida de maneira similar, o elemento de aquecimento 145 pode serenergizado e aquecer cada câmara conforme o disco 13 gira. Um sensor detemperatura, tal como um termo par, pode ser associado a cada uma dascâmaras. Alternativamente, um dispositivo de detecção de temperatura ópticopode permitir leituras individuais de temperatura de cada câmara.

A Figura. 12 é uma ilustração exemplar de um elemento deaquecimento no interior de um refletor no eixo. No exemplo da Figura 12, oelemento de aquecimento 240 inclui um bulbo e filamento incluso (não mostrado)localizado no interior do invólucro 242. O invólucro do refletor 242 inclui a superfíciede reflexão 244 e o dissipador de calor 246. O conector do bulbo 248 detémfisicamente e acopla, eletricamente, o bulbo ao dispositivo 10.

O bulbo e o filamento são idênticos ao bulbo 147 e ao filamento149 da Figura 10. Adicionalmente, o bulbo é facilmente removível do invólucrorefletor 242. A energia eletromagnética do bulbo, na forma de luz e calor, édirecionada para um disco rotativo 13 posicionado acima do elemento 240. Demaneira geral, a energia irá contra uma área radial no lado de baixo daplataforma giratória 25 acoplada ao disco 13 para aquecer um anel anulartermicamente condutivo. Este anel anular do disco 13 está em contato térmicocom cada uma das câmaras de processo. O anel anular se movimenta aolongo do eixo geométrico longo do bulbo 147. Enquanto o elemento deaquecimento 240 proporciona uma área de aquecimento alinhada com o anelcondutor do disco 13, o anel aquecerá uniformemente as amostras 22conforme o disco 13 gira. Em algumas modalidades, a energia oriunda doelemento de aquecimento 145 pode ser direcionada para o anel anular do disco1( 13 ao invés de primeiro entrar em contato com a plataforma giratória 25. Emoutras modalidades, a energia pode ser direcionada para as câmaras deprocesso ou locais no disco 13], conforme o disco estiver estacionário. Então,o disco 13 pode avançar seqüencialmente para aquecer as câmaras deprocesso desejadas.

O invólucro do refletor 242 envolve o bulbo. O invólucro do refletor242 pode ser feito de alumínio ou algum outro metal ou liga de metal. Emborauma parte da energia produzida pelo bulbo seja emitida diretamente para odisco 13, o restante da energia pode ser refletida para o disco. A superfície dereflexão 244 inclui uma combinação de superfícies conformadas para refletir aenergia até um certo ponto. A superfície de reflexão 244 inclui duas ou maissuperfícies esféricas e uma ou mais superfícies elípticas. A superfície dereflexão 244 pode ser revestida por um metal, isto é, ouro, para facilitar areflexão de luz visível e luz infravermelha. Em algumas modalidades, um sub-revestimento pode proporcionar a superfície à qual o revestimento adere. Obulbo é posicionado no eixo geométrico, ou no ponto focai, da superfície dereflexão 244. Esta posição de montagem no eixo geométrico pode permitir quea energia seja focada longe do bulbo e no segundo ponto focai da superfícieelíptica no disco 13. A energia resultante para o disco 13 pode ser uma linha ouuma área retangular estreita de luz e calor vindo do elemento de aquecimento240. O anel anular termicamente condutivo do disco 13 se movimenta ao longodo eixo geométrico longo desta linha ou área retangular do elemento deaquecimento 240. Em outras palavras, o elemento de aquecimento 240 éorientado perpendicularmente ao eixo geométrico radial do disco 13.

Conforme a energia é refletida pela superfície de reflexão 244, asuperfície de reflexão terá sua temperatura aumentada. Para manter asuperfície de reflexão 244 fria, a superfície de reflexão é acopladatermicamente ao dissipador de calor 246 localizado em torno dos quatro ladosdo invólucro do refletor 242. Este dissipador de calor 246 dissipa passivamenteo calor para longe da superfície de reflexão 244. Em algumas modalidades, odissipador de calor 246 pode estar situado em menos ou mais lados doinvólucro refletor 242. Em outra modalidade, o dissipador de calor 246 pode serativado ao incorporar um ventilador, fluxo de líquido ou outro aparelho deresfriamento.

Em algumas modalidades, o bulbo pode ser esférico ao invés deser cilíndrico, com um filamento correspondente mais curto. Se o bulbo foresférico, o refletor correspondente 244 pode ter formato esférico para focar aenergia em um ponto do disco 13. Em outras modalidades, o bulbo pode sersubstituído por um elemento de aquecimento que produza calor sem luz. Aenergia infravermelha resultante pode ser refletida para aquecer as câmaras deprocesso do disco 13.

O conector do bulbo 248 segura fisicamente o bulbo no lugar nointerior do invólucro refletor 242. O bulbo inclui um encaixe helicoidal de metalpara aparafusar em um outro encaixe de metal no interior do conector do bulbo248. Estes dois encaixes de metal acoplam eletricamente o bulbo ao conector dobulbo 248. O conjunto de circuitos no interior do dispositivo 10 associado aoelemento de aquecimento 240 é conectado ao conector do bulbo 248 paracontrolar a quantidade de corrente entregue ao filamento no interior do bulbo. Obulbo pode produzir 500 watts de potência a partir do filamento. Em outrasmodalidades, níveis mais baixos de potência, como por exemplo, 100 watts,podem ser suficientes para aquecer rapidamente o disco 13.

