CN116764694A - 在样品处理和检测期间为受控环境实现屏障 - Google Patents

在样品处理和检测期间为受控环境实现屏障 Download PDF

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Abstract

本文提供了用于处理和/或检测样品的方法。方法可包括在第一区域和第二区域之间提供屏障，其中第一区域包含样品，其中屏障将第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下，其中屏障的一部分包括相干运动的流体；和使用至少部分地包含在第一区域中的检测器来检测来自样品的一个或多个信号，同时将第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下。包含流体的屏障部分可具有低于第一气氛、第二气氛或两者的压力。

Description

在样品处理和检测期间为受控环境实现屏障
本申请是申请日为2019年12月06日、申请号为201980091436.7、发明名称为“在样品处理和检测期间为受控环境实现屏障”的中国专利申请(其对应PCT申请的申请日为2019年12月06日、申请号为PCT/US2019/064916)的分案申请。
交叉引用
本申请要求于2019年10月28日提交的美国专利申请第16/665,559号、2019年10月28日提交的美国专利申请第16/665,540号、2019年6月13日提交的美国专利申请第16/440,026号和2018年12月7日提交的美国临时专利申请第62/776,866号的权益，其各自通过引用全部并入本文。
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的信息。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
样品，包括生物样品和非生物样品，可以在例如具有受控温度、压力和/或湿度的受控环境中处理。此类样品的分析可能涉及检测受控环境内的样品。检测可涉及连续检测(例如，连续扫描)，其中检测器(例如，光度头)和样品之间存在连续的相对运动。检测可能需要物镜和样品之间的接近，例如以实现物镜和样品之间的直接或间接接触。然而，检测活动，例如连续扫描样品的行为，可能破坏受控环境。在一些情况下，保持受控环境的努力可能破坏一个或多个检测器的连续运动。在一些情况下，可能无法在保持受控环境的同时在受控环境内移动检测器，因为例如，检测器的存在或运动可能使密封或保持受控环境变得困难或不再可能，或者检测器的存在或运动可能影响样品，从而影响检测结果。在一些情况下，实施机械密封，例如波纹管或滑动垫圈，以保持受控环境与正常环境(例如，室内环境)分开，这可能会在检测过程中引入不期望的力，并阻碍或破坏检测器和样品之间的相对运动。此类问题可能会产生不准确和不精确的检测结果。因此，本文认识到需要解决至少上述问题的系统、装置和方法。
本文提供的是可以在受控样品环境和外部环境之间实现的屏障。此类屏障可以允许检测器和样品之间的低摩擦或零摩擦相对运动，同时保持受控的样品环境。屏障可以允许物镜在检测和移动期间直接或间接(例如，通过浸入流体中)接触样品。屏障可以允许涉及在非线性方向(例如，在R、θ坐标系中)和/或线性方向(例如，在X、Y和/或Z坐标系中)的相对运动的连续扫描。有利地，此类屏障可以允许在100％或基本上100％的相对湿度环境中的连续扫描。屏障可以防止湿气逸出样品环境，其在逸出时可能冷凝并影响(例如腐蚀、污染等)敏感设备，例如光学器件和电子器件。此外，屏障可以防止来自外部环境的污染物进入样品环境，这可能污染样品和/或影响流体和/或检测(例如，成像)。
屏障可以包括样品环境和外部环境之间的过渡区域。屏障可以包括流体屏障。屏障可包括来自样品环境、外部环境或两者的流体。屏障可以是低压区域。低压区域可以具有比样品环境、外部环境或两者低的压力。屏障可以包括部分真空。屏障还可包括物理屏障。
在一个方面，提供了一种处理生物分析物的方法，包括：(a)在第一区域和第二区域之间提供屏障，其中第一区域包括具有与其相邻固定的生物分析物的基底，其中屏障将第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下；和(b)使用至少部分包含在第一区域中的检测器来检测来自生物分析物的一个或多个信号或其变化，同时(i)检测器相对于基底进行运动，其中基底和检测器不直接机械接触，并且(ii)将第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下。
在一些实施方案中，屏障的一部分包括整体运动的流体。在一些实施方案中，流体包括空气。在一些实施方案中，屏障的部分包括部分真空。在一些实施方案中，屏障的部分包括来自第一区域、第二区域或两者的流体。
在一些实施方案中，第一气氛保持在与第二气氛的第二湿度或第二湿度范围不同的第一湿度或第一湿度范围。在一些实施方案中，第一气氛具有大于90％的相对湿度。
在一些实施方案中，将第一气氛保持在与第二气氛的第二温度或第二温度范围不同的第一温度或第一温度范围。
在一些实施方案中，第一区域包括第一部分和第二部分，其中将第一部分保持在第一局部气氛下，并且其中将第二部分保持在与第一局部气氛不同的第二局部气氛下。在一些实施方案中，将第一局部气氛保持在与第二局部气氛的第二局部温度或第二局部温度范围不同的第一局部温度或第一局部温度范围。在一些实施方案中，将第一局部气氛保持在与第二局部气氛的第二局部湿度或第二局部湿度范围不同的第一局部湿度或第一局部湿度范围。
在一些实施方案中，检测器是光学检测器，并且其中一个或多个信号是一个或多个光学信号或信号变化。
在一些实施方案中，屏障包括第一固体组分和第二固体组分，其中第一固体组分和第二固体组分不直接机械接触，并且其中第一固体组分相对于第二固体组分是可移动的。在一些实施方案中，屏障的一部分包括整体运动的流体，并且其中该部分设置在第一固体组分和第二固体组分之间。
在一些实施方案中，检测器相对于第一固体组分固定并且其中基底相对于第二固体组分平移方向上固定(translationally fixed)。
在一些实施方案中，基底相对于第二固体组分是可旋转的。
在一些实施方案中，第一固体组分的第一部分被设置在第一区域和第二区域之间，并且其中第一固体组分的第二部分被设置在第二区域和第三区域之间以形成被配置为将第三区域保持在独立于第一气氛和第二气氛的第三气氛的另一屏障的一部分，其中另一屏障的一部分包括整体运动的流体，并且其中第三区域独立于第一区域相对于第一固体组分是可移动的。
在一些实施方案中，第二气氛是室内气氛或环境气氛。
在一些实施方案中，检测器的第一部分在第一区域中并且检测器的第二部分在第二区域中。在一些实施方案中，检测器的第一部分包括至少部分浸入与第一区域中的基底接触的浸没流体中的光学成像物镜。
在一些实施方案中，生物分析物是核酸分子，并且至少部分地基于一个或多个信号或其变化进一步包括鉴定核酸分子或其衍生物的序列。
在一些实施方案中，运动包括选自以下的一个或多个：(i)相对于基底的基本上线性运动和(ii)基本上非线性运动。
在一些实施方案中，检测器相对于基底进行旋转运动。
在一些实施方案中，检测器相对于基底进行平移运动。
在一些实施方案中，检测器相对于基底进行平移运动和旋转运动。
在一些实施方案中，在(b)中，检测器沿着基本上线性的扫描路径扫描基底。
在一些实施方案中，在(b)中，检测器沿着基本上非线性的扫描路径扫描基底。在一些实施方案中，在(b)中，检测器沿着选自环、螺旋和弧的一个或多个扫描路径扫描基底。
在另一个方面，提供了一种用于处理生物分析物的方法，包括：(a)在第一区域和第二区域之间提供屏障，其中第一区域包含生物分析物，其中屏障将第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下，其中屏障的一部分包括整体运动的流体；和(b)使用至少部分地包含在第一区域中的检测器来检测来自生物分析物的一个或多个信号或其变化，同时第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下。
在一些实施方案中，屏障的部分包括来自第一区域、第二区域或两者的流体。
在一些实施方案中，将第一气氛保持在与第二气氛的第二湿度或第二湿度范围不同的第一湿度或第一湿度范围。在一些实施方案中，第一气氛具有大于90％的相对湿度。
在一些实施方案中，将第一气氛保持在与第二气氛的第二温度或第二温度范围不同的第一温度或第一温度范围。
在一些实施方案中，第一区域包括第一部分和第二部分，其中将第一部分保持在第一局部气氛下，并且其中将第二部分保持在与第一局部气氛不同的第二局部气氛下。在一些实施方案中，将第一局部气氛保持在与第二局部气氛的第二局部温度或第二局部温度范围不同的第一局部温度或第一局部温度范围。在一些实施方案中，将第一局部气氛保持在与第二局部气氛的第二局部湿度或第二局部湿度范围不同的第一局部湿度或第一局部湿度范围。
在一些实施方案中，(b)包括在检测时相对于生物分析物移动检测器。
在一些实施方案中，检测器是光学检测器，并且其中一个或多个信号或其变化是一个或多个光学信号或其变化。
在一些实施方案中，屏障包括第一固体组分和第二固体组分，其中第一固体组分和第二固体组分不机械接触，并且其中第一固体组分相对于第二固体组分是可移动的。在一些实施方案中，包括流体的屏障的部分设置在第一固体组分和第二固体组分之间。
在一些实施方案中，检测器相对于第一固体组分固定并且其中生物分析物相对于第二固体组分平移方向上固定。
在一些实施方案中，第一固体组分的第一部分被设置在第一区域和第二区域之间，并且其中第一固体组分的第二部分被设置在第二区域和第三区域之间以形成被配置为将第三区域保持在独立于第一气氛和第二气氛的第三气氛下的另一屏障的一部分，其中另一屏障的一部分包括流体，并且其中第三区域独立于第一区域相对于第一固体组分是可移动的。
在一些实施方案中，第二气氛是室内气氛或环境气氛。
在一些实施方案中，检测器的第一部分在第一区域中并且检测器的第二部分在第二区域中。在一些实施方案中，检测器的第一部分包括至少部分浸入与第一区域中的生物分析物接触的浸没流体中的光学成像物镜。
在一些实施方案中，生物分析物是核酸分子，并且至少部分地基于一个或多个信号或信号变化进一步包括鉴定核酸分子或其衍生物的序列。
在一些实施方案中，流体包括空气。
在另一方面，提供了一种用于处理分析物的系统，包括：第一区域，其被配置为包含(i)包含与其相邻固定的分析物的基底和(ii)检测器的至少一部分；以及屏障，其被设置在第一区域和第二区域之间，其中屏障被配置为在探测器和基底相对于彼此进行相对运动时将第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下，以检测来自分析物的一个或多个信号或其变化。
在一些实施方案中，屏障的一部分被配置为包括整体运动的流体。在一些实施方案中，屏障的一部分被配置为在真空下。在一些实施方案中，屏障的一部分被配置为包括来自第一区域、第二区域或第一区域和第二区域两者的流体。
在一些实施方案中，屏障的一部分被配置为包括空气。
在一些实施方案中，屏障被配置为将第一区域保持在第一湿度或第一湿度范围，其中第一湿度或第一湿度范围不同于第二区域的第二湿度或第二湿度范围。在一些实施方案中，第一气氛具有大于90％的相对湿度。
在一些实施方案中，屏障被配置为将第一区域保持在第一温度或第一温度范围，其中第一温度或第一温度范围不同于第二区域的第二温度或第二温度范围。
在一些实施方案中，第一区域包括第一部分和第二部分，其中屏障被配置为将第一部分保持在第一局部气氛下并且将第二部分保持在与第一局部气氛不同的第二局部气氛下。在一些实施方案中，屏障被配置为将第一局部气氛保持在与第二局部气氛的第二局部温度或第二局部温度范围不同的第一局部温度或第一局部温度范围。在一些实施方案中，屏障被配置为将第一局部气氛保持在与第二局部气氛的第二局部湿度或第二局部湿度范围不同的第一局部湿度或第一局部湿度范围。
在一些实施方案中，检测器至少部分地包含在第一区域中。在一些实施方案中，检测器是光学检测器，并且其中一个或多个信号是一个或多个光学信号或信号变化。在一些实施方案中，检测器的第一部分在第一区域中并且检测器的第二部分在第二区域中。在一些实施方案中，检测器的第一部分包括光学成像物镜，所述光学成像物镜被配置为当基底在第一区域中时至少部分浸入与基底接触的浸没流体中。在一些实施方案中，检测器被配置为在基底静止时进行运动。在一些实施方案中，基底被配置为在检测器静止时进行运动。
在一些实施方案中，屏障包括第一固体组分和第二固体组分，其中第一固体组分和第二固体组分彼此不直接机械接触，并且其中第一固体组分和第二固体组分相对于彼此是可移动的。在一些实施方案中，屏障的一部分被配置为包括整体运动的流体，并且其中该部分被设置在第一固体组分和第二固体组分之间。
在一些实施方案中，检测器被配置为相对于第一固体组分固定，并且其中基底被配置为相对于第二固体组分固定。
在一些实施方案中，检测器被配置为相对于第一固体组分固定，并且其中基底被配置为相对于第二固体组分是可旋转的。
在一些实施方案中，第一固体组分的第一部分被设置在第一区域和第二区域之间，并且其中第一固体组分的第二部分被设置在第二区域和第三区域之间以形成被配置为将第三区域保持在独立于第一气氛和第二气氛的第三气氛下的另一屏障的一部分，其中另一屏障的一部分包括整体运动的流体，并且其中第三区域独立于第一区域相对于第一固体组分是可移动的。
在一些实施方案中，第二气氛是室内气氛或环境气氛。
在另一方面，提供了一种用于处理或分析分析物的系统，包括：腔室和盖，其中腔室包括第一区域，所述第一区域被配置为包含(1)包含在其附近固定的分析物的基底，和(2)检测单元的至少一部分，并且其中盖被配置为与腔室相邻设置；以及流体流动单元，其被配置为当盖邻近所述腔室设置时在设置在腔室和盖之间的位置处提供整体运动的流体，使得将第一区域保持在与位于第一区域外部的第二区域的第二气氛不同的第一气氛下。
在一些实施方案中，整体运动的流体被配置为在腔室和盖之间提供部分真空。
在一些实施方案中，流体流动单元被配置为使用来自第一区域、第二区域或两者的流体来提供整体运动的流体。
在一些实施方案中，流体包括空气。
在一些实施方案中，其中流体流动单元被配置为将第一区域保持在第一湿度或第一湿度范围，其中第一湿度或第一湿度范围不同于第二区域的第二湿度或第二湿度范围。在一些实施方案中，第一气氛具有大于90％的相对湿度。
在一些实施方案中，流体流动单元被配置为将第一区域保持在第一温度或第一温度范围，其中第一温度或第一温度范围不同于第二区域的第二温度或第二温度范围。
在一些实施方案中，第一区域包括第一部分和第二部分，其中流体流动单元被配置为将第一部分保持在第一局部气氛下并且将第二部分保持在不同于第一局部气氛的第二局部气氛下。在一些实施方案中，流体流动单元被配置为将第一局部气氛保持在与第二局部气氛的第二局部温度或第二局部温度范围不同的第一局部温度或第一局部温度范围。在一些实施方案中，流体流动单元被配置为将第一局部气氛保持在与第二局部气氛的第二局部湿度或第二局部湿度范围不同的第一局部湿度或第一局部湿度范围。
