CN111615425A - 用于分析物检测和分析的方法和系统 - Google Patents

用于分析物检测和分析的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111615425A
CN111615425A CN201880086858.0A CN201880086858A CN111615425A CN 111615425 A CN111615425 A CN 111615425A CN 201880086858 A CN201880086858 A CN 201880086858A CN 111615425 A CN111615425 A CN 111615425A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
detector
array
fluid
solution
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN201880086858.0A
Other languages
English (en)
Inventor
克里斯托弗·巴比
内森·贝克特
丹尼斯·普里斯廷斯基
德里克·舒尔特
艾维赛伊·巴托夫
杰米·沙利文
杜米特鲁·布伦泽
阿比扎尔·拉克达瓦拉
史蒂文·孟肯
吉拉德·阿莫吉
马克·普拉特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Altima Genomics
Ultima Genomics Inc
Original Assignee
Altima Genomics
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 Altima Genomics filed Critical Altima Genomics
Publication of CN111615425A publication Critical patent/CN111615425A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0046—Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays
    • 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
    • B01L3/5023—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures with a sample being transported to, and subsequently stored in an absorbent for analysis
    • 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
    • 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
    • B01L3/50273—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 the means or forces applied to move the fluids
    • 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
    • C12Q1/6809—Methods for determination or identification of nucleic acids involving differential detection
    • 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
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6816—Hybridisation assays characterised by the detection means
    • C12Q1/6825—Nucleic acid detection involving sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00527—Sheets
    • B01J2219/00536—Sheets in the shape of disks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00596—Solid-phase processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/0068—Means for controlling the apparatus of the process
    • B01J2219/00686—Automatic
    • B01J2219/00689—Automatic using computers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/0068—Means for controlling the apparatus of the process
    • B01J2219/00702—Processes involving means for analysing and characterising the products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00722—Nucleotides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • 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
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0636—Integrated biosensor, microarrays
    • 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
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0654—Lenses; Optical fibres
    • 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
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0409—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces centrifugal forces
    • 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
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6834—Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase
    • 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
    • C12Q2563/00—Nucleic acid detection characterized by the use of physical, structural and functional properties
    • C12Q2563/149—Particles, e.g. beads
    • 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
    • C12Q2565/00—Nucleic acid analysis characterised by mode or means of detection
    • C12Q2565/60—Detection means characterised by use of a special device
    • 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
    • C12Q2565/00—Nucleic acid analysis characterised by mode or means of detection
    • C12Q2565/60—Detection means characterised by use of a special device
    • C12Q2565/629—Detection means characterised by use of a special device being a microfluidic device

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

本文提供了用于分析物检测和分析的系统和方法。系统可以包括被配置为旋转的开放衬底。开放衬底可以包括固定的分析物的阵列。在衬底旋转期间，可以经由离心力引导包括多个探针的溶液遍及阵列，以使多个探针中的至少一个与分析物中的至少一个偶联以形成结合探针。检测器可以被配置为经由衬底的连续旋转区域扫描来检测来自结合探针的信号。

