本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方案總體上涉及例如在核酸測(cè)序操作中用于樣品的流體操作和光學(xué)檢測(cè)的裝置和方法。

背景技術(shù)：

我們的基因組提供了用于預(yù)測(cè)許多我們的固有傾向諸如我們的偏好、才能、對(duì)疾病的易感性和對(duì)治療藥物的反應(yīng)性的藍(lán)圖。單獨(dú)的人基因組包含超過(guò)30億個(gè)核苷酸的序列。那些核苷酸中的僅一小部分的差異賦予我們?cè)S多獨(dú)特的性質(zhì)。研究團(tuán)體在揭開(kāi)組成藍(lán)圖的特征方面取得了令人印象深刻的進(jìn)展，并且隨之而來(lái)的，對(duì)每個(gè)藍(lán)圖中的信息與人類健康如何相關(guān)有了更完整的了解。但是，我們的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有完成，這阻礙了信息從研究實(shí)驗(yàn)室向臨床的移動(dòng)，希望有一天我們每個(gè)人都將擁有我們個(gè)人基因組的拷貝，這樣我們就可以和醫(yī)生一起確定健康生活方式或恰當(dāng)?shù)闹委熯^(guò)程的合適選擇。

目前的瓶頸是通量和規(guī)模的問(wèn)題。揭開(kāi)任一個(gè)給定個(gè)體的藍(lán)圖的基本組成部分是確定他們的基因組中30億個(gè)核苷酸的確切序列。存在可用的技術(shù)，但那些技術(shù)通常需要數(shù)天和成千上萬(wàn)美元來(lái)執(zhí)行。另外，任何個(gè)體的基因組序列的臨床相關(guān)性是比較他們的基因組序列的獨(dú)特性質(zhì)(即他們的基因型)和與已知性質(zhì)(即表型)相關(guān)的參考基因組。當(dāng)人們考慮到，參考基因組是基于來(lái)自于通常使用上千名個(gè)體以統(tǒng)計(jì)學(xué)上有效的調(diào)查研究的基因型和表型的對(duì)應(yīng)關(guān)系產(chǎn)生的時(shí)，規(guī)模和通量的問(wèn)題變得明顯。因此，最終可以為上千名個(gè)體進(jìn)行數(shù)以十億計(jì)的核苷酸測(cè)序以鑒定任何臨床上相關(guān)的基因型與表型的對(duì)應(yīng)。再乘以疾病的數(shù)量、藥物反應(yīng)性和其他臨床上相關(guān)的性質(zhì)，對(duì)非常廉價(jià)和快速的測(cè)序技術(shù)的需求變得更明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

需要降低測(cè)序的成本，這推動(dòng)研究科學(xué)家進(jìn)行大規(guī)模遺傳相關(guān)性研究并使得測(cè)序可以在臨床環(huán)境下獲得，用于做出改變?nèi)松臎Q定的單個(gè)患者的治療。本文列出的本實(shí)用新型的實(shí)施方案滿足此需求并且還提供其他優(yōu)點(diǎn)。

本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方案涉及以下方面：

1)本文提供了一種檢測(cè)裝置，所述裝置包括具有物鏡、激發(fā)輻射源和檢測(cè)器的顯微熒光計(jì)。顯微熒光計(jì)被配置用于寬場(chǎng)圖像檢測(cè)。檢測(cè)裝置還包括流體系統(tǒng)，用于從試劑倉(cāng)匣(cartridge receptacle)向流動(dòng)池(flow cell) 遞送試劑。流體系統(tǒng)包括具有多個(gè)流體通道的歧管主體，所述流體通道被配置用于試劑倉(cāng)匣和流動(dòng)池的入口之間的流體連通。流體系統(tǒng)還包括多個(gè)試劑吸取器(reagent sipper)，所述試劑吸取器從歧管主體端口向下延伸。每個(gè)試劑吸取器被配置為被置于試劑倉(cāng)匣的試劑庫(kù)(reagent reservoir)中，這樣液體試劑可以從試劑庫(kù)被吸入到試劑吸取器中。流體系統(tǒng)還包括閥，所述閥被配置為調(diào)節(jié)試劑庫(kù)和流動(dòng)池的入口之間的流體連通。流體通道將試劑吸取器流體連接至閥。檢測(cè)裝置還包括具有用于容納流動(dòng)池的夾持蓋的流動(dòng)池閂鎖夾持模塊(flow cell latch clamp module)。物鏡被配置為將來(lái)自輻射源的激發(fā)輻射導(dǎo)向流動(dòng)池和將來(lái)自流動(dòng)池的發(fā)射導(dǎo)向檢測(cè)器。顯微熒光計(jì)是可移動(dòng)的以獲得流動(dòng)池內(nèi)表面的不同區(qū)域的寬場(chǎng)圖像。

2)如1)所述的檢測(cè)裝置，其中所述檢測(cè)裝置包括不超過(guò)一個(gè)顯微熒光計(jì)。

3)如1)或2)所述的檢測(cè)裝置，其中所述顯微熒光計(jì)包括分光鏡，所述分光鏡被定位為將來(lái)自所述激發(fā)輻射源的激發(fā)輻射導(dǎo)向所述物鏡和將來(lái)自所述物鏡的發(fā)射輻射導(dǎo)向所述檢測(cè)器。

4)如1)-3)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述顯微熒光計(jì)是具有緊湊的落射熒光檢測(cè)配置的集成的顯微熒光計(jì)。

5)如1)-4)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述顯微熒光計(jì)是可移動(dòng)的以允許將比所述顯微熒光計(jì)的視場(chǎng)更大的流動(dòng)池成像。

6)如1)-5)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置還包括外罩和在所述外罩的正面展示的屏幕，所述屏幕充當(dāng)圖形用戶界面。

7)如1)-5)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置還包括具有用于接收所述試劑倉(cāng)匣的倉(cāng)匣容器的外罩。

8)如1)-7)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置還包括流體自動(dòng)化模塊，所述流體自動(dòng)化模塊包括用于使所述試劑倉(cāng)匣升高和降低的升降組件。

9)如1)-7)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置還包括流體自動(dòng)化模塊，所述流體自動(dòng)化模塊包括在裝載期間移動(dòng)所述試劑倉(cāng)匣的傳送帶組件。

10)如1)-7)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置還包括流體自動(dòng)化模塊，所述流體自動(dòng)化模塊包括用于使所述試劑倉(cāng)匣升高和降低的升降組件和在裝載期間移動(dòng)所述試劑倉(cāng)匣的傳送帶組件。

11)如1)-10)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述歧管主體由粘合在一起的多層固體材料形成。

12)如11)所述的檢測(cè)裝置，其中所述流體通道在將所述多層粘合在一起之前在所述固體材料中形成。

13)如1)-12)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述流體通道被完整地容納在所述歧管主體中。

14)如1)-13)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述歧管主體具有連接至相應(yīng)試劑吸取器的至少十六個(gè)端口。

15)如1)-14)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述閥被配置為具有對(duì)應(yīng)于所述流體通道的所述端口的每一個(gè)的入口端口，并且被配置為具有流體連接至所述流動(dòng)池的單個(gè)公用出口端口。

16)如1)-15)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述流體系統(tǒng)具有不多于一個(gè)閥，所述閥調(diào)節(jié)所述試劑庫(kù)和所述流動(dòng)池之間的流體連通。

17)如16)所述的檢測(cè)裝置，其中所述流體通道的每一個(gè)源自單個(gè)端口并連接至所述閥的對(duì)應(yīng)端口。

18)如1)-17)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述歧管主體具有單層流體通道。

19)如1)-18)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述試劑吸取器具有被配置為穿透所述試劑倉(cāng)匣的膜或箔層的遠(yuǎn)端。

20)如1)-19)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述激發(fā)輻射源產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的輻射。

21)如1)-20)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述檢測(cè)器是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。

22)如1)-21)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述顯微熒光計(jì)是成像模塊的部件，所述成像模塊還包括所述流動(dòng)池閂鎖夾持模塊。

23)如22)所述的檢測(cè)裝置，其中所述成像模塊還包括XY臺(tái)，其中 X-電機(jī)和Y-電機(jī)分別提供所述X-臺(tái)和所述Y-臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。

24)如23)所述的檢測(cè)裝置，其中所述X-電機(jī)沿X軸移動(dòng)相機(jī)組件，所述相機(jī)組件具有所述顯微熒光計(jì)，其中所述Y-電機(jī)沿著Y軸移動(dòng)所述流動(dòng)池閂鎖夾持模塊。

25)如1)-24)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置還包括流體設(shè)備，所述流體設(shè)備包括流動(dòng)池倉(cāng)匣和所述流動(dòng)池，所述流動(dòng)池倉(cāng)匣被配置為容納所述流動(dòng)池并協(xié)助定向所述流動(dòng)池用于成像對(duì)話。

26)如25)所述的檢測(cè)裝置，其中所述流體設(shè)備和所述流動(dòng)池倉(cāng)匣是可移除的，使得所述流動(dòng)池倉(cāng)匣是由個(gè)體或機(jī)器從所述流動(dòng)池閂鎖夾持模塊可移除的，而不破壞所述流體設(shè)備或所述流動(dòng)池倉(cāng)匣。

27)如25)所述的檢測(cè)裝置，其中所述流動(dòng)池倉(cāng)匣被配置為重復(fù)插入到所述流動(dòng)池閂鎖夾持模塊和從所述流動(dòng)池閂鎖夾持模塊移出，而不破壞所述流動(dòng)池倉(cāng)匣或使所述流動(dòng)池倉(cāng)匣不適用于其預(yù)期目的。

28)如1)-27)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述流動(dòng)池倉(cāng)匣包括外罩和偶聯(lián)至所述流動(dòng)池倉(cāng)匣的所述外罩的蓋構(gòu)件，所述蓋構(gòu)件包括具有彼此靠近的入口通路和出口通路的襯墊，其中所述夾持蓋包括具有入口端口和出口端口的蓋歧管，所述入口端口和出口端口被配置為分別與所述襯墊的入口通路和出口通路配合。

29)如1)-28)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述流動(dòng)池閂鎖夾持模塊包括使所述流動(dòng)池偏倚定位銷的彈簧加載桿。

30)如1)-29)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述顯微熒光計(jì)的場(chǎng)直徑為至少0.5mm。

31)如1)-30)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述顯微熒光計(jì)的場(chǎng)直徑為至少2mm。

32)如1)-31)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述顯微熒光計(jì)的場(chǎng)直徑為不大于5mm。

33)如1)-32)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述顯微熒光計(jì)的數(shù)值孔徑為至少0.2。

34)如1)-33)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述顯微熒光計(jì)的數(shù)值孔徑為不大于0.8。

35)如1)-34)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述顯微熒光計(jì)的數(shù)值孔徑為不大于0.5。

36)如1)-35)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其中所述顯微熒光計(jì)具有足以分辨間隔最多100μm的特征的分辨率。

37)一種測(cè)序系統(tǒng)，所述測(cè)序系統(tǒng)包括如1)-36)中任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置和具有試劑庫(kù)的試劑倉(cāng)匣，其中所述試劑庫(kù)包括測(cè)序試劑。