在一些实施方案中，检测单元至少部分地包含在第一区域中。在一些实施方案中，检测单元是光学检测单元。在一些实施方案中，检测单元的第一部分在第一区域中并且检测单元的第二部分在第二区域中。在一些实施方案中，检测单元的第一部分包括光学成像物镜，所述光学成像物镜被配置为至少部分浸入与第一区域中的基底接触的浸没流体中。在一些实施方案中，检测单元被配置为在基底静止时进行运动。在一些实施方案中，基底被配置为在检测单元静止时进行运动。在一些实施方案中，相对运动包括选自以下的的一个或多个：(i)基本上线性运动和(ii)基本上非线性运动。在一些实施方案中，检测单元被配置为相对于盖固定。在一些实施方案中，基底被配置为相对于腔室是可旋转的。
在一些实施方案中，检测单元包括一个或多个光学器件。
在一些实施方案中，检测单元包括被配置为捕获来自分析物的信号的传感器。
在一些实施方案中，腔室不与盖机械接触。
在一些实施方案中，盖被配置为相对于腔室移动，或反之亦然。
在一些实施方案中，流体流动单元被配置为在检测单元和基底相对于彼此进行运动时将第一区域保持在第一气氛下。
在一些实施方案中，流体流动单元被配置为在设置在腔室和盖之间的位置中产生负压。
在一些实施方案中，盖的第一部分被设置在第一区域和第二区域之间，并且其中盖的第二部分被设置在第二区域和第三区域之间，其中第二流体流动单元被配置为提供整体运动的流体以将第三区域保持在独立于第一气氛和第二气氛的第三气氛下，并且其中第三区域独立于第一区域相对于盖是可移动的。
在一些实施方案中，第二气氛是室内气氛或环境气氛。
在一些实施方案中，系统还包括可操作地耦合到流体流动单元的控制器，其中控制器被配置为引导流体流动单元以引起流体进行整体运动。
在另一方面，提供了一种系统，其包括：成像物镜，其被配置为检测来自联接到基底的分析物的信号或信号变化；外壳，其被配置为在成像物镜和基底之间容纳一定体积的流体；流体源，其被配置为包含水溶液；以及流体流动单元，其被配置为将所述体积的流体从流体源输送到外壳。
在一些实施方案中，其中水溶液包括洗涤溶液。
在一些实施方案中，水溶液包含浸没缓冲溶液，该浸没缓冲溶液包含盐、表面活性剂和缓冲剂。
在一些实施方案中，水溶液具有8.0至9.0的pH。
在一些实施方案中，系统进一步包括基底。在一些实施方案中，基底包括包含第二水溶液的流体层。在一些实施方案中，水溶液和第二水溶液包含不同的组合物。在一些实施方案中，水溶液和第二水溶液包含相同的组合物。
在另一方面，提供了一种方法，其包括：(a)使成像物镜通过一定体积的流体与基底流体接触，其中流体包括第一水溶液，其中基底包括(i)在其附近固定的分析物，和(ii)与其相邻的流体层，其中流体层包含第二水溶液；和(b)通过成像物镜通过所述体积的流体对所述分析物成像。
在一些实施方案中，该方法还包括相对于基底移动成像物镜，同时保持成像物镜和基底之间的流体接触。
在一些实施方案中，该方法还包括相对于成像物镜移动基底，同时保持成像物镜和基底之间的流体接触。
在一些实施方案中，所述体积的流体具有约200微米(μm)至500μm的厚度。
在一些实施方案中，流体层具有约5μm至50μm的厚度。
在一些实施方案中，该方法还包括(i)断开成像物镜和基底之间的流体接触，以及(ii)使成像物镜和基底进入第二次流体接触。在一些实施方案中，在(i)之后，所述体积的流体的至少一部分保持与成像物镜流体接触。在一些实施方案中，在(i)之后，所述体积的流体的至少一部分保持与基底流体接触。
在一些实施方案中，第一水溶液包含洗涤溶液。
在一些实施方案中，第一水溶液包含浸没缓冲溶液，该浸没缓冲溶液包含盐、表面活性剂和缓冲剂。
在一些实施方案中，第一水溶液具有8.0至9.0的pH。
在一些实施方案中，第一水溶液和第二水溶液包含不同的组合物。
在一些实施方案中，第一水溶液和第二水溶液包含相同的组合物。
在另一方面，提供了一种方法，其包括：(a)通过一定体积的流体使成像物镜与邻近基底固定的分析物流体接触，其中基底包括含有第二水溶液的流体层；和(b)通过成像物镜通过所述体积的流体对分析物成像。
在一些实施方案中，该方法还包括相对于分析物移动成像物镜，同时保持成像物镜和分析物之间的流体接触。
在一些实施方案中，该方法还包括相对于成像物镜移动分析物，同时保持成像物镜和分析物之间的流体接触。
在一些实施方案中，所述体积的流体具有约200μm至500μm的厚度。
在一些实施方案中，流体层具有约5μm至50μm的厚度。
在一些实施方案中，该方法还包括(i)断开成像物镜和分析物之间的流体接触，以及(ii)使成像物镜和分析物进入第二次流体接触。在一些实施方案中，在(i)之后，一定体积的流体的至少一部分保持与成像物镜流体接触。在一些实施方案中，在(i)之后，所述体积的流体的至少一部分保持与分析物流体接触。
在一些实施方案中，第一水溶液包含洗涤溶液。
在一些实施方案中，第一水溶液包含浸没缓冲溶液，该浸没缓冲溶液包含盐、表面活性剂和缓冲剂。
在一些实施方案中，第一水溶液具有8.0至9.0的pH。
在一些实施方案中，第一水溶液和第二水溶液包含不同的组合物。
在一些实施方案中，第一水溶液和第二水溶液包含相同的组合物。
在另一方面，提供了一种用于处理或分析分析物的系统，包括：腔室和盖，其中该腔室包括内部区域并且被配置为包括基底，该基底被配置为将该分析物固定在其附近，其中该盖被配置为与腔室邻近设置；环境单元，其被配置为在内部区域内保持第一局部环境、第二局部环境和第三局部环境，其中该环境单元被配置为将(i)第一局部环境保持在第一温度或温度范围，将(ii)第二局部环境保持在第二温度或温度范围，以及将(iii)第三局部环境保持在第三温度或温度范围，其中第一局部环境被设置在第二局部环境和第三局部环境之上，并且其中第一局部环境位于盖处或靠近盖，并且其中第二局部环境被设置在基底的表面处或基底的表面附近，其中第三局部环境被设置在第一局部环境和第二局部环境之下，并且其中第一温度或温度范围高于第二温度或温度范围和第三温度或温度范围，并且其中第二温度或温度范围低于第三温度或温度范围。
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1A示出了示例屏障系统的横截面侧视图。
图1B示出了图1A的透视图。
图1C示出了示例性浸没光学系统的横截面视图。
图2A示出了保持流体屏障的屏障系统的局部横截面视图。
图2B示出了图2A的屏障系统的缩小视图。
图2C示出了图2A的屏障系统的腔室的透视图。
图3示出了具有多个样品环境的屏障系统。
图4示出了包括不同局部环境的示例性屏障系统。
图5示出了包括示例性屏障系统的处理系统。
图6示出了基底上的阵列的实例。
图7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8显示了在本公开的屏障系统的样品环境中通过对固定有生物分析物的基底进行成像而生成的图像的示例。
图9显示了在本公开的屏障系统的样品环境中通过对固定有生物分析物的基底进行成像而处理的信号数据。
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。
本文提供的是可以在受控的样品环境和外部环境之间实现的屏障。屏障可以包括样品环境和外部环境之间的过渡区域。屏障可以包括流体屏障。屏障可包括来自样品环境、外部环境或两者的流体。屏障可以是低压区域。低压区域可以具有比样品环境、外部环境或两者低的压力。屏障可以包括部分真空。屏障还可包括物理屏障。
有利地，此类屏障可以允许检测器和样品之间的零摩擦或低摩擦相对运动，同时保持受控的样品环境。屏障可以允许涉及在非线性方向(例如，在R、θ坐标系中)和/或线性方向(例如，在X、Y和/或Z坐标系中)的相对运动的连续扫描。屏障可以允许在100％或基本上100％的相对湿度环境中的连续扫描。屏障可以防止湿气逸出样品环境，其在逸出时可能冷凝并影响(例如腐蚀、污染等)敏感设备，例如光学器件。此外，屏障可以防止来自外部环境的污染物进入样品环境，这可能影响流体和/或检测(例如，成像)。
如本文所用，术语“流体”通常是指气体或液体，或其混合物。流体可以包括固体颗粒、液体颗粒(例如，水滴)、气体颗粒(例如，惰性气体原子或非惰性气体分子)或其混合物。流体可以包括蒸汽。流体可包含水分含量。流体可包括空气，例如环境空气、室内空气、大气空气和/或加压空气。流体可以包括分离的或混合物形式的浓缩元素或化合物，例如在混合物中的浓度为至少约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％、99.9％或100％。替代地或另外地，流体可以包含在混合物中浓度为至多约100％、99.9％、99.8％、99.7％、99.6％、99.5％、99.4％、99.3％、99.2％、99.1％、99％、98％、97％、96％、95％、94％、93％、92％、91％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％或更少的浓缩元素或化合物。流体可包含任何颗粒在气态介质中的悬浮液或混合物。流体可包含任何颗粒在液态介质中的悬浮液或混合物。流体可包括薄雾、雾、蒸汽或气溶胶。在一些情况下，流体可包含等离子体。一定体积的流体可以能够流动，例如以随机运动、相干运动和/或整体运动形式。一定体积的流体可具有沿一个或多个方向或朝向参考目的地定向的净平均运动。在一些情况下，相干运动或整体运动的一定体积的流体可能具有沿相同大体方向定向的流线。相干运动或整体运动的一定体积的流体可以与随机运动(例如，不是相干运动、不是整体运动、不具有净平均运动)的流体区分开来。一定体积的流体可具有湍流和/或层流。
如本文所用，术语“样品”通常是指生物样品。本文提供的系统、装置和方法可特别有利于分析可能对环境，例如对环境的温度、压力和/或湿度高度敏感的生物样品。生物样品可以来自任何受试者或活生物体。例如，受试者可以是动物、哺乳动物、禽类、脊椎动物、啮齿动物(例如小鼠)、灵长类动物、猿猴、人类或其他生物体，例如植物。动物可以包括但不限于，农场动物、运动动物和宠物。受试者可以是健康或无症状个体、患有或怀疑患有疾病(例如，癌症)或易患该疾病的个体，和/或需要治疗或怀疑需要治疗的个体。受试者可以是患者。受试者可以是微生物(microorganism)或微生物(microbe)(例如，细菌、真菌、古菌、病毒)。
生物样品可包含任何数量的大分子，例如细胞大分子。生物样品可以是细胞样品。生物样品可以是细胞系或细胞培养样品。生物样品可包括一种或多种细胞。生物样品可以包括一种或多种微生物。生物样品可以是核酸样品或蛋白质样品。生物样品也可以是碳水化合物样品或脂质样品。生物样品可以来自另一个样品。样品可以是组织样品，例如活组织检查、核活组织检查、针抽吸物或细针抽吸物。样品可以是流体样品，例如血液样品、尿液样品或唾液样品。样品可以是皮肤样品。样品可以是脸颊拭子。样品可以是血浆或血清样品。样品可以无细胞或是无细胞样品。无细胞样品可包括细胞外多核苷酸。细胞外多核苷酸可从身体样品中分离，该身体样品可选自血液、血浆、血清、尿液、唾液、粘膜排泄物、痰液、粪便和泪液。
生物样品可包含一种或多种生物颗粒。生物颗粒可以是大分子。生物颗粒可以是小分子。生物颗粒可以是病毒。生物颗粒可以是细胞或细胞衍生物。生物颗粒可以是细胞器。生物颗粒可以是来自细胞群的稀有细胞。生物颗粒可以是任何类型的细胞，包括但不限于原核细胞、真核细胞、细菌、真菌、植物、哺乳动物或其他动物细胞类型、支原体、正常组织细胞、肿瘤细胞或任何其他细胞类型，无论衍生自单细胞或多细胞生物体。生物颗粒可以是细胞的成分(例如，大分子成分)，例如脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、细胞核、细胞器、蛋白质、肽、多肽或其任意组合。RNA可以是编码的或非编码的。例如，RNA可以是信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)或转移RNA(tRNA)。RNA可以是转录物。RNA可以是长度小于200个核酸碱基的小RNA，或长度大于200个核酸碱基的大RNA。小RNA可能包括5.8S核糖体RNA(rRNA)、5S rRNA、转移RNA(tRNA)、微小RNA(miRNA)、小干扰RNA(siRNA)、小核仁RNA(snoRNAs)、Piwi-相互作用RNA(piRNA)、tRNA-衍生的小RNA(tsRNA)和小rDNA衍生的RNA(srRNA)。RNA可以是双链RNA或单链RNA。RNA可以是环状RNA。生物颗粒可以是硬化的细胞。这种硬化的细胞可以包括或可以不包括细胞壁或细胞膜。替代地或另外地，本公开的样品可以包括非生物样品。
如本文所用，术语“分析物”通常是指被分析、测量的一种或多种特性被测定或以其他方式被检验的对象。分析物可以是生物分析物，即例如生物样品，或衍生自生物样品。分析物可以是非生物分析物，即例如非生物样品，或衍生自非生物样品。
如本文所用，涉及第一对象和第二对象之间的关系(例如，第一对象相对于第二对象的运动))时，术语“相对于……运动”或类似的变型(“相对于……可移动的”、“相对于……移动”)通常是指第一对象、第二对象或两者相对于另一个的运动。
如本文所用，术语“检测器”可以指被配置为检测信号的任何设备或设备组件。检测器可以包括物镜。检测器可以包括多个物镜。检测器可以包括成像系统。
每当术语“至少”、“大于”或“大于或等于”在一系列两个或更多个数值中的第一个数值之前时，术语“至少”、“大于”或“大于或等于”适用于该系列数值中的每个数值。例如，大于或等于1、2或3相当于大于或等于1、大于或等于2或大于或等于3。
每当术语“不大于”、“小于”或“小于或等于”在一系列两个或更多个数值中的第一个数值之前时，术语“不大于”、“小于”或“小于或等于”适用于该系列数值中的每个数值。例如，小于或等于3、2或1相当于小于或等于3、小于或等于2或小于或等于1。
流体屏障
本文提供了用于处理和/或检测样品的方法。在一些情况下，该方法可以包括在第一区域(例如，包含样品的区域)和第二区域(例如，外部区域)之间提供屏障。屏障可以将第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下。屏障的一部分可以包括相干运动或整体运动的流体。第一区域可以包括样品。然后，至少部分包含在第一区域中的检测器可以检测来自样品的一个或多个信号，同时第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下。检测器可以不与包含在第一区域中的基底直接机械接触。基底可在其上包含样品。检测器可以与基底流体(fluidic)(或流体(fluid))接触(例如，检测器可以不与基底直接机械接触，但可以通过流体耦合到基底)。检测器可以与基底液体接触。检测器可以与基底气体接触。
在一些情况下，该方法可以包括在第一区域(例如，包含样品的区域)和第二区域(例如，外部区域)之间提供屏障，其中该屏障将第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下。第一区域可以包括样品。然后，至少部分包含在第一区域中的检测器可以在(i)检测器正在进行检测事件时检测来自样品的一个或多个信号，例如当(1)检测器正在进行相对于第一区域的连续低摩擦或零摩擦运动时，(2)探测器以不同的时间间隔(例如，以不连续的方式)相对于第一区域正在进行离散运动，以及(ii)将第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下。检测事件可以包括在检测器和样品之间的相对运动期间成像或扫描。检测事件可以包括在检测器和样品相对于彼此静止时成像或扫描。检测器可以不与包含在第一区域中的基底直接机械接触，其中基底包括其上的样品。检测器可以与基底流体接触。检测器可以与基底液体接触。检测器可以与基底气体接触。
