Обработка образца фокусированной звуковой энергией

Обработка образца фокусированной звуковой энергией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к обработке образцов фокусированной звуковой энергией. В частности данное изобретение относится к устройству для облучения образца фокусированной звуковой энергией для обработки образца и способу облучения образца фокусированной звуковой энергией для обработки образца.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ ДАННОМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ

За последние годы были достигнуты успехи во многих аспектах устройств «образец на входе - результат на выходе» (sample-in result-out), также известных как системы общего микроанализа (microTAS) или лаборатория-на-чипе (lab-on-a-chip), по целому ряду причин увеличивая интерес к применению диагностики in vitro (IVD). Например, интеграция и миниатюризация приводят в результате к системам, нуждающимся в сравнительно небольшом допустимом риске загрязнения образца, обладающим высокой чувствительностью и коротким временем выполнения теста и уменьшенных затратах в расчете на тест. Кроме того, между образцом на входе и получением результата должно требоваться минимальное вмешательство оператора. Вмешательство оператора может быть выполнено относительно неподготовленным оператором при умеренных требованиях к условиям функционирования.

Известные методики обработки образцов звуковой энергией могут не подходить для определенных видов применения, таких как молекулярное устройство, поскольку после завершения звуковой обработки не может быть установлено различие между утечкой из картриджа, имеющего внутри жидкий образец, и жидкостью, используемой самим устройством. Это может являться недопустимым результатом обработки внутри этих устройств с применением такой связи жидкостей.

Кроме того, функция предварительной обработки, включающей комплексные операции, такие как, например, смешивание, выполняется отдельным и независимым образом по отношению к другим функциям обработки. Это противоречит общей тенденции в этой области к дальнейшей миниатюризации и интеграции. Еще более серьезно это противоречит, например, требованиям больницы или лаборатории, состоящим в том, чтобы иметь системы фактически небольшого размера, по причине очень ограниченного пространства, имеющегося в распоряжении в этих местах.

В дополнение, также молекулярные диагностические тесты часто включают методики со сложными пьезоматрицами, сложными системами контроля и сложными электрическими приводами. Эти методики являются дорогими, требуют значительной технической поддержки и также занимают много места.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью данного изобретения является обеспечения улучшенной обработки образцов.

Эта цель может быть реализована посредством предмета изобретения в соответствии с одним из независимых пунктов формулы изобретения. Варианты осуществления данного изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Определения и сокращения:

Следует указать, что применительно к данному изобретению будут использованы следующие определения и сокращения:

Сухая связь:

Термин «сухая связь» будет использоваться применительно к данному изобретению как полное прохождение звуковой энергии лишь через вещество, не являющееся жидкостью, от источника к образцу.

Звуковая энергия:

Термин «звуковая энергия» используется применительно к данному изобретению как включающий такие термины как акустическая энергия, звуковые волны, звуковые импульсы, ультраакустическая энергия, ультразвуковые волны, ультразвук, ударные волны, энергия звука, звуковые волны, акустические импульсы, импульсы, волны или любые грамматические формы этих терминов.

Фокальная область и фокальная точка:

«Фокальная область» или «фокальная точка», как они используются применительно к данному изобретению, означают область, где звуковая энергия конвергирует и/или попадает в цель или образец, хотя эта область не обязательно является единственной фокусной точкой.

Устройство:

Выражение «устройство» применительно к данному изобретению включает устройства для молекулярной диагностики, а также другие устройства. Видами применения устройств могут быть, например, здравоохранение/медико-биологические науки, пищевая промышленность, ветеринария и судебные виды применения.

