测序装置的制作方法
本发明大体来说涉及改进的测序装置。
背景技术：
生物和医疗研究日益转向用于增强生物研究和医学的测序。举例来说，生物学家和动物学家正转向用以研究动物的迁移、物质的演变和特性的来源的测序。医疗团体转向用于研究疾病的起因、对药物的敏感度和感染的起因的测序。但测序历史上一直是一项昂贵的任务，因此限制了将其付诸实践。
附图说明
通过参考附图，可更好地理解本发明，并且使所属领域的技术人员清楚其众多特征和优点。
图1包含实例测序仪器的说明。
图2包含实例测序仪器的示意图。
图3包含实例测序仪器的示意图。
图4为描述示范性反应剂储存设备的透视图。
图5为描述实例容器的透视图。
图6为描述实例容器的横截面透视图。
图7为描述实例容器的分解示意图。
图8为描述实例容器的详细透视图。
图9为描述示范性反应剂储存设备的透视图。
图10为描述实例容器的透视图。
图11为描述实例容器的横截面透视图。
图12、图13、图14、图15和图16包含用于围封一或多个围封体的示范性匣体的说明。
图17和图18说明实例方法的示意图。
图19为描述实例阀的分解示意图。
图20为描述实例阀的横截面示意图。
图21为描述实例阀的横截面示意图。
图22为描述实例阀的横截面示意图。
图23和图24包含实例歧管和匣体的说明。
图25包含实例流体回路的说明。
图26包含用于制备反应剂溶液的实例方法的流程图。
图27包含用于测量分析物的实例方法的流程图。
图28包含用于制备反应剂匣体的实例方法的流程图。
在不同图式中使用相同参考符号指示相似或相同的项目。
具体实施方式
在一示范性实施例中，一种测序系统包含用以接纳半导体测序芯片和实行产生基底序列的识别的过程的仪器。确切地说，所述仪器可接纳反应剂匣体、清洗溶液和半导体测序芯片。所述仪器可包含用户接口，例如触摸屏用户接口，且可包含计算电路和控制器以控制反应剂和清洗溶液到半导体测序芯片的递送，以及来自半导体测序芯片的数据的获取以促进所述基底序列的识别。
示范性仪器包含反应剂匣体容座、用于接纳清洗缓冲剂匣体的另一容座，和用于接纳半导体测序芯片的芯片夹具。此外，所述仪器包含触摸屏用户接口。此仪器提供有限的测序器触摸点、无压缩气体利用(实际上利用闭合泵-驱动系统)、无高质量水利用、容易操作(包含直观的图形用户接口、即插即用消费品等)、快速单天运行时间、用于主要数据分析的集成机载计算、仅研究用(ruo)或诊断模式(dx)中的双模操作、小桌面占用面积、可缩放性(用于不同性能水平的可升级底盘)或低成本，或其任何组合。
确切地说，所述仪器可包含用于提供内部产生的气体压力的压缩器。反应剂可提供于预装载匣体中以限制用户与反应剂制备的交互。类似地，可例如在匣体内提供清洗溶液作为即插即用清洗溶液。在一实例中，清洗溶液的ph可使用固态缓冲剂而变稳定。
可例如使用动态流量控制使用夹捏阀调整器来控制系统内反应剂的流动速率。所述系统还可包含执行自动运行后清洗的清洁溶液。所述仪器可包含用于处理从半导体测序芯片接收的数据的内部服务器。可替代地或附加地，所述系统可提供输出数据端口以连接外部服务器用于处理数据。此外，内部计算系统可为可配置和可升级的。
所述系统可使用内部气体供应利用压力驱动液流，而不使用外部气体供应。确切地说，反应剂匣体系统可在单独围封体或袋子内利用液体或冻干核苷酸。可通过对袋子外部的腔室加压且使来自袋子的空气作为废料流出而排出围封体内的任何初始空气含量。清洗溶液可施加到袋子中。残余气泡可升高到顶部且可作为废料净化出去。通过对袋子外部的腔室进行加压和快速减压从而致使袋子中的液体加压和减压来实现混合。液体或冻干核苷酸包含在混合器(反应剂容器)内，混合器响应于减压而排出包含核苷酸的溶液，从而致使袋子内核苷酸的混合。
随着外部气体压力施加到袋子围封体，内部清洗溶液流动到混合器中，且混合器内的内部可压缩体积压缩。当袋子外部的气体压力快速释放时，可压缩体积内充填的压力迫使清洗溶液经由喷嘴以高速度离开，从而使袋子内的包含核苷酸的液体混合。
当经由半导体测序芯片的流动池施加流时，可通过利用夹捏流量调整器(夹捏阀调整器)实现动态流量控制。此动态流量控制减少电阻管道线圈的使用且减小堵塞的可能性。流动速率可为可编程的且可通过调整夹捏流量调整器内的控制压力来调整。
所述系统可利用固态缓冲系统，例如陶瓷缓冲系统(例如粒子二氧化钛)。清洗溶液反应剂可提供于容易混合的单次使用瓶中。所述溶液可包含固态缓冲剂，消除自动ph例程，且提供长期ph稳定性。粒子二氧化钛可容易地被过滤器限制于瓶，因此将粒子限制在系统内。此外，初级清洗瓶可利用具有对气体的低渗透率且因此对酸化co2的低渗透率的封装。所述容器还可随co2吸收剂包一起运送，以进一步限制到二氧化碳的暴露。
半导体测序芯片可接纳在芯片夹具中，芯片夹具将芯片装载在系统中且将芯片连接到流体系统。芯片夹具可包含集成鱿鱼阀歧管且移除管道连接。芯片夹具可进一步包含参考电极、集成芯片温度控制和集成歧管加热。
所述仪器可进一步依赖于反应剂匣体，从而限制用户的接触和处理。装载简单的匣体，且其包含五个容器或围封体(用于核苷酸和珠粒寻找或ph调整反应剂)。所述匣体还可包含充填端口以利用例如连接到反应剂匣体的歧管上的排气阀对匣体进行快速加压/减压。任选地，静止子施加在排气装置上以减少与对匣体快速减压相关联的噪声。
所述仪器进一步包含可缩放且可配置的电子器件。确切地说，计算能力和存储器可交换。所述系统可进一步包含对于(例如)半导体测序芯片或匣体上的rfid标签的支持。
示范性反应剂匣体可包含用于不同核苷酸溶液和珠粒寻找或ph调整溶液的彩色译码端口。此外，反应剂匣体可包含用于co2洗涤器的输入和输出端口。所述匣体还可具备识别(例如)批次号和到期日期的rfid标签。