本文提供了用于处理和/或检测样品的系统。在一些情况下，系统可以包括设置在第一区域(例如，包含样品的区域)和第二区域(例如，外部区域)之间的屏障。第一区域可被配置为包含样品。屏障可被配置为将第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下。屏障的一部分可以包括相干运动或整体运动的流体。该系统可以包括至少部分包含在第一区域中的检测器。检测器可被配置为检测来自样品的一个或多个信号，同时将第一区域保持在与第二区域的第二气氛不同的第一气氛下。在一些情况下，检测器可被配置为在检测器正在进行检测事件时检测来自样品的一个或多个信号。例如，检测事件可以包括检测器相对于第一区域的连续低摩擦或零摩擦运动。例如，检测事件可以包括检测器以不同时间间隔(例如，以不连续方式)相对于第一区域的离散运动。检测事件可以包括在检测器和样品之间的相对运动期间成像或扫描。检测事件可以包括在检测器和样品相对于彼此静止时成像或扫描。在一些情况下，第一区域可包括在其上包含样品的基底。例如，样品可以邻近基底固定。在一些情况下，检测器可不与基底直接机械接触。在一些情况下，检测器可以与基底流体接触。检测器可以与基底液体接触。检测器可以与基底气体接触。
图1A和图1B示出了示例性屏障系统100，分别显示了横截面侧视图和透视图。可以在样品环境105(例如，第一区域)和外部环境107(例如，第二区域)之间实现流体屏障113。样品环境105可以是受控环境，其中包括一个或多个样品。外部环境107可以是封闭或开放环境。在一些情况下，外部环境107可以是室内环境或周围环境。在一些情况下，外部环境107也可以是受控环境。
样品环境105区域可由腔室115、板103和流体屏障113限定。流体屏障113可以保持在腔室115和板103之间的物理间隙之间。如本文所用，术语“板”在本文中可互换地称为盖。在一些情况下，物理间隙可以足够大以允许当流体屏障113以其他方式没有在适当位置时，样品环境105和外部环境107之间的流体连通。腔室115和板103可以是独立的，使得腔室115和由此限定的样品环境105区域可相对于板103移动。例如，样品环境105区域可以由板103的不同部分限定，其中腔室115相对于板103的位置不同。腔室115和板103之间的相对运动可以在任何方向上，例如在非线性方向(例如，在R、θ坐标系中)和/或线性方向(例如，在X、Y、和/或Z坐标系中)。例如，相对运动可以是围绕中心轴旋转的，或者沿着任何线性轴是线性的。在一些情况下，致动器单元(例如，线性平台、马达等)和/或结构单元(例如，横梁、支撑件、轨道等)可以限制腔室115和板103之间的相对运动。
板103和腔室115可以不直接机械接触，使得板和腔室之间存在最小距离。板103和腔室115之间的最小距离可为至少约100微米(μm)、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1毫米(mm)、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、1厘米(cm)或更大。替代地或另外地，最小距离可为至多约1cm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm、950μm、900μm、850μm、800μm、750μm、700μm、650μm、600μm、550μm、500μm、450μm、400μm、350μm、300μm、250μm、200μm、150μm、100μm或更小。替代地或另外地，最小距离可以在由前述值中的任意两个限定的范围内。
流体屏障113可以充当样品环境105和外部环境107之间的过渡区域。流体屏障113可以包括来自样品环境、外部环境或两者的流体(例如，空气)。流体屏障113可以是低压区域。流体屏障113可以具有比样品环境、外部环境或两者更低的压力。屏障可以包括部分真空。屏障可以包括承受负压的一个或多个流体体积。在一些情况下，流体屏障113可以是高压区域。例如，流体屏障可具有比样品环境、外部环境或两者更高的压力。流体屏障113可以处于相干运动，例如在相干的流动方向上。流体屏障113可以处于整体运动。流体屏障可包括具有沿一个或多个方向或朝向参考目的地定向的净平均运动的流体体积。在一些情况下，相干运动或整体运动的一定体积的流体可以具有沿相同大体方向定向的流线。可将相干运动或整体运动的流体与不是流体屏障的一部分的随机运动(例如，不是相干运动、不是整体运动、不具有净平均运动)的流体区分开。流体屏障中的流体可具有湍流和/或层流。
样品环境105可以包括基底。一种或多种样品可以固定在基底上或邻近基底。替代地或另外地，一个或多个样品可以其他方式设置在基底上。在一些情况下，腔室115的至少一部分可以是基底或包括基底。在其他情况下，腔室115可以耦合到基底。在一些情况下，基底可以相对于腔室115固定。替代地，基底可以相对于腔室115是可移动的，例如在线性和/或非线性(例如，旋转)方向上。例如，基底可以在XY坐标(和/或Z坐标)上固定到腔室115，但相对于腔室115可旋转。在腔室115相对于板103可移动且基底相对于腔室115可移动的情况下，这两种相对运动可以由或可以不由相同的致动器单元操作。
检测器101可以通过板103(例如通过板103中的孔)从外部环境107突出到样品环境105中。检测器101和孔之间的配合可以是流体密封的，使得当检测器101通过孔配合时没有通过孔的流体连通。替代地或另外地，孔可以被气密密封。替代地，板103可以与检测器101集成。替代地，检测器101可以完全包含在样品环境105中，例如，通过将非面向样品的端部固定到板103。
检测器101的至少一部分可以相对于板103固定。在一些情况下，检测器101可能够独立于板103沿着基本上垂直于板103的平面(例如，通过孔)的轴平移。在一些情况下，检测器101的至少一部分(例如，样品环境区域内的检测器的一部分)可能够独立于板103移动(例如，线性地或非线性地，例如旋转)。
在样品环境105内，检测器101可被配置为使用浸没光学系统检测设置在基底上的一个或多个样品。样品环境105内的检测器的一部分，例如光学成像物镜，可以通过液体流体131介质与基底光学连通。在一些情况下，液体流体介质可以设置在基底的局部区域上。在其他情况下，液体流体介质可以设置在基底表面的整个区域上(例如，穿过腔室115的底部)。替代地，检测器可以在没有液体流体介质的情况下与基底光学连通。
图1C示出了示例性浸没光学系统1100的横截面视图。系统1100可用于对本文所述的基底进行光学成像。系统1100可以与本文别处描述的任何屏障系统集成。该系统可以包括光学成像物镜1110(例如，检测器101)。例如，物镜可能已经突出到样品环境中(例如，通过板103)或可以包含在样品环境中(例如，并固定到板103的表面)。光学成像物镜可以是浸没光学成像物镜。光学成像物镜可被配置为与基底1160光学连通。光学成像物镜可以部分地或完全地被外壳1120包围。外壳可以部分地或完全地围绕光学成像物镜的面向样品的端部。外壳可以固定到光学成像物镜和/或板上。外壳可具有大致杯状的形状或形式。外壳可以是任何容器。外壳可被配置为容纳光学成像物镜将被浸没其中的流体1140(例如水或水溶液或油或有机溶液)。流体可以与基底1160接触。因此，物镜和基底可以流体接触，例如液体接触。
在一些情况下，当物镜1110和基底1160在基本上X-Y平面内进行相对运动(例如，线性运动、非线性运动、旋转运动等)时，物镜和基底可以通过流体1140保持流体接触(例如，液体接触)。
在一些情况下，当物镜1110和基底1160沿Z轴或另一轴(具有Z分量)进行相对运动时，例如当物镜脱离与基底的流体接触(例如，液体接触)时，例如，在不同轮的扫描之间，来自物镜和基底之间的先前流体接触的一定体积的流体1140的至少一部分可以保持与物镜接触。在一些情况下，来自物镜和基底之间的先前流体接触的一定体积的流体1140的至少一部分可以保留在基底上。在一些情况下，这种流体可能成为邻近基底设置的一层或多层水溶液或混合物的水性界面或环境的一部分。在物镜和基底之间的下一次流体接触时，可以在外壳1120中提供新的一定体积的流体，例如在本文别处描述的流体流动管1130的帮助下。
外壳1120可被配置为在基底和外壳之间保持最小距离1150以避免在基底相对于板移动期间外壳和基底1160之间的接触。最小距离可以是至少约100纳米(nm)、200nm、300nm、400nm、500nm、1微米(μm)、2μm、3μm、4μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、1毫米(mm)或更大。替代地或另外地，最小距离可以是至多约1mm、500μm、400μm、300μm、200μm、100μm、50μm、40μm、30μm、20μm、10μm、5μm、4μm、3μm、2μm、1μm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm或更小。替代地或另外地，最小距离可以在由前述值中的任意两个限定的范围内。即使具有最小距离，由于表面张力效应，外壳也可能包含流体。该系统可以包括流体流动管1130，其被配置为将流体1140输送到外壳内部。外壳中的流体1140的体积可以在检测事件期间经由流体流动管连续或间歇地补充和/或洗涤。有利地，流体体积中的任何污染物可以在这种补充和/或洗涤过程中被洗掉。例如，在一些情况下，可以连续补充一定体积的流体。在补充期间，新的一定体积的流体可被引导至外壳，并且外壳中现有的流体体积的至少一部分可润湿到基底的表面上，并且在一些情况下，润湿掉基底表面的边缘。现有的流体体积可以成为基底的水性界面或流体层的一部分。流体流动管可以通过转接器1135连接到外壳。转接器可包括螺纹转接器、压缩转接器或任何其他转接器。
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物镜和开放基底接触的流体的至少一部分。
流体1140可以包括水或水溶液。流体可包括油或有机溶液。流体可以包括水溶液和非水溶液的混合物。在其中流体包括水或一种或多种水溶液的情况下，有利地，此类流体可以特别适合于保持邻近基底1160的水性界面或环境的连续性并促进物镜和基底之间的相互作用。例如，基底1160可以包括一层或多层与其相邻的水溶液或混合物，例如用于化学处理操作和/或保持设置在基底上的分析物或样品。与邻近基底的一层或多层水溶液或混合物接触和/或相对于邻近基底的一层或多层水溶液或混合物移动的流体1140的体积(一个或多个)可能不会破坏或最小化或减轻对此类邻近基底的一层或多层水溶液或混合物的破坏。例如，如果一定体积的流体1140与邻近基底的一层或多层的组合物不混溶，则从物镜到基底上的样品的光学路径可能被破坏，物镜和基底之间的相对运动可能会被破坏，邻近基底的水性界面或环境可能被破坏，不期望的残留物可能在邻近基底或流体体积或两者的一层或多层中生成或留在其中，和/或可能会出现上述任何组合。在一些情况下，流体和一层或多层水溶液或混合物可包含相同的水溶液或混合物。在一些情况下，流体和一层或多层水溶液或混合物可包括不同的水溶液或混合物。
在一些实例中，流体1140包括浸没缓冲溶液。浸没缓冲溶液可具有与化学操作期间使用的洗涤溶液相同的组合物。浸没缓冲溶液和/或洗涤溶液可包含缓冲剂、盐和表面活性剂的组合物。缓冲溶液可具有约8.0至9.0的pH。在一些情况下，流体可具有至少约6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9.0、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5或更大的pH。替代地或另外地，流体可具有至多约9.5、9.4、9.3、9.2、9.1、9.0、8.9、8.8、8.7、8.6、8.5、8.4、8.3、8.2、8.1、8.0、7.9、7.8、7.7、7.6、7.5、7.4、7.3、7.2、7.1、7.0、6.9、6.8、6.7、6.6、6.5或更小的pH。在一些实例中，浸没缓冲溶液包含20毫摩尔(mM)的三(羟甲基)氨基甲烷、110mM的NaCl和0.1％的Triton-X100。
在一些情况下，光学成像物镜1110和外壳1120可以在其中进行化学处理操作的基底上的第一位置和在其中进行检测操作的基底上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。
检测来自分析物的一个或多个信号或其变化的方法可包括使用浸没光学系统。该方法可以包括通过在物镜和基底之间的外壳1120中提供流体1140，使光学成像物镜1110与基底1160流体接触，基底1160包括设置在其上的分析物。可以使用流体流动管1130连续或间歇地补充或洗涤流体。该方法还可以包括，在使物镜与基底流体接触之前，清洗基底的表面。该方法还可以包括，在清洗基底表面之前，使反应混合物与基底表面接触以进行一种或多种化学处理操作。洗涤操作可以防止一种或多种化学处理操作(例如，通过反应混合物)和检测操作之间的污染。例如，这种洗涤操作可以防止核苷酸或其他试剂从化学处理操作带入成像或扫描操作。
该方法还可以包括去除物镜和基底之间的流体接触，例如通过相对于基底提升物镜和/或相对于物镜降低基底。
该方法还包括在同一基底上多次重复检测操作(例如，使光学成像物镜与基底流体接触并去除流体接触)。例如，可以在同一基底上重复检测操作至少2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次、9次、10次、20次、30次、40次、50次、60次、70次、80次、90次、100次或更多次。
流体1140可以包括水或水溶液或混合物。流体可包括油、非水溶液和/或有机溶液或混合物。基底可包括一层或多层与其相邻的水溶液或混合物。基底可包含一层或多层与其相邻的油、非水溶液和/或有机溶液或混合物。流体1140和与其相邻的一层或多层溶液或混合物可分别包含可混溶的组合物。
用于检测的系统和方法可包括如本文所述的浸没物镜系统。
系统可以包括成像物镜，其被配置为检测来自联接到基底的分析物的信号或信号变化；外壳，其被配置为在成像物镜和基底之间容纳一定体积的流体；包含水溶液的流体源；以及被配置为将一定体积的流体从流体源输送到外壳的流体流动单元。外壳可以是物理外壳。水溶液可包括浸没缓冲溶液。基底可包括一个或多个流体层。一个或多个流体层可包含第二水溶液。第二水溶液和水溶液可包含不同的组合物(例如，不同的盐或其浓度、不同的表面活性剂或其浓度、不同的缓冲剂或其浓度、不同的化合物或其混合物或其浓度)。第二水溶液和水溶液可以包含相同的溶液。分析物和物镜可以通过水溶液和第二水溶液流体接触。该系统还可以包括基底。基底可以是如本文别处所述的任何基底。