38)如37)所述的測(cè)序系統(tǒng)，其中所述試劑庫(kù)中的至少一個(gè)包括核酸樣品。

39)如37)或38)所述的測(cè)序系統(tǒng)，其中所述試劑倉(cāng)匣是從所述檢測(cè)裝置可移除的。

40.如37)或38)或39)所述的測(cè)序系統(tǒng)，其中所述測(cè)序系統(tǒng)被配置為執(zhí)行合成測(cè)序方案。

本文提供了一種檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括(a)箱體，所述箱體包括一個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)，其中所述一個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)的每個(gè)包括物鏡，所述物鏡被配置用于寬場(chǎng)圖像檢測(cè)，其中所述一個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)被定位以從公用平面(common plane)的不同區(qū)域獲得多個(gè)寬場(chǎng)；(b)移位臺(tái)，所述移位臺(tái)被配置為在與公用平面平行的至少一個(gè)方向上移動(dòng)箱體；和(c)流體系統(tǒng)，所述流體系統(tǒng)用于將試劑從試劑倉(cāng)匣遞送至流動(dòng)池，所述流體系統(tǒng)包括：試劑歧管，所述試劑歧管包括被配制用于試劑倉(cāng)匣和流動(dòng)池的入口之間的流體連通的多個(gè)通道；多個(gè)試劑吸取器，所述試劑吸取器從歧管的端口向下延伸，每個(gè)試劑吸取器被配置為置于試劑倉(cāng)匣的試劑庫(kù)中，使得液體試劑可以從試劑庫(kù)被吸入至吸取器中；至少一個(gè)閥，所述閥被配置為調(diào)節(jié)庫(kù)和流動(dòng)池的入口之間的流體連通。在某些實(shí)施方案中，裝置包括不超過(guò)一個(gè)顯微熒光計(jì)。

此公開(kāi)內(nèi)容還提供了用于將試劑從試劑倉(cāng)匣遞送至流動(dòng)池的流體系統(tǒng)，所述流體系統(tǒng)包括：試劑歧管，所述試劑歧管包括被配置為試劑倉(cāng)匣和流動(dòng)池的入口之間的流體連通的多個(gè)通道；多個(gè)試劑吸取器，所述試劑吸取器從歧管的端口向下延伸，每個(gè)試劑吸取器被配置為置于試劑倉(cāng)匣的試劑庫(kù)中，從而液體試劑可以從試劑庫(kù)被吸入至吸取器中；至少一個(gè)閥，所述閥被配置為調(diào)節(jié)庫(kù)和流動(dòng)池的入口之間的流體連通。

此公開(kāi)內(nèi)容還提供了測(cè)序系統(tǒng)，所述測(cè)序系統(tǒng)包括：如上所述的檢測(cè)裝置；和用試劑倉(cāng)匣分配的核酸樣品，其中試劑倉(cāng)匣可從檢測(cè)裝置移除。

此公開(kāi)內(nèi)容還提供了測(cè)序系統(tǒng)，所述測(cè)序系統(tǒng)包括：如上所述的檢測(cè)裝置；和用流動(dòng)池分配的核酸樣品，其中流動(dòng)池可從檢測(cè)裝置移除。

此公開(kāi)內(nèi)容還提供了測(cè)序方法，所述測(cè)序方法包括以下步驟：(a)提供測(cè)序系統(tǒng)，所述測(cè)序系統(tǒng)包括(i)包括光學(xué)透明表面的流動(dòng)池，(ii)核酸樣品，(iii)用于測(cè)序反應(yīng)的多個(gè)試劑，和(iv)用于將試劑遞送至流動(dòng)池的流體系統(tǒng)；(b)提供檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括(i)單個(gè)顯微熒光計(jì)，其中顯微熒光計(jì)包括物鏡，所述物鏡被配置用于在圖像平面在X維和Y維進(jìn)行寬場(chǎng)圖像檢測(cè)，和(ii)樣品臺(tái)；以及(c)在倉(cāng)匣中進(jìn)行核酸測(cè)序過(guò)程的流體操作和在檢測(cè)裝置中進(jìn)行核酸測(cè)序過(guò)程的檢測(cè)操作，其中(i)試劑由流體系統(tǒng)遞送至流動(dòng)池，(ii)核酸特征的寬場(chǎng)圖像由顯微熒光計(jì)檢測(cè)。

一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)在附圖和以下的說(shuō)明中被描述。其他的特征、目標(biāo)、和優(yōu)勢(shì)將由說(shuō)明書和附圖，以及由權(quán)利要求而明顯。

附圖說(shuō)明

圖1A示出了可用于核酸測(cè)序的集成的光電和流體檢測(cè)設(shè)備。

圖1B示出了組成圖1A中示出的集成的光電和流體檢測(cè)設(shè)備的幾個(gè)模塊和系統(tǒng)的分解圖。

圖2A示出了具有試劑吸取器、閥和對(duì)準(zhǔn)銷(alignment pin)的歧管組件的透視圖。還示出了試劑倉(cāng)匣。

圖2B示出了具有試劑吸取器、閥和對(duì)準(zhǔn)銷的歧管組件的透視圖。

圖2C示出了具有不同長(zhǎng)度的試劑吸取器、閥和對(duì)準(zhǔn)銷的歧管組件的側(cè)視圖。還示出了試劑倉(cāng)匣。

圖2D示出了流體系統(tǒng)的流體圖。

圖3A示出了試劑倉(cāng)匣的頂部透視圖。

圖3B示出了流體自動(dòng)化模塊的透視圖。

圖4A示出了具有正交激發(fā)和發(fā)射光路的單個(gè)顯微熒光計(jì)的光學(xué)布置。

圖4B示出了顯微熒光計(jì)的光學(xué)布置。

圖4C示出了示例性單個(gè)顯微熒光計(jì)的透視圖。

圖5A示出了具有單個(gè)顯微熒光計(jì)的成像模塊的正向透視圖。

圖5B示出了具有單個(gè)顯微熒光計(jì)的成像模塊的側(cè)向透視圖。

圖6顯示了流動(dòng)池。

圖7A示出了流動(dòng)池閂鎖夾持模塊的透視圖。

圖7B示出了不具有流動(dòng)池或蓋的流動(dòng)池閂鎖夾持模塊。

圖7C示出了以未閂鎖位置加載在具有蓋的閂鎖夾持模塊中的流動(dòng)池。

具體實(shí)施方式

此公開(kāi)內(nèi)容提供了用于平面區(qū)域諸如存在于基底表面上的那些的高分辨率檢測(cè)的方法和裝置。特別有用的應(yīng)用是存在于表面上的生物樣品的基于光學(xué)的成像。例如，本文列出的方法和裝置可以被用于獲得存在于核酸陣列，諸如核酸測(cè)序應(yīng)用中使用的那些中的核酸特征的圖像?？梢允褂美每晒鈱W(xué)檢測(cè)的樣品和/或試劑的多種核酸測(cè)序技術(shù)。這些技術(shù)特別適用于本公開(kāi)內(nèi)容的方法和裝置，并且因此突出本實(shí)用新型的特定實(shí)施方案的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。出于說(shuō)明的目的，那些優(yōu)點(diǎn)的一些在以下列出，并且盡管舉例說(shuō)明了核酸測(cè)序應(yīng)用，優(yōu)點(diǎn)還可以延伸至其他應(yīng)用。

關(guān)于本文列出的一些實(shí)例，許多核酸測(cè)序技術(shù)的顯著特征是：(1)使用多色檢測(cè)(例如，通常使用4個(gè)不同的熒光團(tuán)，每個(gè)熒光團(tuán)用于存在于核酸中的不同核苷酸類型A、C、G和T(或U)的每一個(gè))，(2)來(lái)自核酸樣品(例如來(lái)自基因組樣品、RNA樣品或其衍生物的片段)的大量不同片段在陣列表面上的分布和(3)流體過(guò)程的重復(fù)循環(huán)和陣列的成像。本文公開(kāi)的方法和裝置的實(shí)施方案對(duì)于核酸測(cè)序特別有用，因?yàn)樗鼈兛梢蕴峁┒鄠€(gè)顏色和多個(gè)重復(fù)的陣列表面的高分辨率成像的能力。例如，本文列出的實(shí)施方案允許以在數(shù)百、數(shù)十或甚至幾個(gè)微米范圍內(nèi)的分辨率獲得表面的圖像。這樣，可以分辨具有最接近的鄰居、平均中心間隔低于100微米、50 微米、10微米、5微米或更小的核酸特征。在特定實(shí)施方案中，可以獲得表面的寬場(chǎng)圖像，包括例如覆蓋陣列的1mm²或更大的面積的圖像。可以同時(shí)或依序獲得多色圖像，例如以鑒別與不同核苷酸類型唯一關(guān)聯(lián)的熒光標(biāo)簽。另外，可以對(duì)于測(cè)序技術(shù)的多個(gè)循環(huán)依序獲得圖像?？梢詮拿總€(gè)循環(huán)可靠地比較來(lái)自陣列的給定區(qū)域的圖像以確定對(duì)于陣列上的每個(gè)核酸特征檢測(cè)的顏色變化的序列。顏色變化的序列可以反過(guò)來(lái)被用于指示每個(gè)特征的核酸片段的序列。

在特定實(shí)施方案中，本公開(kāi)內(nèi)容的裝置包括一個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)。每個(gè)顯微熒光計(jì)可以包括激發(fā)輻射源、檢測(cè)器和物鏡以形成讀取頭 (read head)的集成的子單元。其他光學(xué)部件可以存在于每個(gè)顯微熒光計(jì)中。例如，可以存在分光鏡以提供緊湊的落射熒光(epifluorescent)檢測(cè)配置，由此分光鏡被定位為將激發(fā)輻射從激發(fā)輻射源導(dǎo)向物鏡并將發(fā)射輻射從物鏡導(dǎo)向檢測(cè)器。

使用集成的顯微熒光計(jì)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，顯微熒光計(jì)可以被方便地移動(dòng)，例如在掃描操作中，以允許對(duì)大于該顯微熒光計(jì)的視場(chǎng)的基底成像。在特定實(shí)施方案中，單個(gè)顯微熒光計(jì)可以形成讀取頭。在特定實(shí)施方案中，多個(gè)顯微熒光計(jì)可以被組合以形成讀取頭。一個(gè)或更多個(gè)讀取頭的多個(gè)配置在以下列出，并且可以被選擇以適合待被成像的基底的特定格式，同時(shí)保持整個(gè)讀取頭的相對(duì)緊湊的尺寸。在本公開(kāi)內(nèi)容的多個(gè)實(shí)施方案中，讀取頭的相對(duì)小的尺寸和低質(zhì)量導(dǎo)致相對(duì)低的慣性，使得讀取頭在被移動(dòng)后快速靜止，從而有助于快速掃描核酸陣列或其他基底。在一些情況中，顯微熒光計(jì)可以被固定于箱體，這樣它們?cè)诜治鰬?yīng)用諸如核酸測(cè)序運(yùn)行期間至少在一些維度上不可獨(dú)立移動(dòng)。但是，顯微熒光計(jì)可以在z維上獨(dú)立地致動(dòng)以提供獨(dú)立的聚焦控制。減小本公開(kāi)內(nèi)容的裝置的幾個(gè)不同的顯微熒光計(jì)之間的自由度提供了運(yùn)輸、安裝和使用該裝置期間對(duì)于對(duì)準(zhǔn)(alignment) 丟失的保護(hù)。

