CN109416300A - 流动池组件固定***和方法 - Google Patents

Abstract

流动池和匣体组件可以被装载到处理***中，例如用于基因排序。该***定位该组件，然后被致动以在X方向和Y方向上将该组件移动到期望的参考位置。进一步的致动促使夹具接触流动池或匣体或两者，以在处理期间施加压紧力。真空卡盘可以提供进一步的压紧力。流体连接也由与流动池接触的歧管实现。压紧力抵消了将歧管密封到流动池所需的力。

Description

流动池组件固定***和方法

相关申请

本申请要求2016年11月23日提交的序号为15/359,848的美国申请和2016年11月23日提交的序号为N2017853的荷兰申请的优先权；上述申请中的每个申请在此通过引用以其整体并入。

背景

微阵列越来越多地用于多种目的，特别是用在感兴趣的分析物的处理和检测中，例如在生物应用中。在这样的设置中，微阵列形成在基底上。分析物，例如感兴趣的分子，可以形成或沉积在基底上的位置点处。微阵列可用于构建、成像或分析生物材料，例如脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)的链，尽管许多其它分析物可能被装载和处理。当用于DNA和RNA分析时，这样的微阵列可用于结合、构建(例如杂交)和研究这些分子的片段。当分子来源于测试对象或患者时，该处理可以揭示组成这些片段的核酸的序列，且这些序列可以拼接在一起以确定对象的基因组的所有部分。

在许多应用中，微阵列位于称为流动池的组件中以用于处理。流动池保护微阵列和装载在其上的分子，并允许将其他化学物质引入微阵列的环境中，例如，用于与装载的分子反应。流动池还通常允许对结合分子的位置点进行成像，并将所得到的图像数据用于所需的分析。

随着这项技术的改进，传统的流动池设计，以及允许其被装载和适当定位以用于处理的设备的设计都有所发展。在许多情况下，在这些设计中，重要的不仅是流动池的鲁棒性和保护的可靠性，而且是它们允许流动池(和微阵列)相对于处理和成像部件的定位的高精度。这些部件的公差可能是需要加以要求的，特别是对于成像以及涉及移动时的流动池的位移。密封的流体连接也是有用的，并且可以快速准确地形成这些连接。此外，为了提高产量，这些操作中的许多或全部可以是自动化或半自动的，包括流动池的固定和定位，以及流体连接的完成。

因此，对于改进技术以便适应在处理和成像设备中的微阵列上存在持续的需求，尤其在可靠和有效的流动池设计以及将流动池固定到处理设备中的***的设计上存在特殊的需求。

概述

本公开描述了一种流动池固定***和方法，其被设计以用于回应这样的需求。根据本公开的一个方面，一种用于微阵列流动池组件的固定***可以包括在操作中接收流动池组件的支撑件，以及固定臂，该固定臂是可致动的，以在垂直于流动池组件的平面的Z方向上将流动池组件朝向支撑件拉动成接合。该***还包括：第一驱动元件和第二驱动元件，第一驱动元件是可致动的，以在垂直于Z方向的X方向上推动流动池组件进入第一参考位置，第二驱动元件是可致动的，以在垂直于Z方向和X方向的Y方向上推动流动池组件进入第二参考位置。在单个固定操作中，致动***致动固定臂以在Z方向上将流动池组件朝向支撑件拉动，致动第一驱动元件以在X方向上推动流动池组件进入第一参考位置，以及致动第二驱动元件以在Y方向上推动流动池组件进入第二参考位置。

还公开了一种用于微阵列流动池组件的固定***，该固定***可以包括在操作中接收流动池组件的支撑件，以及固定和定位组件，该固定和定位组件通过单个操作接合该流动池组件，以在垂直于流动池组件的平面的Z方向上将流动池组件朝向支撑件推动，并且在垂直于Z方向的X方向上推动流动池组件进入第一参考位置，以及在垂直于Z方向和X方向的Y方向上推动流动池组件进入第二参考位置。

还公开了一种用于将流动池组件固定在处理设备中的方法，该方法可以包括将流动池组件布置在处理设备的支撑件上，以及致动固定和定位组件，该固定和定位组件通过单个操作接合该流动池组件，以在垂直于流动池组件的平面的Z方向上将流动池组件朝向支撑件推动，并且在垂直于Z方向的X方向上推动流动池组件进入第一参考位置，以及在垂直于Z方向和X方向的Y方向上推动流动池组件进入第二参考位置。

附图

当参考附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更容易理解，在所有附图中，相同的字符表示相同的部分，其中：