提供了一种方法，包括使成像物镜通过一定体积的流体与基底流体接触。一定体积的流体可包括第一水溶液。基底可包含(i)与其相邻固定的分析物，和(ii)与其相邻的流体层。流体层可以包括第二水溶液。该方法可以包括通过成像物镜通过一定体积的流体对分析物成像。该方法还可以包括相对于基底移动成像物镜或相对于成像物镜移动基底，或两者，同时保持成像物镜和基底之间的流体接触。该方法还可以包括(i)断开成像物镜和基底之间的流体接触，以及(ii)使成像物镜和基底第二次流体接触。在断开流体接触之后，一定体积的流体的至少一部分可以保持与成像物镜和/或基底流体接触。
提供了一种方法，包括通过包含第一水溶液的一定体积的流体使成像物镜与邻近基底固定的分析物流体接触。基底可以包括一层流体，其包括第二体积的流体。该方法可以包括通过成像物镜通过一定体积的流体对分析物成像。该方法还可以包括相对于基底移动成像物镜或相对于成像物镜移动基底，或两者，同时保持成像物镜和基底之间的流体接触。该方法还可以包括(i)断开成像物镜和分析物之间的流体接触，以及(ii)使成像物镜和分析物第二次流体接触。在断开流体接触之后，一定体积的流体的至少一部分可以保持与成像物镜和/或分析物流体接触。
一定体积的流体可以具有10μm、100μm、1000μm(或1毫米(mm))、10mm、100mm或更大的数量级的厚度(例如，物镜与基底和/或分析物之间的最小距离)。在一些情况下，流体体积的厚度可以是至少约50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm、400μm、410μm、420μm、430μm、440μm、450μm、460μm、470μm、480μm、490μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm或更大。替代地或另外地，一定体积的流体的厚度可具有至多约1000μm、950μm、900μm、850μm、800μm、750μm、700μm、650μm、600μm、550μm、500μm、490μm、480μm、470μm、460μm、450μm、440μm、430μm、420μm、410μm、400μm、390μm、380μm、370μm、360μm、350μm、340μm、330μm、320μm、310μm、300μm、290μm、280μm、270μm、260μm、250μm、240μm、230μm、220μm、210μm、200μm、190μm、180μm、170μm、160μm、150μm、140μm、130μm、120μm、110μm、100μm、90μm、80μm、70μm、60μm、50μm或更小。替代地或另外地，一定体积的流体的厚度可以在前述值中的任意两个的任意范围之间。基底可包括一个或多个流体层，每一层具有相同或不同的流体组合物。流体层可以包括水溶液。流体层可以包括非水溶液。流体层可以是薄膜。在一些情况下，流体层的厚度可为至少约10纳米(nm)、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm或更大。替代地或另外地，流体层的厚度可为至多约1mm、900μm、800μm、700μm、600μm、500μm、400μm、300μm、200μm、100μm、90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm、30μm、20μm、19μm、18μm、17μm、16μm、15μm、14μm、13μm、12μm、11μm、10μm、9μm、8μm、7μm、6μm、5μm、4μm、3μm、2μm、1μm、900mm、800mm、700mm、600mm、500nm、450nm、400nm、350nm、300nm、250nm、200nm、150nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm或更小。替代地或另外地，流体层的厚度可以在前述值中的任意两个的任意范围之间。
图2A示出了保持流体屏障213的屏障系统200的局部横截面视图。图2B示出了屏障系统200的缩小视图。图2C示出了屏障系统200的腔室215的透视图。屏障系统200和/或其各自的组件可以对应于屏障系统100和/或其各自的组件。
屏障系统200包括由板203、腔室215和流体屏障213限定的样品环境205。腔室215和板203可以通过物理间隙分开。样品环境205可以与外部环境207隔离(和/或绝缘)。
流体屏障213可以充当样品环境205和外部环境207之间的过渡区域。流体屏障213可以包括来自样品环境205、外部环境207或两者的流体(例如，空气)。流体屏障213可以是低压区域。流体屏障213可以具有比样品环境、外部环境或两者更低的压力。流体屏障213可以通过流体流动单元例如压力改变装置211来保持。流体屏障213可以包括相干运动或整体运动的流体。
压力改变装置211可以与腔室215集成。例如，如图2A-2C所示，压力改变装置可被集成为腔室215的壁中的流体通道220。例如，可以通过流体通道220施加吸力以从外部环境207或样品环境205或两者吸入流体，以产生局部真空幕(例如，以相干运动、整体运动等)，从而形成流体屏障213。否则，流体可能会受到负压。流体排放物可在流体通道的另一端排出。替代地或另外地，该装置可以不与腔室215集成。流体流动单元和/或压力改变装置211可以通过一个或多个压缩机(例如，以生成负压)、泵(例如，以生成正压)、抽吸设备和/或其他装置来操作以提供过渡区域中的较低压力。腔室215可包括用于实现本公开的流体屏障的一个或多个流体通道220。
虽然两个压力改变装置211在图2A-2C中示出，但应当理解可以存在任意数量的此类装置。例如，可以存在至少约2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50或更多的此类装置。替代地或另外地，可以存在至多约50、40、30、20、10、9、8、7、6、5、4、3或2个此类装置。在一些情况下，一个或多个压力改变装置211可以实现为围绕样品环境区域的环形流体通道，或沿样品环境区域的周边或边界的其他流体通道。在一些情况下，一个或多个额外的流体流动通道(例如，233)可以设置在腔室底部附近以从样品环境区域抽吸过量的流体(例如，液体、气体)。
有利地，流体屏障213可以在样品环境205和外部环境207之间提供低摩擦或零摩擦密封。在一些情况下，通过流体屏障213的流体流速可以是至少约5升/分钟(L/min)、5.5L/min、6L/min、6.5L/min、7L/min、7.5L/min、8L/min、8.5L/min、9L/min、9.5L/min、10L/min、10.5L/min、11L、11.5L/min、12L/min、12.5L/min、13L/min、13.5L/min、14L/min、14.5L/min、15L/min或更大。替代地或另外地，流体流速可以是至多约15L/min、14.5L/min、14L/min、13.5L/min、13L/min、12.5L/min、12L/min、11.5L/min、11L/min、10.5L/min、10L/min、9.5L/min、9L/min、8.5L/min、8L/min、7.5L/min、7L/min、6.5L/min、6L/min、5.5L/min、5L/min或更小。应当理解，流体流速可随不同参数(例如，板与腔室之间的最小距离、压力、温度等)而变化。在一些实例中，对于板203和腔室215之间约500微米的间隙，沿着约0.42米/秒(m/s)的圆周速度，流体流速可为约10L/min或约13毫升/分钟(mL/min)/毫米(mm)。
本公开的系统可以被缩放，例如以具有由同一板限定的多个样品环境区域。图3示出了具有多个样品环境的屏障系统300。屏障系统300和/或其各自的组件可以对应于本文所述的任何其他屏障系统(例如，100和/或200)和/或其各自的组件。
单个板303可以限定至少两个独立的样品环境305、309，其进一步由两个独立的腔室限定。每个样品环境可以独立于其他样品环境进行控制和保持。每个样品环境独立于其他样品环境相对于板303是可移动的。可以在每个样品环境和外部环境之间保持流体屏障。
虽然图3中示出了两个样品环境，但应当理解，本公开的系统可以使用单个板针对任意数量的样品环境实现。例如，在单个板系统中可以有至少约2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50或更多个此类样品环境。替代地或另外地，可以有至多约50、40、30、20、10、9、8、7、6、5、4、3或2个此类样品环境。多个样品环境的任何子集或全部可能够独立于其他样品环境移动。
在一些情况下，板303中的单个检测器可用于检测一个或多个样品环境。替代地或另外地，单个板303可以允许至少两个检测器突出穿过单个板303以平行检测。例如，这种检测器可以经由一个或多个孔321a、321b突出穿过板，孔321a、321b与检测器具有流体密封配合。检测器可以相对于板固定。在一些情况下，多个检测器可以平行检测同一样品环境中的两个不同位置。在一些情况下，多个检测器可以平行检测至少两个不同的样品环境。
虽然图3中示出了两个检测器孔，但应当理解，本公开的系统可以使用单个板针对任意数量的检测器实现。例如，在单个板系统中可以有至少约2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50或更多个检测器。替代地或另外地，可以有至多约50、40、30、20、10、9、8、7、6、5、4、3或2个此类检测器。
可以控制本公开的样品环境(例如，105、205、305、309)。例如，环境可以保持在指定的温度或湿度。环境(或其任何元件)可以保持在至少约20摄氏度(℃)、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃或更高的温度下。替代地，环境可以保持在低于20℃。替代地或另外地，环境(或其任何元素)可以保持在至多约100℃、95℃、90℃、85℃、80℃、75℃、70℃、65℃、60℃、55℃、50℃、45℃、40℃、35℃、30℃、25℃、20℃或更低的温度下。环境可以保持在由前述值中的任意两个限定的范围内的温度下。
样品环境的不同元件，例如其中的腔室、检测器的突出部分、浸没流体、板、基底、溶液和/或样品可以保持在不同温度或不同温度范围内，例如本文描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。
在一些情况下，样品环境可以保持在比外部环境更高的湿度下。在一些情况下，样品环境可以保持在至少约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％的相对湿度下。替代地或另外地，相对湿度可保持在至多约100％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％或更低。替代地或另外地，相对湿度可以保持在由前述值中的任意两个限定的范围内。
环境单元(例如，加湿器、加热器、热交换器、压缩机等)可以配置为调节每个样品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，样品环境的第一部分可以进一步受到样品环境的其他部分的控制。不同的局部部件可能具有不同的局部温度、压力和/或湿度。例如，样品环境可以包括第一内部或局部环境和第二内部或局部环境，例如由密封件分开。在一些情况下，密封件可包括浸没物镜，如本文别处所述。例如，浸没物镜可以是密封件的一部分，该密封件将样品环境分开成具有100％(或基本上100％)相对湿度的第一内部环境和具有不同温度、压力或湿度的第二环境。第二环境可以是或者可以不是周围环境。浸没物镜可以与检测器接触。
图4示出了包括不同局部环境441、442、443的示例性屏障系统400，显示了横截面侧视图。示例性屏障系统400和其中的一个或多个组件可对应于示例性屏障系统100和其中的一个或多个组件。可以在样品环境405(例如，第一区域)和外部环境(例如，第二区域)之间实现流体屏障413。样品环境405可以是受控环境，其中包括一个或多个样品。外部环境可以是封闭环境或开放环境。样品环境405区域可由腔室415、板403和流体屏障413限定。流体屏障413可以保持在腔室415和板403之间的物理间隙之间。腔室415和板403可以是独立的，使得腔室145和由此限定的样品环境405区域相对于板403是可移动的。板403和腔室415可以不直接机械接触，使得板和腔室之间存在最小距离。流体屏障413可以包括来自样品环境、外部环境或两者的流体，并且充当样品环境405和外部环境之间的过渡区域。
样品环境405可以包括基底417。一个或多个样品可以固定在基底417上或邻近基底417。替代地或另外地，一个或多个样品可以其他方式设置在基底417上。在一些情况下，腔室415的至少一部分可以是基底417或包括基底417。在其他情况下，腔室415可以耦合到基底417。在一些情况下，基底417可以相对于腔室415固定。替代地，基底417可以相对于腔室415移动，例如在线性和/或非线性(例如，旋转)方向上。例如，基底417可以在XY坐标(和/或Z坐标)上固定到腔室415，但相对于腔室415可旋转。
检测器401可以通过板403例如通过板403中的孔从外部环境突出到样品环境105中。检测器401的至少一部分可以相对于板403固定。在一些情况下，检测器401可能够独立于板403沿着基本上垂直于板403的平面(例如，通过孔)的轴平移。在样品环境405内，检测器401可被配置为使用浸没光学系统例如关于图1C描述的系统检测设置在基底上的一个或多个样品。样品环境401内的检测器的一部分，例如光学成像物镜，可以通过液体流体431介质与基底光学连通。在一些情况下，液体流体介质可以设置在基底417的局部区域上。替代地，检测器401可以在没有液体流体介质的情况下与基底光学连通。
样品环境405可以包括位于样品环境的不同部分的任意数量的不同局部环境441、442、443。可以调节不同的局部环境。流体屏障413可以在不同的局部环境条件下保持不同的局部环境。例如，局部环境可以保持在局部温度或局部温度范围。例如，局部环境可以保持在局部湿度或局部湿度范围。例如，局部环境可以保持在局部压力或局部压力范围。局部温度可以是至少约20摄氏度(℃)、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃或更高。替代地，局部温度可保持在低于20℃。替代地或另外地，局部温度可以是至多约100℃、95℃、90℃、85℃、80℃、75℃、70℃、65℃、60℃、55℃、50℃、45℃、40℃、35℃、30℃、25℃、20℃或更低。局部环境可以保持在由前述值中的任意两个限定的范围内的局部温度下。局部相对湿度可为至少约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。替代地或另外地，局部相对湿度可为至多约100％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％或更少。替代地或另外地，相对湿度可以保持在由前述值中的任意两个限定的范围内。可以使用本文所述的任何环境单元来保持局部环境。