Description

用于分析物检测和分析的方法和系统
交叉引用
本申请要求2017年11月17日提交的美国临时专利申请号62/588,139、2018年1月30日提交的美国临时专利申请号62/623,743、2018年4月27日提交的美国临时专利申请号62/664,049、2018年5月8日提交的美国专利申请号15/974,364、2018年5月8日提交的美国专利申请号15/974,441和2018年5月8日提交的美国专利申请号15/974,543的权益，其中每个申请通过引用全文并入本文。
背景技术
在分子生物学和医学(例如诊断)领域，生物样品处理具有多种应用。例如，核酸测序可以提供信息，该信息可用于诊断受试者的某种病况并且在一些情况下可用于定制治疗计划。测序被广泛用于分子生物学应用，包括载体设计、基因疗法、疫苗设计、工业菌株设计和验证。生物样品处理可以涉及流体系统和/或检测系统。
发明内容
尽管生物样品处理系统和方法很普遍，但这样的系统和方法的效率可能很低，可能较为费时并且浪费诸如试剂之类的宝贵资源。本文认识到对用于高效样品处理和/或分析的方法和系统的需要。
本公开内容提供了用于样品处理和/或分析的方法和系统。
在一方面，提供了一种用于分析物检测或分析的方法，其包括：(a)使开放衬底绕中心轴线旋转，所述开放衬底之上具有固定的分析物的阵列；(b)将具有多个探针的溶液递送到靠近所述中心轴线的区域，以将所述溶液引入到所述开放衬底；(c)至少通过离心力将所述溶液分散遍及所述开放衬底，使得所述多个探针中的至少一个与所述固定的分析物中的至少一个结合以形成结合探针；以及(d)使用检测器经由对所述开放衬底的连续旋转区域扫描来检测来自所述结合探针的至少一个信号。
在一些实施方案中，所述连续旋转区域扫描补偿扫描区域内在所述阵列相对于所述中心轴线的不同径向位置处的速度差。在一些实施方案中，所述连续旋转区域扫描包括使用光学成像系统，所述光学成像系统具有基本上横向于(transverse to)沿所述开放衬底的扫描方向的变形放大率梯度，并且其中所述变形放大率梯度至少部分地补偿基本上垂直于所述扫描方向的切向速度差。在一些实施方案中，所述连续旋转区域扫描包括以两种或更多种扫描速率分别读取所述开放衬底上的两个或更多个区域，以至少部分地补偿所述两个或更多个区域中的切向速度差。
在一些实施方案中，(d)进一步包括使用与所述检测器和所述开放衬底光学通信的浸没式物镜来检测所述至少一个信号，所述浸没式物镜接触与所述开放衬底接触的流体。在一些实施方案中，所述流体在容器中，并且使用电场来调节所述容器的一个或多个表面的疏水性，以保留与所述浸没式物镜和所述开放衬底接触的所述流体的至少一部分。
在一些实施方案中，在具有第一操作条件的第一环境中进行所述连续旋转区域扫描，并且其中在具有不同于所述第一操作条件的第二操作条件的第二环境中进行所述溶液的递送。
在一些实施方案中，所述固定的分析物包括核酸分子，其中所述多个探针包括荧光标记的核苷酸，并且其中所述荧光标记的核苷酸中的至少一个经由核苷酸互补结合与所述核酸分子中的至少一个结合。
在一些实施方案中，所述开放衬底是基本上平面的。
在另一方面，提供了一种用于分析物检测或分析的设备，所述设备包括：壳体，其被配置为接收在之上具有固定的分析物的阵列的开放衬底；一个或多个分配器，其被配置为将具有多个探针的溶液递送到靠近所述开放衬底的中心轴线的区域；旋转单元，其配置为使所述开放衬底绕中心轴线旋转，从而至少通过离心力将所述溶液分散遍及所述开放衬底，使得所述多个探针中的至少一个与所述分析物中的至少一个结合以形成结合探针；和检测器，其被配置为经由对所述开放衬底的连续旋转区域扫描来检测来自所述结合探针的至少一个信号。
在一些实施方案中，所述检测器被配置为补偿扫描区域内在所述阵列相对于所述中心轴线的不同径向位置处的速度差。在一些实施方案中，所述一个或多个光学器件被配置为生成基本上横向于沿所述开放衬底的扫描方向的变形放大率梯度，并且其中所述变形放大率梯度至少部分地补偿基本上垂直于所述扫描方向的切向速度差。在一些实施方案中，所述设备进一步包括被配置为调节所述变形放大率梯度以补偿相对于所述中心轴线的不同成像径向位置的处理器。
在一些实施方案中，所述检测器被配置为以两种或更多种扫描速率分别扫描所述开放衬底上的两个或更多个区域，以至少部分地补偿所述两个或更多个区域中的切向速度差。
在一些实施方案中，所述检测器包括传感器以及与所述开放衬底光学通信的一个或多个光学器件。
在一些实施方案中，所述设备进一步包括与所述检测器和所述开放衬底光学通信的浸没式物镜，所述浸没式物镜被配置为接触与所述开放衬底接触的流体。在一些实施方案中，所述设备进一步包括被配置为保留所述流体的容器以及被配置为调节所述容器的一个或多个表面的疏水性以保留与所述浸没式物镜和所述开放衬底接触的所述流体的至少一部分的电场施加单元。在一些实施方案中，所述浸没式物镜被配置为将第一环境与第二环境分开，其中所述第一环境和第二环境具有不同的操作条件。在一些实施方案中，所述浸没式物镜在所述第一环境与所述第二环境之间形成密封。
在一些实施方案中，所述检测器被配置为以跨所述开放衬底的非线性扫描路径检测来自所述结合探针的所述至少一个信号。在一些实施方案中，所述非线性扫描路径是基本上螺旋形的扫描路径或基本上环状的扫描路径。
在另一方面，提供了一种计算机可读介质，其包括存储在其上的非暂时性指令，所述指令在被执行时使一个或多个计算机处理器实现用于分析物检测或分析的方法，所述方法包括：使开放衬底绕中心轴线旋转，所述开放衬底之上具有固定的分析物的阵列；将具有多个探针的溶液递送到靠近所述中心轴线的区域，以将所述溶液引入到所述开放衬底；至少通过离心力将所述溶液分散遍及所述开放衬底，使得所述多个探针中的至少一个与所述固定的分析物中的至少一个结合以形成结合探针；以及使用检测器经由对所述开放衬底的连续旋转区域扫描来检测来自所述结合探针的至少一个信号。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括使用与所述检测器和所述开放衬底光学通信的浸没式物镜来检测所述至少一个信号，所述浸没式物镜接触与所述开放衬底接触的流体。在一些实施方案中，所述方法进一步包括使用电场来调节容器的一个或多个表面的疏水性，以保留与所述浸没式物镜和所述开放衬底接触的所述流体的至少一部分。
在一些实施方案中，所述固定的分析物包括核酸分子，其中所述多个探针包括荧光标记的核苷酸，并且其中所述荧光标记的核苷酸中的至少一个经由引物延伸反应与所述核酸分子中的至少一个结合。
在一些实施方案中，所述连续旋转区域扫描补偿扫描区域内在所述阵列相对于所述中心轴线的不同径向位置处的速度差。在一些实施方案中，所述连续旋转区域扫描包括使用光学成像系统，所述光学成像系统具有基本上横向于沿所述开放衬底的扫描方向的变形放大率梯度，并且其中所述变形放大率梯度至少部分地补偿基本上垂直于所述扫描方向的切向速度差。在一些实施方案中，所述方法进一步包括调节所述变形放大率梯度以补偿相对于所述中心轴线的不同成像径向位置。在一些实施方案中，所述检测器被配置为以两种或更多种扫描速率分别扫描所述开放衬底上的两个或更多个区域，以至少部分地补偿两个或更多个成像区域中的切向速度差。
在一些实施方案中，所述连续旋转区域扫描包括对基本上垂直于沿所述开放衬底的扫描方向的速度差使用算法补偿。
在一些实施方案中，所述检测器被配置为以跨所述开放衬底的非线性扫描路径检测来自所述结合探针的所述至少一个信号。
在另一方面，提供了一种用于处理生物分析物的方法，其包括：(a)提供包括阵列的衬底，所述阵列固定有所述生物分析物，其中所述衬底相对于中心轴线可旋转；(b)在所述衬底旋转期间，引导包括多个探针的溶液遍及所述衬底并与所述生物分析物接触，其中所述溶液沿远离所述中心轴线的方向被离心地引导；(c)使所述生物分析物经受足以在所述多个探针中的至少一个探针与所述生物分析物之间进行反应的条件，以将所述至少一个探针与所述生物分析物偶联；以及(d)检测来自与所述生物分析物偶联的所述至少一个探针的一个或多个信号，从而分析所述生物分析物。
在一些实施方案中，所述生物分析物是核酸分子，并且其中分析所述生物分析物包括鉴定所述核酸分子的序列。在一些实施方案中，所述多个探针是多个核苷酸。在一些实施方案中，(c)包括在足以将来自所述多个核苷酸的至少一个核苷酸并入与所述核酸分子互补的生长链的条件下，使所述核酸分子经受引物延伸反应。在一些实施方案中，在(d)中，所述一个或多个信号指示所述至少一个核苷酸的并入。在一些实施方案中，所述多个核苷酸包括核苷酸类似物。在一些实施方案中，所述多个核苷酸为第一规范碱基(canonicalbase)类型。在一些实施方案中，所述方法进一步包括用第二规范碱基类型的附加的多个核苷酸重复(b)和(c)，其中所述第二规范碱基类型不同于所述第一规范碱基类型。在一些实施方案中，所述多个探针是多个寡核苷酸分子。
在一些实施方案中，所述生物分析物是核酸分子，并且(c)包括在所述至少一个探针与所述核酸分子之间进行互补结合反应，以在(d)中鉴定所述至少一个探针与所述生物分析物之间的同源性的存在。
在一些实施方案中，(d)中的所述检测是使用在所述衬底旋转期间沿非线性路径连续扫描所述阵列的传感器进行的。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括，在(b)之前，(i)当所述衬底静止时将所述溶液分配在所述衬底上，以及(ii)使所述衬底经受旋转以引导所述溶液遍及所述阵列。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括：(i)在(b)之前使所述衬底经受旋转，以及(ii)在所述衬底旋转时，将所述溶液分配在所述衬底上。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括用不同于所述多个探针的附加的多个探针重复(b)-(d)。
在一些实施方案中，选择所述溶液的流体粘度或所述衬底的旋转速度，以产生预定厚度的一层相邻于所述阵列的所述溶液。
在一些实施方案中，经由接头将所述生物分析物固定到所述阵列。
在一些实施方案中，所述生物分析物与固定至所述阵列的珠子偶联。
在一些实施方案中，使用一个或多个分配喷嘴将所述溶液引导至所述阵列，所述分配喷嘴被引导至所述衬底的所述中心轴线处或靠近所述衬底的所述中心轴线。
在一些实施方案中，所述阵列包括多个单独可寻址的位置，并且其中所述生物分析物被安设在所述多个单独可寻址的位置中的给定的单独可寻址的位置。
在一些实施方案中，所述阵列具有与之固定的一个或多个附加的生物分析物。
在一些实施方案中，所述衬底被纹理化或图案化。
在一些实施方案中，所述一个或多个信号包括一个或多个光信号。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括在(d)中检测所述一个或多个信号之前终止所述衬底的旋转。
在一些实施方案中，在所述衬底以第一角速度旋转时进行(b)和/或(c)，并且在所述衬底以不同于所述第一角速度的第二角速度旋转时进行(d)。
在一些实施方案中，所述衬底相对于所述中心轴线可移动，并且其中当所述衬底位于所述中心轴线的第一位置时执行(b)和/或(c)，并且当所述衬底处于所述中心轴线的第二位置时进行(d)，所述第二位置不同于所述第一位置。在一些实施方案中，在所述第一位置处，所述衬底以第一角速度旋转，并且在所述第二位置处，所述衬底以不同于所述第一角速度的第二角速度旋转。
在一些实施方案中，所述阵列是基本上平面的阵列。
在另一方面，提供了一种用于处理生物分析物的方法，其包括：(a)提供包括基本上平面的阵列的衬底，所述阵列固定有所述生物分析物，其中所述衬底相对于中心轴线可旋转；(b)在所述衬底旋转期间，引导包括多个探针的溶液遍及所述基本上平面的阵列并与所述生物分析物接触；(c)使所述生物分析物经受足以在所述多个探针中的至少一个探针与所述生物分析物之间进行反应的条件，以将所述至少一个探针与所述生物分析物偶联；以及(d)检测来自与所述生物分析物偶联的所述至少一个探针的一个或多个信号，从而分析所述生物分析物。
在一些实施方案中，所述生物分析物是核酸分子，并且其中分析所述生物分析物包括鉴定所述核酸分子的序列。
在一些实施方案中，(d)中的所述检测是使用在所述衬底旋转期间沿非线性路径连续扫描所述基本上平面的阵列的传感器进行的。
在一些实施方案中，所述基本上平面的阵列包括多个单独可寻址的位置，并且其中所述生物分析物被安设在所述多个单独可寻址的位置中的给定的单独可寻址的位置。
在另一方面，提供了一种用于分析生物分析物的系统，所述系统包括：衬底，其包括被配置为固定所述生物分析物的阵列，其中所述衬底被配置为相对于中心轴线旋转；流体流动单元，其包括被配置为将包括多个探针的溶液分配到所述阵列的流体通道，其中在所述衬底旋转期间，所述溶液沿远离所述中心轴线的方向被离心地引导并使所述溶液在足以将所述多个探针中的至少一个探针与所述生物分析物偶联的条件下与所述生物分析物接触；检测器，其与所述阵列光学通信，其中所述检测器被配置为检测来自与所述生物分析物偶联的所述至少一个探针的一个或多个信号；以及一个或多个计算机处理器，其可操作地耦合至所述流体流动单元和所述检测器，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程以(i)引导所述流体流动单元通过所述流体通道将所述溶液分配到所述阵列，在所述衬底旋转期间，包括所述多个探针的所述溶液沿远离所述中心轴线的方向被离心地引导并使所述溶液与所述生物分析物接触，以及(ii)使用所述检测器检测来自与所述生物分析物偶联的所述至少一个探针的所述一个或多个信号。
在一些实施方案中，所述衬底沿所述中心轴线可移动。在一些实施方案中，所述流体通道被配置为当所述衬底位于沿所述中心轴线的第一位置时分配所述溶液，并且其中所述检测器被配置为当所述衬底位于沿所述中心轴线的第二位置时检测所述一个或多个信号，所述第二位置不同于所述第一位置。在一些实施方案中，其中在所述第一位置处，所述衬底能够以第一角速度旋转，并且在所述第二位置处，所述衬底能够以不同于所述第一角速度的第二角速度旋转。
在一些实施方案中，所述系统进一步包括附加的流体通道，所述附加的流体通道包括被配置为将附加的溶液分配到所述阵列，其中所述流体通道和所述附加的流体通道在所述流体通道和所述附加的流体通道的出口端口的上游彼此流体隔离。
在一些实施方案中，所述系统进一步包括被配置为至少部分地浸入与所述衬底接触的流体中的光学成像物镜，所述光学成像物镜与所述检测器光学通信。
在一些实施方案中，所述系统进一步包括环绕所述光学成像物镜的容器，所述容器被配置为保留至少一部分所述流体。
在一些实施方案中，所述流体通道不接触所述衬底。
在一些实施方案中，所述阵列是基本上平面的阵列。
在一些实施方案中，所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程，以在所述衬底旋转之前引导所述流体流动单元将所述溶液通过所述流体通道分配到所述阵列。
在一些实施方案中，所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程，以在所述衬底经历旋转时引导所述流体流动单元将所述溶液通过所述流体通道分配到所述阵列。
在一些实施方案中，所述检测器被配置为在所述衬底旋转期间检测所述一个或多个信号。在一些实施方案中，所述检测器被配置为在所述衬底旋转期间沿非线性路径连续扫描所述阵列。
在一些实施方案中，所述检测器被配置为在所述衬底不旋转时检测所述一个或多个信号。
在一些实施方案中，所述检测器是光学检测器，并且其中所述一个或多个信号是一个或多个光信号。
在一些实施方案中，所述阵列包括多个单独可寻址的位置。在一些实施方案中，所述多个单独可寻址的位置是可单独物理访问的。
在一些实施方案中，所述衬底被纹理化或图案化。
在一些实施方案中，所述系统进一步包括包含所述衬底的容器。在一些实施方案中，所述系统进一步包括被配置为调节所述容器的环境温度或湿度的环境单元。在一些实施方案中，所述检测器包括时间延迟积分(TDI)传感器或伪TDI快速帧速率传感器。在一些实施方案中，所述系统进一步包括与所述阵列光学通信的附加检测器，其中所述检测器和所述附加检测器被配置为沿不同路径扫描所述阵列。在一些实施方案中，所述不同的路径是非线性的。
在一些实施方案中，所述系统进一步包括在所述阵列与所述检测器之间且与所述阵列和所述检测器光学通信的一个或多个光学器件，其中所述一个或多个光学器件被配置为提供跨所述阵列的光学放大率梯度。在一些实施方案中，所述光学放大率梯度是变形的(anamorphic)。
在另一方面，提供了一种用于对核酸分子进行测序的系统，所述系统包括：衬底，其包括被配置为固定生物分析物的基本上平面的阵列，其中所述衬底被配置为相对于中心轴线旋转；流体流动单元，其包括被配置为将包括多个探针的溶液分配到所述基本上平面的阵列的流体通道，其中在所述衬底旋转期间，引导所述溶液遍及所述基本上平面的阵列并使所述溶液在足以将所述多个探针中的至少一个探针与所述生物分析物偶联的条件下与所述生物分析物接触；检测器，其与所述基本上平面的阵列光学通信，其中所述检测器被配置为检测来自与所述生物分析物偶联的所述至少一个探针的一个或多个信号；以及一个或多个计算机处理器，其可操作地耦合至所述流体流动单元和所述检测器，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程以(i)引导所述流体流动单元以通过所述流体通道将所述溶液分配到所述阵列，在所述衬底旋转期间，包括所述多个探针的所述溶液被引导遍及所述基本上平面的阵列并使所述溶液与所述生物分析物接触，以及(ii)使用所述检测器检测来自与所述生物分析物偶联的所述至少一个探针的所述一个或多个信号。
在一些实施方案中，所述系统进一步包括被配置为至少部分地浸入与所述衬底接触的流体中的光学成像物镜，所述光学成像物镜与所述检测器光学通信。可以诸如通过使用控制所述衬底和流体外壳上的一个或多个区域的疏水性的电场来限制或控制所述流体。
在一些实施方案中，所述检测器包括时间延迟积分(TDI)传感器或伪TDI快速帧速率传感器。
在一些实施方案中，所述检测器被配置为在所述衬底旋转期间检测所述一个或多个信号。在一些实施方案中，所述检测器被配置为在所述衬底旋转期间沿非线性路径连续地扫描所述阵列。
在另一方面，提供了一种用于对核酸分子进行测序的方法，其包括：(a)提供包括平面阵列的衬底，所述阵列固定有所述核酸分子，其中所述衬底被配置为相对于轴线旋转；(b)在所述衬底旋转期间引导包括多个核苷酸的溶液遍及所述平面阵列；(c)在足以将来自所述多个核苷酸的至少一个核苷酸并入与所述核酸分子互补的生长链的条件下，使所述核酸分子经受引物延伸反应；以及(d)检测指示所述至少一个核苷酸的并入的信号，从而对所述核酸分子进行测序。
所述方法可以进一步包括，在(b)之前，(i)当所述衬底静止时将所述溶液分配在所述衬底上，以及(ii)使所述衬底经受旋转以引导所述溶液遍及所述平面阵列。所述方法可以进一步包括：(i)在(b)之前使所述衬底经受旋转，以及(ii)在所述衬底旋转时，将所述溶液分配在所述衬底上。所述方法可以进一步包括重复(b)-(d)一次或多次以鉴定指示一个或多个附加的核苷酸的并入的一个或多个附加信号，从而对所述核酸分子进行测序。
在所述衬底旋转连续个周期的期间，可以将不同的溶液引导至所述平面阵列。所述旋转可以产生使所述溶液流过所述平面阵列的离心力。可以基于调节流体粘度来设计所述平面阵列的层厚度。具有第一粘度的第一流体可用于在所述平面阵列上生成具有所述核酸分子的层，而具有第二粘度的第二流体可用于洗涤所述平面阵列。所述第一粘度可以不同于所述第二粘度。可以通过控制所述第一流体的温度来控制所述第一粘度。可以通过控制所述第二流体的温度来控制所述第二粘度。
所述平面阵列可以包括与所述核酸样品偶联的接头。所述核酸样品可以与固定至所述平面阵列的珠子偶联。
所述平面阵列可以与至少一个样品入口和至少一个样品出口流体连通。可以使用一个或多个分配喷嘴将所述溶液引导至所述平面阵列。可以将所述一个或多个喷嘴引导至所述衬底的中心或靠近所述衬底的中心。
所述方法可以进一步包括循环已经接触所述衬底的所述溶液的子集。循环可以包括收集、过滤和重复使用所述溶液的所述子集。所述过滤可以是分子过滤。
所述平面阵列可以包括多个单独可寻址的位置。所述平面阵列可以被纹理化。所述平面阵列可以是图案化的阵列。
所述信号可以是光信号。所述信号可以是荧光信号。
所述方法可以进一步包括在(d)中检测所述信号之前终止所述衬底的旋转。可以在所述衬底旋转时检测(d)中的所述信号。
可以在第一位置处进行所述操作(b)和/或(c)，并且可以在不同于所述第一位置的第二位置处进行(d)。所述第一位置可以包括第一处理间(processing bay)，并且所述第二位置可以包括不同于所述第二位置的第二处理间。所述第一位置可以包括在第二旋转心轴内部的第一旋转心轴，并且所述第二位置可以包括所述第二旋转心轴。所述第一位置可以包括在第二旋转心轴外部的第一旋转心轴，并且所述第二位置可以包括所述第二旋转心轴。所述第一旋转心轴和第二旋转心轴可以被配置为以不同的角速度旋转。可以在所述第一位置处进行所述操作(b)。可以在所述第二位置处进行所述操作(c)。可以在所述第一位置处进行所述操作(c)。
所述方法可以进一步包括在所述第一位置与所述第二位置之间转移所述衬底。可以在所述衬底以第一角速度旋转时进行所述操作(b)和/或(c)，并且可以在所述衬底以不同于所述第一角速度的第二角速度旋转时进行(d)。所述第一角速度可以小于所述第二角速度。所述第一角速度可以在0转每分钟(rpm)与100rpm之间。所述第二角速度可以在100rpm与5,000rpm之间。可以在以所述第一角速度旋转所述衬底时进行所述操作(b)。可以在以所述第二角速度旋转所述衬底时进行所述操作(c)。可以在以所述第一角速度旋转所述衬底时进行所述操作(c)。
在一方面，一种用于对核酸分子进行测序的方法可以包括：(a)提供包括阵列的衬底，所述阵列固定有所述核酸分子，其中所述衬底被配置为相对于轴线旋转；(b)在所述衬底旋转期间引导包括多个天然核苷酸和/或非天然核苷酸的溶液遍及所述阵列；(c)在足以将来自所述多个天然核苷酸和/或非天然核苷酸的至少一个核苷酸并入与所述核酸分子互补的生长链的条件下，使所述核酸分子经受引物延伸反应；以及(d)检测指示所述至少一个核苷酸的并入的信号，从而对所述核酸分子进行测序。
所述方法进一步可以包括，在(b)之前，(i)当所述衬底静止时将所述溶液分配在所述衬底上，以及(ii)使所述衬底经受旋转以将所述溶液引导至所述阵列。所述方法可以进一步包括：(i)在(b)之前使所述衬底经受旋转，以及(ii)在所述衬底旋转时，将所述溶液分配在所述衬底上。所述方法可以进一步包括，在(c)之后，修饰所述至少一个核苷酸。所述修饰可以包括对所述至少一个核苷酸进行标记。所述至少一个核苷酸可以被可切除地标记。所述方法可以进一步包括，在(d)之后，切除或修饰所述至少一个核苷酸的标记。所述方法可以进一步包括重复(b)-(d)一次或多次以鉴定指示一个或多个附加的核苷酸的并入的一个或多个附加信号，从而对所述核酸分子进行测序。
在所述衬底旋转连续个周期的期间，可以将不同的溶液引导至所述阵列。在(d)之后且在(b)的下一次迭代之前，可以修饰所述至少一个核苷酸。所述旋转可以产生使所述溶液流过所述阵列的离心力。可以基于流体粘度来设计所述阵列的层厚度。具有第一粘度的第一流体可用于在所述阵列上生成具有所述核酸分子的层，而具有第二粘度的第二流体可用于洗涤所述阵列。所述第一粘度可以不同于所述第二粘度。可以通过控制所述第一流体的温度来控制所述第一粘度。可以通过控制所述第二流体的温度来控制所述第二粘度。
所述阵列可以包括与所述核酸样品偶联的接头。所述核酸样品可以与固定至所述阵列的珠子偶联。
所述阵列可以与至少一个样品入口和至少一个样品出口流体连通。可以使用一个或多个分配喷嘴将所述溶液引导至所述阵列。可以将所述一个或多个喷嘴引导至所述衬底的中心或靠近所述衬底的中心。
所述方法可以进一步包括循环已经接触所述衬底的所述溶液的子集。循环可以包括收集、过滤和重复使用所述溶液的所述子集。所述过滤可以是分子过滤。
所述阵列可以包括多个单独可寻址的位置。所述阵列可以是平面的。所述阵列可以被纹理化。所述阵列可以是图案化的阵列。
所述信号可以是光信号。所述信号可以是荧光信号。
所述方法可以进一步包括，在(b)之前，使所述衬底相对于所述轴线旋转。所述方法进一步包括在(d)中检测所述信号之前终止所述衬底的旋转。可以在所述衬底旋转时检测(d)中的所述信号。
可以在第一位置处进行所述操作(b)和/或(c)，并且可以在不同于所述第一位置的第二位置处进行(d)。所述第一位置可以包括第一处理间，并且所述第二位置可以包括不同于所述第一处理间的第二处理间。所述第一位置可以包括在第二旋转心轴内部的第一旋转心轴，并且所述第二位置可以包括所述第二旋转心轴。所述第一位置可以包括在第二旋转心轴外部的第一旋转心轴，并且所述第二位置可以包括所述第二旋转心轴。所述第一旋转心轴和第二旋转心轴可以被配置为以不同的角速度旋转。可以在所述第一位置进行所述操作(b)。可以在所述第二位置进行所述操作(c)。可以在所述第一位置进行所述操作(c)。
所述方法可以进一步包括在所述第一位置与所述第二位置之间转移所述衬底。可以在所述衬底以第一角速度旋转时进行所述操作(b)和/或(c)，并且可以在所述衬底以不同于所述第一角速度的第二角速度旋转时进行(d)。所述第一角速度可以小于所述第二角速度。所述第一角速度可以在0rpm与100rpm之间。所述第二角速度可以在100rpm与5,000rpm之间。可以在以所述第一角速度旋转所述衬底时进行所述操作(b)。可以在以所述第二角速度旋转所述衬底时进行所述操作(c)。可以在以所述第一角速度旋转所述衬底时进行所述操作(c)。
在一方面，一种用于对核酸分子进行测序的系统可以包括：衬底，其包括被配置为固定所述核酸分子的阵列，其中所述衬底被配置为(i)相对于轴线旋转和(ii)经历相对于纵向轴线的相对位置的变化；第一流体通道，其包括被配置为将第一流体分配到所述阵列的第一流体出口端口；第二流体通道，其包括被配置为将第二流体分配到所述阵列的第二流体出口端口，其中所述第一流体通道和所述第二流体通道在所述第一流体出口端口的上游流体隔离；以及检测器，其被配置为检测来自所述阵列的信号。
所述第一流体出口端口和所述第二流体出口端口可以在所述衬底的外部。所述第一流体出口端口和所述第二流体出口端口可以不接触所述衬底。所述第一流体出口端口和所述第二流体出口端口可以是喷嘴。
所述轴线可以基本上平行于所述纵向轴线。所述纵向轴线可以与所述轴线重合。所述纵向轴线可以基本上垂直于所述衬底的表面。所述衬底的相对位置可以被配置为相对于所述纵向轴线在至少第一位置与第二位置之间交替。
所述系统可以进一步包括(i)包括位于所述纵向轴线的第一水平处的第一流体入口端口的第三流体通道，其中当所述衬底处于第一相对位置时，所述第一流体入口端口位于所述衬底的下游并且与所述衬底流体连通，以及(ii)包括位于所述纵向轴线的第二水平处的第二流体入口端口的第四流体通道，其中当所述衬底处于第二相对位置时，所述第二流体入口端口位于所述衬底的下游并且与所述衬底流体连通。所述第三流体通道可以与所述第一流体通道流体连通，并且所述第四流体通道可以与所述第二流体通道流体连通。所述衬底可以被配置为具有(i)在接收来自所述第一流体出口端口的所述第一流体之前、期间或之后的第一相对位置，以及(ii)在接收来自所述第二流体出口端口的所述第二流体之前、期间或之后的第二相对位置。所述第三流体通道和所述第一流体通道可以限定第一循环流体流动路径的至少一部分，并且所述第四流体通道和所述第二流体通道可以限定第二循环流体流动路径的至少一部分。所述第一循环流体流动路径和所述第二循环流体流动路径中的至少一个可以包括过滤器。所述过滤器可以是分子过滤器。
所述系统可以进一步包括屏蔽物，所述屏蔽物(i)当所述衬底处于第一位置时防止所述衬底与所述第二流体入口端口流体连通并且(ii)当所述衬底处于第二位置时防止所述衬底与所述第一流体入口端口(i)流体连通。所述衬底可以沿所述纵向轴线可平移。所述衬底可以沿所述纵向轴线是静止的。所述第一流体出口端口的第一轴线和所述第二流体出口端口的第二轴线中的至少一个可以与所述轴线基本上重合。所述第一流体出口端口的第一轴线和所述第二流体出口端口的第二轴线中的至少一个可以基本上平行于所述轴线。
所述第一流体和所述第二流体可以包括不同类型的试剂。所述第一流体可以包括第一类型的核苷酸或核苷酸混合物，且所述第二流体可以包括第二类型的核苷酸或核苷酸混合物。所述第一流体或所述第二流体可以包括洗涤试剂。
所述检测器可以被配置为在所述衬底旋转期间检测来自所述衬底的信号。所述检测器可以被配置为当所述衬底不旋转时检测来自所述衬底的信号。
所述信号可以是光信号。所述信号可以是荧光信号。
所述第一流体出口端口可以被配置为在所述衬底旋转期间将所述第一流体分配到所述阵列。所述第二流体出口端口可以被配置为在所述衬底旋转期间将所述第二流体分配到所述阵列。所述第一流体出口端口和所述第二流体出口端口可以被配置为在非重叠时间内分配。当所述第一流体出口端口分配时和所述第二流体出口端口分配时，所述衬底可以被配置为以(i)不同速度和(ii)不同旋转次数中的至少一个旋转。在所述旋转期间，所述阵列可以被配置为沿远离所述轴线的基本上径向方向引导所述第一流体。所述第一流体出口端口可以被配置为在所述衬底的一个以上完全旋转期间将所述第一流体分配到所述阵列。
所述阵列可以包括多个单独可寻址的位置。所述阵列可以包括多个单独可寻址的位置。所述阵列可以包括与所述核酸样品偶联的接头。所述核酸样品可以与固定至所述阵列的珠子偶联。所述阵列可以被纹理化。所述阵列可以是图案化的阵列。所述阵列可以是平面的。
在一方面，一种用于对核酸分子进行测序的系统可以包括：衬底，其包括被配置为固定所述核酸分子的平面阵列，其中所述衬底被配置为相对于轴线旋转；流体流动单元，其被配置为在所述衬底旋转期间将包括多个核苷酸的溶液引导至所述平面阵列；检测器，其与所述平面阵列感测地连通；以及一个或多个计算机处理器，其可操作地耦合至所述流体流动单元和所述检测器，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程为(i)引导所述流体流动单元以在所述衬底旋转期间引导包括所述多个核苷酸的溶液遍及所述平面阵列；(ii)在足以将来自所述多个核苷酸的一个或多个核苷酸并入与所述核酸分子互补的生长链的条件下，使所述核酸分子经受引物延伸反应；以及(iii)使用所述检测器检测指示所述一个或多个核苷酸的并入的一个或多个信号，从而对所述核酸分子进行测序。
一方面，一种用于对核酸分子进行测序的系统可以包括：衬底，其包括被配置为固定所述核酸分子的阵列，其中所述衬底被配置为相对于轴线旋转；流体流动单元，其被配置为在所述衬底旋转期间将包括多个核苷酸的溶液引导至所述阵列，其中所述多个核苷酸包括天然核苷酸和/或非天然核苷酸；检测器，其与所述平面阵列感测地连通；以及一个或多个计算机处理器，其可操作地耦合至所述流体流动单元和所述检测器，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程为(i)引导所述流体流动单元以在所述阵列旋转期间将包括所述多个核苷酸的溶液引导遍及所述阵列；(ii)在足以将所述多个核苷酸中的一个或多个核苷酸并入与所述核酸分子互补的生长链的条件下，使所述核酸分子经受引物延伸反应；以及(iii)使用所述检测器检测指示所述一个或多个核苷酸的并入的一个或多个信号，从而对所述核酸分子进行测序。
在一个方面，一种用于在衬底旋转运动期间对所述衬底进行连续区域扫描的光学系统，其中所述旋转运动是相对于所述衬底的轴线，所述光学系统可以包括：被分成多个区域的焦平面；与所述多个区域光学通信的一个或多个传感器；以及与所述一个或多个传感器可操作地耦合的控制器，其中所述控制器被编程为在所述旋转运动期间在独立计时的情况下处理来自所述多个区域中的每个区域的光信号，其中所述独立计时至少部分地基于每个区域与所述轴线的投影的距离和所述旋转运动的角速度。
所述焦平面可以沿基本上垂直于所述旋转运动的投影方向的轴线被分成多个区域。所述焦平面可以沿着平行于所述旋转运动的投影方向的轴线被分成多个区域。所述焦平面可以被光学分割。
所述一个或多个传感器中的给定传感器可以被配置为在所述旋转运动期间在独立计时的情况下处理所述多个区域中的每个区域。所述一个或多个传感器可以是多个传感器，其中所述多个传感器中的每一个均与所述多个区域中的不同区域光学通信，并且其中所述控制器被配置为在所述旋转运动期间在独立计时的情况下处理来自所述多个区域中的每个区域的光信号。所述一个或多个传感器可以包括一个或多个时间延迟积分(TDI)检测器、伪TDI快速帧速率检测器、电荷耦合器件(CCD)检测器或互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器。所述独立计时可以包括TDI线速率或伪TDI帧速率。
一个或多个所述传感器可以被配置为与所述焦平面中的所述多个区域中的至少两个光学通信。一个或多个所述传感器可以包括多个段。所述多个段中的每个段可以与所述多个区域中的区域光学通信。所述多个段中的每个段可以被独立计时。段的所述独立计时可以对应于所述焦平面的相关区域中的图像的速度。
所述光学系统可以进一步包括被配置为浸入流体中的光学成像物镜。所述光学系统可以进一步包括环绕所述光学成像物镜的外壳。所述光学系统可以进一步包括耦合至所述外壳的流体管线，所述流体管线被配置为向所述外壳提供流体。所述流体可以与所述衬底接触。可以诸如通过使用控制所述衬底和/或流体外壳上的一个或多个区域的疏水性的电场来限制或控制所述流体。
在一个方面，一种用于在衬底旋转运动期间对所述衬底进行成像的光学系统，其中所述旋转运动是相对于支持物的轴线，所述光学系统可以包括：传感器；和与所述传感器光学通信的光学元件，其中所述光学元件被配置为将来自所述衬底的光信号引导至所述传感器，并且其中所述传感器和所述光学元件中的至少一个被配置为沿基本上垂直于所述旋转运动的投影方向的方向在检测器上生成光学放大率梯度。所述系统可以进一步包括可操作地耦合至所述检测器和所述光学元件的控制器，其中所述控制器被编程为引导所述传感器和所述光学元件中的至少一个的调节，以沿基本上垂直于所述旋转运动的投影方向的方向在所述传感器上生成光学放大率梯度。
所述光学元件可以是透镜。所述控制器可以被编程为引导所述传感器和所述光学元件中的至少一个的调节，以产生变形光学放大率梯度。(i)在场尺寸中距所述轴线的投影的距离最小的场尺寸的第一径向位置处的第一光学放大倍率与(ii)在场尺寸上距所述轴线的投影的距离最大的场尺寸的第二径向位置处的第二光学放大倍数的比率可以基本上等于所述最大距离与所述最小距离之比。可以通过所述光学元件的旋转和基本上垂直于所述旋转运动的投影方向的焦平面来生成所述光学放大率梯度。所述控制器可以被编程为引导所述光学元件的旋转。所述控制器可以被编程为至少部分地基于相对于所述轴线的投影的场尺寸的径向范围来直接调节放大率梯度。所述控制器可以被编程为使所述衬底经受所述旋转运动。
所述光学系统可以进一步包括被配置为浸入流体中的光学成像物镜。所述光学系统可以进一步包括环绕所述光学成像物镜的外壳。所述光学系统可以进一步包括耦合至所述外壳的流体管线，所述流体管线被配置为向所述外壳提供流体。所述流体可以与所述衬底接触。
在一个方面，一种用于在衬底旋转运动期间对所述衬底进行成像的光学系统，其中所述旋转运动是相对于支持物的轴线，所述光学系统可以包括：多个传感器，所述多个传感器的每个传感器与所述衬底光学通信；以及控制器，其可操作地耦合至所述多个传感器中的每个传感器，其中所述控制器被编程为沿成像路径引导所述多个传感器中的每个传感器，其中所述多个传感器中的一个或多个传感器的成像路径与所述多个传感器中的另一个传感器的成像路径是不同的。所述控制器可以被编程为沿具有螺旋形状或环形状的成像路径引导所述多个传感器中的每个传感器。所述多个传感器中的每个传感器可以被配置为接收具有在预定波长范围内的波长的光。
所述光学系统可以进一步包括被配置为浸入流体中的光学成像物镜。所述光学系统可以进一步包括环绕所述光学成像物镜的外壳。所述光学系统可以进一步包括耦合至所述外壳的流体管线，所述流体管线被配置为向所述外壳提供流体。
在一方面，一种用于处理分析物的方法可以包括：(a)提供包括平面阵列的衬底，所述阵列固定有所述分析物，其中所述衬底被配置为相对于轴线旋转；(b)在所述衬底旋转期间引导包括多个衔接子(adaptor)的溶液遍及所述平面阵列；(c)使所述分析物经受足以引起所述分析物与所述多个衔接子之间的反应的条件；以及(d)检测指示所述分析物与所述多个衔接子之间的所述反应的信号，从而分析所述分析物。
所述平面阵列可以包括两种或更多种类型的分析物。所述两种或更多种类型分析物可以随机布置。所述两种或更多种类型的分析物可以以规则的图案布置。所述分析物可以是单细胞分析物。所述分析物可以是核酸分子。所述分析物可以是蛋白质分子。所述分析物可以是单个细胞。所述分析物可以是颗粒。所述分析物可以是生物体。所述分析物可以是集落的一部分。可以将所述分析物固定在所述平面阵列上的单独可寻址位置。
所述多个衔接子可以包括多个探针。所述多个探针中的给定探针可以是长度为1至10个碱基的寡核苷酸。所述给定探针可以是双碱基探针。所述给定探针的长度可以为10到20个碱基。所述多个探针可以被标记。
所述衬底可以包括偶联至所述分析物的接头。所述接头可以包括碳水化合物分子。所述接头可以包括亲和结合蛋白。所述接头可以是亲水的。所述接头可以是疏水的。所述接头可以是静电的。所述接头可以被标记。所述接头可以与所述衬底成一体。所述接头可以是所述衬底上的独立层。
所述方法可以进一步包括，在(a)之前，引导所述分析物遍及包括所述接头的所述衬底。所述分析物可以与固定到所述平面阵列的珠子耦合。所述平面阵列可以与至少一个样品入口和至少一个样品出口流体连通。可以使用一个或多个分配喷嘴将所述溶液引导至所述平面阵列。可以将所述一个或多个喷嘴引导至所述衬底的中心或靠近所述衬底的中心。
所述方法可以进一步包括循环已经接触所述衬底的所述溶液的子集。所述循环可以包括收集、过滤和重复使用所述溶液的所述子集。所述过滤可以是分子过滤。
所述平面阵列可以包括多个单独可寻址的位置。所述平面阵列可以被纹理化。所述平面阵列可以是图案化的阵列。
所述信号可以是光信号。所述信号可以是荧光信号。所述信号可以是光吸收信号。所述信号可以是光散射信号。所述信号可以是发光信号。所述信号可以是磷光信号。所述信号可以是电信号。所述信号可以是声信号。所述信号可以是磁信号。
所述方法可以进一步包括，在(b)之前，使所述衬底经受相对于所述轴线的旋转。所述方法可以进一步包括在(d)中检测所述信号之前终止所述衬底的旋转。当所述衬底旋转时，可以在(d)中检测所述信号。
可以通过标记与所述分析物的结合而生成所述信号。所述标记可以与分子、颗粒、细胞或生物体结合。所述标记可以在(a)之前与分子、颗粒、细胞或生物体结合。所述标记可以在(a)之后与分子、颗粒、细胞或生物体结合。可以通过化学反应形成可检测产物而生成所述信号。所述反应可以包括酶促反应。可以通过物理缔合形成可检测产物而生成所述信号。可以通过邻近缔合形成可检测产物而生成所述信号。所述邻近缔合可以包括福斯特共振能量转移(FRET)。所述邻近缔合可以包括与互补酶的缔合。可以通过单个反应生成所述信号。可以通过多个反应生成所述信号。所述多个反应可以串联发生。所述多个反应可以并行发生。所述多个反应可以包括反应的一个或多个的重复。所述反应可以包括杂交反应或连接反应。所述反应可以包括杂交反应和连接反应。
所述多个衔接子可以包括多个碳水化合物分子。所述多个衔接子可以包括多个脂质分子。所述多个衔接子可以包括多个亲和结合蛋白。所述多个衔接子可以包括多个适体。所述多个衔接子可以包括多个抗体。所述多个衔接子可以是亲水的。所述多个衔接子可以是疏水的。所述多个衔接子可以是静电的。所述多个衔接子可以被标记。所述多个衔接子可以包括多个寡核苷酸分子。所述多个衔接子可以包括随机序列。所述多个衔接子可以包括靶向序列。所述多个衔接子可以包括重复序列。所述重复序列可以是均聚物序列。
所述方法可以进一步包括重复(b)-(d)一次或多次。在所述衬底旋转连续个周期的期间，可以将不同的溶液引导至所述平面阵列。
在一方面，一种用于分析物检测或分析的方法可以包括：(a)使开放衬底绕中心轴线旋转，所述开放衬底之上具有固定的分析物的阵列；(b)将具有多个探针的溶液递送到靠近所述中心轴线的区域，以将所述溶液引入到所述开放衬底；(c)至少通过离心力将所述溶液分散遍及所述开放衬底，使得所述多个探针中的至少一个与所述固定的分析物中的至少一个结合以形成结合探针；以及(d)在所述开放衬底旋转期间，使用第一检测器沿一个或多个扫描路径的第一集合进行所述开放衬底的第一扫描，同时使用第二检测器沿一个或多个扫描路径的第二集合进行所述开放衬底的第二扫描，其中一个或多个扫描路径的所述第一集合与一个或多个扫描路径的所述第二集合不同，其中所述第一检测器或所述第二检测器检测来自所述结合探针的至少一个信号，其中所述第一检测器相对于所述中心轴线被安设在第一径向位置，其中所述第二检测器相对于所述中心轴线被安设在第二径向位置，并且其中所述第一检测器和所述第二检测器经历相对于所述中心轴线沿相同线性向量的相对运动，以分别生成一个或多个扫描路径的所述第一集合和一个或多个扫描路径的所述第二集合。沿着所述相同线性向量的所述相对运动可以是相对于所述中心轴线的共同相对运动。
在一些实施方案中，所述第一检测器和所述第二检测器以不同的扫描速率操作。在一些实施方案中，所述第一检测器和所述第二检测器的所述不同扫描速率分别是所述第一径向位置和所述第二径向位置的函数。
在一些实施方案中，一个或多个扫描路径的所述第一集合包括多个具有不同半径的圆形扫描路径。在一些实施方案中，一个或多个扫描路径的所述第一集合包括螺旋形扫描路径。
在一些实施方案中，所述相同的线性向量在通过所述中心轴线的径向方向上。在一些实施方案中，所述相同的线性向量不在径向方向上。在一些实施方案中，所述方法进一步包括补偿相对于所述中心轴线在不同径向位置处的不同区域的速度方向差，其中一个或多个扫描路径的所述第一集合中的给定扫描路径包括所述不同区域。在一些实施方案中，所述补偿包括使用一个或多个棱镜、使用一个或多个反射镜和/或旋转一个或多个传感器。
在一些实施方案中，所述第一检测器和所述第二检测器在所述相对运动期间基本上是静止的。在一些实施方案中，所述开放衬底在所述相对运动期间经历旋转和平移运动。在一些实施方案中，所述第一检测器和所述第二检测器在所述相对运动期间经历共同运动。在一些实施方案中，(i)所述开放衬底经历相对于所述第一检测器和所述第二检测器的旋转运动，并且(ii)所述第一检测器和所述第二检测器经历相对于所述中心轴线的线性运动。所述线性运动可以垂直于所述中心轴线。在一些实施方案中，在所述开放衬底的扫描(例如，旋转扫描)期间所述第一检测器经历所述相对运动。在一些实施方案中，在不扫描(例如，旋转扫描)时所述第一检测器经历所述相对运动。
在一些实施方案中，一个或多个扫描路径的所述第一集合中的给定扫描路径包括在沿所述相同线性向量的所述相对运动期间扫描的区域。在一些实施方案中，一个或多个扫描路径的所述第一集合不包括在沿所述相同线性向量的所述相对运动期间扫描的区域。
在一些实施方案中，所述第一检测器和所述第二检测器相对于所述中心轴线具有相同的角位置。在一些实施方案中，所述第一检测器和所述第二检测器相对于所述中心轴线具有不同的角位置。在一些实施方案中，所述第一检测器和所述第二检测器相对于所述中心轴线具有相对的角位置。
在一些实施方案中，一个或多个扫描路径的所述第一集合中的给定扫描路径包括第一区域和第二区域，其中所述第一区域和所述第二区域相对于所述中心轴线处于所述开放衬底的不同径向位置，并且其中所述第一区域和所述第二区域由所述第一检测器在空间上分辨。
本公开内容的另一方面提供了一种非暂时性计算机可读取介质，其包括在由一个或多个计算机处理器执行时实现上文或本文其他地方的方法中的任何方法的机器可执行代码。
本公开内容的另一方面提供了包含一个或多个计算机处理器和与之耦合的计算机存储器的系统。所述计算机存储器包含机器可执行代码，所述机器可执行代码在由一个或多个计算机处理器执行时实现上述或本文其他地方的任何方法。
通过以下在其中仅示出和描述了本公开内容的说明性实施方案的详细描述，本公开内容的其他方面和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。将会认识到，本公开内容能够具有其他和不同的实施方案，并且其若干细节能够在各个明显的方面进行修改，所有这些都不偏离本公开内容。因此，附图和说明书在本质上将被认为是说明性而非限制性的。
援引并入
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同特别地且单独地指出每个单独的出版物、专利或专利申请通过引用而并入。在通过引用并入的出版物和专利或专利申请与本说明书中包含的公开内容相抵触的程度下，本说明书旨在取代和/或优先于任何此类矛盾的材料。
附图说明
本发明的新颖特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考以下对其中利用到本发明原理的说明性实施方案加以阐述的详细描述以及附图(本文也称为“图”)，将会获得对本发明特征和优点的更好理解，在这些附图中：
图1示出了计算机控制系统，其被编程或以其他方式配置用于实现本文所提供的方法；
图2示出了用于对核酸分子进行测序的方法的实例的流程图；
图3示出了用于对核酸分子进行测序的系统；
图4A示出了在第一垂直水平上对核酸分子进行测序的系统；
图4B示出了在第二垂直水平上对核酸分子进行测序的系统；
图5A示出了使用流体流动通道的阵列对核酸分子进行测序的系统的第一实例；
图5B示出了使用流体流动通道的阵列对核酸分子进行测序的系统的第二实例；
图6示出了用于对核酸分子进行测序的计算机化系统；
图7示出了在衬底旋转运动期间用于对衬底进行连续区域扫描的光学系统。
图8A示出了使用定制的光学畸变在衬底旋转运动期间对衬底进行成像的光学系统。
图8B示出了使用柱面透镜引起的定制光学畸变的实例；