在一些實(shí)施方案中，存在于讀取頭或箱體中的多個(gè)顯微熒光計(jì)可以各自具有專用的自動(dòng)聚焦模塊。因此，每個(gè)顯微熒光計(jì)可以獨(dú)立地聚焦。在一些實(shí)施方案中，盡管讀取頭中的特定自動(dòng)聚焦模塊專用于特定顯微熒光計(jì)的致動(dòng)，該特定自動(dòng)聚焦模塊還可以接收來(lái)自讀取頭中的至少一個(gè)其他自動(dòng)聚焦模塊的信息，并且來(lái)自該特定自動(dòng)聚焦模塊和來(lái)自至少一個(gè)其他自動(dòng)聚焦模塊的信息可以被用于確定適當(dāng)?shù)闹聞?dòng)以獲得該特定顯微熒光計(jì)的期望的焦點(diǎn)。這樣，對(duì)于任何給定的顯微熒光計(jì)，聚焦可以由存在于相同讀取頭或箱體中的兩個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)之間的一致性確定。

在特定實(shí)施方案中，可以使用本文提供的流體系統(tǒng)向檢測(cè)室提供待被檢測(cè)的樣品。以核酸測(cè)序應(yīng)用為更具體的實(shí)例，流體系統(tǒng)可以包括歧管組件、和/或泵、閥和能夠移動(dòng)流體通過(guò)流動(dòng)池的其他部件，所述歧管組件可以被置于與一個(gè)或更多個(gè)用于容納測(cè)序試劑的庫(kù)、用于容納樣品制備試劑的庫(kù)、用于容納測(cè)序期間產(chǎn)生的廢棄物的庫(kù)流體連通。

在特定實(shí)施方案中，流體系統(tǒng)可以被配置為允許一種或更多種試劑的再利用。例如，流體系統(tǒng)可以被配置為向流動(dòng)池遞送試劑、然后從流動(dòng)池移出試劑和然后將該試劑再引入至流動(dòng)池。再利用試劑的優(yōu)點(diǎn)是減小廢棄物體積和降低使用昂貴的試劑和/或以高濃度(或大量)遞送的試劑的過(guò)程的成本。試劑再利用利用以下理解：試劑耗盡僅在或主要在流動(dòng)池表面發(fā)生，并且因此大部分試劑未被利用并可以被再利用。

圖1A示出了示例性檢測(cè)設(shè)備1，所述檢測(cè)設(shè)備1利用本文列出的幾個(gè)實(shí)施方案提供的集成的光電和流體系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。示例性檢測(cè)設(shè)備1包括外罩2，所述外罩2包括多個(gè)固定的部件，包括例如光學(xué)部件、計(jì)算部件、電源、風(fēng)扇等。存在于例如外罩2正面的屏幕3充當(dāng)圖形用戶界面，其可以提供多個(gè)類型的信息諸如操作狀態(tài)、正在進(jìn)行的分析過(guò)程(例如測(cè)序運(yùn)行) 的狀態(tài)、轉(zhuǎn)移到或轉(zhuǎn)移自檢測(cè)設(shè)備1的數(shù)據(jù)狀態(tài)、使用說(shuō)明、警告等。倉(cāng)匣容器(cartridge receptacle)4A也存在于外罩2的正面。廢棄物庫(kù)容器4B 也存在于外罩2的正面。如示出的，倉(cāng)匣容器4A和廢棄物庫(kù)容器4B可以被配置為具有保護(hù)門5的槽。存在狀態(tài)指示器6，在此實(shí)例中以倉(cāng)匣容器的框上的指示燈的形式，并且狀態(tài)指示器6可以被配置為指示檢測(cè)設(shè)備1 中試劑倉(cāng)匣的存在或不存在。例如，指示燈6可以從亮變到暗，或可以從一個(gè)顏色變成另一個(gè)顏色來(lái)指示倉(cāng)匣的存在或不存在。在此實(shí)例中，電源按鈕7存在于外罩2的正面，標(biāo)志標(biāo)記8諸如生產(chǎn)商或儀器的名稱也一樣。

圖1A還示出了可以被用于向檢測(cè)設(shè)備1提供樣品和試劑的示例性試劑倉(cāng)匣10。試劑倉(cāng)匣10包括倉(cāng)匣外罩11，所述倉(cāng)匣外罩11保護(hù)多種流體部件諸如庫(kù)、流體連接等。在倉(cāng)匣外罩11上任選地存在條碼或其他可機(jī)讀的標(biāo)記，例如以提供樣品追蹤和管理。其他標(biāo)記也可以存在于外罩上，以便于由人類用戶識(shí)別，例如以鑒別生產(chǎn)商、由流體倉(cāng)匣支持的解析分析 (analytical analysis)、批號(hào)、有效期、安全警告等。

圖1A還示出了可以被插入到廢棄物庫(kù)容器4B的廢棄物庫(kù)12。廢棄物庫(kù)12被配置為經(jīng)庫(kù)頂部的開(kāi)口接收廢棄物流體。

圖1A中示出的設(shè)備是示例性的?？梢源娴鼗虺龍D1A的實(shí)例以外使用的本公開(kāi)內(nèi)容的方法和裝置的其他示例性實(shí)施方案在以下進(jìn)一步詳細(xì)列出。

圖1B示出了示例性檢測(cè)設(shè)備1的部件，包括與流體自動(dòng)化模塊(FAM) 1002流體連通的流體泵1001。FAM 1002被配置為被置于與試劑倉(cāng)匣1003、流動(dòng)池1004和廢棄物庫(kù)1005流體連通以將液體試劑從試劑倉(cāng)匣1003移動(dòng)到流動(dòng)池1004和廢棄物庫(kù)1005。圖1B還示出了XY臺(tái)1006，包括流動(dòng)池夾持模塊1007。圖1B還示出了供電單元1008和主印刷電路板(PCB) 1009。

圖2A示出了示例性的流體系統(tǒng)100，所述流體系統(tǒng)100具有試劑吸取器103和104和閥102，所述流體系統(tǒng)100利用由本文列出的多個(gè)實(shí)施方案提供的流體系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。流體系統(tǒng)100包括歧管組件101，所述歧管組件101包含多個(gè)固定的部件，包括例如試劑吸取器、閥、通道、庫(kù)等。存在試劑倉(cāng)匣400，其具有試劑庫(kù)401和402(以下被稱為“孔”)，其被配置為同時(shí)接合(engage)沿著維度z的一組試劑吸取器103和104，使得液體試劑可以從試劑庫(kù)被吸入到吸取器中。

圖2B示出了可以被用于從試劑庫(kù)向流動(dòng)池提供液體試劑的示例性歧管組件101。歧管組件101包括從歧管的端口106沿著維度z向下延伸的試劑吸取器103和104。試劑吸取器103和104可以被置于試劑倉(cāng)匣的一個(gè)或更多個(gè)試劑庫(kù)(未示出)中。歧管主體108還包括將試劑吸取器103流體連接至閥102的流體通道107。試劑吸取器103和104、流體通道107 和閥102調(diào)節(jié)試劑庫(kù)和流動(dòng)池(未示出)之間的流體連通。閥102和109可以單獨(dú)地或聯(lián)合地選擇試劑吸取器103或104，并且通過(guò)流體通道諸如107 調(diào)節(jié)試劑庫(kù)和流動(dòng)池(未示出)之間的流體連通。

圖2C示出了具有試劑吸取器和閥的示例性流體系統(tǒng)100的側(cè)視圖。歧管具有以平行于試劑吸取器的軸從歧管向下伸出的對(duì)準(zhǔn)銷105。與試劑吸取器相比，對(duì)準(zhǔn)銷105沿z維更長(zhǎng)，盡管在可代替的實(shí)施方案中，它們可以具有相同的長(zhǎng)度或?qū)?zhǔn)銷105更短。對(duì)準(zhǔn)銷105被配置為與試劑倉(cāng)匣 (未示出)上的一個(gè)或更多個(gè)相應(yīng)接口槽(interface slot)接合。試劑吸取器103 和104經(jīng)由端口106被偶聯(lián)至歧管，所述端口106被容納于歧管組件101 的歧管主體108中。試劑吸取器104比試劑吸取器103更長(zhǎng)，以從對(duì)應(yīng)于試劑吸取器103或104的深度的不同深度的試劑庫(kù)吸取液體。在可代替的實(shí)施方案中，試劑吸取器103和104可以具有相等的長(zhǎng)度，或可以切換主要長(zhǎng)度。

圖2B示出了歧管組件101的視圖，展示歧管主體108內(nèi)的流體通道107的一個(gè)可能的布置。流體通道107的每個(gè)源自單個(gè)端口106并連接相應(yīng)端口106至閥102。在一些實(shí)施方案中，某些通道可以包括存儲(chǔ)庫(kù)(cache reservoir)，其具有足以允許一定量的液體試劑從流動(dòng)池(未示出)流向存儲(chǔ)庫(kù)的體積，使得來(lái)自流動(dòng)池的液體試劑在接觸流動(dòng)池后不被導(dǎo)回至試劑庫(kù) (未示出)。圖2B還示出了一個(gè)或更多個(gè)對(duì)準(zhǔn)銷105的示例性位置。圖2B 中示出的歧管組件還包括用于共享緩沖液的入口端口111。閥102被配置為帶有對(duì)應(yīng)于每個(gè)端口106的入口端口、和流體連接至流動(dòng)池的公用出口端口110、和流體連接至廢棄物容器的廢棄物端口。

如以上示例性實(shí)施方案說(shuō)明的，用于將試劑從試劑倉(cāng)匣遞送至流動(dòng)池的流體系統(tǒng)可以包括試劑歧管，所述試劑歧管包括具有被配置用于試劑倉(cāng)匣和流動(dòng)池的入口之間的流體連通的多個(gè)通道的歧管主體。在流體系統(tǒng)中使用歧管主體相對(duì)于僅使用管道(tubing)提供了多個(gè)優(yōu)勢(shì)。例如，具有固定的流體通道的歧管主體減小了組裝期間失誤的可能性，諸如管道連接的錯(cuò)位以及連接過(guò)緊或過(guò)松。另外，歧管主體提供了容易維護(hù)，例如允許快速置換整個(gè)單元而不是費(fèi)時(shí)地檢測(cè)和置換單個(gè)管線(line)。

歧管的一個(gè)或更多個(gè)通道可以包括經(jīng)由固體材料的流體軌道(fluidic track)。軌道可以為允許期望的流體水平轉(zhuǎn)移通過(guò)該軌道的任何直徑。軌道可以具有例如少于0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、 0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、 7mm、8mm、9mm或少于10mm直徑的內(nèi)徑。軌道配置可以為例如直線的或曲線的。可選地或另外地，軌道可以具有曲折部分和直線部分的組合。軌道的橫截面可以為，例如方形、圓形、“D”形或使得期望的流體水平轉(zhuǎn)移通過(guò)該軌道的任何其他形狀。

