CN105121019A - 用于生成或分析生物样本的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种系统包括具有配合侧和阀入口的反应阀。反应阀包括样本室，以及阀入口与样本室成流体连通。该系统还具有歧管，其具有接合表面。歧管可包括在接合表面的第一和第二歧管端口。接合表面和反应阀的配合侧可定位成沿界面彼此相邻。该系统还可包括定位组合件，其在操作上耦合到反应阀或歧管的至少一个。定位组合件配置成沿界面移动反应阀或歧管的至少一个，以便将阀入口与第一歧管端口在流体上断开，并且将阀入口在流体上连接到第二歧管端口。

Description

用于生成或分析生物样本的系统和方法

技术领域

本文的主题大致涉及用于分析或生成生物或化学物质的系统，更具体来说涉及具有用于在其中进行所指定反应的流体装置的系统。

背景技术

用于生物或化学研究的各种协议包括大量受控反应的执行。反应可由自动化系统(其具有例如适当流体、光学和电子器件)按照预定协议来执行。系统可例如用来生成生物或化学产物供后续使用，或者分析样本以检测样本的某些性质/特性。在一些情况下分析样本时，包括可识别标记(例如荧光标记)的化学半族可输送到样本所在的室，并且有选择地接合到样本的另一个化学半族。可通过采用辐射以激发标记并且检测来自标记的光发射，来观测或确认这些化学反应。这类光发射还可通过其他手段、例如化学发光来提供。

一些已知系统使用流体装置、例如流动池，其包括通过流动池的一个或多个内表面所限定的流动沟道(例如内室)。反应可沿内表面执行。流动池通常定位成接近光学组合件，其包括用于在流动沟道中成像的样本的装置。光学组合件可包括物镜和/或固态成像装置(例如CCD或CMOS)。在一些实施例中，没有使用物镜，以及固态成像装置定位成紧邻流动池，以用于对流动沟道进行成像。

在对流动沟道进行成像之前，可需要进行与样本的多个反应。例如，在一种边合成边测序(SBS)技术中，流动沟道的一个或多个表面具有核酸聚类(例如无性扩增子)阵列，其通过桥式PCR来形成。在生成聚类之后，对核酸进行“线性化”，以提供单链DNA(sstDNA)。为了完成测序循环，多个反应成分按照预定时间表流入流动沟道中。例如，各测序循环包括使一个或多个核苷酸(例如A、T、G、C)流入流动沟道中，以用于将sstDNA扩展一个单碱基。附连到核苷酸的可逆终止物可确保每循环只有单个核苷酸被sstDNA结合。各核苷酸具有唯一荧光标记，其在被激发时发射某种颜色(例如红色、绿色、蓝色等)，这用来检测对应核苷酸。通过新结合的核苷酸，在四个沟道(即，每荧光标记一个)中获取许多聚类的图像。在成像之后，使另一个反应成分流入流动沟道中，以便以化学方式从sstDNA分裂荧光标记和可逆终止物。sstDNA然后对另一个循环准备就绪。相应地，对每个循环向流动沟道提供多个不同反应成分。单个测序会话可包括许多循环，例如100、300或以上。

包括反应成分的流体通常保持在储存装置(例如托盘或盒)中，其中不同流体储存在不同贮器中。但是，由于反映成分的数量以及循环的较大数量，一个会话期间使用的流体的总体积能够相当大。实际上，对于一些应用，在单盒中提供反应成分的总体积是不切实际的。对于这类应用，可需要使用较大系统、多个系统或者采用单个系统来运行许多会话。这些解决方案在一些情况下是高费用、不便利或者不合理的。

除了以上所述之外，反应成分还可经过从储存装置延伸到流动池的流体管线来输送。在系统的操作期间，反应成分经过对应流体管线从储存装置的贮器之一流动到流动池。单独的流体管线中的体积能够是相当大的。例如，从储存装置延伸到流动池的单个流体管线的一部分中的体积可大于流动沟道的整个体积。但是，因为反应已经发生，所以流体管线的这个部分中的体积有时是不需要的。这个体积可称作“排量体积”或“死体积”。当系统利用多个循环时，如上所述，积聚的总排量体积不是微不足道的量，而是能够显著增加操作系统所需的成本和/或空间。

发明内容

本文所述的实施例可包括各种系统、方法、组合件、装置、设备等，其能够与生成物质和/或分析物质结合使用。在具体实施例中，物质是生物或化学物质。

例如，在一个实施例中，提供一种系统，其包括具有配合侧和阀入口的反应阀。反应阀包括样本室，以及阀入口与样本室成流体连通。该系统还具有歧管，其具有接合表面。歧管可包括在接合表面的第一和第二歧管端口。接合表面和反应阀的配合侧可定位成沿界面彼此相邻。阀入口以及第一和第二歧管端口朝界面开放。阀入口可配置成与第一和第二歧管端口单独对齐。该系统还可包括定位组合件，其在操作上耦合到反应阀或歧管的至少一个。定位组合件配置成沿界面移动反应阀或歧管的至少一个，以便将阀入口与第一歧管端口在流体上断开，并且将阀入口在流体上连接到第二歧管端口。

在一些方面，反应阀包括池台架(cellstage)，以及可选地包括流动池，其在固定位置耦合到池台架。池台架可包括阀入口。流动池可以是分立组件，其耦合到(例如固定到或者可拆卸地耦合到)池台架。流动池可包括透光层。样本室可至少部分通过透光层来限定。

反应阀可包括阀通道，其在流体上耦合阀入口和样本室。阀通道可具有最大20μl的排量体积。在具体配置中，阀通道可以是最多10μl或者更具体来说是最多6μl。

在某些实施例中，反应阀或歧管的至少一个是通过定位组合件绕旋转轴可旋转的。定位组合件可移动反应阀和歧管的任一个或两者，以便将阀入口与第一歧管端口在流体上断开，并且将阀入口在流体上连接到第二歧管端口。反应阀还可包括阀出口，其经过样本室与阀入口成流体连通。在一些情况下，旋转轴能够贯穿阀出口。

样本室可包括流动沟道，其沿沟道流路延伸。流路可沿成像平面延伸(例如可与其重合或者与其平行延伸)。在某些实施例中，流路包括弧形部分。在更具体实施例中，弧形部分具有曲率半径，其中曲率半径的中心贯穿上述旋转轴。

阀出口可经过样本室与阀入口成流体连通。与阀入口相似，阀出口可朝界面开放。歧管可包括废料端口，其朝界面开放，并且与阀出口成流体连通。

在一些实施例中，反应阀或歧管的至少一个是由定位组合件沿线性方向可移动的。例如，反应阀和歧管的任一个或两者能够沿界面滑动，以便将阀入口与第一歧管端口在流体上断开，并且将阀入口在流体上连接到第二歧管端口。

在某些实施例中，系统还包括检测器组合件，其配置成得到与样本室中的样本相关的数据。这种数据的示例包括样本室中的样本的某些性质、例如电气性质的图像和/或测量。对于检测器组合件包括成像组合件的这类实施例，成像组合件可定位成接近样本室，并且配置成对样本室进行成像。

成像组合件能够包括具有光轴的物镜。在一些情况下，反应阀可以是由定位组合件沿横穿光轴的方向可移动的。物镜可位于接近反应阀，并且当反应阀对光轴横向移动时具有固定位置。定位组合件可沿共同方向移动反应阀，以便(a)将阀入口与第一歧管端口在流体上断开，并且将阀入口在流体上连接到第二歧管端口，以及(b)相对于物镜来定位样本室，以用于对样本室进行成像。当阀入口在流体上连接到第二歧管端口时，可定位样本室以进行成像。在具体实施例中，(a)和(b)的每个采用单个动力冲程来实现。

成像组合件可配置成当阀入口与第一歧管端口成流体连通时得到样本室的第一部分的图像，并且可配置成当阀入口与第一歧管端口在流体上断开时得到样本室的第二部分的图像。在一些情况下，成像组合件可包括第一和第二物镜，其相对样本室来定位。第一和第二物镜可配置成对样本室的不同部分进行成像。

在某些实施例中，歧管可包括第三歧管端口。定位组合件可配置成移动阀入口并且按照预定协议多次将其与第一、第二和第三歧管端口对齐。预定协议可以是用于对核酸进行测序的边合成边测序(SBS)协议。

在另一个实施例中，提供一种向包括样本室的反应阀提供流体的方法。反应阀可定位成沿反应阀与歧管之间的界面与歧管相邻。该方法包括将歧管和反应阀沿界面相对彼此移动。反应阀具有流体上连接到样本室的阀入口，以及歧管具有第一和第二歧管端口。移动操作包括沿界面移动阀入口，以便将阀入口与第一歧管端口在流体上断开，并且将阀入口与第二歧管端口在流体上连接。该方法还包括使第一流体经过第二歧管并且流入反应阀的样本室中，以及将歧管和反应阀相对彼此移动，以便将阀入口与第二歧管端口在流体上断开，并且将阀入口与第一歧管端口或第三歧管端口其中之一在流体上连接。该方法还可包括使第二流体经过第一歧管端口或第三歧管端口的所述歧管端口并且流入反应阀的样本室。

移动操作的至少一个可包括将反应阀或歧管的至少一个绕旋转轴旋转。样本室可包括流动沟道，其在移动操作的每个期间与成像平面平行地延伸。在一些实施例中，移动操作的至少一个可包括单个动力冲程，其将阀入口在流体上连接到对应端口，并且定位样本室以进行成像。在一些情况下，移动操作的至少一个包括沿线性方向移动反应阀。

在具体实施例中，具有与样本室相交的光轴的物镜定位成接近样本室。物镜可以但不一定沿与得到第一图像和第二图像之间的光轴正交的平面来移动。

在另一个实施例中，提供一种系统，其包括：反应阀，具有样本室；以及定位组合件，其在操作上耦合到反应阀，并且配置成将反应阀绕旋转轴旋转。该系统还包括成像组合件，其配置成得到样本室的至少一个图像。定位组合件配置成旋转反应阀，以便将样本室相对于成像组合件移动。定位组合件可配置成执行下列步骤的至少一个：(a)在成像组合件对样本室成像之后旋转反应阀；或者(b)当成像组合件对样本室进行成像时旋转反应阀。

成像组合件可具有成像平面。样本室随着反应阀被旋转而沿成像平面移动。在一些实施例中，至少一个图像包括第一、第二和第三图像，以及成像组合件配置成依次得到第一、第二和第三图像。定位组合件可配置成在得到第一图像之后旋转反应阀，以便定位样本室以获得第二图像，并且还配置成在得到第二图像之后旋转反应阀，以便定位样本室以获得第三图像。图像可在旋转运动(即，例如分步拍照运动或连续扫描运动)期间来获取。

在一些情况下，至少一个图像可包括第一和第二图像。反应阀可在得到第一图像时处于第一旋转位置以及在得到第二图像时处于不同旋转位置。至少一个图像可包括宽场图像。

在另一个实施例中，提供一种对反应阀中的样本进行成像的方法。该方法包括提供具有样本室的反应阀以及配置成对样本室进行成像的成像组合件。该方法还包括将反应阀绕旋转轴旋转到第一旋转位置。样本室相对于成像组合件移动。该方法还包括对样本室进行成像，并且将反应阀绕旋转轴旋转到第二旋转位置。

成像组合件可包括用于对样本室进行成像的物镜。在具体实施例中，物镜可在样本室被移动时沿成像平面侧向固定。在需要时，反应阀可由定位组合件来移动。在一些实施例中，可使用一个以上物镜，以及成像操作包括并发地对样本室的多个部分进行成像。

在又一实施例中，提供一种流体选择器组合件，其包括配置成使流动池与其耦合的池台架。池台架包括阀通道，其配置成在流动池与其耦合时与流动池的样本室成流体连通。池台架具有配合侧以及朝配合侧开放的阀入口。阀入口与阀通道成流体连通。流体选择器组合件还可包括歧管，其具有包括第一和第二歧管端口的接合表面。接合表面和池台架的配合侧可定位成沿界面彼此相邻。池台架和歧管可滑动地接合，使得可移动池台架和歧管的至少一个，以便将阀入口与第一歧管端口在流体上断开，并且将阀入口在流体上连接到第二歧管端口。

在一些实施例中，流体选择器组合件可包括定位组合件，其在操作上耦合到池台架或歧管的至少一个。定位组合件可配置成移动池台架或歧管的至少一个，以便将阀入口与第一歧管端口在流体上断开，并且将阀入口在流体上连接到第二歧管端口。

池台架可包括池接纳表面，其配置有与其耦合的流动池。在一些实施例中，池接纳表面限定室凹口，其与阀入口成流体连通。样本室可在流动池耦合到池接纳表面时形成。样本室可与阀入口成流体连通。

在又一实施例中，提供一种反应阀，其包括具有池接纳表面以及第一和第二通道(其穿过池台架延伸，并且具有位于池接纳表面的相应端口)的池台架。反应阀还包括具有样本室(例如流动沟道)的流动池。流动池耦合到池接纳表面并且定位在其上，使得第一和第二通道的端口经过样本室成流体连通。

流动沟道沿样本区可具有非线性沟道流路。流路沿样本区可具有均匀曲率半径。池台架和流动池可相互固定，使得池台架和流动池构成单个统一主体。

在又一实施例中，提供一种反应阀，其包括具有池接纳表面以及第一和第二通道(其穿过池台架延伸，并且具有位于池接纳表面的相应端口)的池台架。池接纳表面限定沟道凹口。反应阀还可包括流动池，其通过沟道凹口耦合到池接纳表面，由此限定反应阀的流动沟道。第一和第二通道的端口经过流动沟道成流体连通。

流动沟道沿样本区可具有非线性沟道流路，其中流路沿样本区具有均匀曲率半径。在一些实施例中，池台架和流动池相互固定，使得池台架和流动池构成单个统一主体。

在另一个实施例中，提供一种使用反应阀来生成或分析生物或化学样本的至少一个的方法。反应阀包括样本室，并且定位成沿反应阀与歧管之间的界面与歧管相邻。反应阀具有阀入口，以及歧管具有多个端口。阀入口和多个端口朝界面开放。该方法包括：(a)经过歧管的第一端口使第一流体流入样本室，第一流体包括反应成分；(b)将歧管和反应阀沿界面相对彼此移动，以便将阀入口与第一端口在流体上断开，并且将阀入口与第二端口在流体上连接；(c)使第二流体经过第二端口并且流入样本室；以及(d)对样本室的至少一部分进行成像。

该方法可包括多次重复(a)-(d)。反应成分可包括配置成与样本进行反应的至少一个加标记核苷酸。该方法还可包括在(d)之后使第三流体流入样本室，以去除样本的成分。使第三流体流入样本室可包括分裂样本的成分，其中该成分是可逆终止物。方法的元素(d)可包括在步骤(b)之前或期间对样本室的第一部分进行成像，并且在步骤(b)期间或之后对样本室的第二部分进行成像。

在一些实施例中，样本包括核苷酸，以及该方法包括执行边合成边测序(SBS)，以得到与样本有关的测序信息。

要理解，预计本文所述的各个实施例是说明性而不是限制性的。例如，本文所述的实施例(和/或其方面)可相互结合使用。另外，可进行许多修改，以使特定状况或材料适合本文的理论。

附图说明

图1是按照一个实施例、用于执行生物或化学分析的系统的简图。

图2是按照一个实施例所形成的、可与图1的系统配合使用的流体选择器组合件的分解视图。

图3是图2的流体选择器组合件的截面的透视图。

图4是按照一个实施例所形成的流体选择器组合件和成像组合件的一部分的透视图。

图5是按照一个实施例、处于两个不同旋转位置的反应阀的平面图。反应阀可与图2的流体选择器组合件和图1的系统配合使用。

图6是按照一个实施例、处于两个不同旋转位置的另一个反应阀的平面图，并且还示出用于对反应阀进行成像的两个物镜。

图7包括各按照一个实施例来形成的多个不同反应阀的平面图。反应阀可与图2的流体选择器组合件和图1的系统配合使用。

图8包括各按照一个实施例来形成的并且可与图1的系统配合使用的不同反应阀的平面图。

图9是按照一个实施例所形成的、可与图1的系统配合使用的流体选择器组合件的一部分的侧截面。

图10是按照一个实施例所形成的、可与图1的系统配合使用的另一个流体选择器组合件的一部分的侧截面。

图11是图9中的流体选择器组合件的侧截面，示出可拆卸耦合的反应阀。

图12是图10中的流体选择器组合件的侧截面，示出可拆卸耦合的流动池。

图13是按照一个实施例所形成的流体选择器组合件的一部分的透视图，并且示出耦合到流体选择器组合件的流体管线。

图14是按照一个实施例所形成的另一个流体选择器组合件的透视图。

图15A和图15B示出按照一个实施例所形成的反应阀在所指定检验协议期间的一系列旋转阶段。

图16是按照一个实施例所形成的、具有在反应阀的中心与周边之间径向延伸的多个流动沟道或“轮辐”的反应阀的平面图。

图17是按照一个实施例所形成的、包括图16的反应阀的流体选择器组合件的侧截面。

图18是按照另一个实施例所形成的、具有多个流动沟道或“轮辐”的反应阀的平面图。

图19包括按照另一个实施例所形成的、其中反应阀沿线性方向移动的流体选择器组合件的平面图。

图20包括按照另一个实施例所形成的、其中歧管沿线性方向移动的流体选择器组合件的平面图。

图21是按照一个实施例所形成的成像组合件的示意图。

图22是按照一个实施例所形成的成像组合件的透视图。

图23是按照另一个实施例所形成的成像组合件的透视图。

图24是按照另一个实施例所形成的成像组合件的透视图。

图25是按照另一个实施例所形成的成像组合件的透视图。

图26是按照一个实施例所形成的、配置用于生物或化学分析的系统的示意图。

图27是按照一个实施例的方法的流程图。

图28是按照一个实施例的流体选择器组合件的透视图。

图29是图28的流体选择器组合件的端视图。

图30是图28的流体选择器组合件的另一个端视图。

图31是按照一个实施例的流体选择器组合件的透视图。

图32是按照一个实施例的流体选择器组合件的透视图。

具体实施方式

本文所提出的实施例可包括各种系统、方法、组合件、装置、设备等，其与生成物质和/或分析物质结合使用。物质可以是样本，以及在具体实施例中可以是生物或化学样本。可通过使一个或多个反应成分流入包括物质的反应阀的室中，来执行物质的生成或分析。反应成分经过流体管线(其与反应阀进行流量通信)来输送。反应成分可按照预定时间表或协议来提供给样本室(或反应室)。因此，反应可在样本室中进行，以用于生成物质和/或分析物质。

在具体实施例中，本公开提供与阀(暂时或永久地)相结合的样本室，由此形成反应阀。在这个集成设备中的阀与样本室之间的所产生物理连接和对齐能够是有利的和有用的。例如，样本室能够在流体上耦合到若干贮器或其他流体装置，并且样本室也能够是由检测装置可观测的。反应阀能够按照适应样本的流体操纵和检测的时间表来移动。例如，移动能够允许阀访问备选流体管线，由此引起预期流体(例如核酸测序反应中使用的试剂、洗液)的依次流动，同时附连到样本室的表面的分析物(例如待测序的核酸聚类)进入检测区。因此，反应阀的优点是为利用多个流体步骤和多个检测步骤的分析过程提供有效运动和较少量的移动部件。

也提供其他优点。例如，一些实施例可配置成与利用流体装置的其他已知系统相比减少流体管线中的排量或死体积的量。作为替代或补充，实施例可降低一些光学组合件的复杂度和/或在光学组合件中发生的失调的可能性。本文所提出的实施例还可提供要求比已知系统更小空间的系统。

各个实施例可实现样本室中的许多反应的执行。一些反应实际上能够是预备的，以及室中的反应产物的检测是不需要的。其他反应实际上可以是分析的，以及产物能够被检测或者反应能够在室中被监测。反应可在反应发生时在多步反应的步骤之间或者在反应发生之后被检测。对于一些应用，反应成分(例如试剂、酶、缓冲溶液等)在独立循环中来输送，其中各循环包括使多个流体按照预定顺序流入样本室中。在单个会话期间，具体实施例可对延长周期(例如数小时或数天)多次(例如100、300或更多循环)重复各循环。一种特别有用的应用可以是经过例如边合成边测序(SBS)的核酸测序。一些实施例可运行预定协议，而其他可以是更为自适应的。例如，一些协议可在会话期间基于会话中采集的数据来改变或重新配置。