在图4所示的实例中，位于或靠近样品环境405(或腔室415)顶部的第一局部环境441被保持为样品环境405内的最高局部温度，例如以防止不期望的材料冷凝和滴落到基底417上。第二局部环境442包括在样品环境405(或腔室415)底部或底部附近的湿度源419，例如一滩液体(例如，水)。第二局部环境442可以保持在样品环境405内的第二最高局部温度，例如以从湿度源419生成蒸汽。第三局部环境443位于基底417的表面处或附近，并且保持为样品环境405内的最低局部温度，例如以防止表面变干燥。虽然示出了三个局部环境，但是应当理解，样品环境可以具有保持在不同局部环境条件下的任意数量的不同局部环境，例如至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个局部环境。
检测器401的物镜可以被加热以防止物镜和基底417之间的光学路径的凝结和破坏。替代地或另外地，与基底流体接触的检测器的另一组件或部件可以被加热。如本文所用，术语“加热”通常可以指与加热操作之前的参考温度相比使物体经受温度升高。加热可由本文所述的环境单元进行。加热可以通过加热或保持与检测器和基底接触的一定体积的浸没流体的温度(或其范围)来进行。加热元件可以与物镜(和/或检测器的其他组件)耦合或集成。
提供了一种用于处理或分析分析物的系统，包括：腔室和盖。腔室可以包括内部区域，该内部区域包括配置为固定在其上固定的分析物的基底。盖可以被配置为邻近腔室设置。该系统可以包括环境单元，该环境单元被配置为在内部区域内保持第一局部环境、第二局部环境和第三局部环境。环境单元可以被配置为将第一局部环境保持在第一温度或温度范围，将第二局部环境保持在第二温度或温度范围，以及将第三局部环境保持在第三温度或温度范围。第一局部环境可以设置在第二局部环境和第三局部环境之上。第一局部环境可以在盖处或在盖附近。第二局部环境可以设置在基底表面处或附近。第三局部环境可以设置在第一局部环境和第二局部环境之下。第一温度或温度范围可以高于第二温度或温度范围和第三温度或温度范围。第二温度或温度范围可以低于第三温度或温度范围。
图5示出了包括示例性屏障系统的处理系统500。处理系统500可包括一个或多个模块化组件。
处理系统500可以包括一个或多个屏障系统，例如第一屏障系统505a和第二屏障系统505b。处理系统500的屏障系统(例如，505a、505b)及其一个或多个组件可对应于本文所述的任何屏障系统及其一个或多个组件。虽然图5中示出了两个屏障系统，但应当理解，处理系统可以具有任意数量的屏障系统。
在一些情况下，本公开的任何屏障系统可用于处理替代检测或除检测之外的操作。
例如，本公开的任何屏障系统可以具有一个或多个替代检测器(例如，501)或除检测器之外的操作单元。操作单元可包括一个或多个装置或其组件，并且被配置为促进关于样品或样品环境(或其一个或多个局部环境)的操作。例如，操作单元可以包括一个或多个检测器，该检测器被配置为便于检测来自样品的信号或信号变化。在另一个实例中，操作单元可以包括流体分配器(例如，509a、509b)，其被配置为促进试剂或流体分配到样品。在另一个实例中，操作单元可以包括被配置为促进样品环境的环境调节的环境单元。在另一个实例中，操作单元可以包括光源、热源或湿度源。在另一个实例中，操作单元可以包括任何一个或多个传感器。屏障系统可能有多个相同或不同类型的操作单元。
操作单元(例如，509a)可以通过板(例如，503)例如通过板中的孔从外部环境突出到屏障系统的样品环境中。操作单元和孔之间的配合可以是流体密封的，使得当操作单元通过孔装配时没有通过孔的流体连通。替代地或另外地，孔可以被气密密封。替代地，板可以与操作单元集成，或者操作单元可以与板集成。替代地，操作单元可以完全包含在样品环境中，例如，通过将非面向样品的端部固定到板。在一些情况下，操作单元的至少一部分可以相对于板固定。在一些情况下，操作单元可能够独立于板沿着基本上垂直于板的平面(例如，通过孔)的轴平移。在一些情况下，操作单元的至少一部分(例如，样品环境区域内的操作单元的一部分)可能够独立于板移动(例如，线性地或非线性地，例如旋转)。
在一些情况下，处理系统500可以包括多个模块化板(例如，503a、503b、503c)，这些模块化板可以彼此耦合或以其他方式紧固以形成不间断板503。邻接模块化板之间的配合可以是流体密封的，使得模块化板之间没有流体连通。替代地或另外地，配合可包括气密密封。邻接模块化板(例如，第一模块化板和第二模块化板)可以通过一个或多个紧固机构耦合。紧固机构的实例可包括但不限于互补螺纹、形状配合副、钩环、闩锁、螺纹、螺钉、锁环、夹、钳、叉头、环、角钉、橡皮筋、铆钉、索环、销、线带、纽扣、魔术贴、粘合剂(例如胶水)、胶带、真空、密封件、磁铁、磁密封件、它们的组合，或任何其他类型的紧固机构。
在一些情况下，第一模块化板和第二模块化板可以通过互补的紧固单元彼此紧固。例如，第一模块化板和第二模块化板可以完成形状配合副。第一模块化板可以包括形状配合的凸组件并且第二模块化板可以包括形状配合的凹组件，和/或反之亦然。在一些情况下，第一模块化板的突出型紧固单元的外径可基本上等于第二模块化板的凹陷型紧固单元的内径，或反之亦然，以形成过盈配合。替代地或另外地，两个模块化板可以包括可以紧固在一起的其他类型的互补单元或结构(例如，钩环、闩锁、搭扣、按钮、螺母和螺栓、磁铁等)。替代地或另外地，两个模块化板可以使用其他紧固机构紧固，例如但不限于锁环、夹、钳夹、叉头、环、角钉、橡皮筋、铆钉、索环、销、线带、纽扣、魔术贴、粘合剂(例如胶水)、磁铁或磁场、胶带、其组合或任何其他类型的紧固机构。
在一些情况下，第一模块化板和第二模块化板可以通过中间结构彼此紧固。中间结构可以是第一模块化板和第二模块化板之间的连杆或连接件。在一些情况下，中间结构可以通过本文所述的任何紧固机构中的一个或多个紧固到第一模块化板和第二模块化板中的一个或两个。中间结构可以是实心的。中间结构可以是液体或气体。中间结构可以是凝胶。在一些情况下，中间结构可以作为一个相(例如，液体)施加并且在时间流逝之后转变为另一相(例如，固体)例如以实现紧固。例如，中间结构可包括固化以实现紧固的流体粘附剂。在一些情况下，在施加刺激(例如，热变化、pH变化、压力变化、磁场、电场等)来实现紧固或松开(或两者)时，中间结构可能够从第一相转变为第二相，例如从液体转变为固体或从固体转变为液体。在一些情况下，第一模块化板和/或第二模块化板可包括中间结构。例如，中间结构可以与第一模块化板和/或第二模块化板集成。在一些情况下，第一模块化板和/或第二模块化板部分或全部可能够在施加刺激(例如，热变化、pH变化、压力变化、磁场、电场等)来实现与另一板的紧固或松开(或两者)时，从第一相转变为第二相，例如从液体转变为固体或从固体转变为液体。在一些情况下，当两个模块化板紧固在一起时，两个模块化板中的一个或两个可以被另一个切入或刺穿。
第一模块化板和第二模块化板之间的紧固可以是暂时的，例如允许随后将两个模块化板在不损坏(例如，永久变形、缺陷等)的情况下松开到两个模块化板或具有最小的损坏。在一些情况下，第一模块化板可能够重复且容易地从第二模块化板和/或板503的其余部分松开。
在一些情况下，模块化板可以与另一模块化板或板的其余部分脱离，而不会干扰包括板的其余部分的至少一部分的相应一个或多个屏障系统的一个或多个样品环境，例如在通过一个或多个屏障系统的一个或多个操作单元(例如，试剂分配、洗涤、检测等)的操作期间。有益地，模块化板的脱离可允许进入腔室，例如加载或卸载处理系统500中的腔室。模块化板的脱离还可允许进入屏障系统的腔室的内部，例如从腔室加载或卸载基底。模块化板的脱离还可以允许进入一个或多个耦合到脱离的模块化板或以其他方式与该脱离的模块化板相关联的操作单元，例如用于维护、修理和/或更换一个或多个操作单元。当另一个屏障系统进行正常操作(例如，化学处理操作、检测操作等)时，这种脱离可能发生。在一些情况下，模块化板的脱离可以沿着Z轴或基本上Z轴，或者沿着任何其他轴(例如，X-Y平面等)。在一些情况下，任何模块化板可以与另一个模块化板脱离。在一些情况下，任何模块化板可以相对于另一个模块化板移动。在一些情况下，任何模块化板在脱离期间可以相对于参考坐标移动。在一些情况下，任何模块化板在脱离期间可以相对于参考坐标基本上静止。在一些情况下，第一模块化板(例如，520a、520c等)可以是可移动的，且第二模块化板(例如，520b)可以相对于参考坐标是静止的。
处理系统500可以包括不同的操作站(例如，520a、502b、520c)。操作站可以相对于板503的一部分定位。在一些情况下，单个模块化板可包括用于操作站的一个或多个操作单元。在一些情况下，多个模块化板可包括用于操作站的一个或多个操作单元。在一些情况下，单个模块化板可包括用于多个操作站的一个或多个操作单元。在一些情况下，多个模块化板可包括用于多个操作站的一个或多个操作单元。操作站可以包括化学操作站(例如，520a、520c)，例如用于试剂分配和/或洗涤。操作站可以包括检测站(例如，520b)，例如用于检测信号或信号变化。处理系统的任何屏障系统(例如，505a、505b)可能够在不同的操作站之间行进。替代地或另外地，板503可能够相对于任何屏障系统行进以相对于操作站(例如，相对于板的一部分定位)定位屏障系统。在一些情况下，障碍系统可以提供轨条或轨道507或其他运动路径以允许在不同的操作站之间行进。在一些情况下，不同的障碍系统可以共享相同的轨条或轨道或其他运动路径，用于不同操作系统之间的行进(例如，如图5所示)。在这种情况下，不同的屏障系统可被配置为在相同的轨条或轨道或其他运动路径上彼此独立地移动，或者一致地移动。在一些情况下，不同的屏障系统可能在专用的、单独的轨条或轨道或其他运动路径上移动。在一些情况下，屏障系统的流体屏障可以在板503和屏障系统之间的相对运动期间例如在操作站的切换期间保持。在一些情况下，一个或多个操作单元可能够相对于板503移动(例如沿着垂直于板的轴)或从板503移除以允许屏障系统相对于操作站定位。
本公开的外部环境(例如，107、207)可以是样品环境之外的任何环境。例如，外部环境可以是室内环境。外部环境可以是周围环境。外部环境本身可以被控制，例如经由本文别处描述的一个或多个环境单元。外部环境可以是开放的或者封闭的。在一些情况下，外部环境可能处于室温、压力和/或湿度。在一些情况下，外部环境可能处于环境温度、压力和/或湿度。
本公开的腔室(例如，115、215、415)可以包括基部和侧壁以限定几乎接触板(或盖)的开口。侧壁可以是封闭的连续表面，或多个相邻(和/或邻接)表面。例如，基部可包括基底或为基底。在一些情况下，基部可以耦合到基底。基底可以平移地固定到底部。基底可以相对于基部旋转。平移运动可以包括对象从第一坐标到第二坐标的移动。平移运动可以包括对象的参考点从第一坐标到第二坐标的移动。在一些情况下，腔室的侧壁的至少一部分可以具有足够大的厚度尺寸以允许集成一个或多个流体通道以允许压力改变装置的操作。在一些情况下，腔室的侧壁可以具有足够大的厚度尺寸以保持低压流体屏障。腔室可以全部或部分地包括玻璃、硅、金属如铝、铜、钛、铬或钢，陶瓷如氧化钛或氮化硅，塑料如聚乙烯(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)、酚醛(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、聚砜中的一种或多种、任何前述材料的任何混合物，或任何其他合适的材料。
本公开的基底(例如，417)可以是开放式基底。基底可以是实心基底。基底可以全部或部分地包括玻璃、硅、金属如铝、铜、钛、铬或钢，陶瓷如氧化钛或氮化硅，塑料如聚乙烯(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)、酚醛(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、聚砜中的一种或多种、任何前述材料的任何混合物，或任何其他合适的材料。基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。
基底和/或腔室可以具有任何形状、形式或尺寸。在一些情况下，例如，基底可以具有圆柱体、圆柱壳或圆盘、直角棱柱或任何其他几何形状的一般形式。基底可具有至少约100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、1cm、2cm、3cm、4cm、5cm或更大的厚度(例如，最小尺寸)。基底可具有在由前述值中的任意两个限定的范围内的厚度。基底可具有至少约1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、1米(m)或更大的第一横向尺寸(例如，具有矩形棱柱的一般形状的基底的宽度或具有圆柱体的一般形状的基底的半径)。基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。基底可具有第二横向尺寸(例如具有矩形棱柱的一般形状的基底的长度)或至少约1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、1米(m)或更大。基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。基底的表面可以是平面的或基本上平面的。替代地或另外地，基底的表面可被纹理化或图案化。例如，基底可以包括凹槽、槽、斜坡和/或柱形物。在一些情况下，基底可以包括孔。在一些情况下，基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)。基底可以在基底的整个表面上具有规则的纹理和/或图案。例如，基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，基底可以在基底的整个表面上具有不规则的纹理和/或图案。例如，基底可以具有在基底的参考水平之上或之下的任何任意结构。在一些情况下，基底的纹理可以包括最大尺寸为基底或基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，基底的纹理和/或图案可以限定基底上单独可寻址的位置的至少一部分。纹理化和/或图案化的基底可以是基本上平面的。
基底可以包括阵列。例如，阵列可以位于基底的侧表面上。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。阵列可以是纹理阵列。阵列可以是图案化阵列。图6示出了基底上的单独可寻址位置601的阵列的实例(例如，从顶视图)，图6的小图A显示具有规则线性阵列的基本矩形基底，图6的小图B显示具有规则线性阵列的基本圆形基底，以及图6的小图C显示具有不规则阵列的任意形状的基底。
该阵列可以包括多个单独可寻址的位置(例如，501)。在一些情况下，位置可以对应于基底上的单独可寻址的坐标。替代地或另外地，位置可以对应于基底上的物理结构(例如，孔)。要被检测器处理和/或检测的分析物可以固定到阵列上。阵列可包含一种或多种本文所述的粘合剂，例如一种或多种物理连杆或接合器或化学链接剂或接合器，其与分析物联接或被配置为与分析物联接。例如，阵列可包含与核酸分子联接的接头或衔接子。替代地或另外地，分析物可与珠子联接，并且珠子可固定于阵列。