Образец:

Следует недвусмысленно указать, что термин «образец» может включать образцы для молекулярного анализа, обрабатываемые устройством в соответствии с данным изобретением. Например, кровь, искусственная кровь, моча, материал, полученный путем аспирации, образцы с водой сходной вязкости, гетерогенные образцы или образцы на носителе, например от бронхоальвеолярного лаважа (BAL), слюна, трахеальный материал, полученный путем аспирации, спинномозговая жидкость (CSF), мазок и/или кисть с патогенным микроорганизмом. Тем не менее, это не означает, что любой другой вид вещества, твердого, жидкого, газообразного или любые их комбинации, не допускаются для использования в качестве образца и облучения фокусированной звуковой энергией согласно данному изобретению.

NA:

Обозначение «NA» будет использоваться для любой нуклеиновой кислоты.

Источник:

Применительно к данному изобретению термин «источник» будет использоваться как синоним термина «преобразователь». Кроме того, любое другое оборудование, которое обладает возможностью эмитирования звуковой энергии, как определено применительно к данному изобретению, содержится в источнике.

Путь распространения:

Выражение «путь распространения» описывает применительно к данному изобретению путь звуковой энергии из источника через любую комбинацию из по меньшей мере соединителя и картриджа к образцу. Другие элементы, такие как линзы, дополнительные соединители могут быть на пути распространения. Таким образом, на пути распространения звуковая энергия проходит также через промежуточные контактные слои этих различных элементов. Помимо этого могут содержаться другие слои, такие как, например, акустическое окно или интерфейсная среда.

Затухание:

Термин «затухание» применительно к данному изобретению относится к уменьшению интенсивности генерированной звуковой энергии. Это может быть обусловлено, например, отражением, поглощением, дифракцией или любой их комбинацией.

Обработка образца:

Термин «обработка» или «подготовка» используется применительно к данному изобретению, чтобы описывать взаимодействие фокусированной звуковой энергии с образцом. Посредством фокусирования звуковой энергии в образце различными специальными способами в образце вызываются акустохимические и/или акустофизические реакции, чтобы создавать функциональные возможности, такие как, например, смешивание, диспергирование, перемешивание, элюирование из мазков или щеток, разжижение, лизис или высвобождение клеток. Тем самым, определение «обработка» также описывает акустофизические и/или акустохимические взаимодействия во время процесса, называемого «предварительная обработка». Другими словами, «обработка» включает, помимо других функциональных возможностей, «предварительную обработку» образца.

Рабочая камера:

Выражение «рабочая камера» будет использоваться аналогично «камере» и «камере картриджа».

Ультразвук:

Термины «ультразвук» и «ультразвуковой» будут использоваться для цикличного звукового давления с частотой между 20 кГц и 100 кГц.

Фокусированный ультразвук высокой интенсивности (HiFu):

Термин «HiFu» будет использоваться применительно к данному изобретению в качестве сфокусированного акустического поля с номинальными частотами в интервале от 0,2 МГц до 10 МГц, при амплитудах, выбранных так, чтобы они были достаточными для создания ударных волн высокого давления и/или кавитации в фокальной зоне. Размеры фокальной зоны (длина и диаметр) зависят от вида исходного преобразователя (например, естественного фокусирования плоскостью или принудительного фокусирования коническими/сферическими исходными преобразователями). Примерные масштабы длины для номинального частотного диапазона составляют (суб)миллиметры.

Система «образец на входе - результат на выходе»:

Система, в которой размещается образец (например, биологический образец), выполняет все необходимые шаги приготовления, чтобы подготовить его для определения данных любого вида, выполняет определение и предоставляет результаты определения. Например, может быть предоставлено устройство для молекулярного анализа образцов, таких как, например, кровь или другие клетки, которое обеспечивает все необходимые этапы анализа, от подачи природного, необработанного образца до выдачи результатов анализа.

Линзы:

Применительно к данному изобретению термин «линзы» может быть использован как компонент или система, которая обеспечивает рассеяние или конвергенцию звуковой энергии. Любое вещество, способное влиять на характеристики распространения генерированной звуковой энергии, должно рассматриваться как включенное в пределы термина «линзы».