图1是采用了本技术的各方面的诸如用于生物样本的示例的微阵列处理***的图表式概略图；

图2是可以包括在图1所示类型的***中的功能部件的图表式概略图；

图3是装载到所预期类型的处理***的流动池、匣体和平台中的示例的微阵列的平面图；

图4是示例的流动池以及用于将流动池固定在***中并将其移动到所需的参考位置的组件的分解图；

图5是示例的匣体和流动池的下侧的平面图；

图6是装载到***光学器件下方的***中的示例的匣体和流动池的局部剖视图；

图7-10是流动池的“公共”侧或输入侧的示例的固定组件的透视图，其示出了处于“夹具臂抬起”位置的某些结构元件；

图11-13是其中夹具臂降低的组件的透视图；

图14和图15是组件的侧视图；

图16-18是流动池的相对侧的示例的固定组件的侧视图；且

图19是示出了在组件中固定流动池和移动到参考位置的示例操作的流程图。

详细描述

现在转回到附图并首先参考附图1，附图1示出了由附图标记10指定的微阵列处理***。该***可以包括样本制备***12，该样本制备***12可以与诸如排序设备的其他部件分离。样本制备***12允许制备分子样本或分析物以用于分析。如图中所示，样本16通常取自个体或对象，如人、动物、微生物、植物或其他供体。当然，该***可以与除了从生物体中提取的样本以外的样本一起使用，包括非有机分子、合成分子等。样本可以在被引入到流动池20中的阵列18的库中制备。该阵列将具有在已知或确定的位置定义的位置点。在该已知或确定的位置处，样本分子被附着和放大以用于分析。阵列定位在流动池中，以允许将样本引入流体介质中，以及允许引入用于分析样本的化学物质，例如通过在阵列的位置点附着分子、标记引入的分子、对标记的分子成像、阻挡标记、冲洗流动池以及任何其他处理技术，上述处理技术可以被循环进行，直到成像和分析的许多连续操作完成。流动池本身保持在匣体中，如下文更全面描述的，该匣体可被引入到分析***并保持在适当位置。

一旦在流动池及其匣体中制备好样本，样本就可以被放置在排序仪器14中，如图1以图表所表示的。该仪器可以包括平台和相关的平台控制电路24。该平台允许接收和固定包含流动池和阵列的匣体，并且可以用于在处理期间在多个轴上移动阵列。例如，在Z轴上(其可以竖直定向)，阵列可以朝向和远离成像光学器件移动，例如用于聚焦(并且在一些情况下，成像***的一部分可以在该Z方向上移动)。在垂直于Z轴的可被称为XY平面的平面上，平台可移动流动池(通过匣体的移动)以便在两个维度上移动阵列，从而允许对阵列上的所有感兴趣区域成像(在某些情况下，光学器件可替代地平行于该XY平面移动或也可平行于该XY平面移动)。平台可包括小型马达、传感器和其它致动器或反馈装置，该小型马达、传感器和其它致动器或反馈装置允许检测位置和移动，并允许控制电路根据需要调节阵列的位置和移动。

该仪器还将包括成像***和相关联的控制电路26。虽然许多不同的技术可以用于成像，或者更一般地用于检测阵列位置点处的分子，但是当前预期的实施例可以在引起荧光标记激发的波长上利用共焦光学成像。这些标记借助于其吸收光谱而被激发，反过来又借助于其发射光谱返回荧光信号。成像***适于捕获这样的信号，以在允许分析信号发射位置点的分辨率处理像素化的图像数据，并处理和存储产生的图像数据(或从其导出的数据)。

该仪器还包括流体***和相关联的控制电路28。流体***允许特定的流体，该特定的流体可以包括在循环处理和分析期间的适当时间可附着于阵列位置点以被引入到流动池中的分子。流体***可包括用于此目的的阀，以及泵或任何其它流体加压或输送部件，这些部件在处理期间使所需的流体进入，并使该所需的流体以受控的方式通过流动池引入。流体***或另一个平行***也可以通过加热和冷却来控制光电池(photocell)中的温度。

图1中的方框30表示仪器控制***。元件的该集合可以被认为是仪器子***的整体或监控或协调控制***，即仪器的平台、成像***、流体***和任何其他辅助***，包括用于加热和冷却，以及用于***和其他部件之间的本地和远程地通过接口相接。通常，仪器控制***30将包括处理电路32，其可以包括一个或多个通用或专用的处理器或计算机。存储器电路34用于存储程序、设置、控制或处理参数，以及执行由处理电路32执行的仪器的加载、处理、成像和其他任务所需的任何其他信息。由附图标记36标记的接口电路可以包括用于允许处理电路32发起和发出命令以启动其他控制电路以及用于接收来自传感器的反馈所需的任何接口电路，包括用于固定匣体和流动池、阵列的移动、阵列的成像、流体通过流动池的移动等。这种接口电路还可以允许操作员通过操作员接口38与***交互。在许多情况下，操作员接口38将集成在***中，用于某些设置、样本信息、测试信息、状态、错误等的显示。接口38还可以允许操作员输入命令。

