BR112018074103A2 - sistema e método de mistura de canal de reagentes - Google Patents

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Abstract

um sistema de análise pode realizar operações em um analito que pode ser combinado com vários regentes antes de ser introduzido em uma célula de fluxo. o instrumento pode incluir um volume no qual os reagentes a serem combinados com o analito são aspirados um a um. o volume pode ser formado como um canal de serpentina em um coletor de válvula associado com canudos para aspirar os reagentes. os reagentes podem então ser misturados por ciclos de uma bomba para mover os reagentes dentro do volume de mistura ou canal. para isso, os reagentes podem ser aspirados de um recipiente para o volume ou canal, ejetados de volta para o recipiente, e este método pode ser realizado repetidamente para melhorar a mistura.

Description

SISTEMA E MÉTODO DE MISTURA DE CANAL DE REAGENTES
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADAS [0001] Este pedido de patente reivindica beneficio de prioridade para o Pedido de Patente US N° 15/841,102, depositado em 13 de dezembro de 2017, o qual reivindica o beneficio de prioridade ao Pedido de Patente US N° 62/442,772, depositado em 05 de janeiro de 2017, e também reivindicações beneficiar a Britânica (GB) do Pedido de Patente No. 1704758,0, depositado em 24 de março de 2017, o qual também reivindica o beneficio de prioridade para o Pedido de Patente US N° 62/442,772; todos estes pedidos anteriores são aqui incorporados por referência na sua totalidade.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0002] Os instrumentos foram desenvolvidos e continuam a evoluir para o sequenciamento de moléculas de interesse, em particular de DNA, RNA e outras amostras biológicas. Em avanço das operações de sequenciamento, as amostras das moléculas de interesse são preparados de modo a formar uma biblioteca ou modelo que vai ser misturado com os reagentes e, finalmente, introduzido numa célula de fluxo, onde moléculas individuais vai anexar em locais e ser amplificado para aumentar a detectabilidade. A operação de sequenciamento, então, inclui repetir um ciclo de etapas para ligar as moléculas nos locais, marcar a ligação dos componentes, formar imagens dos componentes nos locais, e processar os dados de imagem resultantes.
[0003] Em tais sistemas de sequenciamento, sistemas de fluidos (ou subsistema) fornecem o fluxo de substâncias (por
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2/41 exemplo, os reagentes) sob o controle de um sistema de controle, tal como um computador programado e interfaces apropriadas.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0004] Os detalhes de uma ou mais concretizações da matéria descrita no presente relatório descritivo são apresentados nos desenhos acompanhantes e na descrição abaixo. Outras caracteristicas, aspectos e vantagens serão evidentes a partir da descrição, desenhos e reivindicações.
[0005] Em algumas concretizações, um sistema pode ser fornecido que inclui um percurso de fluxo para ser fluidicamente ligado com uma célula de fluxo para suportar analitos de interesse num sistema de análise. O sistema pode ainda incluir uma válvula seletora fluidicamente acoplada aos caminhos de fluxo para selecionar entre uma pluralidade de canudos de reagentes para uma operação de análise, uma linha de desvio que é separada a partir do trajeto de escoamento e para que uma canudo da linha de desvio sirva como uma mistura de volume, uma bomba para ser fluidicamente ligada com a linha de desvio e para deslocar fluidos através da linha de desvio durante uma operação de pré-mistura de reagente, e os circuitos de controle acoplado operativamente à válvula seletora e para a bomba, o circuito de controle que tem um ou mais processadores e uma memória de armazenamento, ou para armazenar, instruções de máquinaexecutável que, quando executado por um ou mais processadores, controlam os um ou mais processadores para: a) fazer com que a válvula seletora para selecionar entre um conjunto de canudos de reagentes associado com reagentes
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3/41 para ser pré-misturado, b) fazer com que a bomba para aspirar fluido a partir de cada um das canudos de reagente selecionado e para fornecer os fluidos aspirados a partir das correspondentes canudos de reagente selecionado um-porum para o volume de mistura, c) fazer com que a bomba para distribuir os fluidos aspirados no volume de mistura resultante de (b) por meio de uma canudo de recipiente de destino, e d) fazer com que a bomba para deslocar ciclicamente os fluidos aspirados para dentro e para fora do volume de mistura e através do receptor de canudo destino para misturar ainda mais os fluidos.
[0006] Em algumas de tais concretizações, o volume de mistura pode incluir ou estar sob a forma de um canal de serpentina.
[0007] Em algumas concretizações do sistema, o sistema pode ainda incluir um recipiente de destino posicionados para receber fluidos ejetados através da canudo do recipiente de destino; o destinatário de destino pode conter DNA a ser sequenciado.
[0008] Em algumas concretizações do sistema, a bomba pode ser ou incluir uma bomba de seringa.
[0009] Em algumas concretizações do sistema, a válvula seletora pode permitir que a bomba para aspirar o ar para dentro do volume de mistura antes de entregar os fluidos a partir das canudos de reagente selecionado para o volume de mistura.
[0010] Em algumas concretizações do sistema, a memória pode armazenar, ou seja, para armazenar, mais instruções máquina-executável que, quando executado por um ou mais
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4/41 processadores, controlar ainda mais o um ou mais processadores para fazer com que a bomba para ciclicamente mover os fluidos aspirados para dentro e fora do volume de mistura, enquanto se mantendo um volume de ar aprisionado entre a bomba e os fluidos.
[0011] Em algumas concretizações do sistema, a memória pode armazenar, ou seja, para armazenar, mais instruções máquina-executável que, quando executado por um ou mais processadores, controlar ainda mais o um ou mais processadores para fazer com que (b) seja repetido uma ou mais vezes antes de o desempenho de (c) ou (d) para a operação de análise.
[0012] Em algumas de tais concretizações do sistema, a memória pode armazenar, ou seja para armazenar, instruções outras máquinas-executável que, quando executado por um ou mais processadores, controlar ainda mais o um ou mais processadores para: (e) causa a válvula seletora para selecionar um canudo de reagente adicional associado com um reagente adicional, (f) fazer com que a bomba para aspirar fluido do canudo reagente adicional, e (g) fazer com que a bomba para fornecer o liquido adicional aspirado do canudo reagente adicional para o volume de mistura, em que o canudo reagente adicional não está no conjunto de canudos de reagentes a partir de (a) e em que (e) - (g) são realizados entre (b) e (c).
[0013] Em algumas concretizações do sistema, o sistema pode ainda incluir recipientes de reagentes que contêm, pelo menos, três reagentes de diferentes gravidades especificas que devem ser pré-misturados.
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5/41 [0014] Em algumas concretizações, um processo pode ser fornecido incluindo a operação (a) de realizar uma prémistura de reagente, durante dois ou mais reagentes, b) de acionamento da bomba para deslocar ciclicamente os reagentes aspirados para dentro e para fora do volume de mistura para misturar os reagentes, e c) de acionamento da bomba para ejetar os reagentes misturados num recipiente de destino. A operação de pré-mistura de reagente (a) pode incluir: comandar uma válvula seletora para selecionar um primeiro reagente, acionar uma bomba para aspirar uma parte do primeiro reagente a partir de um primeiro recipiente para um volume de mistura, comandar a válvula seletora para selecionar um segundo reagente, e acionar a bomba para aspirar uma canudo do segundo reagente a partir de um segundo recipiente para dentro do volume de mistura.
[0015] Em algumas concretizações do processo, o volume de mistura pode incluir ou ser um canal de serpentina.
[0016] Em algumas concretizações do processo, o recipiente de destino pode conter DNA a ser sequenciado.
[0017] Em algumas concretizações do processo, a operação de pré-mistura de reagente (a), pode ainda incluir comandar a válvula seletora para selecionar um terceiro reagente e o acionamento da bomba para aspirar uma canudo do terceiro reagente a partir de um terceiro recipiente para o volume de mistura.
[0018] Em algumas de tais concretizações do processo, a operação de pré-mistura de reagente (a), pode ainda incluir a seleção e aspiração de pelo menos um dos reagentes de mais do que uma vez antes da execução de (b) . Em algumas dessas
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6/41 concretizações do processo, a operação de pré-mistura de reagente (a) pode ser repetido uma ou mais vezes antes de se realizar (b).
[0019] Em algumas concretizações do processo, o processo pode ainda incluir a aspiração de ar para dentro do volume de mistura antes da aspiração do primeiro reagente.
[0020] Em algumas concretizações, um processo que pode ser fornecido inclui acionamento de uma bomba para aspirar um gás em um volume de mistura; controlar uma válvula seletora para selecionar, um a um, uma pluralidade de reagentes liquidos para uma operação de análise; de acionamento, para cada um reagente selecionado, uma bomba para aspirar o reagente selecionado a partir de um respectivo recipiente contendo o reagente selecionado para uma mistura de volume de serpentina; controlando a válvula seletora para ligar fluidicamente o volume de mistura de com um recipiente de destino; oscilação da bomba para mover os reagentes para trás e para a frente entre o volume de mistura de serpentina e um recipiente de destino para misturar os reagentes, em que o receptor de destino contém um analito de interesse a ser analisado na operação de análise; e acionar a bomba para ejetar os reagentes mistos para o destinatário de destino.