为此，一些实施例可包括检测器组合件，其相对于样本室来定位或者在操作上耦合到样本室，使得能够检测物质的特性或质量。作为举例，检测器组合件可以是成像组合件，其配置成检测来自样本室的光学信号。在这类情况下，样本室可至少部分通过透光表面(其准入光学信号经过其中传播)来限定。作为替代或补充，检测器组合件可配置成确定物质的其他性质或特性(例如穿过离子浓度的电气性质)。对于检测光学信号的那些实施例，接近样本室的物镜或固态检测器的移动不是需要的并且可受到限制。更具体来说，物镜可具有固定位置，或者可以仅被准许沿z轴移动，这与许多其他已知系统(其中物镜必须沿与z轴正交的侧向平面来移动)不同。

至少一些实施例可获益于反应阀，其包括台架以及耦合到台架的流动池。除了支承流动池之外，台架还可作为阀系统的一部分进行操作。更具体来说，台架可活动地安装到具有多个端口的歧管。台架可包括一个或多个通道，其基于台架相对于歧管的位置在流体上连接到端口的一个或多个。在具体实施例中，可移动台架，以便将流动池与一个端口在流体上断开，并且将流动池在流体上连接到另一个端口，同时还再定位流动池以进行成像。在一些实施例中，该系统可配置成使得当流动池相对于端口处于预定位置时和/或当预定流体被提供或者已经提供给流动池时，定位流动池的预定区域以进行成像。

对于重复许多循环(例如，重复包括两个或更多步骤的序列的各循环)的应用，这类实施例可以是特别有用的。例如，本文所提出的实施例能够用来得到存在于核酸阵列、例如核酸测序应用中使用的那些核酸阵列中的核酸特征的图像。能够使用多种核酸测序技术，其利用光学可检测样本和/或试剂。这些技术可特别完全适合本文所述的实施例，并且因此可突出具体实施例的各种优点。虽然例示核酸测序应用，但是这类优点能够扩展到其他生物或化学应用。其他生物或化学应用的示例包括但不限于核酸合成、蛋白质合成、蛋白质测序、聚合物合成、组合库合成、基于细胞的检验、酶检验等。备选实施例也可适合于不是生物或化学的应用。其他应用的示例包括但不限于环境筛选、编码粒子的检测等。

图1是按照一个实施例所形成的系统100的框图。系统100具体配置用于样本的生物和/或化学分析，但是系统100可具有通过本文所提出的示范组件和方法是显而易见的其他应用。如图1所示，系统100相对于相互垂直的X、Y和Z轴来定向。系统100可包括反应阀102和歧管104，其在操作上隔着界面105相互接合。反应阀102和歧管104可统称为流体选择器组合件106。在一些情况下，流体选择器组合件106还包括如以下所述的定位组合件128。

流体选择器组合件106配置成有选择地在反应阀102与歧管104之间传递所指定流体。例如，歧管104可包括多个通道(例如导管、流体管线等)，其与保持化学成分的一个或多个贮器(未示出)成流体连通。包含反应成分的不同流体可经过歧管104并且通过界面105输送到反应阀102中。图1中，反应阀102和歧管104沿界面105看来似乎在它们之间具有间隙。但是，这是故意显示出以便更清楚地示出各种组件。界面105可以是密封界面，以阻止或防止所指定通路外部的流体的疏忽泄漏。可选地，垫片层(未示出)可沿界面105的全部或部分延伸。

反应阀102配置成保持样本或反应室108(其对一些实施例可称作流动沟道)中的物质(未示出)。物质可以是生物或化学样本、例如核酸。在系统100的操作期间，反应阀102和歧管104可相对彼此移动，以便有选择地将样本室108连接到歧管104的不同通道。将反应阀102和歧管104相对彼此移动以便有选择地将样本室108连接到不同通道也可描述为调整流体选择器组合件106。相对移动可需要阀102相对于固定歧管104的移动、将歧管104相对于固定阀102移动或者阀102和歧管104两者的移动。

可选地，样本室108可位于接近和/或在操作上耦合到检测器组合件110。在所示实施例中，检测器组合件110是成像组合件，其包括至少一个物镜112。物镜112具有光轴或成像轴113，其经过物镜112的中心纵向延伸并且与反应阀102相交。光轴113与z轴平行地延伸。在一些实施例中，检测器组合件110配置成沿z方向移动物镜112，以便将物镜112移动成更靠近或者更远离反应阀102。在一些实施例中，检测器组合件110还可沿x和y轴所限定的侧向平面来移动物镜。

检测器组合件110还可包括成像组合件，其具有定位成紧邻反应阀102的一个或多个固态成像装置(例如CCD或CMOS传感器)(未示出)。例如，可将固态成像装置压在反应阀102上。在一些情况下，固态成像装置能够接收光学信号，而无需使用光学器件以聚焦光学信号。但是，其他检测器组合件可使用光学器件(例如物镜112、微透镜的集合等)来将光学信号导向固态成像装置或者更具体来说是固态成像状态的所指定像素。

在一些实施例中，检测器组合件可包括一个或多个检测器(例如电极、传感器或换能器)，其处于样本室附近或之内，并且配置成检测物质的性质或特性。这类性质或特性的非限制性示例包括物质的光学特性(例如荧光、发光、化学发光、电化学发光或者吸光度)、物质的电气性质(例如电压、电流、导电率、阻抗)、物质的热性质、物质的质量或者样本室的压力。这些检测器的许多可使用与微机电系统(MEMS)关联的技术来制造。在这类实施例中，检测器组合件110可作为反应阀102的一部分来集成。例如，流动池可安装到固态装置(其包括微制造检测器)或者随其一起形成。如从这些示例显而易见，检测器组合件110能够检测光学信号，但是不要求检测光学信号。对于检测光学信号的实施例，激发辐射源是可选的。例如，能够检测化学发光反应，而无需激发辐射源。但是，激发辐射源对一些检测模式、例如荧光或发光能够是有用的。激发源能够位于反应阀的外部或内部，并且能够配置成照射其中的样本。特别有用的生物传感器在2011年10月20日提交的国际申请No.PCT/US2011/057111(作为WO2012/058096发表)中更详细描述，通过引用将其完整地结合到本文中。作为另一个示例，检测器组合件110可包括如美国专利No.7595883所述的微电路布置，通过引用将其完整地结合到本文中。

在又一些实施例中，系统100可以不包括检测器组合件。在这类情况下，系统100可排他地专用于生成物质，其中它可以不需要监测物质。物质随后则可用于另一个应用中。仅作为举例，系统100可用来生成固定到样本室中的表面的引物场或者合成化学分子。

如图1所示，反应阀102包括装置主体114，其具有安装和配合侧115、116，又分别可称作第一和第二外表面。在所示实施例中，安装和配合侧115、116是装置主体114中沿相反方向面对以使得装置主体114的厚度在它们之间延伸的侧面。如所示，配合侧116定位成与歧管104相邻。装置主体114可包括阀入口118和阀出口120，其经过样本室108相互成流体连通。在所示实施例中，阀入口118和阀出口120朝配合侧116和界面105开放。但是，在其他实施例中，阀入口118或阀出口120中只有一个朝配合侧116开放，而另一个可朝不同表面、例如安装侧115开放。

歧管104包括基片122，并且具有接合表面124。基片122可包括端口126、例如图1中的端口126A-126D的阵列。端口126A-126D的每个可朝接合表面124和界面105开放。如所示，反应阀102的配合侧116和歧管104的接合表面124定位成沿界面105彼此相邻。界面105可表征为可滑动界面，因为实施例可包括将反应阀102和歧管104相互并排滑动。在一些情况下，配合侧116和接合表面124具有所指定特性或性质，其促进形成密封界面，使得防止(或者有效地阻止)流体沿界面105泄漏。例如，配合侧116和接合表面124当传递给样本室的流体是亲水液体时可以是疏水的，或者当传递的流体是非极性液体(例如油)时可以是亲水的。

系统100还可包括定位组合件128，其在操作上耦合到反应阀102或歧管104的至少一个。定位组合件128可配置成将反应阀102和歧管104相对彼此移动，或者换言之，调整流体选择器组合件106。为此，定位组合件128可包括一个或多个致动器、结构元件和/或电动机，其按照所指定方式在操作上接合反应阀102和/或歧管104。例如，定位组合件128可配置成移动反应阀102和/或歧管104，以便将阀入口118与第一歧管端口126A在流体上连接，并且然后移动反应阀102和/或歧管104，以便将阀入口118与另一个端口、例如端口126B在流体上连接。

在具体配置中，反应阀102和/或歧管104绕旋转轴125旋转。旋转轴125可与光轴113平行地延伸。例如，反应阀102可绕旋转轴125旋转，以便将反应阀102的阀入口118相对端口126移动。旋转轴125可贯穿端口126C和阀出口120，如图1所示。当反应阀102绕旋转轴125旋转时，端口126C和阀出口120可相互保持在流体上连接。在这类实施例中，端口126C可以是废料端口，其接收来自样本室108的流体。

在其他实施例中，反应阀102和/或歧管104可沿一个或多个线性方向移动。例如，定位组合件128可将反应阀102沿x和y轴所限定的侧向平面在线性方向移动，以便将阀入口118与端口126之一在流体上连接，和/或将阀出口120与端口126之一在流体上连接。

当定位组合件128相对于歧管104再定位反应阀102时，可预先准备没有与样本室108成流体连通的特定端口126中的流体。例如，当反应阀102和歧管104相对彼此移动时，端口126A可通过配合侧116来密封(例如阻断)。因此，当阀入口118返回并且与端口126A在流体上连接时，流体准备好(例如预先准备)直接流入反应阀102。由于样本室108与端口126A的接近性，排量或死体积相对于其他已知系统可以显著减小或者基本上消除。

按照所指定协议，定位组合件128可调整流体选择器组合件106，使得流体可按照特定顺序来提供给样本室108，以用于执行所指定反应。所指定协议可包括多个协调动作，其由系统100来运行以用于完成生物应用。动作可包括例如反应阀102和/或歧管104的移动、按照预定顺序或序列经过系统100抽送某些流体、检测样本的特性(例如对样本进行成像)以及可选地分析所得到的有关样本的数据。例如，SBS测序的反应组件可按照如本文所述的顺序来输送到样本室108。来自样本室108的光学信号可由检测器组合件110来检测，以及可分析所得到的数据以采集与样本有关的信息。

在一些实施例中，各种因素配置成使得检测器组合件110可对样本室108进行成像(或者检测某个性质)，而无需沿x和y轴所限定的侧向平面移动。在具体实施例中，因素可配置成使得样本室108可在流体上连接到所指定端口126，同时得到图像或者检测性质。这类因素可包括检测器组合件110的空间位置、端口126沿接合表面124的位置、样本室108的尺寸和形状、将要经过端口126来输送的流体和/或不同流体将要输送到样本室108的顺序。还可考虑其他因素。

相应地，当样本室108在流体上连接到端口126A时，检测器组合件110可对样本室108的一部分进行成像。流体选择器组合件106则可由定位组合件128来调整，使得(a)反应阀102相对检测器组合件110具有不同空间关系，由此样本室108的不同部分由检测器组合件110来成像，以及(b)样本室108没有与端口126A成流体连通，而是可选地与新端口成流体连通。流体可经过新端口导向样本室108中，以及检测器组合件110可对样本室108的另一部分进行成像。按照这种方式，样本室108可具有按照预定顺序输送到样本室108中的所指定流体，同时检测器组合件110得到与样本室108中发生的所指定反应有关的信息。

在备选实施例中，流动方向可处于如上所述的相反方向。更具体来说，一备选实施例中的流动方向可以是从装置出口120到装置入口118。在这类情况下，反应阀102可用来将所指定体积的流体输送到端口126的一个或多个。例如，反应阀102可用来以端口126的一个或多个整除样本室108中的预定体积的流体。在这个备选实施例中，端口126A和126B可提供对室或井的访问。在样本室108中执行所指定反应之后，装置入口118可在流体上连接到端口126之一，以及样本室108中的预定体积的物质可经过装置入口118并且流入端口126中。在这个备选实施例中，端口126C可将反应成分输送到样本室108。

如本文所使用的“样本室”或“反应室”是在合成或分析过程期间能够包含流体的空间。该过程能够是例如所指定生物或化学反应。示范反应是合成反应、接合反应、降解反应和测序反应。该空间通过一个或多个表面来限定，以及在一些情况下，例如当寡核苷酸或sstDNA固定到表面的一个或多个时，所指定反应可沿(一个或多个)表面直接发生。在一些情况下，样本室通过表面来限定。例如，样本室可限定在顶面与底面之间，其中各表面是平面的并且与另一表面平行地延伸。平面表面可与物镜的成像平面基本上重合。但是，在其他情况下，样本室的一个或多个表面可以不是平面的。例如，样本室可包括凹口或井阵列，其中所指定反应发生。此外，术语“样本室”并不局限于单个连续空间，而是可包括相互分隔(例如通过壁)的多个空间。

在许多情况下，流动池的表面将修改成促进进行或执行样本室中的所指定反应。例如，流动池的内表面或外表面能够在化学上改变和/或在物理上改变。在物理修改中，可使表面变粗糙、起凹点、形成图案、成形、蚀刻或平滑，以促进保持样本室中的物质。例如，表面可在物理上修改成促进固定其上的预期生物分子，或者促进阻止不需要生物分子的固定。还可使流动池的外表面和/或内表面变粗糙、平滑、起凹点、形成图案、蚀刻或成形，以对经过流动池的光传输产生预期效果。例如，外表面和/或内表面可成形为增加光能到样本室的预定部分上的辐射。样本室的表面可引起材料的折射率、其上形成的隆起或凹槽(例如光栅)方面的调制，以增加对附连到内表面的生物分子的辐射的强度。

在化学修改中，限定样本室的表面可在化学上修改成耦合到所指定化学半族(例如生物分子、交联剂等)，其促进执行检验。例如，样本室的表面能够具有充当化学交联剂或者化学交联剂的前体的半族。能够使用本领域已知的多种交联剂半族和前体半族的任一种，其示例包括但不限于美国专利公开No.2006/0057729A1和美国专利No7504499中所述的那些，通过引用将其每个完整地结合到本文中。样本室的表面能够使用本领域的技术人员已知的或者基于表面的性质、交联化学以及交联到表面的物质易于查明的方法在化学上修改成结合交联剂前体或交联剂半族。在具体实施例中，限定样本室的表面是包括固定到其上的引物的平面表面。平面表面可具有多个平面区域，其中平面区域的每个由成像组合件完全在单个图像中捕获。多个平面区域可形成一个连续平面区域。

化学修改也可包括有选择地将预期生物分子固定到内表面和外表面的至少一个。如本文所使用的术语“固定”在相对生物分子使用时包括将分子级的生物分子充分附连到表面。例如，生物分子可使用吸附技术(包括非共价相互作用(例如静电力、范德瓦尔斯和疏水表面的脱水)和共价接合技术，其中官能团或交联剂促进将生物分子附连到表面)来固定到微体的表面。将生物分子固定到微体的表面可基于微体表面的性质、携带生物分子的液体介质以及生物分子本身的性质。在一些情况下，表面可首先修改成具有接合到表面的官能团。官能团则可接合到生物分子，以将生物分子固定到表面。在一些实施例中，固定到限定样本室的一个或多个表面的生物分子包括发射光学信号的标记。

核酸能够使用固相扩增技术来固定到表面。例如，核酸能够附连到表面并且使用桥式扩增来扩增。例如在美国专利No.5641658、美国专利公开No.2002/0055100、美国专利No.7115400、美国专利公开No.2004/0096853、美国专利公开No.2004/0002090、美国专利公开No.2007/0128624和美国专利公开No.2008/0009420中描述了有用的桥式扩增方法。用于扩增表面上的核酸的另一种有用方法是例如使用以下更详细提出的方法的滚环扩增(RCA)。

样本室可配置成使得所指定反应在样本室中是可检测的。例如，样本室可部分通过透明材料层(其准许光学信号经过其中传播)来限定。作为另一个示例，样本室的空间可沿传感器、致动器或检测器来定位，使得可检测反应的一个或多个性质。

对于流体流入和离开样本室的那些情况，样本室可以是流动沟道的一部分。流动沟道在流体上连接输入(或上游)通道(其提供流体)和输出(或下游)通道(流体经过其离开)。流动沟道可具有与输入和输出通道不同的尺寸。例如，在用于输入通道和流动沟道的流动方向横向截取的截面可具有不同高度或宽度。但是，在其他情况下，截面具有相同或几乎相同的尺寸。在一个或多个实施例中，流动沟道具有单个入口和单个出口。但是，其他实施例可包括一个以上入口和/或一个以上出口。

样本室或流动沟道可具有多种形状的任一种。例如，样本室可具有沟道流路，其具有弯曲形状。形状能够包括单个曲面或多个曲面。在其他情况下，样本室可以是线性沟道，其沿入口与出口之间的直线延伸，例如具有沿与车轮中的轮辐的方向相似的方向延伸的室。

如本文所使用的术语“入口”和“出口”可采用术语“端口”来替代。本文所述端口的许多朝两个组件之间的界面开放。例如，池台架可沿界面活动地安装到歧管。池台架和歧管的每个可具有朝界面开放的一个或多个端口。当移动池台架和/或歧管时，沿池台架的一个或多个端口可与沿歧管的一个或多个端口对齐。一些端口可朝样本室开放。

如本文所使用，如果沿所指定方向流经特征之一的流体(例如液体或气体)的至少一部分配置成被传递给另一特征，则沟道或流体网络的两个特征相互“成流体连通”。特征可以是结构限定特征，例如端口(例如入口或出口)、室或沟道、室或沟道的所指定部分、流体管线等。为了提供具体示例，图1中的阀入口118和阀输出120经过样本室108相互成流体连通。如图1所示，阀入口118可沿界面105与端口126A成流体连通。因此，阀入口118也与关联端口126A的流体管线成流体连通。但是，阀入口118没有如图1所示沿界面105与端口126B成流体连通，因为反应阀102和歧管104的位置不准许流体在它们之间流动。

在一些情况下，沟道可分支或划分为多个沟道，或者多个沟道可聚合为单个沟道。因此，在沟道分叉之前的单个特征能够基于流动方向与多个特征(其没有相互成流体连通)成流体连通。同样，在独立沟道聚合的情况下，没有相互成流体连通的多个特征可在沟道聚合之后基于流动方向与单个特征成流体连通。

如本文所使用的词语“在流体上连接”表示集中、对齐开口或者以其他方式连接两个特征，使得液体或气体能够在两个特征之间流动。如本文所使用的术语“在流体上断开”表示分隔、不重合或阻隔或者以其他方式断开在流体上连接的两个特征，使得液体或气体将不再在两个特征之间流动。作为一个示例，在如图1所示的反应阀102由定位组合件128相对移动时，阀入口118和端口126A在流体上断开。阀入口118然后可例如在流体上连接到端口126B及其关联流体管线。如果两个特征成流体连通，则两个特征在流体上连接。同样，如果两个特征没有成流体连通，则两个特征在流体上断开。

如本文所使用的“所指定反应”包括或引起物质的化学、电气、物理或光学性质的至少一个的变化。例如，所指定反应可以是化学变换、化学变化或者化学相互作用。在一些实施例中，所指定反应可由成像组合件来检测。成像组合件可包括光学组合件，其将光学信号导向传感器(例如CCD或CMOS)。但是，在其他实施例中，成像组合件可直接检测光学信号。例如，流动池可安装到固态装置(例如CMOS传感器)上。但是，所指定反应也可引起电气性质的变化。例如，所指定反应可以是溶液中的离子浓度的变化。

示范反应包括但不限于：化学反应，例如还原、氧化、添加、消除、重新排列、酯化、酰胺化、醚化、环化或取代；接合相互作用，其中第一化学品接合到第二化学品；离解反应，其中两个或更多化学品相互分离；荧光；发光；化学发光；以及生物反应，例如核酸复制、核酸扩增、核酸杂交、核酸连接、磷酸化、酶催化、受体接合或者配体接合。所指定反应还能够是质子的添加或消除，例如作为周围溶液或环境的pH的变化是可检测的。

所指定反应可通过或者响应激励来促进。激励能够是物理、光学、电气、磁和化学中的至少一个。例如，激励可以是激发物质中的荧光团的激发光。激励也可以是周围环境的变化，例如溶液中的某些生物分子(例如酶或离子)的浓度的变化。激励还可以是施加到预定义体积中的溶液的电流。另外，可通过摇动、振动或移动物质所在的样本室以创建力(例如向心力)，来提供激励。如本文所使用的词语“通过或响应激励来促进”包括对激励的更直接响应(例如，当荧光团在吸收入射激发光之后发射特定波长的能量时)以及对激励的更间接响应，因为激励发起最终引起响应的一系列事件(例如焦磷酸测序中的碱基的结合最终引起化学发光)。激励可以是立即的(例如入射到荧光团的激发光)或者逐渐的(例如周围环境的温度的变化)。

