BR112020003229A2 - aparelho e métodos de varredura úteis para detecção de analitos químicos e biológicos - Google Patents

aparelho e métodos de varredura úteis para detecção de analitos químicos e biológicos Download PDF

Info

Publication number
BR112020003229A2
BR112020003229A2 BR112020003229-8A BR112020003229A BR112020003229A2 BR 112020003229 A2 BR112020003229 A2 BR 112020003229A2 BR 112020003229 A BR112020003229 A BR 112020003229A BR 112020003229 A2 BR112020003229 A2 BR 112020003229A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
container
reference surface
preload
fact
flow cell
Prior art date
Application number
BR112020003229-8A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112020003229A8 (pt
Inventor
Dale Buermann
Michael John Erickstad
Rebecca McGinley
Alex Nemiroski
Scott Harry Rapoport
Arnold Oliphant
Original Assignee
Omniome, Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omniome, Inc. filed Critical Omniome, Inc.
Publication of BR112020003229A2 publication Critical patent/BR112020003229A2/pt
Publication of BR112020003229A8 publication Critical patent/BR112020003229A8/pt

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6869—Methods for sequencing
    • C12Q1/6874—Methods for sequencing involving nucleic acid arrays, e.g. sequencing by hybridisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/90—Investigating the presence of flaws or contamination in a container or its contents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
    • B01L9/52—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/13—Moving of cuvettes or solid samples to or from the investigating station
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0877—Flow chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1822—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using Peltier elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/52—Containers specially adapted for storing or dispensing a reagent
    • B01L3/527—Containers specially adapted for storing or dispensing a reagent for a plurality of reagents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N2021/0346—Capillary cells; Microcells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N2021/0367—Supports of cells, e.g. pivotable
    • G01N2021/0375—Slidable cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6439—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/05—Flow-through cuvettes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Um aparelho pode incluir um recipiente, uma superfície de referência, uma pré-carga, um atuador de varredura e um transmissor. A superfície de referência pode formar um circuito estrutural com um detector. A pré-carga pode ser configurada para impelir o recipiente para contatar uma área na superfície de referência. O atuador de varredura pode ser configurado para deslizar o recipiente ao longo da superfície de referência em uma dimensão de varredura. O transmissor pode ser configurado para dirigir sinal do recipiente para um detector e/ou dirigir energia de uma fonte de energia para o recipiente, quando o recipiente for impelido pela pré-carga para contatar a superfície de referência.