Em modalidades alternativas, o elemento de aquecimento 240pode passar rapidamente pelo ciclo de liga e desliga para aquecer certaspartes do disco 13 conforme ele gira. Outras modalidades podem fornecerconstantemente corrente ao filamento e incluir um obturador para abrir e fecharo bulbo rapidamente. Um obturador pode permitir que áreas específicas dodisco 13 sejam aquecidas, enquanto o disco 13 está girando.

Algumas modalidades de elemento de aquecimento 240 podemincluir outras fontes de energia eletromagnética. Por exemplo, um laser podedirecionar energia infravermelha para o disco 13 ou uma fonte de freqüência derádio (RF) pode direcionar energia para um material no disco 13 que aqueçaquando energizado com energia de RF. O dispositivo 10 pode, também incluiruma pluralidade de elementos de aquecimento 240 para aquecer múltiplasseções do disco 13 simultaneamente.

Alternativamente, podem ser usados múltiplos elementos deaquecimento 240 para aquecer múltiplos anéis anular termicamentecondutivos no disco 13. Os dois ou mais anéis anulares condutores podemser concêntricos e aquecer diferentes conjuntos de câmaras de processono disco 13. Pode haver um elemento de aquecimento 240 que estejaalinhado com cada anel anular condutor. Em outras modalidades, umelemento de aquecimento 240 pode pivotar para dirigir a luz para cada anelanular condutor. Algumas modalidades podem mover a plataforma 25 como disco 13 para posicionar o anel anular adequado sobre o elemento deaquecimento 240.

A Figura 13 é um diagrama de raios exemplar da luz emitida porum elemento de aquecimento conforme a reflexão fora de um refletor fechadopara aquecer um disco. O bulbo 250 (mostrado como uma fonte de luz pontual)está situado nos pontos focais 245, 247 da superfície de reflexão 244. Asuperfície de reflexão 244 é separada em seção elíptica 244A abaixo do bulbo250 e em seção esférica 244B, acima do bulbo 250. A capota 252 inclui aseção esférica 244B para retornar a energia na forma de raios refletidos 254Bpara o bulbo 250 e a seção elíptico 244A, que direciona os raios refletidos254A para o alvo 165. Os raios dirigidos 256 também atingem o alvo 165.

Os raios de luz emitidos pelo filamento 250 no interior do bulbodeixam o filamento em uma linha reta. Embora uma parte desta luz emitida sedesloque diretamente para o alvo 165 na forma de raios diretos 256, a maiorparte da energia é refletida para o alvo de aquecimento 165 na forma de raiosrefletidos 254A pela seção elíptica 244A da superfície de reflexão 244. Umaparte da energia é refletida pela seção elíptico 244A e se desloca diretamentepara o alvo 165 na forma de raios refletidos 254A. Uma outra parte da energianormalmente é perdida sem reflexão adicional. Entretanto, a capota 252 cobreambos os lados do bulbo 250 e inclui a seção esférica 244B para recuperaresta parte da energia emitida na forma de raios refletidos 254B. O bulbo 250está situado no ponto focai da seção esférica 244B da superfície de reflexão244,de tal modo que a energia é refletida diretamente de volta para o bulbo,onde ela é dispersa para reflexão adicional para o alvo de aquecimento 165. Oalvo 165 está situado no segundo ponto focai da seção elíptica 244A dasuperfície de reflexão 244. Nesta modalidade, perto de 100 por cento daenergia emitida pode ser dirigida para o alvo 165.

O alvo de aquecimento 165 é uma região termicamente condutivado disco 13. A região condutiva é um anel anular condutivo que está emcontato térmico com uma ou mais câmaras de processo para aquecerrapidamente as amostras 22 no interior de cada câmara associada. Emalgumas modalidades, o disco 13 pode incluir dois ou mais anéis anularescondutivos que aquecem, cada um, um conjunto de câmaras de processo.

Nesse caso, o elemento de aquecimento 240 pode ser móvel para aquecer umoutro anel anular ou o dispositivo 10 pode utilizar um elemento de aquecimento240 para cada anel anular. O alvo 165 pode, também, aquecer indiretamentetodo o disco 13 de uma vez. A região termicamente condutiva inclui um ou maissensores de temperatura associados para monitorar a temperatura dasamostras 22 ou o disco 13.0 sensor de temperatura pode ser um termo par ousensor óptico de calor.

Em outras modalidades, o alvo de aquecimento 165 pode ser umacâmara de processo. Nesse caso, a energia pode aquecer diretamente cadaamostra 22. Aquecer especificamente uma câmara pode requerer que o disco13 pare de girar durante o aquecimento ou a capacidade de ligar e desligarrapidamente o elemento de aquecimento 240. Se cada câmara puder seraquecida de maneira similar, o elemento de aquecimento 240 pode serenergizado e aquecer cada câmara conforme o disco 13 gira. Um sensor detemperatura, tal como um termo par, pode ser associado a cada uma dascâmaras. Alternativamente, um dispositivo de detecção de temperatura ópticopode permitir leituras individuais de temperatura de cada câmara.