所述匣体可包含反应剂容器被施加到或co2洗涤器被插入到的个体腔室。反应剂容器经由匣体封盖插入到紧固到匣体内的封盖的反应剂袋或围封体中。
针对示范性反应剂匣体制造，将配件施加到袋中，例如包含低密度聚乙烯/聚对苯二甲酸亚乙酯膜。匣体基底、封盖、端口垫圈和其它部分随后组装：将袋施加到封盖、随后将封盖施加到基底，以及将垫圈插入到封盖中。反应剂容器包含泡沫部件插入到的混合器主体。混合器帽施加到混合器主体。在一实例中，混合器帽可包含冻干反应剂或液体反应剂。在另一实例中，反应剂可冷冻或储存在多孔陶瓷或聚合泡沫内。组装的反应剂混合器和洗涤器可随后施加到反应剂匣体组合件。rfid标签可施加到匣体，且所述匣体可装箱并储存以供装运。
反应剂可以冻干形式或冷冻液体形式施加到混合器或匣体中。在一实例中，冻干核苷酸球粒可形成且接着插入到混合器中。在另一实例中，核苷酸可干燥到集成到“虫”(bug)混合器中的滤纸上。在另一实例中，核苷酸可直接干燥到可压缩泡沫上或混合器(反应剂容器)的封盖(第二部分)内。
在一实例中，图1包含用于测序的示范性仪器100的说明。仪器100可包含用以接纳缓冲溶液104的容器的连接器、用以接纳测序装置的夹具106、和用以接纳反应剂匣体102的歧管。此外，测序仪器100包含计算电路以控制流体流动、从测序装置的数据检索、数据的解释、和用户接口108。在特定实例中，测序装置为ph或离子敏感装置，例如包含多个离子敏感场效应晶体管(isfet)。
在特定实例中，测序仪器包含用以控制系统内的流体流动的电路。在图2中说明的一实例中，仪器200包含到匣体202的连接。反应剂可从匣体202经由流体回路204流动到测序装置206。通过流体回路204的流体可任选地导向废料容器212或经由测序装置206穿过夹捏流量调整器208或230到达废料容器210。在替代实例中，单一废料容器可替代废料容器210或212。图12-16中说明匣体202的示范性实施例。图19-22说明夹捏流量调整器的示范性实施例。图3和图25中说明示范性流体回路。
如下文进一步描述，容器226中的溶液(例如缓冲溶液)可流动穿过阀228且用于制备反应剂围封体214中的反应剂溶液。反应剂溶液214可选择性地流动到流体回路204且流动到测序装置206或废料容器210或212。溶液容器226中的溶液可任选地流动穿过阀232到达流体回路204，且可充当清洗溶液，清洗流体回路204和任选地来自反应剂溶液的反应剂的测序装置206。溶液容器226中的缓冲溶液可任选地在系统中泵送。可替代地，缓冲溶液可由(例如)使用空气穿经入口234供应的压力来驱动。
在一实例中，系统200可包含压缩器216，其压缩气体或空气以流动穿过任选地包含在反应剂匣体202中的洗涤器匣体220。举例来说，洗涤器匣体220可包含例如碱石灰等组分以从空气移除二氧化碳。容座218可用于储存经加压空气并将其供应到系统。举例来说，经加压空气可用于对溶液容器226加压。在另一实例中，经加压空气可供应到匣体202的腔以对反应剂围封体214加压，且选择性地经由阀222驱动反应剂溶液到达流体回路204。在另一实例中，来自容座218的压缩空气可用于经由阀224清洁流体回路204。经加压空气可将流体回路204内的剩余液体驱动到废料容器212，经由测序装置206到达废料容器210，或经由阀222回到反应剂围封体214。
图3包含流体回路的更详细实施例的说明。图3图解说明采用围封体614的系统，围封体614是(例如)用于实行基于ph的核酸测序的反应剂储层。设备的每一电子传感器产生输出信号。流体回路准许将多个反应剂递送到反应腔室。
在图3中，所述系统包含连接到反应剂储层614、连接到废料储层620且通过流体路径632连接到生物传感器634的流体回路602，流体路径632将流体节点630连接到生物传感器634的入口638以实现流体连通。来自储层614的经制备和混合的反应剂溶液可通过多种方法(包含压力、泵(例如注射泵)、重力供给等等)驱动到流体回路602，且通过阀650的控制来选择。来自流体回路602的反应剂可驱动到废料容器620和636。控制系统618包含用于阀650的控制器，其产生用于经由电连接616打开和闭合的信号。
控制系统618还包含用于系统的其它组件(例如通过电连接622连接到其的清洗溶液阀624，和参考电极628)的控制器。控制系统618还可包含用于生物传感器634的控制和数据获取功能。在一个操作模式中，流体回路602在控制系统618的编程控制下将选定反应剂序列1、2、3、4或5递送到生物传感器634，使得在选定反应剂流之间，流体回路602用清洗溶液626进行预充和清洗，生物传感器634用清洗溶液626进行清洗。进入生物传感器634的流体经由出口640退出，且沉积在废料容器636中。类似设置可用于例如具有光电二极管或ccd相机的光学测序系统。
在特定实例中，清洗溶液626可为包含固体缓冲剂粒子的缓冲悬浮液。可在缓冲剂悬浮液(清洗溶液)进入流体回路602或传感器634之前使用过滤器660对其进行过滤。在另一实例中，缓冲悬浮液可经由过滤器662施加到反应剂储层614从而从反应剂储层内的反应剂浓缩液形成反应剂溶液。可替代地，过滤器660和662可为相同过滤器。在一实例中，反应剂浓缩液为液体浓缩液。在另一实例中，反应剂浓缩液为干燥浓缩液，例如冻干反应剂(例如，冻干核苷酸)。可替代地，所说明的过滤器660和662可组合。在另一实例中，过滤器可位于反应剂储层614的下游，例如反应剂储层614与阀650之间。
图4为描述示范性反应剂储存设备1100的透视图。在一实例中，反应剂储存设备100可包含围封体1110。容器1120安置在围封体1110内。在一实例中，围封体1110可为柔性围封体。柔性围封体(例如可密封柔性袋围封体)可通过在外部施加压力(例如通过将加压气体施加到柔性围封体的外表面)而加压和减压。可替代地，围封体可为刚性使得外部施加的气体压力不容易转变为围封体1110内流体的压力。