接口电路36还可以允许***与如附图标记40所表示的外部***或远程***和存储器通过接口相接。这种外部***可以是仪器的本地***，也可以在远程位置。此外，许多分析任务可以在样本处理后执行，甚至在更晚的时间或不同的位置执行。外部存储器还可以包括基于云的数据存储。存储的数据和随后的分析可以允许读取图像数据、处理图像数据以识别样本中的分子、存储和处理数据以进行排序以及编译分子的延伸长度、基因组排序等。

图2更详细地示出了存储器电路34以及仪器的处理和接口部件。如上所述，存储器电路34将包括在样本处理期间在仪器中执行的数据、设置和例程。存储器电路可以包括任何期望类型的易失性和非易失性存储器，例如，仅作为示例，可编程只读存储器、闪存、随机存取存储器，包括板载和非板载存储器。存储器电路可由一个或多个处理器32访问，用于访问仪器的设置和程序，用于执行存储在存储器电路中的例程，以及用于存储图像数据和其他感测信号。

在图2所示的实施例中，示出了某些存储的例程或程序。例如，存储器电路会存储由附图标记42表示的匣体和流动池的装载和固定程序。当匣体和流动池被装载到仪器中时，这种程序被执行，尽管这在当前设想的实施例中是手动执行的，但是可以设想某些自动或半自动的装载。通常，如上文所指出的，匣体和流动池是在阵列中的样本制备之后。基于程序，处理器可以指示仪器的部件移动到装载位置，将匣体和流动池平移到期望的X和Y的参考位置，将匣体和流动池固定就位，致动相关部件，例如真空，启动流体部件的致动，例如与匣体和流动池配合的流体歧管，等等。这些处理技术可以以自动或半自动的方式执行。下面提供了这种装载和固定的细节。平台的真空卡盘和/或其它周围部件可以一起被认为是匣体和流动池的支撑件。此外，一旦流动池被装载在匣体中，在这里这些可以一起被称为“流动池组件”。

图2中的附图标记44示出了匣体和流动池的识别程序。在某些实施例中，标记、标签或任何其他期望的标示可被提供在匣体或流动池上，用于识别可由仪器检测到的任何有用信息，例如待执行的测试或处理、示例的目标供体或任何其他相关的数据。程序44可以允许检测数据，处理数据，并结合仪器执行的成像和/或分子特征以期望的形式存储数据。

流体控制程序46允许对诸如例如阀、泵、压力和流量传感器、歧管控制元件等的流体元件进行排序。一般来说，流体控制程序会与匣体的和流动池固定程序的元件集成，以允许在光电池和匣体固定就位并与流体歧管形成密封连接之后启动流体控制信号。

光学***控制程序48允许处理电路移动光学器件或匣体和流动池，或两者，以便对阵列的位置点成像。例如，在一个示例的排序应用中，一旦合适的分子已经被引入并附着在位置点处，则流体控制程序可以允许冲洗流动池，随后流动池移动到期望的位置，以便由成像***成像。一旦成像在特定循环中完成，就可以发出进一步的指令来移动流动池，移动光学***，为排序的连续操作引入流体和成分，等等，直到完成所有期望的排序。

如上文所指出的，处理电路结合图2中未示出的接口电路，允许***控制各种致动器和传感器。如图2中用图表所示，接口电路50允许发出控制信号和接收反馈信号以进行处理。控制信号可以被发出，例如，用于控制各种马达和阀，如附图标记52所表示的。来自诸如位置传感器、流量控制传感器、温度传感器等传感器54的反馈信号也将由接口电路向回提供给处理电路。

图3示出了处理***的示例的平台组件，其中可以装载一个或多个容纳微阵列的流动池以用于分析。平台56被设计成装配在整个***中，并与上面讨论的控制电路和光学部件通过接口相接。该平台容纳流体管线58。其中，提供该流体管线58以用于在处理和分析期间使用(特别是用于排序操作)的基于流体的化学物质的进出。凹槽60设置在平台中以接收一个或多个匣体和流动池组件。例如，在图3所示的实施例中，该平台被设计成容纳两个匣体62和64，其中，该两个匣体62和64容纳相应的流动池66和68。该布置可以被认为是定向在通过流动池的流体流动方向上，具有入口侧70(有时被称为“公共”侧)以及相对或出口侧72(有时被称为引述的“后端”侧)。如下文更详细讨论的，每个匣体容纳各自的流动池，且固定组件设置在公共侧和后端侧上，以将匣体和流动池保持在***中的适当位置，并将流动池移动到参考位置以进行处理。在图3所示的实施例中，为了这个目的，夹具凹口74和76设置在每个匣体的相对侧。此外，X方向***凹口78和80设置在每个匣体的侧部上。在匣体被装载在平台中之后，夹具臂82和84会移动到延伸穿过夹具凹口的夹紧位置，以将匣体和流动池保持在适当位置，如下所述。可以注意到，在图示的实施例中，凹口78和80的尺寸被设计成使得销将突出到凹口78和80中以稍微松弛地定位匣体和流动池，同时当组件被致动以将匣体和流动池平移到期望的X方向参考位置时，允许X方向的移动。