各个实施例包括向样本提供反应成分。如本文所使用的“反应成分”或“反应剂”包括任何物质，其能够与样本进行反应或者可用来执行检验或协议以得到所指定反应。“反应成分”或“反应剂”的非限制性示例包括试剂、样本、靶、分析物、聚合酶、引物、变性剂、用于线性化DNA的线性化混合物、适合于特定检验(例如聚类扩增或SBS)的酶、核苷酸、寡核苷酸引物、核酸、分裂混合物、氧化保护剂、其他生物或化学分子、缓冲溶液和洗液中的一个或多个。反应成分通常被输送到溶液中的样本区(例如样本所在的区域)，和/或固定到样本区。反应成分可与样本直接或间接地相互作用。

在具体实施例中，所指定反应经过光学组合件以光学方式来检测。光学组合件可包括相互协作以将光学信号导向成像装置(例如CCD、CMOS或光电倍增管)的光学组件的光学系。但是，在备选实施例中，样本区可定位成紧邻活动检测器(例如固态装置)，其在无需使用光学系的情况下检测所指定反应。活动检测器可以能够检测预定义体积或区域中的所指定事件、性质、质量或特性。例如，活动检测器可以能够捕获预定义体积或区域的图像。活动检测器可以能够检测溶液的预定义体积中或者沿预定义区域的离子浓度。示范活动检测器包括：电荷耦合器件(CCD)(例如CCD照相装置)；光电倍增管(PMT)；诸如与纳米孔配合使用的之类的分子表征装置或检测器；诸如美国专利No.7595883中所述的之类的微电路布置，例通过引用将其完整地结合到本文中；以及具有包括化学敏感场效应晶体管(chemFET)、离子敏感场效应晶体管(ISFET)和/或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的场效应晶体管(FET)的CMOS制造传感器。

在某些实施例中，光学组合件包括物镜，其位于与样本室相邻。物镜可配置成将激发辐射(例如来自一个或多个激光器)导向样本室的表面的一个或多个上，并且接收来自样本室的一个或多个表面的光发射(例如荧光)。仅作为举例，在被成像的样本室的表面与物镜之间存在的工作距离可小于5000微米或者更具体来说小于2000微米。在具体实施例中，表面与物镜之间的工作距离可小于1000微米。但是，在其他实施例中可使用较大工作距离。

当成像时，光学组合件可配置用于仅对限定样本室的表面之一的衍射受限聚焦和成像。例如，样本室可通过第一和第二相对表面来限定。第一和第二表面可以是平面的，并且沿样本室相互平行地延伸。在成像会话期间，光学组合件可配置成仅对第一表面或者仅对底面进行成像。在一些实施例中，光学组合件可配置成对第一和第二表面其中之一进行成像，并且然后对第一和第二表面的另一个进行成像。在这类实施例中，补偿器可有选择地由光学组合件用来对两个表面进行成像。在美国专利申请发表No.2013/0023422和No.2011/0220775中描述适合于一个或多个实施例的光学组合件，通过引用将其每个完整地结合于此。

某些实施例包括具有高数值孔径(NA)值的物镜。实施例对其特别有用的示范高NA范围包括至少大约0.6的NA值。例如，NA可以是至少大约0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95或更高。本领域的技术人员将会理解，与透镜工作在其中的介质的折射率相关的NA可以更高，包括例如高达对空气为1.0、对纯水为1.33或者对其他介质、例如油更高。但是，其他实施例可具有比上述示例要低的NA值。由光学组合件所得到的图像数据可具有处于0.1与50微米之间或者更具体来说处于0.1与10微米之间的分辨率。光学组合件可具有足以单独解析分隔小于15μm的距离的特征或位点的分辨率。

一般来说，物镜的NA值是物镜可接收光的角度的宽度的量度。NA值越高，可由物镜对给定的固定放大率可收集的光越多。这是因为收集效率和分辨率增加。因此，当使用具有较高NA值的物镜时，可以更易于区分多个对象，因为较高特征密度可以是可能的。因此，一般来说，物镜的较高NA值对成像可以是有益的。但是，随着NA值增加，它对通过聚焦和直接成像介质厚度变化的灵敏度也增加。换言之，较低NA物镜具有较长景深，并且一般对直接成像介质厚度的变化不那么敏感。

某些实施例可以以至少大约0.01mm/sec的速率来检测表面上的特征。取决于特定应用，也能够使用较快速率，包括例如根据所扫描或者以其他方式所检测的区域的至少大约0.02mm2/sec、0.05mm2/sec、0.1mm2/sec、1mm2/sec、1.5mm2/sec、5mm2/sec、10mm2/sec、50mm2/sec、100mm2/sec或更快的速率。在需要时，例如为了降低噪声，检测速率能够具有大约0.05mm2/sec、0.1mm2/sec、1mm2/sec、1.5mm2/sec、5mm2/sec、10mm2/sec、50mm2/sec或者100mm2/sec的上限。

如本文所使用的术语“光学信号”或“光信号”包括能够被检测的电磁能量。该术语包括来自加标记生物或化学物质的光发射，并且还包括被物质折射、反射或部分吸收的透射光。包括激发辐射的入射到样本的光学或光信号以及由样本提供的光发射可具有一个或多个光谱图样。例如，一种以上类型的标记可在成像会话中激发。在这类情况下，不同类型的标记可由共同激发光源来激发，或者可由不同激发光源在不同时间或者同时来激发。每种类型的标记可发射具有与其他标记的光谱图样不同的光谱图样的光学信号。例如，光谱图样可具有不同的发射谱。光发射可经过滤波以单独检测来自其他发射谱的光学信号。

本文所述的不同元件和组件可以可拆卸地耦合。如本文所使用，当两个或更多元件或组件“可拆卸地耦合”(或者“可拆卸地安装”和其他相似术语)时，元件是在没有破坏所耦合组件的情况下易于分离的。当元件可以在不费力、无需使用工具(即，而是用手)或者无需在分离组件中花费大量时间的情况下相互分离时，元件能够是易于分离的。作为举例，流动池可以可拆卸地耦合到池台架。作为另一个示例，包括流动池和池台架的反应阀可以可拆卸地耦合到歧管。在这类实施例中，流动池或反应阀可按照某种方式预先准备，并且然后安装到歧管以进行检验协议。例如，寡核苷酸可在流动池和/或反应阀安装到歧管之前固定到限定样本室的表面的至少一个。

要注意，诸如“耦合”或“安装”之类的术语没有限定或包括相对重力的特定关系。例如，流动池可安装到池台架，而池台架无需位于流动池下面(相对重力)。除非另加明确说明，否则本文所述的结构组件没有相对重力方向的特定关系。

如本文所使用，当元件“在操作上耦合”、“在操作上接合”、“操作地耦合”等时，两个元件耦合或接合成使得元件能够执行所指定功能或者取得所指定结果，包括例如本文所提出的多种功能或结果的任一种。操作上或者操作地耦合包括元件直接耦合或间接耦合。

在检测会话期间，检测或得到样本的性质。相对成像会话，各种类型的成像可与本文所述的实施例配合使用。例如，本文所述的实施例可利用“分步拍照”过程，其中样本区域的不同部分在检测器和样本的相对移动之间(或之后)单独检测或成像。实施例还可配置成执行落射荧光成像和全内反射荧光(TIRF)成像中的至少一个。本文所述的实施例可利用“扫描”过程，其中样本区域的不同部分在样本与检测器之间的移动期间来检测或成像。在一些实施例中，成像组合件包括扫描时间延迟积分(TDI)系统。此外，成像会话可包括对一个或多个样本进行“行扫描”，使得跨(一个或多个)样本来扫描光线的线性焦域。例如在美国专利No.7329860和美国专利公开No.2009/0272914中描述了行扫描的一些方法，通过引用将其每个完整地结合到本文中。成像会话还可包括跨(一个或多个)样本按照光栅图样来移动光线的点焦域。在备选实施例中，成像会话可包括检测在没有照射的情况下被生成并且完全基于样本中的标记的发射性质的光发射(例如样本中的放射性或化学发光成分)。在备选实施例中，流动池可安装到检测所指定反应的成像器(例如CCD或CMOS)上。

如本文所使用的术语“样本”或“感兴趣样本”能够包括各种材料或物质。在具体实施例中，样本可包括一个或多个生物或化学物质。如本文所使用的术语“生物或化学物质”可包括适合于起反应、被成像或检查或者具有适合于被检测的性质的多种生物或化学物质的任一种。例如，生物或化学物质包括诸如核苷、核酸、多核苷酸、寡核苷酸、蛋白质、酶、多肽、抗体、抗原、配体、受体、多糖、碳水化合物、多磷酸盐、纳米孔、细胞器、脂质层、细胞、组织、有机体之类的生物分子以及诸如上述种类的相似体或模仿体之类的化学化合物。其他化学物质包括能够用于标识的标记，其示例包括荧光标记以及下面更详细提出的其他标记。

相对光学成像，不同类型的样本可由按照不同方式影响入射光的不同光学衬底或支承结构来保持。在具体实施例中，待检测样本能够附连到衬底或支承结构、例如流动池的一个或多个表面。流动池可包括一个或多个流动沟道。在流动池中，流动沟道可通过流动池的顶层和底层来与周围环境分隔。因此，待检测光学信号从支承结构中投射，并且可通过具有不同折射率的多个材料层透射。例如，在检测来自流动沟道的内底面的光学信号时，预期被检测的光学信号可通过具有某个折射率的流体、通过具有不同折射率的流动池的一层或多层以及通过具有不同折射率的周围环境进行传播。光学信号还能够从内顶面来检测，由此光学信号在经过流动池的顶层进行传播之后来检测。本公开的光学系统能够包括光学补偿器，从而通过补偿两个传播路径中的差别来允许从流动池的顶部和底部的内表面的检测。因此，本公开的设备或方法中使用的流动池或另一支承结构能够在支承结构的一个或多个内表面上包括样本成分(例如核酸特征或聚类)。在美国专利No.8039817中提出这类支承结构的示范配置以及用于例如使用光学补偿器来检测多个表面上的样本的光学装置，通过引用将其完整地结合到本文中。

如本文所使用的“反应阀”是流体装置，其包括一个或多个样本室，其中所指定反应可发生。反应阀可包括一个或多个端口，其提供对(一个或多个)样本室的流体访问。反应阀配置成在流体上耦合到系统的流体网络。作为举例，反应阀可以是流动池和/或芯片实验室装置。流动池可沿表面来保持样本，以供成像组合件进行成像。芯片实验室装置可保持样本，并且执行附加功能，例如使用集成检测器来检测所指定反应。反应阀可选地可包括操作上耦合到样本室的附加组件、例如壳体或成像器。在具体实施例中，样本室可具有样本所在的内表面，以及反应阀能够包括透明材料，其准许样本在所指定反应发生之后被成像。

在具体实施例中，反应阀具有微流体尺寸的样本室或沟道。在具有微流体尺寸的这类室或沟道中，流经其中的液体的表面张力和内聚力以及液体与沟道表面之间的粘合力对液体的流动至少具有充分影响。例如，微流体沟道的截面面积(垂直于流动方向所截取)可以为大约10μm²或以下。

一些实施例的样本区可包括一个或多个微阵列。微阵列可包括附连到一个或多个衬底的不同探针分子的群体，使得不同探针分子能够按照相对位置来相互区分。阵列能够包括各位于衬底上的不同可寻址位置的不同探针分子或者探针分子的群体。备选地，微阵列能够包括独立光学衬底、例如微球，各承载能够按照衬底与其附连的表面上的光学衬底的位置或者按照液体中的衬底的位置来识别的不同探针分子或者探针分子的不同群体(各群体相对存在的(一个或多个)探针分子的种类是同质或异质的)。其中独立衬底位于表面上的示范阵列非限制性地包括可从Inc.(SanDiego，CA)得到的BeadChip阵列，或者在井中包含微球的其他阵列，例如美国专利号6266459、6355431、6770441、6859570和7622294以及PCT发表号WO00/63437中所述的那些阵列，通过引用将其每个结合于此。具有表面上的微粒的其他阵列包括US2005/0227252、WO05/033681和WO04/024328中提出的那些阵列，通过引用将其每个结合于此。

能够使用本领域中已知的多种微阵列的任一种。典型微阵列包含位点、有时称作特征，各具有探针的群体。在各位点的探针的群体通常是同质的，其中具有单一种类的探针，但是在一些实施例中，群体各能够是异质的。阵列的位点或特征通常是离散的，是被分隔的。探针能够是例如通过合成过程所产生的已知序列或者例如从待测序或者以其他方式分析的样本所沉积的未知序列。因此，在一些上下文中，探针可称作“靶”，反过来也是一样。术语意在能够在本文中可互换地使用，除非另加相反的明确说明。独立位点能够是毗连的，或者它们相互之间能够具有空间。探针位点的大小和/或位点之间的间距能够改变，使得阵列能够是高密度、中等密度或者较低密度。高密度阵列表征为具有分隔小于大约15μm的位点。中等密度阵列具有分隔大约15至30μm的位点，而低密度阵列具有分隔大于30μm的位点。一些实施例中有用的阵列能够具有分隔小于100μm、50μm、10μm、5μm、1μm或0.5μm的位点。一实施例的设备或方法能够用于以足以区分上述密度或密度范围的位点的分辨率来对阵列进行成像。

能够使用的市场销售微阵列的其他示例包括例如 微阵列或者按照有时称作VLSIPS^TM(超大规模固定聚合物合成)的技术所合成的其他微阵列，如例如在美国专利号5324633、5744305、5451683、5482867、5491074、5624711、5795716、5831070、5856101、5858659、5874219、5968740、5974164、5981185、5981956、6025601、6033860、6090555、6136269、6022963、6083697、6291183、6309831、6416949、6428752和6482591中所述，通过引用将其每个结合于此。点样微阵列还能够用于按照本发明的一实施例的方法中。示范点样微阵列是从AmershamBiosciences可得到的CodeLink^TM阵列。有用的另一个微阵列是使用诸如从AgilentTechnologies可得到的SurePrint^TM技术之类的喷墨打印方法来制造的微阵列。

本文所提出的设备、系统和方法能够用于检测与微阵列所接触的样本中的特定靶分子的存在。这能够例如基于加标记靶分析物与特定探针的接合或者因特定探针的靶相关修改以结合、去除或者改变探针位置处的标记而被确定。若干检验的任一种能够用于使用微阵列来识别或表征靶，如例如在美国专利申请发表号2003/0108867、2003/0108900、2003/0170684、2003/0207295或者2005/0181394中所述，通过引用将其每个结合于此。

此外，本文所述的光学系统可构造成包括如国际发表No.WO2007/123744所述的各种组件和组合件和/或包括如国际发表No.WO2009/042862所述的各种组件和组合件，通过引用将其两者的完整主题完整地结合到本文中。在具体实施例中，光学系统能够包括如美国专利No.7329860和WO2009/137435中所述的各种组件和部件，通过引用将其完整主题完整地结合到本文中。光学系统还能够包括如美国专利申请发表No.2010/0157086A1所述的各种组件和组合件，通过引用将其完整主题完整地结合到本文中。

在具体实施例中，本文所述的方法、设备和光学系统可用于对核酸进行测序。例如，边合成边测试(SBS)协议可以是特别适用的。在SBS中，多个荧光标记修改核苷酸用于对光学衬底的表面(例如至少部分限定流动池中的沟道的表面)上存在的扩增DNA的多个聚类(可能数百万聚类)进行测序。流动池可包含用于测序的核酸样本。用于测序的样本能够采取相互分隔以便是采取附连到核酸的一个或多个分子的聚类或其他特征或者微球形式的核酸分子的单独可解析扩增群体的单核酸分子的形式。相应地，测序能够对诸如本文所述之类的阵列来执行。能够制备核酸，使得它们包括与未知靶序列相邻的寡核苷酸引物。为了发起第一SBS测序循环，能够由液流子系统(未示出)使一个或多个不同标记的核苷酸和DNA聚合酶等流入/流经流动池。每次能够添加单一类型的核苷酸，或者测序过程中使用的核苷酸能够专门设计成具有可逆终止性质，因而允许测序反应的各循环在若干类型的加标记核苷酸(例如A、C、T、G)存在的情况下同时发生。核苷酸能够包括例如荧光团等的可检测标记半族。在四个核苷酸混合在一起的情况下，聚合酶能够选择要结合的正确碱基，并且各序列通过单碱基来扩展。能够通过使洗液流经流动池来冲洗掉未结合核苷酸。一个或多个激光器可激发核酸并且引起荧光。从核酸所发射的荧光基于结合碱基的荧光团，并且不同的荧光团可发射发射光的不同波长。脱保护剂能够添加到流动池，以便从被扩展和检测的DNA链中去除可逆终止物基团。然后，能够通过使洗液流经流动池来冲洗掉脱保护剂。流动池则准备好用于测序的另一个循环，开始于引入加标记核苷酸，如上所述。流体和检测步骤能够重复进行若干次，以便完成一个测序轮。例如在Bentley等人的Nature456：53-59(2008)、WO04/018497、US7057026、WO91/06678、WO07/123744、US7329492、US7211414、US7315019、US7405281和US2008/0108082中描述了示范测序方法，通过引用将其每个结合到本文中。

在一些实施例中，核酸能够附连到表面、例如反应室的内表面，并且在测序之前或期间来扩增。例如，扩增能够使用桥式扩增来执行，以便在表面上形成核酸聚类。例如在美国专利No.5641658、美国专利公开No.2002/0055100、美国专利No.7115400、美国专利公开No.2004/0096853、美国专利公开No.2004/0002090、美国专利公开No.2007/0128624和美国专利公开No.2008/0009420中描述了有用的桥式扩增方法。用于扩增表面上的核酸的另一种有用方法是滚环扩增(RCA)，例如Lizardi等人的Nat.Genet.19：225-232(1998)和US2007/0099208A1中所述，通过引用将其每个结合到本文中。还能够使用对微球的乳化PCR，例如如Dressman等人的Proc.Natl.Acad.Sci.USA100：8817-8822(2003)、WO05/010145或者美国专利公开号2005/0130173或2005/0064460中所述，通过引用将其每个完整地结合到本文中。

可适用于本文所提出的方法和系统的使用的其他测序技术是焦磷酸测序、纳米孔测序和连接测序。在US6210891、US6258568、US6274320和Ronaghi的GenomeResearch11：3-11(2001)中描述了特别有用的示范焦磷酸测序技术和样本，通过引用将其每个结合到本文中。在Deamer等人的Acc.Chem.Res.35：817-825(2002)、Li等人的Nat.Mater.2：611-615(2003)、Soni等人的ClinChem.53：1996-2001(2007)、Healy等人的Nanomed.2：459-481(2007)以及Cockroft等人的J.am.Chem.Soc.130：818-820和US7001792中描述了也是有用的示范纳米孔技术和样本，通过引用将其每个结合到本文中。具体来说，这些方法利用试剂输送的重复步骤。本文所提出的仪器或方法能够配置有贮液池、阀、流体管线和其他流体组件连同那些组件的控制系统，以便按照上述参考文献中提出的之类的预期协议来引入试剂并且检测信号。多种样本的任一种能够在这些系统中使用，例如具有通过乳化PCR所生成的微球的衬底、具有零模式波导的衬底、具有集成CMOS检测器的衬底、具有脂质双层中的生物纳米孔的衬底、具有合成纳米孔的固态衬底以及本领域已知的其他衬底。在上述参考文献以及还在US2005/0042648、US2005/0079510、US2005/0130173和WO05/010145中的各种测序技术的上下文中描述了这类样本，通过引用将其每个结合到本文中。

例如当存在于支承结构之上或之内时按照各个实施例能够检测的示范标记包括但不限于改色团、发光体、荧光团、光学编码纳米粒子、采用衍射光栅所编码的粒子、例如Ru(bpy)³²⁺等的电化学发光标记或者能够基于光学特性来检测的半族。可以是有用的荧光体包括例如荧光镧系元素复合物，例如铕和铽、荧光素、若丹明、四甲基若丹明、曙红、赤藓红、香豆素、甲基香豆素、芘、孔雀绿、Cy3、Cy5、芪、萤光黄、CascadeBlue^TM、德克萨斯红、alexa染料、藻红蛋白、氟硼荧染料以及诸如Hargland的MolecularProbesHandbook((Eugene，OR)，6thEdition)、TheSynthegencatalog(Houston，TX)、Lakowicz的PrinciplesofFluorescenceSpectroscopy(2ndEd.，PlenumPressNewYork(1999))或者WO98/59066中所述之类的本领域已知的其他元素，通过引用将其每个结合于此。