反应剂储存设备1100还可包含流体端口1130，其耦合到附接到围封体1110的配件1160以提供对围封体1110的内部的流体访问。流体端口1130可耦合到配件1160以在容器1120插入之后密封围封体1110使其与外部环境隔离。围封体1110可(例如)热电密封到自身和配件1160，由流体端口1130以其它方式密封的情况除外。
容器1120可包含一或多个臂1140和凸缘1150。臂1140可将容器1120定位在围封体1110内，例如大致居中，以使反应剂在围封体1100内均匀分散。可提供凸缘1150以实现容器1120的方便的组装。在一实例中，臂1140为柔性的。举例来说，臂1140可以由电线或聚合材料形成。可替代地，臂1140可为刚性的。可替代地，臂1140和凸缘1150不限于图4中说明的那些，且可包含将容器定位在围封体1110内的预定位置或定向内的结构。容器1120可直接或间接连接到流体端口1130，或者定位成距流体端口1130合适的距离(如图4中展示)。包含围封体1110和容器1120的密封围封体1100提供容器1120内的反应剂的简化储存和运输。
图5为描述实例容器1200的透视图。容器1200可包含第一部分1210和耦合到第一部分1210的第二部分1220。例如任选的可压缩部件等元件和反应剂可在将第一部分1210连接到第二部分1220之前插入在容器1200内。在一实例中，第二部分1220可为一帽，其在第一部分1210的一部分上方滑动或以其它方式覆盖第一部分1210的一部分从而形成内部腔。在另一实例中，第二部分1220可为滑动到第一部分1210中的插入件。第二部分1220可通过任何合适的附接机构而连接到第一部分1210，包含将第二部分1220拧紧到第一部分1210上或反之亦然、锁定机构、粘合剂或任何其它合适的附接机构。
在一实例中，内部腔限定可压缩体积。所述可压缩体积响应于流体压力而压缩，且并不耗散或离开容器1200的内部腔。可压缩体积可包含可压缩气体体积或可为可压缩部件，例如弹性聚合物或泡沫。
容器1200可限定通路1230，从而提供容器1200的内部腔与容器1200的外部之间的流体连通。在一实例中，一或多个通路1230可限定为穿过到内部腔。此些通路1230可钻凿穿过容器1200的第一或第二部分。在另一实例中，第二部分1220可包含通路1230或可包含延伸超出在其处第二部分1220接合第一部分1210的区的缝隙，因此形成通路1230。
一或多个臂1240可耦合到第一部分1210以将容器1200按需要定位在围封体内。凸缘1250可耦合到第二部分1220以辅助将第二部分1220施加到第一部分1210或将容器1200定位成远离围封体的底部。
图6为描述实例容器1300的横截面透视图。容器1300限定内部腔1320且限定通路1330，从而在内部腔1320与容器1300的外部之间提供流体连通。通路1330可钻凿穿过容器1300。在另一实例中，帽或插入件可包含延伸超出接合容器1300的区且形成通路1330的缝隙。容器1300可包含第一部分1310和耦合到第一部分1310的第二部分1350，这允许将例如可压缩部件1340等元件和反应剂插入到容器1300的内部腔1320中。
内部腔1320限定可压缩体积。可压缩体积为响应于压力压缩以与所述压力匹配的体积，且可响应于减压而扩展，从而提供针对流体压力的反作用力。在一实例中，可压缩体积包含可压缩气体，其压缩以与进入内部体积的流体的压力匹配而不耗散或退出内部腔，且响应于流体的减压而推动流体离开内部腔1320。任选地，可压缩体积可包含可压缩部件1340。可压缩部件1340可在加压下压缩，且在减压后大体上返回到其先前形状。举例来说，可压缩部件1340可为泡沫材料。确切地说，可压缩部件1340可为弹性材料的闭孔泡沫。在一实例中，可压缩部件可包含聚氨酯泡沫。
在一实例中，反应剂可安置在第二部分1350内。反应剂可为冻干核苷酸或其类似物。在另一实例中，反应剂为多孔金属、陶瓷或类似于聚合海绵的材料或玻璃料上吸收的溶液。任选地，反应剂溶液可被冷冻。在替代实例中，反应剂可包含ph调整反应剂，例如酸或碱。
一或多个臂1360可耦合到第一部分1310以将容器1300按需要定位在围封体内。凸缘1370或其它合适的附件可耦合到第二部分1350以辅助使第二部分1350与第一部分1310接合或将容器1300定位在围封体内。
图7为描述实例容器1400的分解示意图。容器1400可包含第一部分1410和耦合到第一部分1410的第二部分1420(例如，插入件)，从而允许例如任选可压缩部件1430等元件插入在容器1400内。第二部分1420可通过滑动或拧紧到第一部分1410而紧固到第一部分1410。一或多个柔性臂1440可耦合到第一部分1410以将容器1400定位在围封体内。凸缘1450可耦合到第二部分1420以辅助接合第二部分1420和第一部分1410或将容器1400定位在围封体内。
在一实例中，第二部分1420可限定一或多个缝隙1460。第一部分1410和第二部分1420可接合以便使所述一或多个缝隙1460的一部分保持暴露，从而在容器1400的内部腔与容器1400的外部之间提供一或多个通路。
图8为描述实例容器1500的详细透视图。容器1500的详细视图可限定通路1510，其在容器1500的内部腔与容器1500的外部之间提供流体连通。容器1500的端部包含用以接纳插入件1540的配件1530。插入件1540包含当插入件1540施加到配件时不被覆盖的孔或缝隙，从而形成通路1510。可替代地，插入件1540可包含用于提供到配件1530的流体连通的孔、凹口、筛网、孔隙或任何其它合适的特征。凸缘1520可耦合到容器1500以允许当插入件1540施加到配件1530时对插入件1540的控制，且将容器定位在围封体内。