图9A示出了交错螺旋成像扫描的第一实例；
图9B示出了交错成像扫描的第二实例；
图9C示出了嵌套成像扫描的实例；
图10示出了嵌套圆形成像扫描的配置；
图11示出了浸没式光学系统的剖视图；
图12A示出了包括静止轴线衬底以及移动流体学和光学器件的系统的架构；
图12B示出了包括平移轴线衬底以及静止流体学和光学器件的系统的架构；
图12C示出了包括多个静止衬底以及移动流体学和光学器件的系统的架构；
图12D示出了包括旋转台上的多个移动衬底以及静止流体学和光学器件的系统的架构；
图12E示出了包括多个静止衬底和移动光学器件的系统的架构；
图12F示出了包括多个移动衬底和静止流体以及光学器件的系统的架构；
图12G示出了包括在多个处理间之间移动的多个衬底的系统的架构；
图12H示出了包括多个成像头的系统的架构，这些成像头以共享的平移和旋转轴线进行扫描并且对场独立地进行旋转；
图12I示出了包括多个心轴的系统的架构，其以共享的光学检测系统进行扫描；
图13示出了包括多个旋转心轴的系统的架构；
图14示出了用于处理分析物的方法的实例的流程图；
图15示出了用于分离分析物的系统的第一示实例；以及
图16示出了用于分离分析物的系统的第二实例。
图17示出了在扫描期间补偿速度梯度的控制系统的实例。
图18A示出了衬底相对于位于该衬底的旋转轴线的同一侧上的两个成像头的运动。
图18B示出了衬底相对于位于该衬底的旋转轴线的相对侧上的两个成像头的运动。
图18C示出了衬底相对于三个成像头的运动。
图18D示出了衬底相对于四个成像头的运动。
图19A示出了位于衬底旋转轴线的同一侧的两个成像头的连串环形路径。
图19B示出了位于衬底旋转轴线的相对侧的两个成像头的连串环形路径。
图19C示出了位于衬底旋转轴线的同一侧的两个成像头的交错环形路径。
图19D示出了位于衬底旋转轴线的相对侧的两个成像头的交错环形路径。
图20示出了由于衬底的非径向运动导致的成像头旋转扫描方向。
图21示出了用于分析物检测或分析的方法的实例的流程图。
具体实施方式
虽然本文已经示出和描述了本公开内容的各种实施方案，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方案仅以示例的方式提供。本领域技术人员可在不偏离本发明的情况下想到许多变化、改变和替代。应当理解，可以使用本文中所述的本发明的实施方案的各种替代方案。
如本文所用，术语“处理分析物”通常是指与一个或多个样品物质相互作用的一个或多个阶段。处理分析物可以包括在存在分析物的情况下或在分析物上进行化学反应、生化反应、酶促反应、杂交反应、聚合反应、物理反应、任何其他反应或其组合。处理分析物可以包括对分析物的物理和/或化学操纵。例如，处理分析物可以包括检测化学变化或物理变化、添加或减去材料、原子或分子、分子确认、检测荧光标记的存在、检测福斯特共振能量转移(FRET)相互作用或推断没有荧光。术语“分析物”可以指分子、细胞、生物颗粒或生物体。在一些情况下，分子可以是获自或衍生自生物样品的核酸分子、抗体、抗原、肽、蛋白质或其他生物分子。分析物可以源自和/或衍生自生物样品，诸如细胞或生物体。分析物可以是合成的。
如本文所用，术语“测序”通常是指用于生成或鉴定生物分子如核酸分子的序列的过程。这样的序列可以是核酸序列，其可以包括核酸碱基的序列。测序可以是例如单分子测序或合成测序。可以使用固定在支持物如流动池或一个或多个珠子上的模板核酸分子进行测序。
如本文所用，术语“生物样品”通常是指来自受试者或样本的任何样品。生物样品可以是来自受试者或样本的流体或组织。流体可以是血液(例如全血)、唾液、尿液或汗液。组织可以来自器官(例如，肝、肺或甲状腺)或来自细胞材料块，例如肿瘤。生物样品可以是粪便样品、细胞集合(例如脸颊拭子)或毛发样品。生物样品可以是无细胞样品或细胞样品。生物样品的实例包括核酸分子、氨基酸、多肽、蛋白质、碳水化合物、脂肪或病毒。在一个实例中，生物样品是包括一个或多个核酸分子，诸如脱氧核糖核酸(DNA)和/或核糖核酸(RNA)的核酸样品。核酸分子可以是无细胞或无细胞的核酸分子，诸如无细胞DNA或无细胞RNA。核酸分子可以衍生自多种来源，包括人、哺乳动物、非人类哺乳动物、猿、猴、黑猩猩、爬行类动物、两栖动物、禽类或植物来源。此外，可从含有无细胞序列的各种动物流体提取样品，该流体包括但不限于血液、血清、血浆、玻璃体、痰液、尿液、泪液、汗液、唾液、精液、粘膜排泄物、粘液、脊髓液、羊水、淋巴液等。无细胞多核苷酸可能是胎儿起源的(通过取自妊娠受试者的流体)，也可能衍生自受试者自身的组织。
如本文所用，术语“受试者”通常是指从其获得生物样品的个体。受试者可以是哺乳动物或非哺乳动物。受试者可以是动物，诸如猴、狗、猫、鸟或啮齿动物。受试者可以是人。受试者可以是患者。受试者可能正在显示疾病的症状。受试者可能是无症状的。受试者可能正在接受治疗。受试者可能未接受治疗。受试者可患有或疑似患有疾病，诸如癌症(例如，乳腺癌、结直肠癌、脑癌、白血病、肺癌、皮肤癌、肝癌、胰腺癌、淋巴瘤、食管癌或宫颈癌)或感染性疾病。受试者可患有或疑似患有遗传病症，诸如软骨发育不全、α-1抗胰蛋白酶缺乏症、抗磷脂综合征、孤独症、常染色体显性多囊肾病、进行性神经性腓骨肌萎缩征(Charcot-Marie-tooth)、猫叫综合征、克罗恩病、囊性纤维化、痛性脂肪病(Dercum disease)、唐氏综合征、杜安综合征(Duane syndrome)、杜氏肌营养不良、莱顿第五因子血栓形成倾向、家族性高胆固醇血症、家族性地中海热、脆性x综合征、戈谢病、血色素沉着症、血友病、前脑无裂畸形、亨廷顿病、克林费尔特综合征、马方综合征、强直性肌营养不良、神经纤维瘤病、努南综合征、成骨不全、帕金森病、苯丙酮尿症、波伦异常、卟啉症、早衰、色素性视网膜炎、重度联合免疫缺陷、镰状细胞病、脊髓性肌萎缩、泰-萨克斯病(Tay-Sachs)、地中海贫血、三甲基胺尿症、特纳综合征、腭帆心脏面部综合征、WAGR综合征或威尔逊病。
如本文所用，术语“核酸”、“核酸分子”、“核酸序列”、“核酸片段”、“寡核苷酸”和“多核苷酸”通常是指可以具有各种长度的多核苷酸，诸如脱氧核糖核苷酸或脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核苷酸或核糖核酸(RNA)或其类似物。核酸的非限制性实例包括DNA、RNA、基因组DNA或合成DNA/RNA，或基因或基因片段的编码区或非编码区、从连锁分析定义的基因座、外显子、内含子、信使RNA(mRNA)、转移RNA、核糖体RNA、短干扰RNA(siRNA)、短发夹RNA(shRNA)、微小RNA(miRNA)、核酶、cDNA、重组核酸、分支核酸、质粒、载体、任意序列的分离的DNA以及任意序列的分离的RNA。核酸分子可以具有至少约10个核酸碱基、20个碱基、30个碱基、40个碱基、50个碱基、100个碱基、200个碱基、300个碱基、400个碱基、500个碱基、1千碱基(kb)、2kb、3、kb、4kb、5kb、10kb、20kb、30kb、40kb、50kb、100kb、200kb、300kb、400kb、500kb、1兆碱基(Mb)或更大的长度。核酸分子(例如，多核苷酸)可以包括以下四种天然核苷酸碱基的序列：腺嘌呤(A)；胞嘧啶(C)；鸟嘌呤(G)；和胸腺嘧啶(T)(当多核苷酸为RNA时，胸腺嘧啶(T)替换为尿嘧啶(U))。核酸分子可以包括一个或多个非标准核苷酸、核苷酸类似物和/或修饰的核苷酸。
非标准核苷酸、核苷酸类似物和/或修饰的类似物可以包括但不限于二氨基嘌呤、5-氟尿嘧啶、5-溴尿嘧啶、5-氯尿嘧啶、5-碘尿嘧啶、次黄嘌呤、黄嘌呤(xantine)、4-乙酰胞嘧啶、5-(羧基羟甲基)尿嘧啶、5-羧甲基氨基甲基-2-硫尿苷、5-羧甲基氨基甲基尿嘧啶、二氢尿嘧啶、β-D-半乳糖基辫苷、肌苷、N6-异戊烯基腺嘌呤、1-甲基鸟嘌呤、1-甲基肌苷、2,2-二甲基鸟嘌呤、2-甲基腺嘌呤、2-甲基鸟嘌呤、3-甲基胞嘧啶、5-甲基胞嘧啶、N6-腺嘌呤、7-甲基鸟嘌呤、5-甲基氨基甲基尿嘧啶、5-甲氧基氨基甲基-2-硫尿嘧啶、β-D-甘露糖基辫苷、5'-甲氧基羧甲基尿嘧啶、5-甲氧基尿嘧啶、2-甲基硫-D46-异戊烯基腺嘌呤、尿嘧啶-5-氧乙酸(v)、怀丁苷(wybutoxosine)、假尿嘧啶、辫苷、2-硫胞嘧啶、5-甲基-2-硫尿嘧啶、2-硫尿嘧啶、4-硫尿嘧啶、5-甲基尿嘧啶、尿嘧啶-5-氧乙酸甲酯、尿嘧啶-5-氧乙酸(v)、5-甲基-2-硫尿嘧啶、3-(3-氨基-3-N-2-羧基丙基)尿嘧啶、(acp3)w、2,6-二氨基嘌呤、乙炔基核苷酸碱基、1-丙炔基核苷酸碱基、叠氮基核苷酸碱基、硒代磷酸(phosphoroselenoate)核酸等。在一些情况下，核苷酸可以包括其磷酸部分的修饰，包括对三磷酸部分的修饰。另外，修饰的非限制性实例包括更大长度的磷酸链(例如，具有4、5、6、7、8、9、10或更多个磷酸部分的磷酸链)、具有巯基部分的修饰(例如，α硫代三磷酸和β硫代三磷酸)或具有硒部分的修饰(例如，硒代磷酸核酸)。核酸分子还可在碱基部分(例如，在通常可用于与互补核苷酸形成氢键的一个或多个原子处和/或在通常不能与互补核苷酸形成氢键的一个或多个原子处)、糖部分或磷酸骨架处进行修饰。核酸分子还可含有胺修饰基团，诸如氨基烯丙基dUTP(aa-dUTP)和氨基己基丙烯酰胺dCTP(aha-dCTP)，以允许胺反应性部分(诸如N-羟基琥珀酰亚胺酯(NHS))的共价连接。本公开内容的寡核苷酸中的标准DNA碱基对或RNA碱基对的替代物可提供更高的密度(单位为每mm3的比特数)、更高的安全性(对天然毒素的意外或有意合成的抗性)、更容易的光程序化聚合酶辨别或更低的二级结构。核苷酸类似物可能够与用于核苷酸检测的可检测部分反应或结合。
如本文所用，术语“核苷酸”通常是指任何核苷酸或核苷酸类似物。核苷酸可以是天然存在的或非天然存在的。核苷酸类似物可以是修饰的、合成的或工程化的核苷酸。核苷酸类似物可以不是天然存在的，或可以包括非规范碱基。天然存在的核苷酸可以包括规范碱基。核苷酸类似物可以包括修饰的多磷酸链(例如，与荧光团偶联的三磷酸)。核苷酸类似物可以包括标记。核苷酸类似物可以被终止(例如，可逆地终止)。核苷酸类似物可以包括替代碱基。
术语“扩增(amplifying)”、“扩增(amplification)”和“核酸扩增”可互换使用，并且通常是指生成核酸或模板的一个或多个拷贝。例如，DNA的“扩增”通常是指生成DNA分子的一个或多个拷贝。此外，核酸的扩增可以是线性的、指数的或其组合。扩增可以基于乳液或可以基于非乳液。核酸扩增方法的非限制性实例包括逆转录、引物延伸、聚合酶链反应(PCR)、连接酶链反应(LCR)、解旋酶依赖性扩增、不对称扩增、滚环扩增、重组酶聚合酶反应(RPA)和多重置换扩增(MDA)。在使用PCR的情况下，可以使用任何形式的PCR，非限制性实例包括实时PCR、等位基因特异性PCR、组装PCR、不对称PCR、数字PCR、乳液PCR、拨出(dial-out)PCR、解旋酶依赖性PCR、嵌套式PCR、热启动PCR、反向PCR、甲基化特异性PCR、微型引物PCR、多重PCR、嵌套式PCR、重叠延伸PCR、热不对称交错PCR和降落(touchdown)PCR。此外，扩增可以在包括参与或促进扩增的各种组分(例如，引物、模板、核苷酸、聚合酶、缓冲剂组分、辅因子，等等)的反应混合物中进行。在一些情况下，反应混合物包括允许核苷酸进行不依赖于环境的并入的缓冲剂。非限制性实例包括镁离子、锰离子和异柠檬酸盐缓冲剂。这样的缓冲剂的其他实例在Tabor,S.等人，C.C.PNAS,1989,86,4076-4080和美国专利号5,409,811和5,674,716中描述，其各自通过引用整体并入本文。
从单个分子进行克隆扩增的有用方法包括滚环扩增(RCA)(Lizardi等人，Nat.Genet.19:225-232(1998)，其通过引用并入本文)、桥PCR(Adams和Kron，Method forPerforming Amplification of Nucleic Acid with Two Primers Bound to a SingleSolid Support,Mosaic Technologies,Inc.(Winter Hill,Mass.)；Whitehead Institutefor Biomedical Research,Cambridge,Mass.,(1997)；Adessi等人，Nucl.Acids Res.28:E87(2000)；Pemov等人，Nucl.Acids Res.33:e11(2005)；或美国专利号5,641,658，其各自通过引用并入本文)、聚合酶克隆传代(Mitra等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100:5926-5931(2003)；Mitra等人，Anal.Biochem.320:55-65(2003)，其各自通过引用并入本文)以及使用乳液在珠子上的克隆扩增(Dressman等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100:8817-8822(2003)，其通过引用并入本文)或连接到基于珠子的衔接子库(Brenner等人，Nat.Biotechnol.18:630-634(2000)；Brenner等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 97:1665-1670(2000))；Reinartz等人，Brief Funct.Genomic Proteomic 1:95-104(2002)，其各自通过引用并入本文)。
如本文所用，术语“检测器”通常是指能够检测信号的装置，该信号包括指示一个或多个并入的核苷酸或荧光标记的存在或不存在的信号。检测器可以检测多个信号。可以实质上在生物学反应诸如测序反应(例如，引物延伸反应期间的测序)期间或生物学反应之后实时检测信号或多个信号。在一些情况下，检测器可以包括可以检测信号的光学和/或电子组件。术语“检测器”可用于检测方法中。检测方法的非限制性实例包括光学检测、光谱检测、静电检测、电化学检测、声学检测、磁检测等。光学检测方法包括但不限于光吸收、紫外可见(UV-vis)光吸收、红外光吸收、光散射、瑞利散射、拉曼散射、表面增强拉曼散射、米氏散射、荧光、发光和磷光。光谱检测方法包括但不限于质谱、核磁共振(NMR)波谱和红外光谱。静电检测方法包括但不限于基于凝胶的技术，例如凝胶电泳。电化学检测方法包括但不限于在对扩增产物进行高效液相色谱分离后对扩增产物的电化学检测。
如本文所用，术语“连续区域扫描”通常是指使用光学成像系统和检测器在旋转衬底上以环、螺旋或弧形进行区域扫描。连续区域扫描可以沿非线性路径扫描衬底或阵列。替代地或附加地，连续区域扫描可以沿线性或基本上线性的路径扫描衬底或阵列。检测器可以是连续区域扫描检测器。扫描方向可以实质上是(R,θ)坐标系中的θ，其中物体旋转运动在θ方向上。在由扫描系统成像的物体(衬底)上的任何视场上，表观速度可以
Figure BDA0002589086460000321
的关系随物体上场点的径向位置(R)而变化。连续区域扫描检测器可以以相同的速率扫描所有的图像位置，因此可能无法以正确的扫描速率对弯曲(或弧形或非线性)扫描中的所有成像点进行操作。因此，对于以不同于扫描速度的速度移动的成像场点，扫描可能会因速度模糊而受影响。连续的旋转区域扫描可以包括进行算法校正、光学校正和/或电子校正以基本上补偿该切向速度模糊的光学检测系统或方法，从而减小该扫描像差。例如，补偿是通过使用图像处理算法在算法上实现的，该图像处理算法将与旋转衬底上的不同半径相对应的各个图像位置处的差分速度模糊去卷积，以补偿差分速度模糊。
在另一实例中，通过使用变形放大率梯度来完成补偿。这可以用于在横向于扫描方向的两个或更多个衬底位置处沿一个轴线将衬底放大不同的量(变形放大率)。变形放大率梯度可以将两个或更多个位置的成像速度修改为基本相等，从而补偿衬底上两个位置的切线速度差。该补偿可以是可调节的，以解决衬底上不同半径处跨视场的不同速度梯度。
成像视场可以被分成两个或更多个区域，每个区域可以被电子控制成以不同的速率进行扫描。可以将这些速率调节为在每个区域内的平均投影物体速度。可以使用一个或多个分束器或一个或多个反射镜光学地限定区域。可以将两个或更多个区域引导至两个或更多个检测器。可以将区域定义为单个检测器的段。
如本文所用，术语“连续区域扫描检测器”通常是指能够在扫描区域上连续集成的成像阵列传感器，其中扫描电子地同步到相对运动中的物体的图像。连续区域扫描检测器可以包括时间延迟积分(TDI)电荷耦合器件(CCD)、混合TDI或互补金属氧化物半导体(CMOS)伪TDI。
如本文所用，术语“开放衬底”通常是指基本上平面的衬底，其中单个活性表面在从垂直于衬底的方向的任何点处物理上可接近。基本上平面的是指微米级或纳米级的平面度。替代地，基本上平面的是指小于纳米级或大于微米级(例如，毫米级)的平面度。
如本文所用，术语“变形放大率”通常是指图像的两个轴线之间的差分放大率。变形放大率梯度可以包括在第一轴线中跨第二轴线中的位移的差分变形放大率。第二轴线上的放大率可以是一致的，也可以是在该场上基本上恒定的任何其他值。
如本文所用，术语“视场”通常是指样品或衬底上的光学地映射到检测器的有效区域的区域。
使用旋转阵列处理分析物
现有的微流体系统已经利用了包括许多长而窄的通道的衬底。这样的衬底的典型的流动池几何形状导致需要在两个相互竞争的要求之间做出折衷：1)最小化体积以最小化试剂用量；和2)最大化有效液压直径以最小化流动时间。这种权衡对于清洗操作可能尤其重要，因为清洗操作可能需要较大的清洗量，因此需要很长的时间才能完成。权衡由指示层流流动的Poiseuille方程所示，因此是利用这种流动池几何形状的微流体系统所固有的。这样的流动池几何形状也可能容易受到污染。因为这样的流动池几何形状允许在微流体系统中使用有限的限制数目的通道，所以这样的有限数目的通道可以在包括不同分析物、试剂、药剂和/或缓冲剂的多种不同混合物之间共享。流经相同通道的流体的内容物可能会被污染。
本文描述了用于使用开放衬底或流动池几何形状来处理分析物的装置、系统和方法，其可解决至少上述问题。该装置、系统和方法可以用于促进涉及分析物和流体(例如，包括试剂、药剂、缓冲剂、其他分析物等的流体)之间的反应或相互作用的任何应用或过程。这样的反应或相互作用可以是化学的(例如聚合酶反应)或物理的(例如移位)。本文所述的系统和方法可以受益于更高的效率，诸如受益于更快的试剂递送和更小的每表面积所需的试剂体积。本文所述的系统和方法可以避免由多端口阀供给的微流体通道流动池常见的污染问题，多端口阀可以是从一种试剂到另一种试剂的遗留物的来源。该装置、系统和方法可以受益于更短的完成时间、更少的资源(例如，各种试剂)使用和/或降低的系统成本。开放衬底或流动池几何形状可以用于处理任何分析物，诸如但不限于如本文所述的核酸分子、蛋白质分子、抗体、抗原、细胞和/或生物体。开放衬底或流动池几何形状可以用于任何应用或过程，诸如但不限于如本文所述的合成测序、连接测序、扩增、蛋白质组学、单细胞处理、条形码化和样品制备。
该系统和方法可以利用包括具有单独可寻址位置的阵列(诸如平面阵列)的衬底。每个位置或这样的位置的子集可能已经与分析物(例如，核酸分子、蛋白质分子、碳水化合物分子等)固定。例如，分析物可以经由支持物如珠子固定在单独可寻址的位置。固定至衬底的多个分析物可以是模板分析物的拷贝。例如，多个分析物可以具有序列同源性。在其他情况下，固定至衬底的多个分析物可以不同。多个分析物可以是相同类型的分析物(例如，核酸分子)，或者可以是不同类型的分析物的组合(例如，核酸分子、蛋白质分子等)。衬底可以绕轴线旋转。分析物可以在旋转期间固定至衬底。可以在衬底旋转(例如，以高旋转速度旋转)之前或期间将试剂(例如核苷酸、抗体、洗涤试剂、酶等)分配到衬底上，以用试剂涂覆阵列并允许分析物与试剂相互作用。例如，当分析物是核酸分子并且当试剂包括核苷酸时，核酸分子可以并入一个或多个核苷酸或以其他方式(例如，瞬时结合)与一个或多个核苷酸反应。在另一实例中，当分析物是蛋白质分子并且当试剂包括抗体时，蛋白质分子可以结合一种或多种抗体或以其他方式与一种或多种抗体反应。在另一实例中，当试剂包括洗涤试剂时，可以从衬底(和/或衬底上的分析物)上洗涤任何未反应的(和/或未结合的)试剂、药剂、缓冲剂和/或其他颗粒。
可以在旋转期间，经由切向惯性沿部分径向方向(即远离旋转轴线)引导不受约束的旋转试剂来实现遍及衬底的高速涂覆，这种现象通常称为离心力。高速旋转可以涉及至少每分钟1转(rpm)、至少2rpm、至少5rpm、至少10rpm、至少20rpm、至少50rpm、至少100rpm、至少200rpm、至少500rpm、至少1,000rpm、至少2,000rpm、至少5,000rpm、至少10,000rpm或更高。这种将试剂引导遍及衬底的模式在本文中可以称为离心或惯性泵送。在分配试剂之前、期间或之后，可以从衬底上的检测区域检测一个或多个信号(诸如光信号)以生成输出。例如，输出可以是从分析物的处理获得的中间结果或最终结果。可以在多种情况中检测信号。可以以任何顺序(独立地或同时地)重复任何次数的分配、旋转和/或检测操作，以处理分析物。在一些情况下，可以在连续分配试剂之间洗涤衬底(例如，经由分配洗涤试剂)。
本文提供了一种用于处理生物分析物的方法，该方法包括提种包括阵列的衬底，该阵列在之上固定有生物分析物，其中衬底关于中心轴线可旋转。在一些情况下，阵列可以是平面阵列。在一些情况下，阵列可以是阱的阵列。在一些情况下，衬底可以被纹理化或图案化。该方法可以包括将溶液引导遍及衬底，并且在衬底旋转期间使溶液与生物分析物接触。可以相对于衬底沿径向方向(例如，向外)引导溶液，以涂覆衬底并接触固定至阵列的生物分析物。在一些情况下，溶液可以包括多个探针。在一些情况下，溶液可以是洗涤溶液。该方法可以包括使生物分析物经受足以在多个探针中的至少一个探针与生物分析物之间进行反应的条件。该反应可以从与生物分析物偶联的至少一个探针生成一个或多个信号。该方法可以包括检测一个或多个信号，从而分析生物分析物。
衬底可以是固体衬底。衬底可以全部或部分包括玻璃、硅、金属(诸如铝、铜、钛、铬或钢)、陶瓷(诸如氧化钛或氮化硅)、塑料(诸如聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚乙炔、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、聚环氧化物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、苯酚甲醛(PF)、三聚氰胺甲醛(MF)、脲醛(UF)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺、聚乳酸(PLA)、呋喃、硅酮、聚砜)、前述任何材料的任何混合物或任何其他合适的材料。衬底可以全部或部分涂覆一层或多层金属(诸如铝、铜、银或金)、氧化物(诸如二氧化硅)(SixOy，其中x、y可以采用任何可能的值)、光致抗蚀剂(诸如SU8)、表面涂层(诸如氨基硅烷或水凝胶)、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺葡聚糖、聚乙二醇(PEG)或前述任何材料的任意组合，或任何其他合适的涂层。一个或多个层可以具有至少1纳米(nm)、至少2nm、至少5nm、至少10nm、至少20nm、至少50nm、至少100nm、至少200nm、至少500nm、至少1微米(μm)、至少2μm、至少5μm、至少10μm、至少20μm、至少50μm、至少100μm、至少200μm、至少500μm或至少1毫米(mm)的厚度。一个或多个层可以具有在由前述的任何两个值限定的范围内的厚度。
衬底可以具有圆柱体、圆柱壳或圆柱盘、矩形棱柱或任何其他几何形状的一般形式。衬底可以具有至少100μm、至少200μm、至少500μm、至少1mm、至少2mm、至少5mm或至少10mm的厚度(例如，最小尺寸)。衬底可以具有在由前述值中的任何两个限定的范围内的厚度。衬底可以具有至少1mm、至少2mm、至少5mm、至少10mm、至少20mm、至少50mm、至少100mm、至少200mm、至少500mm或至少1,000mm的第一横向尺寸(诸如，对于具有矩形棱柱的一般形式的衬底的宽度或对于具有圆柱体的一般形式的衬底的半径)。衬底可以具有在由前述的任何两个值限定的范围内的第一横向尺寸。衬底可以具有至少1mm、至少2mm、至少5mm、至少10mm、至少20mm、至少50mm、至少100mm、至少200mm、至少500mm或至少1,000mm的第二横向尺寸(诸如，对于具有矩形棱柱的一般形式的衬底的长度)。衬底可以具有在由前述值中的任何两个限定的范围内的第二横向尺寸。衬底的表面可以是平面的。替代地或附加地，衬底的表面可以被纹理化或图案化。例如，衬底可以包括凹槽、槽、斜坡和/或柱形物。衬底可以限定一个或多个腔(例如，微米尺度的腔或纳米尺度的腔)。衬底可以在衬底的整个表面上具有规则的纹理和/或图案。例如，衬底可以具有在表面的参考水平之上或之下的规则的几何结构(例如，楔形、长方体、圆柱体、球体、半球等)。替代地，衬底可以在衬底的整个表面上具有不规则的纹理和/或图案。例如，衬底可以具有在衬底的参考水平之上或之下的任何任意结构。在一些情况下，衬底的纹理可以包括具有最大尺寸为衬底或衬底层的总厚度的至多约100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.1％、0.01％、0.001％、0.0001％、0.00001％的结构。在一些情况下，衬底的纹理和/或图案可以限定衬底上单独可寻址的位置的至少一部分。纹理化和/或图案化的衬底可以是基本上平面的。
衬底可以包括阵列。例如，阵列可以位于衬底的侧表面上。阵列可以是平面阵列。阵列可以具有圆形、环形、矩形或任何其他形状的一般形状。阵列可以包括线性和/或非线性的行。阵列可以被均匀地隔开或分布。阵列可以被任意地隔开或分布。阵列可以具有规则的间距。阵列可以具有不规则的间距。阵列可以是纹理化的阵列。阵列可以是图案化的阵列。阵列可以包括多个单独可寻址的位置。待处理的分析物可以固定至阵列。阵列可以包括一种或多种本文所述的结合剂，诸如与生物分析物偶联的一种或多种物理或化学接头或衔接子。例如，阵列可以包括与核酸分子偶联的接头或衔接子。替代地或附加地，可以将生物分析物与珠子偶联；例如，可以将珠子固定至阵列。
单独可寻址的位置可以包括可接近已进行操纵的分析物或分析物组的位置。操纵可以包括放置、提取、试剂分配、播种、加热、冷却或搅拌。提取可以包括提取单个分析物或分析物组。例如，提取可以包括提取至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500或至少1,000个分析物或分析物组。替代地或附加地，提取可以包括提取至多1,000、至多500、至多200、至多100、至多50、至多20、至多10、至多5或至多2个分析物或分析物组。可以通过例如与分析物或其周围环境的局部微流体、移液管、光、激光、声、磁和/或电磁相互作用来完成操纵。
阵列可以涂覆有粘合剂。例如，阵列可以随机地涂覆有粘合剂。替代地，阵列可以涂覆有以规则图案(例如，以线性阵列、径向阵列、六边形阵列等)布置的粘合剂。阵列可以在个体可寻址位置的总数或衬底表面积的至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％或至少99％上涂覆粘合剂。阵列可以在部分单独可寻址位置或衬底表面积的一部分上涂覆粘合剂，该部分在由前述的任何两个值限定的范围内。粘合剂可以和阵列构成一体。可以将粘合剂添加到阵列。例如，可以将粘合剂作为阵列上的一个或多个涂层添加到阵列。
粘合剂可以通过非特异性相互作用，诸如亲水相互作用、疏水相互作用、静电相互作用、物理相互作用(例如，对柱形物的粘附或在阱内沉降)等中的一种或多种来固定生物分析物。粘合剂可以通过特异性相互作用来固定生物分析物。例如，在生物分析物是核酸分子的情况下，粘合剂可以包括被配置为结合至核酸分子的寡核苷酸衔接子。替代地或附加地，诸如为了结合其他类型的分析物，粘合剂可以包括抗体、寡核苷酸、适体、亲和结合蛋白、脂质、碳水化合物等中的一种或多种。粘合剂可以通过任何可能的相互作用组合来固定生物分析物。例如，粘合剂可以通过物理和化学相互作用的组合，通过蛋白质和核酸相互作用的组合等来固定核酸分子。阵列可以包括至少约10、100、1000、10,000、100,000、1,000,000、10,000,000、100,000,000或更多个粘合剂。替代地或附加地，阵列可以包括至多约100,000,000、10,000,000、1,000,000、100,000、10,000、1000、100、10或更少个粘合剂。阵列可以具有在由前述的任何两个值限定的范围内的多个粘合剂。在一些情况下，单个粘合剂可以结合单个生物分析物(例如，核酸分子)。在一些情况下，单个粘合剂可以结合多个生物分析物(例如，多个核酸分子)。在一些情况下，多个粘合剂可以结合单个生物分析物。尽管本文的实例描述了粘合剂与核酸分子的相互作用，但是粘合剂可以固定其他分子(诸如蛋白质)、其他颗粒、细胞、病毒、其他生物体等。
在一些情况下，每个位置或这样的位置的子集可能已经固定有分析物(例如，核酸分子、蛋白质分子、碳水化合物分子等)。在其他情况下，多个单独可寻址的位置的一部分可能已经固定有分析物。固定至衬底的多个分析物可以是模板分析物的拷贝。例如，多个分析物(例如，核酸分子)可以具有序列同源性。在其他情况下，固定至衬底的多个分析物可以不是拷贝。多个分析物可以是相同类型的分析物(例如，核酸分子)，或者可以是不同类型的分析物的组合(例如，核酸分子、蛋白质分子等)。
在一些情况下，阵列可以包括多种类型的粘合剂，诸如以结合不同类型的分析物。例如，阵列可以包括被配置为结合第一类型的分析物(例如，核酸分子)的第一类型的粘合剂(例如，寡核苷酸)和被配置为结合第二类型的分析物(例如，蛋白质)的第二类型的粘合剂(例如，抗体)等。在另一实例中，阵列可以包括结合第一类型的核酸分子的第一类型的粘合剂(例如，第一类型的寡核苷酸分子)和结合第二类型的核酸分子的第二类型的粘合剂(例如，第二类型的寡核苷酸分子)等。例如，衬底可以被配置为通过在衬底的某些部分或特定位置中具有不同类型的粘合剂而在衬底的某些部分或特定位置中结合不同类型的分析物。
可以在多个单独可寻址的位置中的给定单独可寻址位置处将生物分析物固定到阵列。阵列可以具有任意数目的单独可寻址的位置。例如，阵列可以具有至少1、至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500、至少1,000、至少2,000、至少5,000、至少10,000、至少20,000、至少50,000、至少100,000、至少200,000、至少500,000、至少1,000,000、至少2,000,000、至少5,000,000、至少10,000,000、至少20,000,000、至少50,000,000、至少100,000,000、至少200,000,000、至少500,000,000、至少1,000,000,000、至少2,000,000,000、至少5,000,000,000、至少10,000,000,000、至少20,000,000,000、至少50,000,000,000或至少100,000,000,000个单独可寻址的位置。阵列可以具有由前述的任何两个值限定的范围内的多个单独可寻址的位置。每个单独可寻址的位置可以是数字上和/或物理上可接近的(从多个单独可寻址的位置)。例如，可以以电子或数字地定位、识别和/或访问每个单独可寻址的位置，以用于映射、感测、与装置(例如，检测器、处理器、分配器等)相关联或以其他方式进行处理。替代地或附加地，每个单独可寻址的位置可以被物理地定位、识别和/或访问，诸如用于物理操纵或提取位于单独可寻址位置处的分析物、试剂、颗粒或其他组分。
每个单独可寻址的位置可以具有圆形、坑、凸块、矩形或任何其他形状或形式的一般形状或形式。每个单独可寻址的位置可以具有第一横向尺寸(诸如，对于具有圆形的一般形状的单独可寻址位置的半径或对于具有矩形的一般形状的单独可寻址位置的宽度)。第一横向尺寸可以为至少1纳米(nm)、至少2nm、至少5nm、至少10nm、至少20nm、至少50nm、至少100nm、至少200nm、至少500nm、至少1,000nm、至少2,000nm、至少5,000nm或至少10,000nm。第一横向尺寸可以在由前述的任何两个值限定的范围内。每个单独可寻址的位置可以具有第二横向尺寸(诸如对于具有矩形的一般形状的单独可寻址位置的长度)。第二横向尺寸可以为至少1纳米(nm)、至少2nm、至少5nm、至少10nm、至少20nm、至少50nm、至少100nm、至少200nm、至少500nm、至少1,000nm、至少2,000nm、至少5,000nm或至少10,000nm。第二横向尺寸可以在由前述的任何两个值限定的范围内。在一些情况下，每个单独可寻址的位置可以具有如本文所述的粘合剂或与本文所述的粘合剂偶联，以将分析物与其固定。在一些情况下，单独可寻址的位置中只有一部分可以具有粘合剂或与粘合剂偶联。在一些情况下，单独可寻址的位置可以具有多个粘合剂或与多个粘合剂偶联，以将分析物与其固定。
结合到单独可寻址位置的分析物可以包括但不限于分子、细胞、生物体、核酸分子、核酸集落、珠子、簇、群落或DNA纳米球。可以以规则、图案化、周期性、随机或伪随机配置或任何其他空间布置将结合的分析物固定至阵列。
衬底可以被配置为关于轴线旋转。在一些情况下，本文所述的系统、装置和设备可以进一步包括被配置为旋转衬底的旋转单元。旋转单元可以包括马达和/或转子以旋转衬底。这样的马达和/或转子可以直接或间接地经由中间组件(例如，齿轮、平台、致动器、盘、滑轮等)机械地连接至衬底。旋转单元可以是自动化的。替代地或附加地，旋转单元可以接收手动输入。旋转轴线可以是穿过衬底中心的轴线。该轴线可以是偏心轴线。例如，可以将衬底附于旋涂设备的卡盘(诸如真空卡盘)。衬底可以被配置为以至少每分钟1转(rpm)、至少2rpm、至少5rpm、至少10rpm、至少20rpm、至少50rpm、至少100rpm、至少200rpm、至少500rpm、至少1,000rpm、至少2,000rpm、至少5,000rpm或至少10,000rpm的旋转速度旋转。衬底可以被配置为以在由前述的任何两个值限定的范围内的旋转速度旋转。衬底可以被配置为在本文所述的不同操作期间以不同的旋转速度旋转。衬底可以被配置为以根据时间依赖性函数(诸如斜坡函数、正弦函数、脉冲函数或其他函数或函数的组合)变化的旋转速度旋转。随时间变化的函数可以是周期性的或非周期性的。
可以在衬底旋转之前或旋转期间向衬底提供溶液，以将溶液离心地引导遍及阵列。在一些情况下，可以在衬底以脉冲旋转期间将溶液提供到平面阵列，从而生成溶液径向向外移动的环形波。脉冲可以具有周期性或非周期性(例如，任意)的间隔。一系列脉冲可以包括产生表面-试剂交换的一系列波。表面-试剂交换可以包括洗涤，其中每一个随后的脉冲包括降低浓度的表面试剂。溶液可以具有不同于衬底的温度，从而向衬底或位于衬底上的分析物提供热能的来源或储库。热能可以为衬底或分析物提供温度变化。温度变化可能是暂时的。温度变化可以使化学反应发生、禁用、增强或受抑制，诸如要对分析物进行的化学反应。例如，化学反应可以包括核酸分子的变性、杂交或退火。化学反应可以包括在聚合酶链反应(PCR)、桥扩增或其他核酸扩增反应中的步骤。温度变化可以调制、增加或减少从分析物检测到的信号。
阵列可以与(流体通道的)至少一个样品入口流体连通。阵列可以经由气隙与样品入口流体连通。在一些情况下，阵列可以附加地与至少一个样品出口流体连通。阵列可以经由气隙与样品出口流体连通。样品入口可以被配置为将溶液引导至阵列。样品出口可以被配置为从阵列接收溶液。可以使用一个或多个分配喷嘴将溶液引导至阵列。例如，可以使用至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19或至少20个分配喷嘴将溶液引导至阵列。可以使用在由前述的任何两个值限定的范围内的多个喷嘴将溶液引导至阵列。在一些情况下，可以经由不同的喷嘴分配不同的试剂(例如，不同类型的核苷酸溶液、不同的探针、洗涤溶液等)，诸如以防止污染。每个喷嘴可以连接至专用的流体管线或流体阀，这可以进一步防止污染。可以经由一个或多个喷嘴分配一种试剂类型。可以将一个或多个喷嘴引导至衬底的中心或靠近衬底的中心。或者，可以将一个或多个喷嘴引导至除衬底中心之外的位置或靠近衬底上除衬底中心之外的位置。替代地或组合地，一个或多个喷嘴可以被引导至比一个或多个其他喷嘴更靠近衬底的中心。例如，用于分配洗涤试剂的一个或多个喷嘴可以被引导至比用于分配活性试剂的一个或多个喷嘴更靠近衬底的中心。可以将一个或多个喷嘴布置在离衬底中心不同距离的半径处。可以对两个或更多个喷嘴进行组合操作，以将流体更有效地递送到衬底。一个或多个喷嘴可以被配置为以射流、喷雾(或其他分散的流体)和/或液滴的形式将流体递送至衬底。在递送到衬底之前，可以对一个或多个喷嘴进行操作以雾化流体。
可以在衬底静止时将溶液分配在衬底上；然后，在分配溶液之后，可以使衬底经受旋转。或者，可以在分配溶液之前使衬底经受旋转；然后可以在衬底旋转时将溶液分配在衬底上。
衬底的旋转可以对溶液产生离心力(或远离轴线的惯性力)，导致溶液在阵列上径向向外流动。以这种方式，衬底的旋转可以引导溶液遍及阵列。衬底在一段时间内的连续旋转可以分配遍及阵列的几乎恒定厚度的流体膜。可以选择衬底的旋转速度以获得在衬底上的溶液膜的期望厚度。膜厚可以通过等式(1)与转速相关：
Figure BDA0002589086460000431
此处，h(t)为时间t时的流体膜的厚度，μ是流体的粘度，ω是旋转速度，并且C是常数。
替代地或组合地，可以选择溶液的粘度以获得在衬底上的溶液膜的期望厚度。例如，可以选择衬底的旋转速度或溶液的粘度以达到至少10纳米(nm)、至少20nm、至少50nm、至少100nm、至少200nm、至少500nm、至少1微米(μm)、至少2μm、至少5μm、至少10μm、至少20μm、至少50μm、至少100μm、至少200μm、至少500μm或至少1mm的膜厚度。可以选择衬底的旋转速度和/或溶液的粘度以达到在由前述的任何两个值限定的范围内的膜厚度。溶液的粘度可以通过控制溶液的温度来控制。膜的厚度可以被测量或监测。可以将膜的厚度的测量或监测并入到反馈系统中以更好地控制膜的厚度。膜的厚度可以通过多种技术来测量或监测。例如，膜的厚度可以使用诸如纤维光谱仪等薄膜光谱仪通过薄膜光谱法来测量或监测。
该溶液可以是包括多种组分的反应混合物。例如，溶液可以包括被配置为与分析物相互作用的多个探针。例如，探针可以对分析物具有结合特异性。在另一个实例中，探针可能对分析物不具有结合特异性。探针可以被配置为永久性地偶联至分析物。探针可以被配置为与分析物瞬时偶联。例如，可以将核苷酸探针永久地并入与核酸分子分析物杂交的生长链中。或者，可以将核苷酸探针瞬时结合至核酸分子分析物。随后可以将瞬时偶联的探针从分析物去除。随后从分析物去除瞬时偶联的探针可能会或可能不会在分析物上留下残留物(例如化学残留物)。溶液中探针的类型可能取决于分析物的类型。探针可以包括被配置为执行特定功能的官能团或部分。例如，探针可以包括标记(例如，染料)。探针可以被配置为在与分析物偶联或以其他方式相互作用时生成可检测信号(例如，光信号)，诸如经由标记。在一些情况下，探针可以被配置为在激活(例如，刺激)时生成可检测信号。在另一个实例中，核苷酸探针可以包括被配置为终止聚合酶反应(直到去封闭)的可逆终止子(例如，封闭基团)。溶液可以包括其他组分(例如，酶、催化剂、缓冲剂、盐水溶液、螯合剂、还原剂、其他试剂等)以辅助、加速或减速探针与分析物之间的反应。在一些情况下，溶液可以是洗涤溶液。在一些情况下，可以在反应混合物溶液中的试剂(例如，探针)与固定在阵列上的分析物之间的反应或相互作用之后，将洗涤溶液引导至衬底以使洗涤溶液与阵列接触。洗涤溶液可以洗去来自先前的反应混合物溶液的任何游离试剂。
当溶液中的探针与分析物之间进行反应时，可以生成可检测的信号，诸如光信号(例如，荧光信号)。例如，信号可以源自探针和/或分析物。可检测的信号可以指示探针与分析物之间的反应或相互作用。可检测信号可以是非光信号。例如，可检测信号可以是电信号。可检测信号可以由一个或多个传感器检测。例如，可以在本文其他地方所述的光学检测方案中，经由一个或多个光学检测器检测光信号。可以在衬底旋转期间检测信号。可以在旋转终止后检测信号。可以在分析物与溶液流体接触时检测信号。可以在洗涤溶液后检测信号。在一些情况下，在检测之后，可以使信号消除，诸如通过从探针和/或分析物上切割标记，和/或修饰探针和/或分析物。这样的切割和/或修饰可以受到一种或多种刺激，诸如暴露于化学物质、酶、光(例如，紫外线)或温度变化(例如，热)的影响。在一些情况下，通过停用或改变一个或多个传感器的模式(例如，检测波长)，或者终止或逆转信号的激发，信号可能会变得不可检测。在一些情况下，信号的检测可以包括捕获图像或生成数字输出(例如，在不同图像之间)。
将溶液引导至衬底和检测指示溶液中的探针与阵列中的分析物之间的反应的一个或多个信号的操作可以重复一次或多次。这样的操作可以以迭代的方式重复。例如，固定在阵列中的给定位置的相同分析物可以在多个重复循环中与多种溶液相互作用。对于每次迭代，检测到的其他信号可以在处理期间提供有关分析物的增量或最终数据。例如，在分析物是核酸分子并且处理是测序的情况下，在每次迭代中检测到的其他信号可以指示该核酸分子的核酸序列中的碱基。可以重复至少1、至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500、至少1,000、至少2,000、至少5,000、至少10,000、至少20,000、至少50,000、至少100,000、至少200,000、至少500,000、至少1,000,000、至少2,000,000、至少5,000,000、至少10,000,000、至少20,000,000、至少50,000,000、至少100,000,000、至少200,000,000、至少500,000,000或至少1,000,000,000个循环来处理分析物。在一些情况下，对于每个循环，可以将不同的溶液引导至衬底。例如，可以将至少1、至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500、至少1,000、至少2,000、至少5,000、至少10,000、至少20,000、至少50,000、至少100,000、至少200,000、至少500,000、至少1,000,000、至少2,000,000、至少5,000,000、至少10,000,000、至少20,000,000、至少50,000,000、至少100,000,000、至少200,000,000、至少500,000,000或至少1,000,000,000种溶液引导至衬底。
在一些情况下，可以在每个循环之间(或者在每个循环期间至少一次地)将洗涤溶液引导至衬底。例如，在将每种类型的反应混合物溶液引导至衬底之后，可以将洗涤溶液引导至衬底。洗涤溶液可以是不同的。洗涤溶液可以是相同的。洗涤溶液可以在旋转期间以脉冲分配，从而生成如本文所述的环形波。例如，可以将至少1、至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500、至少1,000、至少2,000、至少5,000、至少10,000、至少20,000、至少50,000、至少100,000、至少200,000、至少500,000、至少1,000,000、至少2,000,000、至少5,000,000、至少10,000,000、至少20,000,000、至少50,000,000、至少100,000,000、至少200,000,000、至少500,000,000或至少1,000,000,000种洗涤溶液引导至衬底。
在一些情况下，可以在溶液已经与衬底接触之后回收溶液的一部分或全部。回收可以包括收集、过滤和重新使用溶液的子集或全部。过滤可以是分子过滤。
使用旋转阵列的核酸测序
在一些情况下，测序方法可以采用合成方案测序，其中通过引物延伸反应对核酸分子进行逐碱基测序。例如，用于对核酸分子进行测序的方法可以包括提供包括阵列的衬底，该阵列固定有核酸分子。阵列可以是平面阵列。衬底可以被配置为关于轴线旋转。该方法可以包括在衬底旋转之前或期间引导包括多个核苷酸的溶液遍及平面阵列。衬底的旋转可以促进溶液对衬底表面的涂覆。可以在足以将多个核苷酸中的至少一个核苷酸并入或特异性结合到与核酸分子互补的生长链的条件下使核酸分子经受引物延伸反应。可以检测指示至少一个核苷酸的并入或结合的信号，从而对核酸分子进行测序。
在一些情况下，该方法可以包括，在提供已经固定有核酸分子的衬底之前，将核酸分子固定至该衬底。例如，可以在衬底旋转之前、期间或之后将包括多个核酸分子(包括所述核酸分子)的溶液引导至衬底，并且可以使衬底经受足以将多个核酸分子的至少一个子集作为阵列固定在衬底上的条件。
图2示出了用于对核酸分子进行测序的方法200的实例的流程图。在第一操作210中，该方法可以包括提供如本文其他地方所述的衬底。衬底可以包括多个单独可寻址的位置的阵列。阵列可以是平面阵列。阵列可以是纹理化的阵列。阵列可以是图案化的阵列。例如，阵列可以限定具有阱和/或柱形物的单独可寻址的位置。可以是或可以不是相同核酸分子的拷贝的多个核酸分子可以固定到阵列。可以将多个核酸分子中的每个核酸分子在多个单独可寻址位置中的给定单独可寻址位置处固定到阵列。
衬底可以被配置为关于轴线旋转。该轴线可以是穿过衬底的中心或基本上中心的轴线。该轴线可以是偏心轴线。例如，可以将衬底附于旋涂设备的卡盘(诸如真空卡盘)。衬底可以被配置为以至少每分钟1转(rpm)、至少2rpm、至少5rpm、至少10rpm、至少20rpm、至少50rpm、至少100rpm、至少200rpm、至少500rpm、至少1,000rpm、至少2,000rpm、至少5,000rpm或至少10,000rpm的旋转速度旋转。衬底可以被配置为以在由前述的任何两个值限定的范围内的旋转速度旋转。衬底可以被配置为在本文所述的不同操作期间以不同的旋转速度旋转。衬底可以被配置为以根据时间依赖性函数(诸如斜坡函数、正弦函数、脉冲函数或其他函数或函数的组合)变化的旋转速度旋转。随时间变化的函数可以是周期性的或非周期性的。