虽然针对包括光学衬底所支承的生物或化学物质的样本的检测来例示实施例，但是将会理解，其他样本能够被成像或者具有通过本文所述的实施例所检测的性质。其他示范示例包括但不限于诸如细胞或组织之类的生物标本、诸如计算机处理器中使用的之类的电子芯片、编码粒子等。部分应用的示例包括显微术、卫星扫描仪、高分辨率复印、荧光图像获取、核酸的分析和测序、DNA测序、合成测序、微阵列的成像、全息编码微粒子的成像等。

流体经过反应阀的流动可由各种装置(其能够控制液流以及具体是微流体流)来实现。这类装置可包括阀(例如多端口阀、电磁阀、旁通阀)、流量传感器和泵。适当泵的非限制性示例包括注射泵、固定体积机电泵、蠕动泵、活塞泵、微型泵、压电泵和电渗泵。

图2是可用于生成和/或分析生物样本的流体选择器组合件200的分解视图。流体选择器组合件200可用作系统100的一部分并且包括与系统100相似的组件。例如，流体选择器组合件200包括反应阀202、歧管204、热敏元件206和偏置构件208。图2中，流体选择器系统200相对相互垂直的x、y和z轴来定向。流体选择器组合件200的各种组件配置成相互之间沿z轴堆叠。图2中，z轴可与重力平行地延伸。但是，不要求流体选择器组合件200相对重力具有任何特定取向。

反应阀202包括池台架226以及耦合到池台架226的流动池228。反应阀202具有配置成与歧管204进行接口的配合侧230以及具有图2中沿着其的流动池228。配合侧230和安装侧232可沿z轴面向相反方向。安装侧232可部分通过池台架226的表面以及部分通过流动池228的表面来限定。如所示，反应阀202包括样本室225，其在下文中称作流动沟道225。

如图2所示，沟道入口238和沟道输出240经过流动沟道相互成流体连通。沟道入口和出口238、240可朝安装侧232开放，并且与流动沟道225在流体上连接。流动方向可以是从沟道入口238到沟道出口240。但是，在其他实施例中，流动可沿相反方向。在这类情况下，元件240可表征为沟道入口，以及元件238可表征为沟道出口。

流动沟道225位于接近或者沿着安装侧232。在操作期间，流体可经过沟道入口238流入流动沟道225，并且经过沟道出口240离开流动沟道225。在所示实施例中，流动池228是透光的，使得光学信号可由成像组合件(未示出)从流动沟道225的至少一部分来检测。

流动沟道225包括样本区234。在所示实施例等中，样本区可以是其中所指定反应预计发生的流动沟道或样本室中的区域。样本区234可包括沿表面的区域。表面可具有例如固定到其上的生物分子，其配置成与流经流动沟道的反应成分相互作用。在其他实施例中，样本区234可包括样本室中的空间的体积。在一些实施例中，样本区能够以光学方式或者通过其他方式来检测。例如，在所示实施例中，可对样本区234进行成像。更具体来说，图2示出所指定区域或投影块236，其表示配置成被成像的流动沟道225的内表面的部分。内表面可以是限定沿样本区234的流动沟道225的底面和/或限定沿样本区234的流动沟道225的顶面。在其他实施例中，传感器可位于沿样本区234的流动沟道225中，并且配置成检测样本区234中的物质的一个或多个性质。

在某些实施例中，样本区234可以是沿流动沟道225的一般区域，其中所指定反应在随机位置发生。例如，核酸的聚类可在样本区中的随机位置生长。备选地，样本区可配置成使得所指定反应更为局部化或者在预定位置发生。在一些情况下，流动沟道的表面可在化学上修改成使得所指定反应更可能在沿表面的某些位置而不是其他位置发生。作为一个示例，样本区可包括微阵列，其具有相互之间具有已知位置的特征。更具体来说，各特征可具有可区分位置或地址，其可用来确定(例如通过数据库或表)特征的生物分子。

为了准备样本区234，池台架226和/或流动池228的表面可形成或者在化学上修改成使得所指定反应更可能在预定位置发生。例如，池台架226和/或流动池228的表面可形成有空腔或凹口(例如井、沟道等)，和/或可在化学上修改。在一些情况下，池台架226和/或流动池228的一个或多个表面可形成图案为具有疏水部分和亲水部分。作为替代或补充，样本区234可包括反应位点，其如美国专利申请发表No.2012/0316086A1、美国申请No.13/492661、No.13/661524、No.13/783043和No.13/787396以及2012年4月16日提交的美国临时申请No.61/625051中所述来制作和形成图案，通过引用将其每个完整地结合到本文中。

歧管204具有主表面205，并且包括基片或平台210，其从主表面205凸出。基片210具有接合表面212，其沿xy平面以及与z轴正交地延伸，并且面向反应阀202。基片210可包括歧管端口214的阵列，其沿z轴的方向朝接合表面212开放。歧管端口214可沿接合表面212按照相对反应阀202的阀入口270(图3)和/或阀出口272(图3)所配置的所指定图案来分布。例如，歧管端口214可包括多个上游或流体端口216和废料端口218。在所示实施例中，废料端口218与流体端口216的每个是等距的，但是备选实施例可具有不同的空间关系。

基片210配置成用作中介物，其提供用于在反应阀202与歧管204之间传递流体的歧管端口214。在一些实施例中，基片210还可用作促进反应阀202的稳定移动的平台。在所示实施例中，接合表面212以及与接合表面212进行接口的配合侧230的表面的每个可确定尺寸为使得当配合侧230的表面和接合表面212沿相互之间的界面移动时，流动沟道225没有沿z轴移位或移动。更具体来说，如果反应阀202绕贯穿废料端口218和沟道出口240的旋转轴290旋转，则流动沟道225在与物镜的光轴(未示出)正交地延伸的成像平面中移动。

在所示实施例中，基片210具有圆柱形状，其从主表面205凸出。废料端口218可位于接合表面212的几何中心或者流体端口216的几何中心。但是，其他形状可用于基片210。基片210具有与xy平面平行地测量的宽度或者更具体来说是直径以及沿z轴来测量的高度。基片210确定大小成使得基片210可插入热敏元件206的开口220中。开口220通过热敏元件206的热敏主体222来限定。接合表面212配置成延伸到开口220中，并且与反应阀202的配合侧230进行接口。配合侧230还可以或者可以不延伸到开口220中。

热敏主体222配置(例如成形)为使得热敏主体222可沿配合侧230(其与流动沟道225或者其中的样本区234关联)接合反应阀202的一部分。更具体来说，热敏主体222相对流动沟道225来定位，使得流动沟道225中的温度可由热敏元件206适当控制。例如，图2中，流动沟道225沿z轴与热敏主体222对齐，而与反应阀202的旋转位置无关。

相应地，热敏主体222还可配置成使得准许反应阀202相对基片210移动(例如旋转)。图2示出其中热敏主体222是环状或环形的热敏主体222的一个实施例。热敏主体222的曲率与流动沟道225的曲率相似。当反应阀202被堆叠并且活动地接合到基片210时，反应阀202也可接合到热敏元件206。在备选实施例中，热敏主体222不是环形的或者没有形成全圆。热敏主体222而是可以仅包括图2所示内容的一部分、例如弧形部分。在这类实施例中，热敏元件206配置成仅当反应阀202具有特定旋转位置时才控制流动沟道225的温度。在一些实施例中，可使用一个以上热敏元件。因此，反应阀中的样本在沿其传播路径的不同位置可遭遇不同温度，位置对应于其中预期特定温度(通过适当放置的热敏元件所提供)的反应步骤。

当构成流体选择器组合件200时，热敏元件206定位在主表面205上，使得基片210经过开口220来插入。反应阀202安装到热敏元件206和接合表面212，并且设置成使得沟道出口240与废料端口218成流体连通。沟道入口238可与歧管端口216之一成流体连通。

如图2所示，反应阀202可包括外或圆周沿250。在所示实施例中，外沿250包括齿251，其离开旋转轴290径向延伸。当反应阀202安装到接合表面212上时，池台架226的外沿250可接合歧管204的耦合臂242，其具有相应指243。更具体来说，当反应阀202安装到基片210上时，耦合臂242可偏转远离反应阀202。当指243清除(clear)反应阀202的安装侧232时，耦合臂242可以又卡接到位，其中指232延伸于安装侧232之上。

在所示实施例中，偏置构件208可耦合到安装侧232。偏置构件208可位于壳体(未示出)与反应阀202之间，并且配置成将朝歧管204的安装力保持到反应阀202上。安装力可促进沿界面保持反应阀202与基片210之间的密封界面。

流体选择器组合件200还可包括定位组合件244。定位组合件244可包括：阀接合元件246，其直接接合反应阀202以用于移动反应阀202；以及电动机248，其控制阀接合元件246并且因此还有反应阀202的移动。在所示实施例中，阀接合元件246是可旋转组件，并且与具有互补齿的齿轮相似地成形以用于接合外沿250。电动机248在操作上耦合到阀接合元件246，并且配置成将阀接合元件246绕与旋转轴290平行的旋转轴旋转。但是，可使用具有不同形状的多种致动器或齿轮。因此，阀接合元件246可绕与旋转轴290不平行的旋转轴旋转。

电动机248可以是直接驱动电动机。但是，可使用多种备选机构，例如直流(DC)电动机、螺线管驱动器、线性致动器、压电电动机等。如以下更详细描述，定位组合件244配置成移动(例如旋转)反应阀202，以便有选择地将流动沟道225连接到端口216的一个或多个。在一些实施例中，旋转反应阀202的速度充分慢，以便只是将可忽略离心力放置于反应阀202中的流体上。此外，在许多情况下，反应阀202仅部分旋转。例如，在一些实施例中，旋转冲程可以仅将反应阀202旋转最多180°。在许多情况下，旋转冲程为最多60°或以下或者最多30°或以下。在旋转反应阀202之后，反应阀202暂时是静止的，以便准许流体流经其中或者准许样本被检测。

在所示实施例中，池台架226和流动池228是独立或分立组件。例如，池台架226和流动池228可由不同材料来制作，并且然后经过粘合剂或扣件耦合在一起，由此形成整体结构。因此，流动池228能够优选地是流体选择器组合件200的可消耗、可更换或可者抛弃的组件。类似地，所例示以供本文的其他设备中使用的流动池能够是更永久设备的可消耗、可更换或者一次性的组件。在备选实施例中，池台架226和流动池228是单个连续件。例如，用来制造流动池228的透明材料也可用来制作池台架的特征，包括外沿250的齿251。相应地，反应阀202可由单个组件来制造。

池台架226和流动池228以及本文所述的其他流动池和池台架可由多个不同材料来制作。仅作为举例，流动池或池台架可由石英玻璃、磷酸盐玻璃、硼硅玻璃、光敏玻璃(例如Foturan或Fotoform)、硅、塑料、环烯烃共聚物(COC)(例如Topas或Zeonor)、掺杂玻璃(例如掺杂有量子点、荧光染料、稀土原子和其他原子的SiO₂)、异丁烯酸盐(PMMA)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯和聚(四氟乙烯)(PTFE)、金属、橡胶、陶瓷等的一个或多个来制作。以上所述的至少一部分包括用于样本的成像的适当光学性质，以及其他可适合于形成池台架。流动池和池台架不可包括适合于形成可密封界面的弹性体或其他材料。在美国专利申请发表No.2010/0111768和No.2012/0270305中描述了制作可适合于本文所提出的实施例的流动池的方法，通过引用将其每个完整地结合于此。国际申请No.PCT/US2013/30940(2013年3月13日提交)也描述了制作可适合于本文所述实施例的流动池的方法，通过引用将其完整地结合到本文中。

图3是流体选择器组合件200的截面的透视图。如所示，反应阀202的截面相对基片210的截面绕旋转轴290旋转大约45°。示出流体端口216的两个，其表示为216A、216B，以及还示出废料端口218。图3中，热敏元件206位于接近流动沟道225的样本区234。热敏元件206具有热传递表面266，其直接接合池台架226，并且与流动沟道225一般对齐。池台架226包括基础表面262，其定位成沿界面260与接合表面212相邻。界面260还可在热传递表面266与基础表面262之间延伸。如所示，反应将202的配合侧230可成形为包围热敏元件206的外周边，并且由此还包围基片210。

反应阀202包括阀或沟道通道252、254。图3中，阀通道252在流体上连接流动沟道225和歧管端口216B，以及阀通道254在流体上连接流动沟道225和废料端口218。更具体来说，阀通道252在阀入口270(其朝基础表面262开放)与沟道入口238之间延伸，以及阀通道254在阀出口272与沟道出口240之间延伸。如所示，阀通道252可配置成在阀入口270与沟道入口238之间延伸最短可能距离。在一些实施例中，阀通道252具有在沟道入口238与阀入口270之间限定的并且最多为10μl或者更具体来说最多6μl的体积。这个体积对一些实施例可称作反应阀202的排量体积或者死体积。

定位组合件244(图2)配置成接合外沿250，并且按照预定方式移动反应阀202。例如，定位组合件244可将反应阀202绕旋转轴290并且相对基片210移动(例如旋转)，以便将阀入口270与歧管端口216B在流体上断开，并且将阀入口270与歧管端口216A在流体上连接。按照相似方式，定位组合件244可通过改变反应阀202的旋转位置将阀入口270与其他歧管端口连接。在图3例示的实施例中，阀出口272保持对齐并且在流体上连接到废料端口218，而与反应阀202的旋转位置无关。如本文所述，一些实施例中的不同旋转位置可与用于对流动沟道225的所指定位置相互关连。例如，在包括一个物镜的实施例中，区域236之一可在各旋转位置来成像。对于包括多个物镜的实施例，可对相等数量的区域236进行成像。

流动沟道225可位于流动池228与池台架226之间。在所示实施例中，池台架226包括沟道凹口256，以及流动池228包括透光层，其通过沟道凹口256耦合到池台架226，由此限定流动沟道225。因此，流动沟道225可部分通过流动池228以及部分通过池台架226来限定。

但是，在其他实施例中，流动沟道225或者具体来说是流动沟道225的样本区234可主要或完全通过流动池228来限定。例如，流动池228可形成为限定流动池的主体中的流动沟道，并且具有一对端口，其在流动池228安装到池台架226时在流体上连接到沟道入口238和沟道出口240。更具体来说，流动池228可包括顶层、底层以及位于顶层与底层之间的沟道层。顶层和底层可以是覆盖沟道层的连续层，以及沟道层可包括至少一个蚀刻沟道，其成为流动沟道。在美国专利申请发表No.2010/0111768和No.2012/0270305中描述了可与本文所提出的实施例配合使用的流动池，通过引用将其每个完整地结合于此。

在备选实施例中，流动沟道可位于池台架226中的某个深度，和/或可接近并且沿配合侧230延伸。这类实施例可适合于没有利用物镜的应用。例如，备选流动沟道可沿池台架226与基片210之间的界面260延伸。配置用于成像的固态装置可沿界面260来定位。例如，固态成像装置可与反应阀202和歧管204分隔，或者可以是反应阀202或歧管204的一部分。来自歧管204的不同端口的流体可按照如本文所述相似的方式来选择，但是流体可接近界面260而不是安装侧232流动。这类实施例也可适合于没有检测光学信号的应用或者主要专用于生成样本而没有监测生成的应用。

图4是包括流体选择器组合件200和成像组合件276的系统274的透视图。为了示出图4中的系统274的反应阀202与成像组合件276之间的空间关系，定位组合件244(图2)、耦合臂242(图2)和偏置构件208(图2)未示出。与系统100相似，系统274可配置成执行物质的生物或化学分析。如所示，成像组合件276包括物镜278，其定位成接近流动沟道225，以用于对样本区234的至少一部分进行成像。例如，物镜278可具有远中面(distalsuface)279，其面向反应阀202。远中面279与限定流动沟道225之间的工作距离可小于5000微米。物镜278可以是光学系(未示出)的一部分，其把来自流动沟道225的光学信号导向检测器(未示出)。物镜278可具有高NA(例如如上所述的至少大约0.6等)，成像组合件276可配置成具有如本文所述的分辨率。在一些情况下，这个光学系的至少一部分也可将激发辐射导向反应阀202中的样本上。

反应阀202配置成由定位组合件244绕旋转轴290来旋转到所指定旋转位置。所指定旋转位置的每个可与用于生成和/或分析样本的一个或多个操作关联。例如，反应阀202可移动到旋转位置，以便执行下列步骤的至少一个：(a)将池台架226的入口在流体上耦合到歧管204的端口，或者(b)相对于物镜278来定位流动沟道225。旋转位置也可与其他操作关联。例如，在其他实施例中，旋转位置可将样本区定位成接近热敏主体、例如热敏元件206，以用于控制流动沟道225的温度，以促进一个或多个反应。

在一些情况下，(a)和(b)的每个可采用单个动力冲程来实现。作为一个示例，反应阀202在处于第一旋转位置时可与第一歧管端口成流体连通。单动力冲程可将反应阀202从第一旋转位置旋转(例如顺时针大约30°)到第二旋转位置，在这时，反应阀202在流体上耦合到第二歧管端口并且还定位以用于由成像组合件276进行成像。换言之，在一些情况下，可以不需要在向流动沟道225提供新流体之后旋转反应阀202以进行成像。而是可将新流体提供给流动沟道225，并且随后则可对流动沟道225进行成像，而无需将反应阀202移动到新旋转位置。在一些实施例中，流动沟道225可在提供新流体之前被成像，并且然后在提供新流体之后再次被成像。

但是，不需要在单个旋转位置执行多于一个动作或操作。例如，反应阀202可旋转多次，以便对流动沟道225的不同部分进行成像，而无需在各图像之后引入新流体。同样，反应阀202可旋转多次，以便将流动沟道225耦合到流体管线的预定顺序，而无需在后续旋转之间捕获图像。

图5是在第一和第二旋转位置280、282的反应阀202的平面图，并且示出以虚线示出不同的歧管端口216和废料端口218。歧管端口216和废料端口218在图5中位于反应阀202之下。歧管端口216标记为端口A-L。如所示，反应阀202的第二旋转位置282是相对第一旋转位置280顺时针大约30°。

端口A-L可与贮器(未示出)成流体连通，贮器包含具有一个或多个成分的流体，以用于促进所指定反应(例如试剂、缓冲溶液、分析物等)。在一些实施例中，一对一关系存在于端口A-L的至少一部分与贮器之间。仅作为举例，端口A-D的每个可以仅与单个贮器成流体连通，以及这些贮器的每个可以仅与单个端口成流体连通。但是，在一些实施例中，单个贮器可向多个端口提供流体。例如，端口A和G可与单个贮器进行通信，并且因而可接收相同流体。在这类实施例中，阀(未示出)可配置成在系统274(图4)的操作期间将流体重新导向端口A或G其中之一或者端口A和G两者。在其他实施例中，单个端口可与多个贮器成流体连通。阀(未示出)再次可耦合到多个流体管线，其各与多个贮器成流体连通。在操作期间，阀可对第一时间周期对第一流体管线开放而对其他流体管线闭合，并且然后对第二时间周期闭合第一流体管线而开放另一个。这种阀也可配置成允许来自多个贮器的多个流体同时流经同一端口。

如所示，端口A-L绕废料端口218和旋转轴290均匀分布。例如，端口A-L可沿具有作为圆心的废料端口218的圆(未示出)均匀分布。因此，端口A-L的每个可位于离开废料端口218的共同径向距离，但是处于不同的圆周位置(例如圆的不同角度或者度)。在图5所例示的实施例中，端口A-L的每个可以是离开任一侧上的相邻端口的大约30°。

但是，不要求端口A-L绕废料端口218均匀地分布。例如，对于对流动沟道225进行成像的应用，将端口A-L集中在某些区域中可以是有用的。具体来说，如果物镜或固态成像装置具有固定位置，则将端口A-L定位成相互更靠近可允许流动沟道225更连续地或者以短增量变化被成像，同时仍然与流体管线成流体连通。

也不要求端口A-L离开废料端口共同径向距离。在这类实施例中，反应阀202可以是可旋转以及线性可滑动的。例如，流动沟道225的阀入口可旋转到歧管端口A-L之一，并且然后线性移动到歧管端口A-L的另一个。作为不要求端口A-L离开废料端口共同径向距离的另一个示例，流动沟道225可与第一和第二阀入口成流体连通。更具体来说，在一个旋转位置，第一阀入口可与端口A成流体连通，而第二阀入口没有与任何端口成流体连通。在另一个旋转位置，第二阀入口可与端口B成流体连通，而第一阀入口没有与任何端口成流体连通。