单独可寻址的位置可包括可用于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、接种、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。替代地或另外地，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。阵列可以在单独可寻址位置的总数或基底表面积的至少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％上涂覆有粘合剂。阵列可以在部分单独可寻址位置或基底表面积的一部分上涂覆有粘合剂，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固定分析物，例如亲水相互作用、疏水相互作用、静电相互作用、物理相互作用(例如，粘附到柱或在孔内沉降)等中的一种或多种。在一些情况下，粘合剂可以通过特定的相互作用固定生物分析物。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核酸分子的寡核苷酸衔接子。替代地或另外地，例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。替代地或另外地，阵列可包含至多约100,000,000、10,000,000、1,000,000、100,000、10,000、1000、100、10或更少的粘合剂。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，单一粘合剂可以结合单一分析物(例如，核酸分子)。在一些情况下，单一粘合剂可以结合多种分析物(例如，多种核酸分子)。在一些情况下，多种粘合剂可以结合单一分析物。尽管本文中的一些实例描述了粘合剂与核酸分子的相互作用，但粘合剂可以固定其他分子(例如蛋白质)、其他颗粒、细胞、病毒、其他生物体等，以及非生物分析物。
在一些情况下，每个位置或此类位置的子集可在其上固定有分析物(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，多个单独可寻址位置的一部分可在其上固定有分析物。固定在基底上的多种分析物可以是模板分析物的拷贝。例如，多种分析物(例如，核酸分子)可以具有序列同源性。在其他情况下，固定在基底上的多种分析物可能不是拷贝。多种分析物可以是相同类型的分析物(例如，核酸分子)或可以是不同类型的分析物(例如，核酸分子、蛋白质分子等)的组合。
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，基底可以被配置为通过在基底的某些部分或特定位置中具有不同类型的粘合剂而在基底的某些部分或特定位置中结合不同类型的分析物。
分析物可以在多个单独可寻址位置的给定单独可寻址位置处固定到阵列。阵列可以有任意数量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。阵列可具有多个单独可寻址的位置，这些位置在由前述值中的任意两个限定的范围内。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，每个单独可寻址的位置可以被电子或数字化定位、识别和/或访问，以用于映射、感测、与装置(例如，检测器、处理器、分配器等)相联系，或以其他方式处理。替代地或另外地，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、矩形、凹坑、凸起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值的任何两个限定的范围内。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值的任何两个限定的范围内。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，仅单独可寻址的位置的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。
虽然本公开的实例描述了固定到基底上的单独可寻址的位置的样品和分析物的处理和/或检测，但本文所述的系统、装置和方法也允许检测基底本身(没有任何样品和/或分析物设置在其上)。
基底可被配置为相对于板移动。这种运动可由一个或多个致动器或其他装置(例如，齿轮、级、致动器、盘、滑轮、马达等)来促进。这种致动器和装置可以通过中间组件直接或间接地机械连接到基底。这种致动器和装置可以是自动化的。替代地或另外地，致动器和装置可以接收手动输入。基底可被配置为以允许检测的任何速度移动。在一些情况下，或旋转运动，旋转轴可以是穿过基底中心的轴。该轴可以是偏心轴。例如，基底可以固定到卡盘(例如真空卡盘)。例如，可以将基底附于旋涂设备的卡盘(诸如真空卡盘)。基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。基底可被配置为以在由前述值中的任意两个限定的范围内的旋转速度旋转。基底可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。基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。
本文提供的流体屏障可以在基底和检测器之间提供零摩擦或低摩擦相对运动。板(耦合到检测器)和腔室(耦合到基底)之间可能没有机械接触。
本公开的检测器(例如，101、1110)可以包括能够检测信号的装置。例如，该信号可以是指示一种或多种组分(例如，掺入的核苷酸、荧光标记、电子信号等)存在或不存在的信号和/或指示一种或多种组分的状态变化的信号。检测器可以检测多个信号。可以在反应例如测序反应之前、期间(或基本上期间)或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。检测器可以实现一种或多种检测方法。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。
可检测信号，例如光学信号(例如，荧光信号)，可在分析物与另一组分(例如，探针)反应时生成。例如，信号可以源自探针和/或分析物。可检测信号可以指示探针和分析物之间的反应或相互作用。可检测信号可以是非光学信号。例如，可检测信号可以是电子信号。可检测信号可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。信号可以在基底运动期间被检测到。信号可以在运动终止后被检测到。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)。
在样品和基底之间的连续线性运动和/或连续非线性(例如，旋转)运动期间，检测器可能够进行连续区域扫描。例如，检测器可以沿着线性或基本上线性的路径扫描基底或阵列。替代地或另外地，检测器可以沿着非线性路径扫描，包括在旋转基底上以环形、螺旋形或弧形扫描。检测器可以是连续区域扫描检测器。连续区域扫描检测器可以包括能够在扫描区域上连续积分的成像阵列传感器。扫描可以与相对运动的物体的图像电子同步。连续区域扫描检测器可以包括时间延迟和积分(TDI)电荷耦合装置(CCD)、混合TDI和/或互补金属氧化物半导体(CMOS)伪TDI。
对于旋转扫描路径，扫描方向可以实质上是(R,θ)坐标系中的θ，其中在θ方向上物体旋转运动。在由扫描系统成像的物体(基底)上的任何视场上，表观速度可以以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基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基底位置处沿一个轴线将基底放大不同的量(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，从而补偿基底上两个位置的切线速度差。该补偿可以是可调节的，以解决基底上不同半径处跨视场的不同速度梯度。在一些情况下，对视场成像可以被分割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扫描。这些速率可以调整为每个区域内的平均投影物体速度。这些区域可以使用一个或多个分束器或一个或多个反射镜来光学地限定。两个或更多个区域可以指向两个或更多个检测器。这些区域可以被定义为单个检测器的区段。
在本文描述的系统、装置和方法可以具有特定的生物学应用。在一些实例中，流体屏障系统可用于核酸测序应用。可以在具有包括阵列的基底的腔室内提供样品环境。多个核酸分子可被固定到阵列中的单独可寻址的位置。标记核苷酸的溶液可以在足以允许至少一个子集的标记核苷酸掺入至少一个子集的多个核酸分子的条件下分配到基底上，如果合适的话(例如，标记核苷酸与核酸分子中的开放位置互补)，且未掺入的核苷酸用洗涤液洗涤。样品环境，包括温度、压力和/或湿度，可以根据在样品环境中使用的特定样品(例如，核酸分子)和/或进行的处理(例如，掺入反应)来保持。然后，在实现流体屏障并由此保持样品环境条件的同时，通过板突出到样品环境中的检测器(如本文别处所述配置的)可以在检测器和基底的相对运动期间，检测来自阵列中单独可寻址的位置的掺入的标记核苷酸的一种或多种可检测信号。例如，基底可以相对于检测器移动，例如以允许检测器检测基底中(或期望的子区域)中的所有单独可寻址的位置。在一些情况下，基底可以在重复循环中进行旋转运动然后是线性运动，使得在每次旋转运动之后，检测器能够扫描环形环，并且在每次线性运动之后，检测器被定位为扫描距基底中心不同半径的另一个环形环。替代地或另外地，基底可以仅进行旋转运动。替代地或另外地，基底可以仅进行线性运动。
在检测期间保持的流体屏障可以在受控样品环境和外部环境之间提供屏障，并允许检测器和样品之间的低摩擦或零摩擦相对运动，同时保持受控的样品环境。有利地，此类屏障可以允许在100％或基本上100％的相对湿度环境中的连续扫描。屏障可以防止湿气逸出样品环境，其在逸出时可能冷凝并影响(例如腐蚀、污染等)敏感设备，例如光学器件。此外，屏障可以防止来自外部环境的污染物进入样品环境，这可能影响流体和/或检测(例如，成像)。
应当理解，本文描述的系统、装置和方法也可以具有非生物应用，例如用于分析非生物样品。
计算机系统
本公开提供了被编程为实现本公开的方法的计算机控制系统。图7示出了被编程或以其他方式配置成处理和/或检测样品的计算机系统701。计算机系统701可以调节本公开的方法和系统的各个方面。计算机系统可被配置为调节本文所述的任何屏障系统或其组件和/或任何处理系统或其组件或与其通信。例如，计算机系统701可以包括或可以是被配置为与本文描述的系统的流体流动单元、致动器和/或检测器通信的控制器。
计算机系统701包括中央处理单元(CPU，本文也称为“处理器”和“计算机处理器”)705，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701还包括存储器或存储器位置710(例如，随机存取存储器、只读存储器、闪存)、电子存储单元715(例如，硬盘)、用于与一个或多个其他系统通信的通信接口720(例如，网络适配器)以及外围设备725，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710、存储单元715、接口720和外围设备725通过诸如主板等通信总线(实线)与CPU 705通信。存储单元715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701借助于通信接口720可操作地耦合到计算机网络(“网络”)730。网络730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730是电信和/或数据网络。网络730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730可以借助于计算机系统701实现对等网络，这可以使得耦合到计算机系统701的设备能够起到客户端或服务器的作用。
CPU 705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710中。指令可以针对CPU 705，该指令随后可以编程或以其他方式配置CPU 705以实现本公开内容的方法。由CPU 705执行的操作的实例可以包括提取、解码、执行和回写。
CPU 705可以是电路如集成电路的一部分。电路中可以包括系统701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715可以存储文件，诸如驱动程序、库和保存的程序。存储单元715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701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701外部，诸如位于通过内联网或因特网与计算机系统701通信的远程服务器上。
计算机系统701可通过网络730与一个或多个远程计算机系统通信。例如，计算机系统701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，iPad、/>Galaxy Tab)、电话、智能手机(例如，/>iPhone、支持Android的设备、/>)或个人数字助理。用户可以经由网络730访问计算机系统701。
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701的电子存储位置上，例如存储器710或电子存储单元715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705执行。在一些情况下，可从存储单元715检索代码并将其存储在存储器710上，以供处理器705迅速存取。在一些情况下，可排除电子存储单元715，并且将机器可执行指令存储在存储器710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701，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701可以包括电子显示器735，或者与电子显示器735通信，电子显示器735包括用于向用户提供例如核酸测序信息的用户界面(UI)740。检测结果给用户。UI还可呈现用于配置本公开的流体屏障系统和/或其组件(例如，压力改变装置、环境单元、检测器、浸没外壳、检测器的运动、板的运动、容器的运动、基底的运动、样品处理等)的控制台。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705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。虽然已经参考上述说明书描述了本发明，但是本文的实施方案的描述和说明不意味着被解释为限制性的。在不偏离本发明的情况下，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。
本发明提供了包括但不限于以下实施方式：
1.一种用于处理生物分析物的方法，包括：
(a)在第一区域和第二区域之间提供屏障，其中所述第一区域包括基底，所述基底具有与其相邻固定的所述生物分析物，其中所述屏障将所述第一区域保持在与所述第二区域的第二气氛不同的第一气氛下；和