Граница раздела/интерфейсная среда:

Применительно к данному изобретению путь распространения звуковой энергии может содержать несколько компонентов, таких как источник, полностью твердотельный соединитель и картридж. Для того чтобы описать переходы или зоны, в которых эти различные элементы пути распространения связаны один с другим посредством физического контакта, используются термины «граница раздела» и «интерфейсная среда». Например, если соединитель находится в физическом контакте с картриджем, интерфейсная среда соединителя описывает материал, используемый в соединителе в этой зоне соединителя, приведенной в контакт с картриджем.

Соединитель:

Термин «соединитель» будет использоваться применительно к данному изобретению в качестве элемента, который является частью пути распространения звуковой энергии и может передавать, вместе с другими элементами, звуковую энергию от источника к картриджу. Кроме того, термин «соединитель» будет использоваться аналогично термину «полностью твердотельный соединитель».

Твердотельный гель:

Применительно к данному изобретению «твердотельный гель» содержит лишь гелеобразующий материал. Он является полностью твердотельным и в то же самое время является гелем. Жидкие вещества полностью устранены в твердотельном геле. Соответственно, вода или гидрогель устранены при использовании твердотельного геля. Таким образом, термин «гель» применительно к данному изобретению используется аналогично термину «твердотельный гель».

Следует заметить, что варианты осуществления, описанные далее, аналогичным образом относятся к устройству для облучения образца фокусированной звуковой энергией и способу облучения образца фокусированной звуковой энергией. От различных комбинаций вариантов осуществления могут возникать синергические эффекты, хотя они могут не быть описаны в прямой форме или подробно.

Далее следует заметить, что все варианты осуществления данного изобретения, относящиеся к способу, могут быть выполнены при том порядке этапов, который описан, однако он не должен рассматриваться как единственный и обязательный порядок этапов способа. Все другие порядки и комбинации этапов способа раскрыты посредством данного утверждения.

В соответствии с первым аспектом данного изобретения, предусматривается полностью твердотельный соединитель для полностью сухой связи звуковой энергии между источником и картриджем. Соответственно, в первом примерном варианте осуществления данного изобретения представлено устройство для облучения образца фокусированной звуковой энергией, чтобы обработать образец, при этом устройство содержит прибор, картридж, полностью твердотельный соединитель и источник для генерации звуковой энергии. Кроме того, картридж имеет камеру для приема образца, и полностью твердотельный соединитель предоставляет полностью сухую связь для звуковой энергии между источником и картриджем. Прибор и картридж приспособлены для введения картриджа в прибор, при этом картридж и прибор являются разделяемыми.

Далее будут подробно пояснены возможные дополнительные особенности и преимущества устройства в соответствии с первым примерным вариантом осуществления.

Другими словами, посредством вставки картриджа в прибор создается полностью сухой путь распространения для фокусированной звуковой энергии от источника к образцу. Все различные сухие компоненты прибора, картриджа, полностью твердотельного соединителя и источника, тем самым, соединены полностью сухим образом после вставки картриджа в прибор. Соединитель обычно передает звуковую энергию от одного своего конца к другому концу. Следует ясным образом указать на то, что полностью твердотельный соединитель расположен в устройстве таким образом, что он дополняет или заканчивает путь распространения звуковой энергии между источником и картриджем в виде сухого пути. Иными словами, путь распространения содержит перед вставкой полностью твердотельного соединителя первый сухой частичный путь распространения и третий частичный путь распространения. Посредством вставки соединителя между этими двумя частями предоставляется отсутствующий второй частичный путь. Полный путь распространения может, например, быть образован, во-первых, из материала, присоединенного к фокусирующему преобразователю, во-вторых, из полимерного соединителя и, в-третьих, из фольги между соединителем и картриджем. Таким образом, достигается полностью сухая связь между источником и картриджем. Соответственно, полностью твердотельный соединитель не должен сам образовывать весь путь распространения, однако, если это желательно, то примерный вариант осуществления данного изобретения может это реализовать.