Description

APARELHO E MÉTODOS DE VARREDURA ÚTEIS PARA DETECÇÃO DE ANALITOS QUÍMICOS E BIOLÓGICOS REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO
[001] Este pedido reivindica prioridade do Pedido Provisório US 62/545.606, depositado em 15 de agosto de 2017 e intitulado “SCANNING
APPARATUS AND METHODS USEFUL FOR DETECTION OF CHEMICAL AND BIOLOGICAL ANALYTES”, cuja divulgação é incorporada aqui por referência na sua totalidade.
ANTECEDENTES
[002] A presente divulgação se refere geralmente à detecção de analitos químicos e biológicos e tem aplicabilidade específica no sequenciamento de ácido nucleico.
[003] A determinação de informações de sequência de ácido nucleico é importante em pesquisa biológica e médica. As informações de sequência são usadas para identificar associações de genes com doenças e fenótipos, identificar alvos de drogas potenciais e entender os mecanismos de desenvolvimento e progresso de doença. As informações de sequência são uma parte importante da medicina personalizada, onde elas podem ser usadas para otimizar o diagnóstico, o tratamento ou a prevenção de doença para um indivíduo específico.
[004] Muitos cientistas e médicos lutam para aproveitar a moderna tecnologia de sequenciamento devido aos custos proibitivos para operar e manter instrumentação complexa nas atuais ofertas comerciais. Estas plataformas favorecem laboratórios centralizados nos quais instrumentos caros de “escala de fábrica” são operados por especialistas altamente treinados e as amostras são bateladas para obter economias de escala. Este sistema centralizado oferece muito pouca flexibilidade em termos de especificações de desempenho - usuários são forçados para ecossistemas que são desnecessariamente limitados em escopo e variedade de uso. Quando se trata de aplicações clínicas, o modelo centralizado é caro para médicos e seus pacientes em termos tanto de tempo quanto de dinheiro necessários para transportar amostras de pacientes de clínicas locais para laboratórios de sequenciamento distantes. Atrasos adicionais podem ser incorridos quando um laboratório de sequenciamento centralizado aguarda receber um número suficiente de amostras para batelar juntas em uma operação econômica. Outros mercados aplicados, tal como forense, diagnóstico veterinário, segurança alimentar, análise agrícola e análise ambiental, sofrem limitações semelhantes.
[005] Portanto, há uma necessidade de uma plataforma de sequenciamento que seja mais adequada para uso em laboratórios locais em apoio a um sistema descentralizado de pesquisa e atendimento clínico. A presente invenção satisfaz esta necessidade e fornece vantagens relacionadas também.
BREVE SUMÁRIO
[006] A presente divulgação fornece um aparelho de detecção que pode incluir (a) um recipiente tendo um lúmen e uma parede, em que a parede tem uma superfície interna e uma superfície externa, em que a superfície interna contata o lúmen; (b) uma superfície de referência que forma uma alça estrutural com um detector; (c) uma pré-carga configurada para impelir a superfície externa do recipiente para contatar uma área na superfície de referência; (d) um atuador de varredura configurado para deslizar o recipiente ao longo da superfície de referência em uma dimensão de varredura; e (e) um transmissor configurado para dirigir, para o detector, um sinal da superfície interna ou do lúmen, quando a superfície externa do recipiente é impelida pela pré-carga para contatar a superfície de referência.
[007] Também é fornecido um método de varrer um recipiente. O método pode incluir (a) transladar um recipiente ao longo de uma superfície de referência de um aparelho de detecção, em que o recipiente compreende um lúmen e uma parede, em que o lúmen compreende analitos, em que a superfície de referência contata pelo menos uma porção do recipiente durante a translação e em que a superfície de referência forma um circuito estrutural com o detector; e (b) detectar os analitos em diferentes locais ao longo do recipiente usando o detector, em que o recipiente é impelido para a superfície de referência por uma pré-carga durante a detecção, desse modo varrendo o recipiente.
[008] Em algumas modalidades, um método para varrer um recipiente pode incluir (a) examinar um primeiro subconjunto de analitos em um recipiente enquanto aplicando uma pré-carga a uma primeira porção do recipiente, em que a pré-carga posiciona o primeiro subconjunto de analitos para ocupar um plano xy em uma zona de detecção, em que a pré-carga não é aplicada a uma segunda porção do recipiente; (b) transladar o recipiente para posicionar um segundo subconjunto de analitos no plano xy da zona de detecção; e (c) examinar o segundo subconjunto dos analitos no recipiente enquanto aplicando a pré-carga a uma segunda porção do recipiente, em que a pré-carga posiciona o segundo subconjunto dos analitos para ocupar o plano xy da zona de detecção, em que o a pré-carga não é aplicada à primeira porção do recipiente, desse modo varrendo o recipiente.
[009] A presente divulgação fornece aparelho de reator. Um aparelho de reator pode incluir (a) um recipiente tendo um lúmen e uma parede, em que a parede tem uma superfície interna e uma superfície externa, em que a superfície interna contata o lúmen; (b) uma superfície de referência que forma um circuito estrutural com uma fonte de energia; (c) uma pré-carga configurada para impelir a superfície externa do recipiente para contatar uma área na superfície de referência; (d) um atuador de varredura configurado para deslizar o recipiente ao longo da superfície de referência em uma dimensão de varredura; e (e) um transmissor configurado para dirigir energia da fonte de energia para a superfície interna ou o lúmen, quando a superfície externa do recipiente é impelida pela pré-carga para contatar a superfície de referência.
[0010] Também é fornecido um método para realizar reações em um recipiente. O método pode incluir (a) transladar um recipiente ao longo de uma superfície de referência de um aparelho de reator, em que o recipiente compreende um lúmen e uma parede, em que o lúmen compreende reagentes, em que a superfície de referência contata pelo menos uma porção do recipiente durante a translação e em que a superfície de referência forma um circuito estrutural com a fonte de energia; e (b) dirigir energia da fonte de energia para os reagentes, em que o recipiente é impelido para a superfície de referência por uma pré-carga o direcionamento da energia para os reagentes, desse modo realizando reações no recipiente.
[0011] Um método para realizar reações em um recipiente pode incluir (a) distribuir energia de um aparelho de reator para um primeiro subconjunto de reagentes em um recipiente enquanto aplicando uma pré-carga a uma primeira porção do recipiente, em que a pré-carga posiciona o primeiro subconjunto de reagentes para ocupar um plano xy de uma zona de reação, em que a pré- carga não é aplicada a uma segunda porção do recipiente;(b) transladar o recipiente para posicionar um segundo subconjunto de reagentes no plano xy da zona de reação; e (c) distribuir energia do aparelho de reator para o segundo subconjunto dos analitos no recipiente enquanto aplicando a pré- carga a uma segunda porção do recipiente, em que a pré-carga posiciona o segundo subconjunto dos analitos para ocupar o plano xy, em que o a pré- carga não é aplicada à primeira porção do recipiente, desse modo realizando reações no recipiente.
[0012] Em modalidades particulares, a presente divulgação fornece um aparelho de detecção que inclui (a) um recipiente tendo um lúmen e uma parede, em que a parede tem uma superfície interna e uma superfície externa, em que a superfície interna contata o lúmen e em que a superfície externa tem comprimento ℓ em uma dimensão de varredura x; (b) uma superfície de referência; (c) uma pré-carga configurada para impelir a superfície externa do recipiente para contatar uma área na superfície de referência, opcionalmente a área de contato pode ter um comprimento máximo na dimensão de varredura x que é mais curto que o comprimento ℓ; (d) um atuador de varredura configurado para deslizar o recipiente ao longo da superfície de referência na dimensão de varredura x; (e) um detector; e (f) uma objetiva configurada para dirigir radiação do recipiente para o detector quando a superfície externa do recipiente é impelida pela pré-carga para contatar a superfície de referência.
[0013] Também é fornecido um método de varrer opticamente um recipiente. O método pode incluir (a) fornecer um recipiente tendo um lúmen e uma parede, em que o lúmen contém analitos opticamente detectáveis e em que a parede é transparente aos analitos opticamente detectáveis; (b) transladar um comprimento do recipiente ao longo de uma superfície de referência e detectar os analitos opticamente detectáveis em diferentes localicações ao longo do comprimento, em que a superfície de referência contata apenas uma porção do comprimento do recipiente a qualquer tempo durante a translação, em que o recipiente é impelido para a superfície de referência por uma pré-carga durante a detecção, em que a detecção inclui transmitir radiação através da parede, então, através de uma objetiva e, então, para um detector, desse modo varrendo opticamente o recipiente.
[0014] A presente divulgação fornece ainda um aparelho de detecção que inclui (a) um recipiente tendo um lúmen e uma parede, em que a parede tem uma superfície interna e uma superfície externa, em que a parede tem uma pluralidade de contatos discretos entre a superfície interna e a superfície externa, em que a superfície interna contata o lúmen e em que a pluralidade de contatos discretos ocupa um comprimento ℓ em uma dimensão de varredura x; (b) uma superfície transmissiva; (c) uma pré-carga configurada para impelir contatos discretos na superfície externa do recipiente para contatar a superfície transmissiva, opcionalmente a área da superfície transmissiva pode ter um comprimento máximo na dimensão de varredura x que é mais curto que o comprimento ℓ; (d) um atuador de varredura configurado para deslizar o recipiente ao longo da superfície transmissiva na dimensão de varredura x; e (e) um detector configurado para adquirir sinais dos contatos discretos via a superfície transmissiva.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0015] FIG. 1 mostra dimensões e eixos de rotação usados para descrever a orientação relativa de componentes em sistemas ópticos e outros aparelhos aqui estabelecidos.
[0016] FIG. 2A mostra uma vista de perfil explodida de uma célula de fluxo e de um aparelho de detecção; FIG. 2B mostra uma vista de perfil da célula de fluxo em contato com um aparelho de detecção; FIG. 2C mostra uma vista em perspectiva da célula de fluxo em contato com o aparelho de detecção; e FIG. 2D mostra uma vista em perspectiva explodida da célula de fluxo em contato com o aparelho de detecção.
[0017] FIG. 3A e FIG. 3B mostram vistas em perspectiva frontal e traseira de um mecanismo de pinhão de filme para transladar uma célula de fluxo em relação a um aparelho de detecção.
[0018] FIG. 4A mostra um cartucho de célula de fluxo; FIG. 4B mostra um pinhão de filme e guia interagindo com o cartucho de célula de fluxo; FIG. 4C mostra uma célula de fluxo; e FIG. 4D mostra uma vista em perspectiva do pinhão de filme, guia, cartucho de célula de fluxo, célula do fluxo e um motor para o pinhão de filme.
[0019] FIG. 5A e FIG. 5B mostram vistas em perspectiva frontal e traseira de um mecanismo de engrenagem cilíndrica para transladar uma célula de fluxo em relação a um aparelho de detecção.
[0020] FIG. 6A e FIG. 6B mostram vistas em perspectiva frontal e traseira de um mecanismo de fuso esférico para transladar uma célula de fluxo em relação a um aparelho de detecção.
[0021] FIG. 7A mostra uma vista em perspectiva de uma placa de aquecimento e mecanismo de varredura de pinhão de filme e FIG. 7B mostra uma vista em perspectiva de uma objetiva e do mecanismo de varredura de placa de aquecimento e pinhão de filme.
[0022] FIG. 8A mostra uma vista em perspectiva de uma caixa fluídica com uma célula de fluxo fixada; FIG. 8B mostra uma vista expandida dos pontos de fixação para a célula de fluxo à caixa; FIG. 8C mostra uma vista frontal da caixa fluídica com célula de fluxo fixada; FIG. 8D mostra uma vista lateral da caixa fluídica com célula de fluxo fixada; FIG. 8E mostra uma vista superior da caixa fluídica com célula de fluxo fixada; e FIG. 8F mostra uma vista em perspectiva da caixa fluídica esvaziada de vários componentes fluídicos.
[0023] FIG. 9A mostra uma vista em perspectiva de uma caixa fluídica e célula de fluxo interagindo com um aparelho de detecção; FIG. 9B mostra uma vista superior da caixa fluídica e da célula de fluxo interagindo com o aparelho de detecção; e a FIG. 9C mostra uma vista em perspectiva da caixa fluídica desengatada do aparelho de detecção.
[0024] FIG. 10A mostra uma vista lateral e vista expandida da seção c, para uma caixa fluídica com célula de fluxo fixada; FIG. 10B mostra a vista expandida da célula de fluxo após ser liberada da caixa fluídica; FIG. 10C mostra uma vista superior de uma caixa fluídica engatada com componentes de um aparelho de detecção; FIG. 10D mostra uma vista em corte da caixa fluídica (ao longo da linha m) engatada com componentes de um aparelho de detecção; e FIG. 10E mostra uma vista expandida da caixa fluídica engatada com componentes de um aparelho de detecção.
[0025] FIG. 11 mostra uma vista em perfil em corte de um suporte rígido alinhado a uma célula de fluxo e uma objetiva de imersão.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0026] A presente divulgação fornece aparelho e métodos para detectar analitos, tal como analitos químicos ou biológicos. A detecção pode ocorrer para analitos que são consumidos, modificados ou produzidos como parte de uma reação de interesse. Várias modalidades do aparelho e dos métodos são bem adequadas para detecção de reações repetitivas, tal como aqueas usadas para caracterizar ou sintetizar polímeros. Existe uma ampla variedade de polímeros na natureza e uma infinita variedade de polímeros pode ser feita por processos naturais ou processos sintéticos que, no entanto, utilizam um número relativamente pequeno de blocos de construção monoméricos. Por exemplo, DNA é sintetizado na natureza de quatro nucleotídeos diferentes, assim é RNA. Proteína, outro polímero onipresente, é feita de 20 aminoácidos geneticamente codificados diferentes. Aparelhos e métodos da presente divulgação podem ser configurados para detectar sequencialmente blocos de construção monoméricos, desse modo fornecendo uma capacidade para identificar qualquer sequência. Em modalidades particulares, o aparelho e os métodos podem ser configurados para detectar analitos que são consumidos, produzidos ou modificados durante um processo de reação repetitiva de múltiplos ciclos. Por exemplo, produtos intermediários podem ser detectados em cada ciclo individual. A título de exemplo mais específico, ácidos nucleicos podem ser sequenciados distribuindo em série reagentes que reagem especificamente com, ou se ligam a, os quatro tipos diferentes de monômeros nucleotídicos e componentes de cada reação (por exemplo, nucleotídeos marcados ou polimerases marcadas) podem ser detectados durante ou após cada ciclo. Alternativamente, ácidos nucleicos podem ser sintetizados distribuindo em série um de quatro monômeros nucleotídicos diferentes, ou precursores dos mesmos, em uma ordem predefinida para um polímero de crescimento e, então, produtos (por exemplo, frações de bloqueio liberadas durante desproteção) podem ser detectados para cada ciclo. Sequenciamento ou síntese de proteínas também pode ser detectada ciclicamente usando aparelho e métodos aqui estabelecidos.
[0027] Vários aspectos da presente invenção são exemplificados em relação à detecção de varredura. Será entendido que o aparelho e os métodos aqui estabelecidos podem ser usados para manipulação espacialmente resolvida precisa de reagentes ou substratos em um recipiente, se ou não os reagentes ou substratos são detectados. Por exemplo, energia de luz pode ser distribuída a um recipiente para realizar fotorreações em localizações espacialmente resolvidas em um recipiente ou para fabricar materiais responsivos à luz de uma maneira espacialmente resolvida.
[0028] Esta divulgação fornece aparelho e métodos que podem ser usados para observar um recipiente por movimento translacional do recipiente em relação a um detector. Também são fornecidos aparelho e métodos para tratar de um recipiente, por exemplo, por distribuição de energia localizada, por movimento translacional do recipiente em relação a uma fonte de energia. Ao detectar analitos, este movimento de varredura permite que o detector colete sinais de subseções sequenciais do recipiente. A combinação coletiva de sinais soma um campo total de detecção que é maior que o campo de detecção estático do detector. Tomando, por exemplo, um recipiente tendo uma superfície interna à qual uma matriz de analitos opticamente marcados, a translação do recipiente em relação a um detector óptico pode fornecer uma imagem da matriz que é maior que o campo de visão do detector. Da mesma forma, a distribuição de energia baseada em varredura pode permitir que reações sequenciais sejam realizadas em um recipiente.
[0029] Uma dificuldade que atormenta muitos detectores de varredura é que mecanismos para transladar o recipiente em relação ao detector são acoplados a mecanismos para ajustar a coincidência rotacional do recipiente em relação ao detector. Como tal, o detector de varredura está sobrecarregado com uma pilha de tolerância que inclui não apenas tolerâncias translacionais, mas também tolerâncias rotacionais. Quantidades relativamente pequenas de rotação de rolagem ou rotação de inclinação (isto é, rotação em torno do eixo x e rotação em torno do eixo y, respectivamente, conforme diagramado na FIG. 1) podem ter impactos adversos significativos na imagem de alta resolução de uma matriz de analito. Este impacto adverso é exacerbado em aplicações de varredura óptica, pois um pequeno desvio de inclinação (isto é, rotação em torno do eixo y) se manifestará como um desvio crescente fora do foco, quando o detector óptico varre um recipiente ao longo da dimensão x. Quanto mais longa a varredura, maior o desvio do foco.
[0030] Uma solução comum para o problema de altas pilhas de tolerância em escâners ópticos tem sido empregar estágios móveis tendo atuadores de alta precisão que são ajustáveis em uma variedade de direções translacionais e rotacionais. Atuadores de alta precisão adicionam custo e complexidade a um escâner e essas plataformas tipicamente requerem técnicos altamente treinados para manutenção de rotina. Modalidades particulares do aparelho e métodos aqui estabelecidos evitam estes problemas desacoplando o mecanismo que é usado para transladar um recipiente em relação a um detector do mecanismo que é usado para coincidir rotativamente o recipiente em relação ao detector. Desacoplar translação da coincidência rotacional reduz a pilha de tolerância para o mecanismo de translação no aparelho de detecção e outros aparelhos da presente divulgação.
[0031] Uma vantagem adicional de substituir um estágio típico por um aparelho de translação de recipiente da presente divulgação é que o recipiente pode ser varrido mais rapidamente. O aumento na velocidade de varredura é, em grande parte, uma função do aparelho de translação de recipiente sendo configurado para mover uma massa que é menor que um estágio típico. Uma massa pequena leva menos tempo para assentar em comparação com uma massa maior que é movida a mesma distância. Por exemplo, o tempo gasto aguardando um recipiente assentar antes de adquirir uma imagem fica cada vez mais significativo à medida que a resolução para detecção desejada aumenta, porque o movimento do recipiente deve amortecer até um ponto em que o deslocamento médio experimentado por características do objeto sob observação seja pequeno o suficiente para impedir distorções substanciais na imagem. Tomando como um exemplo um aparelho típico de sequenciamento de ácido nucleico, o DNA está presente em sítios de uma matriz que estão apenas a alguns mícrons de afastamento e que são observados em resolução de baixo mícron. Um estágio típico usado para mover a matriz para seqüenciamento requer tempos de sedimentação de várias centenas de milissegundos para amortecer até o ponto que os deslocamentos sejam menores que alguns mícrons. Evitar um estágio típico usando um aparelho da presente divulgação permite tempos de sedimentação da ordem de algumas dezenas de milissegundos. Os milissegundos podem resultar em até horas para um protocolo de sequenciamento nucleico ou outra operação de varredura repetitiva. Por exemplo, economizar 500 centenas de milissegundos por imagem resulta em uma economia de cerca de 4 horas em tempo de sedimentação para um protocolo de sequenciamento que adquire 200 imagens por ciclo e executa 150 ciclos por execução. Melhorias semelhantes na velocidade de processamento podem ser obtidas para outras aplicações de varredura, tal como fotoquímica, fotolitografia, microfabricação ou nanofabricação (por exemplo, via gravação a laser), ablação a laser ou similares.
[0032] Embora o aparelho e os métodos estabelecidos neste documento forneçam vantagens na redução do tempo de sedimentação, será entendido que os usos não precisam ser limitados a processos que incluem uma etapa de sedimentação. Por conseguinte, o aparelho e os métodos aqui estabelecidos no contexto dos chamados procedimentos de varredura “passo e disparo” podem ser aplicados a operações de varredura contínua, tal como varredura de integração retardada no tempo (TDI). Por exemplo, o aparelho e os métodos aqui estabelecidos podem ser modificados para uso em operações de varredura de linha TDI, tal como aquelas estabelecidas na Patente US
7.329.860, que é aqui incorporada por referência.
[0033] Como estabelecido em mais detalhes neste documento, a coincidência rotacional de um recipiente em relação a um detector pode ser alcançada contatando fisicamente o recipiente com uma superfície de referência, a superfície de referência sendo rotativamente fixa em relação ao detector. Em modalidades particulares, como exemplificado abaixo, um recipiente pode ser comprimido para a superfície de referência por uma pré-carga. Separadamente, a translação pode ser obtida por um atuador de varredura (por exemplo, uma engrenagem) que interage diretamente com outra superfície do recipiente (por exemplo, um trilho que complementa a engrenagem). O atuador de pré-carga e varredura não precisa interagir para obter movimento e coincidência do recipiente. Por exemplo, a pré-carga não precisa ser aplicada ao recipiente enquanto o recipiente estiver sendo transladado. No entanto, a interação entre a pré-carga e o atuador de varredura pode ocorrer para certas aplicações do aparelho e dos métodos aqui estabelecidos. Por conseguinte, a pré-carga pode ser aplicada ao recipiente enquanto o recipiente está sendo transladado.
[0034] Em algumas modalidades, um recipiente que será detectado pode ser um componente de um cartucho. O cartucho pode fornecer um mecanismo conveniente para distribuir o recipiente para um detector. Por exemplo, um detector pode ser mantido dentro de um instrumento analítico para proteger o detector de fatores ambientais, tal como umidade, poeira ou luz. Um cartucho pode ser introduzido no instrumento analítico via uma porta ou abertura, de modo que o recipiente seja contatado com o detector. Em algumas modalidades, o instrumento analítico removerá o recipiente do cartucho e transladará o recipiente pelo detector de uma maneira que não envolva necessariamente o movimento do cartucho. Alternativamente, o recipiente pode manter contato com o cartucho, de modo que tanto o cartucho quanto o recipiente sejam movidos para obter translação ou varredura. Em uma alternativa adicional, o cartucho pode ser um componente do instrumento analítico e o recipiente pode ser introduzido no instrumento colocando o recipiente no cartucho.
[0035] Alternativamente e/ou adicionalmente, o recipiente pode ser um componente de uma caixa que também inclui reservatórios e componentes fluídicos que distribuem reagentes ao recipiente durante o curso de uma reação que é detectada, tal como uma reação de sequenciamento de ácido nucleico. Em algumas modalidades, a caixa inclui componentes fluídicos suficientes que ela funciona como um componente “úmido” e o instrumento analítico alojando o detector funciona como um componente “seco”. Uma vantagem de ter componentes úmidos e secos separados é que a caixa e o recipiente podem ser dedicados a uma amostra ou reação particular e, quando a reação está concluída, a caixa e o recipiente podem ser removidos do instrumento analítico e substituídos por uma nova caixa e um novo recipiente dedicados a uma segunda amostra ou reação. Como as amostras, os reagentes e os produtos de reação para cada uma destas duas reações são fisicamente separados do instrumento analítico, a contaminação cruzada entre as reações, que de outra forma causaria artefatos de detecção, é evitada.