吸取器和閥之間的通道可以被整個(gè)容納在歧管主體108中。可選地或另外地，通道可以包括歧管外部的一個(gè)或更多的部分。例如，諸如例如柔性管道的管道可以連接歧管上的流體軌道的一部分和軌道的另一部分?？蛇x地或另外地，柔性管道可以將流動(dòng)池連接至系統(tǒng)的固定的流體部件，包括例如泵、閥、傳感器和儀表。作為實(shí)例，柔性管道可以適于將本系統(tǒng)的流動(dòng)池或通道連接至泵諸如注射泵或蠕動(dòng)泵。

歧管主體108可以，例如由能夠在其中支持一個(gè)或更多個(gè)通道的任何合適的固體材料制成。因此，歧管主體108可以是樹(shù)脂，諸如聚碳酸酯、聚氯乙烯、(聚甲醛)；PCTFE(聚氯三氟乙烯)；PEEK^TM (聚醚醚酮)；PK(聚酮)；聚乙烯；PPS(聚苯硫醚)；聚丙烯；聚砜；FEP；PFA；高純度PFA；R；316不銹鋼；ETFE (乙烯-四氟乙烯共聚物)；(聚甲基戊烯)；鈦；UHMWPE(超高分子量聚乙烯)；(聚醚酰亞胺)；或與運(yùn)輸通過(guò)本文示出的實(shí)施方案的歧管的通道的溶劑和流體相容的任何其他合適的固體材料。歧管主體可以由單獨(dú)一塊材料形成?？蛇x地或另外的，歧管主體可以由粘合到一起的多層形成。粘合方法包括例如使用粘合劑、襯墊(gasket)和擴(kuò)散粘合 (diffusion bonding)。通道可以由任何合適的方法在固體材料中形成。例如，通道可以被鉆、蝕刻或碾磨在固體材料中?？梢栽趯⒍鄬诱澈系揭黄鹬霸诠腆w材料中形成通道?？蛇x地或另外地，可以在將多層粘合在一起之后形成通道。

此處示出的歧管組件被配置用于從試劑倉(cāng)匣向流動(dòng)池遞送液體試劑。因此，歧管可以具有偶聯(lián)至試劑吸取器的任何數(shù)量的端口。更具體地，端口的數(shù)量可以對(duì)應(yīng)于試劑倉(cāng)匣中的試劑庫(kù)的數(shù)量和配置。在一些實(shí)施方案中，歧管包括至少2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)、10 個(gè)、11個(gè)、12個(gè)、13個(gè)、14個(gè)、15個(gè)、16個(gè)、17個(gè)、18個(gè)、19個(gè)、20 個(gè)或至少30個(gè)端口，每個(gè)端口被配置為偶聯(lián)試劑吸取器和與至少一個(gè)閥流體連通的通道。

本文示出的流體系統(tǒng)還可以包括吸取管(sipper tube)的陣列，所述吸取管從歧管主體的端口沿z維度向下延伸，試劑吸取器的每一個(gè)被配置為被插入到試劑倉(cāng)匣中的試劑庫(kù)中，從而液體試劑可以從所述試劑庫(kù)被吸入到所述吸取器中。試劑吸取器可以包括例如具有近端和遠(yuǎn)端的管狀體。遠(yuǎn)端可以逐漸變細(xì)成尖端，所述尖端被配置為刺穿用作試劑倉(cāng)匣中的試劑庫(kù)上的密封的薄膜或箔層。試劑吸取器可以被設(shè)有例如從遠(yuǎn)端向近端穿過(guò)管體的單個(gè)空腔。空腔可以被配置為提供吸取器一端的試劑倉(cāng)匣和吸取器另一端的試劑歧管之間的流體連通。如在示例性的圖2B中示出的，試劑吸取器103和104經(jīng)由容納在歧管主體108中的端口106被偶聯(lián)至歧管主體 108。

在一些實(shí)施方案中，如在圖2C中示例的，試劑吸取器的一個(gè)子集具有比其他試劑吸取器短的長(zhǎng)度。例如，子集的長(zhǎng)度可以比其他試劑吸取器短至少1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8 mm、1.9mm或至少2.0mm。歧管和試劑吸取器可以在具有升降機(jī)構(gòu)的設(shè)備中使用，所述升降機(jī)構(gòu)被配置為沿z維雙向移動(dòng)試劑倉(cāng)匣，使得試劑吸取器插入到試劑倉(cāng)匣的相應(yīng)孔或庫(kù)中。在某些實(shí)施方案中，試劑孔可以被保護(hù)性箔覆蓋。因此，提供不同長(zhǎng)度的吸取器的優(yōu)點(diǎn)是減小了當(dāng)試劑倉(cāng)匣與刺穿性吸取器接觸時(shí)升降機(jī)構(gòu)適應(yīng)箔刺穿力所需的力。吸取器長(zhǎng)度的差異可以有利地對(duì)應(yīng)于試劑倉(cāng)匣中的試劑孔的深度，使得當(dāng)吸取器和倉(cāng)匣處于完全接合位置時(shí)，每個(gè)吸取器在其對(duì)應(yīng)的試劑孔中達(dá)到期望的深度。

吸取器可由任何合適的材料形成，所述材料允許流體通過(guò)空腔轉(zhuǎn)移，并且與通過(guò)在本文示出的實(shí)施方案中的歧管的通道運(yùn)輸?shù)娜軇┖土黧w相容。吸取器可以由單個(gè)管形成。可選地或另外地，一個(gè)或更多個(gè)吸取器可由多個(gè)節(jié)段制成，這些節(jié)段一起形成所需長(zhǎng)度和直徑的吸取器。

在一些實(shí)施方案中，至少一個(gè)試劑吸取器包括順應(yīng)式尖端(compliant tip)，其被配置為當(dāng)末端尖端碰撞試劑倉(cāng)匣中的試劑孔的底部時(shí)彎曲。通過(guò)彎曲或形變，順應(yīng)式尖端允許吸取器的空腔更完全接近或甚至接觸試劑孔的底部，從而減少或甚至消除試劑孔中的抽空體積。順應(yīng)式尖端可以特別有利于在使用小體積時(shí)攝取樣品或試劑，或者在期望攝取試劑庫(kù)中的大部分或全部液體的情況下。具有順應(yīng)式尖端的吸取器的主體可以完全由與尖端相同的柔性材料制成?？蛇x地或另外地，吸取器的主體可由與尖端不同的材料制成。順應(yīng)式尖端可以由任何合適的材料制成，使得當(dāng)被推動(dòng)與試劑庫(kù)的底部接觸時(shí)，順應(yīng)式尖端可以變形或彎曲。一些合適的材料包括聚合物和/或合成泡沫、橡膠、硅酮和/或彈性體，包括熱塑性聚合物諸如聚氨酯。

本文示出的流體系統(tǒng)還可以包括例如泵和閥，所述泵和閥是可選擇性地操作的，以控制庫(kù)與流動(dòng)池的入口之間的流體連通。如由圖2D示出的歧管組件101所示例，歧管主體108上的通道出口可以被配置為與閥102 上的相應(yīng)入口端口連接，使得每個(gè)流體通道107與閥102上的入口端口流體連通。因此，通過(guò)歧管主體108的流體通道107，一個(gè)或更多個(gè)或每個(gè)入口端口可以與試劑吸取器流體連通。閥102可以配置有公用出口端口 110，其流體連接至流動(dòng)池上的一個(gè)或更多個(gè)通道的入口?？蛇x地或另外地，閥102可以配置有廢棄物端口112，其流體連接至一個(gè)或更多個(gè)廢棄物庫(kù) 1005。

圖2A、2B、2C和2D中示出的裝置是示例性的。可以代替地或除圖 2A、2B、2C和2D的實(shí)例以外使用的本公開(kāi)內(nèi)容的方法和裝置的其他示例性實(shí)施方案在以下進(jìn)一步詳細(xì)列出。

示例性的試劑倉(cāng)匣在圖3A中示出。圖3A中示出的試劑倉(cāng)匣400可以包括沿z維具有與孔402的深度相比不同深度的孔401。更具體地，圖3A 示例的試劑倉(cāng)匣具有設(shè)計(jì)成容納相應(yīng)的試劑吸取器(未示出)的長(zhǎng)度的孔，使得當(dāng)吸取器和倉(cāng)匣處于完全接合位置時(shí)，每個(gè)吸取器在其對(duì)應(yīng)的試劑孔中達(dá)到期望的深度。在圖3A示例的試劑倉(cāng)匣中，孔沿y維排列成行或列，其中行或列的外側(cè)的那些孔401沿著z維比行或列的內(nèi)側(cè)的那些孔402更向下延伸。一些或全部孔可以具有不同的深度?？蛇x地或另外地，一些或全部孔可以具有相同深度。當(dāng)吸取器和倉(cāng)匣處于完全接合位置時(shí)，任何吸取器尖端的穿透深度(即，從孔的底表面到吸取器尖端末端的距離)可以等同于試劑倉(cāng)匣中的任何其它給定孔中的任何其他吸頭尖端的穿透深度。任何吸取器尖端的穿透深度不需要與試劑倉(cāng)匣中任何其它給定孔的穿透深度相同。在至少一些試劑孔具有不同的孔深度的情況下，孔深度可以比其他試劑吸取器短例如至少0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、 0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、 1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或至少2.0mm。類似的，當(dāng)吸取器和倉(cāng)匣處于完全接合位置時(shí)，任何吸取器尖端的穿透深度可以與試劑倉(cāng)匣中的任何其它吸取器尖端的穿透深度相差至少0.2mm、0.3mm、0.4 mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2 mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或至少2.0mm。

如圖3A的示例性試劑倉(cāng)匣400中示出的，倉(cāng)匣包括多個(gè)試劑庫(kù)401A、 401B、402A和402B。圖3A中的試劑庫(kù)以x和y維排列成行。圖3A還示出了，倉(cāng)匣包括對(duì)準(zhǔn)槽403和404，對(duì)準(zhǔn)槽403和404被配置為與歧管組件(未示出)的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)銷接合。倉(cāng)匣還可以包括覆蓋任何數(shù)量的試劑孔或庫(kù)的保護(hù)箔，當(dāng)倉(cāng)匣與刺穿性吸取器接觸時(shí)，保護(hù)箔可以被刺穿性吸取器刺穿。

本文示出的試劑倉(cāng)匣可以包括任何數(shù)量的試劑庫(kù)或孔。試劑庫(kù)或孔可以沿著x和y維以任何形式布置，以便于試劑在倉(cāng)匣中的運(yùn)輸和存儲(chǔ)?？蛇x地或另外地，試劑庫(kù)或孔可以沿著x和y維以適于與從岐管中的端口沿 z維向下延伸的吸取器管陣列相互作用的任何形式布置。更具體地，試劑庫(kù)或孔可以以適于同時(shí)接合試劑吸取器的矩陣的任何形式布置，使得液體試劑可從試劑庫(kù)被抽取到吸取器中。