[0021] Em algumas concretizações de um tal processo, o processo pode ainda incluir a seleção e aspiração de cada reagente mais do que uma vez antes da oscilação da bomba para mover os reagentes.
[0022] Em algumas concretizações de um tal processo, a bomba pode ser utilizada para mover ciclicamente os reagentes com um volume de ar entre a bomba e os reagentes.
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7/41 [0023] Em algumas concretizações de um tal processo, os reagentes podem incluir, pelo menos, três reagentes de diferentes gravidades especificas.
[0024] Os detalhes de uma ou mais concretizações da matéria descrita no presente relatório descritivo são apresentados nos desenhos acompanhantes e na descrição abaixo. Outras características, aspectos e vantagens serão evidentes a partir da descrição, desenhos e reivindicações. Note-se que as dimensões relativas das seguintes figuras não pode ser desenhada à escala.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0025] Estas e outras características, aspectos, e vantagens da presente descrição serão melhor compreendidos quando a descrição detalhada que se segue for lida com referência aos desenhos anexos, nos quais caracteres representam partes semelhantes ao longo dos desenhos, em que:
[0026] A fig. 1 é uma vista geral esquemática de um exemplo de sistema de sequenciamento, em que podem ser empregados as técnicas divulgadas;
[0027] A fig. 2 é uma vista geral esquemática de um
exemplo do sistema de fluidos do sistema de sequenciamento
da FIG. 1;
[0028] A fig. 3 é uma visão geral esquemática de um
exemplo de sistema de processamento e controle do sistema de
sequenciamento da FIG. 1;
[0029] A fig. 4 é uma vista em perspectiva de um exemplo de um coletor de reagente com válvulas do seletor;
[0030] A fig. 5 é uma vista de topo da disposição do
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8/41 exemplo do coletor e da válvula da fig. 4;
[0031] A fig. 6A é uma vista esquemática de uma disposição de exemplo para aspirar e misturar os reagentes e um modelo de amostra, enquanto que a FIG. 6B mostra, num exemplo, como reagentes e um modelo de amostra seria estriado, antes da mistura;
[0032] A fig. 7 é uma vista esquemática de um exemplo de como os reagentes a serem misturados podem ser aspirado individualmente em um volume de mistura;
[0033] A fig. 8 é uma secção esquemática de um exemplo do vaso de recipiente de destino para o reagente misturado e um modelo de amostra que mostra um bico de ejeção de canudo de reagentes misturados no recipiente;
[0034] As Figs. 9A - 9D ilustram um exemplo de bocal de canudo que pode ser utilizado na mistura dos reagentes;
[0035] A fig. 10 é uma representação gráfica de ciclos
de exemplo na aspiração e mistura dos reagentes e um modelo
de amostra; e
[0036] A fig. 11 é um fluxograma que ilustra a lógica
de exemplo para aspirar e misturar os reagentes e um modelo
de amostra.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0037] A fig. 1 ilustra uma concretização de um sistema de sequenciamento 10 configurado para processar amostras moleculares que podem ser sequenciadas para determinar os seus componentes, a ordem dos componentes, e, em geral, a estrutura da amostra. O sistema inclui um instrumento 12 que recebe e processa uma amostra biológica. Uma fonte de amostra 14 proporciona a amostra 16, a qual, em muitos casos irá
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9/41 incluir uma amostra de tecido. A fonte da amostra pode incluir, por exemplo, um indivíduo ou sujeito, tal como um ser humano, animal, microrganismo, planta, ou outro doador (incluindo amostras do meio ambiente) , ou qualquer outro sujeito que inclui moléculas orgânicas de interesse, a sequência dos quais é para ser determinado. 0 sistema pode ser utilizado com outras do que as tomadas a partir de organismos, incluindo as amostras de moléculas sintetizadas. Em muitos casos, as moléculas incluem DNA, RNA, ou outras moléculas que têm pares de bases da sequência de genes que possam definir e variantes tendo funções particulares de interesse final.
[0038] A amostra 16 é introduzida num sistema de preparação de amostra / biblioteca 18. Este sistema pode isolar, ruptura, e de outra forma preparar a amostra para análise. A biblioteca resultante inclui as moléculas de interesse em comprimentos que facilitam a operação de sequenciamento. A biblioteca resultante é, em seguida, fornecida ao instrumento 12, onde é efetuada a operação de sequenciamento. Na prática, a biblioteca, que pode por vezes ser referido como um modelo, é combinado com os reagentes em um processo automatizado ou semi-automatizado, e, em seguida, introduzido na célula de fluxo antes do sequenciamento. Em algumas de tais concretizações, a biblioteca pode ser pré-misturada com os reagentes, antes de ser encaminhado para a célula de fluxo, por exemplo, a biblioteca pode ser encaminhada, através de um sistema de válvula de seletor, tal como é descrito abaixo, e misturada com reagentes em um recipiente de destino antes de sendo
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10/41
transferido para a célula de fluxo
[0039] Na execução ilustrada na FIG. 1, o instrumento
inclui uma célula de fluxo ou matriz 20 que recebe a
biblioteca amostra . A célula de fluxo inclui um ou mais
canais de fluidos que permitem que ocorra a quimica de
sequenciamento, incluindo a ligação de moléculas da biblioteca, e amplificação em locais ou sitios que podem ser detectados durante a operação de sequenciamento. Por exemplo, a célula de fluxo / matriz 20 pode incluir modelos de sequenciamento imobilizados sobre uma ou mais superficies nos locais ou sitios. Uma célula de fluxo pode incluir um arranjo padronizado, tal como um micro-arranjo, uma nanoarranjo, e, assim, por diante. Na prática, os locais ou sitios podem ser dispostos em, um padrão de repetição regular, um padrão de repetição não-complexo, ou num arranjo aleatório sobre uma ou mais superficies de um suporte. Para permitir a sequenciamento quimica de ocorrer, a célula de fluxo também permite a introdução de substâncias, tal como a inclusão de vários reagentes, tampões, e outros meios de reação, que são utilizados para as reações, a lavagem, e, assim, por diante. As substâncias de fluxo através da célula de fluxo e pode contatar as moléculas de interesse nos sitios individuais.
[0040] No instrumento da célula de fluxo 20 é montada sobre uma fase móvel 22 que, nesta aplicação, pode ser movido em uma ou mais direções, tal como indicado pelo número de referência 24. O fluxo de célula 20 pode, por exemplo, ser fornecida em a forma de um cartucho removível e substituível que pode interagir com portas na fase móvel 22 ou de outros
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11/41 componentes do sistema, a fim de permitir que os reagentes e outros fluidos a serem entregues para ou a partir da célula de fluxo 20. A fase está associada com uma sistema de detecção ótico 26 que pode dirigir a radiação ou luz 28 para a célula de fluxo durante o sequenciamento. O sistema de detecção ótico pode empregar vários processos, como processos de microscopia de fluorescência, para a detecção dos analitos dispostos nos locais da célula de fluxo. A titulo de um exemplo não limitativo, o sistema de detecção ótico 26 pode empregar confocal de varrimento de linha para produzir dados de imagem pixelizada progressiva que pode ser analisada para localizar locais individuais na célula de fluxo e para determinar o tipo de nucleotideo que foi mais recentemente ligados ou obrigado a cada site. Outras técnicas de imagiologia adequados podem também ser empregues, tais como técnicas em que um ou mais pontos de radiação são examinadas ao longo da amostra ou técnicas empregando passo e disparar abordagens de imagiologia. O sistema de detecção óptico 26 e a fase 22 pode cooperar para manter a célula de fluxo e um sistema de detecção em uma relação estática, enquanto a obtenção de uma imagem de área, ou, como se referiu, a célula de escoamento pode ser digitalizada em qualquer modo adequado (por exemplo, ponto de leitura, verificação de linha, digitalização passo a passo).
[0041] Embora muitas tecnologias diferentes podem ser usadas para imagiologia, ou mais geralmente para a detecção das moléculas nos locais, concretizações presentemente contempladas podem fazer uso de imagem ótica confocal em comprimentos de onda que causam excitação de marcas
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12/41 fluorescentes. Os marcadores, excitados por virtude de seu espectro de absorção, retornam sinais fluorescentes em virtude do seu espectro de emissão. 0 sistema de detecção ótico 26 está configurado para capturar tais sinais, para processar os dados de imagem pixelizada com uma resolução que permite a análise dos sitios de emissão de sinal, e para processar e armazenar os dados resultantes da imagem (ou dados derivados a partir dele) .