图9为描述示范性反应剂储存设备1600的透视图。反应剂储存设备1600包含围封体1610。容器1620安置在围封体1610内。围封体1610可为如上文所描述的柔性围封体。举例来说，柔性围封体可为可密封柔性袋围封体，其可在外部经由流体压力或气体压力而加压和减压。可替代地，围封体1610可为刚性围封体。围封体1610可以密封方式接合密封件结构1670，例如配件，其具有孔1680(例如中央孔)。容器1620可耦合到臂1640，臂1640可耦合到流体端口1630，且经由配件1670的孔1680插入。
流体端口1630经由孔1680提供到围封体1610的内部的流体访问。流体端口1630可在插入容器1620之后从外部环境耦合到反应剂储存设备1600的密封件结构或配件1670。臂1640将容器1620耦合到流体端口1630以将容器1620(例如)大致定位在围封体1610内居中以使反应剂在围封体1610内均匀分散。臂1640、容器1620和流体端口1630可为单一集成件。在一实例中，流体流动穿过流体端口1630且穿过配件1670的孔1680进入围封体1610(任选地沿着臂1640)。臂1640可在含或不含凸缘1650的情况下定位容器1620。
图10为描述实例容器1700的透视图。容器1700可包含第一部分1710和耦合到第一部分1710的第二部分1720，从而允许例如任选可压缩部件等元件插入在容器1700内。流体端口1730耦合到容器1700，且提供到容器1700插入到的围封体的流体访问。臂1740可耦合第一部分1710和流体端口1730以将容器1700定位在围封体内。
在一实例中，第二部分1720为用以接合第一部分1710的插入件。在另一实例中，第二部分1720形成一帽，以覆盖第一部分1710的端部。流体可流动穿过端口1730的开口1770且沿着臂1740到达开口1760。流体端口可包含垫圈以促进密封。凸缘1750可耦合到第二部分1720。
图11为描述实例容器1800的横截面透视图。容器1800限定内部腔1820且限定通路1830，从而在内部腔1820与容器1800的外部之间提供流体连通。容器1800可包含第一部分1810和耦合到第一部分1810的第二部分1850，从而限定可压缩体积。在一实例中，例如可压缩部件1840等元件和反应剂可插入到容器1800的内部腔1820中。
在一实例中，第二部分1850为一帽，以施加在第一部分1810的端部上方。在另一实例中，第二部分1850为插入件以施加到第一部分1810的配件。在一实例中，通路1830形成于第二部分1850中，例如作为孔或缝隙。
反应剂可安置在第二部分1850内。反应剂可为冻干核苷酸或其类似物。在另一实例中，反应剂可为由多孔金属、陶瓷或聚合海绵或玻璃料吸收的核苷酸溶液。在另一实例中，反应剂可被冷冻。在另一实例中，反应剂可包含ph-调整反应剂，例如酸或碱。
流体端口1860耦合到容器1800，且提供到其中插入容器1800的围封体的流体访问。举例来说，进入开口1890的流体可通过通路1895且到达围封体中。臂1840可耦合到第一部分1810和流体端口1860。凸缘1880可耦合到第二部分1850以将容器1800也定位在围封体内。
反应剂储存设备可插入到具有腔的中箱体或匣体中。在一实例中，压力可在腔内变化以改变柔性围封体内液体的压力，且因此，影响容器内的压力。可替代地，可经由开口1890且在围封体的内部施加压力。在一实例中，围封体中的一或多者可并入到箱体中。所述箱体可限定一或多个压力腔室，其中可施加压力和从围封体减轻压力。
在图12中说明的特定实例中，匣体或箱体1900包含封盖1902和主体1904。封盖1902可接纳插入到柔性围封体中的容器的流体端口(1906、1908、1910、1912或1914)。容器可包含不同反应剂。举例来说，每一容器可包含核苷酸或可包含ph-调整反应剂。封盖1902还可包含用于提供加压气体或缓解压力的端口1916，从而控制围封体中的每一者外部的压力且借此控制围封体内的压力。基底1904和封盖1902的壁可经配置以准许(例如)用加压气体或空气对匣体1900内的腔加压。在一实例中，匣体1900可用条码或射频识别(rfid)标签标记。
如图12和图13中所说明，封盖1902可包含用于经由洗涤器匣体施加气体或空气的访问端口1918和1920。确切地说，系统可利用外部空气，经由端口1918施加外部空气且经由端口1920接收清洁的气体或空气。确切地说，洗涤器匣体可包含用于俘获二氧化碳或水的吸收剂材料。二氧化碳可从空气移除以防止当二氧化碳扩散到围封体中时或当系统的其它部分中使用空气时发生液体组分的酸化。
在另一实例中，封盖1902还可包含对准特征1924或1926。此些对准特征可用于使到端口(1906、1908、1910、1912、1914、1916、1918或1920)的访问与歧管对准以限制对歧管的损坏或实现歧管与箱体1900之间的适当接合。
如图14、图15和图16中所说明，主体1904可限定其中放置每一围封体2128以及插入核苷酸容器2130的个体腔2126。在一实例中，每一围封体2128安置在个体腔2126内，且每一容器2130经由封盖1902施加，从而在容器2130的流体端口处接合封盖1902。围封体2128的配件2134可接合封盖1902。
封盖1902可限定提供加压气体输入端口1916与腔2126中的每一者之间的通信的顶部空间。可替代地，腔可为开放腔(无个体化腔2126)且提供单一腔，加压气体可施加到其中以将压力施加到围封体2128。如图15中所说明，主体1904可包含腔室2232以接纳洗涤器匣体(例如)用于从空气中移除二氧化碳。