在第二操作220中，该方法可以包括在衬底旋转之前或期间将溶液引导遍及阵列。可以将溶液离心地引导遍及阵列。在一些情况下，可以在衬底以脉冲旋转期间将溶液引导至阵列，从而生成溶液径向向外移动的环形波。溶液可以具有不同于衬底的温度，从而向衬底或位于衬底上的核酸分子提供热能的来源或储库。热能可以为衬底或核酸分子提供温度变化。温度变化可能是暂时的。温度变化可以使化学反应发生、禁用、增强或受抑制，诸如要对核酸分子进行的化学反应。例如，化学反应可以包括对多个核酸分子的变性、杂交或退火。化学反应可以包括在聚合酶链反应(PCR)、桥扩增或其他核酸扩增反应中的步骤。温度变化可以调节、增加或减少从核酸分子(或从溶液中的探针)检测到的信号。
在一些情况下，溶液可以包括被配置为与核酸分子相互作用的探针。例如，在一些情况下，诸如对于进行合成测序，溶液可以包括多个核苷酸(以单个碱基的形式)。多个核苷酸可以包括核苷酸类似物、天然存在的核苷酸和/或非天然存在的核苷酸，在本文中统称为“核苷酸”。多个核苷酸可以是或可以不是相同类型的碱基(例如，A、T、G、C等)。例如，溶液可以包括或可以不包括仅一种类型的碱基。溶液可以包括至少1种类型的碱基或至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10种类型的碱基。例如，溶液可以包括A、T、C和G的任何可能的混合物。在一些情况下，溶液可以包括多个天然核苷酸和非天然核苷酸。多个天然核苷酸和非天然核苷酸可以是或可以不是相同类型的碱基(例如，A、T、G、C)。
多个核苷酸中的一个或多个核苷酸可以被终止(例如，可逆地终止)。例如，核苷酸可以包括可逆终止子，或能够可逆地终止引物延伸的部分。包括可逆终止子的核苷酸可以被聚合酶所接受，并且以类似于不可逆地终止的核苷酸的方式并入正在生长的核酸序列中。在将包括可逆终止子的核苷酸类似物并入核酸链之后，可以去除可逆终止子以允许核酸链的进一步延伸。可逆终止子可以包括与核苷酸或核苷酸类似物的糖部分(例如，戊糖)的3'-氧原子附接的封闭基团或加帽基团。这样的部分被称为3'-O-封闭的可逆终止子。3'-O-封闭的可逆终止子的实例包括，例如3’-ONH2可逆终止子、3′-O-烯丙基可逆终止子和3'-O-偶氮甲基可逆终止子。或者，可逆终止子可以在核苷酸类似物的接头(例如，可切割的接头)和/或染料部分中包括封闭基团。3'-未封闭的可逆终止子可以附接到核苷酸类似物的碱基以及荧光基团(例如，如本文所述的标记)。3'-未封闭的可逆终止子的实例包括，例如，由Helicos BioSciences Corp.开发的“模拟终止子(virtual terminator)”和由MichaelL.Metzker等人开发的“闪电终止子(lightning terminator)”。可逆终止子的切割可以通过例如照射包括可逆终止子的核酸分子来实现。
可以用染料、荧光团或量子点来标记多个核苷酸中的一个或多个核苷酸。例如，溶液可以包括标记的核苷酸。在另一个实例中，溶液可以包括未标记的核苷酸。在另一个实例中，溶液可以包括标记的核苷酸和未标记的核苷酸的混合物。染料的非限制性实例包括SYBR绿、SYBR蓝、DAPI、碘化丙锭、Hoeste、SYBR金、溴化乙锭、吖啶、原黄素、吖啶橙、吖啶黄素、荧光香豆素(fluorcoumanin)、椭圆玫瑰树碱、道诺霉素、氯喹、偏端霉素D、色霉素、乙菲啶(homidium)、光神霉素、多吡啶钌、氨茴霉素、菲啶和吖啶、溴化乙锭、碘化丙锭、碘化己锭、二氢乙锭、乙锭同型二聚体-1和乙锭同型二聚体-2、单叠氮化乙锭和ACMA、Hoechst33258、Hoechst 33342、Hoechst 34580、DAPI、吖啶橙、7-AAD、放线菌素D、LDS751、羟
Figure BDA0002589086460000481
脒(hydroxystilbamidine)、SYTOX Blue、SYTOX Green、SYTOX Orange、POPO-1、POPO-3、YOYO-1、YOYO-3、TOTO-1、TOTO-3、JOJO-1、LOLO-1、BOBO-1、BOBO-3、PO-PRO-1、PO-PRO-3、BO-PRO-1、BO-PRO-3、TO-PRO-1、TO-PRO-3、TO-PRO-5、JO-PRO-1、LO-PRO-1、YO-PRO-1、YO-PRO-3、PicoGreen、OliGreen、RiboGreen、SYBR Gold、SYBR Green I、SYBR Green II、SYBR DX、SYTO-40、SYTO-41、SYTO-42、SYTO-43、SYTO-44、SYTO-45(蓝色)、SYTO-13、SYTO-16、SYTO-24、SYTO-21、SYTO-23、SYTO-12、SYTO-11、SYTO-20、SYTO-22、SYTO-15、SYTO-14、SYTO-25(绿色)、SYTO-81、SYTO-80、SYTO-82、SYTO-83、SYTO-84、SYTO-85(橙色)、SYTO-64、SYTO-17、SYTO-59、SYTO-61、SYTO-62、SYTO-60、SYTO-63(红色)、荧光素、异硫氰酸荧光素(FITC)、四甲基异硫氰酸罗丹明(TRITC)、罗丹明、四甲基罗丹明、R-藻红蛋白、Cy-2、Cy-3、Cy-3.5、Cy-5、Cy5.5、Cy-7、德克萨斯红(Texas Red)、Phar-Red、别藻蓝蛋白(APC)、Sybr Green I、SybrGreen II、Sybr Gold、CellTracker Green、7-AAD、乙锭同型二聚体I、乙锭同型二聚体II、乙锭同型二聚体III、溴化乙锭、伞形酮、曙红、绿色荧光蛋白、赤藓红、香豆素、甲基香豆素、芘、孔雀绿、茋、萤光黄、级联蓝(cascade blue)、二氯三嗪胺荧光素、丹磺酰氯、荧光镧系络合物(如包含铕和铽的那些络合物)、羧基四氯荧光素、5-羧基荧光素和/或6-羧基荧光素(FAM)、VIC、5-碘乙酰胺基荧光素或6-碘乙酰胺基荧光素、5-{[2-5-(乙酰基巯基)-琥珀酰基]氨基}荧光素和5-{[3-5-(乙酰基巯基)-琥珀酰基]氨基}荧光素(SAMSA-荧光素)、丽丝胺罗丹明B磺酰氯、5-羧基罗丹明和/或6-羧基罗丹明(ROX)、7-氨基-甲基-香豆素、7-氨基-4-甲基香豆素-3-乙酸(AMCA)、BODIPY荧光团、8-甲氧基芘-1,3,6-三磺酸三钠盐、3,6-二磺酸-4-氨基-萘二甲酰亚胺、藻胆蛋白、Atto 390、Atto 425、Atto 465、Atto 488、Atto 495、Atto 532、Atto 565、Atto 594、Atto 633、Atto 647、Atto 647N、Atto 665、Atto 680和Atto 700染料、AlexaFluor 350、AlexaFluor405、AlexaFluor 430、AlexaFluor 488、AlexaFluor 532、AlexaFluor 546、AlexaFluor 555、AlexaFluor 568、AlexaFluor 594、AlexaFluor 610、AlexaFluor 633、AlexaFluor 635、AlexaFluor 647、AlexaFluor 660、AlexaFluor 680、AlexaFluor 700、AlexaFluor 750和AlexaFluor 790染料、DyLight 350、DyLight 405、DyLight 488、DyLight 550、DyLight 594、DyLight 633、DyLight 650、DyLight 680、DyLight 755和DyLight 800染料，或者其他荧光团、Black Hole猝灭剂染料(Biosearch Technologies)，诸如BH1-0、BHQ-1、BHQ-3、BHQ-10；QSY染料荧光猝灭剂(来自分子探针/Invitrogen)，诸如QSY7、QSY9、QSY21、QSY35和其他猝灭剂诸如Dabcyl和Dabsyl；Cy5Q和Cy7Q以及暗花菁染料(GE Healthcare)；Dy-猝灭剂(Dyomics)，诸如DYQ-660和DYQ-661；以及ATTO荧光猝灭剂(ATTO-TEC GmbH)，诸如ATTO 540Q、580Q、612Q。在一些情况下，标记可以是带有接头的标记。例如，标记可以具有附接至该标记的二硫键接头。这样的标记的非限制性实例包括Cy5-叠氮化物、Cy-2-叠氮化物、Cy-3-叠氮化物、Cy-3.5叠氮化物、Cy5.5-叠氮化物和Cy-7-叠氮化物。在一些情况下，接头可以是可切割的接头。在一些情况下，标记可能是不自淬灭且不表现邻近淬灭的类型。不自淬灭且不表现邻近猝灭的标记类型的非限制性实例包括双满(Bimane)衍生物，诸如溴代双满。或者，标记可以是自淬灭或表现邻近淬灭的类型。这样的标记的非限制性实例包括Cy5-叠氮化物、Cy-2-叠氮化物、Cy-3-叠氮化物、Cy-3.5叠氮化物、Cy5.5-叠氮化物和Cy-7-叠氮化物。在一些情况下，可逆终止子的封闭基团可以包括染料。
可以使用一个或多个喷嘴将溶液引导至阵列。在一些情况下，可以经由不同的喷嘴分配不同的试剂(例如，不同类型的核苷酸溶液、洗涤溶液等)，诸如以防止污染。每个喷嘴可以连接到专用的流体管线或流体阀，这可以进一步防止污染。可以经由一个或多个喷嘴分配一种试剂类型。可以将一个或多个喷嘴引导至衬底的中心或靠近衬底的中心。或者，可以将一个或多个喷嘴引导至衬底上的除衬底中心之外的位置或靠近除衬底中心之外的位置。可以组合操作两个或更多个喷嘴，以将流体更有效地递送到衬底。
可以在衬底静止时将溶液分配在衬底上；然后，在分配溶液之后，可以使衬底经受旋转。或者，可以在分配溶液之前使衬底经受旋转；然后可以在衬底旋转时将溶液分配在衬底上。衬底的旋转可以对溶液产生离心力(或远离轴线的惯性力)，导致溶液在阵列上径向向外流动。
在第三操作230中，该方法可以包括使核酸分子经受引物延伸反应。引物延伸反应可以在足以将多个核苷酸中的至少一个核苷酸并入与核酸分子互补的生长链的条件下进行。并入的核苷酸可以标记也可以不标记。
在一些情况下，操作230可以进一步包括修饰至少一个核苷酸。修饰核苷酸可以包括标记核苷酸。例如，核苷酸可以诸如用染料、荧光团或量子点标记。核苷酸可以被可切割地标记。在一些情况下，修饰核苷酸可以包括激活(例如，刺激)核苷酸的标记。
在第四操作240中，该方法可以包括检测指示至少一个核苷酸的并入的信号。该信号可以是光信号。该信号可以是荧光信号。可以在衬底旋转期间检测信号。可以在旋转终止后检测信号。可以在待测序的核酸分子与溶液流体接触时检测信号。可以在核酸分子与溶液流体接触之后检测信号。操作240可以进一步包括修饰至少一个核苷酸的标记。例如，操作240可以进一步包括切割核苷酸的标记(例如，在检测之后)。可以通过一种或多种刺激，诸如暴露于化学物质、酶、光(例如紫外光)或热来切割核苷酸。一旦标记被切割，可能无法用一个或多个检测器检测到指示并入的核苷酸的信号。
方法200可以进一步包括重复操作220、230和/或240一次或多次，以鉴定指示并入一种或多种附加核苷酸的一个或多个附加信号，从而对核酸分子进行测序。方法200可以包括以迭代的方式重复操作220、230和/或240。对于每次迭代，附加信号可以指示附加核苷酸的并入。附加核苷酸可以是与在先前迭代中检测到的核苷酸相同的核苷酸。附加核苷酸可以是与在先前迭代中检测到的核苷酸不同的核苷酸。在一些情况下，在操作220、230或240的每次迭代之间可以修饰(例如，标记和/或切割)至少一个核苷酸。例如，该方法可以包括重复操作220、230和/或240至少1、至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500、至少1,000、至少2,000、至少5,000、至少10,000、至少20,000、至少50,000、至少100,000、至少200,000、至少500,000、至少1,000,000、至少2,000,000、至少5,000,000、至少10,000,000、至少20,000,000、至少50,000,000、至少100,000,000、至少200,000,000、至少500,000,000或至少1,000,000,000次。方法可以包括多次重复操作220、230和/或240，该多次在由先前的任何两个值限定的范围内。因此，方法200可以导致任何大小的核酸分子的测序。
方法可以包括在衬底旋转期间以循环的方式将不同的溶液引导至阵列。例如，方法可以包括将包含第一类型核苷酸(例如，以多个第一类型的核苷酸的形式)的第一溶液引导至阵列，随后将包含第二类型核苷酸的第二溶液、包含第三类型核苷酸的第三溶液、包含第四类型核苷酸的第四溶液引导至阵列。在另一实例中，不同的溶液可以包含核苷酸类型的不同组合。例如，第一溶液可以包括第一规范类型的核苷酸(例如，A)和第二规范类型的核苷酸(例如，C)，并且第二溶液可以包括第一规范类型的核苷酸(例如，A)和第三规范类型的核苷酸(例如，T)，并且第三溶液可以包括第一规范类型的核苷酸、第二规范类型的核苷酸、第三规范类型的核苷酸和第四规范类型的核苷酸(例如，G)。在另一个实例中，第一溶液可以包括标记的核苷酸，并且第二溶液可以包括未标记的核苷酸，并且第三溶液可以包括标记的和未标记的核苷酸的混合物。该方法可以包括将至少1、至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500、至少1,000、至少2,000、至少5,000、至少10,000、至少20,000、至少50,000、至少100,000、至少200,000、至少500,000、至少1,000,000、至少2,000,000、至少5,000,000、至少10,000,000、至少20,000,000、至少50,000,000、至少100,000,000、至少200,000,000、至少500,000,000或至少1,000,000,000种溶液引导至阵列。该方法可以包括将在由前述的任何两个值限定的范围内的多种溶液引导至阵列。溶液可以是不同的。溶液可以是相同的。
该方法可以包括将至少1、至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500、至少1,000、至少2,000、至少5,000、至少10,000、至少20,000、至少50,000、至少100,000、至少200,000、至少500,000、至少1,000,000、至少2,000,000、至少5,000,000、至少10,000,000、至少20,000,000、至少50,000,000、至少100,000,000、至少200,000,000、至少500,000,000或至少1,000,000,000种洗涤溶液引导至衬底。例如，在将每种类型的核酸引导至衬底之后，可以将洗涤溶液引导至衬底。洗涤溶液可以是不同的。洗涤溶液可以是相同的。洗涤溶液可以在旋转期间以脉冲分配，从而生成如本文所述的环形波。
该方法可以进一步包括在溶液已经接触衬底之后回收该溶液的子集或全部。回收可以包括收集、过滤和重新使用溶液的子集或全部。过滤可以是分子过滤。
操作220和230可以发生在第一位置处，并且操作240可以发生在第二位置处。第一位置和第二位置可以分别包括如本文所述(例如，关于图12G)的第一处理间和第二处理间。第一位置和第二位置可以分别包括如本文所述(例如，关于图13)的第一旋转心轴和第二旋转心轴。第一旋转心轴可以在第二旋转心轴的外部或内部。第一旋转心轴和第二旋转心轴可以被配置为以不同的角速度旋转。或者，操作220可以发生在第一位置处，并且操作230和操作240可以发生在第二位置处。
该方法可以进一步包括在第一位置与第二位置之间转移衬底。操作220和操作230可以在衬底以第一角速度旋转时发生，并且操作240可以在衬底以第二角速度旋转时发生。第一角速度可以小于第二角速度。第一角速度可以在约0rpm与约100rpm之间。第二角速度可以在约100rpm与约1,000rpm之间。或者，操作220可以在衬底以第一角速度旋转时发生，并且操作230和操作240可以在衬底以第二角速度旋转时发生。
基于本文提供的方法200的许多变型、变化和适应是可能的。例如，可以改变方法200的操作顺序，去除一些操作，重复一些操作，并且适当地增加附加的操作。一些操作可以连续进行。一些操作可以并行进行。一些操作可以进行一次。一些操作可以进行多于一次。一些操作可以包括子操作。一些操作可以是自动化的。一些操作可以是手动的。
例如，在一些情况下，在第三操作230中，可以使核酸分子经受允许多个核苷酸中的核苷酸瞬时结合至核酸分子的条件，而不是促进引物延伸反应的条件。可以标记瞬时结合的核苷酸。可以诸如在检测之后去除瞬时结合的核苷酸(例如，参见操作240)。然后，可以将第二种溶液引导至衬底，这次是在促进引物延伸反应的条件下进行，使得第二种溶液的核苷酸被并入(例如，并入与核酸分子杂交的生长链中)。并入的核苷酸可以是未标记的。洗涤后且未检测时，可以将另一种经标记核苷酸的溶液引导至衬底，诸如用于另一个瞬时结合循环。
在一些情况下，诸如为了进行连接测序，溶液可以包括不同的探针。例如，溶液可以包括多个寡核苷酸分子。例如，寡核苷酸分子可以具有约2个碱基、3个碱基、4个碱基、5个碱基、6个碱基、7个碱基、8个碱基、9个碱基、10个碱基或更多个碱基的长度。寡核苷酸分子可以用如本文其他地方所述的染料(例如，荧光染料)标记。在一些情况下，诸如为了检测核酸分子中的重复序列，诸如均聚物重复序列、二核苷酸重复序列和三核苷酸重复序列，溶液可以包括被配置为与重复序列结合的靶向探针(例如，均聚物探针)。溶液可以包括一种类型的探针(例如，核苷酸)。溶液可以包括不同类型的探针(例如，核苷酸、寡核苷酸分子等)。溶液可以包括不同类型的探针(例如，寡核苷酸分子、抗体等)，用于与不同类型的分析物(例如，核酸分子、蛋白质等)相互作用。可以将包括不同类型的探针的不同溶液任意次地引导至衬底，在连续循环之间进行或不进行检测(例如，可以在一些连续循环之间进行检测，而在其他一些循环之间不进行检测)，以对核酸分子进行测序或以其他方式处理核酸分子，这取决于处理类型。
图3示出了用于对核酸分子测序或处理分析物的系统300。该系统可以被配置为实现方法200或1400。尽管是针对处理核酸分子描述了系统(例如，300、400、500a、500b等)，但是如本文所述，系统可以用于处理任何其他类型的生物分析物。
系统可以包括衬底310。衬底可以包括本文所述的任何衬底，诸如关于图2所描述的任何衬底。衬底可以包括阵列。衬底可以是开放性的。阵列可以包括被配置为固定一个或多个核酸分子或分析物的一个或多个位置320。该阵列可以包括本文所述的任何阵列，诸如本文关于方法200描述的任何阵列。例如，阵列可以包括多个单独可寻址的位置。阵列可以包括与待测序的核酸分子偶联的接头(例如，本文所述的任何结合剂)。替代地或组合地，待测序的核酸分子可以与珠子偶联；珠子可以固定至阵列。阵列可以被纹理化。阵列可以是图案化的阵列。阵列可以是平面的。
衬底可以被配置为关于轴线305旋转。轴线可以是穿过衬底中心的轴线。该轴线可以是偏心轴线。衬底可以被配置为以本文所述的任何旋转速度，诸如本文关于方法200或1400所述的任何旋转速度旋转。
衬底可以被配置为经历关于第一纵向轴线315或第二纵向轴线325的相对位置的改变。例如，衬底沿着第一纵向轴线和/或第二纵向轴线可以是可平移的(如图3所示)。或者，衬底沿着第一纵向轴线和/或第二纵向轴线是可以静止的。替代地或组合地，衬底沿着轴线可以是可平移的(如图4所示)。替代地或组合地，衬底沿着轴线可以是静止的。衬底的相对位置可以被配置为在各位置之间交替。衬底的相对位置可以被配置为在相对于一个或多个纵向轴线的各位置之间交替。衬底的相对位置可以被配置为在相对于本文所述的任何流体通道的各位置之间交替。例如，衬底的相对位置可以被配置为在第一位置与第二位置之间交替。衬底的相对位置可以被配置为在至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19或至少20个位置之间交替。衬底的相对位置可以被配置为在由前述的任何两个值限定的范围内的多个位置之间交替。第一纵向轴线或第二纵向轴线可以基本上垂直于所述轴线。第一纵向轴线或第二纵向轴线可以基本上平行于所述轴线。第一纵向轴线或第二纵向轴线可以与所述轴线重合。
系统可以包括第一流体通道330。第一流体通道可以包括第一流体出口端口335。第一流体出口端口可以被配置为将第一流体分配到阵列。第一流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何流体，诸如本文所述的任何溶液。第一流体出口端口可以在衬底的外部。第一流体出口端口可以不接触衬底。第一流体出口端口可以是喷嘴。第一流体出口端口可以具有与所述轴线基本上重合的轴线。第一流体出口端口可以具有基本平行于所述轴线的轴线。
系统可以包括第二流体通道340。第二流体通道可以包括第二流体出口端口345。第二流体出口端口可以被配置为将第二流体分配到阵列。第二流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何流体，诸如本文所述的任何溶液。第二流体出口端口可以在衬底的外部。第二流体出口端口可以不接触衬底。第二流体出口端口可以是喷嘴。第二流体出口端口可以具有与所述轴线基本上重合的轴线。第二流体出口端口可以具有基本平行于所述轴线的轴线。
第一流体和第二流体可以包括不同类型的试剂。例如，第一流体可以包括第一类型的核苷酸，诸如本文所述的任何核苷酸，或核苷酸混合物。第二流体可以包括第二类型的核苷酸，诸如本文所述的任何核苷酸，或核苷酸混合物。或者，第一流体和第二流体可以包括相同类型的试剂(例如，通过多个流体出口端口(例如，喷嘴)分配相同类型的流体以增加涂覆速度)。替代地或组合地，第一流体或第二流体可以包括洗涤试剂。第一流体通道330和第二流体通道340可以被流体隔离。有利地，在第一流体和第二流体包括不同类型的试剂的情况下，在分配期间，每个不同的试剂可以保持不受其他试剂的污染。
第一流体出口端口可以被配置为在衬底旋转期间分配第一流体。第二流体出口端口可以被配置为在衬底旋转期间分配第二流体。第一流体出口端口和第二流体出口端口可以被配置为在非重叠时间分配。或者，第一流体出口端口和第二流体出口端口可以被配置为在重叠时间分配，诸如当第一流体和第二流体包括相同类型的试剂时。当第一出口端口和第二出口端口分配时，衬底可以被配置为以不同的速度或不同的圈数旋转。或者，当第一出口端口和第二出口端口分配时，衬底可以被配置为以相同的速度和圈数旋转。在旋转期间，阵列可以被配置为沿基本上径向方向引导第一流体远离轴线。第一流体出口端口可以被配置在衬底完全旋转至少1、至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500、至少1,000、至少2,000、至少5,000、至少10,000、至少20,000、至少50,000、至少100,000、至少200,000、至少500,000或至少1,000,000圈期间将第一流体引导至阵列。第一流体出口端口可以被配置为在完全旋转由前述的任何两个值限定的范围内的多个圈数期间将第一流体引导至阵列。
系统可以包括包含被配置为分配第三流体的第三流体出口端口355的第三流体通道350。系统可以包括包含被配置为分配第四流体的第四流体出口端口365的第四流体通道360。第三流体通道和第四流体通道可以类似于本文所述的第一流体通道和第二流体通道。第三流体和第四流体可以是与第一流体和/或第二流体相同或不同的流体。在一些情况下，可以采用至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20或更多种流体(或试剂)。例如，可以采用5-10种流体(或试剂)。
虽然图3示出了衬底的位置变化，替代地或附加地，第一、第二、第三和第四流体通道中的一个或多个也可以被配置为经历位置变化。例如，第一、第二、第三或第四流体通道中的任何一个均可以沿第一和/或第二纵向轴线是可平移的。替代地，第一、第二、第三或第四流体通道中的任何一个均可以沿第一和/或第二纵向轴线是静止的。替代地或附加地，第一、第二、第三或第四流体通道中的任何一个均可以沿轴线是可平移的。替代地或附加地，第一、第二、第三或第四流体通道中的任何一个均可以沿轴线是静止的。
第一、第二、第三和第四流体通道中的一个或多个的相对位置可以被配置为在相对于一个或多个纵向轴线的各位置之间交替。例如，第一、第二、第三或第四流体通道中的任何一个的相对位置可以被配置为在第一位置与第二位置之间交替(例如，通过移动这样的通道、通过移动衬底或者通过移动通道和衬底)。第一、第二、第三或第四流体通道中的任何一个的相对位置可以被配置为在至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19、至少20个或更多个位置之间交替。第一、第二、第三或第四流体通道中的任何一个的相对位置可以被配置为在由前述的任何两个值限定的范围内的多个位置之间交替。第一纵向轴线或第二纵向轴线可以基本上垂直于所述轴线。第一纵向轴线或第二纵向轴线可以基本上平行于所述轴线。第一纵向轴线或第二纵向轴线可以与所述轴线重合。
在一些情况下，系统可以包括用于从衬底接收流体的一个或多个流体通道(未在图3中示出)。参照图4A至图4B，第五流体通道430可以包括第一流体入口端口435。第一流体入口端口可以位于轴线的第一水平处(如图4所示)。在一些情况下，第一流体入口端口可以(例如，圆形地)围绕衬底310的外周。当衬底处于诸如关于轴线的第一位置时，第一流体入口端口可以在衬底310的下游并且与衬底310流体连通。第五流体通道可以与第一流体通道330流体连通。例如，第一流体入口端口可以被配置为接收从第一流体出口端口到达衬底并随后离开衬底(例如，由于衬底旋转期间的惯性力)的溶液。例如，第一流体入口端口可以被配置为在回收过程(诸如本文关于方法200或1400所描述的回收过程)中接收溶液。在一些情况下，由第五流体通道经由第一流体入口端口接收的溶液可以被回馈(例如，在过滤之后)至第一流体通道，以经由第一流体出口端口分配至衬底。第五流体通道和第一流体通道可以限定第一循环流体流动路径的至少一部分。第一循环流体流动路径可以包括过滤器，诸如本文关于方法200或1400所描述的过滤器。过滤器可以是分子过滤器。在其他情况下，由第五流体通道接收的溶液可以被回馈(例如，在过滤之后)到不同的流体通道(除了第一流体通道之外)，以经由不同的流体出口端口分配。
系统可以包括第六流体通道440。第六流体通道可以包括第二流体入口端口445。第二流体入口端口可以位于轴线的第二水平处(如图4所示)。在一些情况下，第二流体入口端口可以围绕衬底310的外周。当衬底处于诸如关于轴线的第二位置时，第二流体入口端口可以在衬底310的下游并且与衬底310流体连通。第六流体通道可以与第二流体通道340流体连通。例如，第二流体入口端口可以被配置为接收从第二流体出口端口到达衬底并随后离开衬底的溶液。例如，第二流体入口端口可以被配置为在回收过程(诸如本文关于方法200或1400所描述的回收过程)中接收溶液。在一些情况下，由第六流体通道经由第二流体入口端口接收的溶液可以被回馈(例如，在过滤之后)至第二流体通道，以经由第二流体出口端口被分配至衬底。第六流体通道和第二流体通道可以限定第二循环流体流动路径的至少一部分。第二循环流体流动路径可以包括过滤器，诸如本文关于方法200或1400所描述的过滤器。过滤器可以是分子过滤器。
系统可以包括当衬底处于第一位置时阻止衬底与第二流体入口端口之间流体连通以及当衬底处于第二位置时阻止衬底与第一流体入口端口之间流体连通的屏蔽物(未示出)。
系统可以进一步包括一个或多个检测器370。检测器可以是光学检测器，诸如一个或多个光电检测器、一个或多个光电二极管、一个或多个雪崩光电二极管、一个或多个光电倍增器、一个或多个光电二极管阵列、一个或多个雪崩光电二极管阵列、一个或多个相机、一个或多个电荷耦合器件(CCD)相机或一个或多个互补金属氧化物半导体(CMOS)相机。相机可以是本文所述的TDI或其他连续区域扫描检测器。检测器可以是荧光检测器。检测器可以与阵列感测地通信。例如，检测器可以被配置为检测来自阵列的信号。信号可以是光信号。信号可以是荧光信号。检测器可以被配置为在衬底旋转期间检测来自衬底的信号。检测器可以被配置为当衬底不旋转时检测来自衬底的信号。检测器可以被配置为在衬底旋转终止之后检测来自衬底的信号。图3示出了光学地映射到检测器的衬底上的示例区域375。
系统可以包括被配置为将电磁辐射递送至衬底的一个或多个源(未在图3中示出)。源可以包括一个或多个光源。源可以包括一个或多个非相干光源或相干光源。源可以包括一个或多个窄带宽光源或宽带光源。源可以被配置为发射具有至多1赫兹(Hz)、至多2Hz、至多5Hz、至多10Hz、至多20Hz、至多50Hz、至多100Hz、至多200Hz、至多500Hz、至多1千赫兹(kHz)、至多2kHz、至多5kHz、至多10kHz、至多20kHz、至多50kHz、至多100kHz、至多200kHz、至多500kHz、至多1兆赫兹(MHz)、至多2MHz、至多5MHz、至多10MHz、至多20MHz、至多50MHz、至多100MHz、至多200MHz、至多500MHz、至多1吉赫兹(GHz)、至多2GHz、至多5GHz、至多10GHz、至多20GHz、至多50GHz、至多100GHz的宽带或在由前述的任何两个值限定的范围内的宽带的光辐射。源可以包括一个或多个激光。源可以包括一个或多个单模激光源。源可以包括一个或多个多模激光源。源可以包括一个或多个激光二极管。源可以包括一个或多个发光二极管(LED)。源可以被配置为发射包括以下的一个或多个波长的光：电磁光谱的紫外(约100nm至约400nm)、可见(约400nm至约700nm)或红外(约700nm至约10,000nm)区域或其任意组合。例如，源可以发射包括在600nm至700nm范围内的一个或多个波长的辐射。源可以单独地或组合地发射具有至少0.05瓦(W)、至少0.1W、至少0.2W、至少0.5W、至少1W、至少2W、至少5W、至少10W或由前述的任何两个值限定的范围内的光功率的辐射。源可以被配置为与衬底上的分子相互作用以生成可以由光检测器检测到的可检测光信号。例如，源可以被配置为生成光吸收、光反射率、散射、磷光、荧光或本文所述的任何其他光信号。
系统可以包括第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八、第十九或第二十流体通道。每个流体通道可以包括与衬底流体连通的流体出口端口或流体入口端口。例如，第九、第十、第十三、第十四、第十七或第十八流体通道可以包括流体出口端口。第七、第八、第十一、第十二、第十五、第十六、第十九或第二十流体通道可以包括流体入口端口。或者，系统可以包括包含流体出口端口或流体入口端口的多于二十个流体通道。
因此，系统可以包括第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口。第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口可以被配置为将第五、第六、第七、第八、第九或第十流体分配至阵列。第五、第六、第七、第八、第九或第十个流体出口端口可以配置为分配本文所述的任何流体，诸如本文所述的任何溶液。第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口可以类似于本文所述的第一、第二、第三或第四流体出口端口。或者，系统可以包括多于十个的流体出口端口。
流体通道可以彼此流体隔离。例如，流体通道可以在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口的上游流体隔离。第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口可以在衬底的外部。第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口可以不与衬底接触。第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口可以是喷嘴。
系统可以包括第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体入口端口。当衬底处于(例如，关于轴线的)第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十位置时，第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体入口端口可以分别与衬底流体连通。或者，系统可以包括多于十个流体入口端口。
第九、第十、第十三、第十四、第十七或第十八流体通道可以分别与第七、第八、第十一、第十二、第十五或第十六流体通道流体连通；每对流体通道可以分别限定第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十循环流体流动路径的至少一部分。每个循环流体流动路径可以被配置为类似于本文所述的第一或第二循环流体流动路径，其中循环流体流动路径的流体入口端口被配置为接收从循环流体流动路径的流体出口端口到衬底的溶液。每个循环流体流动路径可以被配置为在如本文所述的回收过程中接收溶液。每个循环流体流动路径可以包括如本文所述的过滤器。
第五、第六、第七、第八、第九或第十种流体可以包括不同类型的试剂。例如，第五、第六、第七、第八、第九或第十流体可以分别包括第五、第六、第七、第八、第九或第十种类型的核苷酸，诸如本文所述的任何核苷酸。替代地或组合地、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体可以包括洗涤试剂。
第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口可以被配置为在衬底旋转期间分别分配第五、第六、第七、第八、第九或第十流体。第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口可以被配置为在重叠或不重叠的时间进行分配。
图4A示出了用于在第一垂直水平上对核酸分子进行测序的系统400。系统可以基本上类似于本文所述的系统300，或者可以在其一个或多个元件的布置上与系统300不同。系统400可以包括本文所述的衬底310。系统400可以利用平行于轴线305的垂直运动以将衬底310暴露(例如，使流体连通)于不同的流体通道中。系统可以包括本文所述的第一流体通道330和第一流体出口端口335。系统可以包括本文所述的第二流体通道340和第二流体出口端口345。系统可以包括本文所述的第三流体通道350何第三流体出口端口355。系统可以包括本文所述的第四流体通道360何第四流体出口端口365。系统可以包括本文所述的检测器370。检测器可以与所示区域光学通信。系统可以包括本文所述的任何光源(未在图4A中中示出)。
第五流体通道430和第一流体入口端口435可以沿垂直轴线布置在第一水平处，如图4A和图4B所示。第六流体通道440和第二流体入口端口445可以沿垂直轴线布置在第二水平处。以这种方式，系统可以被视为包括第一流体流动路径和第二流体流动路径，每个流体流动路径位于不同的垂直水平处。衬底310可以在第一水平与第二水平之间、从第一水平到第二水平以及从第二水平到第一水平垂直移动。作为替代，衬底可以垂直固定，但是水平可以关于衬底310垂直移动。作为另一种替代，衬底和水平可以垂直移动。
系统400可以包括多个水平。这些水平可以相对于彼此垂直定向。系统可以包括至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100或更多个水平。每一水平可以包括一个或多个子水平(例如，任何两个水平之间的增量水平)。每个水平可以用于分配和/或回收不同的流体(或试剂)。一些水平可以用于分配相同的流体(或试剂)。
当处于第一垂直水平时，衬底可以与第五流体通道和第一流体入口端口流体连通，而不是与第六流体通道和第二流体入口端口流体连通。衬底可以通过如本文所述的屏蔽物(未示出)与第六流体通道和第二流体入口端口隔开。当衬底处于第一垂直水平时，本文所述的第一流体或第一溶液可以被分配到衬底。例如，当衬底处于第一垂直水平时，第一流体入口端口可以接收从衬底上甩下的任何过量的第一溶液。在另一示例中，当衬底处于第一垂直水平时，第一流体入口端口可以接收与一些第一流体一起从衬底上甩下的一些洗涤溶液(例如，从不同于第一流体的流体出口端口分配)。然后可以通过垂直移动衬底将衬底移动到第二垂直水平。或者，可以垂直地移动第五流体通道或第六流体通道。替代地或附加地，衬底和一个或多个流体通道可以相对于另一个(例如，沿轴线)移动。
图4B示出了用于在第二垂直水平上对核酸分子进行测序的系统400。当处于第二垂直水平时，衬底可以与第六流体通道和第二流体入口端口流体连通，而不是与第五流体通道和第一流体入口端口流体连通。衬底可以通过如本文所述的屏蔽物(未示出)与第五流体通道和第一流体入口端口隔开。当衬底处于第二垂直水平时，本文所述的第二流体或第二溶液可以被分配到衬底。或者，可以在衬底处于第二垂直位置时去除第一溶液。在一些情况下，可以在衬底处于第二垂直位置时回收第一溶液。然后，通过垂直移动衬底，可以将衬底移回到本文所述的第一垂直水平或另一垂直水平。或者，可以垂直地移动第五流体通道或第六流体通道。替代地或附加地，衬底和一个或多个流体通道可以相对于另一个(例如，沿轴线)移动。
第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体入口端口可以分别位于第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十垂直水平。可以通过垂直移动衬底或通过垂直移动第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八、第十九或第二十流体流动通道以将衬底移动到第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十垂直水平。在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或更多个垂直水平下的任一水平处，可以将本文所述的任何流体溶液分配到衬底。在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或更多个垂直水平下的任一水平处，可以将本文所述的任何流体溶液从衬底上去除。在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或更多个垂直水平下的任一水平处，可以将本文所述的任何流体溶液从衬底上回收。
图5A示出了用于使用流体流动通道的阵列对核酸分子进行测序的系统500a的第一实例。该系统可以与本文所述的系统300或系统400基本上相似，并且可以在其一个或多个元件的布置上与系统300或400不同。系统500a可以利用多个流体流动通道的几何布置以使衬底暴露于不同的流体。系统500a可以包括本文所述的衬底310。系统可以包括本文所述的第一流体通道330和第一流体出口端口335。系统可以包括本文所述的第二流体通道340和第二流体出口端口345。系统可以包括本文所述的第五流体通道430和第一流体入口端口435(未在图5A中示出)。系统可以包括本文所述的第六流体通道440和第二流体入口端口445(未在图5A中示出)。系统可以包括本文所述的检测器370(未在图5A中示出)。系统可以包括本文所述的任何光源(未在图5A中示出)。
第一流体通道和第一流体出口端口可以布置在第一位置处，如图5A所示。第二流体通道和第二流体出口端口可以布置在第二位置处。系统可以被配置为从第一流体出口端口分配第一流体并且从第二流体出口端口分配第二流体。
系统可以包括本文所述的第三、第四、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八、第十九或第二十流体通道中的任何一个。系统可以包括本文所述的第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口中的任何一个。系统可以包括本文所述的第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体入口端口中的任何一个。
第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口可以分别位于第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十位置上。系统可以被配置为分别从第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口分配第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体。
第一、第二、第三、第四、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八、第十九、第二十或更多个流体通道中的任何两个或更多个流体通道可以形成流体流动通道的阵列。流体流动通道的阵列可以是可移动的。或者，流体流动通道的阵列可以相对于衬底处于固定位置。流体流动通道的阵列中的每个流体流动通道可以被定位成使得流体流动通道的纵向轴线与衬底的旋转轴线形成角度。该角度可以具有至少0度、至少5度、至少10度、至少15度、至少20度、至少25度、至少30度、至少35度、至少40度、至少45度、至少50度、至少55度、至少60度、至少65度、至少70度、至少75度、至少80度、至少85度或至少90度的值。该角度可以具有在由前述的任何两个值所限定的范围内的值。流体通道的阵列中的每个流体通道可以与衬底形成相似的角度。或者，一个或多个流体通道可以与衬底形成不同的角度。
图5B示出了用于使用流体流动通道的阵列对核酸分子进行测序的系统500b的第二实例。
该系统可以与本文所述的系统300或系统400基本上相似，并且可以在其一个或多个元件的布置上与系统300或系统400不同。系统500b可以利用被配置为相对于衬底移动以将衬底暴露于不同流体的多个流体流动通道。系统500b可以包括本文所述的衬底310。系统可以包括本文所述的第一流体通道330和第一流体出口端口335。系统可以包括本文所述的第二流体通道340和第二流体出口端口345。系统可以包括本文所述的第五流体通道430和第一流体入口端口435(未在图5B中示出)。系统可以包括本文所述的第六流体通道440和第二流体入口端口445(未在图5B中示出)。系统可以包括本文所述的检测器370(未在图5B中示出)。系统可以包括本文所述的任何光源(未在图5B中示出)。
第一流体通道和第一流体出口端口可以附接到流体分配器510。流体分配器可以是可移动的流体分配器，诸如包括可移动的机架臂，如图5B所示。作为替代，流体分配器可以是固定的或静止的。流体分配器可以被配置为移动到第一位置以从第一流体出口端口分配第一流体。第二流体通道和第二流体出口端口也可以附接到流体分配器。流体分配器可以被配置为移动到第二位置以从第二流体出口端口分配第二流体。
系统可以包括本文所述的第三、第四、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八、第十九或第二十流体通道中的任何一个。系统可以包括本文所述的第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口中的任何一个。系统可以包括本文所述的第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体入口端口中的任何一个。
第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口可以附接到流体分配器。流体分配器可以被配置为移动到第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十位置，以分别从第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体出口端口分配第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十流体。或者，流体分配器可以保持静止，并且可以将衬底310移动到不同的位置以接收不同的流体。
图6示出了用于对核酸分子进行测序的计算机化系统600。系统可以包括衬底310，诸如本文关于方法200或1400或系统300所描述的衬底。系统可以进一步包括流体流动单元610。流体流动单元可以包括与本文所述的流体流动相关的任何元件，诸如本文关于系统300、400、500a或500b所描述的元件330、335、340、345、350、355、360、365、430、435、440、445和370中的任何一个或全部。流体流动单元可以被配置为在衬底旋转之前或期间将包括本文所述的多个核苷酸的溶液引导至衬底的阵列。流体流动单元可以被配置为在衬底旋转之前或期间将本文所述的洗涤溶液引导至衬底的阵列。在一些情况下，流体流动单元可以包括泵、压缩机和/或致动器，以将流体流动从第一位置引导至第二位置。关于方法1400，流体流动系统可以被配置为将任何溶液引导至衬底310。关于方法1400，流体流动系统可以被配置为从衬底310收集任何溶液。系统可以进一步包括检测器370，诸如本文关于系统300或400所描述的任何检测器。检测器可以与衬底的阵列感测地通信。