A Figura 14 é um diagrama de blocos funcional do dispositivo dedetecção por fluorescência multiplex 10. Em particular, a Figura 14 indica asconexões elétricas entre os componentes do dispositivo e as trajetórias geraisda luz através dos componentes. No exemplo da Figura 14, o dispositivo 10inclui pelo menos um processador 122 ou outra lógica de controle, a memória124, o motor do disco 126, a fonte de luz 30, o filtro de excitação 34, a lente 38,o filtro de detecção 40, a lente de coleta 42, o detector 18, o ativador do sensorde fenda 27, a interface de comunicação 130, o circuito aquecedor 134, o laser136 e a fonte de alimentação 132. Conforme mostrado na Figura 14, a lente 38e a lente de coleta 42 não precisam estar eletricamente conectadas a um outrocomponente. Além disso, a fonte de luz 30, os filtros 34 e 40, a lente 38 e alente de coleta 42 são representativas de um módulo óptico 16. Embora nãoseja ilustrado na Figura 14, o dispositivo 10 pode conter módulos ópticosadicionais 16, conforme descrito anteriormente. Neste caso, cada móduloóptico adicional pode incluir componentes dispostos substancialmente demaneira similar àqueles mostrados na Figura 14.

A luz segue uma certa trajetória através de diversos componentesna Figura 14. Uma vez que a luz é emitida pela fonte de luz 30, ela entra nofiltro de excitação 34 e sai como luz com um comprimento de onda distinto.Então, ela passa através da lente 38, onde ela sai do dispositivo de detecção10 e excita a amostra 22 no interior de uma câmara de processo (nãomostrada). A amostra 22 responde por fluorescência a um comprimento deonda diferente, momento em que esta luz entra na lente 38 e é filtrada pelofiltro de detecção 40. O filtro 40 remove a luz de fundo com comprimentos deonda que estejam fora da fluorescência desejada da amostra 22. A luzremanescente é enviada através da lente de coleta 42 e entra em uma pernado feixe de fibras ópticas 14 antes de ser detectada pelo detector 18.Subseqüente, o detector 18 amplifica a luz recebida.

O processador 122, a memória 124 e a interface de comunicação130 podem ser parte da unidade de controle 23. O processador 122 controla omotor do disco 126 para que rode ou gire o disco 13, conforme for necessário,para coletar informações de fluorescência ou mover o fluido através do disco13. O processador 122 pode usar a informação da posição do disco recebidado ativador do sensor de fenda 27 para identificar a localização das câmarasno disco 13 durante a rotação e sincronizar a captura de dados defluorescência recebidos do disco.

O processador 122 também pode controlar quando a fonte de luz30 no interior do módulo óptico 16 é ligada e desligada. Em algumasmodalidades, o processador 122 controla o filtro de excitação 34 e o filtro dedetecção 40. Dependendo da amostra que está sendo iluminada, oprocessador 122 pode mudar o filtro para permitir que um comprimento deonda diferente da luz de excitação atinja a amostra ou um comprimento deonda diferente de fluorescência atinja a lente de coleta 42. Em algumasmodalidades, um ou ambos os filtros podem ser otimizados para a fonte de luz30 do módulo óptico particular 16 e não modificável pelo processador 122.

A lente de coleta 42 é acoplada a uma perna do feixe de fibras 14que proporciona uma trajetória óptica para a luz a partir da lente de coleta até odetector 18. O processador 122 pode controlar a operação do detector 18.Embora o detector 18 possa detectar constantemente toda luz, algumasmodalidades podem utilizar outros modos de captura. O processador 122 podedeterminar quando o detector 18 coletará os dados e pode, de maneiraprogramável, definir outros parâmetros de configuração do detector. Em umamodalidade, o detector 18 é um tubo fotomultiplicador que captura informaçãode fluorescência da luz fornecida pelas lentes de coleta 42. Em resposta, odetector 18 produz um sinal de saída 128 (por exemplo, um sinal de saídaanalógico) representativo da luz recebida. Embora não seja mostrado na Figura14, o detector 18 pode receber, simultaneamente, luz de outros módulosópticos 16 do dispositivo 10. Neste caso, o sinal de saída 128 representaeletricamente uma combinação da entrada óptica recebida pelo detector 18 apartir de diversos módulos ópticos 16.

O processador 122 pode, também, controlar o fluxo de dadosoriundos do dispositivo 10. Dados como a amostra de fluorescência do detector18, a temperatura das amostras do circuito de aquecimento 134 e sensoresrelacionados, e informações de rotação do disco, podem ser armazenados namemória 124 para análise. O processador 122 pode compreender qualquer umou mais dentre um microprocessador, processador de sinal digital (DSP),circuito integrado com aplicação específica (ASIC), conjunto de porta comcampo programável (FPGA), ou outro conjunto de circuitos lógico digital. Alémdo mais, o processador 122 fornece um ambiente operacional para firmware,software, ou combinações dos mesmos, armazenados em um meio que possaser lido pelo computador, tal como a memória 124.

A memória 124 pode incluir uma ou mais memórias para armazenaruma série de informações. Por exemplo, uma memória pode conter parâmetros deconfiguração específicos, instruções executáveis e pode conter os dados coletados.Portanto, o processador 122 pode usar os dados armazenados na memória 124para controlar a operação e a calibração do dispositivo. A memória 124 pode incluirqualquer um ou mais dentre uma memória de acesso aleatório (RAM), memória sóde leitura (ROM), ROM programável eletronicamente apagável (EEPROM),memória instantânea ou similares.

Adicionalmente, o processador 122 controlar o elemento deaquecimento 134. Com base nas instruções contidas na memória 124, oelemento aquecedor 134 pode ser seletivamente acionado para controlar atemperatura de uma ou mais câmaras, de acordo com os perfis deaquecimento desejados. Geralmente, o elemento aquecedor aquece umaseção radial do disco 13 conforme o disco gira. O circuito de aquecimento 134pode compreender um bulbo de halogênio e refletor para focar a energia deaquecimento sobre uma área específica do disco 13. Os termopares outermistores também podem ser acoplados ao circuito de aquecimento 134 pararetroinformação sobre a temperatura do disco 13. Em outras modalidades, oelemento aquecedor 134 pode aquecer uma ou mais câmarasseqüencialmente. Esta modalidade requer que o disco 13 esteja estacionárioenquanto uma câmara é aquecida. Em qualquer modalidade, o elementoaquecedor 134 tem capacidade de ligar e desligar de maneira extremamenterápida, conforme for necessário.