并非所有試劑孔都需要與歧管組件的所有吸取管同時(shí)相互作用。例如，試劑倉(cāng)匣可以包括一個(gè)或更多個(gè)試劑庫(kù)或孔的子集，所述試劑庫(kù)或孔被配置為保持在非相互作用狀態(tài)，而其它庫(kù)或孔由吸取管陣列接合。作為一個(gè)實(shí)例，本文示出的倉(cāng)匣可以包括以對(duì)應(yīng)于多個(gè)試劑庫(kù)的構(gòu)造布置的多個(gè)清洗庫(kù)，由此清洗庫(kù)被配置為當(dāng)試劑吸取器未與試劑庫(kù)接合時(shí)同時(shí)接合試劑吸取器，這樣清洗緩沖液可以從清洗庫(kù)被吸入到吸取器中。圖3A中示出了示例性實(shí)施方案，其示出了一行試劑孔401A。倉(cāng)匣還包括一行對(duì)應(yīng)的孔401B，其在x維上相對(duì)于彼此保持相同的取向，但是在y維度上與孔 401A偏移。偏移孔401B可以包括清洗緩沖液，例如用于在使用一個(gè)倉(cāng)匣后和在使用另一個(gè)倉(cāng)匣前漂洗吸取管和流體管線。

可選地或另外地，空的或容納緩沖液、樣品或其他試劑的其他庫(kù)可以存在于倉(cāng)匣上。另外的庫(kù)可以但不需要與吸取管相互作用。例如，庫(kù)可以被配置為在倉(cāng)匣使用過(guò)程中充入廢棄物或溢出試劑或緩沖液。例如，這樣的庫(kù)可以經(jīng)過(guò)不與吸取管交接(interface)的端口到達(dá)。

為了便于倉(cāng)匣庫(kù)與相應(yīng)的吸取管正確對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)槽可以定位在倉(cāng)匣中。例如，在從一組庫(kù)中移出吸取管的陣列并且將其移位到另一組試劑或清洗庫(kù)的特定實(shí)施方案中，對(duì)準(zhǔn)槽可以位于倉(cāng)匣中以確保試劑吸取器陣列與一組或兩組庫(kù)正確對(duì)準(zhǔn)。如圖3A示出的，示例性的倉(cāng)匣包括對(duì)準(zhǔn)槽404，其在x維上保持相同的取向，但是在y維上相對(duì)于對(duì)應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)槽403偏移。本文示出的實(shí)施方案的倉(cāng)匣可以具有任何數(shù)量的對(duì)準(zhǔn)槽，所述對(duì)準(zhǔn)槽提供與流體組件的特征的合適的對(duì)準(zhǔn)。例如，倉(cāng)匣可以包括0、1、2、3、4、5、 6、7、8、9、10或更多個(gè)對(duì)準(zhǔn)槽，其被配置為與流體系統(tǒng)的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)銷接合，使得流體系統(tǒng)的試劑吸取器被定位成與試劑和/或清洗庫(kù)對(duì)準(zhǔn)。

在圖3B中示出了示例性流體自動(dòng)化模塊(FAM)。FAM 470可以包括用于使試劑倉(cāng)匣升高和降低以刺穿和產(chǎn)生氣泡的升降組件471。傳送帶組件473在裝載倉(cāng)匣期間移動(dòng)試劑倉(cāng)匣容器474，并且在卸載期間將試劑倉(cāng)匣移動(dòng)到設(shè)備外。廢棄物庫(kù)容器475也存在于FAM 470的正面，并且被配置為接受廢棄物庫(kù)476。FAM 470還包括歧管組件472，其在圖2B中更詳細(xì)地闡述。

本文提供了一種檢測(cè)裝置，其具有(a)包括一個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)的箱體，其中每個(gè)顯微熒光計(jì)包括被配置用于寬場(chǎng)圖像檢測(cè)的物鏡，其中所述一個(gè)或更多個(gè)顯微光計(jì)被定位成在公用平面上獲取一個(gè)或更多個(gè)寬場(chǎng)圖像，并且其中每個(gè)寬場(chǎng)圖像來(lái)自所述公用平面的不同區(qū)域；(b)移位臺(tái)，其被配置為在平行于所述公用平面的至少一個(gè)方向上移動(dòng)所述箱體；和(c)樣品臺(tái)，其被配置為在所述公用平面上容納基底。

本公開(kāi)內(nèi)容的檢測(cè)裝置(或單個(gè)顯微熒光計(jì))可以被用于以足以在微米級(jí)別上區(qū)分特征的分辨率獲得一個(gè)或更多個(gè)圖像。例如，在檢測(cè)裝置中使用的顯微熒光計(jì)可以具有足以區(qū)分間隔至多500μm、100μm、50μm、10 μm、5μm、4μm、3μm、2μm或1μm的特征的分辨率。更低的分辨率也是可能的，例如區(qū)分間隔超過(guò)500μm的特征的分辨率。

本公開(kāi)內(nèi)容的檢測(cè)裝置(或單個(gè)顯微熒光計(jì))非常適合于表面的高分辨率檢測(cè)。因此，具有在微米范圍內(nèi)的平均間隔的特征的陣列是特別有用的基底。在特定實(shí)施方案中，檢測(cè)裝置或顯微熒光計(jì)可以被用于獲得陣列的一個(gè)或更多個(gè)圖像，所述陣列具有對(duì)于最近鄰居的中心距平均為或低于 500μm、100μm、50μm、10μm、5μm、5μm、4μm、3μm、2μm或1μm 的特征。在許多實(shí)施方案中，陣列的特征是非連續(xù)的，例如間隔小于100 μm、50μm、10μm、5μm、1μm或0.5μm。然而，特征不需要被間隔。而是，陣列的一些或所有特征可以彼此連續(xù)。

可以使用本領(lǐng)域已知的多種陣列(也被稱為“微陣列”)中的任一種。典型的陣列包含特征，每個(gè)特征具有單個(gè)探針或探針群體。在后一種情況下，每個(gè)位點(diǎn)處的探針群體通常是同質(zhì)的，具有單一種類的探針。例如在核酸陣列的情況下，每個(gè)特征可以具有多個(gè)核酸種類，每個(gè)核酸種類具有共同的序列。然而，在一些實(shí)施方案中，陣列的每個(gè)特征處的群體可以是異質(zhì)的。類似地，蛋白質(zhì)陣列可以具有包括單個(gè)蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)群體的特征，蛋白質(zhì)群體通常但不總是具有相同的氨基酸序列。探針可以例如通過(guò)探針與表面的共價(jià)連接或通過(guò)探針與表面的非共價(jià)相互作用連接到陣列表面。在一些實(shí)施方案中，探針諸如核酸分子，可以經(jīng)由例如US 2011/0059865 A1 中所述的凝膠層附接到表面，所述文獻(xiàn)通過(guò)引用并入本文。

示例性的陣列包括但不限于，可從Inc.(San Diego,CA)獲得的BeadChip陣列或其他陣列，諸如探針附接至存在于表面上的珠的那些 (例如，于表面上的孔中的珠)，諸如美國(guó)專利第6,266,459；6,355,431； 6,770,441；6,859,570或7,622,294號(hào)；或PCT公布第WO 00/63437號(hào)中描述的那些，其各自通過(guò)引用并入本文?？梢员皇褂玫氖惺劭傻玫奈㈥嚵械牧硗獾膶?shí)例包括例如，微陣列或根據(jù)有時(shí)被稱為 VLSIPS^TM(超大規(guī)模固定化聚合物合成(Very Large Scale Immobilized Polymer Synthesis))技術(shù)的技術(shù)合成的其他微陣列。點(diǎn)陣微陣列(spotted microarray)也可以在根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施方案的裝置或系統(tǒng)中使用。示例性的點(diǎn)陣微陣列是可從Amersham Biosciences獲得的CodeLink^TM陣列。另一個(gè)有用的微陣列是使用噴墨印刷方法制造的微陣列，所述噴墨印刷技術(shù)諸如可從Agilent Technologies獲得的SurePrint^TM技術(shù)。

其他有用的陣列包括在核酸測(cè)序應(yīng)用中使用的那些。例如，具有基因組片段的擴(kuò)增子(通常稱為簇)的陣列尤其有用，諸如在Bentley等人,Nature 456:53-59(2008)、WO 04/018497；US 7,057,026；WO 91/06678；WO 07/123744；US 7,329,492；US 7,211,414；US 7,315,019；US 7,405,281和 US 2008/0108082中描述的那些，其每一個(gè)通過(guò)引用并入本文?？捎糜诤怂釡y(cè)序的另一個(gè)陣列類型是由乳液PCR技術(shù)產(chǎn)生的顆粒陣列。實(shí)例在 Dressman等人,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100:8817-8822(2003)、WO 05/010145、US 2005/0130173或US 2005/0064460中描述，其每一個(gè)通過(guò)引用整體并入本文。盡管已經(jīng)在測(cè)序應(yīng)用的上下文中描述了以上陣列，將理解的是，可將這些陣列用于其他實(shí)施方案，包括例如不包括測(cè)序技術(shù)的實(shí)施方案。

無(wú)論是否被配置用于陣列或其他樣品的檢測(cè)，存在于檢測(cè)裝置中的一個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)可以被配置用于寬場(chǎng)檢測(cè)。單個(gè)顯微熒光計(jì)的場(chǎng)直徑可以是例如至少0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm或更大。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)部件，場(chǎng)直徑也可以被限制到最大面積，并且因此場(chǎng)直徑可以為例如不大于5mm、4mm、3mm、2mm或1mm。因此，在一些實(shí)施方案中，由單個(gè)顯微熒光計(jì)獲得的圖像可具有在0.25mm²至25mm²的范圍內(nèi)的面積。

除了被配置用于寬場(chǎng)檢測(cè)，顯微熒光計(jì)可以被配置為具有大于0.2的數(shù)值孔徑(NA)。例如，在本公開(kāi)內(nèi)容的顯微熒光計(jì)中使用的物鏡的NA可以為至少0.2、0.3、0.4或0.5。可選地或另外地，可能需要將物鏡的NA 限制為不大于0.8、0.7、0.6或0.5。當(dāng)檢測(cè)經(jīng)由具有0.2和0.5之間的NA 的物鏡發(fā)生時(shí)，本文列出的方法和裝置特別有用。

在陣列檢測(cè)實(shí)施方案中，檢測(cè)裝置(或單個(gè)顯微熒光計(jì))可以被配置為獲得陣列的數(shù)字圖像。通常，數(shù)字檢測(cè)裝置(或單個(gè)顯微熒光計(jì))的每個(gè)像素將收集來(lái)自任何給定圖像采集中的不多于一個(gè)特征的信號(hào)。此配置使圖像的特征之間的不想要的“串流”最小化。檢測(cè)來(lái)自每個(gè)特征的信號(hào)的像素的數(shù)量可以基于被成像的特征的尺寸和形狀以及基于數(shù)字檢測(cè)裝置(或單個(gè)顯微熒光計(jì))的配置調(diào)整。例如，可以用不超過(guò)約16像素、9像素、4像素或1像素檢測(cè)給定圖像中的每個(gè)特征。在特定實(shí)施方案中，每個(gè)圖像可以利用每個(gè)特征平均6.5像素、每個(gè)特征4.7像素或每個(gè)特征1像素。可以減少每個(gè)特征使用的像素的數(shù)量，例如通過(guò)減小陣列的樣式中特征的位置的可變性和收緊檢測(cè)裝置對(duì)陣列的對(duì)準(zhǔn)的耐量。以被配置為每個(gè)特征使用少于4像素的數(shù)字檢測(cè)器為例，可以通過(guò)使用有序的核酸特征的陣列代替隨機(jī)分配的核酸簇的陣列改進(jìn)圖像質(zhì)量。