在俯视图中，如图16中所说明，主体1904包含个体化腔2126。此外，主体可包含密封件结构2340以使洗涤器匣体输入和输出与主体1904的其余部分的压力隔离。此外，可利用内部密封件2342使进入洗涤器匣体的空气的输入压力与离开洗涤器匣体的空气的输出压力隔离。此外，主体1904可包含密封件结构2344以接合封盖1902上的相对密封件结构以提供包含可经加压或减压的腔的隔离的内部空间。
所述容器可包含核苷酸反应剂或其它反应剂。确切地说，匣体系统内的个体容器可包含四个核苷酸中的一者。所述系统还可包含含有ph-调整反应剂的围封体内的容器。在特定实例中，匣体包含并入有四个核苷酸(a、g、c或t)中的每一者的容器和围封体，和任选地ph-调整反应剂容器。在一实例中，反应剂呈干燥形式。举例来说，冻干核苷酸可储存在容器内。在另一实例中，反应剂溶液可在多孔金属、陶瓷或类似于聚合海绵的材料或玻璃料内吸收。在另一实例中，反应剂溶液可在容器内或反应剂溶液被吸收到的类似于多孔海绵的材料内冷冻。
可应用本文中所描述的围封体来制备反应剂溶液。围封体的组装包含将容器插入到围封体中，以及利用流体端口将容器密封在围封体内。一或多个围封体可进一步紧固到一定体积的箱体，其中所述箱体包含用于将外部气体压力提供到紧固的围封体的气体端口。围封体可作为最后组装步骤或刚好在混合之前的点处插入到箱体中，这提供反应剂的选择的灵活性。
可替代地，围封体可在插入包含反应剂的容器之前紧固到封盖。反应剂容器可经由封盖插入，且容器的流体端口可接合封盖。封盖可在将围封体紧固到封盖之后或在经由封盖将容器插入到围封体中之后紧固到基底。
通过经由气体端口增加和减小箱体体积的气体压力来控制围封体内流体的加压和减压。
一种用于制备反应剂溶液的方法包含经由围封体(包含容器和反应剂)的流体端口用预定量的流体填充所述围封体(例如本文中所描述的围封体中的任一者)。围封体内的流体随后经加压使得流体经由容器的通路流动到容器的内部腔中。所述流体可直接经由端口加压。在另一实例中，流体可通过(例如)使用气体或其它流体压力将外部压力施加到围封体来加压。所述加压压缩容器的内部腔内的可压缩体积或部件，同时流体填充内部腔的一部分体积。
举例来说，流体流动到容器的内部腔中且压缩可压缩体积或部件直至内部腔内的且施加在可压缩体积或部件上的压力大致等于围封体内且容器外部的压力为止。
在达到预定压力之后，将围封体内的流体减压。可压缩体积或部件解压缩以便使来自内部腔的流体和反应剂膨胀和喷出到容器外部的围封体中。从通路喷出的反应剂和流体的混合物在袋子围封体内形成足以使反应剂与流体混合的涡电流和湍流。在减压后，如可压缩体积或部件强加的内部腔内的压力大于围封体内和容器外部的压力。流体和反应剂经由通路从内部腔喷出直至内部腔内的压力大致等于围封体内和容器外部的压力以提供良好混合的反应剂溶液。
可通过增加柔性围封体外部的气体压力来执行加压。在一个实施方案中，围封体可安置在箱体内。可通过增加/减小箱体内和围封体外部的气体压力来控制围封体内的压力。可经由加压和减压的重复循环实现反应剂和流体的恰当混合。混合完成之后，经由围封体的流体端口释放流体和反应剂。
图17和图18说明用于组装反应剂匣体的示范性方法。举例来说，配件702可紧固到袋子围封体形式的围封体708。多个围封体708可耦合到匣体的封盖706且插入到匣体基底704中，如714所说明，此时匣体封盖706紧固到匣体基底704。端口垫圈710可紧固到匣体封盖以准许压缩空气系统连接到匣体。在另一实例中，端口垫圈712可紧固到匣体封盖706以准许到co2洗涤器的访问。
转向图18，反应剂容器可通过将任选可压缩部件插入到反应剂容器的第一部分716中而形成，如722处所说明。第二部件718可紧固到第一部分716从而形成反应剂容器728。任选地，反应剂施加到第二部件718。可替代地，在722处将反应剂插入到第一部分中。
洗涤器容器720可用洗涤反应剂填充以移除co2，(例如)如726处所说明。多个反应剂容器728和洗涤器容器720可经由封盖插入到反应剂匣体中，如730所说明。反应剂匣体容器728的端部经由匣体封盖供应并进入反应剂围封体的内部。洗涤器容器720经由封盖插入且进入匣体的隔离隔舱中，这准许空气流入和流出而不影响匣体的剩余腔中的压力。流体端口垫圈724紧固在反应剂容器和任选地洗涤器容器上方以当紧固在歧管和仪器内时提供到反应剂容器或洗涤器容器的不透流体的访问。
图19提供实例夹捏阀调整器3100的分解示意图。阀3100包含外壳基底3110和安置在基底3110上方的外壳盖3120。隔膜3130安置于外壳基底3110与外壳盖3120之间。夹捏板3140安置于隔膜3130与基底3110之间。在操作中，夹捏板3140相对于外壳基底3110移动以抵靠着夹捏结构(如图20、21和22中较清楚地说明)夹捏夹管3150来限制流体流动穿过夹管3150。一或多个垫圈3160、3170可安置于外壳基底3110与外壳盖3120之间以防止流体泄漏和确保平稳的阀操作。
图20提供实例夹管阀调整器的横截面示意图。阀3200包含外壳基底3210和安置在基底3210上方的外壳盖3220。外壳基底3210包含下部腔3212和在下部腔3212内突起的夹捏结构3214。外壳基底3210包含气体入口3230，从而提供从外部到下部腔3212的访问。基底流体入口3232提供连接到下部腔3212内的夹管3240的一端部的外部访问路径。夹管3240的另一端部连接到基底流体出口3234。因此，夹管3240提供基底流体入口3232与基底流体出口3234之间的流体连通。夹管3240在夹捏结构3214与夹捏板3250的夹点3252之间延伸。