[0042] Em uma operação de sequenciamento, as ações ou processos ciclicos são executadas de uma forma automatizada ou semi-automatizada, em que as reações são promovidas, tais como com os nucleotideos individuais ou com oligonucleotideos, seguido por lavagem, criação de imagens e desbloqueio, em preparação para um ciclo subsequente. A biblioteca de exemplo, preparado para sequenciamento e imobilizado na célula de fluxo, pode ser submetido a um número de tais ciclos antes de todas as informações úteis seja extraido a partir da biblioteca. O sistema de detecção ótica pode gerar dados de imagem a partir de varrimentos da célula de fluxo (e os seus locais) durante cada ciclo da operação de sequenciamento por utilização de circuitos eletrônicos de detecção (por exemplo, câmaras de imagem ou circuitos eletrônicos ou chips) . Os dados da imagem resultante podem então serem analisados para localizar locais individuais nos dados de imagem, e para analisar e caracterizar as moléculas presentes nos locais, tais como por referência a uma cor ou um comprimento de onda de luz específicos (um espectro de emissão característico de um marcador fluorescente particular, marcador) que é detectado
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13/41 numa localização especifica, tal como indicado por um grupo ou agrupamento de pixels nos dados de imagem no local. Em um pedido de sequenciamento de DNA ou RNA, por exemplo, os quatro nucleotídeos comuns podem ser representados por espectros de emissão de fluorescência distinguível (comprimentos de onda ou comprimentos de onda de luz). Cada espectro de emissão, em seguida, pode ser atribuído um valor correspondente a esse nucleotideo. Com base nesta análise, e rastreando os valores cíclicos determinados para cada local, nucleotídeos individuais e as suas ordens podem ser determinados para cada local. Estas sequências podem então ser ainda mais processado para montar segmentos mais longos incluindo genes, cromossomas, e assim por diante. Tal como utilizado no presente relatório descritivo, os termos automático e semi-automático significa que as operações são executadas pelo sistema de programação ou configuração com pouca ou nenhuma interação humana, uma vez que as operações são iniciadas, ou uma vez que os processos, incluindo as operações são iniciadas.
[0043] Na realização ilustrada, os reagentes 30 são estiradas ou aspirado para dentro da célula de fluxo por meio de válvulas 32. As válvulas podem acessar os reagentes a partir de recipientes ou vasos nos quais eles são armazenados, tais como através de pipetas ou canudos (não mostrado na FIG. 1). O sistema de válvulas 32 pode permitir a seleção dos reagentes, com base numa sequência prescrita de operações realizadas. O sistema de válvulas pode receber mais comandos para dirigir os reagentes através de percursos de escoamento 34 para dentro da célula de fluxo 20. Salda ou
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14/41 de trajetos de fluxo efluente 36 diretos dos reagentes utilizados a partir da célula de fluxo. Na aplicação ilustrada, uma bomba 38 serve para mover os reagentes através do sistema. A bomba também pode servir para outras funções úteis, tais como a medição de reagentes ou de outros fluidos através do sistema, aspiração de ar ou outros fluidos, e, assim por diante. A válvula adicional 40 a jusante da bomba 38 permite direcionar adequadamente o reagente utilizado para vasos de disposição ou recipientes 42.
[0044] O instrumento inclui ainda um conjunto de circuitos que ajuda a comandar o funcionamento dos diversos componentes do sistema, o controle da sua operação por feedback de sensores, coleta de dados de imagem, e, pelo menos, parcialmente o processamento de dados de imagem. Na execução ilustrada na FIG. 1, um sistema de controle / supervisão 44 inclui um sistema de controle 46 e um sistema de aquisição de dados e análise 48. Ambos os sistemas incluem um ou mais processadores (por exemplo, circuitos de processamento digitais, tais como microprocessadores, processadores de vários núcleos, FPGA, ou qualquer outros circuitos de processamento apropriado) e circuitos de memória associados 50 (por exemplo, dispositivos de memória de estado sólido, dispositivos de memória dinâmica, em e / ou fora da extremidade dispositivos de memória, e, assim, por diante) que podem armazenar instruções máquinaexecutável para controlar, por exemplo, uma ou mais computadores, processadores ou outros dispositivos lógicos semelhantes a fornecer certas funcionalidade. Computadores específicos da aplicação ou uso geral pode, pelo menos
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15/41 parcialmente compor o sistema de controle e sistema de aquisição de dados e análise. 0 sistema de controle pode incluir, por exemplo, um circuito configurado (por exemplo, programada) para processar comandos para fluidos, óticos, controle do estágio, e de quaisquer outras funções úteis do instrumento. A aquisição de dados e análise de sistema 48 faz interface com o sistema de detecção ótica para comandar o movimento do sistema de detecção ótica, ou a fase, ou ambos, a emissão de luz para a detecção cíclica, que recebe e processamento de sinais de retorno, e, assim, por diante. 0 instrumento pode também incluir várias interfaces, tal como indicado na referência 52, tais como uma interface de operador que permite o controle e monitoração do instrumento, a transferência das amostras, o lançamento de operações de sequenciamento automatizada ou semi-automatizada, geração de relatórios, e, assim por diante. Finalmente, na concretização da FIG. 1, as redes ou sistemas externos 54 talvez acoplam e cooperam com o instrumento, por exemplo, para a análise, controle, monitoração, manutenção, e outras operações.
[0045] Pode-se notar que, enquanto uma única célula de fluxo e o caminho de fluidos, e um único sistema de detecção ótica são ilustrados na FIG. 1, em alguns instrumentos mais do que uma célula de fluxo e de fluidos caminho podem ser acomodados. Por exemplo, numa aplicação presentemente contemplada, duas de tais disposições são proporcionados para aumentar o sequenciamento e o rendimento. Na prática, pode ser proporcionado qualquer número de células de fluxo e caminhos. Estes podem fazer uso dos mesmos ou de diferentes
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16/41 recipientes de reagentes, receptáculos de eliminação, sistemas de controle, sistemas de análise de imagem, e, assim por diante. Sempre que previsto, os vários sistemas lógicos de fluido podem ser controlados ou supervisionados de forma coordenada individualmente. É para ser entendido que a frase fluidicamente ligados entre si podem ser aqui utilizada para descrever as ligações entre dois ou mais componentes que colocam esses componentes em comunicação fluidica um com o outro, muito da mesma maneira que eletricamente ligado podem ser utilizados para descrever uma ligação elétrica entre dois ou mais componentes. A frase f luidicamente interposta pode ser usada, por exemplo, para descrever uma ordem particular de componentes. Por exemplo, se o componente B é fluidicamente interposto entre os componentes A e C, então o fluido que flui do componente A para o componente C fluiria através do componente B antes de atingir componente
C.
[0046] A fig. 2 ilustra um exemplo do sistema de fluidos do sistema de sequenciamento da FIG. 1. Na concretização ilustrada, a célula de fluxo 20 inclui uma série de vias ou pistas 56A e 56B que podem ser agrupadas em pares para receber substâncias fluidas (por exemplo, reagentes, tampões, meios de reação) durante as operações de sequenciamento. As pistas 56A estão acoplados a uma linha comum 58 (a primeira linha comum), enquanto que as faixas 56b são acoplados a uma segunda linha comum 60. Uma linha de derivação em paralelo 62 também é fornecida para permitir que os fluidos ignorem a célula de fluxo sem entrar nela. Como notado acima, uma série de recipientes ou vasos 64
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17/41 permitem o armazenamento de reagentes e outros fluidos que podem ser utilizados durante a operação de sequenciamento. A válvula seletora de reagente 66 está acoplado mecanicamente a um motor ou atuador (não mostrado) para permitir a seleção de um ou mais dos reagentes a ser introduzido na célula de fluxo. Os reagentes selecionados são então avançados para uma linha comum da válvula seletora 68, que inclui, igualmente, um motor (não mostrado). A válvula seletora de linha comum pode ser comandado para selecionar uma ou mais das linhas comuns 58 e 60, ou ambas as linhas comuns, para fazer com que os reagentes 64 a fluir para as pistas 56A e / ou 56B, de forma controlada, ou a linha de derivação 62 a fluir um ou mais dos reagentes através da linha de desvio. Pode-se observar que outras operações úteis pode ser ativada pela linha de desvio, tais como a capacidade de primos todos os reagentes (e liquidos) para a válvula seletora de reagente (e a válvula seletora de linha comum) sem puxar o ar através da célula de fluxo, o capacidade de efetuar a lavagem (por exemplo, lavagem, automatizada ou semi-automatizada) dos canais de reagentes e canudos independentes da célula de fluxo, e a capacidade de realizar as funções de diagnóstico (por exemplo, de pressão e de fornecimento de volume testes) sobre o sistema.