在所示实施例中，阀入口270(图3)和端口A-L具有相似或相同尺寸。在另一个备选实施例中，端口A-L的一个或多个可确定尺寸为弯曲开端沟道。例如，图5所示的端口B可延伸到并且接合端口C。在这种情况下，单个流体管线为弯曲端口提供流体。在这类实施例中，装置入口270可保持在流体上耦合到弧形端口，使得可在反应阀经过其弧形的一部分旋转时连续提供流体。这类实施例还可允许流动沟道的扫描检测，同时流动沟道保持与同一端口成流体连通。但是，在其他实施例中，不需要在成像期间使流体流经流动沟道。在其他实施例中，废料端口218可以是开端沟道。这类实施例针对图8所示的反应阀来描述。

相应地，阀入口270(图3)能够通过有选择地将反应阀202绕旋转轴290旋转在流体上连接到端口A-L的任一个。如上所述，废料端口218可保持在流体上连接到阀出口272(图3)，而与反应阀202的旋转位置无关。

在具体实施例中，物镜(或者成像组合件的其他适当组件)和阀入口的物理位置在流动池移动的平面中相互之间固定，以及所指定区域的端口的物理位置在流动池上相互之间固定。因此，流动池相对成像组合件和阀入口的移动限定用于每个所指定区域的检测的时间顺序以及向流动池上的各端口的流体输送的顺序。因此，这些组件能够按照实现用于反应和成像步骤的预期顺序的方式在物理上定位。此外，流动池能够以实现步骤的每个的预期时帧的速率来移动(例如经由圆形流动池的旋转)。因此，本发明的设备提供用于将特定合成或分析协议有效地硬连线到设备中的有用装置。具体实施例的一个优点在于，相当复杂的协议能够使用最小移动部件来执行(例如唯一移动部件是旋转流动池以及也许z台架)。但是，如果对其他实施例预期，则相对移动能够在流动池移动的平面中对上述组件的若干发生，以取得预期结果。无论用于具有更多或更少移动部件的系统中，圆形流动池对重复(即，循环)反应是特别有用的，因为各循环能够以流动池的一图重复进行，以及只重复旋转n次能够用来执行n个循环。如以下示例所提出，各循环能够包括多个流体步骤和/或多个检测步骤。下表1示出本文所述实施例可促进实现的一个协议。如所示，协议包括多个阶段。各阶段可具有在该阶段期间发生的一个或多个操作。例如，表1的阶段1是流体阶段，其中将流体输送到流动沟道225。阶段3是成像阶段，其中流动沟道225由成像组合件276(图4)来成像。但是，阶段可具有在该阶段期间发生的一个以上操作。

在具体实施例中，成像组合件276可配置成当阀入口270与第一歧管端口成流体连通时得到流动沟道225的第一图像(例如流动沟道的第一部分的图像)，并且可配置成当阀入口270与第一歧管端口在流体上断开并且可选地在流体上连接到第二歧管端口时得到流动沟道225的不同第二图像(例如流动沟道的第二部分的图像)。

各阶段还可具有反应阀202的所指定旋转位置或者反应阀202的旋转位置的范围。在某些旋转位置中，流动沟道225可与端口A-L之一成流体连通。但是，在其他旋转位置中，流动沟道225没有与任何端口成流体连通。这类旋转位置可用于各种目的。例如，在一些情况下，流动沟道的所指定部分可以仅当反应阀202处于流动沟道225没有在流体上连接到端口之一的旋转位置时才被成像。作为另一个示例，如果热敏元件定位在预定区域之内，则反应阀202可旋转到旋转位置，而与流动沟道225是否在流体上连接到端口无关。

在单个阶段期间也可使用旋转位置的范围。例如，在成像期间可使用旋转位置的范围或者如上所述控制流动沟道225中的温度。在对应阶段期间，反应阀202可连续或者递增地旋转到范围中的旋转位置。

表1

在阶段3-6的每个，对流动沟道225的所指定区域进行成像。图5中的区域表示为区域1-4。如所示，所指定区域1-4可以是基本上矩形的，并且因此区域1-4可称作投影块。但是要理解，区域1-4可具有各种尺寸或几何结构。在一些实施例中，成像组合件276检测光学信号，其从区域之一的流动沟道225中的荧光标记来发射。因此，成像组合件276可包括一个或多个辐射源(例如激光器、LED、灯等)，其将激发辐射导向流动沟道225中，以激发荧光标记。在一些情况下，单激发波长(例如532nm)可激发多个标记。在对区域1-4其中之一进行成像之后，可旋转反应阀202，使得可对新区域进行成像。

相应地，成像组合件276可以能够对流动沟道225进行成像，而无需沿成像平面侧向移动物镜278(图4)。更具体来说，物镜278可具有与流动沟道225相交的光轴。物镜278可用来对流动沟道进行成像，而无需沿xy平面(其与光轴正交)在后续图像之间移动物镜278。为了对流动沟道225的不同部分进行成像，定位组合件244(图2)可将反应阀204并且因而将流动沟道225旋转某个弧形距离。定位组合件244可在得到图像的每个之后旋转反应阀202。备选地，定位组合件244可在(一个或多个)图像被得到时旋转反应阀202。在这类实施例中，定位和成像组合件244、276可协调操作，以连续扫描流动沟道225。

图6是按照一个实施例所形成的、处于两个不同旋转位置302、304的反应阀300的平面图。反应阀300可包括与反应阀202相似的元件和特征。例如，反应阀300包括具有与其耦合的流动池308的池台架306。反应阀300还包括流动沟道310，其在流体上耦合沟道入口312和沟道出口314。沟道入口和出口312、314可经过对应阀通道(未示出)分别与阀入口和出口(未示出)成流体连通。流动沟道310在池台架306的外沿330附近围绕反应阀300圆周地延伸。流动沟道310可环绕反应阀300的旋转轴301。图6中，处于第二旋转位置304的反应阀300相对第一旋转位置302逆时针旋转了160°。

如虚线圆所示，成像组合件(未示出)的第一和第二物镜316、318可定位成接近流动沟道310。在具体实施例中，物镜316、318保持在固定位置，同时反应阀300沿成像平面相对物镜316、318旋转。成像平面可分别与物镜316、318的光轴320、322正交地延伸。

相应地，本文所提出的实施例可包括多个成像装置，其配置在独立时间或者并发地(例如至少部分重叠的时间周期)对流动沟道进行成像。图6示出两个物镜316、318，但是在其他实施例中可使用两个以上(例如三个、四个或更多)。此外，其他实施例可利用固态成像装置(例如CCD或CMOS)，其定位成紧邻流动池308而不是物镜。本文所提出的实施例可与类似于2013年2月13日提交的美国专利申请No.13/766413中所述的系统配合使用，通过引用将其完整地结合到本文中。

如图6所示，将流动沟道310分派到若干区域326中以进行成像。各区域326在所示实施例中是基本上矩形的，但是在其他实施例中可具有其他几何结构。在第一旋转位置302，包括物镜316、318的成像组合件可采用物镜316、318的每个对不同区域326进行成像。在一个区域326的成像之后或期间，定位组合件(未示出)可接合反应阀300，并且将反应阀300绕旋转轴301旋转。

与上述实施例相似，沟道入口312可随着反应阀300从第一旋转位置302旋转到第二旋转位置304而在流体上耦合到歧管的一个或多个端口(未示出)，以便经过对应端口接收流体。在其他实施例中，仅旋转反应阀300以用于定位流动沟道310供成像，以及流动沟道310不接收第一旋转位置302与第二旋转位置304之间的任何流体。

成像组合件可将相同图像捕获参数用于区域326的每个。例如，成像组合件可在各区域326得到四个不同荧光信号的图像。在这类实施例中，反应阀300可以仅旋转180°，以得到来自全部区域326的数据。但是，备选地，与物镜316、318关联的图像捕获参数是不同的。例如，与物镜316关联的图像捕获参数可配置成检测两种类型的荧光标记，而与物镜318关联的图像捕获参数可配置成检测另外两种类型的荧光标记。在这类实施例中，反应阀300可旋转360°，以得到来自全部区域326的数据。

图7包括反应阀202、反应阀300和反应阀332、334的平面图。本文所提出的实施例可包括或使用具有多种配置的反应阀。例如，反应阀202、300、332和334可具有不同的流动沟道几何结构和流路。反应阀202、300和332的流动沟道225、310和337-339分别是至少部分弯曲或弧形的，而反应阀334的流动沟道340-341是线性的并且相对反应阀334的中心向外(或向内)径向延伸。如图7所示，反应阀202和300的每个分别具有单个流动沟道225、310，其中流动沟道的每个分别具有单个沟道入口238、312和单个沟道出口240、314。

但是，反应阀332可具有多个流动沟道337-339，以及反应阀334可具有多个流动沟道340-341。流动沟道337-341的每个具有不同沟道入口，但是与另一个流动沟道共享公共沟道出口。更具体来说，流动沟道337-339可共享公共沟道出口342，以及流动沟道340-341可共享公共沟道出口343。

反应阀332、334可适合于包括多个成像装置的系统。例如，图7中的物镜351-353接近相应流动沟道337-339。物镜354-357接近流动沟道340、341。相对反应阀332，各流动沟道337-339具有四个所指定区域350，其可分别由单个物镜351-353来扫描或成像。例如，可对流动沟道337-339的每个中的单个所指定区域350进行成像，并且然后可旋转反应阀332，以用于对流动沟道337-339的每个中的另一个所指定区域350进行成像。

但是，相对反应阀334，流动沟道的每个可由四个独立物镜来成像。更具体来说，分派流动沟道340、341的每个，以具有所指定区域1-4。当反应阀334具有如图7所示的旋转位置时，流动沟道340可具有分别由物镜354、355所成像的区域1和3，以及流动沟道341可具有分别由物镜356、357所成像的区域4和2。在第一成像操作之后，图7中的反应阀可旋转180°。流动沟道341则可具有分别由物镜354、355所成像的区域1和3，以及流动沟道340可具有分别由物镜356、357所成像的区域4和2。

如图7所示，至少一些反应阀可具有结型或弯曲沟道流路的流动沟道。更具体来说，在流动沟道225、310、337-341中指示液流的方向F。如所示，反应阀202、300和332可具有绕旋转轴弯曲的沟道路径。更具体来说，反应阀202、300和332的每个可具有包括基本上均匀的曲率半径的沟道路径，其中旋转轴是曲率半径的中心。

图8包括反应阀360、380的平面图。反应阀360包括多个流动沟道361-364，其中流动沟道的每个在相应沟道入口366与相应沟道出口368之间延伸。但是，流动方向可反转，使得沟道入口366成为出口，而沟道出口368成为入口。流动沟道361-364的形状可与流动沟道225(图2)的形状相似，但是流动沟道361-364具有比流动沟道225要大的弧形长度。歧管端口以虚线示出，并且包括流体或成分端口370和废料端口371-374。废料端口371-374的每个是开端沟道，其朝反应阀360的配合侧开放，并且具有弯曲或弧形形状。具体来说，废料端口371-374配置成沿路径弯曲，使得当移动(例如旋转)反应阀360时，流动沟道361-364的阀出口与废料端口371-374进行接口。因此，流动沟道361-364的每个对于反应阀360的旋转的至少一部分保持在流体上耦合到相应废料端口371-374。

在所示实施例中，流动沟道361-364的每个可在反应阀360的一个完全旋转(360°)之后与废料端口371-374的每个在流体上耦合。例如，流动沟道361可对小于完全旋转的1/4(90°)(例如大约85°)与废料端口371成流体连通，然后对小于完全旋转的1/4(90°)与废料端口372成流体连通，并且随后与流动沟道373、374成流体连通。但是，图8所示的反应阀360的实施例只是说明性的，以及废料端口的数量可有所不同。例如，废料端口的数量可大于流动沟道的数量。在其他实施例中，废料端口的数量可小于流动沟道的数量。此外，废料端口的长度如图8所示可等于其他废料端口的长度，或者废料端口的长度可以是不同的。

针对图8所例示的实施例，在流动沟道361与废料端口372成流体连通的同时，其他流动沟道362-364可分别与其他废料端口373、374和371成流体连通。当流动沟道361与废料端口372在流体上断开并且在流体上连接到下一废料端口373时，其他流动沟道362-364也切换废料端口。在一些实施例中，当流动沟道361在流体上连接到废料端口371的同时，流动沟道361可变成在流体上连接到多个成分端口370。例如，流动沟道361可与六个成分端口370成流体连通，同时保持与废料端口371成流体连通。

反应阀380还包括多个流动沟道381-384，其中流动沟道381-384的每个具有单个沟道出口390。但是，流动沟道381-384的每个还包括第一和第二沟道入口386、388。歧管端口以虚线示出，并且包括两排流体或成分端口395和一排废料端口391-394。废料端口391-394的每个是开端沟道，其朝反应阀380的配合侧开放，并且具有弯曲或弧形形状。流动沟道381-384可与反应阀360的流动沟道361-364类似地成形。但是，流动沟道381-384包括第一和第二沟道分支396、398，其与主管线399成流体连通。反应阀380和类似实施例可提供较大样本区。

图8所示的实施例例如在流动沟道的每个包含用于分析的不同样本时可以是适合的。实施例还可适合于当环境期望单独控制经过流动沟道的流率时。例如，经过反应阀360的流动沟道361的流率可不同于流动沟道362-364的一个或多个中的流率。为此，流动沟道361-364的每个可与独立泵唧单元或装置成流体连通。流体的流动可经过入口抽吸到出口，或者流体的流动可经过出口从入口来吸取。

图9-12是流体选择器组合件的部分的侧截面。图9-12更详细地示出实施例，并且还示出可拆卸地安装在流体选择器组合件中的反应阀或流动池。如图9和图10所示，至少一些实施例的样本室或流动沟道可部分通过流动池以及部分通过池台架来限定。如图11和图12所示，至少一些实施例的样本室或流动沟道可完全或者几乎完全通过可安装流动池来限定。首先，针对图9和图10所示的流体选择器组合件400，流体选择器组合件400包括：池台架402；流动池404，其耦合(例如安装)到池台架402；以及歧管或平台406，其在操作上接合到池台架402。

池台架402和流动池404可统称为反应阀408。本文所提出的实施例包括反应阀和/或流动池，其在流体选择器组合件中可拆卸地耦合。在这类实施例中，反应阀和/或流动池可易于采用其他反应阀/流动池来切换或更换。样本歧管可随多个不同反应阀和/或流动池私反复使用。例如，图9中，反应阀408安装到歧管406。图10中，例如当反应阀408将要安装到歧管406上时或者当反应阀408从歧管406移开时，反应阀408与歧管406分离。如所示，反应阀408(或池台架402)具有配合侧410以及朝配合侧410开放的阀入口412。反应阀408还包括样本室或流动沟道414。阀入口412与样本室414成流体连通。反应阀408(或池台架402)还可具有阀出口413，其朝配合侧410开放。

歧管406具有接合表面416，并且包括歧管端口418和废料端口419，其朝接合表面416开放。接合表面416和反应阀408的配合侧410定位成沿界面422彼此相邻(图9)。虽然未示出，但是偏置构件、例如偏置构件208(图2)可将反应阀408压在歧管406的接合表面416上。如上所述，定位组合件(未示出)可在操作上耦合到反应阀408或歧管406的至少一个，并且配置成沿界面422移动反应阀408或歧管406的至少一个，以便将阀入口412与歧管端口418在流体上断开并且将阀入口412在流体上连接到另一个歧管端口(未示出)。在一些实施例中，反应阀408和/或歧管406由定位组合件来旋转。在其他实施例中，反应阀408和/或歧管406可由定位组合件按照线性方式来移动。

池台架402可具有池接纳表面420以及第一和第二通道424、426，其穿过池台架延伸402并且具有位于池接纳表面420、朝样本室414开放的相应端口425、427。在一些实施例中，端口425可称作沟道入口，以及端口427可称作沟道出口。流动池404可在固定位置耦合到池接纳表面420，并且定位在其上，使得端口425、427经过样本室414成流体连通。

在所示实施例中，样本室414至少部分通过流动池404以及至少部分通过池台架402或者更具体来说是池接纳表面420来限定。具体来说，池接纳表面420可成形为限定室凹口430。当室凹口430由流动池404来覆盖时，室凹口430可成为样本室414。在一些实施例中，流动池404是透光层。流动池404可以可拆卸地安装到池台架402或者固定到池台架402。例如，粘合剂可用来将流动池404接合到池接纳表面420的部分。又在图9中示出，热敏元件432可位于接近样本室414。

来看图11和图12，流体选择器组合件440包括：池台架442；流动池444，其耦合到池台架442；以及歧管或平台446，其在操作上接合到池台架442。当流动池444安装到池台架442时，池台架442和流动池444可统称为反应阀448。如所示，反应阀448(或池台架442)具有配合侧450以及朝配合侧450开放的阀入口452。

池台架442还具有池接纳表面460以及第一和第二通道464、466，其穿过池台架延伸442并且具有位于池接纳表面460的相应端口465、467。又如所示，池台架442可沿界面462接合歧管446的接合表面456。池台架442和歧管446的至少一个沿界面462是活动的。

流动池444具有耦合侧470，其沿界面472接合池接纳表面460。与界面462不同，流动池444可相对池台架442保持在固定位置。但是，在一些实施例中，流动池444可以可拆卸地安装到池台架442，如图12所示。在包括可拆卸流动池的这类实施例中，池台架可以是包括歧管的系统的一部分。因此，池台架和歧管可随不同流动池反复使用。

流动池444可完全或者几乎完全限定流动池444中的样本室454。可按照与美国专利申请发表No.2010/0111768和No.2012/0270305中所述的流动池相似的方式来制造流动池，通过引用将其每个完整地结合于此。例如，虽然未示出，但是流动池444可包括顶层、底层以及位于顶层与底层之间的沟道层。沟道层可包括至少一个蚀刻沟道或狭槽，使得当沟道层夹合在顶层与底层之间时，蚀刻沟道成为样本室。

对于流动池444包含样本室454的实施例，样本可在流动池444的样本室454中单独制备，并且然后流动池444可以可拆卸地安装到池台架442，以用于实现本文所述的协议。作为替代或补充，流动池444可包括反应位点，其如美国发表No.2012/0316086中所述来制作和形成图案，通过引用将其完整地结合到本文中。

图13是包括安装到歧管484的反应阀482的流体选择器组合件480的一部分的透视图。反应阀482可与反应阀300(图6)相似。歧管484包括主体支承486，其是基本上平面的并且具有厚度488。歧管484还可包括或者在流体上耦合到多个输入(或上游)流体管线490和单个输出(或下游)流体管线492。流体管线490和492定位在主体支承486的相对侧上，并且因而以虚线示出。流体管线490、492可分别直接耦合到歧管通道491、493，其经过歧管484延伸到反应阀482。流体管线490、492可以是例如管子。在其他实施例中，流体管线490、492可在主体支承486中形成。例如，这类集成流体管线可具有图13所示的流体管线490、492的长度，但是在主体支承486中延伸。

图14是包括配置成耦合到歧管504的反应阀502的另一个流体选择器组合件500的透视图。歧管504具有基片506，其包括配置成与反应阀502的配合侧(未示出)进行接口的接合表面508。基片506可从歧管504的主体支承510延伸。如所示，歧管504可包括多个歧管通道512、513，其贯穿主体支承贯穿基片506。

基片506可具有内或中心部分518以及环绕内部分518并且限定它们之间的热敏空腔514的外(或环形)部分520。热敏空腔514确定大小并且成形为接纳热敏元件516。在所示实施例中，热敏空腔514朝接合表面508开放，以及热敏元件516可与接合表面508基本上齐平。接合表面508和热敏元件516可以是基本上平面的，以允许反应阀502在其上旋转。

图14中，热敏空腔514为圆形(例如圆环形状)并且环绕基片506的内部分518，但是其他几何结构可用于热敏空腔514或者内和外部分518、520的任一个。内部分518可包括歧管通道513。如所示，歧管通道512围绕热敏元件516来分布，使得热敏元件516位于歧管通道512与歧管通道513之间。歧管通道512、513的每个可具有对应端口，其朝接合表面508开放。

在具体实施例中，环绕热敏元件516的歧管通道512是配置成向反应阀502提供流体的流体通道，以及内部分518中的歧管通道是配置成接收来自反应阀502的流体的输出流的废料通道。如上所述，反应阀502能够有选择地旋转到不同旋转位置，以便将反应阀502在流体上连接到不同歧管通道512。在所示实施例中，流动方向是从对应歧管通道512经过反应阀502并且进入歧管通道513。在备选实施例中，流动可沿相反方向。例如，流动可经过歧管通道513，进入反应阀502，并且进入所选歧管通道512。这个流动配置可适合于物质在反应阀502中生成并且选择性旋转用来分派物质的所指定体积的实施例。