O laser 136 é usado para controlar a abertura da válvula, o quepermite que o conteúdo de uma câmara de retenção flua para uma outracâmara no disco 13, por exemplo, uma câmara de processo. O processador122 e o hardware de suporte acionam o laser 136 para abrir seletivamenteválvulas específicas contidas com o disco 13. O processador 122 pode interagircom um sensor laser abaixo do disco 13 para determinar a posição do lasercom relação à válvula desejada. Quando em posição, o processador 122produz sinais que fazem com que o laser 136 produza um rompante de energiadirecionado à válvula. Em alguns casos, o rompante pode duraraproximadamente 0,5 segundos, enquanto outras modalidades podem incluirtempos de abertura com duração menor ou maior. A duração do pulso e daenergia do laser pode ser controlada pelo processador 122 atra decomunicação com o laser 136.

O processador 122 utiliza a interface de comunicação 130 para secomunicar com o sistema de captura de dados 21. A interface de comunicação130 pode incluir um único método ou uma combinação de métodos paratransferir dados. Alguns métodos podem incluir uma porta de barramento serialuniversal (USB) ou uma porta IEEE 1394 para conectividade com cabo comaltas taxas de transferência de dados. Em algumas modalidades, umdispositivo de armazenamento pode estar fixado diretamente a uma destasportas para armazenar dados para pós-processamento. Os dados podem serpré-processados pelo processador 122 e estar prontos para visualização ou osdados não trabalhados podem precisar ser completamente processados antesde a análise poder começar.

As comunicações com o dispositivo de detecção 10 tambémpodem ser obtidas por comunicação por freqüência de rádio (RF) ou por umaconexão de rede de área local (LAN). Além do mais, pode-se obterconectividade por conexão direta ou através de um ponto de acesso a rede, talcomo um hub ou um roteador, que possa suportar comunicações com fio ousem fio. Por exemplo, o dispositivo de detecção 10 pode transmitir dados emuma determinada freqüência RF para recepção peio dispositivo de captura dedados alvo 21. O dispositivo de captura de dados 21 pode ser um computadorcom finalidade genérica, um computador notebook, um dispositivo decomputação de mão ou um dispositivo com aplicação específica.

Adicionalmente, múltiplos dispositivos de captura de dados podem receber osdados simultaneamente. Em outras modalidades o dispositivo de captura dedados 21 pode ser incluído com o dispositivo de detecção 10 como um sistemaintegrado de detecção e de captura.

Além disso, o dispositivo de detecção 10 pode ser capaz debaixar software atualizado, firmware e dados de calibração de um dispositivoremoto em uma rede, tal como a Internet. A interface de comunicação 130pode, também, permitir que o processador 122 monitore o relatório deinventário de qualquer falha. Se ocorrerem problemas operacionais, oprocessador 122 pode ser capaz de produzir informação de erro para auxiliarum usuário que esteja com problemas, a solucioná-los, fornecendo dadosoperacionais. Por exemplo, o processador 122 pode fornecer informações paraajudar o usuário a diagnosticar uma falha no elemento aquecedor ou umproblema de sincronização.

A fonte de alimentação 132 entrega energia para que oscomponentes do dispositivo 10 possam operar. A fonte de alimentação 132pode utilizar eletricidade de uma tomada elétrica padrão de 115 volts ou incluiruma bateria e um circuito de geração de energia para produzir a energia paraoperação. Em algumas modalidades, a bateria pode ser recarregável parapermitir operação estendida. Por exemplo, o dispositivo 10 pode ser portátilpara a detecção de amostras biológicas em uma emergência, como uma áreade desastre. A recarga pode ser feita através da tomada elétrica de 115 volts.

Em outras modalidades, é possível usar pilhas tradicionais.

A Figura 15 é um diagrama de blocos funcional do detector único18 acoplado a quatro fibras ópticas do feixe de fibras ópticas. Nestamodalidade, o detector 18 é um tubo fotomultiplicador. Cada perna do feixe defibras ópticas 14, da fibra óptica 14A, da fibra óptica 14B, da fibra óptica 14C eda fibra óptica 14D, se acopla a uma interface de entrada óptica 138 dodetector 18. Desta maneira, a luz transportada por qualquer das fibras ópticas14 é fornecida a uma única interface de entrada óptica 138 do detector 18. Ainterface de entrada óptica 138 fornece a luz agregada ao multiplicador deeletrons 140. O ânodo 142 coletar os elétrons e produz um sinal analógicocorrespondente como sinal de saída.

Em outras palavras, conforme mostrado, as fibras ópticas 14encaixam dentro da abertura óptica de entrada para o detector 18.

Conseqüentemente, o detector 18 pode ser usado para detectar luz de cadaperna de feixe óptico 14 simultaneamente. A interface de entrada óptica 138fornece a luz ao multiplicador de elétrons 140. Para um tubo fotomultiplicador,os fótons das fibras ópticas batem primeiro em um cátodo fotoemissor, que, porsua vez, libera fotoelétrons. Os fotoelétrons entram em movimento cascata aobaterem em uma série de dinodos, sendo que mais fotoelétrons são emitidosquando do contato com cada dinodo. O grupo de elétrons resultanteessencialmente multiplica os pequenos sinais de luz originalmente transmitidospelas fibras ópticas 14. O maior número de elétrons finalmente é coletado peloânodo 142. Esta corrente do ânodo 142 é transferida por uma corrente para oamplificador de tensão 144 como um sinal de saída analógico que érepresentativo dos sinais ópticos fluorescentes da amostra fornecidos pelapluralidade de módulos ópticos 16.