[0047] Os reagentes utilizados saem da célula de fluxo por meio de linhas acopladas entre a célula de fluxo e a bomba 38. Na realização ilustrada, a bomba inclui uma bomba de seringa que tem um par de seringas 70 que são controlados e movidos por um acionador 72 para aspirar os reagentes e outros fluidos e para ejetar os reagentes e fluidos durante
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18/41 as diferentes operações dos ciclos de teste, e de verificação de sequenciamento. 0 conjunto de bomba pode incluir várias outras partes e componentes, incluindo válvulas, instrumentação, atuadores, e, assim por diante (não mostrado). Na aplicação ilustrada, sensores de pressão 74A e 74B detectam a pressão sobre as linhas de entrada da bomba, enquanto um sensor de pressão74C é fornecido para detectar saída de pressões pela bomba de seringa.
[0048] Os fluidos usados pelo sistema introduzem uma válvula seletora de reagente 76 utilizada a partir da bomba. Esta válvula permite a seleção de um de vários trajetos de escoamento para os reagentes utilizados e outros fluidos. Na realização ilustrada, um primeiro percurso de fluxo conduz a um primeiro receptáculo reagente utilizado 78, enquanto um segundo percurso de fluxo conduz através de um medidor de fluxo 80 de um segundo recipiente de reagente utilizado 82. Dependendo dos reagentes utilizados, pode ser vantajoso para coletar os reagentes, ou alguns dos reagentes em recipientes separados para o descarte, e o seletor de válvula de reagente utilizado 76 permite tal controle.
[0049] Deve notar-se que de válvula no interior do conjunto da bomba pode permitir para vários fluidos, incluindo reagentes, solventes, produtos de limpeza, ar, e assim por diante para ser aspirado pela bomba e injetados ou circulado através de uma ou mais das linhas comuns, a linha de desvio, e a célula de fluxo. Além disso, como indicado acima, numa aplicação presentemente contemplada, duas concretizações paralelas do sistema de fluidos mostrado na FIG. 2 são fornecidos sob o controle comum. Cada um dos
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19/41 sistemas lógicos de fluido pode ser parte de um único instrumento de sequenciamento, e podem realizar funções incluindo operações de sequenciamento em células de fluxo diferentes e bibliotecas de amostras em paralelo.
[0050] O sistema de fluidos funciona sob o comando do sistema de controle 46, o qual implementa protocolos prescritos para o teste, verificação, sequenciamento, e assim por diante. Os protocolos prescritos serão previamente estabelecidos e incluem uma série de eventos ou operações para as atividades, tais como aspiração de reagentes, aspiração de ar, aspirando outros fluidos, ejetando tais reagentes, ar e fluidos, e assim por diante. Os protocolos irá permitir a coordenação de tais operações fluidicos com outras operações do instrumento, tais como reações que ocorrem na célula de fluxo, a imagem latente da célula de fluxo e os seus locais, e, assim por diante. Na aplicação ilustrada, o sistema de controle 46 emprega uma ou mais interfaces de válvulas 84 que são configuradas para proporcionar sinais de comando para as válvulas, bem como uma interface 86 de bomba configurado para comandar o funcionamento do atuador de bomba. Vários circuitos de entrada / saida 88 pode também ser proporcionado para receber realimentação e processamento, tais realimentação, tal como a partir do sensor de pressão 74A-C e medidor de fluxo 80.
[0051] A fig. 3 ilustra certos componentes funcionais do sistema de controle / supervisão 44. Tal como ilustrado, o circuito de memória 50 armazena rotinas prescritas que são executados durante as operações de teste, comissionamento, resolução de problemas, manutenção, e sequenciamento. Muitos
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20/41 desses protocolos e rotinas podem ser implementados e armazenado no circuito de memória, e estas podem ser atualizados ou alteradas de tempos em tempos. Tal como ilustrado na FIG. 3, estes podem incluir um protocolo de controle de fluidos 90 para controlar as várias válvulas, bombas, e quaisquer outros atuadores fluidicos, bem como para a recepção e tratamento das reações de sensores fluidicos, tais como válvulas, sensores de pressão e o fluxo. Um protocolo de controle de fase 92 permite o movimento da célula de fluxo como desejado, tal como durante a imagiologia. Um estágio de protocolo de controle 94 permite aos comandos a serem emitidos para os componentes de imagem para iluminar canudos da célula de fluxo e para receber sinais de retorno para o processamento. Uma aquisição e processamento de imagem 96 permite que o protocolo para os dados de imagem seja, pelo menos, parcialmente processado por extração de dados úteis para a sequenciamento. Outros protocolos e rotinas podem ser fornecidos no mesmo ou em diferentes circuitos de memória, tal como indicado pela referência 98. Na prática, os circuitos de memória podem ser proporcionados como um ou mais dispositivos de memória, tais como ambas as memórias voláteis e não-voláteis. Esta memória pode estar dentro do instrumento, e alguns podem ser offboard.
[0052] Um ou mais processadores 100 acessa aos protocolos armazenados e os implementam no instrumento. Como observado acima, o circuito de processamento pode ser parte de computadores específicos do aplicativo, computadores de uso geral, ou qualquer plataforma hardware, firmware e
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21/41 software adequado. Os processadores e o funcionamento do instrumento podem ser comandados por operadores humanos através de uma interface de operador 101. A interface de operador pode permitir testes, comissionamento, solução de problemas e manutenção, bem como para relatar quaisquer problemas que possam surgir no instrumento. A interface de operador pode também permitir o lançamento e controle das operações de sequenciamento.
[0053] A fig. 4 ilustra um conjunto de válvula, que serve para extrair os reagentes e outros fluidos a partir de recipientes e entregá-los para a célula de fluxo. O conjunto de válvula 102 inclui um coletor de estrutura 104, em que os canais são formados para definir os caminhos de fluxo para os reagentes e outros fluidos. Como pode ser visto na FIG. 4, as válvulas 66 e 68 são acionados e controlados por motores 106 e 108. Uma ou mais interfaces a motor ou conexões 110 fornecem energia e, quando desejado, os sinais de e para os motores. Como observado acima, os motores (e, assim, as válvulas) são controlados pelo circuito de controle durante o teste, comissionamento, e manutenção, bem como durante a operação de sequenciamento.
[0054] O reagente e passagens de fluido no interior do coletor são acoplados a CANUDOS 112 que, durante o funcionamento, desenhar os reagentes e outros fluidos de destinatários respectivos (não mostrado). Os trajetos de escoamento para os reagentes e fluidos, geralmente designado pela referência 114 na FIG. 4, pode ser formado por moldagem, gravação, ou qualquer outro processo adequado para permitir que os reagentes e fluidos de se mover a partir dos canudos
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22/41 para as válvulas quando a bomba discutida acima é comandada para aspirar os reagentes e fluidos. Pelo menos um dos canudos está configurado como um bocal de canudo 116 para ajudar na mistura de reagentes durante a operação de sequenciamento (por exemplo, antes de reações e imagiologia) . Também ilustrada na FIG. 4 é um volume de mistura configurado como um canal 118, no qual os reagentes e os fluidos podem ser desenhados e transferidos para a mistura. Em algumas concretizações, o volume de mistura pode ser uma canudo ou a totalidade da linha de derivação 62. Por exemplo, os reagentes podem ser aspirados para a linha de derivação 62 numa sequência desejada, mas tal que os reagentes não atravessam todo o comprimento da linha de desvio (o que pode levá-los a ser encaminhado para eliminação). Uma vez que a linha de desvio (ou uma sua poro que serve como o volume de mistura) ter sido carregada com a sequência desejada de reagentes, a fim da linha de derivação através da qual os reagentes foram introduzidos pode ser comutada, utilizando uma válvula, de modo a ligar fluidicamente com um percurso de escoamento que conduz a, por exemplo, um recipiente de destino, para que todo o conjunto de reagentes carregados para a linha de derivação pode, então, ser expelida de volta para fora da linha de derivação e para o recipiente de destino. Em outras concretizações, o volume de mistura pode, por exemplo, ser um recipiente de destino, por exemplo, o receptor de destino a partir do qual são fornecidos os fluidos pré-misturados, ou um recipiente de destino separado, por exemplo, um que é completamente vazio antes da entrega dos reagentes
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23/41 selecionados .