图15A和图15B示出在不同旋转阶段的反应阀522，其中反应阀522包括四个流动沟道531-534。具体来说，反应阀522示为处于SBS测序协议的前十个旋转阶段(或旋转位置)，其中将核苷酸添加到样本区中的DNA聚类。图15A和图15B所示的配置例示流体和检测组件的物理配置，其能够通过仅沿x-y平面移动流动池来执行SBS反应的重复循环。因为流动池与阀集成，所以与已知测序平台相比，该设备提供紧凑设计和流体成分中的极低死体积。如所示，前十个旋转阶段与全旋转的大约1/4(90°)相互关连。下表2提供一个完整操作循环(例如一个全旋转)的时间表，其在所示实施例中具有三十六(36)个旋转阶段。具体来说，表2指示流体对反应阀522的旋转阶段的每个存在于流动沟道531-534的每个中。表2中以(**)所标记的流体指示流动沟道连接到在那个旋转阶段提供所标记流体的端口。在最后旋转阶段(即，表2中的旋转阶段(36))之后，反应阀522可返回到旋转阶段(1)，以及时间表可重复进行。相应地，一实施例可在单个操作会话期间多次(例如10、50、100、200或以上)重复进行表2所示的时间表，以执行四个不同流动沟道中的SBS测序。

但是要注意，图15A和图15B以及表2仅涉及SBS测序的一个特定协议。本文所提出的实施例可具有多个不同时间表，并且可用于多种其他应用(例如除了SBS测序之外的应用)中。流体和/或检测组件的适当时间表及相关配置能够易于由本领域的技术人员基于本文所提出的理论和示例来确定。

作为一个示例，反应阀522和成分端口能够配置用于桥式扩增，以在表面上形成核酸聚类。例如在美国专利No.5641658、美国专利公开No.2002/0055100、美国专利No.7115400、美国专利公开No.2004/0096853、美国专利公开No.2004/0002090、美国专利公开No.2007/0128624和美国专利公开No.2008/0009420中描述了有用的桥式扩增方法。

作为另一个示例，能够进一步处理反应阀中的核酸聚类，以在称作组对端测序的方法中得到来自相对端的第二读数。市场销售的组对端套件和协议是从IlluminaInc.(SanDiego，CA)可得到的，可用于这类实施例中。在PCT发表WO07010252、PCT申请序号PCTGB2007/003798和美国专利申请发表US2009/0088327中描述了组对端测序的方法，通过引用将其每个结合到本文中。在一个示例中，可旋转反应阀522，并且成分端口552能够配置成实现下列步骤：(a)生成核酸的聚类；(b)线性化核酸；(c)杂交第一测序引物并且执行如上所述的扩展、扫描和脱保护的重复循环；(d)通过合成互补副本“反转”流动池表面上的靶核酸；(e)线性化再合成链；以及(f)杂交第一测序引物并且执行如上所述的扩展、扫描和脱保护的重复循环。如果如上所述输送试剂以用于桥式扩增的单一循环，则能够执行反转步骤。

如图15A在旋转阶段(1)所示，流动沟道531-534的每个在流体上连接到公共沟道出口535。反应阀522配置成绕进入和离开纸面贯穿沟道出口535的轴来旋转。流动沟道531-534具有相应沟道入口536-539，并且包括相应样本区541-544，其在下文中称作样本道541-544。在一个或多个实施例中，样本道541-544通过绕旋转轴圆周地延伸的平面表面(例如顶面和底面)来限定。例如，顶面和底面可沿对应样本道连续延伸。可对顶面和底面的每个进行成像，或者可以仅对顶面和底面其中之一进行成像。

在一些实施例中，单个样本道中的多个区域可依次成像。区域可以是限定样本道的表面和/或在表面之间限定的空间区域(即，体积)。例如，样本道541-544的每个可多次成像，其中被成像的各区域沿对应样本道的弧形或圆周路径来定位。为了便于说明，样本道541-544包括投影块545，其按照表2的时间表来成像。各投影块表示由成像组合件来成像的面积(例如样本道的基本上二维部分)或区域(例如道的体积)。投影块545之一以放大视图示出。投影块545可以是基本上矩形的，其具有基本上沿反应阀522的中心与反应阀522的周长之间的方向径向延伸的第一尺寸546以及基本上与第一尺寸546垂直延伸的第二尺寸548。仅作为举例，第一尺寸546可以为大约1.5mm，以及第二尺寸548可以为大约2.0mm。如所示，投影块545的每个沿样本道的弧形或弯曲路径定位。相邻投影块可如图15A和图15B所示间隔开，或者在其他情况下，相邻投影块的边缘可相互接触或重叠，使得对样本道的更大区域进行成像。

支承反应阀522的歧管可包括多个成分端口552和废料端口554。成分端口552沿歧管来分布，使得相应流动沟道531-534的沟道入口536-539的每个在某个点可与成分端口的每个在流体上连接。例如，歧管的成分端口552可沿具有中心在废料端口554的虚圆来定位。流动沟道531-534的对应入口端口可沿具有在出口端口的中心的虚圆来定位。虽然流动沟道531-534的入口端口的每个在某个时间可在流体上连接到成分端口552的每个，流动沟道531-534不一定接收来自成分端口552的每个的流体。例如，按照图15A和图15B所示的实施例，只有成分端口552A-552E提供流体。但是，其他成分端口552可在另一个时间周期期间用于例如样本生成。(为了便于说明，成分端口552A-552E在图15A和图15B中加深色。但是要理解，成分端口552A-552E连同其他成分端口552位于反应阀522之下。)

通过如表2所示的一个测序循环的过程，流动沟道531-534的每个接收：(a)“扫描”溶液，其经过成分端口552E来提供；(b)“试剂溶液”，其经过成分端口552C来提供；(c)“分裂”溶液，其经过成分端口552A来提供；以及(d)“洗”液，其经过成分端口552A和552D来提供。例如，协议能够包括流体成分的组成以及在来自Illumina，Inc.(SanDiego，CA)的DNA测序器的GA、HiSeq或MiSeq管线中使用的输送顺序。扫描溶液配置成促进由样本所提供的光学信号(例如荧光)的检测。例如，扫描溶液可具有基本上均匀的折射率，其与流动池的折射率相结合准许成像组合件(未示出)检测光学信号。在SBS测序的上下文中，试剂溶液包括具有荧光标记的核苷酸。核苷酸配置成有选择地接合到sstDNA。分裂溶液包括在化学上分裂荧光标记的脱保护剂(例如酶)以及来自sstDNA的可逆终止物。洗液去除或稀释先前溶液中的成分(例如脱保护剂或加标记核苷酸)。

如表2所示和所述，流动沟道531-534的每个可在不同时间接收相同数量的溶液和相同类型的溶液。然而，流动沟道531-534可服从相同协议。例如，流动沟道531-534的每个经受相同时长的培育周期(但在不同时间)。流动沟道531-534的每个可经受相同时间量的分裂周期和两个清洗周期。此外，流动沟道531-534的每个可具有所得到的相等数量的图像，其沿样本道541-544具有相似位置。

表2

在旋转阶段(1)，流动沟道531在流体上连接到成分端口552E，其提供扫描溶液。从旋转阶段(1)到旋转阶段(9)，反应阀522旋转到不同旋转位置，以对流动沟道531的单独投影块545进行成像。更具体来说，投影块1-8分别在旋转阶段(2)-(9)来成像。在旋转阶段(2)-(9)期间对流动沟道531的样本道541进行成像时，流动沟道534分别在旋转阶段(2)、(4)和(6)在流体上连接到成分端口532A-C，以及流动沟道532、533的每个经受其中具有试剂溶液的培育周期的一部分。在阶段(10)，流动沟道532在流体上连接到成分端口532E，并且接收扫描溶液。样本道542在旋转阶段(11)首先被成像，并且在各旋转阶段被成像，直到旋转阶段(18)。在旋转阶段(11)-(18)期间对流动沟道532的样本道542进行成像时，流动沟道531分别在旋转阶段(11)、(13)和(15)在流体上连接到成分端口532A-C，以及流动沟道533、534经受对应培育周期的-部分。表2提供与从阶段(19)至(36)的操作循环的其余部分有关的信息。

如表2所示，得到图像的后续旋转阶段可相差9.5°(参见例如表2中的旋转阶段(2)-(9)的旋转位置)。9.5°的旋转部分基于成像组合件的查看区(例如物镜的NA和其他因素)。对于得到图像的各旋转阶段，可得到一个或多个图像。在具体实施例中，可得到顶面的单个图像，并且可得到底面的单个图像。

为了提供能够用于针对图15A、图15B和表2所述实施例的单个操作会话中的过程的具体示例，可对各投影块545两次成像，顶面一次以及底面一次。两个图像均可在总共大约一秒来获取。如表2所示，存在总共大约三十二秒的一个操作循环中得到的三十二个图像。在旋转阶段(1)、(10)、(19)和(28)所提供的扫描溶液各对总共大约两秒可花费大约0.5秒。因此，反应阀522的完全旋转可在大约三十四秒发生。三百个循环可在不到三个小时完成。如果各操作循环得到六十四个图像，各图像包括大约3.0mm²的表面面积，并且每个1mm²包括大约500000个聚类，则在不到三个小时可检测大约28.8Gb。

在完成三百个操作循环的单个操作会话期间，定位组合件、例如电动机(未示出)可旋转地促动反应阀522超过10000次或者换言之超过10000个独立旋转事件或冲程。这些旋转冲程的大多数可以是大约9.5°。但是，如表2所示，旋转冲程的一部分可以是大约4.5°或者大约19.0°。成分端口552沿歧管相应地定位。

成分端口可相对彼此来定位，以允许充分时间量使流动沟道中的样本与已经添加到流动沟道的所指定流体相互作用。例如，成分端口552C和552D分隔大约二十一个阶段。基于所示实施例的说明，成分端口552C和552D的位置对应于在提供来自成分端口552D的洗液之前在流动沟道中培育大约二十秒的试剂溶液。

相应地，当一个流动沟道被定位以用于成像时，其他流动沟道可遭受配置成取得所指定反应、例如SBS测序中的sstDNA的扩展的条件(例如流体和/或温度)。当其他流动沟道已经旋转并且定位以用于成像时，准备这些其他流动沟道中的样本区，以及流动沟道可在无需等待所指定反应发生的情况下被成像。这充分体现，本公开的系统和设备能够提供单个反应阀上的若干反应的并行处理。在分析技术、例如核酸测序的情况下，一个样本能够在反应阀中在流体上操纵，而另一个样本在同一阀中来检测。

图16是按照一个实施例所形成的反应阀660的平面图。反应阀660包括多个流动沟道662，其从公共沟道出口664径向延伸。流动沟道662可包括样本室665，其围绕沟道出口664圆周地分布，好像样本室665的每个沿具有沟道出口664作为其中心的虚圆来定位一样。如所示，流动沟道662表现为“轮辐”，其在反应阀662(例如沟道出口664)的中心与反应阀622的周边之间径向延伸。流动沟道662的每个可包括流量供应管线668和流量排放管线670。供应管线668在样本室665的上游，以及排放管线670在样本室665的下游。流动沟道622的每个的流动方向是朝沟道出口664径向向内的。因此，流动方向与可放置于反应阀中的流体上的任何离心力的方向相反。通常，旋转反应阀的速度充分慢，以便只是将可忽略离心力放置于阀中的流体上。

样本室665配置成由成像组合件678(图17)、例如本文所述的成像组合件来成像。样本室665可具有与供应和排放管线668、670不同的尺寸。例如，样本室665可相对于能够由成像组合件所成像的成像区域672来确定尺寸。在所示实施例中，区域672是矩形的，以及样本室665也是矩形的，但是具有较小尺寸。但是，样本室665可具有其他尺寸。例如，尺寸可配置成促进经过样本室665的均匀流体流动。反应阀660配置成由定位组合件(未示出)来旋转，以将样本室665定位在成像区域672中。

还示出歧管682(图17)的成分端口674A-E。成分端口674A-E配置成当流动沟道662在流体上连接到端口时向对应流动沟道662提供反应成分。在一个实施例中，样本室665绕反应阀的中心均匀地分布，以及样本室665的每个的成像事件要求相同时间量(例如一秒)。在这类实施例中，反应阀660可逐步连续旋转(例如，旋转、暂停一秒、旋转、暂停一秒，依此类推)。因此，反应成分保持在流动沟道中的培育周期可基于成分端口674A-E相互之间的位置以及图像获取所需的时间。诸如图16所示之类的实施例可适合于各样本室665接收不同样本的应用。

图17按照一个实施例所形成的、包括反应阀660、成像组合件678和歧管682的系统680的侧截面。歧管682包括成分端口674A-E，但是成分端口674A仅在图17中示出。在所示实施例中，成像组合件678位于反应阀660之下，反应阀660旋转地耦合到歧管682并且在其之下。示出垫片684，其在流体上连接废料端口686和沟道出口664。垫片684可包括弹性材料，其密封反应阀660与歧管682之间的流体互连。

图18是按照一个实施例所形成的反应阀686的平面图。反应阀686可与反应阀660(图16)相似。例如，反应阀686包括多个流动沟道688，其从公共沟道出口690径向延伸。流动沟道688包括样本室692，其围绕沟道出口690圆周地分布。与反应阀660相似，流动沟道688表现为“轮辐”，其在反应阀686(例如沟道出口690)的中心与反应阀686的周边之间径向延伸。流动沟道688的每个可包括流量供应管线694和流量排放管线696。供应管线694在样本室692的上游，以及排放管线696在样本室692的下游。样本室692配置成由成像组合件(未示出)、例如本文所述的成像组合件来成像。图18所示的矩形表示成像区域695。

如所示，排放管线696可包括或者形成为提供流量限制器698。流量限制器698可以是排放管线696的一部分，其包括阻隔流体以阻止流体流经对应样本室692的元件，或者可以是排放管线696的一部分，其确定尺寸为阻止流体流经样本室692。在一些实施例中，流量限制器698对不同流动沟道686以不同方式来配置，使得经过流动沟道686的流率可以是不同的。

歧管(未示出)可包括多个成分端口699。在一些实施例中，成分端口699的每个可由独立泵唧装置(未示出)、例如注射泵或活塞来抽吸。泵唧装置的每个可配置成与对应流量限制器696结合提供经过样本室692的所指定流率。因此，可控制经过各流动沟道688的流率，以及流率在流动沟道688的至少一部分中可以是不同的。

虽然本文中在圆形设计和旋转移动的上下文中例示反应阀，但是将会理解，非圆形设计能够连同适当移动方向来采用。图19和图20示出反应阀和歧管的至少一个沿线性方向移动的实施例。例如，图19示出在不同平移阶段601-603的流体选择器组合件600。流体选择器组合件600包括反应阀604、歧管606和可旋转致动器608、609。可旋转致动器608、609配置成沿相反方向旋转，以移动反应阀604。可旋转致动器608、609可接合到电动机、例如以上所述的电动机。反应阀604和歧管606相互滑动地耦合。图20中，平移阶段601在平移阶段602之前发生，平移阶段602在平移阶段603之前发生。

反应阀604包括池台架610以及安装在池台架610上的多个流动池612。在所示实施例中，反应阀604包括三个流动池612，以及流动池612的每个按照线性方式延伸，并且限定沟道入口614与沟道出口616之间的流动沟道。在所示实施例中，流动池612的沟道入口614朝反应阀604与歧管606之间的界面(未示出)开放，以及沟道出口616沿离开歧管606的相反方向开放。例如，沟道入口614可贯穿流动池的底部，以及沟道出口616可贯穿流动池的顶部。如图19所示，沟道出口616的每个在流体上连接到流体管线620。

歧管606具有接合表面615，并且可包括安装在其上的一对相对轨道或铁轨621、622。轨道621、622可限定反应阀604配置成沿其移动的线性路径。轨道621、622接合反应阀604的相对边缘。如针对图19的平移阶段601所示，歧管606可包括歧管端口624的阵列，其朝接合表面615开放。该阵列包括歧管端口624的三列A-C。各流动池612配置成与对应列的歧管端口624对齐。因此，每列的歧管端口624配置成与对应流动池612的沟道入口614(其与该列对齐)在流体上连接。

例如，平移阶段601示出流动池612的沟道入口614的每个差不多在流体上连接到第一歧管端口624′。如本文中针对可旋转实施例所述，当沟道入口614在流体上连接到第一歧管端口624′时，流体则可提供给流动池612的流动沟道。在某些点，定位组合件(未示出)可旋转致动器608、609，其接合并且沿线性方向朝后续歧管端口624移动反应阀604。更具体来说，反应阀604可沿反应阀604与歧管606的接合表面615之间的界面滑动。

定位组合件可配置成有选择地相对于歧管606来定位反应阀604。定位组合件可包括致动器608和609。在一些实施例中，致动器608、609配置成接合反应阀604，并且甚至在另一致动器不再接合到反应阀604之后也继续移动反应阀604。例如，平移阶段601可表示反应阀604的起始位置。在平移阶段601的致动器608接合到反应阀604，但是在平移阶段601的致动器609没有接合到反应阀604。但是，在反应阀604由致动器608来移动(例如平移)之后的某个点，致动器609可接合并且继续沿线性方向移动反应阀604。

如同其他实施例中一样，定位组合件可配置成定位反应阀604，使得可对流动池612的所指定区域进行成像。例如，在平移阶段603，沟道入口614通过了最后歧管端口624"。但是，致动器609可继续沿线性方向移动反应阀604，以便定位流动池以进行成像。在一些实施例中，单个物镜(未示出)与流动池612之一对齐并且配置成仅对流动池612之一进行成像。但是，备选实施例可包括用于流动池的至少一个的多个物镜。

如对圆形反应阀已经例示，线性反应阀能够用于循环或重复过程。各循环的两个或更多步骤能够通过沿第一方向的线性反应阀的移动来完成。线性反应阀则能够沿另一个方向(例如沿相反方向)移动，以促进循环的一个或多个其他步骤。在一些实施例中，循环的所有步骤能够采用沿一个方向的旋转阀的移动来完成，以及第二循环因方向的变化而发生。当线性反应阀沿与第一方向不同的方向移动时，不同步骤或者不同循环能够发生。作为替代或补充，线性反应阀能够沿不同方向移动到特定位置，并且然后恢复沿第一方向的移动，以重复进行两个或更多步骤或者重复进行循环。圆形反应阀的优点在于，方向变化不是重复步骤或循环所需的。但是，将会理解，方向变化能够对圆形反应阀发生，以便适应流体输送和/或检测的特定时间表。以上所述的方向变化能够发生，无论本文所提出的设备的阀、歧管、检测器或另一组件是否相对于设备的其他组件来移动。

图20示出在不同平移阶段641-643的流体选择器组合件640。流体选择器组合件640包括活动歧管646以及滑动地安装到歧管646的接合表面655的反应阀644。歧管646在操作上接合到可旋转致动器648。致动器648配置成接合并且相对反应阀644移动歧管646，使得反应阀644的沟道入口654对齐成在流体上连接到歧管646的端口664。相应地，反应阀644可保持静止，以及歧管646可相对其移动。

图21示出按照一个实施例所形成的成像组合件700的光学布局。成像组合件700可与本文所述的各个实施例配合使用。成像组合件700配置成对流动池770的一个或多个区域进行成像。流动池770具有上层771和下层773，其通过流体填充流动沟道775来分隔。至少上层771可以是透光的，使得成像组合件700可聚焦到上层771的内表面772上的区域776。在一些实施例中，成像组合件700能够重新聚焦到下层773的内表面774上。表面772、774之一或两者能够包括样本区，其具有其中所指定反应发生的特征的阵列。

成像组合件700包括物镜701，其配置成把来自辐射源702的激发辐射导向流动池770，并且把来自流动池770的发射导向检测器708。在示范布局中，来自辐射源702的激发辐射在其到流动池770的途中通过透镜705，然后通过分束器706，并且然后通过物镜701。在所示实施例中，辐射源702包括两个发光二极管(LED)703和704，其产生相同不同波长的辐射。来自流动池770的发射辐射由物镜701来捕获，并且由分束器706经过调节光学器件707来反射到检测器708(例如CMOS传感器)。分束器706用来沿与激发辐射的路径正交的方向来导向发射辐射。物镜701的位置能够沿z维移动，以改变成像组合件700的焦点。如本文所述，流动池770可与光轴横向地移动，使得成像组合件700可对流动池770的不同区域776进行成像。如本文先前所提出，成像组合件能够包括用于流动池中的不同表面的检测的光学补偿器(参见例如US8039817，通过引用将其完整地结合到本文中)。