可以注意到，在本公开中参照坐标系的X、Y和Z方向或X、Y和Z轴的方向。在这个笛卡尔坐标系中，X方向和Y方向与流动池的长度和宽度对准，并且彼此正交(垂直)。它们一起定义了对应于流动池平面的X-Y平面，或者平行于流动池平面的平面。Z方向与X方向和Y方向正交(垂直)。在许多实施例中，成像光学器件可以在X和Y方向上移动，以允许对流动池的不同部分进行成像(或者流动池可以沿着X和Y方向是可移动的，或者成像部件和流动池都可以沿着X和Y方向是可移动的)，并且成像光学器件或流动池，或者两者都可以在Z方向上是可移动的，以允许成像***在流动池的位置点上对焦。

图4示出了出于解释的目的从整个组件中移除并分解的平台的部件。如上文所指出的，匣体62保持相应的流动池66。一旦安装在匣体中，匣体和流动池就作为可以无需直接操作流动池就可以操纵的组件。所示的匣体具有框架状结构，包括侧面86和88以及端部90和92。如图所示，夹具凹口74和76形成在端部中。在该实施例中，X***凹口78形成在侧面88中，并且在光电池沿X方向移动到期望的参考位置之前，将接收用于松散地定位光电池的销。在图中还可以看到在流动池中形成的流动路径94，该流动路径94允许处理期间流体化学物质在微阵列上流动。突出部或支脚96可从匣体延伸，以允许***中的操纵，并有助于将匣体定位在支撑件中。

在匣体和流动池下方的位置是真空卡盘98。真空卡盘允许提供负压，当流动池安装在***中时，负压将吸引流动池与真空卡盘的表面更紧密地接合。所产生的力有助于将流动池保持在适当的位置，并维持更平坦或更平面的表面，以供处理和成像。

公共侧固定组件100设置在匣体和流动池的入口侧，而后侧固定组件102设置在相对的端。在图4中还可以看到设置在公共侧组件上的Y方向***销104。该销或任何其它合适的Y方向***特征可以设置在组件中的其它地方，或者设置在相对的侧或另外的侧。如下所讨论的，该销便于匣体和流动池移动到Y参考位置。此外，歧管106和108分别设置在固定组件中，用于接合匣体和流动池，以提供用于流体化学物质的密封流体连接。最后，如图4所示，一个或多个电力和通信连接110可以设置在这些子组件之间(以及提供给图中未示出的电路)，以允许以期望的顺序给致动器供电，用于匣体和流动池的固定和注册，以及用于提供来自与子组件相关联的传感器的反馈。

图5示出了示例的匣体的底侧和装载在匣体中用于处理的流动池。流动池66放置在由匣体62形成的框架内。可以看到X方向***凹口78在流动池附近。此外，在流动池的每一端都可见夹具凹口74和76。当匣体和流动池被装载到***中时，流动池底表面112会面向上述提到的真空卡盘，并且该表面上的力会向下拉动流动池，改善流动池的接合和平坦性。垫圈114和116设置在流动池中，以接收上文讨论的歧管的上侧，这些歧管通过固定组件移动到与流动池接合。在图示的实施例中，垫圈由弹性材料制成，该弹性材料可被模塑并***形成在流动池端部中的凹槽中。有利的是，这些垫圈可以提供多个流体流动路径，并且可以彼此相同，从而减少***中的零件的总数。

图6示出了在一个示例中的处理期间匣体和流动池以及***光学器件之间的一般关系。匣体22会位于***中，且光学器件118可以降低到一个位置，在这个位置，光学器件的下表面120非常接近流动池的上表面而延伸。在一些实施方式中，光学器件可以至少在Z方向上是静止的(尽管在其他实施方式中，坐标X-Y-Z坐标系可以是旋转或倾斜的，但在图示的实施方式中，该Z方向是竖直轴)，并且匣体和流动池根据成像的需要移动。类似地，光学器件和/或平台可以在X和Y方向上移动，以扫描微阵列用于成像。整体的固定和歧管***在图6中由附图标记122表示。通常，该***可被认为包括工作台、工作台的控制结构、固定组件、真空卡盘、歧管和流体部件等。还可以注意到，该***可以包括额外的部件和***，例如用于控制流动池的温度、感测温度的部件和***以及诸如阀、导管、泵等的流体部件。