A unidade de controle 23 inclui um conversor analógico paradigital (A/D) 146 converte o sinal analógico em um fluxo de dados digitaisamostrados, isto é, um sinal digital. O processador 122 recebe o sinal digital earmazena os dados amostrados na memória 124 para comunicar ao dispositivode captura de dados 21, conforme descrito acima. Em algumas modalidades, oconversor A/D 146 pode estar contido no interior do detector 18 ao invés de naunidade de controle 23.

Desta maneira, um único detector pode ser utilizado para coletartoda a luz do feixe óptico 14 e produzir um sinal representativo do mesmo. Umavez que o sinal seja amplificado pelo amplificador 144 e convertido para umsinal digital, ele pode ser digitalmente separado em dados que correspondam àluz coletada por cada módulo óptico individual 16. Todo o (isto é, agregado)sinal pode ser separado por faixa de freqüências em cada sinal detectadorepresentativo de cada fluorescência. Estas freqüências podem ser separadaspor um filtro digital aplicado pelo dispositivo de captura de dados 21 ou nointerior do dispositivo 10.

Em outras modalidades, o sinal amplificado pode ser separadopor freqüência com o uso de filtros analógicos e pode ser enviado para canaisseparados antes do conversor A/D 146. Então, cada canal pode ser digitalizadoseparadamente e enviado para o dispositivo de captura de dados. Em um casoou outro, o detector único é capaz de capturar todas as informações defluorescência de cada módulo óptico 16. O dispositivo de captura de dados 21pode, então, colocar os dados em forma de gráfico e analisar o sinal capturadode cada câmara do disco 13 em tempo real, sem a necessidade de múltiplosdetectores.

Em algumas modalidades, o detector 18 pode não ser um tubofotomultiplicador. Em geral, o detector 18 pode ser qualquer tipo de dispositivode detecção analógico ou digital capaz de capturar luz de múltiplas pernas deum mecanismo de entrega óptico, istd é, o feixe de fibras 14, e produzir umarepresentação transmissível da luz capturada.

A Figura 16 é um diagrama de fluxo que ilustra a operação dodispositivo de detecção por fluorescência multiplex 10. Inicialmente, um usuárioespecifica os parâmetros do programa no dispositivo de captura de dados 21 ou viauma interface com a unidade de controle 23 (148). Por exemplo, estes parâmetrospodem incluir uma velocidade e período de tempo para girar o disco 13, definirperfis de temperatura para a reação e locais de amostra no disco 13.

A seguir, o usuário carrega o disco 13 no O dispositivo dedetecção 10 (150). Ao segurar o dispositivo 10, o usuário inicia o programa(152), fazendo com que a unidade de controle 23 comece a girar o disco (154)à taxa especificada. Após o disco ter começado a girar, dois processosconcomitantes podem ocorrer.

Primeiro, o O dispositivo de detecção 10 começa a detectar afluorescência da luz de excitação (156) produzida por uma ou mais reações nointerior de uma ou mais amostras. O detector 18 amplifica os sinais de fluorescênciade cada amostra, os quais são sincronizados para cada respectiva amostra emomento no qual a fluorescência foi emitida (158). Durante este processo, oprocessador 122 salva os dados capturados na memória 124 e pode comunicar osdados para o dispositivo de captura de dados 10 em tempo real para monitorar oprogresso da execução e para processamento adicional (160). Alternativamente, oprocessador 122 pode salvar os dados no dispositivo 10 até o programa estarcompleto. O processador 122 continua a detectar a fluorescência das amostras e asalvar dados até o programa estar completo (162). Uma vez que a execução estejacompleta, a unidade de controle 23 faz com que o disco 23 pare de girar (164).

Durante este processo, a unidade de controle 23 monitora atemperatura do disco (166) e modula o disco, ou cada amostra, temperaturapara atingir a temperatura alvo para aquele momento (168). A unidade decontrole 23 continua a monitorar e a controlar as temperaturas até o programaestar completo (170). Uma vez que a execução esteja completa, a unidade decontrole 23 mantém a temperatura das amostras até uma temperatura dearmazenamento alvo, usualmente 4 graus Celsius (172).

A operação do dispositivo 10 pode variar com relação ao exemploda Figura 16. Por exemplo, pode-se modificar as revoluções por minuto dodisco em todo o programa e o laser 136 pode ser utilizado para abrir asválvulas entre as câmaras no disco de modo a permitir múltiplas reações. Estasetapas podem ocorrer em qualquer ordem dentro da operação, dependendo do- programa que o usuário definir.

A Figura 17 é um fluxograma que ilustra a operação exemplar dosistema de controle de válvula a laser 51 do dispositivo de detecção 10. Parafins de exemplo, a Figura 17 será descrita com referência ao disco 13A daFigura 9A.

Inicialmente, a unidade de controle 23 coloca o sistema decontrole de válvula a laser 51 em um modo de baixa potência (tambémchamado de um "modo alvo") que utiliza uma corrente reduzida (171). A seguir,a unidade de controle 23 inicia a rotação do disco 13A (173). O sensor NIR 73produz um sinal ativador para a unidade de controle 23 ao detectar a fenda 131conforme o disco 13A gira, permitindo que a unidade de controle mapeie aorientação do disco 13A e as localizações das válvulas no disco até a posiçãoconhecida da plataforma giratória 25 do dispositivo 10 (175).