图22-25示出可通过本文所述的各个实施例来执行的不同对齐控制机制。具体来说，图22-25示出控制具有被成像的样本区的反应阀915的尖端/倾斜取向和/或z位置(即，焦点位置)的不同方法。在对反应阀915的样本区进行成像时，被成像的样本区的部分在该部分与成像组合件的成像平面重合时是“焦点对准”的。成像平面由成像组合件以及具体来说由成像组合件的光学系中的光学器件来确定。但是，由于反应阀915和系统的其他组件(例如歧管、台架)的制造和组装中的各种容差，被成像的样本区的部分可能不一定始终与成像组合件的成像平面重合。

图22和图23示出用于控制成像组合件的尖端/倾斜对齐和/或焦点的有效机制。如图22所示，作为光学系的一部分的物镜912具有光轴914，其与z轴平行地延伸。成像平面与x和y轴(其相互垂直并且与z轴垂直)所限定的平面平行地延伸。图22所示的实施例配置成调整或定向成像平面。例如，物镜912可配置成沿z轴线性地移动(例如更靠近和更远离反应阀915)、沿x轴侧向移动和/或绕x轴旋转以及沿y轴侧向移动和/或绕y轴旋转。在具体实施例中，物镜912没有侧向移动，而是仅沿z轴是活动的或者绕x或y轴是可旋转的。物镜915可使用一个或多个电动机、例如以上针对定位组合件所述的那些电动机(其可编程为按照所指定方式来移动物镜912，以改进对齐)来移动。成像组合件还可移动成像组合件的光学系中的光学组件(未示出)。例如，成像组合件可将补偿器用于对流动沟道的顶面进行成像。可移动或者再定位光学系的其他组件。用于移动物镜915或者光学系的其他光学组件或者以其他方式再定向成像平面的一个或多个方法或系统可在美国专利申请发表No.2013/0023422、No.2011/0220775、No.2009/0272914和No.2010/0157086以及在美国专利No.7329860和No.8039817中描述，通过引用将其每个完整地结合到本文中。

图23所示的实施例利用台架定位致动器921-923，其直接接合保持反应阀915的台架924。台架924可以是歧管的一部分，其直接耦合到反应阀915或者可保持歧管。如所示，致动器921-923包括支柱926，其沿z轴凸出，并且直接接合台架924。在所示实施例中，支柱926直接接合沿台架924定位的凹口928。支柱926配置成按照所指定方式沿z轴移动，以再定位台架924，并且由此移动反应阀915。支柱926还可配置成沿z轴移动台架924，以便调整成像组合件的焦点。

图22和图23所示的实施例可在预定频率和/或当预定事件发生时使用。例如，每次将反应阀915装载到台架924上时，和/或每次定位新投影块以进行成像时，和/或每次图像的不充分焦点分(focusscore)由系统来确定时，可使用实施例。

图24和图25示出利用直接接合反应阀915的外表面的参考元件的实施例。具体来说，参考元件可直接接合流动池的外表面或者或者限定反应阀915的流动沟道的盖玻片。在一些实施例中，参考元件直接接合外表面的至少三个独立点。

例如，针对图24，提供参考元件930。参考元件930可以是帽或盖，其跨越并且覆盖反应阀915的外表面的至少一部分。在图24的实施例中，反应阀915相对参考元件930是活动的。例如，参考元件936相对物镜912可具有固定位置(例如已知位置)，并且沿低摩擦界面917(其准许反应阀915被旋转)来接合反应阀915。如图24中的截面图所示，参考元件930可具有窗口932，其准许物镜912经过其中导向光学信号并且接收光学信号。在一些实施例中，参考元件930还可促进控制流动沟道的温度。

图24中，参考元件930覆盖反应阀915的几乎整个外表面。在备选实施例中，参考元件930可以仅接合例如反应阀915的外轮缘，或者可以仅接合外表面的三个独立点。

图25示出配置成随反应阀915而旋转的参考元件936。例如，参考元件936可固定到反应阀915。如所示，参考元件936具有支柱或手柄938，其配置成绕旋转轴940(其与z轴(或者物镜912的光轴)平行地延伸)旋转。在一些实施例中，参考元件936可由定位组合件(例如电动机)来移动，并且因此可用作定位组合件的一部分来旋转反应阀915。与参考元件930相似，参考元件936可具有其他配置。

图26是按照一个实施例所形成的、配置用于生物或化学分析的系统800的示意图。系统800可包括本文所述的各种成像组合件、定位组合件、反应阀和歧管的一个或多个。如所示，系统800包括工作站802以及配置成可拆卸地装载到工作站802的盒804。在所示实施例中，工作站802包括成像组合件806、定位组合件808、计算系统810和泵组合件812。成像组合件806和定位组合件808可与本文所述的其他成像和定位组合件相似或相同。

在所示实施例中，盒804包括流体选择器组合件815，其包括歧管814以及在操作上耦合到歧管814的反应阀816。盒804还可包括流体系统818，其具有流体管线821-823、成分贮器824、废料贮器826以及具有配置成接合泵组合件812的气体端口830的气动组合件828。在一些实施例中，流体系统818还包括歧管814以及可选的反应阀816。相应地，在一些实施例中，系统的检测或成像组件能够被认为是‘干式’仪器，因为它在没有盒存在的情况下将没有流体组件。这个实施例中的盒向系统提供流体的整体。将会理解，但是系统能够将任何数量的流体组件划分成组件的一个或两者，以取得预期性能。虽然图26示出系统800的各种组件的图示或块以及各种组件之间的一般空间关系，但是要理解，图26只是示意性或代表性的，并且系统800可采取各种形式和配置。

反应阀816包括池台架832以及安装到池台架832的流动池834。在一些实施例中，池台架832可拆卸地安装到歧管814。在相同或其他实施例中，流动池834可以可拆卸地安装到池台架832。池台架832、流动池834和歧管814可按照与本文所述的其他池台架、流动池和歧管相似的方式进行操作，并且具有相似特征。例如，在所示实施例中，反应阀816是绕歧管814可旋转的。

盒804配置成装载到工作站802的接纳空腔840。例如，盒804可如图26所示定位在工作站802之下，并且然后工作站802可降低和/或盒804可上升，使得盒804移入接纳空腔840中。工作站802和/或盒804可包括用于相对工作站802来引导和对齐盒的一个或多个特征或机制(未示出)。更具体来说，当盒804装载到工作站802中时，盒804和工作站802的各种组件可在操作上相互耦合。更具体来说：(a)物镜842、844可定位成接近流动池834以用于对流动池834的一个或多个样本区进行成像；(b)定位组合件808可接合池台架832以用于旋转反应阀816；(c)泵组合件812可接合气体端口830以用于控制/吸取经过系统的流体；以及可选地(d)可建立盒804与工作站802之间的通信连接(未示出)。相对通信连接，盒804和工作站802可相互无线通信，和/或盒804和工作站802的电气触点(未示出)可在装载盒804时相互接合。

盒804可以是一次性的或者是至少部分一次性的。例如，盒804可包括流体系统818，其中贮器824预先装载有反应成分。在一些实施例中，流动池834或者具有流动池834的反应阀816可装载到歧管814上(例如由系统800的用户)。盒804然后可装载到工作站802中。

在一些实施例中，工作站802和盒804为用户提供“干式仪器”，其中例如用户不负责单独建立流体连接或者为贮器提供流体。而是系统800可提供更为即插即用类型能力，其中盒804能够装载到工作站802中。

工作站802可与椅上型装置或台式计算机相似。例如，用于进行所指定反应的系统和组件的至少大多数能够处于工作站802的共同壳体850之内。在其他实施例中，工作站802包括远离工作站802定位的一个或多个组件、组合件或系统(例如远程数据库)。工作站802可包括彼此交互以执行一个或多个预定方法或协议以供生物或化学分析的各种组件、组合件和系统(或者子系统)。

例如，计算系统810可与工作站802的各种组件、组合件和系统(或者子系统)进行通信。计算系统810可包括流体选择器模块851、流体控制模块852、检测器模块853、协议模块854和分析模块855。虽然模块851-855通过独立块来表示，但是要理解，模块的每个可以是硬件、软件或者两者的组合，并且模块的每个可以是同一组件、例如处理器的一部分。备选地，模块851-855的至少一个可以是独立处理器的一部分。此外，模块851-855的每个可配置成相互通信或者协调用于执行特定功能的命令/指令。

计算系统810和/或模块851-855可包括任何基于处理器或者基于微处理器的系统，其中包括使用微控制器、简化指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑电路以及能够运行本文所述功能的任何基于逻辑的装置的系统。上述示例只是示范性的，并且因而不一定意在限制术语“模块”或“计算系统”的定义和/或含意。在示范实施例中，计算系统810和/或模块851-855运行存储在一个或多个存储元件、存储器或模块中的指令集，以便生成样本、得到检测数据和/或分析检测数据。

指令集可包括各种命令，其指示工作站802执行特定操作、例如本文所述各个实施例的方法和过程。指令集可采取软件程序的形式。如本文所使用的术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括存储器(包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器)中存储的、供计算执行的任何计算机程序。上述存储器类型只是示范性的，并且因而并不是限制可用于存储计算机程序的存储器的类型。

软件可采取诸如系统软件或应用软件之类的各种形式。此外，软件可采取独立程序的集合或者较大程序中的程序模块或者程序模块的一部分的形式。软件还可包括采取面向对象编程的形式的模块编程。

计算系统810在概念上示为模块的集合，但是可利用专用硬件板、DSP、处理器等的任何组合来实现。备选地，计算系统810可利用具有单个处理器或多个处理器的现货供应PC来实现，其中功能操作分布于处理器之间。作为另一选项，本文所述的模块可利用混合配置来实现，其中某些模块化功能利用专用硬件来执行，而其余模块化功能利用现货供应PC等执行。模块还可实现为处理单元中的软件模块。计算模块的一个或多个能够位于例如网络中或者云计算环境中。

在一些实施例中，检测器模块853可命令成像组合件806对反应阀816的一部分进行成像，其可包括命令激发源将入射光导向反应阀816的部分上，以激发样本中的标记。对于反应阀相对成像组合件的物镜移动的实施例。检测器模块853可得到位置数据，以促进配准分析中的图像。例如，反应阀、转子或其他旋转部件可包括编码器，其向计算系统810传送指示组件(例如反应阀或转子)的旋转位置的信号。相对反应阀的图像的近似位置可从信号来确定。另外，所得到的一个或多个图像可包括图像中的基准标记(或参考标记)，其指示反应阀的旋转位置并且因此指示被成像的表面。基准标记可以是物理标记(例如刻痕、凹口、凹槽、蚀刻表面、压纹)，其在流动池中或者沿池台架的表面来制作。作为替代或补充，基准标记可包括沿表面的颜色的变化。图像可以是从其中确定与样本有关的数据的相同样本图像，或者备选地可使用独立成像系统。

在一些实施例中，图像的配准也由处理单元(例如检测器或分析模块)来执行。例如，在SBS测序的情况下，各图像包括来自DNA聚类的许多点光源。从相同沟道位置所捕获的图像将呈现来自图像中的相同位置的点源。因此，在得到图像之后，可分析图像以确定或确认相对反应阀的图像的沟道位置。

虽然确定图像的位置的上述方法和机制参照旋转阀来描述，但是相同理论可适用于按照线性方式移动的阀。

在检测数据没有包括图像的备选实施例中，检测器模块853可命令检测器(未示出)在预定时间或者当预定条件被满足时测量样本的数据。

如所示，流体选择器模块851可命令定位组合件808移动反应阀816或歧管814其中之一。在所示实施例中，流体选择器模块851可命令定位组合件808旋转反应阀816以便将它与另一个歧管端口在流体上连接，和/或定位反应阀816以进行成像。流体控制模块852可命令系统800的各种泵和阀来控制流体的流动，例如泵组合件812和/或气动组合件828。作为示例，流体控制模块852可命令泵组合件828经过歧管814的废料端口来吸取流体。

协议模块854可包括用于协调系统800的操作以使得可运行所指定协议的指令。协议模块854还可配置成命令热敏控制元件来控制流体的温度。仅作为举例，协议模块854可以是边合成边测序(SBS)模块，其配置成发出用于执行边合成边测序过程的各种命令。在一些实施例中，协议模块854还可处理检测数据。在通过桥式PCR生成扩增子之后，协议模块854可提供使扩增子线性化或者改变性质的指令，以便进行sstDNA以及添加测序引物，使得测序引物可杂交成位于感兴趣区域两侧的通用序列。各测序循环将sstDNA扩展单碱基，并且通过修改DNA聚合酶以及其输送能够由协议模块854所指示的四种类型的核苷酸的混合物来实现。不同类型的核苷酸具有唯一荧光标记，并且每个核苷酸具有仅允许单碱基结合在各循环中发生的可逆终止物。在将单碱基添加到sstDNA之后，协议模块854可指示清洗步骤通过使洗液流经流动池去除未结合核苷酸。协议模块854还可指示激发源组合件和成像组合件执行(一个或多个)图像会话，以便检测四个沟道的每个中的荧光(即，各荧光标记一个)。在成像之后，协议模块854可指示脱保护剂的传输，以便以化学方式从sstDNA分裂荧光标记和终止物。协议模块854可指示清洗步骤去除脱保护剂和脱保护反应的产物。另一个类似测序循环可跟随。

能够由协议模块854来协调的示范协议步骤包括基于可逆终止物的SBS方法中使用的流体和检测步骤，例如本文所提出或者在美国专利申请发表No.2007/0166705A1、美国专利申请发表No.2006/0188901A1、美国专利No.7057026、美国专利申请发表No.2006/0240439A1、美国专利申请发表No.2006/0281109A1、PCT发表No.WO05/065814、美国专利申请发表No.2005/0100900A1、PCT发表No.WO06/064199和PCT发表No.WO07/010251中所述，通过引用将其每个完整地结合到本文中。在US7541444、US7057026、US7414116、US7427673、US7566537、US7592435和WO07/135368中描述了用于基于可逆终止物的SBS的示范试剂，通过引用将其每个完整地结合到本文中。也能够使用诸如来自Illumina，Inc.(SanDiego，CA)的GA、HiSeq和MiSeq平台之类的商业测序平台中使用的协议步骤和试剂。

在一些实施例中，协议模块854可配置成发出用于执行焦磷酸测序协议的步骤的各种命令。示范步骤包括以下所提出和/或以下引述的参考文献中所提出的步骤。当核苷酸结合到新生链时，焦磷酸测序检测无机焦磷酸盐(PPi)的释放(RonaghiM.等人的(1996)“Real-timeDNAsequencingusingdetectionofpyrophosphaterelease”(AnalyticalBiochemistry242(1)，84-9)、RonaghiM.的(2001)“PyrosequencingshedslightonDNAsequencing”、GenomeRes.11(1)，3-11、RonaghiM.等人的(1998)“Asequencingmethodbasedonreal-timepyrophosphate”(Science281(5375)，363)、美国专利No.6210891、美国专利No.6258568和美国专利No.6274320，通过引用将其公开完整地结合到本文中)。在焦磷酸测序中，所释放的PPi能够通过由三磷酸腺苷(ATP)硫酸化酶立即转换成ATP来检测，以及所生成的ATP水平经由荧光素酶产生光子来检测。在这种情况下，反应阀816可包括数百万井，其中每个井具有其上具有无性扩增sstDNA的单捕获微球。每个井还可包括例如可携带固定酶(例如硫酸化酶和荧光素酶)或者便于保持井中的捕获微球的其他较小微球。协议模块854可配置成发出运行携带单类型的核苷酸的流体的连续循环的命令(例如，第1循环：A；第2循环：G；第3循环：C；第4循环：T；第5循环：A；第6循环：G；第7循环：C；第8循环：T；等等)。当核苷酸结合到DNA时，释放焦磷酸盐，由此促成生成光猝发的连锁反应。光猝发可由检测器组合件来检测。检测数据可传递给分析模块855供处理。

在一些实施例中，用户可通过用户接口来提供用户输入，以便选择将要由系统800运行的检验协议。在其他实施例中，系统800可自动检测已经插入工作站802的反应阀800的类型，并且与用户确认待运行检验协议。备选地，系统800可提供可随所确定类型的反应阀816来运行的有限数量的检验协议。用户可选择预期检验协议，并且系统800则可基于所编程指令来执行所选检验协议。

分析模块855可配置成分析由系统800得到的检测数据。虽然未示出，但是工作站802还可包括与用户进行交互的用户接口。例如，用户接口可包括显示或请求来自用户的信息的显示器以及接收用户输入的用户输入装置。在一些实施例中，显示器和用户输入装置是同一装置(例如触控显示器)。

在一些实施例中，核酸能够附连到表面并且在测序之前或期间来扩增。协议模块854能够包括用于扩增过程中涉及的流体步骤的指令。例如，能够为用来形成表面上的核酸聚类的桥式扩增技术提供指令。例如在美国专利No.5641658、美国专利公开No.2002/0055100、美国专利No.7115400、美国专利公开No.2004/0096853、美国专利公开No.2004/0002090、美国专利公开No.2007/0128624和美国专利公开No.2008/0009420中描述了有用的桥式扩增方法。用于扩增表面上的核酸的另一种有用方法是滚环扩增(RCA)，例如Lizardi等人的Nat.Genet.19：225-232(1998)和US2007/0099208A1中所述，通过引用将其每个结合到本文中。还能够使用对微球的乳化PCR，例如如Dressman等人的Proc.Nat1.Acad.Sci.USA100：8817-8822(2003)、WO05/010145或者美国专利公开号2005/0130173或2005/0064460中所述，通过引用将其每个完整地结合到本文中。

在一些实施例中，系统800配置成以最小用户介入来操作。例如，生成和分析操作可由检验系统按照自动化方式进行。在一些情况下，用户可以仅装载盒，并且激活工作站802以执行协议。

图27是使用包括样本室的反应阀来生成或分析生物或化学样本的至少一个的方法900的流程图。反应阀可定位成沿反应阀与歧管之间的界面与歧管相邻。反应阀可具有阀入口，以及歧管可具有多个端口。反应阀和歧管与本文所述的反应阀和歧管可以是相似或相同的。

方法900可包括在902使第一流体流入样本室、例如流动沟道。第一流体可流经样本室之前的歧管的第一端口。第一流体可包括反应成分。在具体实施例中，反应成分是可选地具有可逆终止物的加标记核苷酸。方法900还可包括在904将歧管和反应阀沿界面相对彼此移动，以便将阀入口与第一端口在流体上断开，并且将阀入口与第二端口在流体上连接。该方法还可包括在906使第二流体经过第二端口并且流入样本室。第二流体可包括另一种反应成分，或者可包括洗液。在908，可对样本室进行成像。在具体实施例中，可对限定样本室的表面进行成像。

操作902、904、906和908可多次重复进行。例如，可完成操作以进行核酸测序协议。在成像操作908之后，方法900可包括在910使第三流体流入样本室，以去除样本的成分。例如，第三流体可包括用于分裂可逆终止物的酶。在一些情况下，成像操作908可包括对样本室中的第一区域进行成像，将歧管和反应阀相对彼此移动，并且对样本室中的第二区域进行成像。

图28-32示出流体选择器组合件的附加实施例。在各个实现、例如以上所述的那些实现中，被检测(例如被成像)的表面或区域沿与反应阀的旋转轴正交的平面延伸。图28-32示出其中被检测的表面或区域沿与旋转轴平行的平面延伸的实施例。例如，图28是按照一个实施例所形成的流体选择器组合件950的透视图。流体选择器组合件950包括反应阀952以及具有第一和第二基片956、958的歧管954。第一和第二基片956、958采用彼此相向的相应接合表面957、959相互间隔开。反应阀952配置成在基片956、958的接合表面957、959之间延伸并且与其接合。

反应阀952配置成绕贯穿反应阀952的旋转轴960旋转。反应阀952可具有至少一个外侧，其径向地背向旋转轴960，并且包括沿着其中的至少一个样本室或流动沟道。例如，反应阀952包括四个外侧961-964，其各具有四个流动沟道971-974。因此，在所示实施例中，反应阀952具有矩形形状。但是，在其他实施例中，反应阀952可具有任何适当数量的外侧，其中具有任何适当数量的流动沟道。例如，反应阀952可具有基本上圆柱形状，使得反应阀952仅具有单个连续外侧。另外，对旋转轴960横向所截取的反应阀952的截面可具有任何多边形形状。例如，截面可以是三角形、四边形(例如，如图30所示的矩形或正方形)、五边形、六边形、五边形、八边形、9边形、10边形等等。截面的外侧可以是平面的或者具有所指定曲率。在所示实施例中，外侧961-964具有相同尺寸。在其他实施例中，至少两个外侧可以是不同的。