將會(huì)理解，具有一個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)的檢測(cè)裝置可以檢測(cè)大約相當(dāng)于顯微熒光計(jì)的數(shù)量乘以每個(gè)顯微熒光計(jì)檢測(cè)的寬場(chǎng)面積的公用平面的面積。面積不需要是連續(xù)的。例如，2個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)可以被定位以檢測(cè)被不檢測(cè)的面積間隔的公用平面的分散的區(qū)域。但是，如果需要，多個(gè)顯微熒光計(jì)可以被定位以檢測(cè)連續(xù)但不重疊的面積。在可選的實(shí)施方案中，具有一個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)的檢測(cè)裝置可以檢測(cè)基本上小于顯微熒光計(jì)的數(shù)量乘以每個(gè)顯微熒光計(jì)檢測(cè)的寬場(chǎng)面積的公用平面的面積。這可以發(fā)生在，例如，當(dāng)多個(gè)顯微熒光計(jì)被定位以檢測(cè)具有至少部分重疊的區(qū)域時(shí)。如本文中其他地方進(jìn)一步詳細(xì)列出的，多個(gè)圖像不需要以被用于或甚至支持陣列或已被檢測(cè)的其他公用平面的完整圖像的重建的樣式采集。

檢測(cè)裝置可以使用于2013年2月13日遞交的并且題為“INTEGRATED OPTOELECTRONIC READ HEAD AND FLUIDIC CARTRIDGE USEFUL FOR NUCLEIC ACID SEQUENCING”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)13/766,413 列出的任何檢測(cè)裝置配置和測(cè)序方法，其內(nèi)容通過(guò)引用整體并入。

本文提出的示例性檢測(cè)裝置示出為具有單個(gè)顯微熒光計(jì)。在其他實(shí)施方案中，檢測(cè)裝置可以以多種配置中的任何一種具有兩個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)。將會(huì)理解，單個(gè)顯微熒光計(jì)從各種觀點(diǎn)來(lái)看可以是有利的。首先，單個(gè)顯微熒光計(jì)從生產(chǎn)和維護(hù)成本的角度提供了優(yōu)點(diǎn)，特別是當(dāng)其他配置需要校準(zhǔn)每個(gè)單獨(dú)的顯微熒光計(jì)時(shí)。在本文提出的單個(gè)顯微熒光計(jì)配置中，光學(xué)讀取頭可以呈現(xiàn)為完整單元，其可以以模塊化方式被并入到檢測(cè)裝置中，進(jìn)一步簡(jiǎn)化制造并降低成本。這些成本節(jié)省可以傳遞給最終用戶，允許用戶訪問(wèn)大量的核酸陣列檢測(cè)應(yīng)用。本文提出的單個(gè)顯微熒光計(jì)配置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)來(lái)自與系統(tǒng)的流體部件的相互作用的相對(duì)簡(jiǎn)單性。例如，在系統(tǒng)中使用的流動(dòng)池可以配置有單個(gè)流動(dòng)通道，從而減少了對(duì)在現(xiàn)有系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的多個(gè)閥和泵的需求。雖然具有2個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)通道的流動(dòng)池可能需要在不同流動(dòng)通道之間切換流體流，但單個(gè)流動(dòng)通道可以具有與單個(gè)閥流體連通的專用供應(yīng)管線。另外，可以使用具有單層通道的流體歧管主體，再次簡(jiǎn)化了流體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造并降低了系統(tǒng)的制造和維護(hù)成本。

圖4A中示出了用于顯微熒光計(jì)500的示例性光學(xué)布局。顯微熒光計(jì) 500指向具有被流體填充通道675間隔的上層671和下層673的流動(dòng)池 600。在所示出的配置中，上層671是光學(xué)透明的，并且顯微熒光計(jì)500 聚焦到上層671的內(nèi)表面672上的區(qū)域676。在可選配置中，顯微熒光計(jì) 500可以聚焦在下層673的內(nèi)表面674上。表面的一個(gè)或兩個(gè)可以包括待被顯微熒光計(jì)500檢測(cè)的陣列特征。

顯微熒光計(jì)500包括物鏡501，其被配置為將來(lái)自輻射源502的激發(fā)輻射導(dǎo)向流動(dòng)池600并將來(lái)自流動(dòng)池600的發(fā)射導(dǎo)向檢測(cè)器508。在示例性布局中，來(lái)自輻射源502的激發(fā)輻射穿過(guò)透鏡505，然后通過(guò)分光鏡506，然后通過(guò)物鏡到達(dá)流動(dòng)池600。在示出的實(shí)施方案中，輻射源包括兩個(gè)發(fā)光二極管(LED)503和504，其產(chǎn)生彼此不同的波長(zhǎng)的輻射。來(lái)自流動(dòng)池 600的發(fā)射輻射被物鏡501捕獲，并且被分光鏡通過(guò)調(diào)節(jié)光學(xué)器件507反射到檢測(cè)器508(例如CMOS傳感器)。分光鏡506用于在與激發(fā)輻射的路徑正交的方向上引導(dǎo)發(fā)射輻射。物鏡的位置可以在z維上移動(dòng)以改變顯微熒光計(jì)的焦點(diǎn)。顯微熒光計(jì)500可以在y方向上來(lái)回移動(dòng)以捕獲流動(dòng)池600 的上層671的內(nèi)表面672的幾個(gè)區(qū)域的圖像。

圖4B示出了用于展示各種光學(xué)部件的功能布置的目的的示例性顯微熒光計(jì)的分解圖。示出了兩個(gè)激發(fā)源，包括綠色LED(LEDG)和紅色LED (LEDR)。來(lái)自每個(gè)的激發(fā)光分別穿過(guò)綠色LED收集透鏡(L6)和紅色LED 收集透鏡(L7)。綠色激發(fā)輻射從綠色LED收集透鏡(L6)傳遞到組合器二向色性(combiner dichroic)(F5)，其通過(guò)激發(fā)濾光器(F2)反射綠色激發(fā)輻射，然后通過(guò)LED場(chǎng)透鏡(L8)和激光二極管分光鏡(F3)，然后通過(guò)激發(fā)場(chǎng)光闌 (FS)，然后通過(guò)激發(fā)投影透鏡組L2到激發(fā)/發(fā)射二向色性(F4)，其將綠色激發(fā)輻射通過(guò)物鏡組(L4)反射到流動(dòng)池(FC)的表面。LED折疊鏡(M1)將紅色激發(fā)輻射反射到組合器二向色性(F5)，之后紅色激發(fā)輻射沿著與綠色激發(fā)輻射相同的路徑到達(dá)流動(dòng)池(FC)的表面。如圖所示，通過(guò)上下(即沿著z維) 移動(dòng)平移物鏡組(L4)來(lái)致動(dòng)聚焦。來(lái)自流動(dòng)池(FC)表面的發(fā)射通過(guò)平移物鏡組(L4)返回到激發(fā)/發(fā)射二向色性(F4)，所述激發(fā)/發(fā)射二向色性(F4)使發(fā)射輻射通過(guò)發(fā)射投影透鏡組(L1)通過(guò)發(fā)射濾光器然后到CMOS圖像傳感器 (S1)。激光二極管(LD)還通過(guò)激光二極管耦合的透鏡組(L5)導(dǎo)向激光二極管分光鏡(F3)，激光二極管分光鏡(F3)將激光二極管輻射反射通過(guò)激發(fā)場(chǎng)光闌(FS)、激發(fā)投影透鏡組(L2)、激發(fā)/發(fā)射二向色性(F4)、物鏡組(L4)到流動(dòng)池(FC)。LED散熱器(HS)設(shè)置在綠色LED(LEDG)和紅色LED(LEDR)上方。

圖4C示出了單個(gè)相機(jī)模塊的示例性實(shí)施方案，包括用于自動(dòng)聚焦系統(tǒng)的激光二極管(LD)、CMOS圖像傳感器(S1)和用于調(diào)節(jié)物鏡(L4)的Z級(jí)音圈馬達(dá)。LEDG和LEDR在此視圖中未顯示。

如圖4A、4B和4C的示例性實(shí)施方案所示，每個(gè)顯微熒光計(jì)可以包括分光鏡和檢測(cè)器，其中分光鏡被定位成將來(lái)自激發(fā)輻射源的激發(fā)輻射導(dǎo)向物鏡，并將發(fā)射輻射從物鏡導(dǎo)向檢測(cè)器。如圖中示出的，每個(gè)顯微熒光計(jì)可以任選地包括激發(fā)輻射源諸如LED。在這種情況下，每個(gè)顯微熒光計(jì)可以包括專用輻射源，使得讀取頭包括多個(gè)輻射源，每個(gè)輻射源被分離在單獨(dú)的顯微熒光計(jì)中。在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)可以從公用輻射源接收激發(fā)輻射。這樣，兩個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)可以共享輻射源。在示例性配置中，單個(gè)輻射源可以將輻射導(dǎo)向分光鏡，該分光鏡被定位成將激發(fā)輻射分離成兩個(gè)或更多個(gè)束，并將束導(dǎo)向兩個(gè)或更多個(gè)相應(yīng)的顯微熒光計(jì)。另外地或可選地，激發(fā)輻射可以經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)光纖從輻射源導(dǎo)向一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)顯微熒光計(jì)。

將理解，在圖中示出的特定部件是示例性的并且可以用類似功能的部件代替。例如，可以使用多個(gè)輻射源的任一個(gè)代替LED。特別有用的輻射源是弧光燈、激光、半導(dǎo)體光源(SLS)或激光二極管。LED可以從例如 Luminus(Billerica,Mass)購(gòu)買。類似地，有用的多種檢測(cè)器包括但不限于電荷耦合設(shè)備(CCD)傳感器；光電倍增管(PMT’)；或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器。特別有用的檢測(cè)器是可從Aptina Imaging(San Jose,Ca) 獲得的5百萬(wàn)像素CMOS傳感器(MT9P031)。

圖4A、4B和4C提供了包括兩個(gè)激發(fā)源的顯微熒光計(jì)的示例性實(shí)施方案。這種構(gòu)造可用于檢測(cè)分別在不同波長(zhǎng)被激發(fā)的至少兩種熒光團(tuán)。如果需要，顯微熒光計(jì)可以被配置為包括多于兩個(gè)的激發(fā)源。例如，顯微熒光計(jì)可以包括至少2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或更多個(gè)不同的激發(fā)源(即，產(chǎn)生彼此不同波長(zhǎng)的源)?？蛇x地或另外地，分光鏡和光學(xué)過(guò)濾器可以被用于擴(kuò)展可從單個(gè)輻射源獲得的激發(fā)波長(zhǎng)的范圍。多個(gè)輻射源和/或分離激發(fā)束的光學(xué)過(guò)濾的類似使用可以被用于其中數(shù)個(gè)顯微熒光計(jì)共享來(lái)自一個(gè)或更多個(gè)輻射源的激發(fā)的實(shí)施方案。如本文別處進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的，多個(gè)激發(fā)波長(zhǎng)的可用性對(duì)于利用幾種不同熒光團(tuán)標(biāo)記的測(cè)序應(yīng)用特別有用。