Usando o mapeamento, a unidade de controle 23 engata a ponte60 para mover o sistema de controle de válvula a laser 51 para o localconhecido das válvulas 127 com relação ao orifício central 121 (177). Aunidade de controle 23 gira então o disco 13A até a primeira válvulaselecionada 127 a ser aberta (179). A seguir, a unidade de controle 23 coloca osistema de controle de válvula a laser 51 em um modo de alta potência e indicaque o sistema produza um pulso de luz laser de alta energia 71 para abrir aválvula (181). Se uma válvula adicional precisar ser aberta (183), a unidade decontrole 23 gira o disco 13A até a próxima válvula (179) e abre a válvula (181).

Se todas as válvulas tiverem sido abertas, a unidade de controle 23 gira o disco13A para mover o fluido, por exemplo, da câmara de retenção 125, através daválvula aberta 127, para dentro da câmara de processo 129 (185). Em outrasmodalidades, a unidade de controle 23 pode girar continuamente o disco 13Aao mesmo tempo em que direciona o sistema de controle de válvula a laser 51a abrir as válvulas.

Finalmente, a unidade de controle 23 engata a ponte 60 paramover os módulos ópticos para uma posição radial sobre as câmaras deprocesso e começa a detecção da fluorescência oriunda das reações nascâmaras de processo (187). Em algumas modalidades, o conteúdo dascâmaras de retenção 125 pode agir de modo a desativar ou a estabilizar osprodutos nas câmaras de processo 129. Nesse caso, o O dispositivo dedetecção 10 pode não precisar monitorar as novas amostras.

A Figura 18 é um diagrama de blocos de um circuito deaquecimento que controla um elemento de aquecimento que aquece um disco.No exemplo da Figura 18, o processador principal 188 recebe sinais detemperatura dos circuitos do termo par 193, 195 e 197 e do circuito do termistor199. Outros componentes do circuito de aquecimento 134 incluem o conversoranalógico para digital 191, o detector de cruzamento no zero AC 201, oprocessador de aquecimento 203, o circuito triac 205 e o processador deresfriamento 207. A fonte de energia 209 entrega energia ao circuito deaquecimento 134 a partir da fonte de alimentação do dispositivo de detecção10. O controle de temperatura do disco 13 só pode começar quando odispositivo de detecção 10 estiver fechado. O elemento de aquecimento 145 éusado na Figura 18, mas o elemento de aquecimento 240 ou qualquer outroelemento de aquecimento pode ser usado no lugar do elemento deaquecimento 145.

Três termopares 211, 213 e 215 estão acoplados ao anel anularno disco 13 e um termistor 217 está localizado no dispositivo 10 paradeterminar a temperatura do disco 13. O termopar 211 está acoplado aoprimeiro circuito de termopar 193, o termopar 213 está acoplado ao segundo circuitode termopar 195 e o termopar 215 está acoplado ao terceiro circuito de termopar197. O termistor 217 está acoplado ao circuito termistor 199. Cada circuito 193, 195,197 e 199 amplifica e desloca cada sinal de temperatura associado. Uma tensão dereferência de precisão é usada para deslocar cada sinal. O conversor analógicopara digital 191 converte cada sinal analógico para um sinal digital antes de ossinais serem processados pelo processador principal 189.

O processador principal 189 usa os sinais de temperatura paradeterminar a temperatura real do disco 13. O processador principal 189também faz amostra de cada temperatura e faz a média das medições. Amedição do termistor do dispositivo 10 é representativa da temperaturaabsoluta do dispositivo 10 e então é adicionada a cada medição do termoparpara igualar a temperatura real do disco 13. Os termopares detectam umatemperatura diferencial, então as medições são adicionadas à medição dotermistor para temperatura absoluta precisa das câmaras de processo. Oprocessador principal 189 compara a temperatura real com uma temperaturade ajuste desejada e sinaliza o aquecimento ou o resfriamento do disco 13,dependendo do resultado.

O detector de cruzamento no zero AC captura um sinal deaquecimento do processador principal 189. Então, é enviado um sinal para oprocessador de aquecimento 203 para processar o sinal e determinar aquantidade de calor necessária para aumentar a temperatura do disco 13 até atemperatura de ajuste. O circuito Triac 205 é acoplado ao elemento deaquecimento 145. O circuito triac 205 aceita o sinal para aquecer o disco 13 eentrega corrente ao filamento 149 por um período de tempo específico.

Em algumas modalidades, o processador principal 189 podesinalizar ao processador de aquecimento 203 diretamente ou sinalizar aocircuito triac 205 sem que um outro processador comunique a informação. Emqualquer caso, a informação sobre temperatura pode ser comparada com atemperatura desejada para ligar e desligar o elemento de aquecimento 145.

O processador principal 189 também envia um sinal deresfriamento para o processador de resfriamento 207 para diminuir atemperatura do disco 13. O processador de resfriamento 207 se comunica comum sistema de resfriamento que regula a temperatura do disco 13. Embora osistema de resfriamento seja necessário em conjunto com o elemento deaquecimento 145, o sistema de resfriamento pode ser funcional quando o disco13 tiver que ser mantido a baixa temperatura, tal como após as reações tiveremsido concluídas. Em alguns casos, o disco 13 pode ser armazenado a 4 grausCelsius até o disco 13 ser removido do dispositivo de detecção 10. O sistemade resfriamento inclui um ventilador para resfriamento leve ou pode incluir umsistema de refrigeração para resfriar rapidamente e armazenar o disco 13.