(b)使用至少部分包含在所述第一区域中的检测器来检测来自所述生物分析物的一个或多个信号或其变化，同时(i)所述检测器正在进行相对于所述基底的运动，其中所述基底和所述检测器不直接机械接触，以及(ii)将所述第一区域保持在与所述第二区域的所述第二气氛不同的所述第一气氛下。
2.根据实施方式1所述的方法，其中所述屏障的一部分包括整体运动的流体。
3.根据实施方式2所述的方法，其中所述流体包括空气。
4.根据实施方式2-3中任一项所述的方法，其中所述屏障的所述部分包括部分真空。
5.根据实施方式2-4中任一项所述的方法，其中所述屏障的所述部分包括来自所述第一区域、所述第二区域或两者的流体。
6.根据实施方式1-5中任一项所述的方法，其中将所述第一气氛保持在第一湿度或第一湿度范围内，所述第一湿度或第一湿度范围与所述第二气氛的第二湿度或第二湿度范围不同。
7.根据实施方式6所述的方法，其中所述第一气氛具有大于90％的相对湿度。
8.根据实施方式1-7中任一项所述的方法，其中将所述第一气氛保持在第一温度或第一温度范围内，所述第一温度或第一温度范围与所述第二气氛的第二温度或第二温度范围不同。
9.根据实施方式1-8中任一项所述的方法，其中所述第一区域包括第一部分和第二部分，其中将所述第一部分保持在第一局部气氛下，并且其中将所述第二部分保持在与所述第一局部气氛不同的第二局部气氛下。
10.根据实施方式9所述的方法，其中将所述将第一局部气氛保持在第一局部温度或第一局部温度范围，所述第一局部温度或第一局部温度范围与所述第二局部气氛的第二局部温度或第二局部温度范围不同。
11.根据实施方式9-10中任一项所述的方法，其中将所述第一局部气氛保持在第一局部湿度或第一局部湿度范围内，所述第一局部湿度或第一局部湿度范围与所述第二局部气氛的第二局部湿度或第二局部湿度范围不同。
12.根据实施方式1-11中任一项所述的方法，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学信号或信号变化。
13.根据实施方式1-12中任一项所述的方法，其中所述屏障包括第一固体组分和第二固体组分，其中所述第一固体组分和所述第二固体组分不直接机械接触，并且其中所述第一固体组分相对于所述第二固体组分是可移动的。
14.根据实施方式13所述的方法，其中所述屏障的一部分包括整体运动的流体，并且其中所述部分设置在所述第一固体组分和所述第二固体组分之间。
15.根据实施方式13-14中任一项所述的方法，其中所述检测器相对于所述第一固体组分固定，并且其中所述基底相对于所述第二固体组分平移方向上固定。
16.根据实施方式13-15中任一项所述的方法，其中所述基底相对于所述第二固体组分是可旋转的。
17.根据实施方式13-16中任一项所述的方法，其中所述第一固体组分的第一部分被设置在所述第一区域和所述第二区域之间，并且其中所述第一固体组分的第二部分被设置在所述第二区域和第三区域之间，以形成被配置为将所述第三区域保持在第三气氛下的另一屏障的一部分，所述第三气氛独立于所述第一气氛和所述第二气氛，其中所述另一屏障的一部分包括整体运动的流体，并且其中所述第三区域独立于所述第一区域相对于所述第一固体组分是可移动的。
18.根据实施方式1-17中任一项所述的方法，其中所述第二气氛为室内气氛或环境气氛。
19.根据实施方式1-18中任一项所述的方法，其中所述检测器的第一部分在所述第一区域中，并且所述检测器的第二部分在所述第二区域中。
20.根据实施方式19所述的方法，其中所述检测器的所述第一部分包括光学成像物镜，所述光学成像物镜至少部分浸入与所述第一区域中的所述基底接触的浸没流体中。
21.根据实施方式1-20中任一项所述的方法，其中所述生物分析物是核酸分子，并且进一步包括至少部分地基于所述一个或多个信号或其变化鉴定所述核酸分子或其衍生物的序列。
22.根据实施方式1-21中任一项所述的方法，其中所述运动包括选自以下的一个或多个：(i)相对于所述基底的基本上线性运动和(ii)基本上非线性运动。
23.根据实施方式1-22中任一项所述的方法，其中所述检测器相对于所述基底进行旋转运动。
24.根据实施方式1-22中任一项所述的方法，其中所述检测器相对于所述基底进行平移运动。
25.根据实施方式1-22中任一项所述的方法，其中所述检测器相对于所述基底进行平移运动和旋转运动。
26.根据实施方式1-25中任一项所述的方法，其中，在(b)中，所述检测器沿着基本上线性的扫描路径扫描所述基底。
27.根据实施方式1-25中任一项所述的方法，其中，在(b)中，所述检测器沿着基本上非线性的扫描路径扫描所述基底。
28.根据实施方式27所述的方法，其中，在(b)中，所述检测器沿着选自环、螺旋和弧的一个或多个扫描路径扫描所述基底。
29.一种用于处理生物分析物的方法，包括：
(a)在第一区域和第二区域之间提供屏障，其中所述第一区域包括所述生物分析物，其中所述屏障将所述第一区域保持在与所述第二区域的第二气氛不同的第一气氛下，其中所述屏障的一部分包括整体运动的流体；和
(b)使用至少部分包含在所述第一区域中的检测器来检测来自所述生物分析物的一个或多个信号或其变化，同时将所述第一区域保持在与所述第二区域的所述第二气氛不同的所述第一气氛下。
30.根据实施方式29所述的方法，其中所述屏障的所述部分包括来自所述第一区域、所述第二区域或两者的流体。
31.根据实施方式29-30中任一项所述的方法，其中将所述第一气氛保持在第一湿度或第一湿度范围内，所述第一湿度或第一湿度范围与所述第二气氛的第二湿度或第二湿度范围不同。
32.根据实施方式31所述的方法，其中所述第一气氛具有大于90％的相对湿度。
33.根据实施方式29-32中任一项所述的方法，其中将所述第一气氛保持在第一温度或第一温度范围内，所述第一温度或第一温度范围与所述第二气氛的第二温度或第二温度范围不同。
34.根据实施方式29-33中任一项所述的方法，其中所述第一区域包括第一部分和第二部分，其中将所述第一部分保持在第一局部气氛下，并且其中将所述第二部分保持在与所述第一局部气氛不同的第二局部气氛下。
35.根据实施方式34所述的方法，其中将所述将第一局部气氛保持在第一局部温度或第一局部温度范围内，所述第一局部温度或第一局部温度范围与所述第二局部气氛的第二局部温度或第二局部温度范围不同。
36.根据实施方式34-35中任一项所述的方法，其中将所述第一局部气氛保持在第一局部湿度或第一局部湿度范围内，所述第一局部湿度或第一局部湿度范围与所述第二局部气氛的第二局部湿度或第二局部湿度范围不同。
37.根据实施方式29-36中任一项所述的方法，其中(b)包括在检测时相对于所述生物分析物移动所述检测器。
38.根据实施方式29-37中任一项所述的方法，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或其变化是一个或多个光学信号或其变化。
39.根据实施方式29-38中任一项所述的方法，其中所述屏障包括第一固体组分和第二固体组分，其中所述第一固体组分和所述第二固体组分不机械接触，并且其中所述第一固体组分相对于所述第二固体组分是可移动的。
40.根据实施方式39所述的方法，其中包括所述流体的所述屏障的所述部分设置在所述第一固体组分和所述第二固体组分之间。
41.根据实施方式39-40中任一项所述的方法，其中所述检测器相对于所述第一固体组分固定，并且其中所述生物分析物相对于所述第二固体组分平移方向上固定。
42.根据实施方式39-41中任一项所述的方法，其中所述第一固体组分的第一部分被设置在所述第一区域和所述第二区域之间，并且其中所述第一固体组分的第二部分被设置在所述第二区域和第三区域之间，以形成被配置为将所述第三区域保持在第三气氛下的另一屏障的一部分，所述第三气氛下独立于所述第一气氛和所述第二气氛，其中所述另一屏障的一部分包括流体，并且其中所述第三区域独立于所述第一区域相对于所述第一固体组分是可移动的。
43.根据实施方式29-42中任一项所述的方法，其中所述第二气氛为室内气氛或环境气氛。
44.根据实施方式29-43中任一项所述的方法，其中所述检测器的第一部分在所述第一区域中，并且所述检测器的第二部分在所述第二区域中。
45.根据实施方式44所述的方法，其中所述检测器的所述第一部分包括光学成像物镜，所述光学成像物镜至少部分浸入与所述第一区域中的所述生物分析物接触的浸没流体中。
46.根据实施方式29-45中任一项所述的方法，其中所述生物分析物是核酸分子，并且进一步包括至少部分地基于所述一个或多个信号或信号变化鉴定所述核酸分子或其衍生物的序列。
47.根据实施方式29-46中任一项所述的方法，其中所述流体包括空气。
48.一种用于处理分析物的系统，包括：
第一区域，其被配置为包含(i)基底，所述基底包含在其附近固定的所述分析物，和(ii)检测器的至少一部分；和
屏障，其被设置在所述第一区域和第二区域之间，其中所述屏障被配置为在所述检测器和所述基底相对于彼此进行相对运动时将所述第一区域保持在第一气氛下，以检测来自所述分析物的一个或多个信号或其变化，所述第一气氛不同于所述第二区域的第二气氛。
49.根据实施方式48所述的系统，其中所述屏障的一部分被配置为包括整体运动的流体。
50.根据实施方式49所述的系统，其中所述屏障的所述部分被配置为在真空下。
51.根据实施方式49-50中任一项所述的系统，其中所述屏障的所述部分被配置为包括来自所述第一区域、所述第二区域或所述第一区域和所述第二区域两者的流体。
52.根据实施方式48-51中任一项所述的系统，其中所述屏障的一部分被配置为包括空气。
53.根据实施方式48-52中任一项所述的系统，其中所述屏障被配置为将所述第一区域保持在第一湿度或第一湿度范围内，其中所述第一湿度或第一湿度范围不同于所述第二区域的第二湿度或第二湿度范围。
54.根据实施方式53所述的系统，其中所述第一气氛具有大于90％的相对湿度。
55.根据实施方式48-54中任一项所述的系统，其中所述屏障被配置为将所述第一区域保持在第一温度或第一温度范围内，其中所述第一温度或第一温度范围不同于所述第二区域的第二温度或第二温度范围。
56.根据实施方式48-55中任一项所述的系统，其中所述第一区域包括第一部分和第二部分，其中所述屏障被配置为将所述第一部分保持在第一局部气氛下，并将所述第二部分保持在不同于所述第一局部气氛的第二局部气氛下。
57.根据实施方式56所述的系统，其中所述屏障被配置为将所述第一局部气氛保持在第一局部温度或第一局部温度范围内，所述第一局部温度或第一局部温度范围与所述第二局部气氛的第二局部温度或第二局部温度范围不同。
58.根据实施方式56-57中任一项所述的系统，其中所述屏障被配置为将所述第一局部气氛保持在第一局部湿度或第一局部湿度范围内，所述第一局部湿度或第一局部湿度范围与所述第二局部气氛的第二局部湿度或第二局部湿度范围不同。
59.根据实施方式48-58中任一项所述的系统，其中所述检测器至少部分地包含在所述第一区域中。
60.根据实施方式59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学信号或信号变化。
61.根据实施方式59-60中任一项所述的系统，其中所述检测器的第一部分在所述第一区域中，并且所述检测器的第二部分在所述第二区域中。
62.根据实施方式59-61中任一项所述的系统，其中所述检测器的所述第一部分包括光学成像物镜，所述光学成像物镜被配置为当所述基底在所述第一区域中时至少部分地浸入与所述基底接触的浸没流体中。
63.根据实施方式59-62中任一项所述的系统，其中所述检测器被配置为在所述基底静止时进行运动。
64.根据实施方式59-63中任一项所述的系统，其中所述基底被配置为在所述检测器静止时进行运动。
65.根据实施方式48-64中任一项所述的系统，其中所述屏障包括第一固体组分和第二固体组分，其中所述第一固体组分和所述第二固体组分彼此不直接机械接触，并且其中所述第一固体组分和所述第二固体组分相对于彼此是可移动的。
66.根据实施方式65所述的系统，其中所述屏障的一部分被配置为包括整体运动的流体，并且其中所述部分被设置在所述第一固体组分和所述第二固体组分之间。
67.根据实施方式65-66中任一项所述的系统，其中所述检测器被配置为相对于所述第一固体组分固定，并且其中所述基底被配置为相对于所述第二固体组分固定。
68.根据实施方式65-66中任一项所述的系统，其中所述检测器被配置为相对于所述第一固体组分固定，并且其中所述基底被配置为相对于所述第二固体组分是可旋转的。
69.根据实施方式48-68中任一项所述的系统，其中所述第一固体组分的第一部分被设置在所述第一区域和所述第二区域之间，并且其中所述第一固体组分的第二部分被设置在所述第二区域和第三区域之间，以形成被配置为将所述第三区域保持在第三气氛下的另一屏障的一部分，所述第三气氛独立于所述第一气氛和所述第二气氛，其中所述另一屏障的一部分包括整体运动的流体，并且其中所述第三区域独立于所述第一区域相对于所述第一固体组分是可移动的。
70.根据实施方式48-69中任一项所述的系统，其中所述第二气氛为室内气氛或环境气氛。
71.一种用于处理或分析分析物的系统，包括：
腔室和盖，其中所述腔室包括第一区域，所述第一区域被配置为包含(1)基底，所述基底包含在其附近固定的所述分析物，以及(2)检测单元的至少一部分，并且其中所述盖被配置为邻近所述腔室设置；和
流体流动单元，其被配置成当所述盖邻近所述腔室设置时在设置在所述腔室和所述盖之间的位置处提供整体运动的流体，使得将所述第一区域保持在第一气氛下，所述第一气氛与所述第一区域外部的第二区域的第二气氛不同。
72.根据实施方式71所述的系统，其中所述整体运动的流体被配置为在所述腔室和所述盖之间提供部分真空。
73.根据实施方式71-72中任一项所述的系统，其中所述流体流动单元被配置为使用来自所述第一区域、所述第二区域或两者的流体来提供所述整体运动的流体。
74.根据实施方式71-73中任一项所述的系统，其中所述流体包括空气。
75.根据实施方式71-74中任一项所述的系统，其中所述流体流动单元被配置为将所述第一区域保持在第一湿度或第一湿度范围，其中所述第一湿度或第一湿度范围不同于所述第二区域的第二湿度或第二湿度范围。
76.根据实施方式75所述的系统，其中所述第一气氛具有大于90％的相对湿度。
77.根据实施方式71-76中任一项所述的系统，其中所述流体流动单元被配置为将所述第一区域保持在第一温度或第一温度范围，其中所述第一温度或第一温度范围不同于所述第二区域的第二温度或第二温度范围。
78.根据实施方式71-77中任一项所述的系统，其中所述第一区域包括第一部分和第二部分，其中所述流体流动单元被配置为将所述第一部分保持在第一局部气氛下，并将所述第二部分保持在不同于所述第一局部气氛的第二局部气氛下。
79.根据实施方式78所述的系统，其中所述流体流动单元被配置为将所述第一局部气氛保持在第一局部温度或第一局部温度范围内，所述第一局部温度或第一局部温度范围与所述第二局部气氛的第二局部温度或第二局部温度范围不同。
80.根据实施方式78-79中任一项所述的系统，其中所述流体流动单元被配置为将所述第一局部气氛保持在第一局部湿度或第一局部湿度范围内，所述第一局部湿度或第一局部湿度范围与所述第二局部气氛的第二局部湿度或第二局部湿度范围不同。