在一实例中，夹捏结构3214包含延伸到下部腔3212内的矩形棱柱。如所说明，矩形棱柱具有圆顶部。在另一实例中，矩形棱柱可具有平顶部。可替代地，棱柱可具有尖的结构，例如，三角形棱柱。一般来说，夹捏结构3214形成夹点3252可将夹管3240紧固和打孔到的计数器结构。
基底流体出口3234又连接到上部腔与下部腔之间的盖流体入口3236，且提供与盖流体入口3236的流体连通，以提供穿过外壳基底3210和外壳盖3220的流体路径。盖流体入口3236经由流体路径3270与盖流体出口3238流体连通。盖流体出口3238提供从外壳盖3220到流体路径3270的外部访问。隔膜3260安置于外壳基底3210与外壳盖3220之间以使下部腔3212与盖3220和隔膜3260之间限定的上部腔3222流体上分离。
外壳盖3220限定其中安置流体路径3270的上部腔3222。任选地，垫圈3280可限定下部腔3212的一部分或上部腔3222的一部分。夹捏板3250可安置在由外壳盖3220或垫圈3280限定的腔区内。基底流体出口3234和盖流体入口3236经由垫圈3280和隔膜3260流体连通。可替代地，基底流体出口3234和盖流体入口3236可在外壳基底3210或外壳盖3220的外部流体上连接。隔膜3260提供下部腔3212与上部腔3222之间的间距。夹捏板3250安置在外壳盖3220与外壳基底3210内限定的腔3212、3222内。夹捏板3250包含与夹捏结构3214相对安置的夹点3252。说明具有圆尖部的夹点3252。可替代地，夹点3252可具有锐利的尖端。夹捏板3250相对于外壳基底3210移动以夹捏夹管3240以基于流体路径3270内的流体压力和下部腔3212内的气体压力限制穿过夹管3240的流体流量。
本文中描述的阀操作以随下部腔内的气体压力而调整流体流量。图20说明在将流体施加到阀3200之前的阀结构，且图21-22说明流体以基于输入气体压力的流动速率流过阀3300的阀的平衡状态。下文将参考图20、图21和图22描述在操作中的夹捏阀的实施方案。
气体压力施加到阀的气体入口3230、3330以在输入/参考气体压力下对下部腔3212、3312加压。经加压下部腔抵靠着夹捏板3250、3350和隔膜3260、3360朝向外壳盖3220、3320施加向上力。流体施加到基底流体入口3332且循序流动穿过夹管3340、基底流体出口3334、盖流体入口3336、流体路径3370、盖流体出口3338，且接着离开阀。流动穿过外壳盖3320的流体抵靠着隔膜3360和夹捏板3350朝向外壳基底3310施加向下力。随着流体路径3370中的流体压力相对于下部腔3312中的气体压力增大，隔膜3360朝向外壳基底3310移动且抵靠夹捏板3350施加向下力。明确地说，隔膜3360是为了响应于上部腔3322中的流体压力与下部腔3312中的气体压力之间的差异而相对于夹捏结构3314推动夹点3352。举例来说，隔膜360是为了响应于上部腔3322内的流体压力相对于下部腔3312中的气体压力的增大而朝向夹捏结构3314推动夹点3352以限制夹管3340中的流体流量。
随着夹捏板3350朝向外壳基底3310移动，夹点3352将向下力施加到夹管3340上以便抵靠夹捏结构3314夹捏管件3340，且限制流体流量或造成在夹管3340上和在上部腔3322中的压降，直到输入气体压力抵消上部腔3322中的流体压力以其后从阀3300提供恒定的流体流动速率。图22说明阀3300，其中方向性箭头3380指示穿过阀3300的流体流动路径。
隔膜驱动的夹捏阀的夹捏驱动力使得通过输入气体压力调整输出流体压力。通过将下部气体腔3312中的压力设定到已知值，控制退出外壳盖320的流体流量和压力。以此方式，阀自我调整以达到平衡且可提供所要的恒定流体流量。综上所述，在盖流体出口处的输出流体压力遵循在气体入口处的输入气体压力，且可独立于在基底流体入口处的流体压力。
图23和图24包含包括歧管806以接纳匣体804的示范性测序系统的说明。歧管可使用致动器808向上和向下驱动。任选地，废料器皿802可定位在仪器内且流体连接到匣体804，(例如)如图2的示意图中所说明。
如图24中所说明，多个流体端口810可连接到管道和流体回路，例如图2中说明的流体学示意图。匣体804可任选地包含由仪器可读的rfid标签。可基于rfid标签的读取而防止或准许歧管806到匣体804的连接。
图25图解说明在平面回路结构中容纳五个输入反应剂的本发明的流体回路的另一实施例。图25为含有流体回路4302的透明主体或外壳4300的俯视图。外壳可由多种材料构成，包含金属、玻璃、陶瓷、塑料或类似者。透明材料包含聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等等。入口(或输入端口)由通路连接到位于外壳的底面上的其相应连接器缝隙(例如4370)，反应剂从所述底面进入流体回路4302。入口与通路(例如，4353)流体连通，所述通路又连接到曲线通路。每一曲线通路由针对“t”连结部4356处的曲线通路识别的两个支路组成。一个支路为将其相应入口连接到节点(或多用途中央端口)4301的内支路，且另一支路为将其相应入口连接到废料通路(或环圈)4340的外支路。如上文所提及，曲线通路的内和外支路的横截面面积和长度可经选择以实现“t”连结部处和节点4301处的所要流量平衡。经由通路，废料通路(或通道)4340与废料端口4345流体连通，废料端口4345由主体的底面上的连接器缝隙连接到废料储层(未图示)。节点4301通过通路4361与端口4363流体连通，通路4361在此实施例中在主体4300外部且由虚线说明。