[0055] A fig. 5 é uma vista de topo do conjunto da válvula 102. Mais uma vez, as válvulas 66 e 68 são visíveis no coletor e acoplado aos trajetos de escoamento para os reagentes e fluidos. A válvula seletora de reagente 66 recebe os reagentes a partir dos canudos, e direciona os fluidos aspirados para a linha comum 68. A válvula seletora de canal de mistura 118 é acoplado à válvula comum seletor de linha para permitir a mistura dos reagentes, tal como descrito abaixo. Também mostrado na FIG. 5 são portos 120 previstas no coletor para permitir o acoplamento do coletor para os canudos. Uma das portas 120 (indicado pela referência 122) irá ser acoplados ao bocal Canudo para permitir a injeção dos reagentes para um recipiente de destino, e para desenhar os reagentes a partir do vaso de destino para misturar. O recipiente de destino, por exemplo, pode ser um recipiente, tubo, ou outro vaso projetado para conter os reagentes. O recipiente de destino pode ser, por exemplo, utilizado como um volume de trabalho temporário para controlar os reagentes e/ou outros materiais podem ser transferidos, de modo a prepará-los para a entrega, por exemplo, por mistura, para a célula de fluxo. Assim, os reagentes e outros fluidos podem, uma vez preparada no recipiente de destino, ser transferido a partir do recipiente de destino para as células de fluxo.
[0056] Uma aplicação presentemente contemplada do canal de mistura 118 e de fluxo de reagente para caminhos de mistura é ilustrado na FIG. 6A. Como observado acima, o canal de mistura 118 é acoplado à linha comum da válvula seletora
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68, que, por sua vez está acoplado a uma saída da válvula seletora de reagente 66. 0 canal de mistura 118 é também acoplado à bomba 38 para permitir a aspiração e a ejeção de reagentes e fluidos, como descrito abaixo. Na execução ilustrada na FIG. 6A, o recipiente reagente ou vaso 124, 126 e 128 armazenam os reagentes 130, 132, e 134, respectivamente. Um recipiente de destino ou outro 136 armazena, neste exemplo, um modelo de amostra pré-preparada ou biblioteca 138. Para a operação de mistura dos reagentes 130, 132 e 134 são pré-misturados e, em seguida, combinado com o modelo 138. Para permitir que tal pré-mistura, os reagentes são aspirados um-a-um para o canal de mistura 118 através dos respectivos percursos de escoamento indicado na fig. 6A pela referência 140. Um caminho de fluxo adicional 142 permite que os reagentes sejam depositados no recipiente de destino 136, juntamente com o molde. Na aplicação ilustrada, o canal de mistura 118 tendo um volume de formas de serpentina de laços internos 144 permitem que os volumes desejados de reagentes sejam aspirados e misturados em uma área relativamente compacto do coletor.
[0057] Numa aplicação presentemente contemplada, os reagentes 130, 132, e 134 têm diferentes propriedades dos fluidos que apresentam desafios para a mistura. Por exemplo, as densidades dos reagentes diferentes, e podem existir diferenças significativas entre as viscosidades e tensões interfaciais dos óleos dos reagentes. Numa execução presentemente contemplada, por exemplo, as viscosidades variam entre cerca de 1,5 cP e 50 cP, por exemplo, de 2,4 cP, a 25°C, enquanto que as tensões interfaciais dos óleos
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25/41 variam entre cerca de 5,0 e cerca de 19,2 dines / cm. O molde, por comparação, pode ter uma densidade diferente e ainda uma viscosidade mais baixa (por exemplo, da ordem de 1 cP a 25 ° C) e uma tensão interfacial oleosa diferente (por exemplo, na ordem de cerca de 9,8 dines / cm). A Figura 6B ilustra estrias dos reagentes e do molde no recipiente de destino 136, quando não misturado. Na aplicação ilustrada, o molde compreende cerca de 30% do volume total, enquanto reagente 130 compreende cerca de 22%, reagente 132 compreende cerca de 42%, e o reagente 134 compreende cerca de 6%. No presente contexto, o termo cerca de é entendido como significando que os valores indicados não são exatos e o valor real pode variar daqueles indicados de uma maneira que não altere materialmente a operação em causa.
[0058] Para permitir a mistura automatizada dos reagentes e do modelo, o sistema de fluidos e o seu controle permite para os reagentes a ser aspirado seletivamente uma-um para o canal de mistura, injetado no recipiente de destino, e ciclicamente retirado e re-injetado para misturar. A FIG. 7 ilustra uma técnica presentemente contemplada para a aspiração de reagente. Como mostrado, os reagentes 130, 132, e 134 são aspirados um por um, por controle da válvula 66. Com a válvula seletora de linha comum dirige os reagentes para o canal de mistura, vários conjuntos de volumes de cada reagente são aspirados, como indicado pelos números de referência 146, 148, 150, 152, e 154 para fornecer redução de picos de pressão durante a mistura, a bomba pode também aspirar um volume de ar antes de aspirar os reagentes. O volume de ar proporciona um amortecimento
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26/41 que limita os picos de pressão positiva e negativa durante a mistura. Na execução ilustrada na FIG. 7, o ar aspirado estaria localizado no canto superior esquerdo dos conjuntos de reagentes. Além disso, um tampão líquido pode ser aspirado que ajuda na iniciação, lavagem, e empurrando os reagentes. Uma vez aspirado, tal como ilustrado na FIG. 7, o sistema de válvulas pode ser então controlado para permitir que a bomba injete os reagentes para o molde 138, que vai ser précarregados para o recipiente modelo 136 descrito acima, isto é, uma ou ambas as válvulas do seletor pode ser controlado para ligar fluidicamente o volume de mistura ou canal de mistura, por exemplo, uma serpentina de mistura de canal, com um recipiente de destino.
[0059] Em uma outra técnica na qual três ou mais reagentes podem ser selecionados para mistura no recipiente de destino, pelo menos, dois dos reagentes selecionados para misturar pode ser repetidamente introduzido um-por-um para o canal de mistura, com pelo menos um outro reagente selecionado para a mistura a ser mantida em reserva até que os reagentes que são introduzidos repetidamente um-a-um para o canal de mistura ter sido totalmente entregue ao canal de mistura. O reagente reservado pode então ser adicionado todo de uma vez para o canal de mistura. Por exemplo, se os reagentes A e B são para ser repetidamente introduzido uma-um para o canal de mistura, seguido por reservada reagente C, em seguida, os reagentes no canal de mistura, em geral, ser colocados em camadas como ABABABABABC, em oposição a ABCABCABCABCABC (que poderia resultar de, por exemplo, uma técnica semelhante àquela discutida em relação à Figura 7).
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Tal técnica está acreditado para ser vantajosa na prevenção ou redução da ocorrência de, para alguns reagentes, os subprodutos da reação indesejáveis. Por exemplo, o reagente reservado pode reagir com um dos outros reagentes no isolamento de uma maneira particular, mas pode reagir com dois ou mais dos outros reagentes na combinação de uma outra maneira. A última pode ser a reação desejada que pode ocorrer uma vez que os reagentes tenham sido cuidadosamente misturados, ao passo que o anterior pode ocorrer durante a pré-mistura, em que os reagentes podem ainda ser relativamente estratifiçado e apenas podem misturar-se com o reagente vizinhos diretamente adjacente. Em outro exemplo, o reagente reservado pode reagir com o material que forma a estrutura do canal de mistura e produzir um subproduto indesejado. Uma vez que o repetido uma-a-uma introdução de reagentes para o canal de mistura podem necessitar de vários minutos, por exemplo, 5 minutos, 10 minutos, 15 minutos, ou mais, dependendo do número e da quantidade de cada reagente desejado, reservando-se a introdução de potencialmente reagentes problemáticos até após os outros reagentes foram entregues um-a-um para o canal de mistura pode reduzir significativamente a quantidade de tempo que o reagente reservada passa em contato com os outros reagentes e com a estrutura do canal de mistura, reduzindo assim o potencial para a reação indesejável subprodutos para ser gerado. É claro que, em tais concretizações, o reagente não reservado pode beneficiar da pré-mistura, que os outros reagentes beneficiar, mas o potencial reduzido de produtos secundários da reação indesejáveis podem compensar a perda do pré-mistura
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28/41 com respeito ao reagente reservada. Em particular, se o reagente reservado é um liquido de baixa viscosidade, a perda de pré-mistura com respeito ao agente reservada pode em última análise, tem pouco impacto.