转到固定组件的结构，有利的是，公共侧和后侧上的许多部件是相同的，进一步减少了整个***中不同部件的数量。两个固定组件都被设计成移动到装载或打开位置，以接收匣体和流动池，并可以被致动以进行程序和自动化的顺序的动作，从而将匣体和流动池移动到X-参考位置和Y-参考位置，并且将流动池牢固地夹紧在合适位置以用于处理。此外，组件执行的操作的顺序也允许在处理期间使用的流体的自动密封连接。

图7、8、9和10示出了公共侧固定组件100的示例性的部件和结构，但如下文所讨论的，其中许多部件和结构在后侧可以是相同的。在图示的实施例中，组件包括框架、壳体或主体，该框架、壳体或主体可以由保持可移动部件的一个或多个结构元件制成，这些可移动部件执行定位和接合操作。在图示中，出于解释的目的，某些盖子、壳体等已经被移除。例如，如图7和8可以看到的，该组件包括横向延伸并支撑夹具臂82的夹具轴124。这些夹具臂与该轴上的毂成一体，从而它们可以以滑动接合的方式沿轴横向移动。此外，如下文所讨论的，杠杆臂126与夹具臂成一体，以推动夹具臂与流动池接合。弹簧128(见图8)设置在夹具轴124的一端处，以滑动地将夹具臂推向一侧(图7和8中的右下方)。弹簧迫使相对侧上的固定螺旋凸轮130和配合的螺旋凸轮从动件132(在图7的视图中在右手夹具臂上)之间的接合。一对接合表面134设置在夹具臂之间，以允许一定的旋转自由度，同时在接合期间推动两个夹具臂一起旋转。如下文所讨论的，弹簧136被固定到杠杆臂126，并且可以被延伸以在这些杠杆上施加力，从而将夹具臂拉成接合状态。

从图7和8所示的打开位置，当组件被致动时，夹具臂82可以围绕夹具轴24旋转，并如图7中箭头138所示沿着夹具轴滑动。也就是说，当杠杆126被促使向下并且夹具轴被转动以降低臂时，螺旋凸轮从动件132在螺旋凸轮130上的接合会允许弹簧128的力使臂向下和横向滑动。这种移动将反过来在X方向上朝向参考位置推动匣体和流动池。下面提供了关于该致动的更多细节。

图中还可见配合在歧管106内的弹簧140。这些弹簧向上推动歧管与流动池接合。内部设置有凹口和棘爪装置，当匣体和流动池在固定组件的打开位置脱离时，该凹口和棘爪装置抓住歧管，以与弹簧140的力相反向下拉动歧管。棘爪在图9和12中可见，并且标记为“P”。

参照图7、8以及图9和10的附加视图，致动结构还包括凸轮轴142，一对凸轮144和146安装在凸轮轴142上以随轴旋转。在操作期间，当凸轮轴转动时，凸轮从动件148随着凸轮的旋转而移动。单个电马达150提供旋转输出，用于驱动组件的部件的所有移动，包括凸轮轴142以及凸轮144和146。马达输出轴承载与输出齿轮154啮合并驱动输出齿轮154的驱动齿轮152。该输出齿轮反过来引起安装到其轴158的弹簧曲柄156的旋转。如下文所讨论的，弹簧曲柄156连接到弹簧136，如上文所指出的，该弹簧136在相对的端连接到杠杆臂126。

在所示的当前实施方式中，组件被设计成在三个位置之间移动，第一个位置是图7、8、9和10所示的打开位置。该位置允许装载匣体和流动池。如上文所指出的，当装载时，夹具臂将向上延伸穿过匣体中的相应凹口。用于夹紧和X方向移动的机构在公共侧和后侧上基本相同，使得每个机构包括类似的主马达、齿轮系和移动部件。在装载匣体和流动池之后，两端上的主马达会被通电，以将相应的夹具臂移动到“悬停”位置，在此位置，夹具臂保持在匣体和流动池上方，但不与两者的上侧接触。流动池然后被恰当地定位，且该机构被进一步移动到其第三位置。其中，匣体和流动池通过夹具臂的进一步向下移动而被夹紧，并且流体连接通过允许歧管的向上偏置移动而形成。

图11至15示出了上述用于公共侧固定组件的机构，其中夹具臂和其它部件朝向它们的悬停和夹紧的位置移动。如图11所指出的，例如，马达150具有将齿轮152承载在其上的输出轴160。同样，该齿轮与安装在输出轴158上的输出齿轮154通过接口相接。可以注意到，在图11中可见歧管上侧上的垫圈接口162。当流动池完全固定并接合在***中时，垫圈接口162接触上述垫圈，用于流动池中歧管之间的密封流体连接。此外，可以看到支柱164，用于歧管的偏置弹簧140安装在支柱164上。这些支柱允许承载歧管并保持歧管在组件中的对准。