Em algumas modalidades, um número diferente de termopares oude termistores pode ser usado para detectar a temperatura do disco 13. Porexemplo, cada câmara de processo pode conter um termopar. Neste caso, 96termopares podem ser implementados no dispositivo de detecção 10. Emoutras modalidades, pode ser usado um termopar para detectar a temperaturageral do disco 13. No caso de o disco 13 conter múltiplos anéis anularescondutivos concêntricos, cada anel pode ser acoplado a um ou maistermopares. Em modalidades alternativas, pode ser usado um sistema dedetecção de temperatura óptico para detectar precisamente a temperatura decada câmara de processo ou seção de disco 13 termicamente independente.Outras modalidades do dispositivo 10 podem usar o processador 122 paracontrolar todos os componente no interior do dispositivo de detecção 10.

A Figura 19 é um fluxograma que ilustra a operação exemplar docircuito de aquecimento para aquecer ou resfriar um disco. O processadorprincipal 189 espera que o servo motor, que gira o disco 13, interrompa aenergia (210). Esta interrupção minimiza o efeito do ruído do motor dospequenos sinais de temperatura de cada termopar ou termistor. O processadorprincipal 189 captura e faz a média dos sinais de temperatura do disco 13(212). A seguir, o processador principal 189 calcula a temperatura real de cadatermopar por meio da adição dos sinais medidos a uma medição detemperatura absoluta de qualquer outro lugar no dispositivo 10 (214).

O processador principal compara as temperaturas reais com astemperaturas ajustadas chamadas pelo protocolo configurado para oexperimento (216). Se a temperatura real for igual à temperatura ajustada, nãoé necessário qualquer aquecimento e o processo começa novamente. Se atemperatura real não for igual à temperatura de ajuste, o processador principal189 verifica se a temperatura real é menor do que a temperatura de ajuste(218). Se a temperatura real não for inferior à temperatura de ajuste, então atemperatura real é muito alta e o disco 13 precisa ser resfriado. O processadorprincipal 189 determina que o sinal de controle de resfriamento seja enviado para oprocessador de resfriamento 207 (220). O processador de resfriamento 207 utilizaentão o sistema de resfriamento para resfriar o disco 13 até a temperatura de ajuste(220). Se a temperatura real for inferior à temperatura de ajuste, então atemperatura real é muito baixa e o disco 13 precisa ser aquecido. O processadorprincipal 189 determina que o sinal de controle de aquecimento seja enviado para oprocessador de aquecimento 203 (224). Então, o processador de aquecimento 203envia um comando de aquecimento para o circuito triac, que aquece o disco 13 como elemento de aquecimento 145 (226).

Em outras modalidades, o aquecimento e o resfriamento do disco13 podem ser feitos simultaneamente em diferentes áreas do disco 13 sealgumas amostras 22 precisarem de temperaturas diferentes para reagirem.

Alternativamente, os sistemas de aquecimento e de resfriamento podemtrabalhar juntos para corrigir imprecisões de temperaturas. Alguns processosenvolvidos no aquecimento do disco podem ser realizados em uma ordemdiferente da operação do dispositivo 10. Em algumas modalidades, oprocessador principal 189 pode não precisar esperar que o servo motor sejainterrompido para capturar os sinais de temperatura.

Exemplo

As Figuras. 20 e 21 mostram os espectros de absorção e deemissão de corantes fluorescentes comumente usados que podem serutilizados com o dispositivo 10 para PCR multiplex. Nestes exemplos, osmáximos de absorção dos corantes variam de 480-620 nm, e os máximos deemissão resultantes variam de 520-670 nm. Os sinais para cada corante naFigura 20 são numerados como FAM 174, Sybr 176, JOE 178, TET 180, HEX182, ROX 184, Tx Red 186, e Cy5 188. Os sinais na Figura. 21 são FAM 190,Sybr 192, TET 194, JOE 196, HEX 198, ROX 200, Tx Red 202, e Cy5 204.FAM, HEX, JOE, VIC, ΤΕΤ, ROX são marcas registradas de Applera, Norwalk,Califórnia. Tamra é uma marca registrada de AnaSpec, San Jose, Califórnia.Texas Red é uma marca registrada de Molecular Probes. Cy 5 é uma marcaregistrada de Amersham, Buckinghamshire, Reino Unido.

Em um exemplo, um disco da câmara 96 foi preenchido comdiferentes concentrações de corante FAM e ROX diluídos em tampão dereação PCR padrão. Quatro réplicas de cada corante foram adicionadas emuma série de diluição 2x, começando em 200 nm FAM e 2000 nm ROX. Cadavolume de amostra era de 10 pL. A câmara 82 tinha uma mistura de 5 pL de200 nm FAM e 5 μl de 2000 nm ROX. O dispositivo 10 foi construído como umdispositivo de detecção de PCR multiplex de dois canais tendo dois módulosópticos 16 para a detecção dos corantes.

O primeiro módulo óptico (o módulo FAM) continha um LED azul,filtro de excitação de 475 nm e um filtro de detecção de 520 nm. O segundomódulo óptico (o módulo ROX) continha um LED verde com um filtro deexcitação de 560 nm e um filtro de detecção de 610 nm. Uma outra opção seriaincorporar um LED laranja e um filtro de excitação a 580 nm para otimizar adetecção de ROX.