[0060] A utilização de um volume de mistura do tipo canal, por exemplo, um volume que é muito maior em comprimento do que largo (por exemplo, pelo menos, 10X, 100X, 150X a 170X, 160X, 200X, ou 500X mais tempo do que é de largura) pode permitir que os reagentes sequencialmenteentregues para manter um arranjo relativamente estratifiçada em relação ao outro no interior do canal, reduzindo a área de interface da superficie-a-superficie de contato entre cada camada de reagentes (os reagentes são liquidos e vai, assim, provável difusa em uns aos outros através deste limite, até certo ponto ao longo do tempo, de modo que as áreas de interface de fronteira / contato aqui referenciadas são para ser entendidas como de natureza teórica, reduzindo estas áreas teóricas vai, no entanto, diminuir a taxa de difusão) . Além disso, para os reagentes que podem ser um pouco imisciveis uns com os outros, um volume de mistura, que é, por exemplo, de forma esférica ou que tem uma relação entre largura e de comprimento maior pode permitir que as várias doses de reagentes que são entregues para o volume de mistura para flutuar no interior do volume de mistura e potencialmente recombinam-se com as doses anteriores de que mesmo reagente, perdendo assim a estratificação do que pode ser conseguida em um volume de mistura do tipo calha. Por exemplo, um canal de mistura que é de cerca de 2,25 mm de diâmetro ou de largura por cerca de 360 mm de seu comprimento
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29/41 pode fornecer estratificação vantajoso em reagentes fornecidos durante o processo de pré-mistura. Uma vez que o volume de mistura foi carregado com as quantidades desejadas dos vários conjuntos de reagentes, o conteúdo do volume de mistura pode ser entregue ao destinatário destino (uma parte dos fluidos no volume de mistura pode ser perdido para o volume morto do sistema de fluidos; o volume total dos reagentes fornecidos com o volume de mistura pode ser calibrado para a conta para tal perda) . Após a entrega ao destinatário destino, os reagentes pré-misturados podem ser entregues repetidamente aspirada a partir de e ejetada para trás para o recipiente de destino para promover ainda mais a mistura. Em algumas concretizações, os pré-misturados (ou pós-pré-misturados) reagentes pode ser aspirado a partir do recipiente de destino e puxado de volta para o volume de mistura, antes de ser ejetado para trás para o recipiente de destino. Assim, em tais concretizações, os reagentes pré-
misturados podem ser movidos para dentro e para fora do
volume de mistura várias vezes durante a operação de
aspiração / ejeção de mistura.
[0061] Verificou- -se que o uso do canal de mistura com
um canudo bocal que promove a vorticidade no recipiente de destino e fornece uma excelente mistura dos reagentes e do molde apesar das diferenças substanciais em propriedades de fluido dos reagentes. Além disso, estas estruturas e técnicas permitem mistura automatizada com pouca ou nenhuma interação humana. Um exemplo Canudo bocal para utilização nestas técnicas é ilustrado um FIGS. 8 e 9A-9C. Como mostrado na FIG. 8, o canudo bocal tem um corpo alongado com um len
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30/41 central (cavidade) que se estende ao longo do seu comprimento e uma ponta 156 na sua extremidade distai. Um bocal é fornecido na ponta para reduzir o diâmetro interno do Canudo neste local para aumentar a velocidade de fluidos aspirados e ejetadas através do Canudo. Na aplicação ilustrada, o bocal é formado como um inserto 158, que está alojada na extremidade distai ou ponta do Canudo. Outras estruturas, tais como tampões, maquinado, formados, regiões virada, e assim por diante pode formar o bocal.
[0062] Na aplicação ilustrada, o canudo como um diâmetro exterior nominal de 160 de cerca de 0,125 polegadas (3,175 mm), e um diâmetro interno nominal de 162 ± 0,020 polegadas (0,508 0,001 polegadas) mm. O bocal, por outro lado, como um diâmetro interno nominal de 164 ± 0,010 polegadas (0,001 polegadas 0,254 milímetros, embora algumas concretizações pode apresentam um diâmetro interno que varia de bocal até entre 0,20 e 0,28 mm) . Claro, outros tamanhos e dimensões podem ser utilizados para fornecer a mistura desejada. Além disso, na aplicação ilustrada, o bocal do canudo 116 é posicionado a uma altura de 166 acima do fundo do recipiente 138, de aproximadamente 2 mm. Como os reagentes são injetados no recipiente, então, como indicado pela referência 168, vorticidade dentro do recipiente é aumentada em virtude do aumento da velocidade dos reagentes que se deslocam através do bocal, aumentando deste modo a mistura no recipiente, como indicado pelas setas 170 nas FIG. 8. Os reagentes são misturados deixada elevar-se no receptor, como indicado pela referência 172.
[0063] A fig. 9A ilustra a extremidade distal do bocal
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31/41 do canudo em mais detalhes. Como pode ser visto na figura, o diâmetro interno nominal do canudo 162 é reduzido pelo bocal de inserção 158, neste caso a aproximadamente metade do diâmetro interno do Canudo (o inserto de bico, neste exemplo, é tubular forma). Uma concretização presentemente contemplada da extremidade distai está melhor ilustrada nas FIGS. 9B, 9C e 9D. Como mostrado aqui, o Canudo bocal tem uma extremidade inferior facetado que compreende quatro facetas 174, dando a aparência de uma forma em cunha para a ponta do bocal Canudo. 0 Canudo tem uma linha central 176, e as facetas encontrar em um vértice 178 que é compensado ou excêntrico em relação à linha de eixo 176. Esta geometria da extremidade distai reduz ou evita arrastando ou raspagem do recipiente como o Canudo é reduzido para o destinatário ou como o destinatário é levantada em torno do canudo. Pode-se notar, no entanto, que, na aplicação ilustrada, o inserto tem um contorno inferior que coincide com o contorno da ponta (por exemplo, uma ou mais das facetas inclinadas) . Dito de outra maneira, a inserção pode ser de forma compatível com a facetada ou a forma em cunha da extremidade distal do Canudo bocal. Além disso, pode-se notar que em uma presentemente contemplada concretização do Canudo e bocal é feito de um plástico de engenharia, tal como polieteretercetona (PEEK). Tais materiais podem proporcionar resistência quimica para os reagentes e solventes utilizados no processo.
[0064] A fig. 10 é uma representação gráfica de ciclos de exemplo na aspiração, misturando e ejetar os reagentes e um modelo de amostra, enquanto que a FIG. 11 é um fluxograma
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32/41 que ilustra a lógica de exemplo para aspirar e misturando os reagentes e um modelo de amostra. Na FIG. 10, a aspiração, de mistura, e ciclo de ejecção é designada pelo número de referência 180, com as pressões aplicadas pela bomba indicada pelo eixo 182 e tempos de ciclo por eixo 184. As pressões negativas indicam aspiração de um ou mais dos reagentes, enquanto pressões positivas indicam a ejeção. O processo pode ser considerado para incluir uma sequência de transferência 186, seguido por uma sequência de mistura 196, como discutido abaixo.
[0065] Seguindo o fluxograma da FIG. 11, a lógica de controle 204 pode começar com aspiração de ar a 206 para remover o liquido existente a partir de trajetos de escoamento, através do qual pode ter sido encaminhado misturas anteriores de reagentes. Por exemplo, qualquer liquido restante no trajeto de escoamento 142, que liga a válvula seletora de reagente 66 com o recipiente de destino 136, pode ser aspirado com o ar (ou seja, de tal forma que o liquido é substituído por ar) , de modo que qualquer nova mistura de reagentes que é subsequentemente entregue ao destinatário destino através do caminho de fluxo 142 não é misturado com o liquido restante. A sequência de transferência pode, então, começar com uma sequência de iniciação, tal como indicado pela referência 208 na FIG. 11. Esta sequência de iniciação está indicada pela série de eventos de pressão ou aspiração negativa coletivamente indicados pela referência 188 na FIG. 10. Em geral, esses eventos permitem desenhar os reagentes inicialmente no sistema. Em mais detalhes, voltando à fig. 11, um tampão
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33/41 pode ser aspirado como se indica em 210. Este tampão pode compreender um liquido selecionado de modo a ser não reativo ou relativamente inerte em relação aos reagentes e pode ser usado como um fluido de trabalho incompressivel que se estende, pelo menos em parte, entre a bomba e os reagentes para permitir medição mais precisa dos reagentes para dentro do volume de mistura nas seguintes passos, se desejado. O primeiro reagente pode em seguida ser aspirado em um evento de iniciação, tal como indicado em 212 na FIG. 11, seguido de aspiração de qualquer número de outros reagentes, através da aspiração do reagente final em 214. Numa aplicação presentemente contemplada, por exemplo, três de tais reagentes são aspirados na sequência de preparação.
[0066] Na lógica ilustrado na FIG. 11, dos reagentes a serem misturados são então aspirados em uma sequência de transferência 218. A sequência de transferência continua com aspiração do primeiro reagente tal como indicado no 220, seguida de aspiração, um-a-um, de cada um dos reagentes adicionais até que o último reagente é aspirado, como indicado em 222. Como antes, em uma aplicação presentemente contemplada, três reagentes são aspirados nesta sequência. Como notado acima, numa aplicação presentemente contemplado um número de conjuntos de reagentes são aspirados em quantidades relativamente pequenas, para criar uma sequência de um dos reagentes, e assim promover a pré-mistura. Assim, em 224 a lógica pode determinar se todos os conjuntos dos reagentes ter sido aspirado, e se não, retorna a 220 para continuar a aspiração de conjuntos adicionais. Pode também notar-se que na aplicação presentemente contemplada todos os
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34/41 conjuntos de conter todos os reagentes selecionados para misturar, embora esta necessidade não é o caso. Além disso, diferentes volumes ou as quantidades de reagentes podem ser aspirados dos vários conjuntos. Depois de todos os reagentes têm um aspirado, o controle pode avançar para além da sequência de transferência. A sequência de transferência é ilustrado pelos eventos de pressão negativa coletivamente indicados pelo número de referência 190 na FIG. 10.