Поэтому устраняется применение воды или гидрогеля или любого геля, содержащего жидкие вещества. Соответственно, после завершения облучения образца звуковой энергией может быть установлено ясное различие между возможной утечкой из картриджа, содержащего жидкое вещество, и связывающей средой. Другими словами, ситуации с высоким риском загрязнения вследствие утечки из картриджа могут быть распознаны пользователем устройства более ясно и более быстро.

Когда прибор и картридж являются полностью разными компонентами, они физически разделены, или по меньшей мере отделимый объем образца, подлежащего обработке, может быть выбран посредством подбора разных картриджей. Кроме того, камера картриджа может не быть полностью заполнена образцом и иметь, соответственно, дополнительный воздушный слой внутри камеры над образцом. Это может приводить к нескольким техническим преимуществам по сравнению с так называемыми проточными системами. Примером преимущества воздушного слоя над образцом является то, что посредством HiFu может быть создано энергичное перемешивание, обеспечивающее возможность обработки образца с объемами, много большими, чем объем фокальной зоны. Например, посредством создания фонтана жидкого образца с помощью облучения HiFu может быть предоставлен механизм перемешивания с циркуляцией жидкого образца, которая является неизбежной в цикле фонтанирования. Тем самым фокальная зона, в которой энергия HiFu создает фонтан, может быть совсем небольшой по сравнению с объемом образца, однако, тем не менее, посредством HiFu инициируется процесс перемешивания с помощью фонтана. Соответственно, посредством этого примерного варианта осуществления данного изобретения может быть исключена необходимость в облучении всего объема образца, который должен быть перемешан. Другими словами, большой образец может быть обработан посредством сравнительного небольшого устройства.

Кроме того, HiFu может создавать фонтан, который может быть использован для создания кавитации при сравнительно низких (пониженных) мощностях. Центры кавитации могут быть введены в образец каплями фонтана, возвращающимися в жидкость, что может уменьшать пороговую мощность по сравнению с гомогенной кавитацией в воде на порядок величины. Другими словами, посредством образования фонтана из образца (например, когда образец является жидкостью) минимальная мощность для преобразователи и, соответственно, минимальная звуковая энергия, которая должна быть излучена из источника, могут быть уменьшены. Это может предоставлять преимущества, описанные в связи с данным изобретением.

Другими словами, фонтан, в дополнение к перемешиванию образца и уменьшению пороговой мощности кавитации, может быть использован для охлаждения образца, поскольку фонтан создает много большую контактную поверхность образца с окружающим воздухом внутри картриджа.

Физическое разделение картриджа и прибора может приводить к неинтегрированной системе, что означает, что источник, соединитель и картридж могут быть выбраны и применены для измерения независимо один от другого. Другими словами, когда установлена граница раздела между тремя составляющими частями системы (источником, соединителем и картриджем), может быть сделан независимый выбор этих трех составляющих частей, если данный выбор соответствует границе раздела.

Вследствие того, что размер картриджа и камеры не зависят от размера и формы источника и соединителя, возможно увеличение объема картриджа без необходимости изменения акустических характеристик устройства. Недостатком проточных систем по сравнению с этим вариантом осуществления данного изобретения может быть то, что в их случае невозможно увеличение камеры без необходимости увеличения также и преобразователя.

Кроме того, можно быть уверенным в фокусировании в фокальной зоне и устранении зависимости от взаимодействия звуковой энергии со стенкой камеры. Другими словами, стенки камеры не используются в качестве преобразователя. В отличие от этих известных систем следует принимать во внимание, что резонансные частоты стенок камеры зависят от геометрии и свойств материала. Эти системы должны согласовывать их с частотой источника. Поскольку это не зависит от взаимодействий акустического поля и стенок описанным образом, то увеличение камеры может быть сделано независимо от выбора преобразователя.