在图示实施例中当使用歧管时，可以注意关于歧管的几点。首先，如上文所指出的，歧管被安装成被偏置到歧管的接合位置，并被棘爪P从歧管的接合位置向下拉动，其中棘爪P通过固定组件机构的移动而移动。由于歧管被安装在***每个歧管中的稍微过大的细长开口中的支柱上，因此歧管被松散地引导和“浮动”。此外，围绕歧管的壳体结构同样尺寸过大，以至于不太紧密地围绕歧管相配合，从而允许歧管在接合流动池的垫圈时自由移动和自对准。此外，歧管可以容易地从结构移除，用于清洁或更换。为此，可以在壳体和歧管的背面之间***一个薄工具来压下棘爪(例如，参见图9和12)，这将棘爪从相应的凹口移除，允许歧管从其支柱抬起(此后，如果要完全移除和/或更换歧管，流体管线可以很容易地从歧管移除)。

此外，在图示的实施例中，每个歧管在其接合到其密封位置时通过与流动池的接合而进一步对准。为此，小销“p”设置在匣体上(见图5)，该小销“p”接合每个歧管顶部处的导向开口“g”(见图7)。这有助于歧管与垫圈恰当地对准。

图12、13、14和15示出了提供组件的主要部件运动的齿轮系。在图示的实施例中，齿轮系包括曲柄输出齿轮166，曲柄输出齿轮166安装在与输出齿轮154相同的轴158上，但是在相对的侧上。然后，由上述提及的马达驱动的输出齿轮154的旋转引起曲柄输出齿轮166的旋转。曲柄输出齿轮166驱动惰轮齿轮I，惰轮齿轮I反过来又与“原位传感器”齿轮或“标志”齿轮168啮合并驱动“原位传感器”或“标志”齿轮168。该齿轮进一步与凸轮齿轮170啮合并驱动该凸轮齿轮，凸轮齿轮170安装在凸轮轴142上并随凸轮轴142旋转。最后，原位传感器齿轮168还与安装在夹具轴124上并随夹具轴124旋转的夹具臂齿轮172啮合并驱动夹具臂齿轮172。

通过启动马达，之后，该齿轮系被促使移动以执行多个移动。这些包括在弹簧128和螺旋凸轮130以及从动件132的影响下，夹具臂沿轴的横向滑动，以将流动池移动到X方向参考位置；通过夹具轴124的旋转，夹具臂移动到“悬停”位置(随后移动到与流动池、匣体或两者接触的夹紧位置)；以及弹簧曲柄156在轴158上的运动(随着弹簧136延伸以在杠杆臂126上施加力)。可以注意到，在匣体和流动池的两侧执行相同的动作。

还可以注意到，组件包括用于移动元件的位置反馈的传感器。在所示实施例中，这包括“原位”传感器174(例如光学传感器)，其检测“原位传感器”齿轮或“标志”齿轮168的位置或取向(例如，通过检测在该齿轮中形成的边缘)。该反馈允许控制电路确认该机构处于初始位置或“原位”位置，从该位置执行到“悬停”和“夹紧”位置的移动。

还可以注意到，在所示实施例中，夹具轴142承载与夹具轴142一起旋转的从动件176(见图13)。这些从动件位于形成于夹具臂的毂中的凹口内，以帮助臂移动回到它们的打开位置。

此外，如上文所指出的，在所示实施例中，歧管被弹簧140朝向向上或密封接合位置偏置。在歧管的内侧形成凹口，该凹口接合棘爪，该棘爪反过来又经由上述凸轮从动件中的一个向上和向下移动。由此，允许歧管在接合过程中的适当时间向上移动，并且通过机构的相反运动向下移动，脱离接合。

如所述，后侧固定组件102的机构与公共侧固定组件100的机构相同，但是在图示的实施例中，后侧组件还提供将匣体和流动池推到Y方向参考位置。在图16、17和18中更详细地示出的组件102因此包括由内部弹簧180朝向缩回位置偏置的Y方向推动器178(参见例如图18)。组件中的第二马达182被致动以克服弹簧的力将推动器178推向图17和18中的左侧，从而移动Y方向定位销(104，见图4)以接触匣体，并将匣体移动到Y方向上的参考位置。因此，马达允许推动器和销在如图18中的附图标记184所示的Y方向上移动。