[0036] A separação física dos componentes fornece uma vantagem adicional de evitar tempo de inatividade desnecessário para o instrumento analítico se o componente fluídico experimentar dificuldades mecânicas. Especificamente, ao contrário de muitos instrumentos analíticos comercialmente disponíveis que têm fluídicos permanentemente integrados, uma falha no sistema fluídico pode ser convenientemente superada simplesmente removendo uma caixa de fluídico defeituosa e substituindo-a por outra, de modo que o instrumento analítico experimente pouco ou nenhum tempo de inatividade. Em algumas modalidades, a caixa é descartável, por exemplo, sendo feita de componentes relativamente baratos. A caixa pode ser configurada de uma maneira que reagentes sejam vedados na caixa, desse modo evitando contaminação indesejada do ambiente e exposição indesejada do pessoal e do equipamento do laboratório aos reagentes. Alternativamente, a caixa de fluídicos pode ser esvaziada, reabastecida e reutilizada, se desejado, para uma aplicação particular.
[0037] Em algumas modalidades, uma caixa de fluídicos da presente divulgação inclui não apenas reservatórios de reagentes, mas também inclui um ou mais reservatórios de resíduos. O reagente que não é consumido em uma reação e/ou produtos indesejados de uma reação podem ser coletados no reservatório de resíduos. As vantagens de reter fluidos pré e pós-reação em uma caixa incluem conveniência do usuário na manipulação de um único componente fluídico antes e após uma reação ser realizada, minimizando o contato do usuário com reagentes químicos, fornecendo uma pegada compacta para o aparelho e evitando proliferação desnecessária de recipientes de fluido.
[0038] Caixas de fluídicos, recipientes de reação e componentes fluídicos exemplares que podem ser modificados, de acordo com os ensinamentos deste documento, para uso em combinação com componentes de detecção da presente divulgação são descritos no Pedido de Patente US de propriedade comum 15/922.661, que reivindica o benefício do Pedido Provisional US 62/481.289, cada um dos quais é aqui incorporado por referência. Outros componentes fluídicos que são úteis, particularmente para reações cíclicas, tal como reações de sequenciamento de ácido nucleico, são estabelecidos na Publicação de Pedido de Patente US 2009/0026082 A1; 2009/0127589 A1; 2010/0111768 A1; 2010/0137143 A1; ou 2010/0282617 A1; ou Patentes US
7.329.860; 8.951.781 ou 9.193.996, cada uma das quais é incorporada aqui por referência.
[0039] Os detalhes de uma ou mais modalidades são estabelecidos nos desenhos anexos e na descrição abaixo. Os desenhos e a descrição são fornecidos como exemplos para fins de explicação e não se destinam necessariamente a limitar o escopo da invenção. A invenção é suscetível a modificações nos métodos e materiais, bem como alterações nos métodos e equipamentos de fabricação. Tais modificações serão evidentes para os especialistas na técnica a partir de uma consideração dos desenhos e da descrição abaixo.
[0040] A presente divulgação fornece um aparelho de detecção. O aparelho de detecção pode incluir (a) um recipiente tendo um lúmen e uma parede, em que a parede tem uma superfície interna e uma superfície externa, em que a superfície interna contata o lúmen; (b) uma superfície de referência que forma uma alça estrutural com um detector; (c) uma pré-carga configurada para impelir a superfície externa do recipiente para contatar uma área na superfície de referência; (d) um atuador de varredura configurado para deslizar o recipiente ao longo da superfície de referência em uma dimensão de varredura; e (e) um transmissor configurado para dirigir, para o detector, um sinal da superfície interna ou do lúmen, quando a superfície externa do recipiente é impelida pela pré-carga para contatar a superfície de referência.
[0041] Em modalidades particulares, um aparelho de detecção pode incluir (a) um recipiente tendo um lúmen e uma parede, em que a parede tem uma superfície interna e uma superfície externa, em que a superfície interna contata o lúmen e em que a superfície externa tem comprimento ℓ em uma dimensão de varredura x; (b) uma superfície de referência; (c) uma pré-carga configurada para impelir a superfície externa do recipiente para contatar uma área na superfície de referência, opcionalmente a área de contato pode ter um comprimento máximo na dimensão de varredura x que é mais curto que o comprimento ℓ; (d) um atuador de varredura configurado para deslizar o recipiente ao longo da superfície de referência na dimensão de varredura x; (e) um detector; e (f) uma objetiva configurada para dirigir radiação do recipiente para o detector quando a superfície externa do recipiente é impelida pela pré- carga para contatar a superfície de referência.
[0042] A presente divulgação também fornece um método de varrer um recipiente. O método pode incluir (a) transladar um recipiente ao longo de uma superfície de referência de um aparelho de detecção, em que o recipiente compreende um lúmen e uma parede, em que o lúmen compreende analitos,
em que a superfície de referência contata pelo menos uma porção do recipiente durante a translação e em que a superfície de referência forma um circuito estrutural com o detector; e (b) detectar os analitos em diferentes locais ao longo do recipiente usando o detector, em que o recipiente é impelido para a superfície de referência por uma pré-carga durante a detecção, desse modo varrendo o recipiente.
[0043] Em algumas modalidades, um método para varrer um recipiente pode incluir (a) examinar um primeiro subconjunto de analitos em um recipiente enquanto aplicando uma pré-carga a uma primeira porção do recipiente, em que a pré-carga posiciona o primeiro subconjunto de analitos para ocupar um plano xy em uma zona de detecção, em que a pré-carga não é aplicada a uma segunda porção do recipiente; (b) transladar o recipiente para posicionar um segundo subconjunto de analitos no plano xy da zona de detecção; e (c) examinar o segundo subconjunto dos analitos no recipiente enquanto aplicando a pré-carga a uma segunda porção do recipiente, em que a pré-carga posiciona o segundo subconjunto dos analitos para ocupar o plano xy da zona de detecção, em que o a pré-carga não é aplicada à primeira porção do recipiente, desse modo varrendo o recipiente.
[0044] Também é fornecido um método de varrer opticamente um recipiente. O método pode incluir (a) fornecer um recipiente tendo um lúmen e uma parede, em que o lúmen contém analitos opticamente detectáveis e em que a parede é transparente aos analitos opticamente detectáveis; (b) transladar um comprimento do recipiente ao longo de uma superfície de referência e detectar os analitos opticamente detectáveis em diferentes localicações ao longo do comprimento, em que a superfície de referência contata apenas uma porção do comprimento do recipiente a qualquer tempo durante a translação, em que o recipiente é impelido para a superfície de referência por uma pré-carga durante a detecção, em que a detecção inclui transmitir radiação através da parede, então, através de uma objetiva e, então, para um detector, desse modo varrendo opticamente o recipiente.
[0045] FIG. 2 mostra um arranjo exemplar para varrer um recipiente em relação a um detector. Como mostrado nas vistas de perfil da FIG. 2A e FIG. 2B, o recipiente é uma célula de fluxo 101 que está alinhada com a objetiva 110 via um corpo rígido 100. O lado traseiro do corpo rígido 100 tem uma depressão cônica 116 que complementa a forma da objetiva 110. Por conseguinte, a objetiva 110 pode ser movida para perto da célula de fluxo para um foco ou resolução desejada. Qualquer uma de uma variedade de formas de depressão pode ser usada conforme desejado para acomodar as formas para várias objetivas ou outros componentes ópticos. O lado frontal do corpo rígido 100 tem uma superfície de referência 117 que contatará uma face plana da célula de fluxo 101. A célula de fluxo 101 é mantida em contato com a superfície de referência 117 por uma pré-carga que aplica pressão positiva ao lado da célula de fluxo 101 que fica oposto à superfície de referência 117. A pré-carga é formada pelo pé de compressão 102 que contata a célula de fluxo 101 sob força de mola 103.
[0046] Geralmente, a superfície de referência 117 e o pé de compressão 102 criam contatos de baixo atrito com a célula de fluxo 101. Isto permite que a célula de fluxo deslize pela superfície de referência 117 e deslize pelo pé de compressão 102 enquanto sob sob força de compressão da pré-carga. Esta compressão fornece alinhamento da célula de fluxo 101 com a objetiva 110 via o corpo rígido em todo o curso de varredura da célula de fluxo 101 pela objetiva
110. A superfície de referência e a objetiva são componentes de um circuito estrutural. O circuito estrutural contém elementos estruturais que localizam o recipiente (por exemplo, célula de fluxo) em relação ao detector (por exemplo, via a objetiva). Como a superfície de referência é pré-alinhada com a objetiva, comprimir a célula de fluxo até a superfície de referência evita inclinação e rolagem indesejadas da célula de fluxo em relação à objetiva. Componentes da FIG. 2 que estão no circuito estrutural incluem a superfície de referência 117, que está conectada ao corpo rígido 100, que está conectado à base 114. A base 114 pode ser conectada a uma placa ou outro elemento estrutural que está fisicamente conectado a componentes de um sistema óptico, tal como aqueles exemplificados na FIG. 9.
[0047] No exemplo mostrado na FIG. 2, a superfície de referência 117 é de alumínio polido, que fornece rigidez para alinhar a célula de fluxo 101 à objetiva 110 e uma superfície de baixo atrito para deslizar a superfície de vidro da célula de fluxo 101. Qualquer um de uma variedade de materiais pode ser usado para fornecer rigidez e baixo atrito para a superfície de referência incluindo, por exemplo, resinas de acetal (por exemplo, Delrin ® disponível de DuPont, Wilmington, DE), diamante como carbono ou metais polidos. O pé de compressão 102 fornece uma superfície de baixo atrito para a translação deslizante da superfície de vidro da célula de fluxo 101 e também fornece compressibilidade para formar um contato complacente com a célula de fluxo 101 sob a força de mola 103. Qualquer um de uma variedade de materiais pode ser usado que forneça baixo atrito ao pé de compressão incluindo, por exemplo, aqueles estabelecidos acima para a superfície de referência 117. Opcionalmente, um material de baixo atrito usado em um aparelho aqui também pode ser compressível, exemplos dos quais incluem, sem limitação, politetrafluoretileno (PTFE, Teflon®), perfluoroalcoxi alcano (PFA), etileno propileno fluorado (FEP), espuma de silicone, borracha nitrílica, Buna-N, Perbunan, borracha de acrilonitrila butadieno ou borracha de nitrila butadieno (NBR). Alternativamente ou adicionalmente, baixo atrito pode ser obtido usando mancais de esferas, rolos e/ou fluidos lubrificantes. Tipicamente, o fluido lubrificante é usado no lado da célula de fluxo que não está entre os analitos e o detector ou um fluido é usado que não interfere na detecção. Em algumas modalidades, fluidos lubrificantes não estão presentes na interface entre a superfície de referência e a superfície externa da parede do recipiente. Por exemplo, fluidos lubrificantes podem ser evitados para evitar interferência causada quando o fluido entra na área entre o detector e o recipiente.
[0048] Em modalidades particulares, um recipiente (ou cartucho contendo um recipiente) é posicionado em um plano xy sem contatar uma superfície de referência. Por exemplo, um recipiente (ou cartucho) pode ser impelido, por uma pré-carga, em direção a um mancal de fluido ou mancal magnético, de modo que a combinação de forças fornecida pela pré-carga e pelo mancal resulte em um posicionamento desejado. Um mancal de fluido pode ser um mancal de gás, pelo qual pressão de gás fornece uma força para posicionar o recipiente (ou cartucho). Outro tipo útil de mancal de fluido é um mancal de líquido, pelo qual pressão de líquido fornece uma força para posicionar o recipiente (ou cartucho). O líquido pode ser selecionado quanto à capacidade de indexar a correspondência com componentes ópticos do sistema, tal como a parede do recipiente, de modo a minimizar aberrações ao detectar sinais ópticos ou distribuir radiação.
[0049] Como mostrado na FIG. 2C e na FIG. 2D, a superfície de referência 117 tem uma superfície planar que forma um anel plano na face frontal do corpo rígido 100. O anel é elevado em comparação com a face frontal do corpo rígido 100. Elevar a superfície de referência ajuda a impedir contato indesejado entre a célula de fluxo 101 e o corpo rígido 100, que de outra forma pode criar atrito que dificulta translação. Elevar a superfície de referência 117 também isola a área da célula de fluxo que será detectada e evita empenamento indesejado que poderia de outro modo ocorrer se a célula de fluxo contatasse outras regiões do corpo rígido 101. No exemplo da FIG. 2, a superfície de referência tem uma área que é menor que a superfície da célula de fluxo e, assim, apenas contata uma porção da superfície da célula de fluxo. No entanto, em modalidades alternativas, a superfície de referência pode ser substancialmente do mesmo tamanho ou maior que a superfície da célula de fluxo e, assim, pode contatar substancialmente toda a superfície da célula de fluxo (opcionalmente, excetuando a área da superfície de célula de fluxo que é justaposta com uma janela de detecção, objetiva ou outro transmissor).
[0050] No exemplo mostrado, a superfície de referência 117 circunda a janela circular 118, esta janela sendo um furo através do corpo rígido 100. Alternativamente, a janela circular 118 pode incluir um material que é capaz de transmitir um sinal que será detectado. Por exemplo, a janela pode ser feita de quartzo, vidro ou plástico que facilita a transmissão de sinais que serão detectados. Em algumas configurações, a janela pode conter um fluido de imersão combinado em índice que contata a superfície da célula de fluxo para facilitar a detecção, conforme estabelecido em mais detalhes abaixo em relação à FIG. 11. A janela circular 118 está alinhada com a lente frontal 115 da objetiva 110, de modo que a objetiva 110 possa observar a célula de fluxo 101 através da janela 118. O pé de compressão 102 tem uma forma de anel plano fornecendo uma pegada na célula de fluxo 101 que é complementar à pegada do anel plano 117 no lado oposto da célula de fluxo. Neste exemplo, a pré- carga (via pé 102) tem uma área de contato com o recipiente (célula de fluxo 101) que é a mesma que a área de contato entre a superfície de referência 117 e o recipiente. Alternativamente, a pré-carga pode ter uma área de contato com o recipiente que é menor que a área de contato entre a superfície de referência e o recipiente. De fato, a pré-carga pode ter uma área de contato com o recipiente que é não maior que a área de contato entre a superfície de referência e o recipiente.
[0051] Geralmente, a complementaridade entre as pegadas da pré-carga e a superfície de referência pode ser configurada para resultar no pé de compressão 102 tendo uma área de contato na célula de fluxo 101 que exclui a área de superfície da célula de fluxo oposta à janela circular 118 e que exclui ainda a área de superfície da célula de fluxo oposta à região do corpo rígido que circunda a superfície de referência 117. A complementaridade entre as pegadas do pé de compressão 102 e da superfície de referência 117 ajuda a manter a planicidade da porção da superfície de célula de fluxo que é observada através da janela 118. Esta complementaridade pode ser benéfica para detectar analitos na superfície interna da célula de fluxo, especialmente em alta ampliação e alta resolução. A complementaridade também pode facilitar a transiluminação, pelo que radiação pode passar para frente ou para trás através de um caminho definido pelo espaço oco na mola 103, pé de compressão 102 e janela 118. A forma circular da superfície de referência e da pré-carga é exemplar. Podem ser utilizadas outras formas, incluindo, sem limitação, quadradas, retangulares, poliédricas, elípticas, triangulares ou semelhantes. Mais ainda, a forma não precisa ser contínua. Em vez disso, a superfície de referência e/ou a superfície de contato para a pré-carga podem ser uma área descontínua, tal como aquela formada por duas faixas paralelas ou por interrupções nas formas acima. Aplicações particularmente úteis são detecção de micromatriz de ácido nucleico e sequenciamento de ácido nucleico. As formas e orientações para a pré-carga e a superfície de referência podem ser usadas para aparelho que distribua energia a um recipiente ou que detecte sinais não ópticos.
[0052] Como exemplificado pela FIG. 2, um recipiente particularmente útil para uso em um aparelho de detecção ou outro aparelho da presente divulgação é uma célula de fluxo. Qualquer uma de uma variedade de células de fluxo pode ser usada incluindo, por exemplo, aquelas que incluem pelo menos um canal e aberturas em cada extremidade do canal. As aberturas podem ser conectadas a componentes fluídicos para permitir que reagentes fluam através do canal. A célula de fluxo é geralmente configurada para permitir detecção de analitos dentro do canal, por exemplo, no lúmen do canal ou na superfície interna de uma parede que forma o canal. Em algumas modalidades, a célula de fluxo pode incluir uma pluralidade de canais, cada um tendo aberturas em suas extremidades. Por exemplo, a célula de fluxo mostrada na FIG. 2 tem três canais 120, 121 e 122, cada um tendo aberturas em ambas as extremidades. Vários canais podem interagir com um sistema fluídico via um coletor.
[0053] Em modalidades particulares, uma célula de fluxo incluirá um suporte sólido ao qual um ou mais analitos ou reagentes alvo estão conectados. Um suporte sólido particularmente útil é um tendo uma variedade de sítios. Matrizes oferecem a vantagem de facilitar a detecção multiplex. Por exemplo, diferentes reagentes ou analitos (por exemplo, células, ácidos nucléicos, proteínas, terapêuticos de pequenas moléculas candidatos, etc.) podem ser fixados a uma matriz via ligação de cada analito diferente a um sítio particular da matriz. Exemplos de substratos de matriz que podem ser úteis incluem, sem limitação, uma Matriz BeadChipTM disponível de Illumina, Inc. (San Diego, CA) ou matrizes tais como aquelas descritas nas Patentes US 6.266.459;
6.355.431; 6.770.441; 6.859.570; ou 7.622.294; ou Publicação PCT WO 00/63437, cada uma das quais é aqui incorporada por referência. Outros exemplos de substratos de matriz disponíveis comercialmente que podem ser utilizados incluem, por exemplo, uma matriz Affymetrix GeneChipTM. Um substrato de matriz manchado também pode ser usado de acordo com algumas modalidades. Uma matriz manchada exemplar é uma Matriz CodeLinkTM disponível de Amersham Biosciences. Outra matriz que é útil é uma que é fabricada usando métodos de de impressão de jato de tinta, tal como Tecnologia SurePrintTM disponível de Agilent Technologies.
[0054] Outros substratos de matriz úteis incluem aqueles que são usados em aplicações de sequenciamento de ácido nucleico. Por exemplo, matrizes que são usadas para criar amplicons fixados de fragmentos genômicos (geralmente referidos como clusters) podem ser particularmente úteis. Exemplos de substratos que podem ser modificados para uso aqui incluem aqueles descritos em Bentley et al., Nature 456:53-59 (2008), Publicação PCT WO 91/06678; WO 04/018497 ou WO 07/123744; Patente US 7.057.026; 7.211.414; 7.315.019;
7.329.492 ou 7.405.281; ou Pedido de Patente US 2008/0108082, cada um dos quais é aqui incorporado por referência.
[0055] Uma matriz pode ter sítios que são separados por menos de 100 µm, 50 µm, 10 µm, 5 µm, 1 µm ou 0,5 µm. Em modalidades particulares, os sítios de uma matriz podem ter uma área que é maior que cerca de 100 nm 2, 250 nm2, 500 nm2, 1 µm2, 2,5 µm2, 5 µm2, 10 µm2, 100 µm2 ou 500 µm2. Alternativamente ou adicionalmente, os sítios de uma matriz podem ter uma área que é menor que cerca de 1 mm 2, 500 µm2, 100 µm2, 25 µm2, 10 µm2, 5 µm2, 1 µm2, 500 nm2 ou 100 nm2. De fato, um sítio pode ter um tamanho que esteja em uma faixa entre um limite superior e inferior selecionado daqueles exemplificados acima. Uma matriz pode ter sítios em qualquer de uma variedade de densidades incluindo, por exemplo, pelo menos cerca de 10 sítios/cm2, 100 sítios/cm2, 500 sítios/cm2, 1.000 sítios/cm2, 5.000 sítios/cm2,
10.000 sítios/cm2, 50.000 sítios/cm2, 100.000 sítios/cm2, 1.000.000 sítios/cm2,
5.000.000 sítios/cm2 ou mais alta. Uma modalidade do aparelho ou dos métodos aqui estabelecidos pode ser usada para imagear uma matriz em uma resolução suficiente para distinguir sítios nas densidades ou separações de sítios acima.
[0056] Várias modalidades utilizam detecção óptica de analitos em uma célula de fluxo. Por conseguinte, uma célula de fluxo pode incluir um ou mais canais, cada um tendo pelo menos uma janela transparente. Em modalidades particulares, a janela pode ser transparente à radiação em uma faixa espectral particular incluindo, mas não se limitando a, radiação de raios-x, ultravioleta (UV), visível (VIS), infravermelha (IR), micro-ondas e/ou ondas de rádio. Em alguns casos, os analitos são fixados a uma superfície interna da(s) janela(s). Alternativamente ou adicionalmente, uma ou mais janelas podem fornecer uma visualização para um substrato interno ao qual os analitos são fixados. Células de fluxo exemplares e características físicas de células de fluxo que podem ser úteis em um método ou aparelho estabelecido aqui são descritas, por exemplo, no Pedido de Patente US 2010/0111768 A1, WO 05/065814 ou`Pedido de Patente US 2012/0270305 A1, cada um dos quais é incorporado aqui por referência na sua totalidade.
[0057] Vários exemplos deste documento são demonstrados para uma célula de fluxo retangular 101 tendo canais alongados. Nestes exemplos, a área de contato entre a célula de fluxo 101 e a superfície de referência 117 tem um comprimento máximo na dimensão de varredura x que é mais curto que o comprimento da faixa da célula de fluxo na dimensão de varredura x. Mais especificamente, o diâmetro do anel 117 é mais curto que o comprimento das faixas 120, 121 ou 122. Alternativamente ou adicionalmente, a área de contato entre a célula de fluxo 101 e a superfície de referência 117 pode ter uma largura máxima w na dimensão y que é mais curta que a largura da faixa da célula de fluxo na dimensão y. Especificamente, o diâmetro do anel 117 pode ser mais curto que a largura de qualquer uma das faixas 120, 121 ou 122.
[0058] Da mesma forma, o diâmetro ou comprimento máximo da janela 118 na dimensão de varredura x pode ser mais curto que o comprimento da faixa da célula de fluxo na dimensão de varredura x. Alternativamente ou adicionalmente, o diâmetro ou a largura máxima da janela 118 na dimensão y pode ser mais curto que a largura de qualquer uma das faixas 120, 121 ou 122. Nesta configuração, a largura completa da faixa pode ser observada por translação na direção y. Em algumas modalidades, a área da janela 118 e a largura da faixa podem ser configuradas de modo que a translação na dimensão y não seja necessária para observar toda a largura da faixa. Por exemplo, a área da janela 118 pode ter um diâmetro ou uma largura máxima w na dimensão y que seja equivalente ou mais longa que a largura da pista da célula de fluxo na dimensão y.
[0059] Em modalidades particulares, um recipiente, tal como uma célula de fluxo, pode ser movido em um caminho arqueado durante toda ou parte de uma operação de varredura. Olhando para a orientação da célula de fluxo na FIG. 1, o caminho arqueado pode resultar da rotação em torno do eixo de guinada. O caminho arqueado pode ser um círculo, espiral ou outro caminho que seja desejável para varrer um recipiente. Opcionalmente, a área de contato entre um recipiente e a superfície de referência pode ter um comprimento ou uma área que seja menor que o comprimento ou a área, respectivamente, do caminho arqueado. A título de exemplo mais específico, uma superfície de referência em forma de anel pode ter um diâmetro que é mais curto que o comprimento do caminho arqueado ou mais curto que o comprimento de uma pista em uma célula de fluxo que é movida ao longo do caminho arqueado. Da mesma forma, o diâmetro ou a área máxima de uma janela na superfície de referência, através da qual a detecção ocorre, pode ser menor que o comprimento ou a área, respectivamente, do caminho arqueado; ou a janela pode ser menor que uma pista da célula de fluxo que é varrida ao longo de um caminho arqueado.