示例性實(shí)施方案的顯微熒光計(jì)是成像模塊的部件。圖5A示出了一個(gè)示例性實(shí)施方案的前視圖。示出了成像模塊700，其由安裝到固定基座704 的相機(jī)組件701、XY臺(tái)702和流動(dòng)池閂鎖夾持模塊900組成。相機(jī)組件包括在相機(jī)外罩705上方的散熱器711，相機(jī)外罩705又安裝到固定基座704 并且提供圖4A、4B和4C中所示的顯微熒光計(jì)的下半部的外殼。兩個(gè)電機(jī)單獨(dú)提供X臺(tái)和Y臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。X電機(jī)706驅(qū)動(dòng)X導(dǎo)螺桿707，其如所示沿著X軸移動(dòng)相機(jī)組件701。Y電機(jī)(712，未示出)驅(qū)動(dòng)Y導(dǎo)螺桿708的運(yùn)動(dòng)，Y導(dǎo)螺桿708如所示地在導(dǎo)軌709上沿著Y軸移動(dòng)流動(dòng)池閂鎖夾持模塊900。流動(dòng)池閂鎖夾持模塊900還可以包括用于檢測(cè)RFID編碼的流動(dòng)池的RFID模塊710。

圖5B示出了成像模塊700的側(cè)視圖。示出了Y電機(jī)712、Y導(dǎo)螺桿 708、導(dǎo)軌709和X導(dǎo)螺桿707。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，提供了用于分析樣品的流體設(shè)備。流體設(shè)備包括具有入口端口和出口端口以及在它們之間延伸的流動(dòng)通道的流動(dòng)池。流動(dòng)池被配置為容納感興趣樣品。流體設(shè)備還包括具有被構(gòu)造成接收流動(dòng)池的接收空間的外罩。接收空間的尺寸和形狀適于允許流動(dòng)池相對(duì)于外罩浮動(dòng)。流體設(shè)備還包括偶聯(lián)至外罩的襯墊。襯墊具有入口通路和出口通路并且包括可壓縮材料。襯墊相對(duì)于接收空間定位，使得流動(dòng)池的入口端口和出口端口分別與襯墊的入口通路和出口通路大致對(duì)準(zhǔn)。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種可移除的倉(cāng)匣，其被配置為保持并幫助用于成像的流動(dòng)池的定位。所述倉(cāng)匣包括可移除的外罩，所述可移除的外罩具有被配置為將流動(dòng)池大致保持在目標(biāo)平面(object plane)內(nèi)的接收空間。外罩包括面向相反方向的一對(duì)外罩側(cè)部。接收空間沿著至少一個(gè)外罩側(cè)部延伸，使得流動(dòng)池通過(guò)所述至少一個(gè)外罩側(cè)部暴露于外罩的外部。倉(cāng)匣還包括偶聯(lián)到外罩的蓋構(gòu)件并且包括襯墊。襯墊具有入口通路和出口通路并且包括可壓縮材料。襯墊被配置為當(dāng)流動(dòng)池由外罩容納時(shí)安裝在流動(dòng)池的暴露部分上。

包括適用于本文所述設(shè)備的流動(dòng)池的示例性流體設(shè)備在2013年2月 13日提交的并且題為“INTEGRATED OPTOELECTRONIC READ HEAD AND FLUIDIC CARTRIDGE USEFUL FOR NUCLEIC ACID SEQUENCING”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)13/766,413中更詳細(xì)地闡述，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

圖6示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案形成的流體設(shè)備800。如圖6所示，流體設(shè)備800包括倉(cāng)匣(或流動(dòng)池載體)802和流動(dòng)池850。倉(cāng)匣802被配置為容納流動(dòng)池850并且協(xié)助定向流動(dòng)池850用于成像對(duì)話。

在一些實(shí)施方案中，流體設(shè)備800和倉(cāng)匣802可以是可移除的，使得倉(cāng)匣802可以由個(gè)體或機(jī)器從成像系統(tǒng)(未示出)移出，而不損壞流體設(shè)備 800或倉(cāng)匣802。例如，倉(cāng)匣802可以被配置為重復(fù)插入到成像系統(tǒng)和從成像系統(tǒng)移出，而不損壞倉(cāng)匣802或使倉(cāng)匣802不適合于其預(yù)期目的。在一些實(shí)施方案中，流體設(shè)備800和倉(cāng)匣802的尺寸和形狀可以被個(gè)人手持。此外，流體設(shè)備800和倉(cāng)匣802的尺寸和形狀可以被調(diào)整以由自動(dòng)化系統(tǒng)承載。

如圖6所示，倉(cāng)匣802可包括外罩或載體框架804和耦合到外罩804 的蓋構(gòu)件806。圖6還示出了，流體設(shè)備800可以具有沿Z軸完全穿過(guò)倉(cāng)匣802的設(shè)備窗。關(guān)于圖6，蓋構(gòu)件806可以包括彼此聯(lián)接的蓋主體840 和襯墊842。襯墊842包括彼此靠近定位的入口通路和出口通路846和844。在所示的實(shí)施方案中，蓋主體840和襯墊842共同模制成單一結(jié)構(gòu)。當(dāng)形成時(shí)，蓋主體840和襯墊842可以具有不同的可壓縮性質(zhì)。例如，在特定實(shí)施方案中，襯墊842可以包括比蓋主體840的材料更可壓縮的材料。然而，在可選的實(shí)施方案中，蓋主體840和襯墊842可以是偶聯(lián)在一起(例如，機(jī)械地或使用粘合劑)的單獨(dú)部件。在其他實(shí)施方案中，蓋主體840和襯墊 842可以是單個(gè)連續(xù)結(jié)構(gòu)的不同部分或區(qū)域。

蓋構(gòu)件806可以可移動(dòng)地偶聯(lián)到外罩804。例如，蓋構(gòu)件806可以可旋轉(zhuǎn)地偶聯(lián)到外罩804的基部構(gòu)件826。當(dāng)蓋構(gòu)件806處于脫離位置時(shí)，外罩804可以限定可接近的倉(cāng)匣腔。在一些實(shí)施方案中，識(shí)別發(fā)射器可以定位在倉(cāng)匣腔內(nèi)。識(shí)別發(fā)射器被配置為向讀取器傳送關(guān)于流動(dòng)池850的信息。例如，識(shí)別發(fā)射器可以是RFID標(biāo)簽。由識(shí)別發(fā)射器提供的信息可以例如識(shí)別流動(dòng)池850中的樣品、流動(dòng)池或樣品的批號(hào)、制造日期和/或當(dāng)流動(dòng)池850插入到成像系統(tǒng)中時(shí)待被執(zhí)行的測(cè)定方案。識(shí)別發(fā)射器也可以傳送其他信息。

圖7A中示出了流動(dòng)池閂鎖夾持模塊(FCLM)900(以下稱為閂鎖夾持模塊)，其直接安裝在XY臺(tái)702的Y平面上。流動(dòng)池閂鎖夾持蓋901固定流動(dòng)池800并使其與顯微熒光計(jì)中的相機(jī)對(duì)準(zhǔn)。在夾持蓋901內(nèi)的是具有入口端口和出口端口944、946的歧管902，其被配置為與流動(dòng)池外罩的襯墊中的入口通路846和出口通路844位置配合。加熱塊903被安裝到Y(jié) 平面并向流動(dòng)池提供加熱以實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)?？梢园磯洪V鎖按鈕904以打開(kāi)夾持蓋901。

圖7B示出了閂鎖夾持模塊900的剖視圖，示出了直接安裝到成像模塊Y平面702上的加熱塊903。圖7C示出了具有安裝在適當(dāng)位置中的流動(dòng)池850的閂鎖夾持模塊900。流動(dòng)池基準(zhǔn)邊807和808被偏置抵靠安裝到加熱塊的另一組定位銷(dowel pin)907和908。彈簧加載桿(spring-loaded lever)909使流動(dòng)池850偏置抵靠加熱塊定位銷907和908。如示出的，流動(dòng)池850在X和Y位置中相對(duì)于參考銷以及在Z位置中相對(duì)于加熱塊表面配準(zhǔn)。流動(dòng)池夾持模塊900提供流體密封，支持FAM和流動(dòng)池襯墊之間的流體連接中的負(fù)壓和正壓。

圖7A、7B和7C中所示的實(shí)施方案是示例性的。在2013年2月13 日提交的并且題為“INTEGRATED OPTOELECTRONIC READ HEAD AND FLUIDIC CARTRIDGE USEFUL FOR NUCLEIC ACID SEQUENCING”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)13/766,413中進(jìn)一步詳細(xì)闡述了可選地或另外地用于圖7A、7B和7C的本公開(kāi)內(nèi)容的方法和裝置的其它示例性實(shí)施方案，其內(nèi)容通過(guò)引用整體并入本文。

在特定實(shí)施方案中，流體系統(tǒng)可以被配置為允許一種或更多種試劑的再利用。例如，流體系統(tǒng)可以被配置為向流動(dòng)池遞送試劑、然后從流動(dòng)池移出試劑和然后將該試劑再引入至流動(dòng)池。一個(gè)配置在2014年8月7日遞交的并且題為“FLUIDIC SYSTEM FOR REAGENT DELIVERY TO A FLOW CELL”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)14/453,868中列出的裝置和方法中示例，其內(nèi)容通過(guò)引用整體并入。

本實(shí)用新型的流體系統(tǒng)和方法的實(shí)施方案對(duì)核酸測(cè)序技術(shù)特別有用。例如，可特別應(yīng)用的是合成測(cè)序(SBS)方案。在SBS中，監(jiān)測(cè)核酸引物沿著核酸模板的延伸以確定模板中核苷酸的序列。潛在的化學(xué)過(guò)程可以是聚合作用(例如，如被聚合酶催化)或連接(例如被連接酶催化)。在特定的基于聚合酶的SBS實(shí)施方案中，熒光標(biāo)記的核苷酸以模板依賴模式被添加至引物(從而延伸引物)，以使得檢測(cè)添加至引物的核苷酸的順序和類型可被用來(lái)確定模板的序列。在可以區(qū)分針對(duì)不同模板發(fā)生的事件的條件下，可以在表面上對(duì)多個(gè)不同模板進(jìn)行SBS技術(shù)。例如，模板可以存在于陣列的表面上，使得不同的模板在空間上彼此可區(qū)分。通常，模板出現(xiàn)在特征，每個(gè)特征具有相同模板的多個(gè)拷貝(有時(shí)稱為“簇(cluster)”或“聚落(colony)”)。然而，也可以在陣列上進(jìn)行SBS，其中每個(gè)特征呈現(xiàn)單個(gè)模板分子，使得單個(gè)模板分子可以彼此分辨(有時(shí)稱為“單分子陣列”)。