在其它实施例中，通路4361可形成于主体中使得用于节点4301和端口4363的连接器缝隙不是必需的。端口由通路4363连接到清洗溶液入口(其中形成“t”连结部)，且连接到连接器缝隙，这进而提供到流动池、反应室或类似者的导管。图25说明使用流体回路将流体分配到流动池的模式。所述操作模式由与输入反应剂中的每一者且与清洗溶液相关联的阀4350实施。在第一操作模式中(选定反应剂阀开放，所有其它反应剂阀闭合，清洗溶液阀闭合)，将选定反应剂递送到流动池；在第二操作模式中(选定反应剂阀开放，所有其它反应剂阀闭合，清洗溶液阀开放)，对流体回路进行预充以递送选定反应剂；以及在第三操作模式中(所有反应剂阀闭合，清洗溶液阀开放)(未图示)，清洗流体回路中的所有通路。如上文所提及，阀4350与每一入口相关联，阀4350可开放以允许流体经由其相应入口(如针对阀(4352)所示)进入流体回路4302，或闭合以防止流体进入回路4302(如对于所有阀所示，不同之处在于4352)。在不同情况下，当入口的阀开放且其它阀闭合(包含清洗溶液阀)时(如针对图25中的入口4370所示)，流体流动穿过通路4354到“t”连结部4356，在“t”连结部4356处其分裂成两个流，其中的一者导向废料通路4340且接着导向废料端口4345，且其中另一者导向节点4301。此第二流从节点4301再次分成多个流，其中的一者经由通路4361退出节点4301且接着到达通路4363并到达流动池，且其它流到达将节点4301连接到其它入口的通路中的每一者，且接着到达废料通路4340和废料端口4345。后面的流通过其它入口，运载自其扩散或泄漏的任何材料且将其导向废料端口4345。可通过打开选定反应剂的阀且同时闭合所有未被选择的反应剂和清洗溶液的阀来使不同反应剂序列导向流动池。在一个实施例中，此序列可由流体回路的操作模式序列实施，例如：清洗、预充反应剂x1、递送反应剂x1、清洗、预充反应剂x2、递送反应剂x2、清洗等。对于反应剂预充模式，如反应剂递送模式中，所有反应剂入口阀闭合，不同之处在于对应于选定反应剂的阀。然而，不同于反应剂递送模式，清洗溶液阀开放，且选定反应剂流和清洗溶液流的相对压力经选择使得清洗溶液流动穿过通路4361且进入节点4301，在节点4301处其随后经由导向废料通路4340的所有通路退出，不同之处在于导向选定反应剂入口的通路。
如图26中所说明，用于在匣体内制备反应剂溶液的方法900包含将匣体插入到仪器中，如902所说明。举例来说，匣体可插入在歧管下方，类似于图23或图24中说明的实施例，或图1中说明的仪器。
任选地，所述系统可检查匣体对准特征，如904所说明。举例来说，匣体可包含指示仪器内匣体的恰当定位的结构。如906处进一步说明，匣体可任选地包含可由仪器读取的射频识别符标签(rfid标签)。基于匣体对准特征的测试或匣体的rfid标签的读取，仪器可选择性地使用歧管接合匣体。
举例来说，仪器可将紧固到歧管的多个流体端口连接到匣体，从而提供与仪器的其余部分的流体连接性，如908所说明。所述仪器可进一步将例如压缩空气系统等气体系统连接到匣体，如910所说明。在一实例中，到气体系统的连接并入在将流体端口连接到反应剂匣体的歧管内。确切地说，所述系统可连接到洗涤器入口和出口且任选地连接到限定反应剂围封体之间的空间的腔。
如912处所说明，匣体腔可经加压。围封体或反应剂围封体可由于匣体腔的加压而排空。在围封体排空之后，匣体腔可进一步被减压。
溶液(例如，缓冲溶液)可经由流体端口施加，如914处所说明。确切地说，溶液可普遍地施加到反应剂围封体中的每一者。在施加溶液之后，匣体腔和内的压力可随后循环。此循环可致使围封体内的反应剂的混合，例如利用上文相对于图4-16描述的机制。
图27说明用于执行分析物的测量继之以系统的清洁的示范性方法9204。举例来说，如922处所说明，压力可施加到匣体腔，从而对反应剂围封体加压。
如924处所说明，反应剂可通过打开将个体反应剂围封体连接到流体回路的阀而选择性地从反应剂围封体流动。确切地说，反应剂可以循序次序从选定的个体反应剂围封体流动，任选地通过来自单独容器的清洗溶液流分离。
虽然匣体腔的压力可提供用于来自反应剂围封体的反应剂的驱动力且可通过选择性地打开与反应剂围封体相关联的阀而选择个体反应剂，但可在流体回路的下游控制(如926所说明)流动速率。确切地说，可在流体回路的下游通过(例如)利用夹捏流量调整器控制到废料容器的流量来控制流量。
所述系统可随后通过经由匣体的洗涤器施加经加压空气(如928所说明)且使经加压洗涤空气流动穿过流体回路930来清洁。经加压空气可例如经由传感器装置和夹捏流量调整器将来自流体回路的流体驱动到废料容器。在另一实例中，经加压空气可向后驱动反应剂流体穿过其相关联阀且进入匣体内的反应剂围封体。在此情况下，匣体腔可被减压，从而允许经加压空气将反应剂流体向后驱动到反应剂围封体中。
如图28中所说明，用于制备反应剂匣体的方法940包含将多个反应剂围封体附接到匣体封盖，如942所说明。提供示范性方法，其在图17和图18的示意图中更详细展示或说明。匣体封盖可紧固到匣体基底(如944所说明)，且多个反应剂容器可经由匣体封盖插入到所述多个围封体中(如946所说明)。
所述系统或仪器可集成到用于测序的过程流程中。举例来说，所述系统可与执行模板制备的one
所述仪器可为可配置的。举例来说，所述系统可包含一或多个中央处理单元，可配置量的ram、可升级的图形处理单元和可更换的存储装置(从1到12tb)。所述仪器经配置以使用不同测序芯片接收和执行测序。此外，所述系统可以可升级以访问外部服务器用于从测序芯片接收的数据的分析和解释。
由仪器支持的多个芯片还可支持多个测定，考虑到不同数目的读取、读取长度、基本输出和应用。由此，所述系统为多功能的且在多种研究领域中有用。