81.根据实施方式71-80中任一项所述的系统，其中所述检测单元至少部分地包含在所述第一区域中。
82.根据实施方式81所述的系统，其中所述检测单元是光学检测单元。
83.根据实施方式81-82中任一项所述的系统，其中所述检测单元的第一部分在所述第一区域中，并且所述检测单元的第二部分在所述第二区域中。
84.根据实施方式81-83中任一项所述的系统，其中所述检测单元的所述第一部分包括光学成像物镜，所述光学成像物镜被配置为至少部分地浸入与所述第一区域中的所述基底接触的浸没流体中。
85.根据实施方式81-84中任一项所述的系统，其中所述检测单元被配置为在所述基底静止时进行运动。
86.根据实施方式81-85中任一项所述的系统，其中所述基底被配置为在所述检测单元静止时进行运动。
87.根据实施方式81-86中任一项所述的系统，其中所述相对运动包括选自以下的一个或多个：(i)基本上线性运动和(ii)基本上非线性运动。
88.根据实施方式81-87中任一项所述的系统，其中所述检测单元被配置为相对于所述盖固定。
89.根据实施方式81-88中任一项所述的系统，其中所述基底被配置为相对于所述腔室是可旋转的。
90.根据实施方式71-89中任一项所述的系统，其中所述检测单元包括一个或多个光学器件。
91.根据实施方式71-90中任一项所述的系统，其中所述检测单元包括被配置为捕获来自所述分析物的信号的传感器。
92.根据实施方式71-91中任一项所述的系统，其中所述腔室不与所述盖机械接触。
93.根据实施方式71-92中任一项所述的系统，其中所述盖被配置为相对于所述腔室移动，或反之亦然。
94.根据实施方式71-93中任一项所述的系统，其中所述流体流动单元被配置：为在所述检测单元和所述基底相对于彼此进行运动时，将所述第一区域保持在所述第一气氛下。
95.根据实施方式71-94中任一项所述的系统，其中所述流体流动单元被配置为：在设置在所述腔室和所述盖之间的所述位置中产生负压。
96.根据实施方式71-95中任一项所述的系统，其中所述盖的第一部分被设置在所述第一区域和所述第二区域之间，并且其中所述盖的第二部分被设置在所述第二区域和第三区域之间，其中第二流体流动单元被配置为提供整体运动的流体，以将所述第三区域保持在第三气氛下，所述第三气氛独立于所述第一气氛和所述第二气氛，并且其中所述第三区域独立于所述第一区域相对于所述盖是可移动的。
97.根据实施方式71-96中任一项所述的系统，其中所述第二气氛为室内气氛或环境气氛。
98.根据实施方式71-97中任一项所述的系统，还包括可操作地耦合到所述流体流动单元的控制器，其中所述控制器被配置为引导所述流体流动单元，以引起所述流体进行所述整体运动。
99.一种系统，包括：
成像物镜，其被配置为检测来自联接到基底的分析物的信号或信号变化；
外壳，其被配置为在所述成像物镜和所述基底之间容纳一定体积的流体；
流体源，其被配置为包含水溶液；和
流体流动单元，其被配置为将所述体积的流体从所述流体源输送到所述外壳。
100.根据实施方式99所述的系统，其中所述水溶液包括洗涤溶液。
101.根据实施方式99-100中任一项所述的系统，其中所述水溶液包括浸没缓冲溶液，所述浸没缓冲溶液包含盐、表面活性剂和缓冲剂。
102.根据实施方式99-101中任一项所述的系统，其中所述水溶液具有8.0至9.0的pH。
103.根据实施方式99-102中任一项所述的系统，还包括所述基底。
104.根据实施方式103所述的系统，其中所述基底包括包含第二水溶液的流体层。
105.根据实施方式104所述的系统，其中所述水溶液和所述第二水溶液包含不同的组合物。
106.根据实施方式104所述的系统，其中所述水溶液和所述第二水溶液包含相同的组合物。
107.一种方法，包括：
(a)使成像物镜通过一定体积的流体与一基底流体接触，其中所述流体包括第一水溶液，其中所述基底包括(i)在所述基底附近固定的分析物，和(ii)与所述基底相邻的流体层，其中所述流体层包含第二水溶液；和
(b)用所述成像物镜通过所述体积的流体对所述分析物成像。
108.根据实施方式107所述的方法，还包括相对于所述基底移动所述成像物镜，同时保持所述成像物镜和所述基底之间的流体接触。
109.根据实施方式107-108中任一项所述的方法，还包括相对于所述成像物镜移动所述基底，同时保持所述成像物镜和所述基底之间的流体接触。
110.根据实施方式107-109中任一项所述的方法，其中所述体积的流体具有约200微米(μm)至500μm的厚度。
111.根据实施方式107-110中任一项所述的方法，其中所述流体层具有约5μm至50μm的厚度。
112.根据实施方式107-111中任一项所述的方法，还包括(i)断开所述成像物镜和所述基底之间的流体接触，以及(ii)使所述成像物镜和所述基底第二次流体接触。
113.根据实施方式112所述的方法，其中在(i)之后，所述体积的流体的至少一部分保持与所述成像物镜流体接触。
114.根据实施方式112-113中任一项所述的方法，其中在(i)之后，所述体积的流体的至少一部分保持与所述基底流体接触。
115.根据实施方式107-114中任一项所述的方法，其中所述第一水溶液包括洗涤溶液。
116.根据实施方式107-115中任一项所述的方法，其中所述第一水溶液包括浸没缓冲溶液，所述浸没缓冲溶液包含盐、表面活性剂和缓冲剂。
117.根据实施方式107-116中任一项所述的方法，其中所述第一水溶液具有8.0至9.0的pH。
118.根据实施方式107-117中任一项所述的方法，其中所述第一水溶液和所述第二水溶液包含不同的组合物。
119.根据实施方式107-117中任一项所述的方法，其中所述第一水溶液和所述第二水溶液包含相同的组合物。
120.一种方法，包括：
(a)使成像物镜与邻近基底固定的分析物通过一定体积的流体流体接触，其中所述基底包括含有第二水溶液的流体层；和
(b)用所述成像物镜通过所述体积的流体对所述分析物成像。
121.根据实施方式120所述的方法，还包括相对于所述分析物移动所述成像物镜，同时保持所述成像物镜和所述分析物之间的流体接触。
122.根据实施方式120-121中任一项所述的方法，还包括相对于所述成像物镜移动所述分析物，同时保持所述成像物镜和所述分析物之间的流体接触。
123.根据实施方式120-122中任一项所述的方法，其中所述体积的流体具有约200μm至500μm的厚度。
124.根据实施方式120-123中任一项所述的方法，其中所述流体层具有约5μm至50μm的厚度。
125.根据实施方式120-124中任一项所述的方法，还包括(i)断开所述成像物镜和所述分析物之间的流体接触，以及(ii)使所述成像物镜和所述分析物第二次流体接触。
126.根据实施方式125所述的方法，其中在(i)之后，所述体积的流体的至少一部分保持与所述成像物镜流体接触。
127.根据实施方式125-126中任一项所述的方法，其中在(i)之后，所述体积的流体的至少一部分保持与所述分析物流体接触。
128.根据实施方式120-127中任一项所述的方法，其中所述第一水溶液包括洗涤溶液。
129.根据实施方式120-128中任一项所述的方法，其中所述第一水溶液包括浸没缓冲溶液，所述浸没缓冲溶液包含盐、表面活性剂和缓冲剂。
130.根据实施方式120-129中任一项所述的方法，其中所述第一水溶液具有8.0至9.0的pH。
131.根据实施方式120-130中任一项所述的方法，其中所述第一水溶液和所述第二水溶液包含不同的组合物。
132.根据实施方式120-130中任一项所述的方法，其中所述第一水溶液和所述第二水溶液包含相同的组合物。
133.一种用于处理或分析分析物的系统，包括：
腔室和盖，其中所述腔室包括内部区域并且被配置为包括基底，所述基底被配置为将所述分析物固定在其附近，其中所述盖被配置为与所述腔室相邻设置；和
环境单元，其被配置为在所述内部区域内保持第一局部环境、第二局部环境和第三局部环境，其中所述环境单元被配置为(i)将所述第一局部环境保持在第一温度或温度范围内，(ii)将所述第二局部环境保持在第二温度或温度范围内，以及(iii)将所述第三局部环境保持在第三温度或温度范围内，
其中所述第一局部环境被设置在所述第二局部环境和所述第三局部环境之上，并且其中所述第一局部环境位于所述盖处或靠近所述盖，并且
其中所述第二局部环境被设置在所述基底的表面处或所述基底的表面附近，
其中所述第三局部环境被设置在所述第一局部环境和所述第二局部环境之下，以及
其中所述第一温度或温度范围高于所述第二温度或温度范围和所述第三温度或温度范围，并且其中所述第二温度或温度范围低于所述第三温度或温度范围。
实施例
实施例1.用于核酸分子测序的成像
图8显示了在本公开的屏障系统的样品环境中通过对固定有生物分析物的基底进行成像而生成的图像的示例。包括基本上平面阵列的基底810在多个单独可寻址的位置820处在其上固定有多种生物分析物，例如核酸分子。单独可寻址的位置可以随机排列或以有序图案排列。生物分析物可以附着到珠子上，珠子被固定在阵列上。单个珠子可包含多种分析物。珠子可以与单独可寻址的位置相关联。在化学处理操作站的在一个或多个操作单元(例如，试剂分配器)的帮助下，将多个荧光探针(例如，多个荧光标记的、含A、T、C或G的核苷酸或其类似物)分配到基底810上。在一些实施方案中，基底被配置为相对于轴旋转。然后使基底810经受足以进行多种探针中的至少一种探针与生物分析物之间的反应的条件，以将至少一种探针与生物分析物偶联。在一个或多个操作单元的帮助下，未偶联的探头被冲走。在检测操作站，当保持流体屏障时，使用光度测定法检测至少一个探针与生物分析物的偶联，其包括对基底810的至少一部分成像(例如，通过扫描或固定场成像)和测量每个单独可寻址的位置820的信号。包含与荧光探针互补的核苷酸的核酸分子在单独可寻址的位置820中是发荧光的。然后可以在相应的操作站迭代操作，并且将来自图像的信号与来自同一基底的先前图像的信号进行对照以针对每个单独可寻址的位置820中的每个生物分析物及时生成信号的踪迹。多个荧光探针的序列对于操作的每次迭代是已知的，从而在每个单独可寻址的位置820中生成分析物的已知序列。
实施例2.信号处理
图9显示了在本公开的屏障系统的样品环境中通过对固定有生物分析物的基底进行成像而处理的信号数据。包含基本上平面阵列的基底具有固定在其上的来自大肠杆菌(E.coli)的核酸分子。使用基于流动的化学，使用本文所述的处理系统进行通过合成的测序。进行成像，同时保持屏障系统的流体屏障，如本文别处所述。图9的小图(A)显示了一组数百个菌落的信号分布，每个菌落都是单一合成单模板的复制品。x-轴标记有在每个循环(例如，每个化学流程操作)后测序的长度。在图9的小图(B)中，已经使用参数模型处理相同的数据。参数模型考虑了每个菌落的不同模板计数(振幅)和背景水平。使用超前和滞后相位模型去卷积信号，并且还考虑了每个循环的全局信号损失。在此处描述的实施例中，标称相位为0.54％滞后、0.41％超前和0.45％信号损失。残余系统变异可归因于可使用其他算法(未显示)进一步校正的序列上下文的信号变化。

Claims (10)

1.一种用于处理生物分析物的方法，包括：
(a)在第一区域和第二区域之间提供屏障，其中所述第一区域包括基底，所述基底具有与其相邻固定的所述生物分析物，其中所述屏障将所述第一区域保持在与所述第二区域的第二气氛不同的第一气氛下；和
(b)使用至少部分包含在所述第一区域中的检测器来检测来自所述生物分析物的一个或多个信号或其变化，同时(i)所述检测器正在进行相对于所述基底的运动，其中所述基底和所述检测器不直接机械接触，以及(ii)将所述第一区域保持在与所述第二区域的所述第二气氛不同的所述第一气氛下。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述屏障的一部分包括整体运动的流体。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述流体包括空气。
4.一种用于处理生物分析物的方法，包括：
(a)在第一区域和第二区域之间提供屏障，其中所述第一区域包括所述生物分析物，其中所述屏障将所述第一区域保持在与所述第二区域的第二气氛不同的第一气氛下，其中所述屏障的一部分包括整体运动的流体；和
(b)使用至少部分包含在所述第一区域中的检测器来检测来自所述生物分析物的一个或多个信号或其变化，同时将所述第一区域保持在与所述第二区域的所述第二气氛不同的所述第一气氛下。
5.一种用于处理分析物的系统，包括：
第一区域，其被配置为包含(i)基底，所述基底包含在其附近固定的所述分析物，和(ii)检测器的至少一部分；和
屏障，其被设置在所述第一区域和第二区域之间，其中所述屏障被配置为在所述检测器和所述基底相对于彼此进行相对运动时将所述第一区域保持在第一气氛下，以检测来自所述分析物的一个或多个信号或其变化，所述第一气氛不同于所述第二区域的第二气氛。
6.一种用于处理或分析分析物的系统，包括：
腔室和盖，其中所述腔室包括第一区域，所述第一区域被配置为包含(1)基底，所述基底包含在其附近固定的所述分析物，以及(2)检测单元的至少一部分，并且其中所述盖被配置为邻近所述腔室设置；和
流体流动单元，其被配置成当所述盖邻近所述腔室设置时在设置在所述腔室和所述盖之间的位置处提供整体运动的流体，使得将所述第一区域保持在第一气氛下，所述第一气氛与所述第一区域外部的第二区域的第二气氛不同。
7.一种系统，包括：
成像物镜，其被配置为检测来自联接到基底的分析物的信号或信号变化；
外壳，其被配置为在所述成像物镜和所述基底之间容纳一定体积的流体；
流体源，其被配置为包含水溶液；和
流体流动单元，其被配置为将所述体积的流体从所述流体源输送到所述外壳。
8.一种方法，包括：
(a)使成像物镜通过一定体积的流体与一基底流体接触，其中所述流体包括第一水溶液，其中所述基底包括(i)在所述基底附近固定的分析物，和(ii)与所述基底相邻的流体层，其中所述流体层包含第二水溶液；和
(b)用所述成像物镜通过所述体积的流体对所述分析物成像。
9.一种方法，包括：
(a)使成像物镜与邻近基底固定的分析物通过一定体积的流体流体接触，其中所述基底包括含有第二水溶液的流体层；和
(b)用所述成像物镜通过所述体积的流体对所述分析物成像。
10.一种用于处理或分析分析物的系统，包括：
腔室和盖，其中所述腔室包括内部区域并且被配置为包括基底，所述基底被配置为将所述分析物固定在其附近，其中所述盖被配置为与所述腔室相邻设置；和
环境单元，其被配置为在所述内部区域内保持第一局部环境、第二局部环境和第三局部环境，其中所述环境单元被配置为(i)将所述第一局部环境保持在第一温度或温度范围内，(ii)将所述第二局部环境保持在第二温度或温度范围内，以及(iii)将所述第三局部环境保持在第三温度或温度范围内，
其中所述第一局部环境被设置在所述第二局部环境和所述第三局部环境之上，并且其中所述第一局部环境位于所述盖处或靠近所述盖，并且
其中所述第二局部环境被设置在所述基底的表面处或所述基底的表面附近，
其中所述第三局部环境被设置在所述第一局部环境和所述第二局部环境之下，以及
其中所述第一温度或温度范围高于所述第二温度或温度范围和所述第三温度或温度范围，并且其中所述第二温度或温度范围低于所述第三温度或温度范围。
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