Поскольку картридж является физически отделимым от прибора, то картридж может быть одноразовым, расходным и сменным картриджем, что может приводить к недорогой системе для анализирования образца фокусированной звуковой энергией. После обработки образца картридж может быть выброшен без необходимости в выбрасывании источника или соединителя. Соответственно, возможным путем использования сухой связи является обеспечение множества измерений одним единственным прибором и одним твердотельным соединителем и одним источником для множества разных картриджей с разными образцами.

Устройство может также содержать линзу для фокусирования генерированной звуковой энергии в образце.

Кроме того, облучение образца фокусированной звуковой энергией вызывает обработку образца.

Источник или преобразователь может быть плоским или изогнутым пьезоэлектрическим преобразователем, функционирующим на частотах между килогерцами и вплоть до мегагерц. Диаметр преобразователя может составлять, например, между 5 мм и 35 мм, чтобы отвечать интервалу объема (0,2 мл - 10 мл), соответствующему процессу в картридже. Фокусное расстояние преобразователей может варьироваться от 5 мм до 80 мм. Входная электрическая мощность преобразователя может варьироваться от 2 Вт до 100 Вт. В соответствии с этим примерным вариантом осуществления данного изобретения обработка образцов возможна при более низких мощностях по сравнению с соответствующей известной технологией. Соответственно, устраняется нагревание вследствие поглощения звуковой энергии окружающей средой, особенно веществом между источником и образцом, делая возможным введение сухой связи.

Преобразователь может функционировать в непрерывном режиме или в пульсирующем режиме. Сигнал, приложенный к преобразователю, может иметь разные и меняющиеся формы: например, синусоидальную, прямоугольную, треугольную или любые их комбинации. Частота может быть дополнительно отрегулирована, чтобы компенсировать сдвиг частоты вследствие нагревания или изменить фокусное расстояние.

Картридж может иметь одну из следующих характеристик: может быть одноразовым, расходным, сменным, может содержать одну камеру или несколько камер, может содержать один образец или несколько образцов, иметь промышленное применение. Материал картриджа может быть, например, полиэтиленом (PE), полипропиленом (PP), полиэтилентерефталатом (PET), полиметилпентеном (PMP), полиметилметакрилатом (PMMA), поликарбонатом (PC) и полистиролом (PS), не ограничиваясь ими.

В дополнение к этому картридж является также компонентом, физически независимым от соединителя. Соответственно, картридж является отличным компонентом и отделимым от прибора и также от соединителя. Этот примерный вариант осуществления данного изобретения не исключает того, что соединитель, размещен или закреплен на картридже или приборе и включает в себя эту возможность.

Основным преимуществом является то, что вся желательная и необходимая обработка образца может быть выполнена в одной единственной камере картриджа. Кроме того, вся обработка прикладываемой звуковой энергией может быть сделана в соответствии с принципом «образец на входе - результат на выходе» со всеми необходимыми приведениями в действие, происходящими от одного единственного источника устройства. Посредством фокусированной звуковой энергии образец может быть обработан с использованием нескольких различных функциональных возможностей, таких как предварительная обработка образца и лизис в одной единственной камере, являющейся рабочей камерой. В особенности HiFu может быть использован для этих процессов.

Для того чтобы достичь высокой интенсивности звуковой энергии в месте приема (камере в картридже и, соответственно, в образце), предпочтительно, чтобы качество фокуса источника или преобразователя и/или линзы являлось достаточным, чтобы затухание звуковых колебаний в материалах на пути распространения звуковой энергии являлось достаточно низким, что означает низкое акустическое сопротивление и/или небольшую толщину, и чтобы отражение на границах раздела материалов на пути распространения звуковой энергии являлось достаточно низким, что означает для сухого соединителя то, что толщина и шероховатость двух контактирующих слоев должны быть достаточно малыми. Этот примерный вариант осуществления данного изобретения отвечает этим требованиям.