[0060] Uma célula de fluxo não precisa ter forma retangular. Formas alternativas que podem ser usadas incluem, mas não estão limitadas a, um disco, quadrado, polígono ou forma irregular. As faixas de uma célula de fluxo podem seguir um caminho linear, caminho arqueado, caminho sinuoso ou semelhante. Outros tipos de recipientes também podem ser usados. Por exemplo, um poço de uma tira de múltiplos poços ou placa de múltiplos poços pode ser detectada usando um aparelho ou método da presente divulgação. A superfície inferior de um poço pode ser impelida em direção a uma superfície de referência por uma pré-carga aplicada ao topo do recipiente (por exemplo, contatando um pé de compressão com o lado superior de uma placa de múltiplos poços ou faixa de múltiplos poços). Opcionalmente, o poço pode ter um fundo plano que contata a superfície de referência. Como uma opção adicional, o poço será maior que o campo de visão do detector. Por exemplo, o poço pode ser circular na forma e pode ter um diâmetro ℓ na dimensão de varredura x que é mais longo que o comprimento da superfície de referência na dimensão de varredura x.
[0061] Outro tipo de recipiente exemplar é um recipiente de forma cilíndrica ou em forma de tubo, tal como um tubo capilar. O corpo de um tubo pode ser retido em uma superfície de referência sob a força de uma pré-carga, como exemplificado aqui para recipientes de forma plana. Em uma configuração exemplar, o comprimento do tubo pode ser paralelo ao eixo de varredura, de modo que a varredura do tubo ao longo de x resultará em movimento relativo da superfície de referência ao longo do comprimento do tubo. Para um tubo que é configurado nesta orientação, também pode ser útil girar o tubo no eixo de rolagem. Esta rotação resultará em movimento relativo da superfície de referência em torno da circunferência de uma seção do tubo. A combinação de translação ao longo de x e rotação ao longo do eixo de rolagem pode permitir que uma área de superfície substancial do tubo entre em contato com a superfície de referência. Por exemplo, o tubo e a superfície de referência podem se mover em um caminho helicoidal ou espiral em relação um ao outro. A superfície de referência pode ser plana, como exemplificado aqui para células de fluxo tendo uma parede externa plana. Alternativamente, a superfície de referência pode ter uma forma curva (por exemplo, seção transversal em forma de u ou em sela) que acomoda e orienta um recipiente de forma cilíndrica ou em forma de tubo que ela contata.
[0062] Tipicamente, a parede do recipiente é feita de um material rígido que não é prontamente flexível nas condições utilizadas. Em modalidades alternativas, um recipiente é feito de um material flexível, por exemplo, formando uma folha, fita, cinta ou fita que pode ser passada ao longo de uma superfície de referência e detectada enquanto o recipiente está sob a impulsão de uma pré-carga. Por exemplo, uma pluralidade de analitos, tal como uma matriz de ácidos nucleicos, pode ser fixada à superfície do material flexível e detectada quando em contato com a superfície de referência. Materiais flexíveis exemplares tendo analitos fixados são descritos, por exemplo, na Patente US 9.073.033 e Publicação de Pedido de Patente US 2016/0076025 A1, cada uma das quais é incorporada aqui por referência.
[0063] Ao usar um recipiente tendo uma parede flexível, pode ser vantajoso puxar o material da parede sobre uma superfície de referência, por exemplo, para esticar ou endireitar a porção do material de parede que é observada por um detector. Por exemplo, a superfície de referência pode ser um aro elevado que circunda uma janela de detecção e o material flexível pode ser puxado sobre o aro para aplicar uma força de tração através da janela. A tração pode ser conseguida, por exemplo, aplicando sucção ao material flexível via um mandril a vácuo que circunda o aro elevado. A sucção pode ser aplicada como uma alternativa ou suplemento a outros mecanismos de pré-carga aqui estabelecidos.
[0064] Como será evidente a partir dos exemplos aqui estabelecidos, um recipiente pode ser aberto (por exemplo, um poço de uma placa de múltiplos poços, superfície de um chip ou superfície de uma folha) ou o recipiente pode ser encerrado (por exemplo, uma faixa de uma célula de fluxo). Será entendido que, poços de uma placa de múltiplos poços podem opcionalmente ser cobertos para criar um recipiente encerrado e, similarmente, uma folha, correia, fita ou fita pode ter múltiplas camadas, de modo que um lúmen interno ocorra entre camadas. Alternativamente, um recipiente pode ter uma ou mais estruturas abertas, tal como uma calha, poço ou outra estrutura côncava que contenha um fluido. Um recipiente também pode ter uma estrutura convexa ou saliente, tal como um poste ou crista, e, opcionalmente, saliências individuais podem ser cada qual fixadas a um ou mais analitos que serão detectados ou manipulados.
[0065] A pré-carga exemplificada na FIG. 2 cria uma força de empurrar no lado do recipiente (por exemplo, célula de fluxo) que é oposta ao lado do recipiente que contata a superfície de referência. A força de empurrar pode derivar de uma mola, grampo, pressão de ar positiva, pressão de fluido positiva, repulsão de carga, atração de carga, atração magnética ou repulsão magnética. Como alternativa, uma pré-carga pode ser configurada para criar uma força de tração no recipiente. Por exemplo, um material magnético ou ferromagnético que está dentro ou sobre o recipiente pode ser atraído para a superfície de referência ou cargas dentro ou sobre o recipiente podem ser atraídas para a superfície de referência. Neste exemplo, a superfície ou área de referência circundando a superfície de referência pode conter material magnético ou ferromagnético que age como uma pré-carga. Em outra modalidade, a força de tração pode resultar de um mandril a vácuo que é configurado para aplicar sucção a uma área do recipiente que contata a superfície de referência. Em uma modalidade adicional, uma força de fixação magnética pode ser usada, pelo que o recipiente é ensanduichado entre um material magnético ou ferromagnético sobre ou em torno da superfície de referência que atrai um corpo magnético ou ferromagnético que é externo ao lado oposto do recipiente.
[0066] Um aparelho de detecção ou outro aparelho da presente divulgação pode incluir um atuador de varredura que é configurado para deslizar um recipiente ao longo de uma superfície de referência. O recipiente pode deslizar ao longo da superfície de referência e ao longo da superfície da pré-carga. Geralmente, o atuador de varredura é configurado para mover o recipiente enquanto o recipiente está em contato com a superfície de referência sob o impulso de uma pré-carga. No entanto, também é possível transladar o recipiente sem aplicar simultaneamente uma pré-carga ao recipiente. Também é possível transladar o recipiente através de um espaço definido por um mancal que não contata fisicamente o recipiente, tal como um mancal de fluido ou mancal magnético. Por exemplo, um recipiente pode ser posicionado através de forças opostas de uma pré-carga contra um mancal. Atuadores particularmente úteis empregam uma ou mais engrenagens que interagem com perfurações ou roscas em uma célula de fluxo ou em um cartucho que contém a célula de fluxo. Vários exemplos são estabelecidos abaixo.
[0067] Em algumas modalidades, o atuador de varredura pode usar um mecanismo de roda dentada de filme. O recipiente a ser transladado, ou um cartucho que retém o recipiente, pode conter uma trilha de perfurações que engata em uma roda dentada em um aparelho de detecção para obter translação. Como mostrado na configuração exemplar da FIG. 3, a célula de fluxo 101 está alojada no cartucho 125, que contém duas trilhas de perfurações 130 e 140. A trilha de perfuração 130 está localizada perto da borda superior do cartucho 125 e passa paralela à dimensão mais longa ℓ da célula de fluxo. A trilha de perfuração 140 está localizada perto da borda oposta do cartucho 125 e também passa paralela a ℓ. As rodas dentadas 150 e 160 são configuradas para engatar nas trilhas de perfurações 130 e 140, respectivamente, quando impelidas em direção à superfície de referência 117 pela força da mola de pré-carga 103. A célula de fluxo 101 pode ser transladada na dimensão de varredura x, que é paralela a ℓ, girando as rodas dentadas engatadas 150 e 160.
[0068] FIG. 4A mostra um cartucho 400 tendo um inserto 403 para a célula de fluxo 430. O inserto inclui entalhes 404 e 405 que são colocados para facilitar o ajuste ou a remoção da célula de fluxo 430. O cartucho 400 tem uma trilha de perfuração simples 401 perto da borda superior 402. Como mostrado na FIG. 4B, as perfurações são complementares aos dentes na roda dentada 420 e a trilha de perfuração 401 é inserida na face do cartucho 400, desse modo fornecendo uma trilha que engata na guia 410. A guia 410 encaixa na trilha de perfuração 401 para impedir rotação do cartucho 400 no eixo de guinada durante a translação sob a ação da roda dentada 420, desse modo evitando rotação de guinada indesejada da célula de fluxo 430 em relação a um detector. Como mostrado na FIG. 4C, a célula de fluxo 430 inclui uma placa inferior 431 que é dimensionada para encaixe de pressão com o inserto 403 e também inclui uma placa superior 440. Um canal 443 é formado entre as placas 431 e 440 devido à presença de um espaçador ou uma gaxeta. A placa superior 440 também inclui furos 441 e 442 que agem como entrada e saída para o canal 443. Uma vista em perspectiva do cartucho 400 com célula de fluxo montada 430, roda dentada 420 com motor 425 e guia 410 é mostrada na FIG. 4D.
[0069] Outro mecanismo útil para atuação de varredura é uma engrenagem de dentes retos que engata nos dentes em uma borda de uma célula de fluxo ou em uma borda de um cartucho retendo a célula de fluxo. FIG. 5A mostra o cartucho 200 que é encaixado por pressão na célula de fluxo 101 e que tem uma borda inferior serrilhada 240 e borda superior lisa 241. A borda inferior serrilhada 240 engata na engrenagem de dentes retos 230 quando o cartucho 200 é impelido pela mola de pré-carga 103 a contatar uma superfície de referência no corpo rígido 100. O cartucho 200 e a célula de fluxo 101 são transladados girando a engrenagem de dentes retos 230. Guias de roda 210 e 220 engatam na borda lisa 241 do cartucho 200, quando o cartucho 200 é posicionado para contatar a célula de fluxo 101 com uma superfície de referência no corpo rígido 100. As guias de rodas funcionam para impedir rotação do cartucho 200 e da célula de fluxo 101 em torno do eixo de guinada.
[0070] A atuação de varredura também pode empregar um parafuso esférico que engata numa trava roscada em uma célula de fluxo ou em um cartucho retendo a célula de fluxo. FIG. 6A mostra o cartucho 300 que é encaixado por pressão na célula de fluxo 101 e que tem uma trava roscada 311 na parte superior e duas travas de guia 312 e 313 na parte inferior. A trava roscada 311 engata no parafuso 310 quando o cartucho 300 é impelido pela mola de pré- carga 103 para contatar uma superfície de referência no corpo rígido 100. O cartucho 300 e a célula de fluxo 101 são transladados girando o parafuso 310 contra roscas da trava 311. As travas de guia 312 e 313 engatam no trilho 320, quando o cartucho 300 está posicionado para contatar a célula de fluxo 101 com a superfície de referência 117. A trava de guia 312 e 313 funciona para impedir rotação do cartucho 300 e da célula de fluxo 101 em torno do eixo de guinada.
[0071] A atuação de varredura pode usar contato mecânico entre o motor e o recipiente (ou cartucho de recipiente), como exemplificado acima. Alternativamente ou adicionalmente, a interação entre motor e recipiente (ou cartucho de recipiente) pode ser mediada por atração magnética. Por exemplo, o recipiente ou cartucho pode ter um material magnético ou ferromagnético que interage com um componente magnético ou ferromagnético do atuador.
[0072] Se usando contato mecânico ou outras interações para mediar a atuação, um motor linear pode ser usado para acionar o movimento de varredura. Motores lineares exemplares que podem ser usados incluem motores lineares síncronos, motores lineares de indução, motores lineares homopolares e motores lineares piezelétricos.
[0073] Um aparelho da presente divulgação pode ainda incluir um atuador y configurado para mudar a posição translacional relativa do detector e do recipiente ao longo da dimensão y. Tomando como exemplo o aparelho mostrado na FIG. 2, um atuador y pode operar, por exemplo, mudando a posição translacional relativa da objetiva 110 e da superfície de referência 117. Alternativamente ou adicionalmente, um atuador y pode operar mudando a posição translacional relativa da célula de fluxo 101 e da superfície de referência 117. A translação ao longo da dimensão y pode permitir que diferentes faixas de uma célula de fluxo sejam tratadas. Quando uma faixa é mais larga que o campo de visão para a objetiva, a translação y pode ser usada para detectar múltiplas pistas da faixa (isto é, uma primeira pista pode ser detectada por uma varredura ao longo de x e uma segunda pista pode ser tratada por uma etapa ao longo da dimensão y seguida por uma segunda varredura ao longo de x). Um atuador y pode ser configurado de forma semelhante aos atuadores x aqui exemplificados. Por exemplo, um atuador y pode ser configurado para transladar a célula de fluxo enquanto ela é impelida para uma superfície de referência por uma pré-carga. Outros motores escalonadores ou atuadores de translação também podem ser usados para translação x ou y.
[0074] Em modalidades particulares, um aparelho da presente divulgação pode incluir um atuador rotacional configurado para mudar a posição translacional relativa do detector e do recipiente ao longo de um caminho arqueado. Tomando a célula de fluxo exemplar orientada como mostrado na FIG. 1, um atuador rotacional pode girar a célula de fluxo no eixo de guinada. A rotação no eixo de guinada pode ser particularmente útil para varrer faixas ou características que seguem um caminho arqueado. Um atuador rotacional adicional ou alternativo pode girar um recipiente ao longo do eixo de rolagem. A rotação no eixo de guinada pode ser particularmente útil quando o recipiente é um tubo ou cilindro que é orientado para ter seu comprimento ao longo do eixo x.
[0075] Várias modalidades da presente divulgação são exemplificadas em relação a uma objetiva tendo várias lentes para coletar e focar a radiação de um objeto (por exemplo, um recipiente, tal como uma célula de fluxo). Será entendido que qualquer um de uma variedade de elementos ópticos pode servir como uma objetiva em um aparelho ou método da presente divulgação incluindo, por exemplo, uma lente, espelho, fibra óptica, feixe de fibra, matriz de lente ou outro elemento óptico que reúne radiação de um objeto sendo observado, se ou não o elemento óptico também é capaz de focar a radiação. Objetivas ou outros componentes ópticos usados em um aparelho ou método aqui estabelecido podem ser configurados para transmitir radiação em qualquer de uma variedade de faixas espectrais incluindo, mas sem limitação, faixas de raios-X, ultravioleta (UV), visível (VIS), infravermelho (IR), micro-ondas e/ou ondas de rádio.
[0076] Uma objetiva que é usada em um aparelho estabelecido neste documento pode ser colocada para dirigir radiação da superfície interna ou do lúmen de um recipiente, através da parede do recipiente e para um detector, quando a superfície externa do recipiente contata com uma superfície de referência. Em modalidades particulares, uma objetiva e outros componentes opcionais de um sistema óptico podem ser configurados para detecção de luminescência de epi-iluminação (isto é, epi-luminescência), pelo que radiação de excitação é dirigida de uma fonte de radiação, através da objetiva, então através da parede do recipiente para a superfície interna ou o lúmen do recipiente; e pelo que a emissão da superfície interna ou do lúmen do recipiente é dirigida de volta através da parede e pela objetiva (isto é, excitação e emissão passam amabs pela objetiva). Alternativamente, objetivas e outros componentes opcionais de um sistema óptico podem ser configurados para fluorescência de transiluminação, pelo que radiação de excitação é dirigida de uma fonte de radiação através de uma primeira parede de um recipiente para a superfície interna ou o lúmen do recipiente; e pelo que a emissão da superfície interna ou do lúmen do recipiente é dirigida através de outra parede do recipiente e através da objetiva (isto é, emissão passa pela objetiva, excitação não). Outras configurações úteis para detecção de fluorescência incluem aquelas que excitam um recipiente via fluorescência de reflexão interna total (TIRF) ou através de guias de onda. Em qualquer uma de uma variedade de configurações, a fonte de radiação pode formar um circuito estrutural com uma superfície de referência, de modo que um recipiente que contata a referência sob o impulso de uma pré-carga seja adequadamente orientado em relação à fonte de radiação.
[0077] Os objetivos mostrados nas FIGs. 2, 3, 5 e 6 são exemplares, tendo 4 lentes. Qualquer número ou tipo de lente pode ser incluído para se adequar a uma aplicação particular. Objetivos particularmente úteis terão uma abertura numérica que é de pelo menos 0,1 e no máximo 0,9. As aberturas numéricas acima de 0,95 podem ser obtidas usando uma objetiva de imersão, conforme estabelecido em mais detalhes abaixo. Uma objetiva ou outro transmissor pode ser configurado para operar com um sistema de detecção que resolva características (por exemplo, sítios de ácidos nucleicos) em uma superfície que seja separada por menos de 100 µm, 50 µm, 10 µm, 5 µm, 1 µm ou 0,5 µm. O sistema de detecção, incluindo objetiva ou outro transmissor, pode ser configurado para resolver características tendo uma área em uma superfície que é menor que cerca de 1 mm2, 500 µm2, 100 µm2, 25 µm2, 10 µm2, 5 µm2, 1 µm2, 500 nm2 ou 100 nm2.
[0078] Um sistema óptico usado num aparelho ou método estabelecido aqui podem ter um campo de visão que é de pelo menos 0,1 mm2, 0,5 mm2, 1 mm2, 2 mm2, 3 mm2, 4 mm2 ou mais alto. Alternativamente e/ou adicionalmente, o campo de visão pode ser configurado para ter no máximo 4 mm2, 3 mm2, 2 mm2, 1 mm2, 0,5 mm2, 0,1 mm2 ou menos.
[0079] A objetiva, ou outro componente apropriado de um sistema de detecção usado em um aparelho estabelecido neste documento, pode ser configurada para focar em analitos que estão no ou sobre o recipiente. Por exemplo, o aparelho pode incluir um atuador de foco configurado para mudar a posição relativa da objetiva e da superfície de referência na dimensão de foco z. Alinhar fisicamente o recipiente com a superfície de referência sob força de uma pré-carga efetivamente fixa a posição do recipiente na dimensão z, desse modo favorecendo a focalização precisa e robusta durante uma operação de varredura.
[0080] Um aparelho aqui estabelecido pode empregar subsistemas ou componentes ópticos usados em sistemas de sequenciamento de ácido nucleico. Vários desses aparelhos de detecção são configurados para detecção óptica, por exemplo, detecção de sinais fluorescentes. Exemplos de aparelhos de detecção e componentes dos mesmos que podem ser utilizados para detectar um recipiente neste documento são descritos, por exemplo, no Pedido de Patente US 2010/0111768 A1 ou Patente US 7.329.860; 8.951.781 ou 9.193.996, cada uma das quais é incorporada aqui por referência. Outros aparelhos de detecção incluem aqueles comercializados para sequenciamento de ácido nucleico, tal como aqueles fornecidos por IlluminaTM, Inc. (por exemplo, sistemas HiSeqTM, MiSeqTM, NextSeqTM ou NovaSeqTM), Life TechnologiesTM (por exemplo, sistemas ABI PRISMTM, ou SOLiDTM), Pacific Biosciences (por exemplo, sistemas usando Technologia SMRTTM, tal como os sistemas SequelTM ou RS IITM), ou Qiagen (por exemplo, sistema GenereaderTM). Outros detectores úteis são descritos nas Patentes US
5.888.737; 6.175.002; 5.695.934; 6.140.489; ou 5.863.722; ou Publicação de Patente US 2007/007991 A1, 2009/0247414 A1 ou 2010/0111768; ou WO2007/123744, cada uma das quais é incorporada aqui por referência na sua totalidade. Em modalidades particulares, o estágio de um sistema de sequenciamento conhecido pode ser substituído por um aparelho de varredura estabelecido aqui.
[0081] Geralmente, uma objetiva é o elemento óptico do aparelho de detecção que é proximal (isto é, mais próximo) do recipiente que será detectado (por exemplo, célula de fluxo). Em algumas modalidades, o recipiente não precisa incluir nenhum componente óptico. Em modalidades alternativas, um ou mais componentes ópticos, tal como lentes ou fibra óptica, podem ser fornecidos por um recipiente ou por um cartucho ao qual o recipiente é fixado. Por exemplo, a objetiva do aparelho de detecção pode ser configurada para dirigir excitação,
emissão ou outros sinais para o componente óptico que está presente no recipiente ou cartucho. Assim, o componente óptico que é proximal à amostra pode ser fornecido pelo aparelho de detecção ou, alternativamente, pelo recipiente que aloja a amostra.
[0082] Um aparelho de detecção que é usado para observar um recipiente em um método ou aparelho estabelecido neste documento não precisa ser capaz de detecção óptica. Por exemplo, o detector pode ser um detector eletrônico usado para a detecção de prótons ou pirofosfato (ver, por exemplo, Pedido de Patente US 2009/0026082 A1; 2009/0127589 A1; 2010/0137143 A1; ou 2010/0282617 A1, cada um dos quais é incorporado aqui por referência em sua totalidade, ou os sistemas Ion TorrentTM comercialmente disponíveis de ThermoFisher, Waltham, MA) ou como usados em detecção de nanoporos, tal como aqueles comercializados por Oxford NanoporeTM, Oxford UK (por exemplo, sistemas MinIONTM ou PromethIONTM) ou estabelecidos na Patente US 7.001.792; Soni & Meller, Clin. Chem. 53, 1996-2001 (2007); Healy, Nanomed. 2, 459-481 (2007); ou Cockroft, et al. J. Am. Chem. Soc. 130, 818- 820 (2008), cada uma das quais é incorporada aqui por referência.
[0083] Em uma modalidade particular, o aparelho ou os métodos aqui estabelecidos podem ser configurados para microscopia eletrônica de varredura (SEM). Por conseguinte, um feixe de elétrons pode ser produzido por um canhão de elétrons e dirigido para um recipiente por uma ou mais lentes condensadoras, bobinas de varredura e/ou placas defletoras. O sinal pode ser detectado usando um detector de elétrons, tal como um sistema cintilador-fotomultiplicador (por exemplo, um detector Everhart-Thornley).
[0084] Em modalidades particulares, um aparelho de detecção ou outro aparelho da presente divulgação pode fornecer controle de temperatura de um recipiente que será detectado. O controle de temperatura pode ser fornecido controlando a temperatura de uma câmara interna que aloja o recipiente. Alternativamente ou adicionalmente, um recipiente que será detectado pode ser colocado em contato com uma superfície termicamente condutiva que é controlada em temperatura. FIG. 7A mostra uma configuração exemplar para alcançar controle de temperatura de uma célula de fluxo via contato com uma superfície termicamente condutiva. O lado traseiro do corpo de alumínio 460 é fixado a dois elementos térmicos 450 e 451, que estão localizados à esquerda e à direita da depressão cônica 416. Os elementos térmicos podem ser aquecedores de termofolha de poli-imida, elementos Peltier, elementos de aquecimento de metal, elementos de aquecimento de cerâmica, elementos de aquecimento PTC de polímero ou similares. O corpo de alumínio 460 também inclui duas pernas 461 e 462 para fixação ao aparelho de detecção. Como tal, as duas pernas formam parte do circuito estrutural entre a superfície de referência no corpo de alumínio 460 e o aparelho de detecção. Opcionalmente, as pernas 461 e 462 podem ser feitas de um material tendo baixa condutividade térmica. Assim, as pernas podem funcionar para fixar o corpo de alumínio a um aparelho de detecção de uma maneira que isole outros componentes do aparelho de detecção de experimentar flutuações de temperatura indesejadas. Os elementos térmicos 450 e 451 podem ser ativados via fios 452 e 453 para aquecer ou resfriar o corpo de alumínio 460, de modo que uma célula de fluxo no cartucho 400 esteja em contato com o lado oposto do corpo de alumínio 460 e, assim, seja controlada em temperatura. Como mostrado na FIG. 7B, a depressão cônica 416 é configurada para aceitar uma objetiva 410 para detecção de uma célula de fluxo no cartucho 400 através da janela 418. Na configuração mostrada, o cartucho de célula de fluxo 400 é transladado via roda dentada de filme 420 sob o controle do motor rotativo 425.