系统可以进一步包括一个或多个计算机处理器620。一个或多个处理器可以被单独地或共同地编程以实现本文所述的任何方法。例如，一个或多个处理器可以被单独地或共同地编程以实现本公开内容的方法(诸如方法200或方法1400)的任何或所有操作。特别地，一个或多个处理器可以被单独地或共同地编程为：(i)在衬底旋转期间或之前，引导流体流动单元将包含多个核苷酸的溶液引导遍及阵列；(ii)在足以将来自多个核苷酸的至少一个核苷酸并入与核酸分子互补的生长链的条件下，使核酸分子经受引物延伸反应；以及(iii)使用检测器检测指示至少一个核苷酸的并入的信号，从而对核酸分子进行测序。
尽管是针对测序应用描述了旋转系统，但是这种旋转方案也可以用于其他应用(例如，预测序应用、样品制备等)，诸如模板播种和表面扩增过程。例如，在衬底旋转期间或之前分配的试剂可以为其他应用定制。尽管是针对核苷酸描述了在旋转系统中分配至衬底的试剂，但也可以将能够与固定至衬底的核酸分子(或任何其他分子或细胞)反应的任何试剂(诸如探针、衔接子、酶和标记试剂)在旋转之前、期间或之后分配至衬底，以实现用分配的试剂高速涂覆衬底。
可以对本文所述的用于核酸分子测序的系统(诸如系统300、400、500a或500b中的任何一个或本文所述的任何其他系统)或其任何元件进行环境控制。例如，系统可以维持在指定的温度或湿度下。系统(或其任何元件)的可以保持在至少20摄氏度(℃)、至少25℃、至少30℃、至少35℃、至少40℃、至少45℃、至少50℃、至少55℃、至少60℃、至少65℃、至少70℃、至少75℃、至少80℃、至少85℃、至少90℃、至少95℃、至少100℃、至多100℃、至多95℃、至多90℃、至多85℃、至多80℃、至多75℃、至多70℃、至多65℃、至多60℃、至多55℃、至多50℃、至多45℃、至多40℃、至多35℃、至多30℃、至多25℃、至多20℃的温度或在由前述的任何两个值限定的范围内的温度。系统的不同元件可以维持在不同温度下或不同温度范围内，诸如本文所述的温度或温度范围。可以将系统元件的温度设置在高于露点的温度，以防止冷凝。可以将系统的元件设置在低于露点的温度，以收集冷凝水。
系统(或其任何元件)可以保持在至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少100％、至多100％、至多95％、至多90％、至多85％、至多80％、至多75％、至多70％、至多65％、至多60％、至多55％、至多50％、至多45％、至多40％、至多35％、至多30％、至多25％、至多20％、至多15％、至多10％、至多5％的相对湿度或在由前述的任何两个值限定的范围内的相对湿度。系统(或其任何元件)可以被包含在使该系统(或其任何元件)与外部环境隔绝的密封的容器、壳体或腔室内，从而允许控制温度或湿度。环境单元(例如，加湿器、加热器、热交换器、压缩机等)可以被配置为调节每种环境中的一个或多个操作条件。在一些情况下，每个环境可以由独立的环境单元调节。在一些情况下，单个环境单元可以调节多个环境。在一些情况下，多个环境单元可以单独地或共同地调节不同的环境。环境单元可以使用主动方法或被动方法来调节操作条件。例如，可以使用加热元件或冷却元件来控制温度。可以使用加湿器或除湿器来控制湿度。在一些情况下，可以从内部环境的其他部分来进一步控制容器或腔室内的内部环境的一部分。不同的部分可能具有不同的局部温度、压力和/或湿度。例如，内部环境可以包括由密封件隔开的第一内部环境和第二内部环境。在一些情况下，密封件可以包括浸没式物镜。例如，浸没式物镜可以是密封件的一部分，该密封件将容器中的内部环境分为具有100％(或基本上100％)湿度的第一内部环境和具有环境温度、环境压力或环境湿度中的一个或多个的第二内部环境。浸没式物镜可以与检测器和成像透镜中的一个或多个接触。
用于对旋转衬底成像的光学系统
对于表现出平滑、稳定的旋转运动的衬底，使用旋转运动系统而不是直线运动系统对衬底进行成像可能更简单或更节省成本。如本文所用的，旋转运动通常可以指在极坐标系中主要以角度方向为主的运动。现有的光学成像系统已经利用时间延迟积分(TDI)相机来实现高占空比和每个场点的最大积分时间。TDI相机可以利用类似于电荷耦合器件(CCD)相机的检测原理。与CCD相机相比，TDI相机可以以与图像横穿相机焦平面的速率相同的速率在传感器上逐行移动电荷。以这种方式，TDI相机可以允许更长的图像积分时间，同时减少可能与长图像曝光时间相关联的伪影，诸如模糊。与以串行方式执行这些功能的相机相比，TDI相机可以在读出的同时进行积分，因此可以具有更高的占空比。对于高通量荧光样品，使用TDI相机来延长积分时间可能是重要的，因为荧光样品的信号产生可能会受荧光寿命的限制。例如，在高通量系统中可能无法使用诸如点扫描之类的替代成像技术，因为由于染料分子的荧光寿命所造成的限制，在高速所需的有限积分时间内，可能无法从某一点获得足够数目的光子。
先前的TDI检测方案的适用性在对旋转系统诸如本文所述的旋转核酸测序系统的成像方面可能受限制。当扫描弯曲的路径(诸如由本文所述的旋转系统生成的弯曲的路径)时，TDI传感器可能只能针对单个速度以正确的速率移动电荷(通常称为计时或线触发)。例如，TDI传感器可能只能以正确的速率沿距旋转中心特定距离的弧线计时。距旋转中心较小距离的位置可能计时太快，而距旋转中心较小距离的位置可能计时太慢。在任一种情况下，旋转系统的转速与TDI传感器的计时速率之间的错配都可能导致模糊，该模糊随位置距旋转系统中心的距离而变化。该效应可以称为切向速度模糊。切向速度模糊可以产生由等式(2)定义的大小为σ的图像畸变：
Figure BDA0002589086460000691
此处，h、w和A分别是投影到物体平面的TDI传感器的有效高度、宽度和面积。R是场中心到旋转系统中心的距离。传感器的有效高度、宽度和面积分别是产生信号的高度、宽度和面积。在荧光成像的情况下，传感器的有效高度、宽度和面积可以分别是对应于样品上的照明区域的高度、宽度和面积。除切向速度模糊效应之外，等式(2)意味着增加传感器面积(这可能是许多成像系统的目标)可能会为旋转系统的TDI成像引入成像复杂性。因此，现有的TDI系统可能需要小的图像传感器来对旋转系统进行成像，因此可能不适合同时进行这样的系统的高灵敏度和高通量成像。
本文描述的是可以解决至少上述问题的用于对旋转系统进行成像的系统和方法。本文所述的系统和方法可以受益于更高的效率，诸如受益于更快的成像时间。
图7示出了在衬底旋转运动期间用于对衬底进行连续区域扫描的光学系统700。如本文所用，术语“连续区域扫描(CAS)”通常是指这样的方法，其中通过以补偿物体在检测平面(焦平面)中的运动的速度重复地、电子地或计算地推进(计时或触发)阵列传感器而对相对运动中的物体进行成像。CAS可以产生扫描尺寸大于光学系统的场的图像。TDI扫描可以是CAS的一个实例，其中计时需要在信号积分期间移动区域传感器上的光电电荷。对于TDI传感器，在每个计时步骤中，电荷可以移动一行，其中最后一行被读出并数字化。其他模态可以通过高速区域成像和数字数据的共同添加以合成连续或逐步连续扫描来实现类似功能。
光学系统可以包括一个或多个传感器710。如图所示，在图7中，传感器可以光学地投影到样品上。光学系统可以包括一个或多个光学元件，诸如在图8的情况中描述的光学元件810。系统可以包括多个传感器，诸如至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500或至少1,000个传感器。系统可以包括至少2、至少4、至少8、至少16、至少32、至少64、至少128、至少256、至少512或至少1,024个传感器。多个传感器可以是相同类型的传感器或不同类型的传感器。或者，系统可以包括至多约1000、500、200、100、50、20、10、5、2或更少个传感器。或者，系统可以包括至多约1024、512、256、128、64、32、16、8、4、2或更少个传感器。系统可以包括在由前述的任何两个值限定的范围内的多个传感器。传感器可以包括图像传感器。传感器可以包括CCD相机。传感器可以包括CMOS相机。传感器可以包括TDI相机。传感器可以包括伪TDI快速帧速率传感器。传感器可以包括CMOS TDI相机或混合相机。传感器可以被一起集成在单个包装中。传感器可以被一起集成在单个半导体衬底中。系统可以进一步包括本文所述的任何光源(未在图7中示出)。
传感器可以被配置为在衬底的旋转运动期间从衬底(诸如本文所述的衬底310)检测图像。旋转运动可以关于衬底的轴线。轴线可以是穿过衬底中心的轴线。轴线可以是偏心轴线。衬底可以被配置为以本文所述的任何旋转速度旋转。旋转运动可以包括复合运动。复合运动可以包括旋转和径向运动的附加分量。复合运动可以是螺旋的(或基本上螺旋的)。复合运动可以是环形的(或基本上环形的)。
每个传感器可以位于与衬底光学通信的焦平面处。焦平面可以是成像系统(例如，CAS传感器)中的近似平面，衬底区域的图像在该近似平面处形成。焦平面可以被分成多个区域，诸如至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500或至少1000个区域。焦平面可以被分成至少2、至少4、至少8、至少16、至少32、至少64、至少128、至少256、至少512或至少1,024个区域。焦平面可以被分成在由前述的任何两个值限定的范围内的多个区域。焦平面可以沿基本上垂直于旋转运动的投影方向的轴线被分成多个区域。轴线与旋转运动的投影方向之间的角度可以与法线成不大于1度、不大于2度、不大于3度、不大于4度、不大于5度、不大于6度、不大于7度、不大于8度、不大于9度、不大于10度、不大于11度、不大于12度、不大于13度、不大于14度或不大于15度，或者是成在由前述的任何两个值限定的范围内的角度。焦平面可以沿平行于旋转运动的投影方向的轴线被分成多个区域。焦平面可以在空间上被分割。例如，可以通过在单个焦平面中邻接或以其他方式布置多个传感器并且对每个传感器独立计时来对焦平面进行分割。
替代地或组合地，可以通过将焦平面光学地分隔成多个分离的路径来分割焦平面，每个路径可以在多个传感器中的独立传感器上形成子图像并且可以独立计时。可以使用一个或多个光学元件(诸如透镜阵列、反射镜或棱镜)光学地分隔焦路径。多个传感器中的每个传感器可以与旋转衬底的不同区域光学通信。例如，每个传感器可以对旋转衬底的不同区域进行成像。多个传感器中的每个传感器可以以适合于由传感器成像的旋转衬底区域的速率计时，该速率可以基于该区域到旋转衬底中心的距离或该区域的切向速度。
一个或多个传感器可以被配置为与焦平面中的多个区域中的至少两个光学通信。一个或多个传感器可以包括多个段。多个段中的每个段可以与多个区域中的区域光学通信。多个段中的每个段可以被独立计时。段的独立计时可以与焦平面的相关区域中的图像的速度相关联。独立计时可以包括TDI线速率或伪TDI帧速率。
该系统可以进一步包括控制器(未示出)。控制器可以可操作地耦合到一个或多个传感器。控制器可以被编程为处理来自旋转衬底的每个区域的光信号。例如，控制器可以被编程为在旋转运动期间以独立计时来处理来自每个区域的光信号。独立计时可以至少部分地基于每个区域距轴线投影的距离和/或旋转运动的切向速度。独立计时可以至少部分地基于旋转运动的角速度。尽管已经描述的是单个控制器，但是多个控制器可以被配置为单独地或共同地执行本文所述的操作。
图8A示出了使用定制的光学畸变在衬底旋转运动期间使衬底成像的光学系统800。光学系统可以包括一个或多个传感器710。一个或多个传感器可以包括本文所述的任何传感器。光学系统可以包括本文所述的任何光源(未在图8A中示出)。
传感器可以被配置为在衬底的旋转运动期间从衬底(诸如，本文所述的衬底310)检测图像。旋转运动可以关于衬底的轴线。轴线可以是穿过衬底中心的轴线。轴线可以是偏心轴线。如本文所述，衬底可以被配置为以本文所述的任何旋转速度旋转。
系统800可以进一步包括光学元件810。光学元件可以与传感器光学通信。光学元件可以被配置为将光信号从衬底引导至传感器。光学元件可以产生跨传感器的光学放大率梯度。光学元件和传感器中的至少一个可以是可调节的。例如，光学元件和传感器中的至少一个可以是可调节的，以产生跨传感器的光学放大率梯度。光学放大率梯度可以沿基本上垂直于衬底旋转运动的投影方向的方向。光学元件可以被配置为旋转、倾斜或以其他方式定位以设计光学放大率梯度。光学元件可以产生放大率，该放大率与距衬底轴线的距离的倒数大致成比例。可以通过选择衬底、光学元件和传感器的相对定向来产生放大率梯度。例如，可以通过倾斜物体和图像平面来产生放大率梯度，如图8A所示。放大率梯度可以显示几何性质。例如，在距衬底中心最小距离处的第一区域的第一光学放大率与距衬底中心最大距离处的第二区域的第二光学放大率的比率可以基本上等于最大距离与最小距离的比率。以这种方式，第一光学放大率和第二光学放大率可以与它们各自的样品区域的半径具有相同的比率。尽管所示的系统800包括单个光学元件810，但是系统800可以包括多个光学元件，诸如至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100或更多个光学元件。可以采用光学元件的各种布置或配置。例如，系统800可以包括用于引导光的透镜和反射镜。
光学元件可以是透镜。该透镜可以是场透镜。该透镜可以是柱面透镜(例如，如图8B所示)。柱面透镜可以是平柱面透镜。透镜可以是平凹柱面透镜或平凸柱面透镜。柱面透镜可以具有正曲率或负曲率。柱面透镜的曲率可以变化。柱面透镜的曲率可以在垂直于旋转运动的投影方向的方向上变化。透镜表面的形状可以是圆锥形的。透镜可以关于传感器倾斜，从而产生变形放大率梯度。透镜的倾斜可以是可调节的，从而产生可调节的变形放大率梯度。
图8B示出了使用柱面透镜引起的定制的光学畸变的实例。如图8B所示，柱面透镜可以具有第一侧面A和第二侧面B。第一侧面A可以定位成比第二侧面B更靠近图像传感器(诸如本文所述的TDI相机传感器)。这样的配置可以通过使柱面透镜相对于图像传感器倾斜来实现。以这种方式，柱面透镜可以将光引导至图像传感器上的不同位置，其中穿过侧面B的光比穿过侧面A的光被更发散地引导。如图8B所示，以这种方式，柱面透镜可以提供跨整个图像传感器的变形放大率梯度。
透镜的倾斜可以提供跨整个传感器的变形放大率梯度。倾斜以及因此产生的变形梯度可以在基本上垂直于传感器上的图像运动的方向上。透镜的倾斜可以是可调节的。可以通过使用控制器来自动进行调节。调节可以被耦合到相对于衬底旋转轴线的被扫描衬底区域的半径。最小变形放大率与最大变形放大率的比率可以恰好或近似为相对于衬底旋转轴线的最小投影半径与最大投影半径的比率。
替代地或组合地，透镜的曲率半径中的梯度可以提供跨传感器的变形放大率梯度。曲率梯度可以在基本上垂直于传感器上的图像运动的方向上。
该系统可以进一步包括控制器(未示出)。控制器可以可操作地耦合到传感器和光学元件。控制器可以被编程为引导传感器和光学元件中的至少一个的调节，以生成跨传感器的光学放大率梯度。可以沿基本上垂直于旋转运动的投影方向的方向生成放大率梯度。控制器可以被编程为引导传感器和/或光学元件的调节，以产生变形的光学放大率梯度。光学放大率梯度可以在基本上垂直于旋转运动的投影方向的方向上跨传感器。控制器可以被编程为引导光学元件的旋转或倾斜。控制器可以被编程为引导放大率梯度的调节。例如，控制器可以被编程为至少部分地在相对于围绕衬底轴线的投影的场尺寸的径向范围上引导放大率梯度的调节。控制器可以被编程为使衬底经受旋转运动。尽管已经描述的是单个控制器，但是多个控制器可以被配置为单独地或共同地执行本文所述的操作。
本文所述的光学系统可以利用多个扫描头。多个扫描头可以沿不同的成像路径并行地操作。例如，可以操作扫描头以产生交错的螺旋扫描、嵌套的螺旋扫描、交错的环形扫描、嵌套的环形扫描或其组合。
图9A示出了交错螺旋成像扫描的第一实例。可以沿第一螺旋路径910a操作扫描头的第一区域。可以沿第二螺旋路径920a操作扫描头的第二区域。可以沿第三螺旋路径930a操作扫描头的第三区域。第一、第二和第三区域中的每一个均可以独立地计时。扫描头可以包括本文所述的任何光学系统。多个成像扫描路径的使用可以通过提高成像速率来提高成像通量。
图9B示出了交错螺旋成像扫描的第二个实例。可以沿第一螺旋路径910b操作第一扫描头。可以沿第二螺旋路径920b操作第二扫描头。可以沿第三螺旋路径930b操作第三扫描头。第一、第二和第三扫描头中的每一个可以独立地计时或一致地计时。第一、第二和第三扫描头中的每一个可以包括本文所述的任何光学系统。多个成像扫描路径的使用可以通过增加净成像速率来增加成像通量。光学系统的通量可以通过并行操作具有场宽的多个扫描头来倍增。例如，可以相对于衬底旋转中心以不同角度来固定每个扫描头。
图9C示出了嵌套螺旋成像扫描的实例。可以沿第一螺旋路径910c操作第一扫描头。可以沿第二螺旋路径920c操作第二扫描头。可以沿第三螺旋路径930c操作第三扫描头。第一、第二和第三扫描头中的每一个可以独立地计时。第一、第二和第三扫描头中的每一个可以包括本文所述的任何光学系统。多个成像扫描路径的使用可以通过提高成像速率来提高成像通量。扫描头可沿径向方向一起移动。光学系统的通量可以通过并行操作具有场宽的多个扫描头来倍增。例如，每个扫描头可以以不同的角度固定。扫描可以是离散的环形，也可以是螺旋形。
虽然图9A至图9C示出了三个成像路径，但可以有任意数目的成像路径和任意数目的扫描头。例如，可以存在至少约2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个成像路径或扫描头。或者，可以存在至多约10、9、8、7、6、5、4、3、2个或更少个成像路径或扫描头。每个扫描头可以被配置为接收具有在给定波长范围内的波长的光。例如，第一扫描头可以被配置为接收具有在第一波长范围内的波长的第一光。第二扫描头可以被配置为接收具有在第二波长范围内的波长的第二光。第三扫描头可以被配置为接收具有在第三波长范围内的波长的第三光。类似地，第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十扫描头可以被配置为分别接收第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十光，第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十光中的每一个分别具有在第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十范围内的波长。第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十波长范围可以是相同的。第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十波长范围可以部分重叠。第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十波长范围中的任意2、3、4、5、6、7、8、9或10个可以是不同的。第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十波长范围可以在电磁光谱的紫外、可见或近红外区域中。第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十波长范围中的每一个可以包括由本文所述的荧光团、染料或量子点发射的波长。以这种方式，系统可以被配置为检测来自多个荧光团、染料或量子点的光信号。
图10示出了嵌套的圆形成像扫描。可以沿第一近似圆形的路径1010操作第一扫描头1005。可以沿第二近似圆形的路径1020操作第二扫描头1015。可以沿第三近似圆形的路径1030操作第三扫描头1025。可以沿第四近似圆形的路径1040操作第四扫描头1035。可以沿第五近似圆形的路径1050操作第五扫描头1045。可以沿第六近似圆形的路径1060操作第六扫描头1055。第一、第二、第三、第四、第五和第六扫描头中的每一个可以独立计时。第一、第二、第三、第四、第五和第六扫描头中的每一个可以包括本文所述的任何光学系统。第一、第二、第三、第四、第五和第六扫描头中的每一个可以被配置为在衬底的扫描期间保持在固定位置。或者，第一、第二、第三、第四、第五和第六扫描头中的一个或多个可以被配置为在衬底的扫描期间移动。沿近似圆形的成像路径成像的多个扫描头的使用可以大大提高成像通量。例如，图10中描绘的扫描头的配置可以允许在衬底的单次旋转期间对待成像的衬底上的所有可寻址位置进行成像。这样的配置可以具有由于仅需要一次扫描运动(例如，衬底的旋转)而简化成像系统的机械复杂性的额外优点。
尽管图10示出了六个成像路径和六个扫描头，但是可以存在任何数目的成像路径和任何数目的扫描头。例如，可以存在至少约2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个成像路径或扫描头。或者，可以存在至多约10、9、8、7、6、5、4、3、2个或更少个成像路径或扫描头。每个扫描头可以被配置为接收具有在给定波长范围内的波长的光。例如，第一扫描头可以被配置为接收具有在第一波长范围内的波长的第一光。第二扫描头可以被配置为接收具有在第二波长范围内的波长的第二光。第三扫描头可以被配置为接收具有在第三波长范围内的波长的第三光。第四扫描头可以被配置为接收具有在第四波长范围内的波长的第四光。第五扫描头可以被配置为接收具有在第五波长范围内的波长的第五光。第六扫描头可以被配置为接收具有在第六波长范围内的波长的第六光。类似地，第七、第八、第九或第十扫描头可以被配置为分别接收第七、第八、第九或第十光，第七、第八、第九或第十光中的每一个分别具有在第七、第八、第九或第十波长范围内的波长。第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十波长范围可以是相同的。第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十波长范围可以部分重叠。第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十波长范围中的任意2、3、4、5、6、7、8、9或10个可以是不同的。第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十波长范围可以在电磁光谱的紫外、可见或近红外区域中。第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十波长范围种的每一个可以包括由本文所述的荧光团、染料或量子点发射的波长。以这种方式，系统可以被配置为检测来自多个荧光团、染料或量子点的光信号。
图11示出了浸没式光学系统1100的截面图。系统1100可以用于对本文所述的衬底进行光学成像。系统1100可以与本文所述的任何其他光学系统或用于核酸测序的系统(诸如系统300、400、500a、500b、700或800中的任何系统)或其任何元件集成在一起。系统可以包括光学成像物镜1110。光学成像物镜可以是浸没式光学成像物镜。光学成像物镜可以被配置为与衬底(诸如本文所述的衬底310)光学通信。光学成像物镜可以被配置为与本文所述的任何其他光学元件光学通信。光学成像物镜可以被外壳1120部分或完全包围。外壳可以部分或完全包围光学成像物镜的面向样品的端部。外壳和流体可以包括在与衬底接触的气氛与环境气氛之间的界面。与衬底接触的气氛和环境气氛的相对湿度、温度和/或压力可能不同。外壳可以具有大致杯状的形状或形式。外壳可以是任何容器。外壳可以被配置为容纳流体1140(诸如水或水溶液或有机溶液)，光学成像物镜将会浸入其中。外壳可以被配置为在衬底与外壳之间保持最小距离1150，以避免在衬底旋转期间外壳与衬底之间的接触。最小距离可以是至少100nm、至少200nm、至少500nm、至少1μm、至少2μm、至少5μm、至少10μm、至少20μm、至少50μm、至少100μm、至少200μm、至少500μm、至少1mm，或者是在由前述的任何两个值限定的范围内的距离。即使有该最小距离，由于表面张力的影响，外壳仍可以容纳流体。系统可以包括被配置为将流体递送到外壳的内部的流体流动管1130。流体流动管可以通过适配器1135连接到外壳。适配器可以包括螺纹适配器、压缩适配器或任何其他适配器。电场施加单元(未示出)可以被配置为调节容器的一个或多个表面的疏水性，以诸如通过施加电场来保留与浸没式物镜和开放衬底接触的流体的至少一部分。
流体可以与衬底接触。光学成像物镜和外壳可以被配置为在进行化学处理操作的第一位置与进行检测操作的第二位置之间提供物理屏障。以这种方式，可以在独立的操作条件下执行化学处理操作和检测操作，并且可以避免检测器的污染。第一位置和第二位置可以具有不同的湿度、温度、压力或气氛混合物。
本公开内容的系统可以被包含在容器或其他封闭的环境中。例如，容器可以将内部环境1160与外部环境1170隔开。如本文其他地方所描述的，可以控制内部环境1160，诸如使温度、压力和/或湿度局部化。在一些情况下，可以控制外部环境1170。在一些情况下，内部环境1160可以被进一步划分，诸如经由或借助于外壳1120，以分别控制内部环境的各个部分(例如，用于化学处理操作的第一内部环境、用于检测操作的第二内部环境等)。内部环境的不同部分可以经由密封件隔开。例如，密封件可以包括本文所述的浸没式物镜。
用于高通量处理的系统架构
本文所述的核酸测序系统和光学系统(或其任何元件)可以组合成多种架构。
图12A示出了包括静止衬底以及移动流体和光学器件的系统1200a的架构。系统1200a可以包括本文所述的衬底310。如本文所述，衬底可以被配置为旋转。如本文所述，可以将衬底贴附或以其他方式附于卡盘(未在图12A中示出)。系统可以进一步包括本文所述的流体通道330和流体出口端口335，和/或本文所述的任何其他流体通道和流体出口端口。流体通道和流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。流体通道和流体出口端口可以被配置为相对于衬底移动1215a。例如，流体通道和流体出口端口可以被配置为在流体通道和流体出口端口正在分配溶液的时间段内移动到衬底上方(诸如靠近中心)的位置。流体通道和流体出口端口可以被配置为在流体通道和流体出口端口不分配溶液的时间段内移动到远离衬底的位置。或者，相反的情况也可能适用。系统可以进一步包括本文所述的光学成像物镜1110。光学成像物镜可以被配置为相对于衬底移动1210a。例如，光学成像物镜可以被配置为在对衬底进行成像的时间段内移动到衬底上方(诸如靠近中心)的位置。光学成像物镜可以被配置为在不对衬底进行成像的时间段内移动到远离衬底的位置。系统可以在溶液分配与成像之间交替，从而允许使用本文所述的系统和方法对附接于衬底的核酸进行快速测序。
图12B示出了包括移动衬底以及静止流体和光学器件的系统1200b的架构。系统1200b可以包括本文所述的衬底310。如本文所述，衬底可以被配置为旋转。如本文所述，可以将衬底贴附或以其他方式附于卡盘(未在图12B中示出)。系统可以进一步包括本文所述的流体通道330和流体出口端口335，或本文所述的任何其他流体通道和流体出口端口。流体通道和流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。系统可以进一步包括本文所述的光学成像物镜1110。流体通道、流体出口端口和光学成像物镜可以是静止的。衬底可以被配置为相对于流体通道、流体出口端口和光学成像物镜移动1210b。例如，衬底可以被配置为在流体通道和流体出口端口正在分配流体的时间段内移动到使得流体通道和流体出口端口在衬底上方(诸如靠近中心)的位置。衬底可以被配置为在流体通道和流体出口端口不分配溶液的时间段内移动到远离流体通道和流体出口端口的位置。衬底可以被配置为在对衬底成像的时间段内在衬底上方径向扫描物镜。衬底可以被配置为在不对衬底成像的时间段内移动到远离光学成像物镜的位置。系统可以在溶液分配与成像之间交替，从而允许使用本文所述的系统和方法对附接于衬底的核酸进行快速测序。
图12C示出了包括多个静止衬底以及移动流体和光学器件的系统1200c的架构。系统1200c可以包括第一衬底310a和第二衬底310b。第一衬底和第二衬底可以类似于本文所述的衬底310。如本文所述，第一衬底和第二衬底可以被配置为旋转。如本文所述，第一衬底和第二衬底可以贴附或以其他方式附于第一卡盘和第二卡盘(未在图12C中示出)。系统可以进一步包括第一流体通道330a和第一流体出口端口335a。第一流体通道330a可以类似于本文所述的流体通道330或本文所述的任何其他流体通道。第一流体出口端口335a可以类似于本文所述的流体出口端口335或本文所述的任何其他流体出口端口。系统可以进一步包括第二流体通道330b和第二流体出口端口335b。第二流体通道330b可以类似于本文所述的流体通道330或本文所述的任何其他流体通道。第二流体出口端口335a可以类似于本文所述的流体出口端口335或本文所述的任何其他流体出口端口。第一流体通道和第一流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。第二流体通道和第二流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。
系统可以进一步包括光学成像物镜1110。光学成像物镜1110可以被配置为相对于第一衬底和第二衬底移动1210c。例如，光学成像物镜可以被配置为在第一流体通道和第一流体出口端口不分配溶液至第二衬底的时间段内(并且在此期间要对第一衬底进行成像)移动到第一衬底上方(诸如靠近中心或径向扫描)的位置。光学成像物镜可以被配置为在第一流体通道和第一流体出口端口分配溶液的时间段内移动到远离第一衬底的位置。光学成像物镜可以被配置为在第二流体通道和第二流体出口端口不分配溶液至第二衬底的时间段内(并且在此期间要对第二衬底进行成像)移动到第二衬底上方(诸如靠近中心或径向扫描)的位置。光学成像物镜可以被配置为在第二流体通道和第二流体出口端口分配溶液的时间段内移动到远离第二衬底的位置。
溶液分配的时程和衬底的成像时间可以同步。例如，可以在对第二衬底进行成像的时间段内将溶液分配到第一衬底。一旦溶液已经分配到第一衬底并且第二衬底已经被成像，就可以将光学成像物镜从第二衬底移动到第一衬底。随后可以在对第一衬底进行成像的时间段内将溶液分配到第二衬底。可以重复这种交替模式的分配和成像，从而允许使用本文所述的系统和方法对附接于第一衬底和第二衬底的核酸进行快速测序。分配和成像的交替模式可以通过增加成像过程或溶液分配过程的占空比来加快测序速度。
尽管在图12C中被描绘为包括两个衬底、两个流体通道、两个流体出口端口和一个光学成像物镜，但系统1200c可以包括任意数目的衬底、流体通道、流体出口端口和光学成像物镜中的每一个。例如，系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个衬底。如本文所述，每个衬底可以贴附或以其他方式附于卡盘。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个流体通道和/或至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个流体出口端口。每个流体通道和流体出口端口可以被配置为分配如本文所述的溶液。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个光学成像物镜。如本文所述，每个光学成像物镜可以在如本文所述的衬底之间移动。
图12D示出了包括旋转台上的多个移动衬底以及静止流体和光学器件的系统1200d的架构。系统1200d可以包括第一衬底310a和第二衬底310b。第一衬底和第二衬底可以类似于本文所述的衬底310。如本文所述，第一衬底和第二衬底可以被配置为旋转。如本文所述，第一衬底和第二衬底可以贴附或以其他方式附于第一卡盘和第二卡盘(未在图12D中示出)。第一衬底和第二衬底可以附于旋转台1220d(诸如大约在旋转台的相对端)。旋转台可以被配置为绕轴线旋转。轴线可以是穿过衬底中心的轴线。轴线可以是偏心轴线。旋转台可以近似扫描衬底310b的半径。系统可以进一步包括流体通道330和流体出口端口335。流体通道和流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。系统可以进一步包括光学成像物镜1110。成像物镜1110的纵向轴线可以与第二衬底310b的中心轴线不重合(尽管这在图12D中难以区分)。成像物镜1110可以定位在距第二衬底310b中心的一定距离处。
旋转台可以被配置为改变第一衬底和第二衬底的相对位置以执行不同的测序操作。例如，旋转台可以被配置为旋转，使得在流体通道和流体出口端口不分配溶液到第一衬底的时间段内(并且在此期间要对第一衬底进行成像)，光学成像物镜位于第一衬底上方(诸如靠近中心或径向扫描)的位置。旋转台可以被配置为旋转，使得在流体通道和流体出口端口将溶液分配溶液到第一衬底的时间段内，光学成像物镜远离第一衬底。旋转台可以被配置为旋转，使得在流体通道和流体出口端口不分配溶液到第二衬底的时间段内(并且在此期间要对第二衬底进行成像)，光学成像物镜位于第二衬底上方(诸如靠近中心或径向扫描)的位置。旋转台可以被配置为旋转，使得在流体通道和流体出口端口将溶液分配到第二衬底的时间段内，光学成像物镜远离第二衬底。
溶液分配的时程和衬底的成像时间可以同步。例如，可以在对第二衬底进行成像的时间段内将溶液分配到第一衬底。一旦溶液已经分配到第一衬底并且第二衬底已经成像，就可以使旋转台旋转，使得在第一衬底被成像的时间段内可以将溶液分配到第二衬底。可以重复这种交替模式的分配和成像，从而允许使用本文所述的系统和方法对附接于第一衬底和第二衬底的核酸进行快速测序。分配和成像的交替模式可以通过增加成像过程或溶液分配过程的占空比来加快测序速度。
尽管在图12D中被描绘为包括两个衬底、一个流体通道、一个流体出口端口和一个光学成像物镜，但系统1200d可以包括任意数目的衬底、流体通道、流体出口端口和光学成像物镜中的每一个。例如，系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个衬底。如本文所述，每个衬底可以贴附或以其他方式附于卡盘。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个流体通道和至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个流体出口端口。每个流体通道和流体出口端口可以被配置为分配如本文所述的溶液。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个光学成像物镜。旋转台可以随时旋转以将任意衬底放置在任意流体通道、流体出口端口或光学成像物镜的下方。
图12E示出了包括多个静止衬底和移动光学器件的系统1200e的架构；系统1200d可以包括第一衬底310a和第二衬底310b。第一衬底和第二衬底可以类似于本文所述的衬底310。如本文所述，第一衬底和第二衬底可以被配置为旋转。如本文所述，第一衬底和第二衬底可以贴附或以其他方式附于第一卡盘和第二卡盘(未在图12E中示出)。系统可以进一步包括第一流体通道330a和第一流体出口端口335a。第一流体通道330a可以类似于本文所述的流体通道330或本文所述的任何其他流体通道。第一流体出口端口335a可以类似于本文所述的流体出口端口335或本文所述的任何其他流体出口端口。第一流体通道和第一流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。系统可以进一步包括第二流体通道330b和第二流体出口端口335b。第二流体通道330b可以类似于本文所述的流体通道330或本文所述的任何其他流体通道。第二流体出口端口335b可以类似于本文所述的流体出口端口335或本文所述的任何其他流体出口端口。第二流体通道和第二流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。
系统可以进一步包括光学成像物镜1110。光学成像物镜可以附接到成像臂1230e。光学成像物镜可以被配置为沿光学成像臂移动1220e以对第一衬底或第二衬底的整个区域成像。光学成像臂可以被配置为旋转1210e。光学成像臂可以被配置为旋转，使得在第一流体通道和第一流体出口端口不分配溶液到第一衬底的时间段内(并且在此期间要对第一衬底进行成像)，光学成像物镜位于第一衬底上方(诸如靠近中心或径向扫描)的位置。光学成像臂可以被配置为旋转，使得在第一流体通道和第一流体出口端口将溶液分配到第一衬底的时间段内，光学成像物镜远离第一衬底。光学成像臂可以被配置为旋转，使得在第二流体通道和第二流体出口端口不分配溶液到第二衬底的时间段内(并且在此期间要对第二衬底进行成像)，光学成像物镜位于第二衬底上方(诸如靠近中心或径向扫描)的位置。光学成像臂可以被配置为旋转，使得在第二流体通道和第二流体出口端口将溶液分配到第二衬底的时间段内，光学成像物镜远离第二衬底。
溶液分配的时程和衬底的成像时间可以同步。例如，可以在对第二衬底进行成像的时间段内将溶液分配到第一衬底。一旦溶液已经分配到第一衬底并且第二衬底已经成像，就可以旋转光学成像臂，使得在第一衬底被成像的时间段内可以将溶液分配到第二衬底。可以重复这种交替模式的分配和成像，从而允许使用本文所述的系统和方法对附接于第一衬底和第二衬底的核酸进行快速测序。分配和成像的交替模式可以通过增加成像过程或溶液分配过程的占空比来加快测序速度。
尽管在图12E中被描绘为包括两个衬底、两个流体通道、两个流体出口端口和一个光学成像物镜，但系统1200e可以包括任意数目的衬底、流体通道、流体出口端口和光学成像物镜中的每一个。例如，系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个衬底。如本文所述，每个衬底可以贴附或以其他方式附于卡盘。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个流体通道和至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个流体出口端口。每个流体通道和流体出口端口可以被配置为分配如本文所述的溶液。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个光学成像物镜。光学成像臂可以随时旋转以将任意衬底放置在任意流体通道、流体出口端口或光学成像物镜的下方。
图12F示出了用于包括多个移动衬底以及静止流体和光学器件的系统1200f的架构。系统1200f可以包括第一衬底310a和第二衬底310b。第一衬底和第二衬底可以类似于本文所述的衬底310。如本文所述，第一衬底和第二衬底可以被配置为旋转。如本文所述，第一衬底和第二衬底可以贴附或以其他方式附于第一卡盘和第二卡盘(未在图12F中示出)。第一衬底和第二衬底可以附于移动台1220f的相对端。移动台可以被配置为移动1210f。系统可以进一步包括第一流体通道330a和第一流体出口端口335a。第一流体通道330a可以类似于本文所述的流体通道330或本文所述的任何其他流体通道。第一流体出口端口335a可以类似于本文所述的流体出口端口335或本文所述的任何其他流体出口端口。第一流体通道和第一流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。系统可以进一步包括第二流体通道330b和第二流体出口端口335b。第二流体通道330b可以类似于本文所述的流体通道330或本文所述的任何其他流体通道。第二流体出口端口335b可以类似于本文所述的流体出口端口335或本文所述的任何其他流体出口端口。第二流体通道和第二流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。系统可以进一步包括光学成像物镜1110。
移动台可以被配置为移动，使得在第一流体通道和第一流体出口端口不分配溶液到第一衬底的时间段内(并且在此期间要对第一衬底进行成像)，光学成像物镜位于第一衬底上方(诸如靠近中心或径向扫描)的位置。移动台可以被配置为移动，使得在第一流体通道和第一流体出口端口将溶液分配到第一衬底的时间段内，光学成像物镜远离第一衬底。移动台可以被配置为移动，使得在第二流体通道和第二流体出口端口不分配溶液到第二衬底的时间段内(并且在此期间要对第二衬底进行成像)，光学成像物镜位于第二衬底上方(诸如靠近中心或径向扫描)的位置。移动台可以被配置为移动，使得在第二流体通道和第二流体出口端口将溶液分配到第二衬底的时间段内，光学成像物镜远离第二衬底。
溶液分配的时程和衬底的成像时间可以同步。例如，可以在对第二衬底进行成像的时间段内将溶液分配到第一衬底。一旦溶液已经分配到第一衬底并且第二衬底已经成像，就可以移动移动台，使得在第一衬底被成像的时间段内可以将溶液分配到第二衬底。可以重复这种交替模式的分配和成像，从而允许使用本文所述的系统和方法对附接于第一衬底和第二衬底的核酸进行快速测序。分配和成像的交替模式可以通过增加成像过程或溶液分配过程的占空比来加快测序速度。
尽管在图12F中被描绘为包括两个衬底、两个流体通道、两个流体出口端口和一个光学成像物镜，但系统1200f可以包括任意数目的衬底、流体通道、流体出口端口和光学成像物镜中的每一个。例如，系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个衬底。如本文所述，每个衬底可以贴附或以其他方式附于卡盘。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个流体通道和至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个流体出口端口。每个流体通道和流体出口端口可以被配置为分配如本文所述的溶液。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个光学成像物镜。移动台可以随时移动以将任意衬底放置在任意流体通道、流体出口端口或光学成像物镜的下方。
图12G示出了包括在多个处理间之间移动的多个衬底的系统1200g的架构。系统1200g可以包括第一衬底310a、第二衬底310b、第三衬底310c和第四衬底310d和310e。第一、第二、第三、第四和第五衬底可以类似于本文所述的衬底310。如本文所述，第一、第二、第三、第四和第五衬底可以被配置为旋转。如本文所述，第一、第二、第三、第四和第五衬底可以分别贴附或其他方式附于第一、第二、第三、第四和第五卡盘(未在图12G中示出)。
系统可以进一步包括第一流体通道330a和第一流体出口端口335a。第一流体通道330a可以类似于本文所述的流体通道330或本文所述的任何其他流体通道。第一流体出口端口335a可以类似于本文所述的流体出口端口335或本文所述的任何其他流体出口端口。第一流体通道和第一流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。第一流体通道和第一流体出口端口可以被视为第一处理间。第一处理间可以被配置为执行第一处理操作，诸如将第一溶液分配到第一、第二、第三、第四或第五衬底中的任何一个上。
系统可以进一步包括第二流体通道330b和第二流体出口端口335b。第二流体通道330b可以类似于本文所述的流体通道330或本文所述的任何其他流体通道。第二流体出口端口335b可以类似于本文所述的流体出口端口335或本文所述的任何其他流体出口端口。第二流体通道和第二流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。第二流体通道和第二流体出口端口可以被视为第二处理间或第二处理站。第二处理间可以被配置为执行第二处理操作，诸如将第二溶液分配到第一、第二、第三、第四或第五衬底中的任何一个上。
系统可以进一步包括第三流体通道330c和第三流体出口端口335c。第三流体通道330c可以类似于本文所述的流体通道330或本文所述的任何其他流体通道。第三流体出口端口335c可以类似于本文所述的流体出口端口335或本文所述的任何其他流体出口端口。第三流体通道和第三流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。第三流体通道和第三流体出口端口可以被视为第三处理间或第三处理站。第三处理间可以被配置为执行第三处理操作，诸如将第三溶液分配到第一、第二、第三、第四或第五衬底中的任何一个上。
系统可以进一步包括第四流体通道330d和第四流体出口端口335d。第四流体通道330b可以类似于本文所述的流体通道330或本文所述的任何其他流体通道。第四流体出口端口335d可以类似于本文所述的流体出口端口335或本文所述的任何其他流体出口端口。第四流体通道和第四流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。第四流体通道和第四流体出口端口可以被视为第四处理间或第四处理站。第四处理间可以被配置为进行第四处理操作，诸如将第四溶液分配到第一、第二、第三、第四或第五衬底中的任何一个上。
系统可以进一步包括扫描光学成像物镜1110。光学成像物镜可以被视为第五处理间或第五处理站。
系统可以进一步包括移动臂1220g。移动臂可以被配置为横向移动1210g或旋转1215g。移动臂可以被配置为在不同处理站之间移动第一、第二、第三、第四或第五衬底中的任何一个(诸如通过拾取衬底并将其移动到新位置)。例如，在第一时间点，第一衬底可以在第一处理间经历第一操作(诸如分配第一溶液)，第二衬底可以在第二处理间经历第二操作(诸如分配第二溶液)，第三衬底可以在第三处理间经历第三操作(诸如分配第三溶液)，第四衬底可以在第四处理间经历第四操作(诸如分配第四溶液)并且可以在第五处理间对第五衬底成像。在完成第一、第二、第三或第四操作或成像中的一个或多个之后，移动臂可以将第一、第二、第三、第四或第五衬底中的一个或多个移动到第一、第二、第三、第四或第五个处理间中的一个或多个，在其中可以完成另一操作。完成一个或多个操作且将一个或多个衬底移动到另一处理间以完成另一操作的模式可以重复，从而允许使用本文所述的系统和方法对附接于第一、第二、第三、第四和第五衬底的核酸进行快速测序。分配和成像的交替模式可以通过增加成像过程或溶液分配过程的占空比来加快测序速度。