流動(dòng)池提供用于容納核酸陣列的方便的基底。流動(dòng)池對(duì)于測(cè)序技術(shù)是方便的，因?yàn)樗黾夹g(shù)通常包括在循環(huán)中重復(fù)遞送試劑。例如，為了啟動(dòng)第一SBS循環(huán)，一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記的核苷酸、DNA聚合酶等可流入/流經(jīng)容納核酸模板的陣列的流動(dòng)池。使用例如本文列出的方法或裝置可以檢測(cè)引物延伸引起標(biāo)記的核苷酸被摻入的那些特征。任選地，核苷酸還可以包括可逆終止特性，在核苷酸已被添加至引物后，其終止進(jìn)一步的引物延伸。例如，具有可逆終止子部分的核苷酸類似物可被添加至引物，以使得隨后的延伸不能發(fā)生，除非遞送解封劑以移除該部分。因此，對(duì)于使用可逆終止的實(shí)施方案，可使解封劑遞送至流動(dòng)池(在檢測(cè)發(fā)生之前或之后)。在多個(gè)遞送步驟之間可進(jìn)行清洗。然后可以將該循環(huán)重復(fù)n次以將引物延伸n 個(gè)核苷酸，從而檢測(cè)長(zhǎng)度為n的序列。示例性測(cè)序技術(shù)在例如Bentley等人，Nature 456：53-59(2008)、WO 04/018497；US 7,057,026；WO 91/06678； WO 07/123744；US 7,329,492；US 7,211,414；US 7,315,019；US 7,405,281 和US 2008/0108082中描述，其各自通過(guò)引用并入本文。

對(duì)于SBS循環(huán)的核苷酸遞送步驟，可以一次遞送單一類型的核苷酸，或可遞送多種不同的核苷酸類型(例如A、C、T和G一起)。對(duì)于其中每次僅存在單一類型的核苷酸的核苷酸遞送配置，不同的核苷酸不需要具有不同的標(biāo)記，因?yàn)樗鼈兛梢曰趥€(gè)體化遞送中固有的時(shí)間分離來(lái)區(qū)分。因此，測(cè)序方法或裝置可以使用單色檢測(cè)。例如，顯微熒光計(jì)或讀取頭僅需要在單個(gè)波長(zhǎng)或單個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)提供激發(fā)。因此，顯微熒光計(jì)或讀取頭僅需要具有單個(gè)激發(fā)源，并且激發(fā)的多頻帶過(guò)濾不需要是必需的。對(duì)于其中遞送導(dǎo)致多個(gè)不同核苷酸同時(shí)存在于流動(dòng)池中的核苷酸遞送配置，可以基于連接到混合物中相應(yīng)核苷酸類型的不同熒光標(biāo)記來(lái)區(qū)分摻入不同核苷酸類型的特征。例如，可以使用四種不同的核苷酸，每種具有四種不同熒光團(tuán)中的一種。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用在光譜的四個(gè)不同區(qū)域激發(fā)來(lái)區(qū)別四個(gè)不同的熒光團(tuán)。例如，顯微熒光計(jì)或讀取頭可以包括四個(gè)不同的激發(fā)輻射源?？蛇x地，讀取頭可以包括少于四個(gè)不同的激發(fā)輻射源，但可以利用來(lái)自單個(gè)來(lái)源的激發(fā)輻射的光學(xué)過(guò)濾來(lái)在流動(dòng)池形成不同范圍的激發(fā)輻射。

在一些實(shí)施方案中，可以使用少于四個(gè)不同顏色在樣品(例如核酸特征陣列)中檢測(cè)四個(gè)不同的核苷酸。作為第一個(gè)實(shí)例，可以在相同波長(zhǎng)檢測(cè)一對(duì)核苷酸類型，但是基于該對(duì)的一個(gè)成員與另一個(gè)成員的強(qiáng)度差異區(qū)分或基于該對(duì)的一個(gè)成員的變化(例如，通過(guò)化學(xué)修飾、光化學(xué)修飾或物理修飾) 區(qū)分，其使得與對(duì)所述對(duì)的另一個(gè)成員檢測(cè)的信號(hào)相比，明顯的信號(hào)出現(xiàn)或消失。作為第二個(gè)實(shí)例，可以在特定條件下檢測(cè)四種不同核苷酸類型中的三種，而第四種核苷酸類型缺乏在那些條件下可檢測(cè)的標(biāo)記。在第二個(gè)實(shí)例的SBS實(shí)施方案中，可以基于它們各自的信號(hào)的存在來(lái)確定前三種核苷酸類型向核酸的摻入，并且可以基于不存在任何信號(hào)確定第四種核苷酸類型向核酸的摻入。作為第三個(gè)實(shí)例，可以在兩個(gè)不同的圖像中或在兩個(gè)不同的通道中檢測(cè)一種核苷酸類型(例如，可以使用具有相同堿基但是不同標(biāo)記的兩種物質(zhì)的混合物，或者可以使用具有兩個(gè)標(biāo)記物的單個(gè)物質(zhì)，或者可以使用具有在兩個(gè)通道中檢測(cè)的標(biāo)記的單一物質(zhì))，而在不超過(guò)一個(gè)圖像或通道中檢測(cè)其它核苷酸類型。在該第三個(gè)實(shí)例中，兩個(gè)圖像或兩個(gè)通道的比較用于區(qū)分不同的核苷酸類型。

上述段落中的三個(gè)示例性配置不是相互排斥的，并且可以以各種組合使用。示例性實(shí)施方案是使用具有熒光標(biāo)記的可逆阻斷核苷酸(rbNTP)的 SBS方法。在這種形式中，四種不同的核苷酸類型可以被遞送到待被測(cè)序的核酸特征陣列，并且由于可逆阻斷基團(tuán)，在每個(gè)特征處僅發(fā)生一個(gè)摻入事件。在該實(shí)例中遞送到陣列的核苷酸可以包括第一核苷酸類型、第二核苷酸類型、第三核苷酸類型和第四核苷酸類型，所述第一核苷酸類型在第一通道中檢測(cè)(例如具有在被第一激發(fā)波長(zhǎng)激發(fā)時(shí)在第一通道中檢測(cè)的標(biāo)記的rbATP)，所述第二核苷酸類型在第二通道中檢測(cè)(例如具有在由第二激發(fā)波長(zhǎng)激發(fā)時(shí)在第二通道中檢測(cè)的標(biāo)記的rbCTP)，所述第三核苷酸類型在第一和第二通道中檢測(cè)(例如具有在被第一和/或第二激發(fā)波長(zhǎng)激發(fā)時(shí)在兩個(gè)通道中檢測(cè)的至少一個(gè)標(biāo)記的rbTTP)，所述第四核苷酸類型缺乏在任一通道中檢測(cè)到的標(biāo)記(例如沒(méi)有外源標(biāo)記的rbGTP)。

在上述實(shí)例中，一旦四種核苷酸類型已經(jīng)與陣列接觸，就可以進(jìn)行檢測(cè)程序，例如，以捕獲陣列的兩個(gè)圖像。圖像可以在單獨(dú)的通道中獲得，并且可以同時(shí)或依序獲得。使用第一激發(fā)波長(zhǎng)和第一通道中的發(fā)射獲得的第一圖像將顯示摻入第一和/或第三核苷酸類型(例如A和/或T)的特征。使用第二激發(fā)波長(zhǎng)和第二通道中的發(fā)射獲得的第二圖像將顯示摻入第二和/ 或第三核苷酸類型(例如C和/或T)的特征?？梢酝ㄟ^(guò)比較兩個(gè)圖像來(lái)確定在每個(gè)特征處摻入的核苷酸類型的明確鑒定，以得到以下：僅在第一通道中出現(xiàn)的特征摻入第一核苷酸類型(例如A)、僅在第二通道中出現(xiàn)的特征摻入第二核苷酸類型(例如C)、在兩個(gè)通道中出現(xiàn)的特征摻入第三核苷酸類型(例如T)和在任一通道中不出現(xiàn)的特征摻入第四核苷酸類型(例如G)。注意，在該實(shí)例中摻入G的特征的位置可以從其它循環(huán)(其中摻入其他三種核苷酸類型中的至少一種)確定。用于使用少于四種顏色的檢測(cè)來(lái)區(qū)分四種不同核苷酸的示例性裝置和方法在例如美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)第 61/538,294中描述，其通過(guò)引用并入本文。

在一些實(shí)施方案中，核酸可以在測(cè)序之前或測(cè)序期間被附接至表面并擴(kuò)增。例如，擴(kuò)增可以使用在表面上形成核酸簇的橋式擴(kuò)增進(jìn)行。有用的橋式擴(kuò)增方法在例如，US 5,641,658；US 2002/0055100；US 7,115,400； US 2004/0096853；US 2004/0002090；US 2007/0128624或US 2008/0009420 中描述，其每個(gè)通過(guò)引用并入本文。用于擴(kuò)增表面上的核酸的另一個(gè)有用的方法是滾環(huán)擴(kuò)增(RCA)，例如在Lizardi等人,Nat.Genet.19:225-232(1998) 和US 2007/0099208A1中描述，其每個(gè)通過(guò)引用并入本文。還可以使用珠上的乳液PCR，例如如Dressman等人,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100:8817-8822(2003)、WO 05/010145、US 2005/0130173或US 2005/0064460中描述的，其各自通過(guò)引用并入本文。

如以上列出的，測(cè)序?qū)嵤┓桨甘侵貜?fù)過(guò)程的實(shí)例。本公開(kāi)內(nèi)容的方法非常適用于重復(fù)過(guò)程。一些實(shí)施方案在以下和本文其他地方列出。

因此，本文提供了測(cè)序方法，所述測(cè)序方法包括：(a)提供流體系統(tǒng)，所述流體系統(tǒng)包括(i)包括光學(xué)透明表面的流動(dòng)池，(ii)核酸樣品，(iii)用于測(cè)序反應(yīng)的多個(gè)試劑，和(iv)用于將試劑遞送至流動(dòng)池的流體系統(tǒng)；(b) 提供檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括(i)多個(gè)顯微熒光計(jì)，其中每個(gè)顯微熒光計(jì)包括物鏡，所述物鏡被配置用于在圖像平面在X維和Y維進(jìn)行寬場(chǎng)圖像檢測(cè)，和(ii)樣品臺(tái)；以及(c)在倉(cāng)匣中進(jìn)行核酸測(cè)序過(guò)程的流體操作和在檢測(cè)裝置中進(jìn)行核酸測(cè)序過(guò)程的檢測(cè)操作，其中(i)試劑由流體系統(tǒng)遞送至流動(dòng)池，(ii)核酸特征的寬場(chǎng)圖像由多個(gè)顯微熒光計(jì)檢測(cè)，以及(iii)至少一些試劑從流動(dòng)池被移出到存儲(chǔ)庫(kù)。

貫穿本申請(qǐng)已參考多個(gè)出版物、專利和/或?qū)＠暾?qǐng)。通過(guò)引用以其全文將這些出版物的公開(kāi)內(nèi)容在此并入本申請(qǐng)。

在本文中術(shù)語(yǔ)包括意圖是開(kāi)放式的，不僅包括提及的要素，另外還包括任何另外的要素。

已描述了很多實(shí)施方案。但是，將理解可進(jìn)行多種改變。相應(yīng)地，其他的實(shí)施方案在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。