[0085] Um aparelho de detecção ou outro aparelho da presente divulgação pode incluir um sistema fluídico para fornecer reagentes a um recipiente que será detectado. Por conseguinte, um ou mais reservatórios podem ser conectados fluidicamente a uma válvula de entrada do recipiente. O aparelho pode ainda incluir um abastecimento de pressão para conduzir reagentes dos reservatórios para o recipiente. O aparelho pode incluir um reservatório de resíduos que está conectado fluidicamente ao recipiente para remover reagentes gastos. Tomando como exemplo uma modalidade em que o recipiente é uma célula de fluxo, os reagentes podem ser distribuídos via bomba para a célula de fluxo através da entrada e, então, os reagentes podem fluir através da saída da célula de fluxo para um reservatório de resíduos. Os reservatórios podem incluir reagentes para qualquer de uma variedade de procedimentos analíticos incluindo, mas sem limitação, sequenciamento de ácido nucleico, genotipagem de ácido nucleico, análise de expressão de ácido nucleico, sequenciamento de proteína, análise de ligação de proteína (por exemplo, ELISA), ligação de receptor de pequena molécula, análise de fosforilação de proteína, síntese de ácido nucleico ou síntese de proteína. Alternativamente ou adicionalmente, os reservatórios podem incluir reagentes para um processo preparativo. Exemplos de processos preparativos incluem, mas sem limitação, síntese de ácido nucleico, síntese de peptídeo, montagem de oligonucleotídeos em genes, fotolitografia, nanofabricação ou microfabricação (por exemplo, via gravação a laser), ablação a laser ou similares.
[0086] Um sistema fluídico pode incluir pelo menos um coletor e/ou pelo menos uma válvula para dirigir reagentes dos reservatórios para um recipiente onde a detecção ocorre. Os coletores são particularmente úteis em instrumentos de sequenciamento devido ao número relativamente grande de reagentes diferentes que são distribuídos durante um protocolo de sequenciamento. Protocolos exemplares e reagentes úteis são estabelecidos em mais detalhes abaixo e em referências que são incorporadas aqui por referência. O fluxo de fluido dos reservatórios pode ser selecionado via válvulas, tal como uma válvula solenoide (por exemplo, aquelas fabricadas por Takasago Electric, Japan), válvula de esfera, válvula de diafragma ou válvula rotativa.
[0087] Um ou mais componentes fluídicos usados em um aparelho de detecção ou outro aparelho da presente divulgação podem ser alojados em um transportador fluídico que é separável dos componentes de detecção. Um transportador fluídico exemplar 600 é mostrado na FIG. 8A. O transportador fluídico 600 inclui um alojamento 601 tendo volume interno suficiente para alojar reservatórios de reagente 603, reservatórios de resíduos 602 e um eixo de pistão 604 para uma bomba externa. Qualquer um de uma variedade de componentes fluídicos pode ser alojado em uma caixa fluídica incluindo, mas não limitada a, um ou mais reservatórios, linhas de fluido, válvulas ou bombas. O transportador de caixa fluídica inclui travas 610 e 611 que são configuradas para engatar com ganchos em um aparelho de detecção. Ver, por exemplo, o gancho de comutação 701 na FIG. 9. A célula de fluxo 430 é retida dentro do cartucho 400 e o cartucho 400 é retido na caixa fluídica 600 via gancho 616 e guias 616 e 617. Como mostrado no recorte expandido da FIG. 8B e na vista lateral FIG. 8D, o gancho 615 inclui um dente 614 que se insere na trilha 401 para reter o cartucho 400 no lugar. As guias 616 e 617 completam uma fixação de três pontos engatando na borda inferior do cartucho 400. A pré-carga 620, embora mostrada na posição retraída na FIG.8D, pode ser estendida para empurrar contra o lado traseiro do cartucho 400, desse modo funcionando com o gancho 615 e as guias 616 e 617 para reter o cartucho no lugar por forças compressivas.
[0088] A caixa fluídica 600 inclui aberturas, como mostrado na FIG. 8D e FIG. 8F. Para fins de mostrar conexões fluídicas para a célula de fluxo 430, a FIG. 8F mostra uma vista em perspectiva da caixa 600 que foi esvaziada de vários outros componentes fluídicos. A abertura 605 é configurada para aceitar o pistão de uma bomba externa. O pistão pode ser acionado por um aparelho de detecção para permitir controle de fluxo de fluido através da célula de fluxo 430 durante um procedimento analítico (por exemplo, um procedimento de sequenciamento de ácido nucleico), mas o pistão não precisa contatar diretamente quaisquer fluidos na caixa 600 ou na célula de fluxo 430. Por conseguinte, o aparelho de detecção pode constituir um componente “seco” que não faz contato direto com fluidos, ao passo que a caixa 600 e a célula de fluxo 430 constituem componentes “úmidos”. A caixa fluídica 600 inclui duas aberturas alongadas 621 e 622 que são configuradas para acomodar os tubos 661 e 662, respectivamente. A forma alongada permite que os tubos se movam ao longo da dimensão x quando a célula de fluxo é transladada durante a varredura. Assim, os tubos podem permanecer engatados com a célula de fluxo e os reservatórios fluídicos durante uma operação de varredura.
[0089] A célula de fluxo 430 pode ser transladada independentemente da caixa 600 via movimento do cartucho, como estabelecido anteriormente neste documento, por exemplo, em conexão com a FIG. 4. Como tal, a caixa 600 permanece estacionária enquanto a célula de fluxo 430 é movida. Alternativamente, uma célula de fluxo pode ser fixada a uma caixa, de modo que a caixa e a célula de fluxo sejam transladadas como uma unidade. Em uma alternativa adicional, um ou mais componentes de detecção de um aparelho de detecção podem ser movidos enquanto a célula de fluxo e/ou a caixa fluídica estão estacionárias.
[0090] As interações entre a caixa fluídica 600 e os componentes de um aparelho de detecção são mostradas na FIG. 9. A vista em perspectiva na FIG. 9A e a vista superior na FIG. 9B, mostram a caixa 600 engatada de uma maneira que imprensa o cartucho de célula de fluxo 400 entre a caixa 600 e o corpo de alumínio 460. Quando engatado, o cartucho de célula de fluxo 400 contata a roda dentada 420, de modo que o motor 425 possa acionar a translação da célula de fluxo na mesma. A translação fará com que a célula de fluxo se mova pela objetiva 721, que por sua vez é configurada para dirigir excitação de fluorescência do fluorômetro 720 para a célula de fluxo e dirigir emissão de fluorescência da célula de fluxo para o fluorômetro 720.
[0091] O mecanismo de engatar a caixa 600 e o cartucho de célula de fluxo 400 com um aparelho de detecção ou outro aparelho da presente divulgação pode ser semelhante a inserir um cassete de 8 faixas em um reprodutor de áudio. A célula de fluxo 430 e o cartucho 400 são conectados à caixa 600, de modo que um usuário não precise manipular diretamente a célula de fluxo 430, em vez disso enviando-a ao aparelho de detecção manipulando a caixa 600, muito parecidamente um usuário não precisa manipular a fita dentro do cassete de 8 faixas. Da mesma forma, componentes fluídicos individuais não precisam ser manipulados individualmente, mas podem engatar adequadamente com atuadores no aparelho de detecção quando a caixa 600 é colocado adequadamente no aparelho de detecção.
[0092] A caixa fluídica 600 é desengatada do aparelho de detecção na FIG. 9C, que ilustra elementos mecânicos que podem ser usados pelo aparelho de detecção para controlar a função da caixa fluídica 600. O aparelho de detecção pode incluir um sensor ou comutador que responde à presença da caixa fluídica e atua interações funcionais. No exemplo da FIG. 9, o gancho de comutador 701 é deslocado quando a caixa 600 é adequadamente engatada. Este deslocamento pode ativar uma ou mais funções. Por exemplo, o lado inferior da caixa fluídica 600 pode incluir uma ou mais aberturas que são posicionadas para aceitar um ou mais atuadores de válvula 711 na plataforma
710. Os atuadores de válvula, embora mostrados na posição ereta para fins de ilustração, podem ser retraídos para a plataforma 710 quando a caixa fluídica 600 não está presente. Os atuadores de válvula podem ser elevados em resposta ao deslocamento do gancho de comutador 701 e/ou em resposta a software de controle para o aparelho de detecção. Por conseguinte, os um ou mais atuadores de válvula 711 podem ser usados para controlar fluxo de fluidos para a célula de fluxo, a partir da célula de fluxo e/ou entre reservatórios dentro da caixa. Em outro exemplo, o componente de bomba 702 do aparelho de detecção pode engatar com componentes fluídicos da caixa 600 via abertura 710, por exemplo, inserindo um pistão. A interação do componente de bomba 702 com a caixa fluídica 600 pode ser atuada diretamente devido a deslocamento de comutador de gancho 701 e/ou em resposta a software de controle para o aparelho de detecção.
[0093] O circuito estrutural entre a célula de fluxo 430 e o fluorômetro 720 inclui superfície de referência 417, corpo de alumínio 460, pernas 461 e 462, uma placa ou base à qual as pernas 461 e 462 são conectadas e fluorômetro 720, que também é fixado à placa ou base.
[0094] FIG. 10 mostra um mecanismo que pode ser usado para engatar uma célula de fluxo com um aparelho de detecção. FIG. 10A mostra uma vista lateral e detalhes expandidos do cartucho fluídico 600 e do cartucho de célula de fluxo 400 quando não engatados com um aparelho de detecção. Quando a caixa fluídica 600 não está engatada, o cartucho de célula de fluxo 400 está em contato com o gancho 615 e as guias 616 e 617. FIG. 10B mostra um detalhe expandido da configuração que resulta quando a caixa 600 é engatada com o aparelho de detecção. Especificamente, o cartucho de célula de fluxo 400 é movido em direção à parede da caixa 600, desengatando do gancho 615 e das guias 616 e 617.
[0095] Um mecanismo para mudar a posição do cartucho de célula de fluxo 400 é mostrado na FIG. 10E, que é uma vista em detalhes da interface entre a caixa 600, o cartucho de célula de fluxo 400 e o corpo de alumínio 460. FIG. 10E é um detalhe da FIG. 10D, que é um corte ao longo da linha m na FIG. 10C. Quando a caixa 600 é engatada adequadamente no aparelho de detecção, o gancho 615 e as guias 616 e 617 são inseridos nos entalhes 471, 472 e 473 no corpo de alumínio 460. Os entalhes 471, 472 e 473 têm uma profundidade suficiente para que a compressão da caixa em direção ao corpo de alumínio 460 faça com que o lado frontal do cartucho de célula de fluxo 400 engate na roda dentada 420 e o lado frontal da célula de fluxo 430 entre em contato com a superfície de referência 417. A compressão também resulta no lado traseiro do cartucho de célula de fluxo 400 contatando o pé de compressão 102. Desta forma, a célula de fluxo 430 é pressionada contra a superfície de referência 417 para alinhamento com a objetiva 410, que observa a célula de fluxo 430 através da janela 418. A célula de fluxo 430 pode ser transladada via interação da roda dentada 420 com a trilha de perfuração 401.
[0096] Embora interações entre uma caixa fluídica e um aparelho de detecção tenham sido exemplificadas aqui usando contatos mecânicos, será entendido que outros mecanismos de comutação mecânica podem ser utilizados. Comutadores eletrônicos também podem ser usados incluindo, por exemplo, aqueles que são ativados por sensores eletrônicos (por exemplo, Bluetooth), sensores magnéticos, sensores de radiofrequência (por exemplo, RFID), sensores de pressão, sensores ópticos (por exemplo, códigos de barras) ou similares.
[0097] A caixa fluídica e os componentes estabelecidos acima são exemplares. Outras caixas fluídicas e componentes fluídicos que podem ser utilizados com um aparelho de detecção da presente divulgação são estabelecidos no Pedido de Patente US de propriedade comum 15/922.661, que reivindica o benefício do Pedido Provisional US 62/481.289 e Pedido de Patente US 2017/0191125 A1, cada um dos quais é incorporado aqui por referência. Mais ainda, uma caixa fluídica semelhante pode ser usada com outro aparelho da presente divulgação, tal como aparelho de reator, e o outro aparelho pode ser configurado conforme estabelecido acima para interfacear com uma caixa.
[0098] Opcionalmente, um aparelho de detecção ou outro aparelho da presente divulgação pode incluir ainda uma unidade de processamento de computador (CPU) que é configurada para operar um ou mais dos componentes de sistema aqui estabelecidos. A mesma ou diferente CPU pode interagir com o sistema para adquirir, armazenar e processar sinais (por exemplo, sinais detectados em um método aqui estabelecido). Em modalidades particulares, uma CPU pode ser usada para determinar, a partir dos sinais, a identidade do nucleotídeo que está presente em uma localização particular em um ácido nucleico de modelo. Em alguns casos, a CPU identificará uma sequência de nucleotídeos para o modelo a partir dos sinais que são detectados.
[0099] Uma CPU útil pode incluir, por exemplo, um ou mais de um sistema de computador pessoal, servidor, sistema de computador de servidor, thin client, thick client, dispositivo portátil ou laptop, sistema de multiprocessador, sistema baseado em microprocessador, decodificador, eletrônicos de consumidor programáveis, PC em rede, sistema de minicomputador, sistema de computador mainframe, telefone inteligente ou ambiente de computação em nuvem distribuído que inclua qualquer um dos sistemas ou dispositivos acima. A CPU pode incluir um ou mais processadores ou unidades de processamento, uma arquitetura de memória que pode incluir RAM e memória não volátil. A arquitetura de memória pode ainda incluir meio de armazenamento de sistema de computador removível/não removível, volátil/não volátil. Além disso, a arquitetura de memória pode incluir um ou mais leitores para ler e gravar em um meio magnético não removível, não volátil, tal como um disco rígido, uma unidade de disco magnético para ler e gravar em um disco magnético removível não volátil e/ou uma unidade de disco óptico para ler ou gravar em um disco óptico removível não volátil, tal como um CD-ROM ou DVD-ROM. A CPU também pode incluir uma variedade de meios legíveis do sistema de computador. Esses meios podem ser qualquer meio disponível que seja acessível por um ambiente de computação em nuvem, tal como meio volátil e não volátil, e meio removível e não removível.
[00100] A arquitetura de memória pode incluir pelo menos um produto de programa tendo pelo menos um módulo de programa implementado como instruções executáveis que são configuradas para controlar um ou mais componentes de um aparelho aqui estabelecido ou para executar uma ou mais porções de um método aqui estabelecido. Por exemplo, instruções executáveis podem incluir um sistema operacional, um ou mais programas de aplicativos, outros módulos de programas e dados de programas. Geralmente, módulos de programas podem incluir rotinas, programas, objetos, componentes, lógica, estruturas de dados e assim por diante, que executam tarefas particulares, tal como processamento de sinais detectados em um método aqui estabelecido.
[00101] Os componentes de uma CPU podem ser acoplados por um barramento interno que pode ser implementado como um ou mais de quaisquer de vários tipos de estruturas de barramento, incluindo um barramento de memória ou controlador de memória, um barramento periférico, uma porta gráfica acelerada e um processador ou barramento local usando qualquer de uma variedade de arquiteturas de barramento. A título de exemplo, e não de limitação, essas arquiteturas incluem barramento Industry Standard Architecture (ISA), barramento Micro Channel Architecture (MCA), barramento Enhanced ISA (EISA), barramento local Video Electronics Standards Association (VESA) e barramento Peripheral Component Interconnects (PCI).
[00102] Uma CPU pode opcionalmente comunicar com um ou mais dispositivos externos, tal como um teclado, um dispositivo apontador (por exemplo, um mouse), um monitor, tal como uma interface de usuário gráfica (GUI) ou outro dispositivo que facilite a interação de um usuário com o sistema de detecção de ácido nucleico. Da mesma forma, a CPU pode comunicar com outros dispositivos (por exemplo, via placa de rede, modem etc.). Essa comunicação pode ocorrer via interfaces I/O. Mais ainda, uma CPU de um sistema aqui pode comunicar com uma ou mais redes, tal como uma rede de área local (LAN), uma rede de área ampla geral (WAN) e/ou uma rede pública (por exemplo, a Internet) via um adaptador de rede adequado.
[00103] FIG. 11 mostra uma vista em perfil cortada de um arranjo óptico exemplar que usa óptica de imersão. O arranjo inclui uma objetiva 710 que inclui um alojamento 720 e várias lentes 711, 712 e 715. O número, a posição e a forma das lentes é exemplar e pode variar de acordo com a prescrição desejada. Também está incluído o corpo rígido 700, a célula de fluxo 701 e o cartucho da célula de fluxo 702. O cartucho de célula de fluxo 702 inclui entrada 741 e saída 742 para mover reagentes de fluido para dentro e para fora da célula de fluxo. O lado inferior do corpo rígido 700 tem uma superfície de referência 717 que fica vedada pela célula de fluxo 710 quando uma pré- carga é aplicada, por exemplo, conforme estabelecido usando as configurações estabelecidas acima. Oposto a esta vedação, o corpo rígido 700 inclui uma depressão cônica 716 que é formada para aceitar a ponta da objetiva 710. O espaço 716 entre o corpo rígido 700, a objetiva 710 e a vedação pode ser preenchido com um fluido de imersão, tal como um óleo ou solvente aquoso que é combinado em índice com a objetiva. Como tal, o fluido de imersão entrará em contato diretamente com a lente proximal 715 da objetiva 710 e a superfície da célula de fluxo 701. O fluido pode ser mantido no espaço 716 por vedações 731 e 732, que são opcionalmente flexíveis. O fluido pode ser adicionado e/ou removido do espaço 716 via linha 733. Óptica de imersão pode fornecer várias vantagens sobre óptica que imageia através do ar incluindo, por exemplo, a capacidade de obter abertura numérica (NA) maior que 0,95, capacidade de imagear em maiores profundidades em um recipiente e aliviar tolerâncias na espessura e uniformidade de paredes de recipiente através das quais a objetiva resolve objetos.
[00104] A presente divulgação fornece métodos que são particularmente úteis para realizar reações cíclicas. Cada ciclo pode incluir distribuir reagentes para a reação para uma célula de fluxo ou outro recipiente onde, opcionalmente, a reação ou os produtos da reação serão observados. Cada ciclo pode ainda incluir varredura do recipiente usando aparelhos ou métodos aqui estabelecidos. Os métodos são exemplificados aqui no contexto de uma reação de sequenciamento de ácido nucleico. No entanto, aqueles versados na técnica entenderão a partir do ensino aqui descrito como modificar os métodos e o aparelho para outras reações cíclicas, tal como reações de síntese de ácido nucleico, reações de sequenciamento de peptídeo, reações de síntese de peptídeo, reações de síntese de pequenas moléculas combinatórias ou similares. No entanto, o método não precisa ser cíclico e pode, em vez disso, ser executado em uma configuração não repetitiva, por exemplo, para observar uma única reação ou ou um único fenômeno.
[00105] Reações de sequenciamento particularmente úteis são as reações Sequencing By BindingTM (SBBTM), como descrito na Publicação de Patente US de propriedade comum US 2017/0022553 A1; Pedido de Patente US 62/447.319 do qual o Pedido de Patente US 2018/0044727 A1 reivindica prioridade; 62/440.624 do qual o Pedido de Patente US 2018/0187245 A1 reivindica prioridade; ou 62/450.397 do qual o Pedido de Patente US 2018/0208983 A1 reivindica prioridade, cada um dos quais é incorporado aqui por referência. Geralmente, os métodos para determinar a sequência de uma molécula de ácido nucleico de modelo podem ser baseados na formação de um complexo ternário (entre polimerase, ácido nucleico iniciado e nucleotídeo cognato) sob condições especificadas. O método pode incluir uma fase de exame seguida por uma fase de incorporação de nucleotídeo.
[00106] A fase de exame pode ser realizada em uma célula de fluxo (ou outro recipiente), a célula de fluxo contendo pelo menos uma molécula de ácido nucleico de modelo iniciada com um iniciador distribuindo para a célula de fluxo reagentes para formar uma primeira mistura de reação. A mistura de reação pode incluir o ácido nucleico de modelo iniciado, uma polimerase e pelo menos um tipo de nucleotídeo. A interação da polimerase e de um nucleótido com a(s) molécula(s) de ácido nucleico de modelo iniciada(s) pode ser observada em condições em que o nucleótido não é adicionado covalentemente ao(s) iniciador(es); e a próxima base em cada ácido nucleico de modelo pode ser identificada usando a interação observada da polimerase e do nucleotídeo com a(s) molécula(s) de ácido nucleico de modelo iniciada(s). A interação entre o modelo iniciado, polimerase e nucleotídeo pode ser detectada em uma variedade de esquemas. Por exemplo, os nucleotídeos podem conter um marcador detectável. Cada nucleotídeo pode ter um marcador distinguível em relação a outros nucleotídeos. Alternativamente, alguns ou todos os diferentes tipos de nucleotídeos podem ter o mesmo marcador e os tipos de nucleotídeos podem ser distinguidos com base em distribuições separadas de diferentes tipos de nucleotídeos para a célula de fluxo. Em algumas modalidades, a polimerase pode ser marcada. As polimerases associadas que são associadas a diferentes tipos de nucleotídeos podem ter marcadores únicos que distinguem o tipo de nucleotídeo ao qual estão associadas. Alternativamente, as polimerases podem ter marcadores semelhantes e os diferentes tipos de nucleotídeos podem ser distinguidos com base em distribuições separadas de diferentes tipos de nucleotídeos para a célula de fluxo. A detecção pode ser realizada varrendo a célula de fluxo usando um aparelho ou método aqui estabelecido.
[00107] Durante a fase de exame, a discriminação entre nucleotídeos corretos e incorretos pode ser facilitada por estabilização do complexo ternário. Uma variedade de condições e reagentes pode ser útil. Por exemplo, o iniciador pode conter uma fração de bloqueio reversível que impede fixação covalente de nucleotídeo; e/ou cofatores que são necessários para extensão, tal como íons de metal divalentes, podem estar ausentes; e/ou cátions divalentes inibidores que inibem a extensão do iniciador à base de polimerase podem estar presentes; e/ou a polimerase que está presente na fase de exame pode ter uma modificação e/ou mutação química que inibe a extensão do iniciador; e/ou os nucleotídeos podem ter modificações químicas que inibem a incorporação, tal como modificações 5’ que removem ou alteram a fração trifosfato nativa. A fase de exame pode incluir varredura da célula de fluxo usando aparelho e métodos aqui estabelecidos.
[00108] A fase de extensão pode, então, ser realizada criando condições na célula de fluxo onde um nucleotídeo pode ser adicionado ao iniciador em cada molécula de ácido nucleico de modelo. Em algumas modalidades, isto envolve remoção de reagentes usados na fase de exame e substituição deles por reagentes que facilitam extensão. Por exemplo, reagentes de exame podem ser substituídos por uma polimerase e nucleotídeo(s) que é(são) capaz(es) de extensão. Alternativamente, um ou mais reagentes podem ser adicionados à reação de fase de exame para criar condições de extensão. Por exemplo, cátions divalentes catalíticos podem ser adicionados a uma mistura de exame que era deficiente nos cátions e/ou inibidores da polimerase podem ser removidos ou desativados e/ou nucleotídeos competentes de extensão podem ser adicionados e/ou um reagente de desbloqueio pode ser adicionado para tornar a extensão de iniciador(es) competente e/ou polimerase competente em extensão pode ser adicionada.
[00109] Será entendido que qualquer de uma variedade de reações de sequenciamento de ácido nucleico pode ser realizada usando um aparelho e método da presente divulgação. Outros métodos de sequenciamento exemplares são estabelecidos abaixo.