尽管在图12G中被描绘为包括五个衬底、四个流体通道、四个流体出口端口和一个光学成像物镜，但系统1200g可以包括任意数目的衬底、流体通道、流体出口端口和光学成像物镜中的每一个。例如，系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个衬底。如本文所述，每个衬底可以贴附或以其他方式附于卡盘。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个流体通道和至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个流体出口端口。每个流体通道和流体出口端口可以被配置为分配如本文所述的溶液。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个光学成像物镜。移动臂可以随时移动以将任意衬底放置在任意流体通道、流体出口端口或光学成像物镜的下方。
图12H示出了包括多个成像头的系统1200h的架构，这些成像头以共享的平移和旋转轴线进行扫描并且独立地对场进行旋转。系统可以分别包括被配置为对衬底310进行成像的第一读取头1005和第二读取头1015。第一读取头和第二读取头可以类似于本文所述(诸如关于图10)的任何读取头。在特定时间点，第一读取头和第二读取头可以被配置为分别对第一路径1010和第二路径1020成像。第一路径和第二路径可以类似于本文所述(诸如关于图10)的任何路径。第一读取头和第二读取头可以被配置为在旋转的衬底上沿基本上径向方向移动1210h，从而对衬底进行扫描。在第一读取头和第二读取头没有精确地径向移动的情况下，读取头的成像场或传感器可以旋转以维持基本上切向的扫描方向。可以使用旋转棱镜来完成场旋转。替代地或附加地，可以使用反射镜或其他光学元件。
尽管在图12H中被描绘为包括两个读取头和两个成像路径，但是系统1200h可以包括任何数目的读取头或成像路径。例如，系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个读取头。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个成像路径。
图12I示出了包括多个心轴的系统1200i的架构，其以共享的光学检测系统进行扫描。系统可以包括第一衬底310a和第二衬底310b。第一衬底和第二衬底可以类似于本文所述的衬底310。第一衬底和第二衬底可以分别附于第一心轴和第二心轴。第一心轴和第二心轴可以分别对第一衬底和第二衬底赋予旋转运动。系统可以包括第一光学成像物镜1110a和第二光学成像物镜1110b。第一光学成像物镜和第二光学成像物镜可以类似于本文所述的光学成像物镜1110。第一光学成像物镜和第二光学成像物镜可以被配置为分别收集来自第一衬底和第二衬底的光。第一光学成像物镜和第二光学成像物镜可以分别将从第一衬底和第二衬底收集的光传递到第一反射镜1280a和第二反射镜1280b。在一些情况下，第一光学成像物镜和第二光学成像物镜中只有一个会及时地收集特定情况下的光。
第一反射镜和第二反射镜可以将光传递到共享的可移动反射镜。当处于第一配置1285a时，共享的可移动反射镜可以将来自第一衬底的光引导至分束器1295。分束器可以包括二向色镜。分束器可以将光传递到检测器370，从而使第一衬底成像。第一衬底可以被配置为平移1210i，从而允许对第一衬底上的不同位置进行成像。
当处于第二配置1285b时，共享的可移动反射镜可以将光从第二衬底引导至分束器1295。分束器可以将光传递到检测器370，从而使第二衬底成像。第二衬底可以被配置为平移1210i，从而允许对第二衬底上的不同位置进行成像。因此，通过移动可移动反射镜，第一衬底和第二衬底可以通过共享的光学系统成像。
系统可以进一步包括激发光源1290。光源可以被配置为向第一衬底或第二衬底提供激发光(诸如用于荧光成像)。可以使用可移动反射镜以与本文所述的检测相似的方式将激发光选择性地递送到第一衬底或第二衬底。
尽管在图12I中被描绘为包括两个衬底、两个成像光学物镜和两个反射镜，但系统1200i可以包括任何数目的衬底、成像光学物镜或反射镜。例如，系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个衬底。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个成像光学物镜。系统可以包括至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10个反射镜。
图12H示出了包括多个成像头的系统的架构，这些成像头以共享的平移和旋转轴线进行扫描并且独立对场进行旋转。
图12I示出了包括多个心轴的系统的架构，其以共享的光学检测系统进行扫描。
图13示出了包括多个旋转心轴的系统1300的架构。系统1300可以包括本文所述的衬底310。如本文所述，衬底可以被配置为旋转。系统可以进一步包括本文所述的流体通道330和流体出口端口335，或本文所述的任何其他流体通道和流体出口端口。流体通道和流体出口端口可以被配置为分配本文所述的任何溶液。流体通道和流体出口端口可以被配置为相对于衬底移动1315a。例如，流体通道和流体出口端口可以被配置为在流体通道和流体出口端口正在分配溶液的时间段内移动到衬底上方(诸如靠近中心)的位置。流体通道和流体出口端口可以被配置为在流体通道和流体出口端口不分配溶液的时间段内移动到远离衬底的位置。系统可以进一步包括本文所述的光学成像物镜1110。光学成像物镜可以被配置为相对于衬底移动1310a。例如，光学成像物镜可以被配置为在对衬底进行成像的时间段内移动到衬底上方(诸如靠近中心或径向扫描)的位置。光学成像物镜可以被配置为在不对衬底进行成像的时间段内移动到远离衬底的位置。
系统可以进一步包括第一心轴1305a和第二心轴1305b。第一心轴可以在第二心轴的内部。第一心轴可以在第二心轴的外部。第二心轴可以在第一心轴的内部。第二心轴可以在第一心轴的外部。第一心轴和第二心轴可以各自被配置为彼此独立地旋转。第一心轴和第二心轴可以被配置为以不同的角速度旋转。例如，第一心轴可以配置为以第一角速度旋转，而第二心轴可以配置为以第二角速度旋转。第一角速度可以小于第二角速度。第一心轴可以被配置为在溶液正被分配到衬底的时间段内以相对低的角速度(诸如在约0rpm与约100rpm之间的角速度)旋转。第二心轴可以被配置为在对衬底进行成像的期间以相对高的角速度(诸如在约100rpm与约1,000rpm之间的角速度)旋转。或者，相反的情况也可能适用。可以在第一心轴与第二心轴之间传递衬底，以完成每个分配和成像操作。
系统可以包括任何数目的心轴。例如，系统可以包括至少约2、3、4、5、6、7、8、9、10、20或更多个心轴。替代地或附加地，系统可以包括至多约20、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1个心轴。给定的心轴可以相对于系统中的一个或多个其他心轴在内部或外部。在一些情况下，每个心轴可以彼此独立地旋转。在一些情况下，心轴的至少一个子集可以彼此独立地旋转。在一些情况下，心轴的至一少个子集可以彼此依赖地旋转(例如，以相同的角速度同时旋转)。心轴可以关于相同轴线或不同轴线旋转。在一些情况下，每个心轴可以以不同的角速度旋转。在一些情况下，心轴的至一少个子集可以以不同的角速度旋转。
尽管在图13中被描绘为利用移动的流体通道和光学成像物镜，但是系统1300可以以本文所述的其他方式配置。例如，系统可以被配置为使得流体通道和光学成像物镜是静止的，并且衬底被配置为移动。系统可以以本文所述的任何其他方式配置。
应用于其他分析物
尽管本文描述对核酸测序有用，但是本文描述的系统和方法可以应用于其他分析物和/或处理此类分析物的其他应用。图14示出了用于处理分析物的方法1400的实例的流程图。
在第一操作1410中，该方法可以包括提供包括固定有分析物的平面阵列的衬底，其中衬底被配置为关于轴线旋转。轴线可以是穿过衬底中心的轴线。轴线可以是偏心轴线。衬底可以是本文所述的任何衬底。在一些情况下，平面阵列可以包括单一类型的分析物。在其他情况下，平面阵列可以包括两种或更多种类型的分析物。两种或更多种类型的分析物可以随机布置。两种或更多种类型的分析物可以以规则的图案布置。分析物可以是本文所述的任何生物样品或其衍生物。例如，分析物可以是单细胞分析物。分析物可以是核酸分子。分析物可以是蛋白质分子。分析物可以是单个细胞。分析物可以是颗粒。分析物可以是生物体。分析物可以是集落的一部分。在一些情况下，分析物可以是非生物样品或衍生自非生物样品。可以将分析物固定在平面阵列上的单独可寻址的位置。可以经由被配置为结合到分析物的接头将分析物固定至衬底。例如，接头可以包括碳水化合物分子。接头可以包括亲和结合蛋白。接头可以是亲水的。接头可以是疏水的。接头可以是静电的。接头可以被标记。接头可以与衬底成一体。接头可以是衬底上的独立层。
在第二操作1420中，该方法可以包括在衬底旋转期间引导包括多个衔接子的溶液遍及平面阵列。溶液可以包括本文所述的任何溶液或试剂。多个衔接子可以被配置为与固定至平面阵列的分析物相互作用。例如，在分析物是核酸分子的情况下，多个衔接子可以包括多个探针。多个探针中的给定探针可以包括随机序列或靶向序列，诸如均聚物序列或二碱基或三碱基重复序列。在一些情况下，探针可以是双碱基探针。在一些情况下，探针的长度可以是约1至10个碱基。在一些情况下，探针的长度可以是约10至20个碱基。在一些情况下，探针可以是至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、30、40、50或更多个碱基。替代地或组合地，探针可以是至多约50、40、30、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1个碱基。在另一实例中，在分析物是蛋白质分子的情况下，多个衔接子可以包括多个抗体。多种抗体中的给定抗体可以对一种或多种类型的蛋白质具有结合特异性。在其他情况下，多个衔接子可以包括多个寡核苷酸分子、碳水化合物分子、脂质分子、亲和结合蛋白、适体、抗体、酶或其他试剂的任意组合。多个衔接子可以是亲水的。多个衔接子可以是疏水的。多个衔接子可以是静电的。多个衔接子可以被标记。多个衔接子可以包括标记组分和未标记组分的混合物。在一些情况下，多个衔接子可以不被标记。
在操作1430中，该方法可以包括使分析物经受足以引起分析物与多个衔接子之间的反应的条件。在操作1440中，该方法可以包括检测指示分析物与多个衔接子之间的反应的信号，从而对分析物进行分析。
方法可以进一步包括，在操作1410之前，引导分析物遍及包括接头的衬底。例如，在分配分析物之前或期间，可以旋转衬底以用分析物涂覆衬底表面和/或平面阵列。在一些情况下，分析物可以与固定至平面阵列的珠子偶联。
如本文其他地方所述，该方法可以进一步包括回收已经接触衬底的溶液的子集。回收可以包括收集、过滤和重复使用溶液的子集。过滤可以是分子过滤。分子过滤可以包括特异性核酸过滤(即，对特定核酸的过滤)。核酸过滤可以包括使溶液暴露于寡核苷酸延伸化合物的阵列，该寡核苷酸延伸化合物可以与污染物核苷酸或核酸特异性结合。
信号可以是光信号。信号可以是荧光信号。信号可以是光吸收信号。信号可以是光散射信号。信号可以是发光信号。信号可以是磷光信号。信号可以是电信号。信号可以是声信号。信号可以是磁信号。信号可以是任何可检测的信号。作为本文所述的光学传感器的替代或补充，该系统可以包括被配置为检测可检测信号的一个或多个其他检测器(例如，声学检测器等)。
在一些情况下，该方法可以进一步包括在操作1420之前，使衬底关于中心轴线旋转。
在一些情况下，该方法可以进一步包括在操作1440中在检测信号之前终止衬底的旋转。在其他情况下，可以在衬底旋转的同时在操作1440中检测信号。
可以通过标记与分析物的结合而生成信号。标记可以与分子、颗粒、细胞或生物体结合。在操作1410之前，标记可以与分子、颗粒、细胞或生物体结合。在操作1410之后，标记可以与分子、颗粒、细胞或生物体结合。可以通过化学反应形成可检测产物而生成信号。反应可以包括酶促反应。可以通过物理缔合形成可检测产物而生成信号。可以通过邻近缔合形成可检测产物而生成信号。邻近缔合可以包括福斯特共振能量转移(FRET)。邻近缔合可以包括与互补酶的缔合。可以通过单个反应生成信号。可以通过多个反应生成信号。多个反应可以串联发生。多个反应可以并行发生。多个反应可以包括反应的一个或多个的重复。例如，反应可以包括杂交反应或连接反应。反应可以包括杂交反应和连接反应。
方法可以进一步包括重复操作1420、1430和1440一次或多次。在衬底旋转连续个周期的期间，可以将不同的溶液引导至平面阵列。
基于本文提供的方法1400的许多变型、变化和适应是可能的。例如，可以改变方法1400的操作顺序，去除一些操作，重复一些操作，并且适当地增加附加的操作。一些操作可以连续进行。一些操作可以并行进行。一些操作可以进行一次。一些操作可以进行多于一次。一些操作可以包括子操作。一些操作可以是自动化的。一些操作可以是手动的。
图15示出了用于分离分析物的系统1500的第一实例。系统可以包括多个接头1510a、1510b、1510c和1510d。多个接头可以贴附或以其他方式附于本文所述的衬底310。例如，每个接头可以结合到本文所述的多个单独可寻址的位置中的特定单独可寻址位置。接头1510a、1510b、1510c和1510d可以包括本文所述的任何接头。接头1510a、1510b、1510c和1510d中的一些或全部可以是相同的。接头1510a、1510b、1510c和1510d中的一些或全部可以是不同的。接头可以被配置为与分析物1520a和1520b相互作用。例如，接头可以被配置为通过本文所述的任何相互作用结合至分析物1520a和1520b。分析物1520a和1520b可以包括本文所述的任何分析物。分析物1520a和1520b可以是相同的。分析物1520a和1520b可以是不同的。接头可以被配置为与特定的分析物和/或其类型特异性地相互作用。例如，接头1510b可以被配置为与分析物1520a特异性地相互作用。接头1510d可以被配置为与分析物1520b特异性地相互作用。可以将任何接头配置为与任何分析物相互作用。以这种方式，特定的分析物可以结合到衬底上的特定位置。尽管在图15中被示出为包括四个接头和两个分析物，但是系统1500可以包括任何数目的接头和分析物。例如，系统1500可以包括至少1、至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500、至少1,000、至少2,000、至少5,000、至少10,000、至少20,000、至少50,000、至少100,000、至少200,000、至少500,000、至少1,000,000、至少2,000,000、至少5,000,000、至少10,000,000、至少20,000,000、至少50,000,000、至少100,000,000、至少200,000,000、至少500,000,000、至少1,000,000,000个接头，或在由前述的任何两个值限定的范围内的多个接头。系统1500可以包括至少1、至少2、至少5、至少10、至少20、至少50、至少100、至少200、至少500、至少1,000、至少2,000、至少5,000、至少10,000、至少20,000、至少50,000、至少100,000、至少200,000、至少500,000、至少1,000,000、至少2,000,000、至少5,000,000、至少10,000,000、至少20,000,000、至少50,000,000、至少100,000,000、至少200,000,000、至少500,000,000、至少1,000,000,000个分析物，或在由前述的任何两个值限定的范围内的多个分析物。
图16示出了用于分离分析物的系统1600的第二实例。系统可以包括被配置为物理地捕获颗粒的阱。阱可以包括本文所述的多个单独可寻址位置中的单独可寻址位置。阱可以被配置为捕获分析物。例如，阱可以被配置为捕获血滴1630。例如，血滴可以包括白细胞1640、红细胞1650和循环肿瘤细胞1660。阱可以被配置为捕获本文所述的任何其他分析物。可以使用微加工材料和技术来构造成层的阱。例如，阱可以包括基层1605。基层可以包括硅。阱可以包括氧化物层1610。氧化物层可以包括二氧化硅。阱可以包括金属层1615。金属层可以包括镍或铝。阱可以包括纳米管层1620。纳米管层可以包括一个或多个碳纳米管。阱可以包括限制层1625。限制层可以包括光致抗蚀剂。光致抗蚀剂可以包括SU-8。纳米管层和限制层可以被配置为一起捕获细胞。
图17示出了在扫描期间补偿速度梯度的控制系统的实例。这样的控制系统可以在算法上补偿速度梯度。控制系统可以预测或自适应地补偿切向速度梯度。在图17的左侧图示的第一控制系统中，控制系统可以基于对旋转衬底的扫描来测量扫描期间的残余的(未校正的)速度误差，计算补偿校正因子，并使用补偿校正因子来设置(或调节)补偿因子以减少后续扫描结果的速度误差。第一控制系统可以是消除(或者减少)速度误差的闭环控制系统。在图17的右侧图示的第二控制系统中，控制系统可以基于对几何形状和扫描相对于衬底的相对位置的认知，直接计算(或预测)期望的速度梯度，并且设置(或调节)系统以消除期望的梯度。
使用共同线性运动的多头成像
本文所述的系统和方法可以利用多个成像头，其中每个成像头负责对本文所述的衬底上的不同位置进行成像。例如，如本文所述，第一成像头可以沿第一成像路径对衬底进行成像。第一成像路径可以包括第一系列(一个或多个)环、第一系列(一个或多个)螺旋或不同的第一成像路径。第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十成像头可以沿第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十成像路径对衬底进行成像。第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十成像路径可以包括第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十系列环、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十螺旋或不同的第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十成像路径。成像路径或扫描路径可以是衬底或样品上的成像路径或扫描路径。
这样的多头成像系统和方法可以增加衬底的成像速率并且/或者减少对衬底进行成像所需的时间量。在一些情况下，多个成像头可以相对于衬底独立地移动，诸如通过独立地控制每个成像头的运动。
可以通过相对于每个成像头移动衬底来减少成像头所需的运动，使得每个成像头关于衬底共享单个线性运动。可以通过将每个扫描头定位在距衬底中心不同的初始距离(例如，径向距离)处，并以不同的扫描速率操作每个扫描头来实现这样的改进，该扫描速率取决于扫描头距衬底中心的初始距离。单个共享的线性运动可以沿线性向量。例如，单个共享的线性运动可以导致一个或多个扫描头的径向运动(例如，引导穿过旋转轴线)或非径向运动(例如，未引导穿过旋转轴线)。可以在衬底的旋转轴线的相同侧或在衬底的旋转轴线的相对侧上操作成像头。在一个或多个头的非径向线性运动的情况下，由于相对于旋转轴线的角度变化，每个成像头的扫描方向可能会旋转。可以通过反向旋转(例如，使用棱镜)来补偿这样的旋转，以允许每个成像头有固定的扫描方向。
图18A示出了衬底相对于位于该衬底的旋转轴线的同一侧上的两个成像头的运动。衬底310可以是本文所述的任何衬底。第一成像头1005可以类似于本文所述的任何第一成像头。第二成像头1015可以类似于本文所述的任何第二成像头。在第一时刻，第一成像头1005和第二成像头1015可以位于衬底的旋转轴线305的同一侧，使得第一成像头1005在衬底旋转期间追踪第一成像路径1010，且第二成像头1015在衬底旋转期间追踪第二成像路径1020。衬底可以被配置为相对于第一成像头和第二成像头在线性径向方向1810上移动。因此，第一成像路径和第二成像路径的位置可以随时间相对于衬底变化。
图18B示出了衬底相对于位于该衬底的旋转轴线的相对侧上的两个成像头的运动。与图18A比较，在第一时刻，第一成像头1005和第二成像头1015可以位于衬底的旋转轴线305的相对侧，使得第一成像头1005在衬底旋转期间追踪第一成像路径1010，且第二成像头1015在衬底旋转期间追踪第二成像路径1020。衬底可以被配置为相对于第一成像头和第二成像头在线性径向方向1810上移动。因此，第一成像路径和第二成像路径的位置可以随时间相对于衬底变化。
图18C示出了衬底相对于三个成像头的运动。第三成像头1025可以类似于本文所述的任何第三成像头。在第一时刻，第一成像头1005可以位于衬底的旋转轴线305的一侧，且第二成像头1015和第三成像头1025可以位于衬底的旋转轴线的相对侧，使得第一成像头1005在衬底旋转期间追踪第一成像路径1010，第二成像头1015在衬底旋转期间追踪第二成像路径1020，且第三成像头1025在衬底旋转期间追踪第三成像路径1030。衬底可以被配置为相对于第一、第二和第三成像头在线性径向方向1810上移动。因此，第一成像路径、第二成像路径和第三成像路径的位置可以随时间相对于衬底变化。
图18D示出了衬底相对于四个成像头的运动。第四成像头1035可以类似于本文所述的任何第四成像头。在第一时刻，第一成像头1005和第四成像头1035可以位于衬底的旋转轴线305的一侧，且第二成像头1015和第三成像头1025可以位于衬底的旋转轴线的相对侧，使得第一成像头1005在衬底旋转期间追踪第一成像路径1010，第二成像头1015在衬底旋转期间追踪第二成像路径1020，第三成像头1025在衬底旋转期间追踪第三成像路径1030，且第四成像头1025在衬底旋转期间追踪第四成像路径1030。衬底可以被配置为相对于第一、第二、第三和第四成像头在线性径向方向1810上移动。因此，第一、第二、第三和第四成像路径的位置可以随时间相对于衬底变化。
图19A示出了位于衬底旋转轴线的同一侧的两个成像头的连串环形路径。在第一时刻，第一成像头(未在图19A中描绘)和第二成像头(未在图19A中描绘)可以位于衬底310的旋转轴线305的同一侧，使得第一成像头在衬底旋转期间在第一时间点追踪第一成像路径1010a，且第二成像头在衬底旋转期间在第一时间点追踪第二成像路径1020a。例如，两个成像头可以与图18A中一样地定位和配置。当衬底相对于第一成像头和第二成像头在线性径向方向1810上移动时，第一成像头和第二成像头可以在衬底旋转期间追踪一系列成像路径。例如，如果第一成像头和第二成像头位于衬底的旋转轴线的同一侧，则第一成像头可以在第二时间点追踪成像路径1010b，在第三时间点追踪成像路径1010c，并且在第四时间点追踪成像路径1010d，而第二成像路径可以第二时间点追踪成像路径1020b，在第三时间点追踪成像路径1020c并且在第四时间点追踪成像路径1020d。当第一成像头和第二成像头位于旋转轴线的同一侧时，连串的成像路径{1010a、1010b、1010c、1010d}和{1020a、1020b、1020c、1020d}可以关于衬底沿相同方向行进。例如，如图19A所描绘的，连串的成像路径{1010a、1010b、1010c、1010d}和{1020a、1020b、1020c、020d}都可以在朝向衬底中心的方向上行进。
图19B示出了位于衬底旋转轴线的相对侧的两个成像头的连串环形路径。与图19A比较，在第一时刻，第一成像头(未在图19B中描绘)和第二成像头(未在图19B中描绘)可以位于衬底的旋转轴线305的相对侧，使得第一成像头在衬底旋转期间在第一时间点追踪第一成像路径1010a，且第二成像头在衬底旋转期间在第一时间点追踪第二成像路径1020a。例如，两个成像头可以与图18B一样地定位和配置。当衬底相对于第一成像头和第二成像头在线性径向方向1810上移动时，一个头朝向中心轴线移动，而另一个头远离中心轴线移动，第一成像头和第二成像头在衬底旋转期间各自跟踪一系列成像路径。例如，如果第一成像头和第二成像头位于衬底的旋转轴线的相对侧，则第一成像头可以在第二时间点追踪成像路径1010b，在第三时间点追踪成像路径1010c，并且在第四时间点追踪成像路径1010d，而第二成像路径可以第二时间点追踪成像路径1020b，在第三时间点追踪成像路径1020c并且在第四时间点追踪成像路径1020d。当第一成像头和第二成像头位于旋转轴线的相对侧时，连串的成像路径{1010a、1010b、1010c、1010d}和{1020a、1020b、1020c、1020d}可以关于衬底沿相对方向行进。例如，如图19B所描绘，连串的成像路径{1010a、1010b、1010c、1010d}可以沿朝向衬底中心的方向行进，而连串的成像路径{1020a、1020b、1020c、1020d}可以沿远离衬底中心的方向行进。
图19C示出了位于衬底旋转轴线的同一侧的两个成像头的交错环形路径。在第一时刻，第一成像头(未在图19C中描绘)和第二成像头(未在图19C中描绘)可以位于衬底310的旋转轴线305的同一侧，使得第一成像头在衬底旋转期间在第一时间点追踪第一成像路径1010a，且第二成像头在衬底旋转期间在第一时间点追踪第二成像路径1020a。当衬底相对于第一成像头和第二成像头在线性径向方向1810上移动时，第一成像头和第二成像头可以在衬底旋转期间追踪一系列成像路径。例如，如果第一成像头和第二成像头位于衬底的旋转轴线的同一侧，则第一成像头可以在第二时间点追踪成像路径1010b，在第三时间点追踪成像路径1010c，并且在第四时间点追踪成像路径1010d，而第二成像路径可以第二时间点追踪成像路径1020b，在第三时间点追踪成像路径1020c并且在第四时间点追踪成像路径1020d。连串的成像路径{1010a、1010b、1010c、1010d}和{1020a、1020b、1020c、1020d}可以是交错的，使得通过交替的成像头来追踪朝向或远离衬底中心的连串的成像路径。当第一成像头和第二成像头位于旋转轴线的同一侧时，连串的成像路径{1010a、1010b、1010c、1010d}和{1020a、1020b、1020c、1020d}可以关于衬底沿相同方向行进。例如，如图19C所描绘的，连串的成像路径{1010a、1010b、1010c、1010d}和{1020a、1020b、1020c、1020d}都可以在朝向衬底中心的方向上行进。
图19D示出了位于衬底旋转轴线的相对侧的两个成像头的交错环形路径。在第一时刻，第一成像头(未在图19D中描绘)和第二成像头(未在图19D中描绘)可以位于衬底310的旋转轴线305的相对侧，使得第一成像头在衬底旋转期间在第一时间点追踪第一成像路径1010a，且第二成像头在衬底旋转期间在第一时间点追踪第二成像路径1020a。当衬底相对于第一成像头和第二成像头在线性径向方向1810上移动时，一个头朝向中心轴线移动，而另一个头远离中心轴线移动，第一成像头和第二成像头在衬底旋转期间各自跟踪一系列成像路径。例如，如果第一成像头和第二成像头位于衬底的旋转轴线的相对侧，则第一成像头可以在第二时间点追踪成像路径1010b，在第三时间点追踪成像路径1010c，并且在第四时间点追踪成像路径1010d，而第二成像路径可以第二时间点追踪成像路径1020b，在第三时间点追踪成像路径1020c并且在第四时间点追踪成像路径1020d。连串的成像路径{1010a、1010b、1010c、1010d}和{1020a、1020b、1020c、1020d}可以是交错的，使得通过交替的成像头来追踪朝向或远离衬底中心的连串的成像路径。当第一成像头和第二成像头位于旋转轴线的相对侧时，连串的成像路径{1010a、1010b、1010c、1010d}和{1020a、1020b、1020c、1020d}可以关于衬底沿相对方向行进。例如，如图19D所描绘，连串的成像路径{1010a、1010b、1010c、1010d}可以沿朝向衬底中心的方向行进，而连串的成像路径{1020a、1020b、1020c、1020d}可以沿远离衬底中心的方向行进。
图20示出了由于头相对于衬底的非径向运动而造成的成像头的旋转扫描方向。例如，头可以相对于衬底沿方向316移动，该方向不穿过中心轴线。在第一时间点，第一成像头(未在图20中示出)或第二成像头(未在图20中示出)可以位于远离衬底310的纵向轴线315的离轴位置。在这样的情况下，第一成像头或第二成像头可以具有相对于衬底的切线速度，该切线速度在衬底相对于第一成像头或第二成像头移动时改变方向。例如，如图20所描绘的，第二成像头在追踪成像路径1020a时可以具有相对于衬底的切线速度向量2020a，而在追踪成像路径1020c时可以具有相对于衬底的切线速度向量2020b。如图20所示，切向速度向量2020a和切向速度向量2020b可以指向基本上不同的方向。当第一成像头追踪连串的成像路径{1010a、1010b、1010c、1010d}或第二成像头跟踪连串的成像路径{1020a、1020b、1020c、1020d}时，这样的效果可以表现为成像场的旋转。
可以通过反向旋转成像场来补偿成像场的这种旋转。例如，可以使用棱镜系统(诸如δ旋转棱镜、Schmidt旋转器或Dove棱镜)使成像场反向旋转。替代地或附加地，可以通过使用如本文所述的一个或多个反射镜或其他光学元件(例如，分束器(例如，二向色镜))来实现补偿。替代地或附加地，可以通过旋转光学头中的一个或多个传感器来实现补偿。
图21示出了用于分析物检测或分析的方法2100的实例的流程图。在第一操作2110中，方法2100可以包括使开放衬底绕中心轴线旋转，开放衬底上具有固定的分析物的阵列。
在第二操作2120中，方法2100可以包括将具有多个探针的溶液递送到靠近中心轴线的区域，以将溶液引入到开放衬底。
在第三操作2130中，方法2100可以包括将所述溶液分散遍及开放衬底(例如，至少通过离心力)，使得多个探针中的至少一个与固定的分析物中的至少一个结合以形成结合探针。
在第四操作2140中，方法2100可以包括在开放衬底旋转期间，使用第一检测器沿一个或多个扫描路径的第一集合进行开放衬底的第一扫描，同时使用第二检测器沿一个或多个扫描路径的第二集合进行开放衬底的第二扫描。一个或多个扫描路径的第一集合和一个或多个扫描路径的第二集合可以不同。第一检测器或第二检测器可以检测来自结合探针的至少一个信号。第一检测器可以安设在相对于中心轴线的第一径向位置处。第二检测器可以安设在相对于中心轴线的第二径向位置处。第一检测器和第二检测器可以沿相同的线性向量关于中心轴线经历相对运动，以分别生成一个或多个扫描路径的第一集合和一个或多个扫描路径的第二集合。
第一检测器和第二检测器可以以不同的扫描速率操作。例如，第一检测器和第二检测器的不同扫描速率可以分别是第一径向位置和第二径向位置的函数。或者，检测器可以以固定的线速率运行。例如，算法处理可以解决位于内部径向位置的光学头的过采样。
一个或多个扫描路径的第一集合可以包括具有不同半径的一个或多个圆形扫描路径。例如，一个或多个扫描路径的第一集合可以包括至少约1、至少约2、至少约3、至少约4、至少约5、至少约6、至少约7、至少约8、至少约9、至少约10、至少约20、至少约30、至少约40、至少约50、至少约60、至少约70、至少约80、至少约90、至少约100或更多个圆形扫描路径、至多约100、至多约90、至多约80、至多约70、至多约60、至多约50、至多约40、至多约30、至多约20、至多约10、至多约9、至多约8、至多约7、至多约6、至多约5、至多约4、至多约3、至多约2或至多约1个圆形扫描路径，或在由前述的任何两个值限定的范围内的多个圆形扫描路径。
一个或多个扫描路径的第二集合可以包括具有不同半径的一个或多个圆形扫描路径。例如，一个或多个扫描路径的第二集合可以包括至少约1、至少约2、至少约3、至少约4、至少约5、至少约6、至少约7、至少约8、至少约9、至少约10、至少约20、至少约30、至少约40、至少约50、至少约60、至少约70、至少约80、至少约90、至少约100或更多个圆形扫描路径、至多约100、至多约90、至多约80、至多约70、至多约60、至多约50、至多约40、至多约30、至多约20、至多约10、至多约9、至多约8、至多约7、至多约6、至多约5、至多约4、至多约3、至多约2或至多约1个圆形扫描路径，或在由前述的任何两个值限定的范围内的多个圆形扫描路径。
一个或多个扫描路径的第一集合可以包括一个或多个螺旋扫描路径。例如，一个或多个扫描路径的第一集合可以包括至少约1、至少约2、至少约3、至少约4、至少约5、至少约6、至少约7、至少约8、至少约9、至少约10、至少约20、至少约30、至少约40、至少约50、至少约60、至少约70、至少约80、至少约90、至少约100或更多个螺旋扫描路径、至多约100、至多约90、至多约80、至多约70、至多约60、至多约50、至多约40、至多约30、至多约20、至多约10、至多约9、至多约8、至多约7、至多约6、至多约5、至多约4、至多约3、至多约2或至多约1个螺旋扫描路径，或在由前述的任何两个值限定的范围内的多个螺旋扫描路径。
一个或多个扫描路径的第二集合可以包括一个或多个螺旋扫描路径。例如，一个或多个扫描路径的第二集合可以包括至少约1、至少约2、至少约3、至少约4、至少约5、至少约6、至少约7、至少约8、至少约9、至少约10、至少约20、至少约30、至少约40、至少约50、至少约60、至少约70、至少约80、至少约90、至少约100或更多个螺旋扫描路径、至多约100、至多约90、至多约80、至多约70、至多约60、至多约50、至多约40、至多约30、至多约20、至多约10、至多约9、至多约8、至多约7、至多约6、至多约5、至多约4、至多约3、至多约2或至多约1个螺旋扫描路径，或在由前述的任何两个值限定的范围内的多个螺旋扫描路径。
相同的线性向量可以在穿过中心轴线的径向方向上。相同的线性向量可以不在径向方向上(例如，不穿过中心轴线)。该方法可以进一步包括补偿在关于中心轴线的不同径向位置处的不同区域的速度差(诸如如本文中关于图20所描述的切向速度差)。一个或多个扫描路径的第一集合中的给定扫描路径可以包括不同区域。一个或多个扫描路径的第二集合中的给定扫描路径可以包括不同区域。补偿可以包括使用一个或多个棱镜，诸如一个或多个δ旋转棱镜、Schmidt旋转器或Dove棱镜。
第一检测器和第二检测器在相对运动期间可以是基本上静止的。开放衬底在相对运动期间可以经历旋转和平移运动。第一检测器和第二检测器在相对运动期间可以经历运动。开放衬底可以相对于第一检测器和第二检测器经历旋转运动，并且第一检测器和第二检测器可以相对于中心轴线经历线性运动。在开放衬底旋转期间，第一检测器可以经历相对运动。在开放衬底旋转期间，第二检测器可以经历相对运动。当开放衬底基本上静止时，第一检测器可以经历相对运动。当开放衬底基本上静止时，第二检测器可以经历相对运动。
一个或多个扫描路径的第一集合中的给定扫描路径可以包括在相对运动期间扫描的区域。一个或多个扫描路径的第二集合中的给定扫描路径可以包括在相对运动期间扫描的区域。一个或多个扫描路径的第一集合中的给定扫描路径可以不包括在相对运动期间扫描的区域。一个或多个扫描路径的第二集合中的给定扫描路径可以不包括在相对运动期间扫描的区域。
第一检测器和第二检测器可以相对于中心轴线具有相同的角位置。第一检测器和第二检测器可以相对于中心轴线具有不同的角度位置。第一检测器和第二检测器可以相对于中心轴线具有相对的角位置(例如，具有180度的间隔)。
第一检测器可以具有相对于中心轴线至少约1度、至少约2度、至少约3度、至少约4度、至少约5度、至少约6度、至少约7度、至少约8度、至少约9度、至少约10度、至少约15度、至少约20度、至少约25度、至少约30度、至少约35度、至少约40度、至少约45度、至少约50度、至少约55度、至少约60度、至少约65度、至少约70度、至少约75度、至少约80度、至少约81度、至少约82度、至少约83度、至少约84度、至少约85度、至少约86度、至少约87度、至少约88度、至少约89度或更大的角位置、相对于中心轴线至多约89度、至多约88度、至多约87度、至多约86度、至多约85度、至多约84度、至多约83度、至多约82度、至多约81度、至多约80度、至多约75度、至多约70度、至多约65度、至多约60度、至多约55度、至多约50度、至多约45度、至多约40度、至多约35度、至多约30度、至多约25度、至多约20度、至多约15度、至多约10度、至多约9度、至多约8度、至多约7度、至多约6度、至多约5度、至多约4度、至多约3度、至多约2度、至多约1度或更小的角位置，或者相对于中心轴线在由前述的任何两个值限定的范围内的角位置。
第二检测器可以具有相对于中心轴线至少约1度、至少约2度、至少约3度、至少约4度、至少约5度、至少约6度、至少约7度、至少约8度、至少约9度、至少约10度、至少约15度、至少约20度、至少约25度、至少约30度、至少约35度、至少约40度、至少约45度、至少约50度、至少约55度、至少约60度、至少约65度、至少约70度、至少约75度、至少约80度、至少约81度、至少约82度、至少约83度、至少约84度、至少约85度、至少约86度、至少约87度、至少约88度、至少约89度或更大的角位置、相对于中心轴线至多约89度、至多约88度、至多约87度、至多约86度、至多约85度、至多约84度、至多约83度、至多约82度、至多约81度、至多约80度、至多约75度、至多约70度、至多约65度、至多约60度、至多约55度、至多约50度、至多约45度、至多约40度、至多约35度、至多约30度、至多约25度、至多约20度、至多约15度、至多约10度、至多约9度、至多约8度、至多约7度、至多约6度、至多约5度、至多约4度、至多约3度、至多约2度、至多约1度或更小的角位置，或者相对于中心轴线在由前述的任何两个值限定的范围内的角位置。
一个或多个扫描路径的第一集合中的给定扫描路径可以包括第一区域和第二区域。该第一区域和第二区域可以在开放衬底相对于中心轴线的不同径向位置处。第一区域和第二区域可以由第一检测器在空间上分辨。一个或多个扫描路径的第二集合中的给定扫描路径可以包括第一区域和第二区域。该第一区域和第二区域可以在开放衬底相对于中心轴线的不同径向位置处。第一区域和第二区域可以由第二检测器在空间上分辨。
计算机控制系统
本公开内容提供了被编程用于实现本公开内容的方法的计算机控制系统。图1示出了计算机系统101，其被编程或以其他方式配置用于对核酸样品进行测序。计算机系统101可以调节本公开内容的方法和系统的各个方面。
计算机系统101包括中央处理单元(CPU，本文也称为“处理器”和“计算机处理器”)105，其可以是单核或多核处理器，或者是用于并行处理的多个处理器。计算机系统101还包括存储器或存储器位置110(例如，随机存取存储器、只读存储器、闪存)、电子存储单元115(例如，硬盘)、用于与一个或多个其他系统通信的通信接口120(例如，网络适配器)以及外围设备125，诸如高速缓存、其他存储器、数据存储和/或电子显示适配器。存储器110、存储单元115、接口120和外围设备125通过诸如主板等通信总线(实线)与CPU 105通信。存储单元115可以是用于存储数据的数据存储单元(或数据存储库)。计算机系统101借助于通信接口120可操作地耦合到计算机网络(“网络”)130。网络130可以是因特网、互联网和/或外联网，或者与因特网通信的内联网和/或外联网。在一些情况下，网络130是电信和/或数据网络。网络130可以包括一个或多个计算机服务器，其可以实现分布式计算，诸如云计算。在一些情况下，网络130可以借助于计算机系统101实现对等网络，这可以使得耦合到计算机系统101的设备能够起到客户端或服务器的作用。
CPU 105可以执行一系列机器可读指令，该机器可读指令可以体现在程序或软件中。指令可以存储在存储位置如存储器110中。指令可以针对CPU 105，该指令随后可以编程或以其他方式配置CPU 105以实现本公开内容的方法。由CPU 105执行的操作的实例可以包括提取、解码、执行和回写。
CPU 105可以是电路如集成电路的一部分。电路中可以包括系统101的一个或多个其他组件。在一些情况下，该电路是专用集成电路(ASIC)。
存储单元115可以存储文件，诸如驱动程序、库和保存的程序。存储单元115可以存储用户数据，例如用户偏好和用户程序。在一些情况下，计算机系统101可以包括一个或多个附加数据存储单元，所述附加数据存储单元位于计算机系统101外部，诸如位于通过内联网或因特网与计算机系统101通信的远程服务器上。
计算机系统101可通过网络130与一个或多个远程计算机系统通信。例如，计算机系统101可以与用户的远程计算机系统通信。远程计算机系统的实例包括个人计算机(例如，便携式PC)、平板或平板型PC(例如，
Figure BDA0002589086460001071
iPad、
Figure BDA0002589086460001072
Galaxy Tab)、电话、智能手机(例如，
Figure BDA0002589086460001081
iPhone、支持Android的设备、
Figure BDA0002589086460001082
)或个人数字助理。用户可以经由网络130访问计算机系统101。
本文所述的方法可通过机器(例如，计算机处理器)可执行代码的方式来实现，该机器可执行代码存储在计算机系统101的电子存储位置上，例如存储器110或电子存储单元115上。机器可执行代码或机器可读代码可以以软件的形式提供。在使用期间，该代码可由处理器105执行。在一些情况下，可从存储单元115检索代码并将其存储在存储器110上，以供处理器105迅速存取。在一些情况下，可排除电子存储单元115，并且将机器可执行指令存储在存储器110上。
该代码可以被预编译并配置用于由具有适于执行代码的处理器的机器使用，或者可以在运行期间被编译。代码可以用编程语言提供，可以选择编程语言以使代码能够以预编译或即时编译(as-compiled)的方式执行。
本文提供的系统和方法的各个方面，诸如计算机系统101，可以在编程中体现。该技术的各个方面可以被认为是“产品”或“制品”，其一般为在一种类型的机器可读介质上携带或体现的机器(或处理器)可执行代码和/或相关数据的形式。机器可执行代码可以存储在电子存储单元如存储器(例如，只读存储器、随机存取存储器、闪存)或硬盘上。“存储”型介质可以包括计算机的任何或全部有形存储器、处理器等，或其相关模块，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等，其可以在任何时间为软件编程提供非暂时性存储。软件的全部或部分有时可以通过因特网或各种其他电信网络进行通信。例如，这样的通信可以使软件从能够一台计算机或处理器加载到另一台计算机或处理器中，例如从管理服务器或主机加载到应用服务器的计算机平台中。因此，可以承载软件元素的另一类型的介质包括光波、电波和电磁波，诸如跨本地设备之间的物理接口、通过有线和光学陆线网络以及各种空中链路而使用的。携载此类波的物理元件，诸如有线或无线链路、光学链路等，也可以被视为承载软件的介质。如本文所用，除非仅限于非暂时性有形的“存储”介质，否则计算机或机器“可读介质”等术语是指参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。
因此，机器可读介质如计算机可执行代码可采取多种形式，包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括例如光盘或磁盘，诸如任何计算机中的任何存储设备等，诸如可用于实现如附图中所示的数据库等。易失性存储介质包括动态存储器，诸如这样的计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴缆线、铜线和光纤，包括构成计算机系统内的总线的线。载波传输介质可以采取电信号或电磁信号或者声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的那些。因此，计算机可读介质的常见形式包括例如：软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、穿孔卡片纸带、任何其他具有孔洞图案的物理存储介质、RAM、ROM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或匣盒、传送数据或指令的载波、传送此类载波的电缆或链路，或者计算机可以从中读取编程代码和/或数据的任何其他介质。这些形式的计算机可读介质中的许多介质可以参与将一个或多个指令的一个或多个序列携载到处理器以供执行。
计算机系统101可以包括电子显示器135，或者与电子显示器135通信，电子显示器135包括用于向用户提供例如核酸测序信息的用户界面(UI)140。UI的实例包括但不限于图形用户界面(GUI)和基于网络的用户界面。
本公开内容的方法和系统可通过一种或多种算法来实现。算法可以在由中央处理单元105执行时通过软件的方式来实现。
尽管本文已经示出并描述了本发明的优选实施方案，但对本领域技术人员而言显而易见的是：这些实施方案仅以示例的方式提供。本发明不意在受说明书中提供的具体实例的限制。虽然本文已经示出和描述了本公开内容的优选实施方案，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，这些实施方案仅以示例的方式提供。在不偏离本公开内容的情况下，本领域技术人员现将想到许多变化、改变和替代。此外，应当理解，本发明的所有方面不限于本文阐述的特定描述、配置或相对比例，而是取决于各种条件和变量。应当理解，本文所述的本发明实施方案的各种替代方案可用于实践本发明。因此，考虑到本发明还应涵盖任何此类替代、修改、变化或等同物。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等同物。