提供此系统用于合乎需要的测序运行，包含来自包含19.6gb的p1质子芯片的输出或包含15.4gb的高精度运行。
在第一方面中，一种制备反应剂的方法包含将匣体插入到仪器中。所述匣体包含安置在匣体的腔中且使端口暴露于匣体的外部的多个反应剂围封体。每一反应剂围封体包含含有反应剂的反应剂容器和限定可压缩体积的内部腔，穿过所述反应剂容器到所述内部腔限定开口。所述方法进一步包含：将多个流体端口连接到所述多个反应剂围封体的开口；经由流体端口施加溶液以至少部分填充所述多个反应剂围封体；以及循环腔的压力，借此针对反应剂围封体中的每一者，在增加压力期间，溶液进入反应剂容器的内部腔，与反应剂组合，且压缩可压缩体积，且在减小压力期间，可压缩体积减小且反应剂经由开口喷出。
在第一方面的一实例中，所述方法进一步包含在施加溶液以从所述多个围封体移除气体之前对腔加压。
在第一方面的另一实例和以上实例中，反应剂容器进一步包含安置在可压缩体积中的可压缩部件。
在第一方面的另一实例和以上实例中，反应剂包含核苷酸。
在第一方面的附加实例和以上实例中，所述方法进一步包含在连接所述多个流体端口之前感测匣体的位置。
在第一方面的另一实例和以上实例中，所述方法进一步包含用仪器读取匣体的识别标签。举例来说，所述方法可进一步包含基于所述读取连接所述多个流体端口。
在第一方面的另一实例和以上实例中，所述匣体进一步包含洗涤器，所述方法进一步包括将气体系统连接到洗涤器。举例来说，洗涤器为co2洗涤器。在另一实例中，循环所述压力包含施加气体穿过洗涤器且进入腔中。
在第二方面中，一种用仪器检测分析物的方法包含将压力施加到耦合到仪器的匣体。所述匣体包含安置在匣体的腔中且使端口暴露于匣体的外部的多个反应剂围封体。每一反应剂围封体包含含有反应剂的反应剂容器和限定可压缩体积的内部腔，穿过所述反应剂容器到所述内部腔限定开口。所述方法进一步包含选择性地使来自所述多个反应剂匣体的反应剂围封体的反应剂从匣体流动、穿过流体回路、传感器和夹捏流量调整器到达废料容器；以及使用夹捏流量控制器控制到废料容器的流量。
在第二方面的一实例中，将压力施加到匣体包含使气体流动穿过匣体中的洗涤器且进入匣体的腔。
在第二方面的另一实例和以上实例中，传感器包含离子敏感场效应晶体管。
在第二方面的另一实例和以上实例中，施加压力包含用所述仪器的压缩器压缩空气。
在第三方面中，一种清洁仪器的方法包含：经由匣体的洗涤器施加经加压空气；以及使所述经洗涤的经加压空气流动穿过流体回路，所述经洗涤的经加压空气的部分朝向匣体的反应剂围封体推动流体穿过流体回路，且一部分经由仪器的传感器穿过夹捏流量调整器到达废料容器。
在第四方面中，一种用于制备反应剂匣体的方法包含：将多个围封体附接到匣体封盖；将匣体封盖紧固到匣体基底，所述匣体封盖限定多个开口、匣体封盖的开口提供到所述多个围封体的一围封体的内部的访问；以及将多个反应剂容器插入到所述多个围封体，所述多个反应剂容器的一反应剂容器延伸穿过所述开口到达围封体的内部，所述反应剂容器包含反应剂和限定可压缩体积的内部腔，限定从所述反应剂容器到所述内部腔的访问。
在第四方面的一实例中，所述反应剂包含核苷酸。
在第四方面的另一实例和以上实例中，核苷酸安置于反应剂容器的内部腔内的多孔材料上。
在第四方面的另一实例和以上实例中，所述方法进一步包含在紧固匣体封盖之前将洗涤器插入到匣体中。
在第五方面中，一种系统包含：匣体歧管，其用以连接到匣体且在多个反应剂围封体与流体回路之间提供流体连通并在压缩气体系统、匣体腔和匣体的洗涤器之间提供流体连通；流体回路；测序装置，其与流体回路流体连通；夹捏流量调整器，其与测序装置流体连通；以及废料容器，其与夹捏流量调整器流体连通。
应注意，并非在上文一般描述或实例中所描述的所有活动都是需要的，一部分特定活动可能是不需要的，并且可以执行除所描述活动之外的一种或多种其它活动。再者，活动所列的次序未必是其被执行的次序。
在以上说明书中，所述概念已经参考特定实施例来描述。然而，所属领域的一般技术人员了解，可以在不脱离如下文权利要求书中所阐述的本发明范围的情况下进行各种修改和变化。因此，所述说明书和图式应该以说明性而不是限制性意义来看待，并且所有这些修改既定包含在本发明的范围内。
如本文所用，术语“包括”、“包含”、“具有”或其任何其它变化打算涵盖非排它性的包含。举例来说，包含一列特征的工艺、方法、物件或设备不一定仅限于那些特征，而是可包含没有明确列出的其它特征或此些工艺、方法、物件或设备所固有的其它特征。附加地，除非明确相反地陈述，否则“或”是指包含性的“或”而不是排它性的“或”。举例来说，通过以下中的任一者来满足条件a或b：a为真(或存在)且b为假(或不存在)，a为假(或不存在)且b为真(或存在)，以及a和b两者都为真(或存在)。
并且，使用“一”是用来描述本文所描述的元件和组件。这样做只是为了方便起见并且给出本发明范围的一般性意义。除非明显指的是其它情况，否则此描述应该被解读为包含一个或至少一个，并且单数也包含复数个。
已经在上文中关于特定实施例描述了益处、其它优点和问题的解决方案。然而，所述益处、优点、对问题的解决方案以及可能引起任何益处、优点或解决方案出现或变得更明显的任何特征不应被解释为任何或所有权利要求的至关重要、必需或基本的特征。
阅读本说明书之后，熟练的技术人员将了解，为了清楚起见，在此在单独实施例的上下文中所描述的某些特征也可以在单个实施例中以组合形式提供。相反，为了简洁起见，在单个实施例的上下文中所描述的多种特征也可以单独地或以任何子组合形式提供。附加地，提及范围中所陈述的值包含该范围内的每一个值。
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