[00110] Técnicas de sequenciameto por síntese (SBS) podem ser usadas. SBS geralmente envolve a extensão enzimática de um iniciador nascente através da adição iterativa de nucleotídeos contra uma fita modelo à qual o iniciador é hibridizado. Resumidamente, SBS pode ser iniciada contatando ácidos nucleicos alvo, fixados a sítios em um recipiente, com um ou mais nucleotídeos marcados, DNA polimerase, etc. Esses sítios em que um iniciador é estendido usando o ácido nucleico alvo como modelo incorporará um nucleotídeo marcado que pode ser detectado. A detecção pode incluir varredura usando um aparelho ou método aqui estabelecido. Opcionalmente, os nucleotídeos marcados podem incluir ainda uma propriedade de terminação reversível que termina a extensão de iniciador adicional uma vez que um nucleotídeo foi adicionado a um iniciador. Por exemplo, um análogo de nucleotídeo tendo uma fração terminadora reversível pode ser adicionado a um iniciador de modo que a extensão subsequente não possa ocorrer até que um agente de desbloqueio seja distribuído para remover a fração. Assim, para modalidades que usam terminação reversível, um reagente de desbloqueio pode ser distribuído ao recipiente (antes ou depois de a detecção ocorrer). As lavagens podem ser realizadas entre as várias etapas de distribuição. O ciclo pode ser realizado n vezes para estender o iniciador por n nucleotídeos, desse modo detectando uma sequência de comprimento n. Procedimentos SBS exemplares, reagentes e componentes de detecção que podem ser prontamente adaptados para uso com um aparelho de detecção produzido pelos métodos da presente divulgação são descritos, por exemplo, em Bentley et al., Nature 456:53-59 (2008), WO 04/018497; WO 91/06678; WO 07/123744; Patente US 7.057.026; 7.329.492; 7.211.414; 7.315.019 ou 7.405.281 e Pedido de Patente US 2008/0108082 A1, cada um dos quais é aqui incorporado por referência. Também úteis são métodos SBS que estão disponíveis comercialmente de Illumina, Inc. (San Diego, CA).
[00111] Algumas modalidades de SBS incluem detecção de um próton liberado mediante incorporação de um nucleotídeo em um produto de extensão. Por exemplo, sequenciamento baseado em detecção de prótons liberados pode usar reagentes e um detector elétrico que sao comercialmente disponíveis de ThermoFisher (Waltham, MA) ou descritos na Publicação de Patente US 2009/0026082 A1; 2009/0127589 A1; 2010/0137143 A1; ou 2010/0282617 A1, cada uma das quais é incorporada aqui por referência.
[00112] Outros procedimentos de sequenciamento podem ser usados, tal como pirossequenciamento. Pirossequenciamento detecta a liberação de pirofosfato inorgânico (PPi) quando nucleotídeos são incorporados em um iniciador nascente hibridado a uma fita de ácido nucleico de modelo (Ronaghi, et al., Analytical Biochemistry 242 (1), 84-9 (1996); Ronaghi, Genome Res. 11 (1), 3-11 (2001); Ronaghi et al. Science 281 (5375), 363 (1998); Patentes US
6.210.891; 6.258.568 e 6.274.320, cada uma das quais é aqui incorporada por referência). Em pirossequenciamento, PPi liberado pode ser detectado ao ser convertido em adenosina trifosfato (ATP) por ATP sulfurilase e a ATP resultante pode ser detectada via fótons produzidos por luciferase. Assim, a reação de sequenciamento pode ser monitorada via um sistema de detecção de luminescência que é configurado para varrer um recipiente usando o aparelho e os métodos aqui estabelecidos.
[00113] Reações de sequenciamento por ligação também são úteis incluindo, por exemplo, aquelas descritas em Shendure et al. Science 309:1728-1732 (2005); Patente US 5.599.675; ou Patente US 5.750.341, cada uma das quais é aqui incorporada por referência. Algumas modalidades podem incluir procedimentos de sequenciamento por hibridização como descrito, por exemplo, em Bains et al., Journal of Theoretical Biology 135 (3), 303-7 (1988); Drmanac et al., Nature Biotechnology 16, 54-58 (1998); Fodor et al., Science 251 (4995), 767-773 (1995); or WO 1989/10977, cada um dos quais é aqui incorporado por referência. Em ambos os procedimentos de sequenciamento por ligação e sequenciamento por hibridização, iniciadores que são hibridizados a modelos de ácido nucleico são submetidos a ciclos repetidos de extensão por ligação de oligonucleotídeo. Tipicamente, os oligonucleotídeos são marcados fluorescentemente e podem ser detectados para determinar a sequência do modelo, por exemplo, usando um aparelho ou método de varredura aqui estabelecido.
[00114] Algumas modalidades podem utilizar métodos envolvendo monitoramento em tempo real de atividade de DNA polimerase. Por exemplo, incorporações de nucleotídeos podem ser detectadas por meio de interações de transferência de energia de ressonância de fluorescência (FRET) entre uma polimerase portadora de fluoróforo e nucleotídeos marcados com gama-fosfato ou com guias de onda de modo zero (ZMW). Técnicas e reagentes para sequenciamento via detecção FRET e ou ZMW que podem ser modificados para uso em um aparelho ou método aqui estabelecido são descritos, por exemplo, em Levene et al. Science 299, 682-686 (2003); Lundquist et al. Opt. Lett. 33, 1026-1028 (2008); Korlach et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 1176- 1181 (2008); ou Patentes US 7.315.019; 8.252.911 ou 8.530.164, cujas divulgações são aqui incorporadas por referência.
[00115] As etapas para os métodos de sequenciamento acima podem ser realizadas ciclicamente. Por exemplo, as etapas de exame e extensão de um método SBBTM podem ser repetidas, de modo que em cada ciclo um único nucleotídeo correto próximo seja examinado (isto é, o nucleotídeo correto próximo sendo um nucleotídeo que liga corretamente ao nucleotídeo em um ácido nucleico de modelo está localizado imediatamente 5’ da base no modelo que é hibridizado à extremidade 3’ do iniciador hibridizado) e, subsequentemente, um único nucleotídeo correto próximo é adicionado ao iniciador. Qualquer número de ciclos de um método de sequenciamento aqui estabelecido pode ser realizado incluindo, por exemplo, pelo menos 1, 2, 5, 10, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100, 150 ou mais ciclos. Alternativamente ou adicionalmente, não são realizados mais de 150, 100, 75, 50, 40, 30, 25, 20, 10, 5, 2 ou 1 ciclos.
[00116] Modelo(s) de ácido nucleico a serem sequenciados podem ser adicionados a um recipiente usando qualquer de uma variedade de métodos conhecidos. Em algumas modalidades, uma única molécula de ácido nucleico será sequenciada. A molécula de ácido nucleico pode ser distribuída a um recipiente e, opcionalmente, pode ser fixada a uma superfície no recipiente. Em algumas modalidades, a molécula é submetida ao sequenciamento de molécula única. Alternativamente, múltiplas cópias do ácido nucleico podem ser feitas e o conjunto resultante pode ser sequenciado. Por exemplo, o ácido nucleico pode ser amplificado em uma superfície (por exemplo, na parede interna de uma célula de fluxo) usando técnicas estabelecidas em mais detalhes abaixo.
[00117] Em modalidades multiplex, uma variedade de moléculas de ácido nucleico diferentes (isto é, uma população tendo uma variedade de sequências diferentes) é sequenciada. As moléculas podem opcionalmente ser fixadas a uma superfície em um recipiente. Os ácidos nucleicos podem ser fixados em sítios únicos na superfície e moléculas de ácido nucleico únicas que são espacialmente distinguíveis uma da outra podem ser sequenciadas em paralelo. Alternativamente, os ácidos nucleicos podem ser amplificados na superfície para produzir uma pluralidade de conjuntos fixados à superfície. Os conjuntos podem ser espacialmente distinguíveis e sequenciados em paralelo.
[00118] Um método estabelecido neste documento pode usar qualquer de uma variedade de técnicas de amplificação em um recipiente. Técnicas exemplares que podem ser usadas incluem, mas sem limitação, reação em cadeia da polimerase (PCR), amplificação de círculo rolante (RCA), amplificação de deslocamento múltiplo (MDA), amplificação de ponte ou amplificação de iniciador aleatória (RPA). Em modalidades particulares, um ou mais iniciadores usados para amplificação podem ser fixados a uma superfície em um recipiente. Em tais modalidades, a extensão dos iniciadores fixados à superfície ao longo dos ácidos nucleicos de modelo resultará em cópias dos modelos sendo fixadas à superfície. Métodos que resultam em um ou mais sítios em um suporte sólido, onde cada sítio é fixado a múltiplas cópias de um modelo de ácido nucleico particular, podem ser chamados de métodos de “agrupamento”.
[00119] Em modalidades de PCR, um ou ambos os iniciadores utilizados para amplificação podem ser fixados a uma superfície. Os formatos que utilizam duas espécies de iniciador fixadas são frequentemente referidos como amplificação de ponte, porque amplicons de fita dupla formam uma estrutura semelhante a ponte entre os dois iniciadores fixados que flanqueiam a sequência de modelo que foi copiada. Reagentes e condições exemplares que podem ser utilizados para amplificação de ponte são descritos, por exemplo, na Patente US 5.641.658 ou 7.115.400; Publicação de Patente US 2002/0055100 A1, 2004/0096853 A1, 2004/0002090 A1, 2007/0128624 A1 ou 2008/0009420 A1, cada uma das quais é aqui incorporada por referência. A amplificação de PCR também pode ser realizada com um dos iniciadores de amplificação fixados à superfície e o segundo iniciador em solução. Um formato exemplar que utiliza uma combinação de um iniciador fixado à fase sólida e um iniciador de fase de solução é conhecido como caminhada de iniciador e pode ser realizado como descrito na Patente US 9.476.080, que é aqui incorporada por referência. Outro exemplo é a PCR de emulsão que pode ser realizada como descrito, por exemplo, em Dressman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100: 8817-8822 (2003), WO 05/010145, ou Publicação de Patente US 2005/0130173 A1 ou 2005/0064460 A1, cada uma das quais é aqui incorporada por referência.
[00120] Técnicas de RCA podem ser usadas em um método estabelecido aqui. Reagentes exemplares que podem ser usados em uma reação de RCA e princípios pelos quais RCA produz amplicons são descritos, por exemplo, em Lizardi et al., Nat. Genet. 19:225-232 (1998) ou Pedido de Patente US 2007/0099208 A1, cada um dos quais é aqui incorporado por referência. Os iniciadores usados para RCA podem estar em solução ou fixados a uma superfície em uma célula de fluxo.
[00121] Técnicas de MDA também podem ser usadas em um método da presente divulgação. Alguns reagentes e condições úteis para MDA são descritos, por exemplo, em Dean et al., Proc Natl. Acad. Sci. USA 99:5261-66 (2002); Lage et al., Genome Research 13:294-307 (2003); Walker et al., Molecular Methods for Virus Detection, Academic Press, Inc., 1995; Walker et al., Nucl. Acids Res. 20:1691-96 (1992); ou Patente US 5.455.166; 5.130.238; ou 6.214.587, cada um dos quais é incorporado aqui por referência. Iniciadores usados para MDA podem estar em solução ou fixados a uma superfície em um recipiente.
[00122] Em modalidades particulares, uma combinação das técnicas de amplificação exemplificadas acima pode ser usada. Por exemplo, RCA e MDA podem ser usadas em uma combinação em que RCA é usada para gerar um amplicon concatemérico em solução (por exemplo, usando iniciadores de fase de solução). O amplicon pode, então, ser usado como um modelo para MDA usando iniciadores que são fixados a uma superfície em um recipiente. Neste exemplo, amplicons produzidos após as etapas combinadas de RCA e MDA serão fixados ao recipiente. Os amplicons conterão geralmente repetições concateméricas de uma sequência de nucleotídeo de alvo.
[00123] Moldes de ácido nucleico que são usados em um método ou uma composição neste documento podem ser DNA, tal como DNA genômico, DNA sintético, DNA amplificado, DNA complementar (cDNA) ou similares. RNA também pode ser usado, tal como mRNA, RNA ribossômico, tRNA ou semelhante. Análogos de ácido nucleico também podem ser usados como modelos neste documento. Assim, uma mistura de ácidos nucleicos aqui utilizados pode ser derivada de uma fonte biológica, fonte sintética ou produto de amplificação. Iniciadores aqui utilizados podem ser DNA, RNA ou análogos dos mesmos.
[00124] Organismos exemplares dos quais os ácidos nucléicos podem ser derivados incluem, por exemplo, aqueles de um mamífero, tal como roedor, camundongo, rato, coelho, porquinho da índia, ungulado, cavalo, ovelha, porco, cabra, vaca, gato, cachorro, primata, primata humano ou não humano; uma planta, tal como Arabidopsis thaliana, milho, sorgo, aveia, trigo, arroz, canola ou soja; uma alga, tal como Chlamydomonas reinhardtii; um nematódeo, tal como Caenorhabditis elegans; um inseto, tal como Drosophila melanogaster, mosquito, mosca da fruta, abelha ou aranha; um peixe, tal como peixe-zebra; um réptil; um anfíbio, tal como um sapo ou Xenopus laevis; um dictyostelium discoideum; um fungo, tal como pneumocystis carinii, Takifugu rubripes, levedura, Saccharamoyces cerevisiae ou Schizosaccharomyces pombe; ou um plasmodium falciparum. Ácidos nucleicos também podem ser derivados de um procariota, tal como uma bactéria, Escherichia coli, staphylococci ou mycoplasma pneumoniae; um archae; um vírus, tal como vírus da Hepatite C ou vírus da imunodeficiência humana; ou um viroide. Ácidos nucleicos podem ser derivados de uma cultura ou população homogênea dos organismos acima ou, alternativamente, de uma coleção de vários organismos diferentes, por exemplo, em uma comunidade ou um ecossistema. Ácidos nucleicos podem ser isolados usando métodos conhecidos na técnica incluindo, por exemplo, aqueles descritos em Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbor Laboratory, New York (2001) ou em Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, Baltimore, Md. (1998), cada um dos quais é incorporado aqui por referência. Células, tecidos, fluidos biológicos, proteínas e outras amostras podem ser obtidas destes organismos e detectadas usando um aparelho ou método aqui estabelecido.
[00125] Um ácido nucleico de modelo pode ser obtido de um método preparativo, tal como isolamento de genoma, fragmentação de genoma, clonagem de gene e/ou amplificação. O modelo pode ser obtido de uma técnica de amplificação, tal como reação em cadeia da polimerase (PCR),
amplificação de círculo rolante (RCA), amplificação de deslocamento múltiplo (MDA) ou similares. Métodos exemplares para isolar, amplificar e fragmentar ácidos nucleicos para produzir modelos para análise em uma matriz são estabelecidos na Patente US 6.355.431 ou 9.045.796, cada uma das quais é incorporada aqui por referência. A amplificação também pode ser realizada usando um método estabelecido em Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbor Laboratory, New York (2001) or in Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, Baltimore, Md. (1998), cada um dos quais é incorporado aqui por referência.
[00126] A presente divulgação fornece ainda um aparelho de detecção que inclui (a) um recipiente tendo um lúmen e uma parede, em que a parede tem uma superfície interna e uma superfície externa, em que a parede tem uma pluralidade de contatos discretos entre a superfície interna e a superfície externa, em que a superfície interna contata o lúmen e em que a pluralidade de contatos discretos ocupa um comprimento ℓ em uma dimensão de varredura x; (b) uma superfície transmissiva; (c) uma pré-carga configurada para impelir contatos discretos na superfície externa do recipiente a contatar a superfície transmissiva; opcionalmente, a área da superfície transmissiva pode ter um comprimento máximo na dimensão de varredura x que é mais curto que o comprimento ℓ; (d) um atuador de varredura configurado para deslizar o recipiente ao longo da superfície transmissiva na dimensão de varredura x; e (e) um detector configurado para adquirir sinais dos contatos discretos através da superfície transmissiva.
[00127] Como exemplificado em várias modalidades neste documento, sinais ópticos podem ser retransmitidos para um aparelho de detecção via superfície transmissiva que é transparente a sinais ópticos. Um objetivo serve como um transmissor útil de sinais ópticos de um recipiente para um detector. Em algumas modalidades, o transmissor é uma matriz de lentes. As lentes na matriz podem ser configuradas para coletar sinais de (ou dirigir energia para)
áreas diferentes em um plano xy. As lentes podem ser dispostas para coletar sinais de áreas contíguas no plano xy ou, alternativamente, as áreas que são observadas podem ser separadas por regiões intersticiais que não são observadas quando as áreas são observadas. Em algumas modalidades, o recipiente inclui uma matriz de sítios que é configuradoa para ser observada por uma matriz de lentes. Cada lente pode ser configurada para observar simultaneamente um ou mais sítios na matriz de sítios. Por exemplo, cada lente pode ser configurada para observar pelo menos 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100 ou mais sítios em uma variedade de sítios. Alternativamente ou adicionalmente, cada lente pode ser configurada para observar no máximo 100, 81, 64, 49, 36, 25, 16, 9, 4 ou 1 sítio em uma matriz de sítios. Por conseguinte, é fornecida uma modalidade em que cada lente é configurada para observar um único sítio.
[00128] Cada lente em uma matriz de lentes pode ser alinhada com seu próprio trem óptico para dirigir radiação para um ou mais detectores. Alternativamente, múltiplas lentes podem ser combinadas em um trem óptico comum para dirigir radiação para um ou mais detectores. Os trens ópticos podem incluir qualquer de uma variedade de componentes ópticos incluindo, mas não se limitando a, uma lente colimadora para colimar sinais da matriz de sítios, um elemento de separação de cor para separar espectralmente radiação; e uma lente de focalização para focar radiação dos sítios para um detector. Configurações exemplares para uma matriz de lentes e uma matriz de sítios observados pelas lentes são fornecidas na Patente US 9.581.550, que é aqui incorporada por referência. Por exemplo, os sítios da matriz podem ser guias de onda de modo zero (ZMWs).
[00129] Outros transmissores podem ser usados conforme apropriado para a energia ou o sinal a ser transmitido. Por exemplo, uma superfície transmissiva pode conduzir sinais elétricos, sinais térmicos, sinais magnéticos, sinais de pressão, sinais de áudio ou similares. Contatos elétricos temporários, tal como pinos de mola, podem ser usados para transmitir sinais elétricos entre a superfície transmissiva e o recipiente. Um transmissor que está presente em um aparelho estabelecido neste documento pode transmitir energia de uma variedade de formas incluindo, mas sem limitação, os sinais acima mencionados.
[00130] Em uma modalidade específica, a superfície transmissiva ou a superfície interna do recipiente inclui um detector eletrônico, tal como um transistor de efeito de campo (FET) ou semicondutor de óxido metálico complementar (CMOS). Detectores eletrônicos particularmente úteis incluem, por exemplo, aqueles usados para aplicações de sequenciamento de ácidos nucleicos, tal como aqueles usados para detecção de prótons, conforme estabelecido na Publicação de Pedido de Patente US 2009/0026082 A1; 2009/0127589 A1; 2010/0137143 A1; ou 2010/0282617 A1, cada uma das quais é incorporada aqui por referência. Também úteis são detectores eletrônicos usados para detectar sinais ópticos incluindo, por exemplo, aqueles estabelecidos na Publicação de Pedido de Patente US 2009/0197326 A1; 2015/0293021 A1; 2016/0017416 A1; ou 2016/0356715 A1, cada uma das quais é incorporada aqui por referência.
[00131] O aparelho e os métodos da presente divulgação foram exemplificados no contexto de uso para reações de sequenciamento de ácido nucleico. O aparelho e os métodos também podem ser utilizados para outras aplicações analíticas. Geralmente, aplicações analíticas que são realizadas em microscópios de varredura podem ser aplicadas a aparelhos e métodos da presente divulgação. Por exemplo, os métodos ou o aparelho podem ser configurados para varrer micromatrizes que são usadas para analisar a atividade enzimática, ligação de ligandos a receptores, ligação de ácidos nucleicos complementares entre si, presença de mutações (tal como polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs)) em ácidos nucleicos, nível de expressão para espécies de RNA. Micromatrizes que são detectadas via marcadores ópticos, tal como fluoróforos, são particularmente aplicáveis. Amostras biológicas maiores, tal como células ou tecidos, podem ser detectadas usando um método ou aparelho deste documento. Novamente, as modalidades de detecção que utilizam sondas ou manchas detectadas opticamente são particularmente aplicáveis. Outros usos incluem avaliação de produtos fabricados para os quais a qualidade ou outras características são avaliadas via varredura microscópica. Produtos exemplares incluem, mas sem limitação, chips de computador, sensores, componentes eletrônicos e outros dispositivos que são microfabricados ou nanofabricados. Testes conhecidos na técnica de diagnóstico molecular podem ser modificados para uso em um aparelho ou método estabelecido aqui, tal como ensaios de ligação (por exemplo, ensaio imunossorvente ligado a enzima (ELISA)), ensaios em tempo real de reação em cadeia da polimerase e similares.
[00132] O aparelho e os métodos aqui estabelecidos no contexto de detecção de reações podem ser prontamente modificados para uso em métodos preparativos. Em modalidades particulares, a presente divulgação fornece um aparelho de reator. Um aparelho de reator pode incluir (a) um recipiente tendo um lúmen e uma parede, em que a parede tem uma superfície interna e uma superfície externa, em que a superfície interna contata o lúmen; (b) uma superfície de referência que forma um circuito estrutural com uma fonte de energia; (c) uma pré-carga configurada para impelir a superfície externa do recipiente para contatar uma área na superfície de referência; (d) um atuador de varredura configurado para deslizar o recipiente ao longo da superfície de referência em uma dimensão de varredura; e (e) um transmissor configurado para dirigir energia da fonte de energia para a superfície interna ou o lúmen, quando a superfície externa do recipiente é impelida pela pré-carga para contatar a superfície de referência.
[00133] Também é fornecido um método para realizar reações em um recipiente. O método pode incluir (a) transladar um recipiente ao longo de uma superfície de referência de um aparelho de reator, em que o recipiente compreende um lúmen e uma parede, em que o lúmen compreende reagentes, em que a superfície de referência contata pelo menos uma porção do recipiente durante a translação e em que a superfície de referência forma um circuito estrutural com a fonte de energia; e (b) dirigir energia da fonte de energia para os reagentes, em que o recipiente é impelido para a superfície de referência por uma pré-carga o direcionamento da energia para os reagentes, desse modo realizando reações no recipiente.
[00134] Um método para realizar reações pode incluir (a) distribuir energia de um aparelho de reator para um primeiro subconjunto de reagentes em um recipiente enquanto aplicando uma pré-carga a uma primeira porção do recipiente, em que a pré-carga posiciona o primeiro subconjunto de reagentes para ocupar um plano xy de uma zona de reação, em que a pré-carga não é aplicada a uma segunda porção do recipiente;(b) transladar o recipiente para posicionar um segundo subconjunto de reagentes no plano xy da zona de reação; e (c) distribuir energia do aparelho de reator para o segundo subconjunto dos analitos no recipiente enquanto aplicando a pré-carga a uma segunda porção do recipiente, em que a pré-carga posiciona o segundo subconjunto dos analitos para ocupar o plano xy, em que o a pré-carga não é aplicada à primeira porção do recipiente, desse modo realizando reações no recipiente.
[00135] Fontes de energia exemplares que podem ser usadas no aparelho aqui incluem, mas sem limitação, fontes de radiação, tal como laser, diodo emissor de luz (LED), lâmpada, fonte de micro-ondas ou gerador de raios-x; fonte de eletricidade; fonte de feixe de íons, tal como um duoplasmitron; emissor de elétrons, tal como filamento quente ou catodo oco; fonte de corrente elétrica; ou fonte de voltagem.
[00136] Ao longo deste pedido foram referenciadas várias publicações, patentes e/ou pedidos de patentes. As divulgações destes documentos em suas totalidades são por meio deste incorporadas por referência neste pedido.
[00137] O termo “compreendendo” se destina aqui a ser aberto, incluindo não apenas os elementos recitados, mas englobando ainda quaisquer elementos adicionais.
[00138] Conforme usado aqui, o termo “cada”, quando usado em referência a uma coleção de itens, se destina a identificar um item individual na coleção, mas não se refere necessariamente a todos os itens da coleção. Exceções podem ocorrer se a divulgação explícita ou o contexto determinarem claramente o contrário.
[00139] Um número de modalidades foi descrito. No entanto, será entendido que várias modificações podem ser feitas. Por conseguinte, outras modalidades estão dentro do escopo das reivindicações a seguir.