在所示实施例中，流动沟道971-974是线性的，并且相互平行地延伸。更具体来说，流动沟道971-974延长与旋转轴960平行延伸的最大尺寸。但是，流动沟道可具有多种尺寸。例如，在其他实施例中，流动沟道可具有非线性的路径。流动沟道可具有对其至少一部分与旋转轴960偏斜的路径。在一些实施例中，最大尺寸可沿对旋转轴960偏斜的线条来测量。

第一和第二基片956、958可在旋转反应阀952时保持静止。反应阀952具有相反配合侧，其在旋转反应阀时沿相应界面滑动地接合接合表面957、959。与上述流体选择器组合件相似，反应阀952以及第一和第二基片956、958可具有相应端口。例如，第一基片956的端口1001-1004在图30中示出，以及反应阀952的端口1011-1014在图30中示出。端口1011-1014随反应阀952而旋转，并且配置成基于反应阀952的旋转位置有选择地与基片956的端口1001-1004连接。按照类似方式，反应阀952的端口(未示出)可在流体上连接到基片958的端口(未示出)。

如图28所示，流体管线(例如管子)975A-975D可耦合到基片956。废料管线981可耦合到基片958。流体管线975A-975D的每个可向反应阀952提供不同反应成分。相应地，基片956、958可具有互连流体管线和流动沟道的通道。例如，流经流体管线975A的溶液可流入第一基片956中，并且通过四个通道(图29所示)(其相互分支出来，并且根据反应阀952的旋转位置与流动沟道之一在流体上连接)来划分。如图29所示，流体管线975A在流体上连接到端口1004，流体管线975B在流体上连接到端口1001，流体管线975C在流体上连接到端口1002，以及流体管线975D在流体上连接到端口1003。

如图28所示，反应阀952可在操作上连接到转子976，其配置成绕旋转轴960旋转。在所示实施例中，转子976是延长圆柱，其具有贯穿其几何中心的旋转轴960。转子976可在操作上耦合到电动机(未示出)，其使转子976旋转。

图29和图30是流量选择器组合件950的端视图。图29示出以虚线所示的端口1001-1004的基片956。图30是具有以虚线所示的反应阀952的基片956的端视图。如图30所示，反应阀952包括流动池965-968，其分别包括反应阀952的外侧961-964。与本文所述的其他流动池相似，流动池965-968的每个可完全限定流动沟道971-974，或者流动池965-968可以是盖玻片，其限定采用池台架969的表面来限定流动沟道971-974。如所示，转子976连接到池台架969。

返回到图28，反应阀952可有选择地旋转成(a)有选择地将流动沟道971-974连接到流体管线975A-975D，以及(b)相对物镜982来定位流动沟道971-974。在所示实施例中，物镜982能够沿外侧963沿其延伸的平面移动。在对外侧963的流动沟道进行成像之后，可旋转反应阀952以定位另一个外侧的流动沟道。

图31和图32示出可与流量选择器组合件950相似的流量选择器组合件984和986的透视图。如图31所示，流量选择器组合件984包括具有流动沟道990的反应阀988。流动沟道990可与上述流动沟道662相似，并且包括供应管线、样本室和排放或废料管线。样本室可以是矩形形状的，并且可按照物镜的视场来确定大小。

图32示出反应阀992，其是基本上圆柱或圆盘形状的，并且具有流动沟道993-995。流动沟道993-995可围绕旋转轴998圆周地延伸。在一些实施例中，由成像组合件来成像的沟道表面的曲率半径可以是充分的，使得整个视场可以是焦点对准的。在其他实施例中，成像组合件可在旋转反应阀992时扫描一行流动沟道。

如本文所使用的、以单数形式所述并且具有数量词“一”或“一个”的元件或步骤应当被理解为并不排除多个所述元件或步骤的情况，除非明确说明了这种排除情况。此外，提到“一个实施例”或“一实施例”并不是要被解释为排除也结合了所述特征的附加实施例的存在。此外，除非另加相反的明确说明，否则，实施例“包括”或“具有”具有特定性质的元件或者多个元件可包括没有那种性质的附加元件。

要理解，预计以上描述是说明性而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可相互结合使用。另外，可对本发明的理论进行多种修改以使具体情况或材料适合本发明的理论，而没有离开其范围。本文所述的尺寸、材料类型、各种组件的取向以及各种组件的数量和位置意在定义某些实施例的参数，而决不是进行限制，并且只是示范实施例。权利要求书的精神和范围之内的许多其他实施例和修改将是本领域的技术人员在阅读以上描述时是显而易见的。因此，本发明的范围应当参照所附权利要求连同这类权利要求涵盖的完整等效范围共同确定。在所附权利要求书中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包含”和“其中”的普通语言等效体。此外，在以下权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等只用作标记，而不是意在对其对象施加数字要求。此外，以下权利要求书的限制并不是按照部件加功能格式编写的，并且不是意在基于35U.S.C.§122第六节来解释，除非这类权利要求限制明确使用词语“用于...的部件”加上没有其他它结构的功能的陈述。

Claims (63)

1.一种系统，包括：

反应阀，具有配合侧和在所述配合侧的阀入口，所述反应阀包括样本室，所述阀入口与所述样本室成流体连通；

歧管，具有接合表面并且包括在所述接合表面的第一和第二歧管端口，其中所述接合表面和所述反应阀的所述配合侧定位成沿界面彼此相邻，所述阀入口以及所述第一和第二歧管端口朝所述界面开放，所述阀入口配置成与所述第一和第二歧管端口分别对齐；

定位组合件，在操作上耦合到所述反应阀或所述歧管的至少一个，所述定位组合件配置成沿所述界面移动所述反应阀或所述歧管的至少一个，以便将所述阀入口与所述第一歧管端口在流体上断开，并且将所述阀入口在流体上连接到所述第二歧管端口；以及

检测器组合件，配置成检测所述样本室中的样本。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述反应阀包括池台架以及在固定位置耦合到所述池台架的流动池，所述池台架包括所述阀入口。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述流动池是耦合到所述池台架的分立组件。

4.如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述反应阀包括在流体上耦合所述阀入口和所述样本室的阀通道，所述阀通道具有最多10μl的排量体积。

5.如权利要求1-4中的任一项所述的系统，其中，所述反应阀或所述歧管的至少一个是由所述定位组合件绕旋转轴可旋转的，以便将所述阀入口与所述第一歧管端口在流体上断开，并且将所述阀入口在流体上连接到所述第二歧管端口。

6.如权利要求5所述的系统，其中，所述反应装置包括经过所述样本室与所述阀入口成流体连通的阀出口，所述旋转轴贯穿所述阀出口。

7.如权利要求1-6中的任一项所述的系统，其中，所述样本室包括沿沟道流路延伸的流动沟道，所述流路沿成像平面延伸，并且包括弧形部分。

8.如权利要求1-7中的任一项所述的系统，其中，所述反应阀包括经过所述样本室与所述阀入口成流体连通的阀出口，所述阀出口朝所述界面开放，所述歧管包括朝所述界面开放并且与所述阀出口成流体连通的废料端口。

9.如权利要求1-8中的任一项所述的系统，其中，所述反应阀或所述歧管的至少一个通过所述定位组合件沿线性方向是可移动的，以便将所述阀入口与所述第一歧管端口在流体上断开，并且将所述阀入口在流体上连接到所述第二歧管端口。

10.如权利要求1-9中的任一项所述的系统，其中，所述流动池包括透光层，所述样本室至少部分通过所述透光层来限定。

11.如权利要求1-10中的任一项所述的系统，其中，所述检测器组合件包括成像组合件，所述成像组合件定位成接近所述样本室，并且配置成对所述样本室进行成像。

12.如权利要求11所述的系统，其中，所述成像组合件包括具有光轴的物镜，所述反应阀是由所述定位组合件沿所述光轴横向的方向可移动的，所述物镜位于接近所述反应阀，并且当所述反应阀对所述光轴横向移动时具有固定位置。

13.如权利要求12所述的系统，其中，所述定位组合件沿共同方向移动所述反应阀，以便(a)将所述阀入口与所述第一歧管端口在流体上断开，并且然后将阀入口在流体上连接到所述第二歧管端口，以及(b)相对于所述物镜来定位所述样本室，以用于对所述样本室进行成像，所述样本室当所述阀入口在流体上连接到所述第二歧管端口时被定位以进行成像。

14.如权利要求13所述的系统，其中，(a)和(b)的每个采用单个动力冲程来实现。

15.如权利要求13或14所述的系统，其中，所述定位组合件包括可旋转致动器，其接合所述反应阀并且将所述反应阀相对于所述物镜和所述歧管旋转。

16.如权利要求11-15中的任一项所述的系统，其中，所述成像组合件配置成当所述阀入口与所述第一歧管端口成流体连通时得到所述样本室的第一部分的图像，并且配置成当所述阀入口与所述第一歧管端口在流体上断开时得到所述样本室的第二部分的图像。

17.如权利要求11-16中的任一项所述的系统，其中，所述成像组合件包括相对所述样本室而定位的第一和第二物镜，所述第一和第二物镜配置成对所述样本室的不同部分进行成像。

18.如权利要求1-17中的任一项所述的系统，还包括第三歧管端口，所述定位组合件配置成按照预定协议多次将所述阀入口与所述第一、第二和第三歧管端口依次对齐。

19.一种向包括样本室的反应阀提供流体的方法，所述反应阀沿所述反应阀与歧管之间的界面定位成与所述歧管相邻，所述方法包括：

将所述歧管和所述反应阀沿所述界面相对彼此移动，所述反应阀具有在流体上连接到所述样本室的阀入口，并且所述歧管具有第一和第二歧管端口，其中移动操作包括将所述阀入口沿所述界面移动，以便将所述阀入口与所述第一歧管端口在流体上断开，并且将所述阀入口与所述第二歧管端口在流体上连接；

使第一流体经过所述第二歧管端口并且流入所述反应阀的所述样本室；

将所述歧管和所述反应阀相对彼此移动，以便将所述阀入口与所述第二歧管端口在流体上断开，并且将所述阀入口与所述第一歧管端口或第三歧管端口之一在流体上连接；

使第二流体经过所述第一歧管端口或所述第三歧管端口之一并且流入所述反应阀的所述样本室；以及

检测所述样本室中的样本。

20.如权利要求19所述的方法，其中，所述反应阀包括池台架以及在固定位置耦合到所述池台架的流动池，所述池台架包括所述阀入口。

21.如权利要求20所述的方法，其中，所述流动池是分立组件，其耦合到所述池台架，并且具有准许所述样本室的成像的透明层。

22.如权利要求19-21中的任一项所述的方法，其中，所述移动操作的至少一个包括将所述反应阀或所述歧管的至少一个绕旋转轴旋转。

23.如权利要求19-22中的任一项所述的方法，其中，所述反应阀包括与所述歧管的废料端口成流体连通的阀出口，所述阀出口在每个所述移动操作的期间保持与所述废料端口成流体连通。

24.如权利要求19-23中的任一项所述的方法，其中，所述样本室包括流动沟道，其中所述流动沟道在每个所述移动操作的期间与成像平面平行地延伸。

25.如权利要求19-24中的任一项所述的方法，其中，所述移动操作的至少一个包括将所述反应阀沿线性方向移动。

26.如权利要求19-25中的任一项所述的方法，其中，所述检测操作包括检测所述样本室中的流体的离子浓度。

27.如权利要求19-25中的任一项所述的方法，其中，所述检测操作包括得到所述室中的所述样本的图像。

28.如权利要求27所述的方法，其中，所述移动操作的至少一个还包括将所述样本室相对物镜来定位，以用于对所述样本室进行成像。

29.如权利要求27或28所述的方法，其中，所述移动操作的至少一个包括将所述阀入口在流体上连接到对应端口并且定位所述样本室以用于得到所述图像的单个动力冲程。

30.如权利要求27-29中的任一项所述的方法，其中，所述成像操作包括当所述阀入口与所述第一歧管端口成流体连通时得到所述样本室的第一部分的图像，并且当所述阀入口与所述第一歧管端口在流体上断开时得到所述样本室的第二部分的图像。

31.如权利要求28所述的方法，其中，具有与所述样本室相交的光轴的物镜定位成接近所述样本室，并且所述物镜在所述歧管和所述反应阀相对彼此的移动期间相对于与所述光轴正交的平面固定。

32.如权利要求27-31中的任一项所述的方法，其中，所述成像操作包括从定位成接近所述样本室的第一和第二物镜来得到图像。

33.如权利要求19-32中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括将所述阀入口与所述第三歧管端口在流体上连接，并且还包括：

将所述歧管和所述反应阀相对彼此移动，以便将所述阀入口与所述第三歧管端口在流体上断开，并且将所述阀入口与第四歧管端口在流体上连接；以及

使第三流体经过所述第四歧管端口并且流入所述反应阀的所述样本室。

34.一种系统，包括：

反应阀，包括样本室；

定位组合件，在操作上耦合到所述反应阀，并且配置成将所述反应阀绕旋转轴旋转；以及

成像组合件，定位成接近所述反应阀的所述样本室，并且配置成得到所述样本室的至少一个图像，所述定位组合件配置成旋转所述反应阀以便将所述样本室相对于所述成像组合件移动，所述定位组合件配置成执行下列步骤的至少一个：(a)在所述成像组合件对所述样本室进行成像之后旋转所述反应阀；或者(b)当所述成像组合件对所述样本室进行成像时旋转所述反应阀。

35.如权利要求34所述的系统，其中，所述成像组合件具有成像平面，所述样本室在旋转所述反应阀时沿所述成像平面移动。

36.如权利要求34或35所述的系统，其中，所述至少一个图像包括第一、第二和第三图像，以及所述成像组合件配置成依次得到所述第一、第二和第三图像，所述定位组合件配置成在得到所述第一图像之后旋转所述反应阀，以便定位所述样本室以获得所述第二图像，并且还配置成在得到所述第二图像之后旋转所述反应阀，以便定位所述样本室以获得所述第三图像。

37.如权利要求36所述的系统，其中，所述定位组合件配置成在得到所述第一和第二图像的每个之后将所述样本室旋转某个弧形距离。

38.如权利要求35-37中的任一项所述的系统，还包括具有第一和第二歧管端口的歧管，其中所述定位组合件配置成将所述反应阀从第一旋转位置旋转到第二旋转位置，所述反应阀当所述反应阀处于第一旋转位置时与所述第一歧管端口成流体连通，并且当所述反应阀处于所述第二旋转位置时与所述第二歧管端口成流体连通。

39.如权利要求38所述的系统，其中，所述至少一个图像包括第一和第二图像，所述反应阀当得到所述第一图像时处于所述第一旋转位置，并且当得到所述第二图像时处于不同旋转位置。

40.如权利要求35-39中的任一项所述的系统，其中，所述成像组合件包括定位成接近所述样本室以对所述样本室进行成像的物镜。

41.如权利要求35-40中的任一项所述的系统，其中，所述成像组合件包括定位成接近所述样本室以对所述样本室进行成像的第一和第二物镜，所述物镜对所述样本室的不同部分进行成像。

42.如权利要求35-41中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个图像包括宽场图像。

43.一种对反应阀中的样本进行成像的方法，所述方法包括：

提供具有样本室的反应阀以及配置成对所述样本室进行成像的成像组合件；

将所述反应阀绕旋转轴旋转到第一旋转位置，所述样本室相对于所述成像组合件移动；

对所述样本室进行成像；以及

将所述反应阀绕所述旋转轴旋转到第二旋转位置。

44.如权利要求43所述的方法，其中，所述成像组合件具有成像平面，所述样本室当旋转所述反应阀时沿所述成像平面移动。

45.如权利要求43或44所述的方法，其中，所述成像组合件包括用于对所述样本室进行成像的物镜，其中所述物镜没有沿所述成像平面侧向移动。

46.如权利要求43-45中的任一项所述的方法，其中，所述成像操作包括并发地对所述样本室的多个部分进行成像。

47.如权利要求43-46中的任一项所述的方法，其中，所述旋转操作的每个包括将所述反应阀沿共同方面旋转。

48.一种流体选择器组合件，包括：

池台架，配置成具有与其耦合的流动池，所述池台架包括配置成当所述流动池与其耦合时与所述流动池的样本室成流体连通的阀通道，所述池台架具有配合侧以及朝所述配合侧开放的阀入口，所述阀入口与所述阀通道成流体连通；以及

歧管，具有包括第一和第二歧管端口的接合表面，所述接合表面和所述池台架的所述配合侧沿界面定位成彼此相邻，其中所述池台架和所述歧管滑动地接合，使得所述池台架和所述歧管的至少一个可被移动，以便将阀入口与所述第一歧管端口在流体上断开，并且将阀入口在流体上连接到所述第二歧管端口。

49.如权利要求48所述的流体选择器组合件，还包括在操作上耦合到所述池台架或所述歧管的至少一个的定位组合件，所述定位组合件配置成移动所述池台架或所述歧管的至少一个，以便将所述阀入口与所述第一歧管端口在流体上断开，并且将所述阀入口在流体上连接到所述第二歧管端口。

50.如权利要求48或49所述的流体选择器组合件，其中，所述池台架包括池接纳表面，其配置成其流动池耦合，其中样本室在所述流动池耦合到所述池接纳表面时形成，所述样本室与所述阀入口成流体连通。

51.如权利要求48-50中的任一项所述的流体选择器组合件，其中，所述池台架包括配置成具有与其耦合的所述流动池的池接纳表面，所述池接纳表面限定与所述阀入口成流体连通的室凹口。

52.如权利要求48-51中的任一项所述的流体选择器组合件，还包括耦合到所述池台架的所述流动池。

53.一种反应阀，包括：

池台架，具有池接纳表面以及经过所述池台架延伸并且具有位于所述池接纳表面的相应端口的第一和第二通道；

具有流动沟道的流动池，其中所述流动池耦合到所述池接纳表面并且定位在其上，使得所述第一和第二通道的所述端口经过所述流动沟道成流体连通，所述流动沟道具有沿样本区的非线性沟道流路，其中所述流路沿所述样本区具有均匀曲率半径。

54.如权利要求53所述的反应阀，其中，所述池台架和所述流动池相互固定，使得所述池台架和所述流动池构成单个统一主体。

55.一种反应阀，包括：

池台架，具有池接纳表面以及经过所述池台架延伸并且具有位于所述池接纳表面的相应端口的第一和第二通道，所述池接纳表面限定沟道凹口；

流动池，通过所述沟道凹口耦合到所述池接纳表面，由此限定所述反应阀的流动沟道，其中所述第一和第二通道的所述端口经过所述流动沟道成流体连通，所述流动沟道具有沿样本区的非线性沟道流路，其中所述流路沿所述样本区具有均匀曲率半径。

56.如权利要求55所述的反应阀，其中，所述池台架和所述流动池相互固定，使得所述池台架和所述流动池构成单个统一主体。

57.一种使用包括样本室的反应阀来生成或分析生物或化学样本的至少一个的方法，所述反应阀沿其与歧管之间的界面定位成与所述歧管相邻，所述反应阀具有阀入口，并且所述歧管具有多个端口，所述阀入口和所述多个端口朝所述界面开放，所述方法包括：

(a)经过所述歧管的第一端口使第一流体流入所述样本室中，所述第一流体包括反应成分；

(b)将所述歧管和所述反应阀沿所述界面相对彼此移动，以便将所述阀入口与所述第一端口在流体上断开，并且将所述阀入口与所述第二端口在流体上连接；

(c)使第二流体经过所述第二端口并且流入所述样本室；以及

(d)对所述样本室的一部分进行成像。

58.如权利要求57所述的方法，还包括多次重复(a)-(d)。

59.如权利要求57或58所述的方法，其中，所述反应成分包括配置成与所述样本起反应的至少一个加标记核苷酸。

60.如权利要求59所述的方法，还包括在(d)之后使第三流体流入所述样本室，以去除所述样本的成分。

61.如权利要求60所述的方法，其中，使第三流体流入所述样本室包括分裂所述样本的所述成分，所述成分是可逆终止物。

62.如权利要求58-61中的任一项所述的方法，其中(d)包括：

在步骤(b)之前或期间对所述样本室的第一部分进行成像；以及

在步骤(b)期间或之后对所述样本室的第二部分进行成像。

63.如权利要求58-62中的任一项所述的方法，其中，所述样本包括核酸，以及所述方法包括执行边合成边测序(SBS)，以得到与所述样本有关的测序信息。