Foi conduzida uma análise PCR e os sinais fluorescente dasamostras foram multiplexados em um feixe de fibras ópticas bifurcado. O feixede fibras tinha interface com um único detector, especificamente um tubofotomultiplicador (PMT). Os dados foram coletados por uma placa de capturade dados da National Instruments (DAQ) com interface com um programa decaptura de dados Visual Basic rodando em um computador com finalidadegenérica. Os dados foram obtidos enquanto o disco estava girando a 104,7rad/s (1000 revoluções por minuto) (nominalmente). O módulo FAM e o móduloROX foram usados seqüencialmente para interrogar as amostras. Cadavarredura consistiu de uma média de 50 rotações. Os dados em bruto dos doismódulos ópticos são mostrados nas Figuras 22A e 22B.

O gráfico na Figura. 22A foi obtido energizando-se o LED nomódulo FAM e o gráfico na Figura 22B foi obtido energizando-se o LED nomódulo ROX.

Durante a análise, os dados coletados mostraram claramente quehavia uma defasagem de tempo associada aos módulos ópticos localizadosfisicamente em diferentes câmaras em qualquer dado momento. Foi calculadoum valor de defasagem determinando-se a defasagem de tempo entre osmódulos ópticos 1 e 2 para uma câmara particular, isto é, a câmara 82 nestecaso. Em outras palavras, a defasagem de tempo indica a quantidade deatraso de tempo entre os dados capturados pelo módulo FAM e os dadoscapturados pelo módulo ROX para a mesma câmara.

A Figura 23 é um gráfico que mostra os dados integradossubtraídos da defasagem para cada câmara. O FAM é indicado por barras emlinha pontilhada, ROX é indicado por barras em linha sólida e os dados ROXsão colocados sobre os dados FAM. Os dados mostraram que não havia sinaldo corante ROX no módulo óptico 1 e nenhum sinal do corante FAM no móduloóptico 2. Havia um fundo mais alto no módulo óptico 1, que pode ser retificadousando-se um conjunto de filtros otimizado. Os dados foram analisados paradeterminar o limite de detecção (LOD)1 descrito como o sinal equivalente aonível de ruído da linha de base. O nível de ruído da linha de base foi definidocomo a média de dez varreduras de uma câmara sem nada mais 3 vezes odesvio padrão.

O LOD foi determinado por um ajuste de quadrados mínimoslinear do sinal integrado colocado em gráfico versus a concentração dospadrões de FAM e de ROX. O LOD dos módulos FAM e ROX foram calculadoscomo sendo 1 e 4 nm, respectivamente, conforme mostrado nas Figuras 24 e 24B.

Claims (10)

1. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, caracterizado pelo fatode compreender:um motor para girar um disco que tem uma pluralidade decâmaras de processo, sendo que uma ou mais câmaras de processo contêmuma amostra;uma fonte de energia orientada para o disco que emite energiaeletromagnética; eum refletor que focaliza a energia eletromagnética em umaposição radial do disco para aquecer uma ou mais dentre a pluralidade decâmaras de processo.

2. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o refletor inclui uma ou maissuperfícies de reflexão elípticas que refletem a energia das laterais e dofundo da fonte de energia para o disco.

3. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o refletor inclui uma ou maissuperfícies de reflexão esféricas que refletem a energia do topo da fonte deenergia de volta para a dita uma ou mais superfícies de reflexão elípticas querefletem a energia para o disco.

4. SISTEMA DE DETECÇÃO, caracterizado pelo fato decompreenderum dispositivo de aquisição de dados eum dispositivo de detecção acoplado ao dispositivo de aquisiçãode dados, sendo que o dispositivo de detecção compreende:um motor para girar um disco que tem uma pluralidade decâmaras de processo, em que uma ou FRais câmaras de processo contêmuma amostra;uma fonte de energia orientada para o disco que emite energiaeletromagnética eum refletor que focaliza a energia eletromagnética em umaposição radial do disco para aquecer uma ou mais dentre a pluralidade decâmaras de processo.

5. SISTEMA DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 4, caracterizado pelo fato de compreender ainda um ativador dosensor de fenda para fornecer um sinal de saída para sincronização derotação do disco com a fonte de energia para aquecer seletivamente uma oumais câmaras de processo.

6. SISTEMA DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o refletor inclui uma ou maissuperfícies de reflexão elípticas que refletem a energia das laterais e dofundo da fonte de energia no disco.

7. SISTEMA DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o refletor inclui uma ou maissuperfícies de reflexão esféricas que refletem a energia do topo da fonte deenergia de volta para a uma ou mais superfícies de reflexão elípticas querefletem a energia no disco.

8. SISTEMA DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 4, caracterizado pelo fato de compreender ainda umapluralidade de módulos ópticos, sendo que cada um dos módulos ópticosinclui um canal óptico que tem uma fonte de luz selecionada para um corantediferente dentre os corantes e uma lente para capturar luz fluorescenteemitida do disco.

9. MÉTODO, caracterizado pelo fato de compreender:a rotação de um disco tendo uma pluralidade de câmaras deprocesso, sendo que uma ou mais câmaras de processo contêm uma amostra;a emissão de energia eletromagnética a partir de uma fonte deenergia;a reflexão da energia eletromagnética com um refletor efocalização da energia eletromagnética refletida em umaposição radial do disco para aquecer uma ou mais dentre a pluralidade decâmaras de processo.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que o refletor inclui uma ou mais superfícies de reflexão elípticas querefletem a energia eletromagnética emitida longe do disco, de volta para o disco.