[0067] Como mostrado na FIG. 11, e como será claro a partir dos eventos negativo separado (e positivos) de pressão da FIG. 10, cada aspiração sucessiva (ou ejeco) de reagentes ou reagentes pré-misturados envolve o controle de uma ou mais das válvulas acima descritas, bem como a bomba. Isto é, para aspirar os reagentes individuais, a válvula seletora de reagente vai ser deslocado para dirigir a pressão negativa para o Canudo para o receptor correspondente do reagente selecionado. A bomba de forma semelhante ser comandado para desenhar o reagente (ou ar ou tampão ou molde) , e para expressar os fluidos aspirados em conformidade com o protocolo prescrito. Este protocolo de mistura vai ser predeterminada e armazenados no circuito de memória acima descrita e realizada de forma automatizada ou semiautomatizada com base na operação de sequenciamento, também definida no circuito de memória. Estes protocolos são executados pelos circuitos de processamento e de controle que, através de circuitos de interface apropriados comandos
de operação das válvulas e da bomba.
[0068] Uma vez que todos os reagentes tenham sido
aspirados, os líquidos aspirados podem ser ej etado para
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35/41 dentro do recipiente de destino, como indicado em 226 na FIG. 11. Como notado acima, na execução presentemente contemplado, isto é feito através do bocal onde Canudo de mistura começa por virtude do aumento da velocidade dos reagentes através do bocal e a vorticidade resultante no recipiente de destino. Esta ejeção para o recipiente de destino é indicada pelo evento de pressão positiva 192 na FIG. 10. Em certas concretizações, a aspiração pode ser ainda realizada como indicado na referência 228 na FIG. 11. Em seguida, os reagentes podem ser aspirados ejetado para dentro do recipiente de destino. Esta sequência pode ser seguida por aspiração de ar, tal como indicado pelo número de referência 230 na FIG. 11 e a pressão negativa evento 194 na FIG. 10 (por exemplo, para remover o máximo de liquido possível a partir da linha de desvio, misturando canal, canal de molde, e Canudo). Também pode ser notado que em algumas concretizações, o bocal do canudo, ou o recipiente, ou ambos podem ser movidos em relação ao outro (por exemplo, verticalmente) durante a aspiração e a ejecção para ajudar ainda mais a misturar amostras e reagentes esfriados.
[0069] Após a aspiração e parcial pré-mistura do volume de mistura ou canal através das operações descritas acima, a mistura é realizada movendo-se repetidamente os reagentes no canal, e entre o canal e o recipiente de destino por meio do Canudo bocal. Para isso, uma série de ciclos de mistura é implementada em uma sequência de mistura 234. Nesta sequência, os reagentes e modelo combinadas são aspirados a 236 e ejetada para trás para o recipiente de destino em 238. A lógica pode repetidamente determinar se todas estas
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36/41 misturas desejadas de ciclos foram realizados em 240, e continuar até que todos esses ciclos estão completos. Na ilustração gráfica da FIG. 10, os ciclos são coletivamente indicados pela referência 198. Como pode ser visto, cada uma envolve um evento de pressão negativa relativamente curto seguido por um evento de pressão positiva relativamente curto. Estes eventos eficazmente aspirar os reagentes e molde combinados para dentro do volume de mistura ou canal através do Canudo bocal, e devolver os reagentes progressivamente mistos e molde para o recipiente de destino por meio do bocal. Enquanto qualquer volume desejado pode ser deslocado neste processo, em uma aplicação presentemente contemplada, a cerca de 2000 μΐ, são aspirados a partir de e ejetado para dentro do recipiente de destino em cada ciclo de mistura, embora outras concretizações podem dispensar cerca de 500 μΐ, ou 1500 μΐ. Dependendo sobre o tamanho das células de escoamento que são utilizadas. No final do processo de mistura, os reagentes misturados e molde pode ser devolvido para o recipiente de destino para prosseguir com a operação de sequenciamento.
[0070] A utilização, se for o caso, de indicadores ordinais, por exemplo, (a), (b), (c) ... ou semelhantes, no presente relatório descritivo e reivindicações, deve ser entendido como não transmitir qualquer ordem ou sequência em particular , exceto na medida em que uma ordem ou sequência tal é indicado explicitamente. Por exemplo, se houver três passos marcados (i), (ii), e (iii), é para ser entendido que estes passos podem ser realizados em qualquer ordem (ou mesmo simultaneamente, se não de outro modo contra-indicada), a
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37/41 menos que indicado de outra forma. Por exemplo, se a etapa (ii) envolve o manuseamento de um elemento que é criada na etapa (i) , então a etapa (ii) pode ser considerada como ocorrendo em algum ponto depois do passo (i). Da mesma forma, se a etapa (i) envolve o manuseamento de um elemento que é criada na etapa (ii), o inverso é para ser entendido.
[0071] É também para ser compreendido que o uso de uma, por exemplo, uma válvula para comutar entre dois percursos de escoamento, podem ser substituídas com linguagem tal como configurado para, por exemplo, uma válvula configurada para interruptor está entre dois percursos de escoamento, ou semelhantes.
[0072] Os termos tais como cerca de, aproximadamente, substancialmente, nominal, ou semelhantes, quando utilizados em referência a quantidades ou propriedades quantificáveis semelhantes, são para ser entendidos como sendo inclusiva dos valores dentro de ± 10% dos valores especificados, a menos que indicado de outra forma.
[0073] Além das reivindicações listadas no presente relatório descritivo, as seguintes concretizações adicionais devem ser entendidas como estando dentro do escopo desta descrição:
[0074] Concretização 1: Um sistema incluindo: uma célula de fluxo para suportar analitos de interesse; uma válvula seletora ligada à célula de fluxo para selecionar uma pluralidade de reagentes para uma operação de análise; uma bomba acoplada à célula de fluxo e a uma linha de desvio para deslocar os fluidos através da célula de fluxo durante
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38/41 uma operação de análise e através da linha de derivação durante um reagente de operação de mistura; um volume de mistura em comunicação de fluido com a linha de desvio; e os circuitos de controle acoplados à válvula seletora e para a bomba para o comando da válvula seletora para selecionar reagentes a serem misturados, e para comandar a bomba para aspirar os reagentes selecionados a partir dos respectivos recipientes, um-por-um para dentro do volume de mistura, para ciclicamente mover os reagentes aspirados no volume de mistura para misturar os reagentes, e para ejetar os reagentes misturados num recipiente de destino.
[0075] A concretização 2: O sistema da concretização 1, em que o volume de mistura inclui um canal de serpentina.
[0076] A concretização 3: O sistema da concretização 1, em que o receptor de destino inclui DNA a ser sequenciada.
[0077] A concretização 4: O sistema da concretização 1, em que a bomba inclui uma bomba de seringa.
[0078] A concretização 5: O sistema da concretização 1, incluindo uma válvula para permitir que a bomba para aspirar o ar antes de aspirar os reagentes.
[0079] A concretização 6: O sistema da concretização 5, em que a bomba se move ciclicamente os reagentes aspirados com um volume de ar entre a bomba e os reagentes aspirados.
[0080] A concretização 7: O sistema da concretização 1, em que os reagentes compreendem pelo menos três reagentes de diferentes gravidades especificas.
[0081] A concretização 8: Um processo incluindo: comandar uma válvula seletora para selecionar um primeiro reagente; acionar uma bomba para aspirar o primeiro reagente
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39/41 a partir de um primeiro recipiente para um volume de mistura; comandar a válvula seletora para selecionar um segundo reagente; acionar a bomba para aspirar o segundo reagente a partir de um segundo recipiente para dentro do volume de mistura; acionar a bomba para deslocar ciclicamente os reagentes aspirados no volume de mistura para misturar os
reagentes; e acionar a bomba para ejetar os reagentes
misturados em um recipiente de destino.
[0082] A concretização 9: 0 processo da concretização
8, no qual o volume de mistura inclui um canal de serpentina.
[0083] A concretização 10: O processo da concretização
8, em que o receptor de destino inclui DNA a ser sequenciado.
[0084] A concretização 11: O processo da concretização 8, incluindo, antes de acionar a bomba para deslocar ciclicamente os reagentes aspirados, comandar a válvula seletora para selecionar um terceiro reagente, e acionar a bomba para aspirar um terceiro reagente a partir de um terceiro receptor em o volume de mistura.
[0085] A concretização 12: O processo da concretização
11, incluindo a seleção e aspiração de pelo menos um dos reagentes mais do que uma vez antes do acionamento da bomba para deslocar ciclicamente os reagentes aspirados.