Claims (111)

1.一种用于处理生物分析物的方法，包括：
(a)提供包括阵列的衬底，所述阵列固定有所述生物分析物，其中所述衬底相对于中心轴线可旋转；
(b)在所述衬底的旋转期间，引导包括多个探针的溶液遍及所述衬底并与所述生物分析物接触，其中所述溶液沿远离所述中心轴线的方向被离心地引导；
(c)使所述生物分析物经受足以在所述多个探针中的至少一个探针与所述生物分析物之间进行反应的条件，以将所述至少一个探针与所述生物分析物偶联；以及
(d)检测来自与所述生物分析物偶联的所述至少一个探针的一个或多个信号，从而分析所述生物分析物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物分析物是核酸分子，并且其中分析所述生物分析物包括鉴定所述核酸分子的序列。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个探针是多个核苷酸。
4.根据权利要求3所述的方法，其中(c)包括在足以将来自所述多个核苷酸的至少一个核苷酸并入与所述核酸分子互补的生长链的条件下，使所述核酸分子经受引物延伸反应。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在(d)中，所述一个或多个信号指示所述至少一个核苷酸的并入。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述多个核苷酸包括核苷酸类似物。
7.根据权利要求3所述的方法，其中所述多个核苷酸是第一规范碱基类型。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括用附加的多个核苷酸重复(b)和(c)，其中所述附加的多个核苷酸是第二规范碱基类型，其中所述第二规范碱基类型不同于所述第一规范碱基类型。
9.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个探针是多个寡核苷酸分子。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物分析物是核酸分子，并且(c)包括在所述至少一个探针与所述核酸分子之间进行互补结合反应，以在(d)中鉴定所述至少一个探针与所述生物分析物之间的同源性的存在。
11.根据权利要求1所述的方法，其中(d)中的所述检测是使用一传感器进行的，该传感器在所述衬底的旋转期间沿非线性路径连续扫描所述阵列。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在(b)之前，(i)当所述衬底静止时将所述溶液分配在所述衬底上，以及(ii)使所述衬底经受旋转以引导所述溶液遍及所述阵列。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：(i)在(b)之前使所述衬底经受旋转，以及(ii)在所述衬底旋转时，将所述溶液分配在所述衬底上。
14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括用不同于所述多个探针的附加的多个探针重复(b)-(d)。
15.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述溶液的流体粘度或所述衬底的旋转速度，以产生相邻于所述阵列的预定厚度的一层所述溶液。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物分析物与固定至所述阵列的珠子偶联。
17.根据权利要求1所述的方法，其中使用一个或多个分配喷嘴将所述溶液引导至所述阵列，所述分配喷嘴被定向为在所述衬底的所述中心轴线处或靠近所述衬底的所述中心轴线。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述阵列包括多个单独可寻址的位置，并且其中所述生物分析物被安设在所述多个单独可寻址的位置中的给定的单独可寻址的位置处。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述阵列具有与之固定的一个或多个附加的生物分析物。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底被纹理化或图案化。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个信号包括一个或多个光信号。
22.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在(d)中检测所述一个或多个信号之前终止所述衬底的旋转。
23.根据权利要求1所述的方法，其中在所述衬底以第一角速度旋转时进行(b)和/或(c)，并且在所述衬底以不同于所述第一角速度的第二角速度旋转时进行(d)。
24.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底相对于所述中心轴线可移动，并且其中当所述衬底位于所述中心轴线的第一位置时进行(b)和/或(c)，并且当所述衬底处于所述中心轴线的第二位置时进行(d)，所述第二位置不同于所述第一位置。
25.根据权利要求24所述的方法，其中在所述第一位置处，所述衬底以第一角速度旋转，并且在所述第二位置处，所述衬底以不同于所述第一角速度的第二角速度旋转。
26.根据权利要求1所述的方法，其中所述阵列是基本上平面的阵列。
27.一种用于处理生物分析物的方法，包括：
(a)提供包括基本上平面的阵列的衬底，所述阵列固定有所述生物分析物，其中所述衬底相对于中心轴线可旋转；
(b)在所述衬底的旋转期间，引导包括多个探针的溶液遍及所述基本上平面的阵列并与所述生物分析物接触；
(c)使所述生物分析物经受足以在所述多个探针中的至少一个探针与所述生物分析物之间进行反应的条件，以将所述至少一个探针与所述生物分析物偶联；以及
(d)检测来自与所述生物分析物偶联的所述至少一个探针的一个或多个信号，从而分析所述生物分析物。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述生物分析物是核酸分子，并且其中分析所述生物分析物包括鉴定所述核酸分子的序列。
29.根据权利要求27所述的方法，其中(d)中的所述检测是使用传感器进行的，所述传感器在所述衬底的旋转期间沿非线性路径连续扫描所述基本上平面的阵列。
30.根据权利要求27所述的方法，其中所述基本上平面的阵列包括多个单独可寻址的位置，并且其中所述生物分析物被安设在所述多个单独可寻址的位置中的给定的单独可寻址的位置处。
31.一种用于分析生物分析物的系统，包括：
衬底，其包括被配置为固定所述生物分析物的阵列，其中所述衬底被配置为相对于中心轴线旋转；
流体流动单元，其包括被配置为将包括多个探针的溶液分配到所述阵列的流体通道，其中在所述衬底的旋转期间，所述溶液沿远离所述中心轴线的方向被离心地引导并使所述溶液在足以将所述多个探针中的至少一个探针与所述生物分析物偶联的条件下与所述生物分析物接触；
检测器，其与所述阵列光学通信，其中所述检测器被配置为检测来自与所述生物分析物偶联的所述至少一个探针的一个或多个信号；以及
一个或多个计算机处理器，其可操作地耦合至所述流体流动单元和所述检测器，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程以(i)引导所述流体流动单元将所述溶液通过所述流体通道分配到所述阵列，在所述衬底的旋转期间，包括所述多个探针的所述溶液沿远离所述中心轴线的方向被离心地引导并使所述溶液与所述生物分析物接触，以及(ii)使用所述检测器检测来自与所述生物分析物偶联的所述至少一个探针的所述一个或多个信号。
32.根据权利要求31所述的系统，其中所述衬底沿所述中心轴线可移动。
33.根据权利要求32所述的系统，其中所述流体通道被配置为当所述衬底位于沿所述中心轴线的第一位置时分配所述溶液，并且其中所述检测器被配置为当所述衬底位于沿所述中心轴线的第二位置时检测所述一个或多个信号，所述第二位置不同于所述第一位置。
34.根据权利要求33所述的系统，其中在所述第一位置处，所述衬底能够以第一角速度旋转，并且在所述第二位置处，所述衬底能够以不同于所述第一角速度的第二角速度旋转。
35.根据权利要求31所述的系统，进一步包括附加的流体通道，所述附加的流体通道包括被配置为将附加的溶液分配到所述阵列，其中所述流体通道和所述附加的流体通道在所述流体通道的出口端口和所述附加的流体通道的出口端口的上游彼此流体隔离。
36.根据权利要求31所述的系统，进一步包括被配置为至少部分地浸入与所述衬底接触的流体中的光学成像物镜，所述光学成像物镜与所述检测器光学通信。
37.根据权利要求36所述的系统，进一步包括环绕所述光学成像物镜的容器，所述容器被配置为保留至少一部分所述流体。
38.根据权利要求31所述的系统，其中所述流体通道不接触所述衬底。
39.根据权利要求31所述的系统，其中所述阵列是基本上平面的阵列。
40.根据权利要求31所述的系统，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程，以在所述衬底旋转之前引导所述流体流动单元将所述溶液通过所述流体通道分配到所述阵列。
41.根据权利要求31所述的系统，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程，以在所述衬底经历旋转时引导所述流体流动单元将所述溶液通过所述流体通道分配到所述阵列。
42.根据权利要求31所述的系统，其中所述检测器被配置为在所述衬底的旋转期间检测所述一个或多个信号。
43.根据权利要求42所述的系统，其中所述检测器被配置为在所述衬底的旋转期间沿非线性路径连续扫描所述阵列。
44.根据权利要求31所述的系统，其中所述检测器被配置为在所述衬底不旋转时检测所述一个或多个信号。
45.根据权利要求31所述的系统，其中所述检测器是光学检测器，并且其中所述一个或多个信号是一个或多个光信号。
46.根据权利要求31所述的系统，其中所述阵列包括多个单独可寻址的位置。
47.根据权利要求46所述的系统，其中所述多个单独可寻址的位置是可单独物理访问的。
48.根据权利要求31所述的系统，其中所述衬底被纹理化或图案化。
49.根据权利要求31所述的系统，进一步包括包含所述衬底的容器。
50.根据权利要求49所述的系统，进一步包括被配置为调节所述容器的环境温度或湿度的环境单元。
51.根据权利要求31所述的系统，其中所述检测器包括时间延迟积分(TDI)传感器或伪TDI快速帧速率传感器。
52.根据权利要求31所述的系统，进一步包括与所述阵列光学通信的附加检测器，其中所述检测器和所述附加检测器被配置为沿不同的路径扫描所述阵列。
53.根据权利要求52所述的系统，其中所述不同的路径是非线性的。
54.根据权利要求31所述的系统，进一步包括在所述阵列与所述检测器之间且与所述阵列和所述检测器光学通信的一个或多个光学器件，其中所述一个或多个光学器件被配置为提供跨所述阵列的光学放大率梯度。
55.根据权利要求54所述的系统，其中所述光学放大率梯度是变形的。
56.一种用于分析生物分析物的系统，包括：
衬底，其包括被配置为固定所述生物分析物的基本上平面的阵列，其中所述衬底被配置为相对于中心轴线旋转；
流体流动单元，其包括被配置为将包括多个探针的溶液分配到所述基本上平面的阵列的流体通道，其中在所述衬底的旋转期间，引导所述溶液遍及所述基本上平面的阵列并使所述溶液在足以将所述多个探针中的至少一个探针与所述生物分析物偶联的条件下与所述生物分析物接触；
检测器，其与所述基本上平面的阵列光学通信，其中所述检测器被配置为检测来自与所述生物分析物偶联的所述至少一个探针的一个或多个信号；以及
一个或多个计算机处理器，其可操作地耦合至所述流体流动单元和所述检测器，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程以(i)引导所述流体流动单元通过所述流体通道将所述溶液分配到所述阵列，在所述衬底的旋转期间，包括所述多个探针的所述溶液被引导遍及所述基本上平面的阵列并使所述溶液与所述生物分析物接触，以及(ii)使用所述检测器检测来自与所述生物分析物偶联的所述至少一个探针的所述一个或多个信号。
57.根据权利要求56所述的系统，进一步包括被配置为至少部分地浸入与所述衬底接触的流体中的光学成像物镜，所述光学成像物镜与所述检测器光学通信。
58.根据权利要求56所述的系统，其中所述检测器包括时间延迟积分(TDI)传感器或伪TDI快速帧速率传感器。
59.根据权利要求56所述的系统，其中所述检测器被配置为在所述衬底的旋转期间检测所述一个或多个信号。
60.根据权利要求59所述的系统，其中所述检测器被配置为在所述衬底的旋转期间沿非线性路径连续地扫描所述阵列。
61.一种用于分析物检测或分析的方法，包括：
(a)使开放衬底绕一中心轴线旋转，所述开放衬底之上具有固定的分析物的阵列；
(b)将具有多个探针的溶液递送到靠近所述中心轴线的区域，以将所述溶液引入到所述开放衬底；
(c)至少通过离心力将所述溶液分散遍及所述开放衬底，使得所述多个探针中的至少一个与所述固定的分析物中的至少一个结合以形成结合探针；以及
(d)使用检测器，通过对所述开放衬底的连续旋转区域扫描来检测来自所述结合探针的至少一个信号。
62.根据权利要求61所述的方法，其中所述连续旋转区域扫描补偿扫描区域内在所述阵列相对于所述中心轴线的不同径向位置处的速度差。
63.根据权利要求62所述的方法，其中所述连续旋转区域扫描包括使用光学成像系统，所述光学成像系统具有基本上横向于沿所述开放衬底的扫描方向的变形放大率梯度，并且其中所述变形放大率梯度至少部分地补偿基本上垂直于所述扫描方向的切向速度差。
64.根据权利要求62所述的方法，其中所述连续旋转区域扫描包括以两种或更多种扫描速率分别读取所述开放衬底上的两个或更多个区域，以至少部分地补偿所述两个或更多个区域中的切向速度差。
65.根据权利要求61所述的方法，其中(d)进一步包括使用与所述检测器和所述开放衬底光学通信的浸没式物镜来检测所述至少一个信号，所述浸没式物镜接触与所述开放衬底接触的流体。
66.根据权利要求65所述的方法，其中所述流体在容器中，并且其中使用电场来调节所述容器的一个或多个表面的疏水性，以保留与所述浸没式物镜和所述开放衬底接触的所述流体的至少一部分。
67.根据权利要求61所述的方法，其中在具有第一操作条件的第一环境中进行所述连续旋转区域扫描，并且其中在具有不同于所述第一操作条件的第二操作条件的第二环境中进行所述溶液的递送。
68.根据权利要求61所述的方法，其中所述固定的分析物包括核酸分子，其中所述多个探针包括荧光标记的核苷酸，并且其中所述荧光标记的核苷酸中的至少一个经由核苷酸互补结合与所述核酸分子中的至少一个结合。
69.根据权利要求61所述的方法，其中所述开放衬底是基本上平面的。
70.一种用于分析物检测或分析的设备，包括：
壳体，其被配置为接收开放衬底，在所述开放衬底上具有固定的分析物的阵列；
一个或多个分配器，其被配置为将具有多个探针的溶液递送到靠近所述开放衬底的中心轴线的区域；
旋转单元，其被配置为使所述开放衬底绕中心轴线旋转，从而至少通过离心力将所述溶液分散遍及所述开放衬底，使得所述多个探针中的至少一个与所述分析物中的至少一个结合以形成结合探针；以及
检测器，其被配置为经由对所述开放衬底的连续旋转区域扫描来检测来自所述结合探针的至少一个信号。
71.根据权利要求70所述的设备，其中所述检测器被配置为补偿扫描区域内在所述阵列相对于所述中心轴线的不同径向位置处的速度差。
72.根据权利要求71所述的设备，其中一个或多个光学器件被配置为生成基本上横向于沿所述开放衬底的扫描方向的变形放大率梯度，并且其中所述变形放大率梯度至少部分地补偿基本上垂直于所述扫描方向的切向速度差。
73.根据权利要求72所述的设备，进一步包括处理器，所述处理器被配置为调节所述变形放大率梯度以补偿相对于所述中心轴线的不同成像径向位置。
74.根据权利要求71所述的设备，其中所述检测器被配置为以两种或更多种扫描速率分别扫描所述开放衬底上的两个或更多个区域，以至少部分地补偿所述两个或更多个区域中的切向速度差。
75.根据权利要求70所述的设备，其中所述检测器包括传感器以及与所述开放衬底光学通信的一个或多个光学器件。
76.根据权利要求70所述的设备，进一步包括与所述检测器和所述开放衬底光学通信的浸没式物镜，所述浸没式物镜被配置为接触与所述开放衬底接触的流体。
77.根据权利要求76所述的设备，进一步包括被配置为保留所述流体的容器，以及电场施加单元，该电场施加单元被配置为调节所述容器的一个或多个表面的疏水性以保留与所述浸没式物镜和所述开放衬底接触的所述流体的至少一部分。
78.根据权利要求76所述的设备，其中所述浸没式物镜被配置为将第一环境与第二环境分开，其中所述第一环境和第二环境具有不同的操作条件。
79.根据权利要求78所述的设备，其中所述浸没式物镜在所述第一环境与所述第二环境之间形成密封。
80.根据权利要求70所述的设备，其中所述检测器被配置为以跨所述开放衬底的非线性扫描路径检测来自所述结合探针的所述至少一个信号。
81.根据权利要求80所述的设备，其中所述非线性扫描路径是基本上螺旋形的扫描路径或基本上环状的扫描路径。
82.一种计算机可读介质，其包括存储在其上的非暂时性指令，所述指令在被执行时使一个或多个计算机处理器实现用于分析物检测或分析的方法，所述方法包括：
使开放衬底绕中心轴线旋转，所述开放衬底上具有固定的分析物的阵列；
将具有多个探针的溶液递送到靠近所述中心轴线的区域，以将所述溶液引入到所述开放衬底；
至少通过离心力将所述溶液分散遍及所述开放衬底，使得所述多个探针中的至少一个与所述固定的分析物中的至少一个结合以形成结合探针；以及
使用检测器经由对所述开放衬底的连续旋转区域扫描来检测来自所述结合探针的至少一个信号。
83.根据权利要求82所述的计算机可读介质，进一步包括使用与所述检测器和所述开放衬底光学通信的浸没式物镜来检测所述至少一个信号，所述浸没式物镜接触与所述开放衬底接触的流体。
84.根据权利要求82所述的计算机可读介质，其中所述固定的分析物包括核酸分子，其中所述多个探针包括荧光标记的核苷酸，并且其中所述荧光标记的核苷酸中的至少一个经由引物延伸反应与所述核酸分子中的至少一个结合。
85.根据权利要求82所述的计算机可读介质，其中所述连续旋转区域扫描补偿扫描区域内在所述阵列相对于所述中心轴线的不同径向位置处的速度差。
86.根据权利要求85所述的计算机可读介质，其中所述连续旋转区域扫描包括使用光学成像系统，所述光学成像系统具有基本上横向于沿所述开放衬底的扫描方向的变形放大率梯度，并且其中所述变形放大率梯度至少部分地补偿基本上垂直于所述扫描方向的切向速度差。
87.根据权利要求86所述的计算机可读介质，其进一步包括调节所述变形放大率梯度以补偿相对于所述中心轴线的不同成像径向位置。
88.根据权利要求85所述的计算机可读介质，其中所述检测器被配置为以两种或更多种扫描速率分别扫描所述开放衬底上的两个或更多个区域，以至少部分地补偿两个或更多个成像区域中的切向速度差。
89.根据权利要求82所述的计算机可读介质，其中所述连续旋转区域扫描包括对基本上垂直于沿所述开放衬底的扫描方向的速度差使用算法补偿。
90.根据权利要求82所述的计算机可读介质，其中所述检测器被配置为以跨所述开放衬底的非线性扫描路径检测来自所述结合探针的所述至少一个信号。
91.一种用于分析物检测或分析的方法，包括：
(a)使开放衬底绕中心轴线旋转，所述开放衬底上具有固定的分析物的阵列；
(b)将具有多个探针的溶液递送到靠近所述中心轴线的区域，以将所述溶液引入到所述开放衬底；
(c)至少通过离心力将所述溶液分散遍及所述开放衬底，使得所述多个探针中的至少一个与所述固定的分析物中的至少一个结合以形成结合探针；以及
(d)在所述开放衬底的旋转期间，使用第一检测器沿一个或多个扫描路径的第一集合进行所述开放衬底的第一扫描，同时使用第二检测器沿一个或多个扫描路径的第二集合进行所述开放衬底的第二扫描，其中一个或多个扫描路径的所述第一集合与一个或多个扫描路径的所述第二集合不同，其中所述第一检测器或所述第二检测器检测来自所述结合探针的至少一个信号，其中所述第一检测器相对于所述中心轴线安设在第一径向位置，其中所述第二检测器相对于所述中心轴线安设在第二径向位置，并且其中所述第一检测器和所述第二检测器经历相对于所述中心轴线沿相同线性向量的相对运动，以分别生成一个或多个扫描路径的所述第一集合和一个或多个扫描路径的所述第二集合。
92.根据权利要求91所述的方法，其中所述第一检测器和所述第二检测器以不同的扫描速率操作。
93.根据权利要求92所述的方法，其中所述第一检测器和所述第二检测器的所述不同扫描速率分别是所述第一径向位置和所述第二径向位置的函数。
94.根据权利要求91所述的方法，其中一个或多个扫描路径的所述第一集合包括多个具有不同半径的圆形扫描路径。
95.根据权利要求91所述的方法，其中一个或多个扫描路径的所述第一集合包括螺旋形扫描路径。
96.根据权利要求91所述的方法，其中所述相同的线性向量在通过所述中心轴线的径向方向上。
97.根据权利要求91所述的方法，其中所述相同的线性向量不在径向方向上。
98.根据权利要求97所述的方法，进一步包括补偿相对于所述中心轴线在不同径向位置处的不同区域的速度方向差，其中一个或多个扫描路径的所述第一集合中的给定扫描路径包括所述不同区域。
99.根据权利要求98所述的方法，其中所述补偿包括使用一个或多个棱镜、使用一个或多个反射镜或旋转一个或多个传感器。
100.根据权利要求91所述的方法，其中所述第一检测器和所述第二检测器在所述相对运动期间基本上是静止的。
101.根据权利要求100所述的方法，其中所述开放衬底在所述相对运动期间经历旋转和平移运动。
102.根据权利要求91所述的方法，其中所述第一检测器和所述第二检测器在所述相对运动期间经历共同运动。
103.根据权利要求102所述的方法，其中(i)所述开放衬底经历相对于所述第一检测器和所述第二检测器的旋转运动，并且(ii)所述第一检测器和所述第二检测器经历相对于所述中心轴线的线性运动。
104.根据权利要求91所述的方法，其中所述第一检测器在扫描期间经历所述相对运动。
105.根据权利要求91所述的方法，其中所述第一检测器在不扫描时经历所述相对运动。
106.根据权利要求91所述的方法，其中一个或多个扫描路径的所述第一集合中的给定扫描路径包括在沿所述相同线性向量的所述相对运动期间扫描的区域。
107.根据权利要求91所述的方法，其中一个或多个扫描路径的所述第一集合不包括在沿所述相同线性向量的所述相对运动期间扫描的区域。
108.根据权利要求91所述的方法，其中所述第一检测器和所述第二检测器相对于所述中心轴线具有相同的角位置。
109.根据权利要求91所述的方法，其中所述第一检测器和所述第二检测器相对于所述中心轴线具有不同的角位置。
110.根据权利要求109所述的方法，其中所述第一检测器和所述第二检测器相对于所述中心轴线具有相对的角位置。
111.根据权利要求91所述的方法，其中一个或多个扫描路径的所述第一集合中的给定扫描路径包括第一区域和第二区域，其中所述第一区域和所述第二区域相对于所述中心轴线处于所述开放衬底的不同径向位置，并且其中所述第一区域和所述第二区域由所述第一检测器在空间上分辨。
CN201880086858.0A 2017-11-17 2018-11-16 用于分析物检测和分析的方法和系统 Pending CN111615425A (zh)