组件及其组成部分的移动遵循预先建立的例程，该例程允许所有多次运动和接合，以便如上所述恰当地定位和固定匣体和流动池。这些由所描述的控制电路来命令，这些是基于处理的启动的(可以手动启动处理，或者可以部分或完全自动化地启动处理)，以及这些是基于反馈的，例如来自所提及的“原位位置”传感器的反馈。在当前设想的实施方式中，一旦接合和固定过程已经开始，则接合和定位操作就会完全自动化。

图19示出了示例性的控制逻辑200，用于执行匣体和流动池与上述组件的接合和固定。如附图标记202表示的，如所述组装的匣体和流动池首先安装在***中。然后，在204，激活固定***以启动自动过程。如206所表示的，装置两侧上的主马达然后被致动以移动齿轮系，从而将夹具臂移动到其“悬停”位置。这也导致弹簧曲柄随着相应偏置弹簧的延伸而移动，以及夹具臂沿着其支撑轴滑动移动。然后，在208，匣体被接合并在X方向上移动到其参考位置。在图示的实施例中，藉由夹具臂和螺旋凸轮的机械布置，这最后两个操作同时执行。然后，在210处，后侧组件上的第二马达被致动，促使Y方向销接合匣体，并将匣体和流动池移动到Y方向参考位置。如此随着匣体和流动池被恰当地定位，如所述，在212，真空卡盘可被致动以在流动池的下侧施加压紧力。此后，两个组件上的主马达被进一步致动，以将夹具臂移动到其接触流动池、匣体或两者的其夹紧位置，从而施加夹紧和压紧力。这种运动还促使歧管被释放到它们偏置的接合位置，以实现与流动池的期望的密封流体连接。在流动池的整个处理过程中，组件保持在这个方向。对于释放匣体和流动池，整个过程可以是逆向的，然后可以从***中自由移除匣体和流动池。

可以注意到，流动池的固定、流动池到X方向参考位置的定位、流动池到Y方向参考位置的定位，以及流动池到密封流体连接的接合是在单个的、自动的固定操作中执行的。也就是说，一旦接合、定位和固定操作启动，这些操作在不需要进一步干预的自动化操作中执行。在图示的实施例中，这是通过接合三个马达或为三个马达通电来执行的，在公共侧和后侧上的两个主马达用于移动到“悬停”和夹紧位置，且用于将流动池移动到X方向参考位置，并用于释放歧管，而在一侧上的第三马达仅用于将流动池移动到Y方向参考位置。当然，某些操作的顺序可以改变，某些结构也可以改变，而不偏离所概述的单一操作方法。

还可以注意到，在图示的实施例中，用于固定、定位和流体连接的最终接合是稳定的，并由弹簧所偏置。事实上，该结构在所描述的打开、悬停和夹紧的所有三个位置都是稳定的。这是特别有利的，因为在排序过程中不需要给马达通电或激活马达，减少了马达可能引起的振动导致的移动或摇动的机会。

上述组件的部件可以由任何合适的材料制成，并且大部分机械零件(除了诸如轴承和弹簧的元件之外)可以模塑和/或模塑并加工成其最终构造。然而，某些材料可能对于制造某些部件是理想的。例如，为了减少摩擦，一些零件可以由降低摩擦的材料制成或涂覆有降低摩擦的材料。例如，在图示的实施例中，夹具轴和螺旋凸轮可以涂覆有聚合物，例如聚四氟乙烯(PTFE)涂层。在同一实施例中，夹具本身可以由PTFE浸渍的硬质阳极氧化材料制成，特别是提供便于沿着轴(特别是夹具零件的孔)移动。硬质阳极氧化材料可以是例如金属、陶瓷或其复合材料。此外，壳体零件中的至少一些可以由某种程度上隔离结构的材料制成，例如聚合物，例如聚醚醚酮(PEEK)。在该实施例中，因为真空卡盘可以被加热和冷却以控制流动池的温度，所以使用这样的材料减少了固定结构对流动池温度调节的影响。

应理解，前述构思(假定这样的构思不相互矛盾)的所有组合被设想为本文所公开的发明主题的一部分。特别地，出现在本公开的末尾的所要求保护的主题的所有组合被设想为本文所公开的发明主题的一部分。还应当理解，也可以在通过引用并入的任何公开内容中出现的在本文中明确地采用的术语应当给予与本文公开的具体的构思最一致的含义。

Claims (20)

1.一种***，包括：

支撑件，所述支撑件在操作中接收流动池组件；

固定臂，所述固定臂是可致动的，以在相对于所述流动池组件的平面的Z方向上将所述流动池组件朝向所述支撑件拉动成接合；

第一驱动元件，所述第一驱动元件是可致动的，以在垂直于所述Z方向的X方向上推动所述流动池组件进入第一参考位置；

第二驱动元件，所述第二驱动元件是可致动的，以在垂直于所述Z方向和所述X方向的Y方向上推动所述流动池组件进入第二参考位置；和

致动***，所述致动***在单个固定操作中致动所述固定臂以在所述Z方向上朝向所述支撑件拉动将所述流动池组件，致动所述第一驱动元件以在所述X方向上推动所述流动池组件进入所述第一参考位置，以及致动所述第二驱动元件以在所述Y方向上推动所述流动池组件进入所述第二参考位置。