Энергия может подаваться к источнику от прибора посредством, например, выводов или щеток. Полностью твердотельный соединитель может содержать различные участки, части или сегменты.

Кроме того, может создаваться сухая связь, которая для микромасштабного контакта между, например, источником и соединителем (первый слой) и/или соединителем и картриджем (второй слой) может приближаться к условию непосредственного контакта, другими словами, такого плотного, насколько это возможно, чтобы достичь эффективной сухой связи. Соответственно, поверхности двух слоев могут быть такими конформными в микромасштабе или наномасштабе, насколько это возможно, чтобы минимизировать или устранить воздушные карманы между двумя слоями сухого контакта.

Другими словами, чтобы минимизировать или устранить воздушные карманы, устройством могут удовлетворяться следующие требования: шероховатость поверхности может быть достаточно малой для источника, соединителя, картриджа, полностью твердотельного соединителя и интерфейсной среды. Также используемые материалы могут быть достаточно «гибкими», чтобы достичь конформности. В связи с этим порядок конформности может рассматриваться как жидкости>гидрогели>твердые гели>каучуки>(эластичные) пленки>термопластичный полимер>термоотверждающиеся материалы, металлы, керамика и другие твердотельные материалы.

Звуковая энергия или звуковое излучение может распространяться через первую часть пути несфокусированным и может затем быть сфокусировано внутри второй части пути, чтобы распространяться сфокусированным через третью часть пути до образца. Также возможно предшествующее или последующее фокусирование.

Мощность, требующаяся для процесса создания кавитации в образце, может быть уменьшена посредством этого примерного варианта осуществления данного изобретения, поскольку в камеру могут быть введены дополнительные центры зародышеобразования (например, элемент с подходящей высокой шероховатостью поверхности, например, стержень) или может быть создан фонтан. Капли, падающие назад от фонтана в образец, могут уменьшать эту пороговую мощность. Поскольку представленная конструкция предоставляет обе эти возможности, то HiFu низкой мощности может быть использован для подготовки и обработки образца.

Поскольку требуемая мощность может быть уменьшена посредством данного изобретения, то можно избежать дополнительной рефракции, создаваемой при высоких интенсивностях.

В соответствии с другим примерным вариантом осуществления данного изобретения фокусированная звуковая энергия представляет собой фокусированный ультразвук высокой интенсивности (HiFu).

Таким образом, номинальные частоты могут находиться в интервале от 0,2 МГц до 10 МГц, при амплитудах, выбранных таким образом, чтобы быть достаточно эффективными для создания ударных волн высокого давления и/или кавитации в фокальной зоне. Размеры фокальной зоны могут зависеть от типа исходного преобразователя. Примерные масштабы длины для номинального частотного диапазона составляют (суб)миллиметры. Кроме того, может быть использован плоский или изогнутый пьезоэлектрический преобразователь, функционирующий между 0,2 МГц и 10 МГц или между 0,75 МГц и 3 МГц или между 1 МГц и 2 МГц. Диаметр преобразователя может составлять, например, между 5 мм и 35 мм, чтобы отвечать интервалу объема (0,2 мл - 10 мл), соответствующему процессу в картридже. Фокусное расстояние преобразователей может варьироваться от 5 мм до 80 мм. Входная электрическая мощность преобразователя может варьироваться от 0,5 Вт до 100 Вт.

Другими словами, этот примерный вариант осуществления данного изобретения может быть использован в качестве молекулярного устройства с HiFu для обработки и/или анализа молекулярных образцов. В связи с этим жидкое вещество не должно использоваться для передачи звуковой энергии от источника к образцу. Соответственно, риски загрязнения жидкостью могут быть уменьшены, и посредством использования одноразовых или расходных картриджей может быть предоставлен несложный, дешевый и быстрый путь измерения характеристик образца плюс подготовки образца посредством устройства и, соответственно, посредством HiFu.