Claims (39)

Reivindicações
1. Aparelho de detecção, caracterizado pelo fato de que compreende (a) um recipiente compreendendo um lúmen e uma parede, em que a parede compreende uma superfície interna e uma superfície externa, em que a superfície interna contata o lúmen; (b) uma superfície de referência que forma, com um detector, um laço estrutural no qual a superfície de referência permanece rotacionalmente fixa em relação ao detector; (c) uma pré-carga configurada para impelir a superfície externa do vaso para contatar uma área na superfície de referência; (d) um atuador de varredura configurado para deslizar o recipiente ao longo da superfície de referência e ao longo da pré-carga em uma dimensão de varredura, enquanto a superfície de referência permanece rotacionalmente fixa em relação ao detector; e (e) um transmissor configurado para dirigir, para o detector, um sinal da superfície interna ou do lúmen, quando a superfície externa do recipiente é impelida pela pré-carga para contatar a superfície de referência.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pré-carga é configurada para criar uma força de tração ou uma força de empurrar no recipiente.
3. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a pré-carga tem uma área de contato com o recipiente, que não é maior do que a área de contato entre a superfície de referência e o recipiente.
4. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a pré-carga compreende um material compressível configurado para contatar o recipiente ou pelo menos um mancal de esferas configurado para contatar o recipiente.
5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a dimensão de varredura está num plano xy de um sistema de coordenadas Cartesianas.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um actuador z configurado para mudar a posição relativa do transmissor e da superfície de referência na dimensão Z do sistema de coordenadas Cartesianas.
7. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações 5 a 6, caracterizado pelo fato de que a dimensão de varredura é linear ao longo da dimensão X do plano xy.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um actuador y configurado para mudar a posição translacional relativa do recipiente e a superfície de referência ao longo da dimensão y.
9. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 8, caracterizado pelo fato de que a superfície externa tem comprimento ℓ na dimensão de varredura x, em que a área de contato na superfície de referência tem um comprimento máximo na dimensão de varredura x que é mais curto do que o comprimento ℓ.
10. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 9, caracterizado pelo fato de que a dimensão de varredura é um caminho arqueado no plano xy.
11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 10, caracterizado pelo fato de que o transmissor compreende uma matriz de lentes, em que cada lente na matriz é configurada para observar uma área discreta no plano xy.
12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que cada lente na matriz de lentes é configurada para observar um único sítio em uma matriz de sítios que estão presentes no recipiente.
13. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o atuador de varredura compreende uma engrenagem configurada para interagir com perfurações no recipiente.
14. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o atuador de varredura compreende um acionamento linear magnético configurado para interagir com um componente magnético ou ferromagnético do recipiente.
15. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o sinal compreende radiação e em que o transmissor compreende uma objetiva óptica.
16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a superfície de referência circunda uma abertura para a objetiva.
17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a pré-carga tem uma área de contato com o recipiente que é oposta à superfície de referência que circunda a abertura.
18. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma fonte de radiação que forma um circuito estrutural com a superfície de referência.
19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a fonte de radiação é configurada para dirigir energia através do transmissor e, então, para a superfície interna ou o lúmen quando a superfície externa do recipiente é impelida pela pré-carga para contatar a superfície de referência.
20. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que o recipiente compreende uma célula de fluxo tendo uma entrada e saída em comunicação de fluido com o lúmen e em que a superfície interna da parede compreende uma matriz de diferentes sítios de ácido nucleico.
21. Método para varrer um recipiente, caracterizado pelo fato de que compreende (a) transladar um recipiente ao longo de uma superfície de referência de um aparelho de detecção, em que o recipiente compreende um lúmen e uma parede, em que o lúmen compreende analitos, em que a superfície de referência contata pelo menos uma porção do recipiente durante a translação e em que a superfície de referência forma, com um detector, um circuito estrutural no qual a superfície de referência permanece rotacionalmente fixa em relação ao detector durante a translação; e (b) detectar os analitos em diferentes locais ao longo do recipiente usando o detector, em que o vaso é impelido para a superfície de referência por uma pré-carga durante a detecção, desse modo varrendo o recipiente.
22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a superfície de referência contata apenas uma porção do comprimento do recipiente a qualquer tempo durante a translação,
23. Método, de acordo com qualquer das reivindicações 21 a 22, caracterizado pelo fato de que os sinais compreendem sinais ópticos produzidos por pelo menos um dos analitos.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o aparelho de detecção compreende ainda uma objetiva que é configurada para transmitir sinais ópticos do lúmen para o detector.
25. Método, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que compreende ainda focar a objetiva mudando a distância relativa entre a objetiva e a superfície de referência.
26. Método, de acordo com qualquer das reivindicações 24 a 25, caracterizado pelo fato de que a objetiva observa o recipiente através de uma abertura na superfície de referência.
27. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a pré-carga tem uma área de contato com o recipiente que é oposta a uma área da superfície de referência que circunda a abertura.
28. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 27, caracterizado pelo fato de que a translação compreende mudar a posição translacional do recipiente e da superfície de referência em uma direção linear ou em uma direção arqueada.
29. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 28, caracterizado pelo fato de que a translação compreende contatar uma engrenagem rotativa com perfurações no recipiente ou em um cartucho que retém o recipiente.
30. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 29, caracterizado pelo fato de que a translação compreende interações magnéticas de um atuador linear com um material magnético ou ferromagnético no recipiente ou em um cartucho que segura o recipiente.
31. Método, de acordo com qualquer das reivindicações 21 a 30, caracterizado pelo fato de que o recipiente é impelido para a superfície de referência por uma pré-carga durante a translação.
32. Método, de acordo com qualquer das reivindicações 21 a 31, caracterizado pelo fato de que a detecção compreende detectar analitos que estão fixados a uma superfície interna da parede.
33. Método, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que os analitos formam uma matriz de sítios na superfície interna da parede.
34. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que o aparelho de detecção compreende ainda uma matriz de lentes que é configurada para transmitir sinais ópticos da matriz de sítios para o detector.
35. Método, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que cada lente na matriz de lentes é configurada para observar um único sítio em uma matriz de sítios.
36. Método, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que a detecção compreende resolver sítios da matriz que estão presentes em uma densidade de pelo menos 100 sítios por cm2.
37. Método, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que a varredura do recipiente é realizada em um método de sequenciamento de ácidos nucleicos nos sítios.
38. Aparelho de reator, caracterizado pelo fato de que compreende (a) um recipiente compreendendo um lúmen e uma parede, em que a parede compreende uma superfície interna e uma superfície externa, em que a superfície interna contata o lúmen; (b) uma superfície de referência que forma, com uma fonte de energia, um laço estrutural no qual a superfície de referência permanece rotacionalmente fixa em relação a fonte de energia; (c) uma pré-carga configurada para impelir a superfície externa do vaso para contatar uma área na superfície de referência; (d) um atuador de varredura configurado para deslizar o recipiente ao longo da superfície de referência e ao longo da pré-carga em uma dimensão de varredura, enquanto a superfície de referência permanece rotacionalmente fixa em relação à fonte de energia; e (e) um transmissor configurado para dirigir energia da fonte de energia para a superfície interna ou o lúmen, quando a superfície externa do recipiente é impelida pela pré-carga para contatar a superfície de referência.
39. Método para realizar reações em um recipiente, caracterizado pelo fato de que compreende (a) transladar um recipiente ao longo de uma superfície de referência de um aparelho de reator, em que o recipiente compreende um lúmen e uma parede, em que o lúmen compreende reagentes, em que a superfície de referência contata pelo menos uma porção do recipiente durante a translação, em que a superfície de referência forma, com uma fonte de energia, um circuito estrutural no qual a superfície de referência permanece rotacionalmente fixa em relação à fonte de energia durante a translação; e (b) dirigir energia da fonte de energia para os reagentes em diferentes locais ao longo do recipiente, em que o recipiente é impelido para a superfície de referência por uma pré-carga durante o direcionamento da energia para os reagentes, desse modo realizando reações no recipiente.
Petição 870200029933, de 05/03/2020, pág. 67/84 Eixo de Rolagem Eixo de Inclinação 1/18
Varredura
Eixo de Guinada
DETALHE C ESCALA 2:1
BR112020003229A 2017-08-15 2018-08-15 Aparelho e métodos de varredura úteis para detecção de analitos químicos e biológicos BR112020003229A8 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762545606P 2017-08-15 2017-08-15
US62/545,606 2017-08-15
PCT/US2018/000164 WO2019035897A1 (en) 2017-08-15 2018-08-15 SCANNING APPARATUS AND METHODS USEFUL FOR DETECTION OF CHEMICAL OR BIOLOGICAL ANALYTES