[0086] A concretização 13: O processo da concretização
12, incluindo a seleção e aspiração de todos os reagentes mais do que uma vez antes do acionamento da bomba para deslocar ciclicamente os reagentes aspirados.
[0087] A concretização 14: O processo da concretização 8, incluindo a aspiração de ar para dentro do volume de mistura antes da aspiração do primeiro reagente.
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40/41 [0088] A concretização 15: O processo da concretização 14, em que o primeiro reagente é selecionado para fornecer um menisco que evita a entrada de ar para dentro dos regentes durante a aspiração ou movimento do volume de mistura.
[0089] A concretização 16: Um processo incluindo: acionar uma bomba para aspirar um gás em um volume de mistura; comandar uma válvula seletora para selecionar, um a um, uma pluralidade de reagentes para uma operação de análise; para cada reagente selecionado, acionamento de uma bomba para aspirar o reagente selecionado a partir de um respectivo recipiente em um volume de mistura de serpentina; oscilação da bomba para mover os reagentes no volume de mistura para misturar os reagentes; e o acionamento da bomba para ejetar os reagentes misturados num recipiente de destino incluindo um analito de interesse a ser analisado na operação de análise.
[0090] a concretizaçãol7: O processo da concretização
16, incluindo a seleção e aspiração de cada reagente mais do que uma vez antes da oscilação da bomba para mover os reagentes.
[0091] A concretização 18: O processo da concretização
17, em que um primeiro reagente selecionado e aspirado é selecionado para fornecer um menisco que evita a entrada de ar para dentro dos regentes durante a aspiração ou movimento do volume de mistura.
[0092] A concretização 19: O processo da concretização 16, no qual a bomba se move ciclicamente os reagentes aspirados com um volume de ar entre a bomba e os reagentes aspirados.
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41/41 [0093] A concretização 20: O processo da concretização 16, em que os reagentes compreendem pelo menos três reagentes de diferentes gravidades especificas deve ser apreciado que todas as combinações dos conceitos anteriores (desde que tais conceitos não são mutuamente incompatíveis) estão contemplados como sendo parte do tema inventivo assunto aqui divulgado. Em particular, todas as combinações de matéria reivindicada aparecendo no final da presente memória descritiva são contemplados como sendo parte do tema inventivo aqui divulgado. Também deve ser entendido que a terminologia aqui empregue explicitamente que também pode aparecer em qualquer divulgação incorporada por referência deve ser atribuído um significado mais consistente com os conceitos particulares aqui revelados.

Claims (20)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende:
    um caminho de fluxo para ser fluidicamente ligado com uma célula de fluxo para suportar analitos de interesse num sistema de análise;
    uma válvula seletora fluidicamente acoplada aos caminhos de fluxo para selecionar entre uma pluralidade de canudos de reagentes para uma operação de análise;
    uma linha bypass que é separada a partir do caminho de fluxo, em que uma porção da linha bypass serve como um volume de mistura;
    uma bomba para ser fluidicamente ligada com a linha bypass para deslocar fluidos através da linha bypass durante uma operação de pré-mistura de reagente; e circuito de controle acoplado operativamente à válvula seletora e para a bomba, o circuito de controle tendo um ou mais processadores e uma memória de instruções para armazenar máquina-executável que, quando executado por um ou mais processadores, controlam os um ou mais processadores para:
    a) fazer com que a válvula seletora selecione entre um conjunto de canudos reagentes associados com reagentes de ser pré-misturados,
    b) fazer com que a bomba para aspirar fluido a partir de cada um dos canudos reagente selecionado e para fornecer os fluidos aspirados a partir dos correspondentes canudos reagente selecionado um-a-um para o volume de mistura,
    c) fazer com que a bomba para distribuir os fluidos aspirados no volume de mistura, resultando de (b) por meio de um canudo recipiente de destino, e
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  2. 2/6
    d) fazer com que a bomba para deslocar ciclicamente os fluidos aspirados para dentro e para fora do volume de mistura e através do canudo recipiente de destino para misturar ainda mais os fluídos. 2 . Sistema, de acordo com a reivindicação 1,
    caracterizado pelo fato de que o volume de mistura compreende um canal de serpentina.
  3. 3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um recipiente de destino posicionado para receber fluidos ejetados através do canudo recipiente de destino, em que o recipiente de destino contém DNA a ser sequenciado.
  4. 4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bomba compreende uma bomba de seringa.
  5. 5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula seletora é para permitir a bomba para aspirar o ar para dentro do volume de mistura antes de entregar os fluidos dos canudos reagente selecionado para o volume de mistura.
  6. 6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a memória é para armazenar ainda as instruções máquina-executável que, quando executado por um ou mais processadores, controlam ainda mais o um ou mais processadores para fazer com que a bomba para deslocar ciclicamente os fluidos aspirados para dentro e para fora do volume de mistura, enquanto se mantém um volume de ar aprisionado entre a bomba e os fluidos.
  7. 7. 0 sistema de acordo com a reivindicação 1,
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    3/6 caracterizado pelo fato de que a memória é para armazenar ainda instruções máquina-executável que, quando executado por um ou mais processadores, controlam ainda mais o um ou mais processadores para fazer com que (b) seja repetido uma ou mais vezes antes ao desempenho de (c) ou (d) para a operação de análise.
  8. 8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a memória é para armazenar ainda instruções máquina-executável que, quando executado por um ou mais processadores, controlam ainda mais o um ou mais processadores para:
    (e) fazer com que a válvula seletora para selecionar um canudo reagente adicional associado com um reagente adicional, (f) fazer com que a bomba para aspirar fluido do canudo reagente adicional, e (g) fazer com que a bomba para fornecer o liquido adicional aspirado do canudo reagente adicional para dentro do volume de mistura, em que o canudo reagente adicional não está no conjunto de canudos de reagentes a partir de (a) e em que (e) - (g) são realizados entre (b) e (c).
  9. 9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda recipientes de reagentes contendo, pelo menos, três reagentes de diferentes gravidades especificas para ser pré-misturados.
  10. 10. Método caracterizado pelo fato de que compreende:
    a) realizar uma operação de pré-mistura de reagente para dois ou mais reagentes, incluindo:
    comandar uma válvula seletora para selecionar um
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    4/6 primeiro reagente;
    acionar uma bomba para aspirar uma parte do primeiro reagente a partir de um primeiro recipiente para um volume de mistura;
    comandar a válvula seletora para selecionar um segundo reagente; e acionar a bomba para aspirar uma porção do segundo reagente a partir de um segundo recipiente para dentro do volume de mistura;
    b) acionar a bomba para deslocar ciclicamente os reagentes aspirados para dentro e para fora do volume de mistura para misturar os reagentes; e
    c) acionar a bomba para ejetar os reagentes misturados num recipiente de destino.
  11. 11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o volume de mistura compreende um canal de serpentina.
  12. 12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o receptor de destino contém DNA a ser sequenciado.
  13. 13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que (a) compreende ainda a comandar a válvula seletora para selecionar um terceiro reagente e acionar a bomba para aspirar uma porção do terceiro reagente a partir de um terceiro recipiente para dentro do volume de mistura.
  14. 14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que (a) inclui ainda a seleção e aspiração de pelo menos um dos reagentes de mais do que uma
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    5/6 vez antes da execução de (b).
  15. 15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda repetir (a) uma ou mais vezes antes de se realizar (b).
  16. 16. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende a aspiração de ar para dentro do volume de mistura antes da aspiração do primeiro reagente.
  17. 17. Método caracterizado pelo fato de que compreende:
    acionar uma bomba para aspirar um gás em um volume de mistura;
    controlar uma válvula seletora para selecionar, um a um, uma pluralidade de reagentes líquidos para uma operação de análise;
    para cada reagente selecionado, acionar uma bomba para aspirar o reagente selecionado a partir de um recipiente contendo o respectivo reagente selecionado para um volume de mistura de serpentina;
    controlar a válvula seletora para ligar fluidicamente o volume de mistura da serpentina com um recipiente de destino;
    ciciar a bomba para mover os reagentes para trás e para a frente entre o volume de mistura de serpentina e um recipiente de destino para misturar os reagentes, em que o recipiente de destino contém um analito de interesse a ser analisado na operação de análise; e acionar a bomba para ejetar os reagentes misturados no recipiente de destino.
  18. 18. Método, de acordo com a reivindicação 17,
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    6/6 caracterizado pelo fato de que compreende selecionar e aspirar cada reagente mais do que uma vez antes ao ciclo da bomba para mover os reagentes.
  19. 19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a bomba ciclicamente move os reagentes com um volume de ar entre a bomba e os reagentes.
  20. 20. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que os reagentes compreendem pelo menos três reagentes de diferentes gravidades especificas.
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