Вследствие сравнительно короткой длины волны HiFu по сравнению с ультразвуком возможна улучшенная фокусировка на области меньших размеров. Это приводит к преимуществу c миниатюризации.

В дополнение к этому разные различающиеся формы фокальной области могут быть использованы для обработки образца посредством HiFu.

Поскольку HiFu предоставляет пользователю возможность обработать образец, например, при таких функциональных возможностях, как смешивание с реагентом, циркуляция, высвобождение клеток, патогенных микроорганизмов и матричного материала из мазка, высвобождение клеток, патогенных микроорганизмов и матричного материала из кисти, разжижение, инкубация образца с реагентом при комнатной температуре или повышенной температуре, взбалтывание, смешивание; перемешивание, экстракция, экстракция нуклеиновой кислоты (NA), генерация потока, гомогенизация образца, отделение центрифугированием, и любых их комбинациях, лизис, лизис микроорганизмов, инкубация образца с реагентом при комнатной или повышенной температуре, и любых их комбинациях, то создается огромное разнообразие видов применения для устройства.

Кроме того, известные системы могут быть ограничены физикой процесса, поскольку реальная миниатюризация передатчика ультразвука может быть невозможной; известные системы могут, соответственно, ограничиваться размером примерно 100 мм. Этот вариант осуществления данного изобретения может быть миниатюризирован до размера меньше чем 100 мм.

Далее другим недостатком известных систем может являться то, что резонансная частота ультразвуковой камеры зависит от конструкции и материала и должна соответствовать выбранной частоте передатчика ультразвука. Производственные допуски, возможно, должны включать эту зависимость. В противоположность этому любая резонансная частота устройства может не приниматься во внимание, как описано выше.

Кроме того, другие приборы, использующие звуковую энергию, могут быть ограничены камерой малого объема, поскольку в соответствии с базовыми физическими законами механики увеличение в размерах означает уменьшение резонансной частоты камеры или системы. Параллельно существующие в спецификации образца требования к частоте ультразвука могут, таким образом, сделать непригодным размер камеры. Это может ограничивать диапазон видов применения такого известного прибора.

В противоположность этому представлена неинтегрированная система, в которой картридж является физически независимым, т.е. отделенным от источника и соединителя, как описано выше. Может быть, что резонансная частота камеры не должна приниматься во внимание, когда выбирается желательный размер картриджа или камеры. Это является важным преимуществом по сравнению с известной технологией.

Кроме того, этот примерный вариант осуществления предоставляет возможность избежать, при необходимости, проточной методики, которая может усложнять объединение с инкубацией при повышенной температуре. Кроме того, эти проточные методики могут иметь необходимость в предоставлении некоторых видов гранул в камерах. Однако в случае, когда протекание может быть желательно, данная идея может это обеспечить.

Другими словами, этот примерный вариант осуществления данного изобретения отличается от методики с применением ультразвука, воздействующего на стенку камеры. В этих известных системах резонансная частота зависит от геометрии и/или материала устройства.

Кроме того, в отличие от проточных систем, которые используют гомогенную кавитацию, мощность может быть уменьшена в этом примерном варианте осуществления, поскольку этот примерный вариант осуществления данного изобретения может быть применен для образования воздушного слоя в камере, который делает возможным введение центров зародышеобразования или образование фонтана, как описано выше. Посредством дополнительных центров зародышеобразования, таких как стержень, который введен в камеру, или посредством описанного фонтана пороговая мощность для инициирования кавитации может быть уменьшена. Кроме того, может быть предоставлена возможность инкубации образца, хотя не вся текучая среда образца должна находиться в фокальной зоне.

Это может предоставлять возможность пользователю использовать меньшие преобразователи и меньшие мощности, что обеспечивает возможность включения полностью твердотельного соединителя или сухой связи. Кроме того, может быть облегчена комбинация с инкубацией.

В дополнение к этому примерному варианту осуществления данного изобретения предоставляется возможность использования дополнительных различных функций, например, элюирования мазков в рабочей камере. Поскольку HiFu используется с сухой связью, он позволяет определить утечку картриджа, и поэтому загрязнение может быть обнаружено на ранней стадии.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления данного изобретения источник является частью прибора или частью картриджа.

В первом примере этого варианта осуществления источник может быть включен в прибор устройства. Соответственно, несколько картриджей может быть облучено один за другим посредством одного и того же источника звуковой энергии. Соответственно, результаты измерений для разных картриджей могут быть более сравнимыми и надежными, поскольку могут быть исключены отклонения, происходящие от разных источников.

Во втором примере этого варианта осуществления данного изобретения источник является частью картриджа. Например, картридж может быть снабжен источником и полностью твердотельным соединителем, расположенным между источником и картриджем. Например, они могут быть склеены вместе в один узел. Также могут быть использованы другие возможности закрепления. Посредством включения этого узла в прибор обеспечивается электрическое соединение между узлом подачи питания для источника. Соответственно, в этом варианте осуществления данного изобретения создается полностью сухая связь.

Посредством интеграции источника с картриджем возможны предварительный выбор или предварительная адаптация конкретного источника для определенных целевых измерений. Соответственно, в сочетании с прибором могут быть использованы различные виды картриджей с конкретно выбранными источниками для этих картриджей и для конкретных измерений посредством одного единственного прибора. Это означает увеличение области функционирования прибора. В дополнение к этому картриджи и источники, закрепленные на картриджах, могут быть одноразовыми, и, таким образом, может предоставляться дешевое и неусложненное решение для обработки различных образцов в разных картриджах с разными источниками, присоединенными посредством одного единственного прибора.

В соответствии с другим примерным вариантом осуществления данного изобретения, прибор и картридж расположены в такой комбинации, что посредством вставки картриджа в прибор образуется путь распространения для передачи звуковой энергии от источника к образцу, при этом путь распространения не содержит жидкого вещества.

Другими словами, взаимосвязь картриджа и прибора во время процесса вставки приводит к пути распространения с полностью сухой связью. Поэтому соответствующие поверхности прибора и картридж приводятся в соприкосновение в процессе вставки, и они могут иметь форму для создания, например, пути с закрытой формой или пути с посадкой с натягом. В дополнение к этому подгонки формы контура прибора и картриджа дополнительно предназначена для приложения давления между этими элементами, и может быть предусмотрен дополнительный соединитель. Другими словами, лишь твердотельные материалы или газообразные материалы, такие как воздушные карманы, присутствуют на пути распространения звуковой энергии.

В соответствии с другим примерным вариантом осуществления данного изобретения, полностью твердотельный соединитель сформирован из материала, выбранного из группы, содержащей твердотельный гель, каучук, эластичную пленку, материал на базе полимера, термопластичные полимеры, полимер, имеющий низкое затухание звуковых колебаний, металл, полупроводник, керамику, полипропилен, алюминий и многослойные пакеты этих материалов.

Следует ясным образом указать на то, что полностью твердотельный соединитель может быть образован из материала на базе полимера.

Используемые материалы могут обладать характеристиками эластичности, которые предоставляют возможность соответствующего согласования соединителя с формой компонента устройства, например, картриджа или источника. Соответственно, материал полностью твердотельного соединителя может быть выбран таким образом, что воздушные карманы на любой границе раздела на пути распространения минимизированы или устранены, чтобы достичь эффективной сухой связи. Кроме того, полностью твердотельный соединитель может также содержать вышеуказанные материалы в качестве частичных компонентов, и другие не упомянутые материалы могут содержаться в полностью твердотельном соединителе.

Расчеты показали, что пакет мог бы увеличить количество энергии, которая могла бы передаваться к месту приема, однако за счет более сложного соединителя. Другими словами, может быть использовано согласование акустического сопротивления. Соответственно, полностью твердотель