2.根据权利要求1所述的***，还包括流体连接件，当所述流动池位于所述第一参考位置和所述第二参考位置时，所述流体连接件与所述流动池组件形成密封的流体流动路径。

3.根据权利要求2所述的***，其中，所述流体连接件包括歧管，所述歧管由所述致动***移动以完成与布置在所述流动池组件的入口侧上的第一弹性体元件和布置在所述流动池组件的出口侧上的第二弹性体元件的密封流体连接。

4.根据权利要求3所述的***，其中，每个弹性体元件包括用于密封多于一个流动路径的单件材料。

5.根据权利要求3所述的***，其中，所述第一弹性体元件和所述第二弹性体元件是相同的。

6.根据权利要求2所述的***，其中，所述流体连接件由所述流动池组件的入口侧和出口侧上的歧管形成。

7.根据权利要求6所述的***，其中，所述歧管被向上地弹簧偏置而抵抗由所述固定臂施加的力。

8.根据权利要求1所述的***，其中，所述固定臂包括至少一个第一固定臂和至少一个第二固定臂，所述至少一个第一固定臂在所述流动池组件的入口侧上接触所述流动池组件的上侧，所述至少一个第二固定臂在所述流动池组件的出口侧上接触所述流动池组件的所述上侧。

9.根据权利要求1所述的***，其中，所述单个操作包括致动一对电马达以用于使所述流动池组件朝向所述第一参考位置移动，以及致动第三马达以用于使所述流动池朝向所述第二参考位置移动。

10.根据权利要求1所述的***，其中，所述流动池组件包括包围流动池的框架结构，并且其中，所述固定臂以及所述第一驱动元件和所述第二驱动元件接触所述框架结构、或所述流动池、或所述框架结构和所述流动池两者。

11.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一驱动元件包括将所述流动池组件朝向所述第一参考位置推动的螺旋表面。

12.根据权利要求1所述的***，其中，所述固定***能够通过偏置弹簧稳定在夹紧位置，由此在对所述流动池进行操作期间，致动马达能够被去激励。

13.一种***，包括：

支撑件，所述支撑件在操作中接收流动池组件；和

固定和定位组件，所述固定和定位组件通过单个操作接合所述流动池组件，以在垂直于所述流动池组件的平面的Z方向上将所述流动池组件朝向所述支撑件推动，并且在垂直于所述Z方向的X方向上推动所述流动池组件进入第一参考位置，以及在垂直于所述Z方向和所述X方向的Y方向上推动所述流动池组件进入第二参考位置。

14.根据权利要求13所述的固定***，其中，所述固定和定位组件包括在所述流动池组件的入口侧上的第一组件和在所述流动池组件的出口侧上的第二组件，并且其中，所述单个操作包括致动一对电马达以用于使所述流动池组件朝向所述第一参考位置移动，以及致动第三马达以用于使所述流动池朝向所述第二参考位置移动。

15.根据权利要求13所述的固定***，相同的弹性体元件设置在所述流动池组件的入口侧和出口侧上，当所述流动池位于所述第一参考位置和所述第二参考位置时，所述相同的弹性体元件与所述流动池组件的流体通道配合，以与所述流动池组件建立密封的流体流动路径。

16.一种方法，包括：

将流动池组件布置在处理设备的支撑件上；和

致动固定和定位组件，所述固定和定位组件通过单个操作接合所述流动池组件，以在垂直于所述流动池组件的平面的Z方向上将所述流动池组件朝向所述支撑件推动，并且在垂直于所述Z方向的X方向上推动所述流动池组件进入第一参考位置，以及在垂直于所述Z方向和所述X方向的Y方向上推动所述流动池组件进入第二参考位置。

17.根据权利要求16所述的方法，包括：通过移动歧管抵靠所述流动池组件的入口侧和出口侧上的弹性体元件来建立与所述流动池组件的密封的流体路径。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述流动池组件包括包围流动池的框架结构，并且其中，所述固定臂以及所述第一驱动元件和所述第二驱动元件仅接触所述流动池，而不接触所述框架结构。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，致动所述固定和定位组件包括：致动所述流动池组件的入口侧上的第一组件和所述流动池组件的出口侧上的第二组件。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述单个操作包括致动一对电马达以用于使所述流动池组件朝向所述第一参考位置移动，以及致动第三马达以用于使所述流动池朝向所述第二参考位置移动。