Applications Claiming Priority (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762588139P 2017-11-17 2017-11-17
US62/588,139 2017-11-17
US201862623743P 2018-01-30 2018-01-30
US62/623,743 2018-01-30
US201862664049P 2018-04-27 2018-04-27
US62/664,049 2018-04-27
US15/974,441 US10267790B1 (en) 2017-11-17 2018-05-08 Systems for biological sample processing and analysis
US15/974,543 US10273528B1 (en) 2017-11-17 2018-05-08 Methods and systems for analyte detection and analysis
US15/974,364 US10344328B2 (en) 2017-11-17 2018-05-08 Methods for biological sample processing and analysis
US15/974,543 2018-05-08
US15/974,364 2018-05-08
US15/974,441 2018-05-08
PCT/US2018/061598 WO2019099886A1 (en) 2017-11-17 2018-11-16 Methods and systems for analyte detection and analysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111615425A true CN111615425A (zh) 2020-09-01

Family

ID=66174948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880086858.0A Pending CN111615425A (zh) 2017-11-17 2018-11-16 用于分析物检测和分析的方法和系统

Country Status (9)

Country Link
US (7) US10273528B1 (zh)
EP (2) EP4368727A2 (zh)
JP (2) JP2021503299A (zh)
KR (1) KR20210119869A (zh)
CN (1) CN111615425A (zh)
AU (2) AU2018367626B2 (zh)
CA (1) CA3082479A1 (zh)
IL (3) IL298337B1 (zh)
WO (1) WO2019099886A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113092446A (zh) * 2021-05-21 2021-07-09 厦门大学 基于道威棱镜的90度拉曼信号收集平面光路系统

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11499962B2 (en) 2017-11-17 2022-11-15 Ultima Genomics, Inc. Methods and systems for analyte detection and analysis
US10273528B1 (en) 2017-11-17 2019-04-30 Ultima Genomics, Inc. Methods and systems for analyte detection and analysis
US10512911B1 (en) 2018-12-07 2019-12-24 Ultima Genomics, Inc. Implementing barriers for controlled environments during sample processing and detection
US10801890B1 (en) * 2018-12-17 2020-10-13 Applied Materials, Inc. Measurement system and a method of diffracting light
WO2020185790A1 (en) 2019-03-10 2020-09-17 Ultima Genomics, Inc. Methods and systems for sequence calling
US10900078B2 (en) 2019-03-14 2021-01-26 Ultima Genomics, Inc. Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US10830703B1 (en) 2019-03-14 2020-11-10 Ultima Genomics, Inc. Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US10852518B1 (en) 2019-03-14 2020-12-01 Ultima Genomics, Inc. Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US11118223B2 (en) 2019-03-14 2021-09-14 Ultima Genomics, Inc. Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
EP3963104A4 (en) 2019-05-03 2023-11-08 Ultima Genomics, Inc. FAST-FORWARDING SEQUENCING THROUGH SYNTHESIS METHODS
CN114072523A (zh) 2019-05-03 2022-02-18 阿尔缇玛基因组学公司 用于检测核酸变体的方法
KR20230035702A (ko) 2019-07-10 2023-03-14 울티마 제노믹스, 인크. Rna 시퀀싱 방법
CN116568823A (zh) * 2020-09-30 2023-08-08 阿尔缇玛基因组学公司 用于高通量测序的方法、系统和设备
TWI805192B (zh) * 2022-01-18 2023-06-11 醫華生技股份有限公司 非接觸式分選裝置與其光觸發結構、及生物微粒分選設備
WO2023150633A2 (en) 2022-02-02 2023-08-10 Guardant Health, Inc. Multifunctional primers for paired sequencing reads

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000037680A1 (en) * 1998-12-18 2000-06-29 The Regents Of The University Of California Method for the detection of specific nucleic acid sequences by polymerase nucleotide incorporation
US20030059803A1 (en) * 2001-05-18 2003-03-27 Martina Elisabeth Werner Surface assembly for immobilizing DNA capture probes in genetic assays using enzymatic reactions to generate signal in optical bio-discs and methods relating thereto
CN1526026A (zh) * 2001-05-09 2004-09-01 分析方法和试剂盒
US8945914B1 (en) * 2010-07-08 2015-02-03 Sandia Corporation Devices, systems, and methods for conducting sandwich assays using sedimentation

Family Cites Families (103)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3707723A (en) 1970-10-14 1972-12-26 Rca Corp Light beam scanning
US4611881A (en) 1985-05-20 1986-09-16 General Systems Research, Ltd. Optical apparatus for scanning radiation over a surface
US4962020A (en) 1988-07-12 1990-10-09 President And Fellows Of Harvard College DNA sequencing
CA2116786C (en) 1991-09-18 1997-07-22 Marc D. Porter Dual-wavelength photometer and fiber-optic sensor probe
US5216247A (en) 1992-02-07 1993-06-01 Ying Wang Optical scanning method with circular arc scanning traces
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
US20020022261A1 (en) 1995-06-29 2002-02-21 Anderson Rolfe C. Miniaturized genetic analysis systems and methods
US5641006A (en) 1995-07-13 1997-06-24 Chiron Diagnostics Corporation Liquid supply apparatus and method of operation
KR100306951B1 (ko) * 1995-12-05 2001-11-15 테칸 보스턴, 인코포레이티드 내장된정보과학에의해미세유체공학시스템내의유체유동을구동시키기위해구심가속도를이용하는장치및방법
US6852487B1 (en) * 1996-02-09 2005-02-08 Cornell Research Foundation, Inc. Detection of nucleic acid sequence differences using the ligase detection reaction with addressable arrays
US20030054376A1 (en) 1997-07-07 2003-03-20 Mullis Kary Banks Dual bead assays using cleavable spacers and/or ligation to improve specificity and sensitivity including related methods and apparatus
US5800997A (en) 1996-11-01 1998-09-01 Novartis Finance Corporation Detection of maize fungal pathogens using the polymerase chain reaction
US20020177144A1 (en) 1997-12-30 2002-11-28 Jose Remacle Detection and/or quantification method of a target molecule by a binding with a capture molecule fixed on the surface of a disc
US6139831A (en) 1998-05-28 2000-10-31 The Rockfeller University Apparatus and method for immobilizing molecules onto a substrate
US6320609B1 (en) 1998-07-10 2001-11-20 Nanometrics Incorporated System using a polar coordinate stage and continuous image rotation to compensate for stage rotation
US6743578B1 (en) * 1998-12-18 2004-06-01 The Regents Of The University Of California Method for the detection of specific nucleic acid sequences by polymerase nucleotide incorporation
US6252241B1 (en) 1998-12-28 2001-06-26 Creo, Ltd. Rotational scanning image recording system having both a large format and high resolution
JP2000304688A (ja) 1999-04-16 2000-11-02 Canon Inc 基板測定方法および装置
US6466352B1 (en) 1999-04-23 2002-10-15 Arie Shahar High-resolution reading and writing scan system for planar and cylindrical surfaces
GB9923644D0 (en) 1999-10-06 1999-12-08 Medical Biosystems Ltd DNA sequencing
US20020055112A1 (en) 2000-08-26 2002-05-09 Nila Patil Methods for reducing complexity of nucleic acid samples
US20020172980A1 (en) 2000-11-27 2002-11-21 Phan Brigitte Chau Methods for decreasing non-specific binding of beads in dual bead assays including related optical biodiscs and disc drive systems
US20020074517A1 (en) 2000-12-15 2002-06-20 Andrew Krutchinsky High capacity and scanning speed system for sample handling and analysis
AU2002231189A1 (en) * 2000-12-22 2002-07-08 Burstein Technologies, Inc. Optical bio-discs and methods relating thereto
EP1345026B1 (en) 2002-03-15 2010-05-05 Affymetrix, Inc. System and method for scanning of biological materials
US6831688B2 (en) 2002-04-08 2004-12-14 Recon/Optical, Inc. Multispectral or hyperspectral imaging system and method for tactical reconnaissance
US20050237480A1 (en) 2002-05-13 2005-10-27 The Regents Of The University Of California Chemical modifications to polymer surfaces and the application of polymer grafting to biomaterials
US20030224506A1 (en) 2002-05-30 2003-12-04 Biomicroarrays Inc Tiled biochips and the methods of making the same
US20040071888A1 (en) 2002-05-30 2004-04-15 Symyx Technologies, Inc. Apparatus and method of research for creating and testing thin films
US20070031856A1 (en) * 2002-12-20 2007-02-08 Gilbert Hong Biodisc microarray and its fabrication, use, and scanning
EP1601791B1 (en) 2003-02-26 2016-10-05 Complete Genomics Inc. Random array dna analysis by hybridization
WO2004095034A1 (en) 2003-04-23 2004-11-04 Nagaoka & Co., Ltd. Optical bio-discs including spiral fluidic circuits for performing assays
US8043846B2 (en) 2003-06-13 2011-10-25 The General Hospital Corporation Device and method for contacting picoliter volumes of fluid
US7723099B2 (en) 2003-09-10 2010-05-25 Abbott Point Of Care Inc. Immunoassay device with immuno-reference electrode
JP2007527784A (ja) 2004-02-13 2007-10-04 ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒル マイクロ流体デバイスを作製するための官能性材料及び新規方法
US20050186580A1 (en) 2004-02-23 2005-08-25 Dellinger Douglas J. Quality control method for array manufacture
JP4586421B2 (ja) 2004-06-01 2010-11-24 株式会社ニコン 液浸対物レンズおよび顕微鏡観察装置
US7623289B2 (en) 2004-07-22 2009-11-24 Olympus Corporation Observation apparatus having thermoregulation mechanism
CA2631476C (en) * 2004-12-10 2012-06-19 Simon Fraser University Microfluidic microarray assemblies and methods of manufacturing and using same
JP4001156B2 (ja) 2005-04-01 2007-10-31 東洋紡績株式会社 ポリアミド系混合樹脂フィルムロール、およびその製造方法
GB0508983D0 (en) 2005-05-03 2005-06-08 Oxford Gene Tech Ip Ltd Cell analyser
US7771937B2 (en) 2005-05-20 2010-08-10 University Of Washington Methods for predicting late onset Alzheimer disease in an individual
US8333874B2 (en) 2005-12-09 2012-12-18 Flexible Medical Systems, Llc Flexible apparatus and method for monitoring and delivery
PL1987353T3 (pl) 2006-02-21 2012-11-30 Universal Biosensors Pty Ltd Mechanizm przenoszenia płynu
DE102006021797A1 (de) 2006-05-09 2007-11-15 Carl Zeiss Smt Ag Optische Abbildungseinrichtung mit thermischer Dämpfung
US20070290702A1 (en) 2006-06-19 2007-12-20 Credence Systems Corporation System and method for thermal management and gradient reduction
DK3182098T3 (da) 2006-11-20 2023-06-12 Nanotemper Tech Gmbh Hurtig termooptisk karakterisering af biomolekyler
US20080242560A1 (en) 2006-11-21 2008-10-02 Gunderson Kevin L Methods for generating amplified nucleic acid arrays
US20090136932A1 (en) 2007-03-16 2009-05-28 Craighead Harold G Fibers with isolated biomolecules and uses thereof
GB0712008D0 (en) 2007-06-21 2007-08-01 Renishaw Plc Apparatus and method of calibration
US8741570B2 (en) 2008-02-06 2014-06-03 Ludwig-Maximilians-Universitat Munchen Thermo-optical characterisation of nucleic acid molecules
JP4492716B2 (ja) 2008-02-29 2010-06-30 ソニー株式会社 ダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成した基板
US8155409B2 (en) 2008-04-17 2012-04-10 Ruprecht-Karls-Universitat Wave field microscope with sub-wavelength resolution and methods for processing microscopic images to detect objects with sub-wavelength dimensions
US20100151564A1 (en) 2008-12-12 2010-06-17 Beebe David J Biological Work Station
KR101059565B1 (ko) 2009-02-11 2011-08-26 어플라이드 프레시젼, 인코포레이티드 밝은 기준점 표지를 갖는 마이크로어레이 및 그로부터 광 데이터를 수집하는 방법
US8528589B2 (en) * 2009-03-23 2013-09-10 Raindance Technologies, Inc. Manipulation of microfluidic droplets
WO2010126913A1 (en) 2009-04-27 2010-11-04 Gen-Probe Incorporated Methods and kits for use in the selective amplification of target sequences
ES2387368B1 (es) 2009-05-15 2013-08-08 Universidad De Barcelona Metodo y aparato de medida de las fuerzas opticas que actuan sobre una particula
JP5277082B2 (ja) 2009-06-15 2013-08-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ 蛍光分析方法
SG177733A1 (en) * 2009-07-29 2012-02-28 Pyrobett Pte Ltd Method and apparatus for conducting an assay
EP2525905B1 (en) 2010-01-19 2020-11-04 Illumina, Inc. Methods and compositions for processing chemical reactions
US9373016B2 (en) 2010-03-11 2016-06-21 Datalogic Ip Tech S.R.L. Image capturing device
US9795961B1 (en) * 2010-07-08 2017-10-24 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Devices, systems, and methods for detecting nucleic acids using sedimentation
US8962346B2 (en) 2010-07-08 2015-02-24 Sandia Corporation Devices, systems, and methods for conducting assays with improved sensitivity using sedimentation
EP2678444B1 (en) * 2011-02-23 2016-02-17 Eve Biomedical, Inc. Rotation-dependent transcriptional sequencing systems and methods of using
US10864158B2 (en) 2011-04-14 2020-12-15 The Regents Of The University Of California Multilayer thin film drug delivery device and methods of making and using the same
CN103717749A (zh) 2011-04-25 2014-04-09 伯乐生命医学产品有限公司 用于核酸分析的方法和组合物
WO2012162267A2 (en) * 2011-05-20 2012-11-29 Fluidigm Corporation Nucleic acid encoding reactions
US8475739B2 (en) 2011-09-25 2013-07-02 Theranos, Inc. Systems and methods for fluid handling
US9041762B2 (en) 2011-09-26 2015-05-26 Prysm, Inc. 2-D straight-scan on imaging surface with a raster polygon
US20140287423A1 (en) 2011-10-28 2014-09-25 Life Technologies Corporaton Device and method for apportionment and manipulation of sample volumes
US8597882B2 (en) 2012-02-03 2013-12-03 Pyrobett Pte. Ltd. Method and apparatus for conducting an assay
US9628676B2 (en) 2012-06-07 2017-04-18 Complete Genomics, Inc. Imaging systems with movable scan mirrors
EP2956754B1 (en) 2013-02-18 2023-01-11 Labrador Diagnostics LLC Systems and methods for multi-analysis
US9512422B2 (en) 2013-02-26 2016-12-06 Illumina, Inc. Gel patterned surfaces
KR101567195B1 (ko) 2013-03-14 2015-11-06 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 토출 검사 장치 및 기판 처리 장치
WO2014145745A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Lannutti John Core-shell nanofiber-based sensors
US10222304B2 (en) 2013-03-15 2019-03-05 Massachusetts Institute Of Technology Deposition and imaging of particles on planar substrates
US9322037B2 (en) 2013-09-06 2016-04-26 President And Fellows Of Harvard College Cas9-FokI fusion proteins and uses thereof
EP3084523B1 (en) 2013-12-19 2019-07-03 Illumina, Inc. Substrates comprising nano-patterning surfaces and methods of preparing thereof
JP6261357B2 (ja) 2014-01-30 2018-01-17 オリンパス株式会社 顕微鏡および観察方法
KR102308587B1 (ko) 2014-03-19 2021-10-01 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
GB201416422D0 (en) 2014-09-17 2014-10-29 Illumina Cambridge Ltd Flexible tape-based chemistry apparatus
US9891177B2 (en) 2014-10-03 2018-02-13 Kla-Tencor Corporation TDI sensor in a darkfield system
JP2016127080A (ja) 2014-12-26 2016-07-11 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
TWI627588B (zh) 2015-04-23 2018-06-21 日商思可林集團股份有限公司 檢查裝置及基板處理裝置
WO2016172800A1 (en) 2015-04-28 2016-11-03 Aterica Inc. Portable organic molecular sensing device and related systems and methods
EP3325648B1 (en) 2015-07-17 2023-03-29 Illumina, Inc. Polymer sheets for sequencing applications
DE102015118641A1 (de) 2015-10-30 2017-05-04 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Vorrichtung zum optischen Untersuchen einer Probe, Verfahren zum Untersuchen einer Probe und Verfahren zum Versetzen einer Vorrichtung in einen betriebsbereiten Zustand
DE102016120308A1 (de) 2016-10-25 2018-04-26 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Optische Anordnung, Multispot-Scanning-Mikroskop und Verfahren zum Betreiben eines Mikroskops
GB201704769D0 (en) 2017-01-03 2017-05-10 Illumina Inc Flowcell cartridge with floating seal bracket
GB201701691D0 (en) 2017-02-01 2017-03-15 Illumina Inc System and method with reflective fiducials
US10273528B1 (en) 2017-11-17 2019-04-30 Ultima Genomics, Inc. Methods and systems for analyte detection and analysis
US11499962B2 (en) 2017-11-17 2022-11-15 Ultima Genomics, Inc. Methods and systems for analyte detection and analysis
CN112955536B (zh) 2018-08-16 2024-05-17 深圳华大智造科技股份有限公司 手柄装置、定位装置、加载装置及基因测序仪
US10512911B1 (en) 2018-12-07 2019-12-24 Ultima Genomics, Inc. Implementing barriers for controlled environments during sample processing and detection
US20210354126A1 (en) 2018-12-07 2021-11-18 Ultima Genomics, Inc. Implementing barriers for controlled environments during sample processing and detection
US10830703B1 (en) 2019-03-14 2020-11-10 Ultima Genomics, Inc. Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US10900078B2 (en) 2019-03-14 2021-01-26 Ultima Genomics, Inc. Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US11118223B2 (en) 2019-03-14 2021-09-14 Ultima Genomics, Inc. Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
SG11202109764VA (en) 2019-03-14 2021-10-28 Ultima Genomics Inc Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US10852518B1 (en) 2019-03-14 2020-12-01 Ultima Genomics, Inc. Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
CN116568823A (zh) 2020-09-30 2023-08-08 阿尔缇玛基因组学公司 用于高通量测序的方法、系统和设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000037680A1 (en) * 1998-12-18 2000-06-29 The Regents Of The University Of California Method for the detection of specific nucleic acid sequences by polymerase nucleotide incorporation
CN1526026A (zh) * 2001-05-09 2004-09-01 分析方法和试剂盒
US20030059803A1 (en) * 2001-05-18 2003-03-27 Martina Elisabeth Werner Surface assembly for immobilizing DNA capture probes in genetic assays using enzymatic reactions to generate signal in optical bio-discs and methods relating thereto
US20060078935A1 (en) * 2001-05-18 2006-04-13 Werner Martin E Surface assembly for immobilizing DNA capture probes in genetic assays using enzymatic reactions to generate signal in optical bio-discs and methods relating thereto
US8945914B1 (en) * 2010-07-08 2015-02-03 Sandia Corporation Devices, systems, and methods for conducting sandwich assays using sedimentation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113092446A (zh) * 2021-05-21 2021-07-09 厦门大学 基于道威棱镜的90度拉曼信号收集平面光路系统

Also Published As

Publication number Publication date
IL298337A (en) 2023-01-01
US20190153520A1 (en) 2019-05-23
US10273528B1 (en) 2019-04-30
EP3710149A1 (en) 2020-09-23
IL274604A (en) 2020-06-30
IL298337B1 (en) 2024-03-01
US20190153531A1 (en) 2019-05-23
EP3710149A4 (en) 2021-08-11
US10344328B2 (en) 2019-07-09
EP3710149B1 (en) 2024-01-03
AU2024201351A1 (en) 2024-03-21
IL289907A (en) 2022-03-01
EP4368727A2 (en) 2024-05-15
IL274604B (en) 2022-02-01
US11512350B2 (en) 2022-11-29
AU2018367626A1 (en) 2020-05-28
KR20210119869A (ko) 2021-10-06
US11591651B2 (en) 2023-02-28
WO2019099886A1 (en) 2019-05-23
US20210054454A1 (en) 2021-02-25
IL289907B (en) 2022-12-01
US11732298B2 (en) 2023-08-22
US20190271039A1 (en) 2019-09-05
US10267790B1 (en) 2019-04-23
US20210047688A1 (en) 2021-02-18
CA3082479A1 (en) 2019-05-23
AU2018367626B2 (en) 2023-12-07
JP2024010043A (ja) 2024-01-23
JP2021503299A (ja) 2021-02-12
US20190271038A1 (en) 2019-09-05
IL289907B2 (en) 2023-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111615425A (zh) 用于分析物检测和分析的方法和系统
US11747323B2 (en) Methods and systems for analyte detection and analysis
US10830703B1 (en) Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
AU2020239263B2 (en) Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US11155868B2 (en) Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US10852518B1 (en) Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US11268143B2 (en) Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US20210199647A1 (en) Methods, devices, and systems for analyte detection and analysis
US20240027425A1 (en) Methods and systems for analyte detection and analysis

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 40036100

Country of ref document: HK