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112020003229A2 true BR112020003229A2 (pt) 2020-08-18
BR112020003229A8 BR112020003229A8 (pt) 2023-05-09

Family

ID=63686053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112020003229A BR112020003229A8 (pt) 2017-08-15 2018-08-15 Aparelho e métodos de varredura úteis para detecção de analitos químicos e biológicos

Country Status (10)

Country Link
US (4) US10858701B2 (pt)
EP (1) EP3668651B1 (pt)
JP (1) JP2021500531A (pt)
KR (1) KR20200075814A (pt)
CN (2) CN114563419A (pt)
AU (1) AU2018317826B2 (pt)
BR (1) BR112020003229A8 (pt)
CA (1) CA3072136A1 (pt)
SG (1) SG11202000964UA (pt)
WO (1) WO2019035897A1 (pt)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3072136A1 (en) 2017-08-15 2019-02-21 Omniome, Inc. Scanning apparatus and methods useful for detection of chemical and biological analytes
US10768173B1 (en) 2019-09-06 2020-09-08 Element Biosciences, Inc. Multivalent binding composition for nucleic acid analysis
CN211311477U (zh) 2018-12-04 2020-08-21 欧姆尼欧美公司 测序系统
JP7499767B2 (ja) 2018-12-07 2024-06-14 エレメント バイオサイエンシーズ，インク． フローセルデバイスおよびその使用
WO2020132350A2 (en) 2018-12-20 2020-06-25 Omniome, Inc. Temperature control for analysis of nucleic acids and other analytes
CN113613787B (zh) 2019-02-20 2023-06-13 加利福尼亚太平洋生物科学股份有限公司 用于检测化学和生物分析物的扫描装置和方法
WO2020252186A1 (en) 2019-06-11 2020-12-17 Omniome, Inc. Calibrated focus sensing
US10656368B1 (en) 2019-07-24 2020-05-19 Omniome, Inc. Method and system for biological imaging using a wide field objective lens
CN114728996B (zh) 2019-09-10 2022-11-29 加利福尼亚太平洋生物科学股份有限公司 核苷酸的可逆修饰
US11287422B2 (en) 2019-09-23 2022-03-29 Element Biosciences, Inc. Multivalent binding composition for nucleic acid analysis
DE202019106694U1 (de) 2019-12-02 2020-03-19 Omniome, Inc. System zur Sequenzierung von Nukleinsäuren in Fluidschaum
CN115243792A (zh) 2020-02-04 2022-10-25 加利福尼亚太平洋生物科学股份有限公司 流通池及其制造和使用方法
JP2023529565A (ja) * 2020-05-14 2023-07-11 ガスポロックス エイビー 容器内のガスの濃度を判定するシステムおよび方法
CA3182266A1 (en) 2020-06-11 2021-12-16 Vadim Lobanov Methods and systems for computational decoding of biological, chemical, and physical entities
GB2596597A (en) * 2020-07-03 2022-01-05 Xrapid France Sas Microscope apparatus
US20220412998A1 (en) 2021-06-24 2022-12-29 Nautilus Biotechnology, Inc. Methods and systems for assay refinement
US12092578B2 (en) 2022-03-29 2024-09-17 Nautilus Subsidiary, Inc. Integrated arrays for single-analyte processes

Family Cites Families (85)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3572888A (en) * 1968-09-10 1971-03-30 Olympus Optical Co Rotary and transversely adjustable microscope stage
US3765745A (en) * 1972-04-10 1973-10-16 Zeiss Stiftung Microscope stage
US4012112A (en) * 1975-08-25 1977-03-15 Honeywell Inc. Microscope stage positioning system
US4704013A (en) * 1984-09-14 1987-11-03 Bausch & Lomb Incorporated Auxiliary adjusting mechanism for optical instruments
GB8810400D0 (en) 1988-05-03 1988-06-08 Southern E Analysing polynucleotide sequences
US4902132A (en) * 1988-06-13 1990-02-20 Hipple Cancer Research Corporation Automated capillary scanning system
US5130238A (en) 1988-06-24 1992-07-14 Cangene Corporation Enhanced nucleic acid amplification process
CA2044616A1 (en) 1989-10-26 1991-04-27 Roger Y. Tsien Dna sequencing
US5455166A (en) 1991-01-31 1995-10-03 Becton, Dickinson And Company Strand displacement amplification
EP0567681B1 (en) * 1992-04-30 1997-07-23 Becton, Dickinson and Company Method and apparatus for controlling coordinate displacements of a platform
US5587833A (en) * 1993-07-09 1996-12-24 Compucyte Corporation Computerized microscope specimen encoder
US5374395A (en) * 1993-10-14 1994-12-20 Amoco Corporation Diagnostics instrument
JPH09510351A (ja) 1994-03-16 1997-10-21 ジェン−プローブ・インコーポレイテッド 等温鎖置換核酸増幅法
US5552278A (en) 1994-04-04 1996-09-03 Spectragen, Inc. DNA sequencing by stepwise ligation and cleavage
US5641658A (en) 1994-08-03 1997-06-24 Mosaic Technologies, Inc. Method for performing amplification of nucleic acid with two primers bound to a single solid support
US5695934A (en) 1994-10-13 1997-12-09 Lynx Therapeutics, Inc. Massively parallel sequencing of sorted polynucleotides
US5750341A (en) 1995-04-17 1998-05-12 Lynx Therapeutics, Inc. DNA sequencing by parallel oligonucleotide extensions
GB9620209D0 (en) 1996-09-27 1996-11-13 Cemu Bioteknik Ab Method of sequencing DNA
GB9626815D0 (en) 1996-12-23 1997-02-12 Cemu Bioteknik Ab Method of sequencing DNA
US7622294B2 (en) 1997-03-14 2009-11-24 Trustees Of Tufts College Methods for detecting target analytes and enzymatic reactions
US6023540A (en) 1997-03-14 2000-02-08 Trustees Of Tufts College Fiber optic sensor with encoded microspheres
US6327410B1 (en) 1997-03-14 2001-12-04 The Trustees Of Tufts College Target analyte sensors utilizing Microspheres
WO1998044152A1 (en) 1997-04-01 1998-10-08 Glaxo Group Limited Method of nucleic acid sequencing
US5888737A (en) 1997-04-15 1999-03-30 Lynx Therapeutics, Inc. Adaptor-based sequence analysis
CA2307287C (en) * 1997-10-17 2009-08-04 Accumed International, Inc. High-precision computer-aided microscope system
JP4344474B2 (ja) * 1998-02-03 2009-10-14 ザ ガバメント オブ ザ ユナイテッド ステイツ オブ アメリカ， リプリゼンテッド バイ ザ セクレタリー オブ ザ デパートメント オブ ヘルス アンド ヒューマン サービシーズ レーザ捕捉顕微分析のための機械的処理システム
AR021833A1 (es) 1998-09-30 2002-08-07 Applied Research Systems Metodos de amplificacion y secuenciacion de acido nucleico
WO2000063437A2 (en) 1999-04-20 2000-10-26 Illumina, Inc. Detection of nucleic acid reactions on bead arrays
US6355431B1 (en) 1999-04-20 2002-03-12 Illumina, Inc. Detection of nucleic acid amplification reactions using bead arrays
US6274320B1 (en) 1999-09-16 2001-08-14 Curagen Corporation Method of sequencing a nucleic acid
US6770441B2 (en) 2000-02-10 2004-08-03 Illumina, Inc. Array compositions and methods of making same
US7001792B2 (en) 2000-04-24 2006-02-21 Eagle Research & Development, Llc Ultra-fast nucleic acid sequencing device and a method for making and using the same
AU2001282881B2 (en) 2000-07-07 2007-06-14 Visigen Biotechnologies, Inc. Real-time sequence determination
WO2002044425A2 (en) 2000-12-01 2002-06-06 Visigen Biotechnologies, Inc. Enzymatic nucleic acid synthesis: compositions and methods for altering monomer incorporation fidelity
AR031640A1 (es) 2000-12-08 2003-09-24 Applied Research Systems Amplificacion isotermica de acidos nucleicos en un soporte solido
GB0127564D0 (en) 2001-11-16 2002-01-09 Medical Res Council Emulsion compositions
US7057026B2 (en) 2001-12-04 2006-06-06 Solexa Limited Labelled nucleotides
US20040002090A1 (en) 2002-03-05 2004-01-01 Pascal Mayer Methods for detecting genome-wide sequence variations associated with a phenotype
SI3363809T1 (sl) 2002-08-23 2020-08-31 Illumina Cambridge Limited Modificirani nukleotidi za polinukleotidno sekvenciranje
US7595883B1 (en) 2002-09-16 2009-09-29 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Biological analysis arrangement and approach therefor
WO2005003375A2 (en) 2003-01-29 2005-01-13 454 Corporation Methods of amplifying and sequencing nucleic acids
US9045796B2 (en) 2003-06-20 2015-06-02 Illumina, Inc. Methods and compositions for whole genome amplification and genotyping
EP1641809B2 (en) 2003-07-05 2018-10-03 The Johns Hopkins University Method and compositions for detection and enumeration of genetic variations
EP2789383B1 (en) 2004-01-07 2023-05-03 Illumina Cambridge Limited Molecular arrays
EP3415641B1 (en) 2004-09-17 2023-11-01 Pacific Biosciences Of California, Inc. Method for analysis of molecules
GB0507835D0 (en) 2005-04-18 2005-05-25 Solexa Ltd Method and device for nucleic acid sequencing using a planar wave guide
US8445194B2 (en) 2005-06-15 2013-05-21 Callida Genomics, Inc. Single molecule arrays for genetic and chemical analysis
US7514952B2 (en) 2005-06-29 2009-04-07 Altera Corporation I/O circuitry for reducing ground bounce and VCC sag in integrated circuit devices
US7405281B2 (en) 2005-09-29 2008-07-29 Pacific Biosciences Of California, Inc. Fluorescent nucleotide analogs and uses therefor
GB0522310D0 (en) 2005-11-01 2005-12-07 Solexa Ltd Methods of preparing libraries of template polynucleotides
US7329860B2 (en) 2005-11-23 2008-02-12 Illumina, Inc. Confocal imaging methods and apparatus
EP1989508A4 (en) 2006-02-10 2009-05-20 Monogen Inc APPARATUS AND APPARATUS OF DIGITAL IMAGE DATA COLLECTION SOFTWARE OF SPECIMENS BASED ON MICROSCOPE SUPPORT
EP2021503A1 (en) 2006-03-17 2009-02-11 Solexa Ltd. Isothermal methods for creating clonal single molecule arrays
EP4105644A3 (en) * 2006-03-31 2022-12-28 Illumina, Inc. Systems and devices for sequence by synthesis analysis
AU2007309504B2 (en) 2006-10-23 2012-09-13 Pacific Biosciences Of California, Inc. Polymerase enzymes and reagents for enhanced nucleic acid sequencing
US8349167B2 (en) 2006-12-14 2013-01-08 Life Technologies Corporation Methods and apparatus for detecting molecular interactions using FET arrays
US8262900B2 (en) 2006-12-14 2012-09-11 Life Technologies Corporation Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays
EP2677308B1 (en) 2006-12-14 2017-04-26 Life Technologies Corporation Method for fabricating large scale FET arrays
EP2255014A4 (en) 2008-02-12 2011-05-18 Pacific Biosciences California COMPOSITIONS AND METHODS FOR USE IN ANALYTICAL REACTIONS
AU2009288696A1 (en) 2008-09-05 2010-03-11 Pacific Biosciences Of California, Inc. Sequencing by cognate sampling
US20100137143A1 (en) 2008-10-22 2010-06-03 Ion Torrent Systems Incorporated Methods and apparatus for measuring analytes
CN104774754B (zh) * 2009-05-15 2017-11-17 生物梅里埃有限公司 用于微生物检测设备的自动化加载机构
WO2011090949A2 (en) 2010-01-19 2011-07-28 Illumina, Inc. Methods and compositions for processing chemical reactions
JP2012013952A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Sony Corp ステージ装置及び顕微鏡
CN103370425B (zh) 2010-12-17 2019-03-19 生命技术公司 用于核酸扩增的方法、组合物、系统、仪器和试剂盒
US8951781B2 (en) 2011-01-10 2015-02-10 Illumina, Inc. Systems, methods, and apparatuses to image a sample for biological or chemical analysis
CN102590087B (zh) * 2011-01-10 2015-11-25 伊鲁米那股份有限公司 用于生物或化学分析的样品的成像方法
CA2867665C (en) 2012-04-03 2022-01-04 Illumina, Inc. Integrated optoelectronic read head and fluidic cartridge useful for nucleic acid sequencing
AU2013306373B2 (en) 2012-08-20 2017-09-07 Illumina, Inc. Method and system for fluorescence lifetime based sequencing
CN105228748B (zh) * 2013-03-15 2017-10-10 金马克诊断股份有限公司 用于操纵可变形流体容器的系统、方法和设备
JP6167382B2 (ja) * 2013-04-09 2017-07-26 サクラ精機株式会社 遠心塗抹装置及び密閉回転容器
WO2014194028A1 (en) 2013-05-31 2014-12-04 Pacific Biosciences Of California, Inc Analytical devices having compact lens train arrays
WO2015089092A1 (en) 2013-12-10 2015-06-18 Illumina, Inc. Biosensors for biological or chemical analysis and methods of manufacturing the same
WO2016010975A2 (en) 2014-07-15 2016-01-21 Illumina, Inc. Biochemically activated electronic device
GB201416422D0 (en) 2014-09-17 2014-10-29 Illumina Cambridge Ltd Flexible tape-based chemistry apparatus
CA3077811C (en) * 2015-03-24 2024-02-27 Illumina, Inc. Methods, carrier assemblies, and systems for imaging samples for biological or chemical analysis
US9612685B2 (en) * 2015-04-09 2017-04-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Force-sensitive touch sensor compensation
US10077470B2 (en) 2015-07-21 2018-09-18 Omniome, Inc. Nucleic acid sequencing methods and systems
CA3009651A1 (en) 2015-12-30 2017-07-06 Omniome, Inc. Sequencing device
AU2017313718B2 (en) 2016-08-15 2023-09-14 Pacific Biosciences Of California, Inc. Method and system for sequencing nucleic acids
CA3048415C (en) 2016-12-30 2023-02-28 Omniome, Inc. Method and system employing distinguishable polymerases for detecting ternary complexes and identifying cognate nucleotides
EP3571319A1 (en) 2017-01-20 2019-11-27 Omniome, Inc. Process for cognate nucleotide detection in a nucleic acid sequencing workflow
WO2018187013A1 (en) * 2017-04-04 2018-10-11 Omniome, Inc. Fluidic apparatus and methods useful for chemical and biological reactions
CN107287106A (zh) * 2017-08-10 2017-10-24 卡尤迪生物科技宜兴有限公司 使用定量pcr和数字pcr进行核酸检测的新颖方法和系统
CA3072136A1 (en) 2017-08-15 2019-02-21 Omniome, Inc. Scanning apparatus and methods useful for detection of chemical and biological analytes

Also Published As

Publication number Publication date
AU2018317826B2 (en) 2022-11-24
US20210054453A1 (en) 2021-02-25
US20190055596A1 (en) 2019-02-21
US10858703B2 (en) 2020-12-08
KR20200075814A (ko) 2020-06-26
CN111182972B (zh) 2022-03-08
WO2019035897A1 (en) 2019-02-21
EP3668651A1 (en) 2020-06-24
JP2021500531A (ja) 2021-01-07
AU2018317826A1 (en) 2020-02-20
SG11202000964UA (en) 2020-02-27
US20200063201A1 (en) 2020-02-27
EP3668651B1 (en) 2024-05-01
US10858701B2 (en) 2020-12-08
CN114563419A (zh) 2022-05-31
CA3072136A1 (en) 2019-02-21
US20190055598A1 (en) 2019-02-21
US10501796B2 (en) 2019-12-10
BR112020003229A8 (pt) 2023-05-09
CN111182972A (zh) 2020-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112020003229A2 (pt) aparelho e métodos de varredura úteis para detecção de analitos químicos e biológicos
US11504711B2 (en) Fluidic apparatus and methods useful for chemical and biological reactions
US11732298B2 (en) Methods for biological sample processing and analysis
US11644636B2 (en) Method and system for biological imaging using a wide field objective lens
JP2010516281A (ja) 高スループット化学反応用装置
CN113490547A (zh) 在样品处理和检测期间为受控环境实现屏障
US11747323B2 (en) Methods and systems for analyte detection and analysis
US11680950B2 (en) Scanning apparatus and methods for detecting chemical and biological analytes
US11644406B2 (en) Calibrated focus sensing

Legal Events

Date Code Title Description
B350 Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette]
B06W Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette]
B25C Requirement related to requested transfer of rights

Owner name: OMNIOME, INC. (US)

Free format text: A FIM DE ATENDER A TRANSFERENCIA, REQUERIDA ATRAVES DA PETICAO NO 870220080333 DE 05/09/2022, E NECESSARIO APRESENTAR GUIA DE RECOLHIMENTO, CODIGO 248, RELATIVA A ALTERACAO DE NOME OCORRIDA ANTES DA TRANSFERENCIA. ALEM DISSO, E PRECISO APRESENTAR A GUIA DE CUMPRIMENTO DE EXIGENCIA.

B25K Entry of change of name and/or headquarter and transfer of application, patent and certificate of addition of invention: republication

Owner name: OMNIOME, INC. (US)

Free format text: RETIFICACAO DO DESPACHO 25.3 PUBLICADO NA RPI 2714 DE 10/01/2023.ONDE SE LE: ?A FIM DE ATENDER A TRANSFERENCIA, REQUERIDA ATRAVES DA PETICAO NO 870220080333 DE 05/09/2022, E NECESSARIO APRESENTAR GUIA DE RECOLHIMENTO, CODIGO 248, RELATIVA A ALTERACAO DE NOME OCORRIDA ANTES DA TRANSFERENCIA. ALEM DISSO, E PRECISO APRESENTAR A GUIA DE CUMPRIMENTO DE EXIGENCIA.? LEIA-SE: ?A FIM DE ATENDER A TRANSFERENCIA, REQUERIDA ATRAVES DA PETICAO NO 870220080333 DE 05/09/2022, E NECESSARIO APRESENTAR GUIA DE RECOLHIMENTO, CODIGO 249 RELATIVA A TRANSFERENCIA ?OMNIOME, INC." PARA "APOLLO ACQUISITION LLC" E UMA GUIA DE RECOLHIMENTO CODIGO 248, RELATIVA A ALTERACAO DE NOME "APOLLO ACQUISITION LLC" PARA "OMNIOME

B25A Requested transfer of rights approved

Owner name: APOLLO ACQUISITION LLC (US)

B25D Requested change of name of applicant approved

Owner name: OMNIOME, LLC (US)

B154 Notification of filing of divisional application [chapter 15.50 patent gazette]

Free format text: O PEDIDO FOI DIVIDIDO NO BR122022022778-3 PROTOCOLO 870220103849 EM 09/11/2022 10:02.

B25A Requested transfer of rights approved

Owner name: PACIFIC BIOSCIENCES OF CALIFORNIA, INC. (US)

B07A Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette]
B09B Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette]