DE202014006405U1

DE202014006405U1 - Fluidsystem zur Reagenzlieferung an eine Flusszelle

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Publication number: DE202014006405U1
Application number: DE201420006405
Authority: DE
Original assignee: Illumina Inc
Current assignee: Illumina Inc
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2014-12-08
Anticipated expiration: 2024-08-09
Also published as: EP4190889A1; CN108441405B; USRE48993E1; JP6681329B2; US20160319350A1; JP2020190571A; US9410977B2; US9777325B2; PT3030645T; FI3030645T3; CA3091557C; AU2014305889B2; JP2019109250A; CA3009218C; MX2015017286A; KR101869090B1; JP3193848U; ES2939140T3; AU2014305889A1; EP3030645A1

Abstract

Fluidsystem zur Lieferung von Reagenzien von einer Reagenzkartusche zu einer Flusszelle, das einen Reagenzverteiler, der eine Vielzahl an Kanälen aufweist, die zur Fluidverbindung zwischen einer Reagenzkartusche und einem Einlass einer Flusszelle ausgestaltet sind; eine Vielzahl an Reagenzansaugern, die sich abwärts von Öffnungen in dem Verteiler erstrecken, wobei alle Reagenzansauger ausgestaltet sind, um so in ein Reagenzreservoir in einer Reagenzkartusche hinein gebracht zu werden, dass flüssiges Reagenz von dem Reagenzreservoir in die Ansauger gezogen werden kann; mindestens ein Ventil, das ausgestaltet ist, um Fluidverbindung zwischen den Reservoirs und dem Einlass der Flusszelle zu vermitteln, aufweist.

Description

HINTERGRUND
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich allgemein auf Vorrichtungen und Verfahren zur Fluidmanipulation und optischen Detektion von Proben, z. B. in Nukleinsäuresequenzierungsverfahren.
Unser Genom liefert eine Blaupause für die Vorhersage vieler unserer angeborenen Veranlagungen wie etwa unserer Vorlieben, Talente, Anfälligkeit für Krankheiten, und Ansprechempfindlichkeit für therapeutische Medikamente. Ein einzelnes menschliches Genom enthält eine Sequenz von über 3 Milliarden Nukleotiden. Unterschiede in nur einem Bruchteil dieser Nukleotide vermitteln viele unserer einzigartigen Eigenschaften. Die Forschungsgemeinschaft macht beeindruckende Fortschritte bei der Entschlüsselung der Merkmale, die die Blaupause bilden, und liefert damit ein besseres Verständnis davon, wie die Informationen in jeder Blaupause mit der menschlichen Gesundheit zusammenhängen. Allerdings ist unser Verständnis noch lange nicht vollständig, und dies hemmt den Transport der Informationen aus den Forschungslabors in die Klinik, wo die Hoffnung besteht, dass eines Tages jeder von uns eine Kopie unseres persönlichen Genoms haben wird, so dass wir uns mit unserem Arzt besprechen können, um angemessene Entscheidungen für eine gesunde Lebensweise oder einen richtigen Behandlungsverlauf zu treffen.
Der aktuelle Engpass ist eine Sache von Durchsatz und Maßstab. Eine grundlegende Komponente der Entschlüsselung der Blaupause irgendeiner Person ist es, die genaue Sequenz der 3 Milliarden Nukleotide in ihrem Genom zu bestimmen. Techniken, um dies zu tun, stehen zur Verfügung, aber diese Techniken kosten normalerweise viele Tage und Tausende und Abertausende von Dollar, um sie durchzuführen. Darüber hinaus ist die klinische Relevanz der genomischen Sequenz eines jeden Einzelnen eine Frage des Vergleichs einzigartiger Merkmale ihrer genomischen Sequenz (d. h. deren Genotyp) mit Referenzgenomen, die mit bekannten Merkmalen (d. h. Phänotypen) korreliert sind. Das Problem des Maßstabs und des Durchsatzes wird deutlich, wenn man bedenkt, dass die Referenzgenome basierend auf Genotyp-Phänotyp-Korrelationen erstellt werden, die aus Studien hervorgehen, die in der Regel Tausende von Individuen heranziehen, um statistisch gültig zu sein. So können schließlich Milliarden von Nukleotiden für Tausende von Individuen sequenziert werden, um irgendeine klinisch relevante Genotyp-Phänotyp-Korrelation zu identifizieren. Multipliziert man dies weiter mit der Anzahl an Erkrankungen, Arzneimittelansprechen, und anderen klinisch relevanten Merkmalen, dann wird der Bedarf an sehr preiswerten und schnellen Sequenzierungstechnologien immer deutlicher.
Eine Reduzierung der Kosten für die Sequenzierung wird benötigt, die große von Forschern durchgeführte genetische Korrelationsstudien vorantreibt, und die Sequenzierung im klinischen Umfeld zur Behandlung von einzelnen Patienten, welche lebensverändernde Entscheidungen treffen, zugänglich macht. Ausführungsformen der hierin vorgestellten Erfindung erfüllen diesen Bedarf und bieten weitere Vorteile.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Fluidsystem zur Verfügung, das einen Reagenzverteiler, der eine Vielzahl an Kanälen aufweist, die zur Fluidverbindung zwischen einer Fluidkartusche und einem Einlass einer Flusszelle ausgestaltet sind; eine Vielzahl an Reagenzansaugern, die sich abwärts von Öffnungen in dem Verteiler erstrecken, wobei jeder der Reagenzansauger ausgestaltet ist, um so in ein Reagenzreservoir in einer Reagenzkartusche hinein gebracht zu werden, dass flüssiges Reagenz aus dem Reagenzreservoir in den Ansauger gezogen werden kann; mindestens ein Ventil, das ausgestaltet ist, um Fluidverbindung zwischen den Reservoirs und dem Einlass der Flusszelle zu vermitteln, umfasst.
Die Offenbarung stellt weiter eine Reagenzkartusche zur Verfügung, die eine Vielzahl an Reagenzreservoirs umfasst, die ausgestaltet sind, um gleichzeitig eine Vielzahl an Reagenzansaugern eines Fluidsystems entlang einer z-Dimension so einzusetzen, dass flüssiges Reagenz von dem Reagenzreservoir in die Ansauger gezogen werden kann, wobei die Reagenzreservoirs in x- und y-Dimensionen in obersten, mittleren, und untersten Reihen angeordnet sind, wobei Reagenzreservoirs entlang der obersten und untersten Reihe der Kartusche entlang der z-Dimension tiefer sind als die Reagenzreservoirs in einer der mittleren Reihen; und mindestens zwei Verbindungsschlitze umfasst, die ausgestaltet sind, um in entsprechende Ausrichtungszapfen des Fluidsystems zu greifen.
Ebenfalls wird ein mehrschichtiger diffusionsverbundener Reagenzverteiler zur Verfügung gestellt, der mindestens 10, 15, oder mindestens 20 Öffnungen aufweist, wobei jede Öffnung ausgestaltet ist, um Reagenz mittels eines Ansaugers aus einem getrennten Reagenzreservoir zu ziehen, wobei die Öffnungen mittels Fluidkanälen in dem Verteiler in Fluidverbindung mit einem oder mehreren Kanälen einer Flusszelle stehen.
Die Einzelheiten einer oder mehrerer Ausführungsformen sind in den beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen offensichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt ein Fluidsystem mit Reagenzansaugern, die mit einer Reagenzkartusche zusammenwirken.
1B zeigt eine isometrische Ansicht einer Verteileranordnung und zeigt ein Beispiel einer Anordnung von Fluidkanälen innerhalb des Verteilers.
2 zeigt eine perspektivische Vorderansicht einer Verteileranordnung mit Reagenzansaugern, Ventilen und Ausrichtungszapfen. Es zeigt auch Ansauger mit unterschiedlichen Längen.
3 zeigt eine Draufsicht einer Verteileranordnung, die eine mögliche Anordnung der Fluidkanäle innerhalb des Verteilers anzeigt.
4 zeigt eine Querschnittsansicht von Kanälen innerhalb eines Verteilers, darunter eine Querschnittsansicht einer Zwischenspeicherleitung, und eines nicht-Zwischenspeicher-Fluidkanals.
5 zeigt eine Vielzahl von Verbindungsstücken zum Verbinden einer Reagenzöffnung mit zwei Ventilen.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Reagenzkartusche, die Vertiefungen unterschiedlicher Tiefe hat.
7A zeigt eine vereinfachte Draufsicht von Zwischenspeicherleitungen in einer Verteileranordnung gemäß einer Ausführungsform.
7B zeigt verschiedene Stadien der Reagenzwiederverwendung in einem Verfahren, das gegenseitigen Reagenzfluss aus einer Zwischenspeicherleitung in eine Flusszelle, gefolgt von der teilweisen Befüllung der Zwischenspeicherleitung aus der Flusszelle verwendet.
8 zeigt eine Draufsicht einer Reagenzträgerverbindung, die Reagenzvertiefungen und Verbindungsschlitze für Ausrichtungszapfen.
9 zeigt ein Strömungsdiagramm für ein Fluidsystem.
10 zeigt eine Detailansicht der Reagenzansauger einschließlich eines nachgiebigen Ansaugers und eines durchstoßenden Ansaugers.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung stellt Fluidsysteme und Verfahren zur Verfügung, um einer Kammer wie etwa einer Flusszelle Reagenzien zur Verfügung zu stellen. Eine besonders nützliche Anwendung ist die Detektion einer immobilisierten biologischen Probe. Zum Beispiel können die hierin dargelegten Verfahren und Systeme in Nukleinsäuresequenzierungsanwendungen verwendet werden. Eine Vielzahl an Nukleinsäuresequenzierungstechniken, die optisch und nicht optisch detektierbare Proben und/oder Reagenzien verwenden, können verwendet werden. Diese Techniken sind besonders gut für die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Offenbarung geeignet und heben daher verschiedene Vorteile für bestimmte Ausführungsformen der Erfindung hervor. Einige dieser Vorteile sind nachfolgend zum Zwecke der Veranschaulichung dargelegt, und obwohl Nukleinsäuresequenzierungsanwendungen beispielhaft veranschaulicht sind, können die Vorteile auch auf andere Anwendungen erweitert werden.
Die hierin dargelegten Fluidsysteme sind besonders nützlich mit allen Detektionsvorrichtungsanordnungen und Sequenzierungsverfahren, die in US Patentanmeldung mit der Anmeldungsnummer 13/766,413, eingereicht am 13. Februar 2013, mit dem Titel ”INTEGRATED OPTOELECTRONIC READ HEAD AND FLUIDIC CARTRIDGE USEFUL FOR NUCLEIC ACID SEQUENCING”, dargelegt sind. Deren Inhalt wird durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen.
In bestimmten Ausführungsformen kann eine Probe, die detektiert werden soll, in einer Detektionskammer mittels eines wie hierin bereitgestellten Fluidsystems zur Verfügung gestellt werden. Bei dem spezielleren Beispiel einer Nukleinsäuresequenzierungsanwendung kann das Fluidsystem eine Verteileranordnung umfassen, die in Fluidverbindung angeordnet sein kann mit einem oder mehreren Reservoirs zur Aufnahme von Sequenzierungsreagenzien, Reservoirs zur Aufnahme der Probenvorbereitungsreagenzien, Reservoirs zur Aufnahme von Abfallprodukten, die während der Sequenzierung erzeugt werden, und/oder mit Pumpen, Ventilen und anderen Komponenten, die in der Lage sind Fluide durch eine Flusszelle zu bewegen.
In bestimmten Ausführungsformen kann ein Fluidsystem so ausgestaltet werden, dass eine Wiederverwendung eines oder mehrerer Reagenzien ermöglicht wird. Zum Beispiel kann das Fluidsystem so ausgestaltet werden, dass ein Reagenz zu einer Flusszelle geliefert wird, dann das Reagenz aus der Flusszelle entfernt wird, und dann das Reagenz der Flusszelle wieder zugeführt wird. Ein Vorteil der Wiederverwendung von Reagenzien ist es, Abfallvolumen zu reduzieren und die Kosten von Verfahren, die teure Reagenzien und/oder Reagenzien verwenden, die bei hohen Konzentrationen (oder in großen Mengen) geliefert werden, zu reduzieren. Reagenzwiederverwendung nutzt die Erkenntnis, dass Reagenzabreicherung nur oder in erster Linie an der Flusszellenoberfläche auftritt und damit ein Großteil des Reagenz ungenutzt bleibt und wiederverwendet werden kann.
1A zeigt ein beispielhaftes Fluidsystem 100, das Reagenzansauger 103 und 104 und Ventile 102 hat, das Vorteile der Fluidsysteme ausnutzt, die durch die hierein dargelegten Ausführungsformen zur Verfügung gestellt werden. Das Fluidsystem 100 umfasst eine Verteileranordnung 101, die verschiedene angebrachte Komponenten enthält einschließlich beispielsweise Reagenzansauger, Ventile, Kanäle, Reservoirs und ähnliches. Eine Reagenzkartusche 400 ist vorhanden, die Reagenzreservoirs 401 und 402 hat, die ausgestaltet sind, um gleichzeitig einen Satz Reagenzansauger entlang einer z-Dimension so einzusetzen, dass flüssiges Reagenz von den Reagenzreservoirs in die Ansauger 103 und 104 gesaugt werden kann.
In 1B ist eine beispielhafte Verteileranordnung 101 gezeigt, die verwendet werden kann, um einer Flusszelle flüssige Reagenzien von Reagenzreservoirs zur Verfügung zu stellen. Der Verteiler umfasst Reagenzansauger 103 und 104, die sich in einer Dimension z abwärts von den Öffnungen in dem Verteiler erstrecken. Die Reagenzansauger 103 und 104 können in einem oder mehreren Reagenzreservoirs (nicht gezeigt) in einer Reagenzkartusche angeordnet sein. Der Verteiler umfasst auch Kanäle 107, die die Reagenzansauger 103 mit einem Ventil 102 und einem Ventil 109 in Fluidverbindung bringen. Die Reagenzansauger 103 und 104, die Kanäle 107 und das Ventil 102 vermitteln die Fluidverbindung zwischen den Reagenzreservoirs und der Flusszelle (nicht gezeigt). Ventile 102 und 109 können einzeln, oder in Verbindung, Ansauger 103 oder 104 auswählen, und durch Kanäle wie etwa 107 Fluidverbindung zwischen den Reagenzreservoirs und der Flusszelle (nicht gezeigt) vermitteln.
Die in 1A und 1B gezeigten Vorrichtungen sind beispielhaft. Weitere beispielhafte Ausführungsformen der Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung, die alternativ oder zusätzlich zu dem Beispiel der 1A und 1B verwendet werden können, sind ausführlicher weiter unten dargelegt.
2 zeigt eine weitere beispielhafte Verteileranordnung, die Reagenzansauger und Ventile hat. Der Verteiler hat Ausrichtungszapfen 105, die von dem Verteiler in einer Achse parallel zu den Reagenzansaugern abwärts hervorstehen. Die Ausrichtungszapfen 105 sind entlang der z-Dimension länger im Vergleich mit den Reagenzansaugern, obwohl sie in alternativen Ausführungsformen auch gleich lang oder kürzer sein können. Die Ausrichtungszapfen 105 sind so ausgestaltet, dass sie in eine oder mehrere entsprechende Verbindungsschlitze auf einer Reagenzkartusche greifen (nicht gezeigt). Die Reagenzansauger 103 und 104 sind mit dem Verteiler über Öffnungen 106, die in dem Verteilerkörper untergebracht sind, gekoppelt. Reagenzansauger 104 sind im Vergleich mit Reagenzansaugern 103 länger, um Flüssigkeit aus den Reagenzreservoirs mit unterschiedlicher Tiefe, die der Tiefe des Reagenzansaugers 103 oder 104 entspricht, zu saugen. In alternativen Ausführungsformen können die Ansauger 103 und 104 von gleicher Länge sein, oder die beherrschenden Längen tauschen.
In 2 sind auch Kanäle 107A und 107B gezeigt, die auf getrennten x-y Ebenen liegen. Getrennte Kanäle 107A und 107B können von einem Kanal abstammen, der sich dann an einem T-Verbindungsstück 109 verzweigt, wodurch viele auf getrennten Ebenen liegende Kanäle erzeugt werden. Der Verteiler leitet flüssiges Reagenz von einem Ansauger zu einem oder mehreren Ventilen, indem die Kanäle, die mit einem bestimmten Ventil 102 verbunden sind, entweder komplett auf derselben Ebene A, oder einer Kombination von Ebene A und B untergebracht sind, während Kanäle, die mit einem beliebigen weiteren Ventil verbunden sind, diese Eigenschaft des Ursprungs auf derselben Ebene oder auf verschiedenen Ebenen teilen können.
3 zeigt eine Draufsicht einer Verteileranordnung 101, die eine mögliche Anordnung von Fluidkanälen innerhalb des Verteilers zeigt. Fluidkanäle 107A und 107B stammen von einer einzelnen Öffnung 106 ab und verbinden Öffnung 106 entweder mit Ventil 102A oder 102B. Bestimmte Kanäle schließen ein Zwischenspeicherreservoir 108 ein, welches ein ausreichendes Volumen hat, um einer Menge an flüssigem Reagenz zu ermöglichen, von der Flusszelle (nicht gezeigt) so zum Zwischenspeicherreservoir 108 zu fließen, dass das flüssige Reagenz von der Flusszelle nicht zurück zum Reagenzreservoir geleitet wird, nachdem es die Flusszelle kontaktiert hat. In 3 werden auch beispielhafte Anordnungen eines oder mehrerer Ausrichtungszapfen 105 gezeigt. Die in 3 gezeigte Verteileranordnung schließt auch Einlassöffnungen 111 für gemeinsam benutzte Puffer ein. Jedes der Ventile 102A und 102B ist mit Einlassöffnungen, die jeder Reagenzöffnung 106 entsprechen, und mit gemeinsamen Auslassöffnungen 112 und 110 ausgestaltet, die mit einer Flusszelle und einer Abfallöffnung 113 und 109 in Fluidverbindung stehen, welche in Fluidverbindung mit einem Abfallbehälter stehen.
Wie in den obigen beispielhaften Ausführungsbeispielen gezeigt, kann ein Fluidsystem zur Lieferung von Reagenzien aus einer Reagenzkartusche an eine Flusszelle einen Reagenzverteiler umfassen, der eine Vielzahl von Kanälen aufweist, die zur Fluidverbindung zwischen einer Reagenzkartusche und einem Einlass einer Flusszelle ausgestaltet sind. Verwendung eines Verteilers in Fluidsystemen bietet mehrere Vorteile gegenüber der Verwendung von Schlauchverbindungen allein. Zum Beispiel reduziert ein Verteiler mit fixierten Kanälen die Wahrscheinlichkeit von Fehlern bei der Montage, wie etwa das fehlerhafte Anbringen von Schlauchverbindungen, sowie ein zu starkes oder zu schwaches Anziehen der Verbindungen. Zusätzlich liefert ein Verteiler Wartungsfreundlichkeit, so dass beispielsweise ein schneller Austausch einer gesamten Einheit anstatt zeitintensiver Prüfung und Austausch einzelner Leitungen möglich ist.
Der eine oder die mehreren Kanäle des Verteilers kann eine Fluidbahn durch festes Material umfassen. Die Bahn kann jeglichen Durchmesser haben, um das gewünschte Ausmaß an Fluidtransfer durch die Bahn zu ermöglichen. Die Bahn kann einen inneren Durchmesser von zum Beispiel weniger als 0,1 mm, 0,2 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm oder weniger als 10 mm Durchmesser haben. Die Bahngestaltung kann zum Beispiel gerade oder kurvig sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Bahn eine Kombination von kurvigen und geraden Abschnitten haben. Der Querschnitt der Bahn kann zum Beispiel rechteckig, rund, oder „D”-förmig sein, oder jede andere Form haben, die ein gewünschtes Ausmaß an Fluidtransfer durch die Bahn erlaubt. 4 veranschaulicht eine Fluidbahn durch einen Verteilerkörper und zeigt eine Querschnittsansicht einer Bahn 302. Der in 4 gezeigte beispielhafte Kanal 302 hat einen „D”-förmigen Querschnitt, der durch einen Halbkreis mit 0,65 mm Durchmesser verbunden mit einem zusätzlichen 0,65 mm × 0,325 mm Rechteck gebildet ist.
Der Kanal zwischen dem Ansauger und dem Ventil kann vollständig innerhalb des Verteilerkörpers untergebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Kanal einen oder mehrere Abschnitte umfassen, die außerhalb des Verteilers liegen. Beispielsweise können Schläuche, wie etwa flexible Schläuche, einen Abschnitt der Fluidbahn mit einem anderen Abschnitt der Bahn auf dem Verteiler verbinden. Alternativ oder zusätzlich können flexible Schläuche eine Flusszelle mit befestigten Fluidkomponenten des Systems, wie beispielsweise Pumpen, Ventilen, Sensoren und Messgeräten verbinden. Als ein Beispiel können flexible Schläuche verwendet werden, um eine Flusszelle oder einen Kanal des vorliegenden Systems mit einer Pumpe, wie etwa einer Spritzenpumpe oder einer peristaltischen Pumpe, zu verbinden.
Der Verteilerkörper kann zum Beispiel aus jedem geeigneten festen Material hergestellt sein, das in der Lage ist, einen oder mehrere Kanäle in sich zu tragen. Somit kann der Verteilerkörper ein Harz wie etwa Polycarbonat, Polyvinylchlorid, DELRIN^® (Polyoxymethylen); HALAR^®; PCTFE (PolyChlorTriFluorEthylen); PEEK^TM (Polyetheretherketon); PK (Polyketon); PERLAST^®; Polyethylen; PPS (Polyphenylensulfid); Polypropylen; Polysulfon; FEP; PFA; Hochreines PFA; RADEL^® R; 316 Edelstahl; TEFZEL^® ETFE (Ethylentetrafluorethylen); TPX^® (Polymethylpenten); Titan; UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylen); ULTEM^® (Polyetherimid); VESPEL^® oder jedes andere geeignete feste Material sein, das mit den Lösungsmitteln und Fluiden, die durch die Kanäle des Verteilers in den hierin vorgestellten Ausführungsformen transportiert werden, kompatibel ist. Der Verteilerkörper kann aus einem einzigen Materialstück gefertigt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Verteilerkörper aus vielen Schichten, die miteinander verbunden sind, gefertigt sein. Verfahren zum Verbinden schließen zum Beispiel die Verwendung von Klebstoffen, Dichtungen, und Diffusionsverbinden ein. Die Kanäle können in dem festen Material durch jedes geeignete Verfahren erzeugt werden. Zum Beispiel können die Kanäle in das feste Material gebohrt, geätzt oder gemahlen werden. Kanäle können in dem festen Material erzeugt werden bevor viele Schichten miteinander verbunden werden. Alternativ oder zusätzlich können Kanäle nach dem Verbinden der Schichten erzeugt werden.
5 zeigt eine Vielzahl an Verbindungsstücken 300 zum Verbinden einer Reagenzöffnung 301 mit zwei Ventilen. In jedem in 5 gezeigten Beispiel steht die Öffnung 301 mit einem Kanal 302 in Fluidverbindung, der sich in zwei Kanäle 302A und 302B verzweigt, wobei jeder Kanal ein unterschiedliches Ventil versorgt. In der ersten Ausgestaltung teilt das Verbindungsstück den Fluidstrom von Öffnung 301 zu Kanälen 302A und 302B auf getrennten Ebenen des Verteilers. In der zweiten und dritten in 5 gezeigten Ausgestaltung umfasst das Verbindungsstück 300 einen abgerundeten Rechteckteiler 303 innerhalb einer Ebene oder einen komplett runden Teiler 304 innerhalb einer Ebene des Verteilers.
Die hierein vorgestellten Verteileranordnungen sind für die Lieferung von flüssigen Reagenzien von einer Reagenzkartusche an eine Flusszelle ausgestaltet. Somit kann der Verteiler jegliche Anzahl von Öffnungen haben, die mit Reagenzansaugern gekoppelt sind. Die Anzahl der Öffnungen kann insbesondere mit der Anzahl und Ausgestaltung der Reagenzreservoirs in der Reagenzkartusche übereinstimmen. In einigen Ausführungsformen weist der Verteiler mindestens 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, oder mindestens 30 Öffnungen auf, wobei jede Öffnung ausgestaltet ist, um einen Reagenzansauger mit einem Kanal, der in Fluidverbindung mit dem mindestens einem Ventil steht, zu koppeln.
Die hierein vorgestellten Fluidsysteme können auch eine Reihe von Ansaugerröhrchen umfassen, die sich abwärts entlang der z-Dimension von Öffnungen in dem Verteiler erstrecken, wobei jeder der Reagenzansauger ausgestaltetet ist, um in ein Reagenzreservoir in einer Reagenzkartusche eingesetzt werden zu können, so dass flüssiges Reagenz von dem Reagenzreservoir in die Ansauger gesaugt werden kann. Die Reagenzansauger können beispielsweise einen röhrenförmigen Körper mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende aufweisen. Das distale Ende kann sich zu einer scharfen Spitze verjüngen, die ausgestaltet ist, um einen Film oder eine Folienschicht, die als Abdichtung eines Reagenzreservoirs in einer Reagenzkartusche verwendet wird, zu durchstoßen. Verschiedene beispielhafte Ansaugerspitzen werden in 10 gezeigt. Die Reagenzansauger können zum Beispiel mit einem einzelnen durch den röhrenförmigen Körper von dem distalen zu dem proximalen Ende laufenden Lumen versehen sein. Das Lumen kann so ausgestaltet sein, dass Fluidverbindung zwischen der Reagenzkartusche an dem einen Ende des Ansaugers und dem Reagenzverteiler an dem anderen Ende des Ansaugers zur Verfügung gestellt wird. Wie in der beispielhaften 2 gezeigt sind die Reagenzansauger 103 und 104 mit dem Verteiler über Öffnungen 106, die in dem Verteilerkörper untergebracht sind, gekoppelt.
In einigen wie in 2 veranschaulichten Ausführungsformen hat eine Teilmenge der Reagenzansauger eine Länge, die kürzer ist als die anderer Reagenzansauger. Zum Beispiel kann die Länge der Teilmenge um mindestens 1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, oder mindestens 2,0 mm kürzer sein als die der anderen Reagenzansauger. Der Verteiler und die Reagenzansauger können in einer Vorrichtung verwendet werden, welche einen Hebemechanismus hat, der ausgestaltet ist, um eine Reagenzkartusche bidirektional entlang der z-Dimension so zu bewegen, dass die Reagenzansauger in entsprechende Vertiefungen oder Reservoirs in der Reagenzkartusche eingeführt werden. In bestimmten Ausführungsformen können die Reagenzvertiefungen mit Schutzfolien abgedeckt sein. Somit ist ein Vorteil der Bereitstellung von Ansaugern unterschiedlicher Länge eine Verringerung der Kraft, die von dem Hebemechanismus gefordert wird, um eine Foliendurchstoßkraft zu bieten, wenn eine Reagenzkartusche in Kontakt mit den durchstoßenden Ansaugern gebracht wird. Der Unterschied in der Ansaugerlänge kann vorteilhaft der Tiefe der Reagenzvertiefungen in der Reagenzkartusche entsprechen, so dass jeder Ansauger eine gewünschte Tiefe in seiner entsprechenden Reagenzvertiefung erreicht wenn die Ansauger und die Kartusche in einer vollständig eingeführten Stellung sind.
Die Ansauger können aus jedem geeigneten Material gebildet sein, das Fluidtransfer durch ein Lumen ermöglicht, und kompatibel mit den Lösungsmitteln und Fluiden ist, die durch die Kanäle in den hierin vorgestellten Ausführungsformen des Verteilers transportiert werden. Die Ansauger können aus einem einzigen Röhrchen gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Ansauger aus vielen Segmenten hergestellt sein, die zusammen einen Ansauger von gewünschter Länge und Durchmesser bilden.
In einigen Ausführungsformen umfasst mindestens einer der Reagenzansauger eine nachgiebige Spitze, die ausgestaltet ist, um sich zu biegen, wenn die Spitze auf den Boden einer Reagenzvertiefung in einer Reagenzkartusche trifft. Durch Biegen oder Verformen ermöglicht eine nachgiebige Spitze es dem Lumen des Ansaugers sich der Reagenzvertiefung stärker zu nähern oder sogar den unteren Rand der Reagenzvertiefung zu berühren, wodurch das Evakuierungsvolumen in der Reagenzvertiefung verringert oder sogar beseitigt wird. Eine nachgiebige Spitze kann besonders vorteilhaft sein für die Aufnahme einer Probe oder Reagenz, wo kleine Volumen verwendet werden, oder in Situationen, wo es erwünscht ist, dass der größte Teil der oder die gesamte Flüssigkeit in einem Reagenzreservoir aufgenommen wird. Der Körper des Ansaugers, der eine nachgiebige Spitze hat, kann vollständig aus demselben flexiblen Material wie die Spitze hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Körper des Ansaugers aus einem unterschiedlichen Material als die Spitze hergestellt sein. Die nachgiebige Spitze kann aus jedem geeigneten Material so hergestellt sein, dass die nachgiebige Spitze sich verformen oder zurückweichen kann, wenn sie in Kontakt mit dem Boden eines Reagenzreservoirs gebracht wird. Einige geeignete Materialien umfassen polymere und/oder synthetische Schaumstoffe, Gummi, Silikone und/oder Elastomere, einschließlich thermoplastischer Polymere wie etwa Polyurethan.
Die hierin vorgestellten Fluidsysteme können auch zum Beispiel Pumpen und Ventile umfassen, die selektiv betreibbar sind zum Steuern der Fluidverbindung zwischen den Reservoirs und dem Einlass der Flusszelle. Wie durch die in den 2 und 3 gezeigte Verteilereinheit veranschaulicht, können die Kanalausgänge des Verteilers ausgestaltet sein, um sich mit entsprechenden Einlassöffnungen an dem einen oder mehreren Ventilen zu verbinden, so dass jeder Reagenzkanal in Fluidverbindung mit einer Einlassöffnung auf dem Ventil steht. Somit können über die Reagenzkanäle des Verteilers eine oder mehrere oder alle Einlassöffnungen in Fluidverbindung mit einem Reagenzansauger stehen. Jeder des einen oder der mehreren Ventile kann mit einer gemeinsamen Ausgangsöffnung (110, 112) ausgestaltet sein, die eine Fluidverbindung zu einem Einlass einer oder mehrerer Bahnen auf einer Flusszelle herstellt. Alternativ oder zusätzlich kann jedes der ein oder der mehreren Ventile mit einer Abfallöffnung (109, 113) ausgestaltet sein, die in Fluidverbindung mit einem oder mehreren Abfallbehältern steht.
In Ausführungsformen, wo das Fluidsystem mindestens ein erstes Ventil und ein zweites Ventil aufweist, kann jedes Ventil ausgestaltet sein, dass gleichzeitig getrennte Reagenzien zu einem ersten Kanal beziehungsweise einem zweiten Kanal einer Flusszelle geliefert werden. Somit kann ein Ventil ein Reagenz zu einem ersten Flusszellenkanal liefern, während das zweite Ventil gleichzeitig ein anderes Reagenz zu einem zweiten Flusszellenkanal liefern kann. Wie in den in 9 gezeigten beispielhaften Ausführungsformen, steht Ventil A (VA) in Fluidverbindung mit Einlass V1 der Flusszelle, der ein Verteiler zum Liefern von Reagenzien an Bahn 1 und Bahn 3 ist. In ähnlicher Weise steht das Ventil B (VB) in Fluidverbindung mit dem Einlass V2, der sich an dem gegenüberliegenden Ende der Flusszelle befindet, und die Reagenzien an Bahn 2 und Bahn 4 liefert. Einlässe V1 und V2 befinden sich an gegenüberliegenden Enden der Flusszelle und die Richtung der Reagenzströmung findet in entgegengesetzten Richtungen für die Bahnen 1 und 3 im Vergleich zu den Bahnen 2 und 4 statt.
Die hierin beschriebenen Fluidsysteme können vorteilhaft zur Fluidmanipulierung der Flusszellenkanäle während der Nukleinsäuresequenzierung verwendet werden. Genauer gesagt kann ein hierin beschriebenes Fluidsystem operativ mit einer zur Detektion von Nukleinsäuremerkmalen in der Flusszelle durch die Detektionsvorrichtung ausgestalteten Detektionsvorrichtung verbunden sein. In einigen Ausführungsformen kann die Detektionsvorrichtung eine Vielzahl an Mikrofluorometern aufweisen, wobei alle Mikrofluorometer ein zur Weitfeldbilderfassung in einer Bildebene in x- und y-Dimension ausgestaltetes Objektiv aufweisen. Die hierein dargelegten Fluidsysteme sind besonders nützlich mit jeglicher Detektionsvorrichtungsausgestaltung, die in US Patentanmeldung mit der Anmeldungsnummer 13/766,413, eingereicht am 13. Februar, 2013 mit dem Titel ”INTEGRATED OPTOELECTRONIC READ HEAD AND FLUIDIC CARTRIDGE USEFUL FOR NUCLEIC ACID SEQUENCING” dargelegt ist. Deren Inhalt wird durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen.
Als ein Beispiel in besonderen Nukleinsäuresequenzierungsausführungsformen kann eine Flusszelle, die eine Vielzahl von Kanälen enthält, in einer versetzten Art und Weise fluidmanipuliert und optisch detektiert werden. Insbesondere können die Fluidmanipulierungen auf einer ersten Teilmenge von Kanälen in der Flusszelle durchgeführt werden, während optische Detektion auf einer zweiten Teilmenge von Kanälen erfolgt. Zum Beispiel können in einer Ausgestaltung mindestens vier lineare Kanäle parallel zueinander in der Flusszelle angeordnet sein (z. B. können 1 bis 4 Kanäle in aufeinanderfolgenden Reihen angeordnet sein). Fluidmanipulierungen können an jedem zweiten Kanal (z. B. Kanälen 1 und 3) durchgeführt werden, während Detektion auf den anderen Kanälen (z. B. Kanälen 2 und 4) erfolgt. Dieser besonderen Ausgestaltung kann Rechnung getragen werden, in dem ein Lesekopf verwendet wird, der Detektoren hat, die in einer beabstandeten Ausgestaltung so angeordnet sind, dass die Objektive auf jeden zweiten Kanal der Flusszelle gerichtet sind. In diesem Fall können Ventile betätigt werden, um die Reagenzströmung einen Sequenzierungszyklus lang in alternierende Kanäle zu leiten, während die Kanäle, die detektiert werden, in einem Detektionszustand gehalten werden. In diesem Beispiel kann ein erster Satz alternierender Kanäle Fließschritten eines ersten Sequenzierungszyklus unterzogen werden, und ein zweiter Satz alternierender Kanäle Detektionsschritten eines zweiten Sequenzierungszyklus unterzogen werden. Sobald die Fließschritte des ersten Zyklus abgeschlossen sind und die Detektionsschritte des zweiten Zyklus abgeschlossen sind, kann der Lesekopf (z. B. entlang der x-Dimension) zu dem ersten Satz alternierender Kanäle hinübergeschoben werden und Ventile können betätigt werden, um Sequenzierungsreagenzien zu dem zweiten Satz Kanäle zu liefern. Dann können Detektionsschritte für den ersten Zyklus (in dem ersten Satz Kanäle) abgeschlossen werden und Fließschritte für einen dritten Zyklus (in dem zweiten Satz Kanäle) können erfolgen. Die Schritte können auf diese Weise mehrere Male wiederholt werden, bis eine gewünschte Anzahl an Zyklen durchgeführt worden ist oder bis das Sequenzierungsverfahren abgeschlossen ist.
Ein Vorteil der oben dargelegten versetzten Fließ- und Detektionsschritte ist es, einen schnelleren kompletten Sequenzierungsdurchlauf zur Verfügung zu stellen. In dem obigen Beispiel wird der schnellere Sequenzierungsdurchlauf ein Ergebnis der versetzten Ausgestaltung sein (verglichen mit der parallelen Fluidmanipulierung aller Kanäle gefolgt von einer parallelen Detektion aller Kanäle) wenn die für die Fluidmanipulierung benötigte Zeit etwa gleich der für die Detektion benötigen Zeit ist. Selbstverständlich kann in Ausführungsformen, wo der Zeitablauf der Detektionsschritte nicht der gleiche ist wie der Zeitablauf der Fließschritte, die versetzte Ausgestaltung von jedem zweiten Kanal zu einem passenderen Muster abgeändert werden, um dem parallelen Scannen einer Teilmenge Kanäle, während eine weitere Teilmenge die Fließschritte durchläuft, Rechnung zu tragen.
Ein zusätzlicher Vorteil dazu, Fluidströmung in entgegengesetzten Richtungen zu haben, ist es, ein Mittel zum Vergleich der Leistung eines einzelnen Mikrofluorometers zur Verfügung zu stellen. Zum Beispiel kann es, wo viele Mikrofluorometer pro Flusszellbahn verwendet werden, schwierig sein, zu unterscheiden, ob verringerte Mikrofluorometerleistung durch den Detektor verursacht ist oder durch einen von einem Ende der Bahn zum anderen verringerten chemischen Wirkungsgrad. Indem man eine entgegengesetzte Flüssigkeitsströmung hat, kann die Mikrofluorometerleistung über alle Bahnen verglichen werden, wodurch effizient unterschieden wird, ob die verringerte Leistung auf das Mikrofluorometer zurückzuführen ist oder nicht.
Ein Strömungsdiagramm für ein beispielhaftes Fluidsystem ist in 9 gezeigt. Flusszelle 2020 hat vier Bahnen, die jeweils in Fluidverbindung mit einer von zwei einzelnen Fluidleitungen FV und RV stehen, die einzeln durch Einlassventile VA und VB betätigt werden. Einlassventil VA und Einlassventil VB kontrollieren die Fluidströmung von den Probenreservoirs, SBS-Reagenzreservoirs und Amplifikationsreagenzreservoirs in Reagenzkartusche oder -träger 2035, die oder der in Fluidverbindung mit verschiedenen Öffnungen innerhalb des Reagenzverteilers 2030 steht.
Fluidströmung durch das System von 9 wird durch zwei getrennte Spritzenpumpen 2041 und 2042 angetrieben. Die Spritzenpumpen sind angeordnet um Fluide durch das Fluidsystem zu ziehen und jede Pumpe kann einzeln durch Ventile 2051 und 2052 betätigt werden. Somit kann die Strömung durch jeden Kanal der Flusszelle einzeln durch eine zugehörige Druckquelle kontrolliert werden. Ventile 2051 und 2052 sind auch ausgestaltet um Fluidströmung zu dem Abfallreservoir 2060 zu kontrollieren.
9 veranschaulicht ein Fluidsystem, in welches Fluide durch den Einsatz von stromabwärts gelegenen Spritzenpumpen gezogen werden. Es versteht sich, dass ein nützliches Fluidsystem andere Arten von Vorrichtungen anstelle von Spritzenpumpen verwenden kann, um Flüssigkeiten anzutreiben, einschließlich zum Beispiel positiven oder negativen Drucks, Schlauchpumpe, Membranpumpe, Kolbenpumpe, Zahnradpumpe, oder archimedischer Schraube. Darüber hinaus können diese und andere Vorrichtungen ausgestaltet sein, um Fluide von einer mit Bezug auf eine Flusszelle stromabwärtigen Position aus zu ziehen oder um Fluide von einer stromaufwärtigen Position aus zu schieben.
9 veranschaulicht auch die Verwendung von zwei Spritzenpumpen für vier Kanäle einer Flusszelle. Somit umfasst das Fluidsystem eine Anzahl an Pumpen, die kleiner ist als die Anzahl an verwendeten Kanälen. Es versteht sich, dass ein Fluidsystem, das in einer Fluidkartusche der vorliegenden Offenbarung nützlich ist, jegliche Anzahl an Pumpen haben kann, zum Beispiel eine gleichwertige oder kleinere Anzahl an Pumpen (oder anderer Druckquellen) als die Anzahl an verwendeten Kanälen. Zum Beispiel können einige Kanäle mit einer gemeinsamen Pumpe in Fluidverbindung stehen, und ein Ventil kann verwendet werden, um Fluidströmung durch einen einzelnen Kanal zu veranlassen.
Das in 9 veranschaulichte Fluidsystem umfasst auch einen Sensor BUB-4 zur Detektion von Luftblasen, der entlang des Strömungswegs RV zwischen Ventil VA und Flusszelleneinlass V1 angeordnet ist. Ein zusätzlicher Luftblasensensor BUB-3 ist entlang des Strömungswegs FV zwischen Ventil VB und Flusszelleneinlass V2 angeordnet. Es versteht sich, dass eine nützliche Fluidleitung in einem Fluidsystem der vorliegenden Offenbarung jede Anzahl an Luftblasensensoren, Druckmessgeräten und ähnlichem umfassen kann. Die Sensoren und/oder Messgeräte können an jeder beliebigen Stelle entlang eines jeglichen Teils des Strömungsweges des Fluidsystems angeordnet sein. Zum Beispiel kann ein Sensor oder Messgerät entlang einer Fluidleitung zwischen einem der Ventile und der Flusszelle angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Sensor oder Messgerät entlang einer Fluidleitung zwischen einem Reagenzreservoir und einem der Ventile, zwischen einem Ventil und einer Pumpe, oder zwischen einer Pumpe und einem Auslass oder Reservoir wie etwa einem Abfallreservoir angeordnet sein.
Ein Querschnitt einer beispielhaften Reagenzkartusche ist in 6 gezeigt. Die in 6 gezeigte Reagenzkartusche 400 umfasst Vertiefungen 401 mit verglichen mit denen der Vertiefungen 402 entlang der z-Dimension abweichenden Tiefen. Insbesondere hat die in 6 veranschaulichte Reagenzkartusche Vertiefungen, die ausgelegt sind, um der Länge eines entsprechenden Reagenzansaugers (nicht gezeigt) so Rechnung zu tragen, dass jeder Ansauger eine erwünschte Tiefe in seiner entsprechenden Vertiefung erreicht, wenn die Ansauger und die Kartusche in einer vollständig eingeführten Stellung sind. In der in 6 veranschaulichten Reagenzkartusche sind die Vertiefungen in einer Reihe oder Säule entlang der y-Dimension angeordnet, wobei sich diese Vertiefungen 401 im Außenbereich der Reihe oder Säule weiter entlang der z-Dimension abwärts erstrecken als diejenigen Vertiefungen 402 im Innenbereich der Reihe oder Säule. Einige oder alle Vertiefungen können abweichende Tiefen haben. Alternativ oder zusätzlich können einige oder alle Vertiefungen dieselbe Tiefe haben. Wenn die Ansauger und die Kartusche in einer vollständig eingeführten Stellung sind, kann die Eindringtiefe einer beliebigen Ansaugerspitze (d. h. der Abstand zwischen Bodenoberfläche der Vertiefung und Ende der Ansaugerspitze) gleichwertig mit der Eindringtiefe einer beliebigen anderen Ansaugerspitze in einer beliebigen anderen Vertiefung in der Reagenzkartusche sein. Die Eindringtiefe einer beliebigen Ansaugerspitze muss nicht dieselbe sein wie die Eindringtiefe in eine beliebige andere Vertiefung in der Reagenzkartusche. Wo mindestens einige Reagenzvertiefungen einer unterschiedliche Vertiefungstiefe haben, kann die Vertiefungstiefe zum Beispiel mindestens 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, oder mindestens 2,0 mm kürzer sein als die anderen Reagenzansauger. Auf ähnliche Weise kann die Eindringtiefe einer beliebigen Ansaugerspitze, wenn die Ansauger und die Kartusche in einer vollständig eingeführten Stellung sind, um mindestens 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, oder um mindestens 2,0 mm von der Eindringtiefe einer beliebigen anderen Ansaugerspitze in der Reagenzkartusche abweichen.
Eine Draufsicht einer beispielhaften Reagenzträgerverbindung, welche Reagenzvertiefungen und Verbindungsschlitze für Ausrichtungszapfen hat, ist in 8 gezeigt. Wie in der beispielhaften Reagenzkartusche 400 in 8 gezeigt, umfasst die Kartusche eine Vielzahl an Reagenzreservoirs 401A, 401B, 402A und 402B. Die Reagenzreservoirs in 8 sind in x- und y-Dimensionen in Reihen angeordnet. Wie auch in 8 gezeigt, umfasst die Kartusche Verbindungsschlitze 403 und 404, die ausgestaltet sind, um in entsprechende Ausrichtungszapfen der Verteileranordnung (nicht gezeigt) zu greifen. Die Kartusche kann auch eine Schutzfolie umfassen, die eine beliebige Anzahl an Reagenzvertiefungen oder -reservoirs abdeckt, welche durch durchstoßende Ansauger durchstoßen werden kann, wenn die Kartusche in Kontakt mit den durchstoßenden Ansaugern gebracht wird.
Die hierin vorgestellten Reagenzkartuschen könne eine beliebige Anzahl an Reagenzreservoirs oder -vertiefungen umfassen. Die Reagenzreservoirs oder -vertiefungen können in einem beliebigen Format entlang der x- und y-Dimensionen angeordnet sein, um Transport und Lagerung der Reagenzien in der Kartusche zu erleichtern. Alternativ oder zusätzlich können Reagenzreservoirs oder -vertiefungen in einem beliebigen Format entlang der x- und y-Dimensionen angeordnet sein, das für die Interaktion mit einer Reihe von Ansaugerröhrchen geeignet ist, die sich abwärts entlang der z-Dimension von Öffnungen in dem Verteiler aus erstreckt. Insbesondere können die Reagenzreservoirs oder -vertiefungen in einem beliebigen Format angeordnet sein, das für das gleichzeitige Ineinandergreifen mit einer Matrix von Reagenzansaugern geeignet ist, so dass flüssiges Reagenz aus dem Reagenzreservoir in die Ansauger gezogen werden kann.
Nicht alle Reagenzvertiefungen müssen gleichzeitig mit allen Ansaugerröhrchen einer Verteileranordnung interagieren. Zum Beispiel kann die Reagenzkartusche eine Teilmenge eines oder mehrerer Reagenzreservoirs oder -vertiefungen umfassen, die ausgestaltet sind, in einem nicht-interagierende Zustand zu verbleiben, während andere Reservoirs oder Vertiefungen in eine Reihe von Ansaugerröhrchen greifen. Als ein Beispiel kann die hierin vorgestellt Kartusche eine Vielzahl an Waschreservoirs aufweisen, die in einer Ausgestaltung angeordnet sind, die der Vielzahl an Reagenzreservoirs entspricht, wobei die Waschreservoirs ausgestaltet sind, um gleichzeitig in die Reagenzansauger zu greifen, wenn die Reagenzansauger nicht in die Reagenzreservoirs eingreifen, so dass Waschpuffer aus den Waschreservoirs in die Ansauger gezogen werden kann. Eine beispielhafte Ausführungsform wird in 8 vorgestellt, welche eine Reihe von Reagenzvertiefungen 401A zeigt. Die Kartusche umfasst auch eine Reihe entsprechender Vertiefungen 401B, welche dieselbe Ausrichtung in der x-Dimension im Bezug zueinander bewahrt, welche aber in der y-Dimension gegenüber den Vertiefungen 401A verschoben ist. Die verschobenen Vertiefungen 401B können Waschpuffer umfassen, zum Beispiel bereitgestellt, um Ansaugerröhrchen und Fluidleitungen nach der Verwendung einer Kartusche und vor der Verwendung einer weiteren Kartusche zu spülen.
Alternativ oder zusätzlich können andere Reservoirs, die leer sind, oder die Puffer, Proben oder andere Reagenzien aufbewahren, auf der Kartusche vorhanden sein. Die zusätzlichen Reservoirs können, aber müssen nicht mit einem Ansaugerröhrchen interagieren. Zum Beispiel kann ein Reservoir ausgestaltet sein, um mit Abfall- oder Überschussreagenz oder -puffer über den Verlauf der Kartuschenverwendung gefüllt zu werden. Auf ein solches Reservoir kann zum Beispiel über eine Öffnung, die nicht mit einem Ansaugerröhrchen interagiert, zugegriffen werden.
Um korrekte Ausrichtung der Kartuschenreservoirs zu den entsprechenden Ansaugerröhrchen zu erleichtern, können Ausrichtungsschlitze in der Kartusche angeordnet sein. Zum Beispiel können in besonderen Ausführungsformen, wo eine Reihe von Ansaugerröhrchen aus einem Satz Reservoirs entfernt und zu einem weiteren Satz Reagenz- oder Waschreservoirs verlagert wird, Ausrichtungsschlitze in der Kartusche angeordnet sein, um korrekte Ausrichtung der Reihe von Reagenzansaugern mit einem oder beiden Sätzen Reservoirs sicherzustellen. Wie in 8 gezeigt, umfasst die beispielhafte Kartusche Ausrichtungsschlitze 404, die dieselbe Ausrichtung in der x-Dimension bewahren, aber welche in der y-Dimension in Bezug zu dem entsprechenden Ausrichtungsschlitz 403 verschoben sind. Eine Kartusche der hierin vorgestellten Ausführungsformen kann eine beliebige Anzahl an Ausrichtungsschlitzen haben, welche eine geeignete Ausrichtung mit den Merkmalen einer Fluidanordnung zur Verfügung stellt. Zum Beispiel kann eine Kartusche 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr Ausrichtungsschlitze umfassen, die ausgestaltet sind, um in entsprechende Ausrichtungszapfen des Fluidsystems zu greifen, so dass Reagenzansauger des Fluidsystems an den Reagenz- und/oder Waschreservoirs ausgerichtet angeordnet sind.
In besonderen Ausführungsformen kann ein Fluidsystem ausgestaltet sein, um Wiederverwendung eines oder mehrerer Reagenzien zu erlauben. Zum Beispiel kann das Fluidsystem ausgestaltet sein, um ein Reagenz an eine Flusszelle zu liefern, das Reagenz dann aus der Flusszelle zu entfernen, und das Reagenz dann wieder in die Flusszelle einzuführen. Eine Ausgestaltung ist in 7A veranschaulicht, welche eine Draufsicht von Zwischenspeicherleitungen in einer Verteileranordnung zeigt. Wie in dem schematischen oberen Teil der 7A gezeigt, kann ein Reagenzzwischenspeicher verwendet werden, um einen Konzentrationsgradient von meist benutztem bis zu am wenigsten benutzen (frischem) Reagenz aufrechtzuerhalten. In einigen Ausführungsformen kann das Zwischenspeicherreservoir ausgestaltet sein, um Mischen des Fluids innerhalb des Zwischenspeicherreservoir zu verringern, wodurch der Gradient des flüssigen Reagenz entlang der Länge des Reservoirs vom Ende proximal zur Flusszelle zum Ende distal zur Flusszelle aufrecht erhalten wird. Wenn Reagenz vom Zwischenspeicherreservoir zurück zur Flusszelle geliefert wird, wird der Gradient so aufrecht erhalten, dass das Reagenz, das durch die Flusszelle strömt, einen Gradient von meist benutztem zu am wenigsten benutzten (frischem) Reagenz bildet.
Wie in dem Schaubild im unteren Teil der 7A veranschaulicht, kann die Verteilerströmungstechnik so ausgestaltet sein, dass ein Reagenzreservoir über Ventileinlass 1804 in Fluidverbindung mit der Einlassöffnung einer Flusszelle (nicht gezeigt) steht. Ventil 1804 kontrolliert die Fluidströmung zwischen Flusszelle (nicht gezeigt) und jedem aus CLM-Reservoir, SRE-Reservoir, IMF-Reservoir, und LAM1- und LPM1-Reservoirs. Kanal 1802 stellt eine Fluidverbindung zwischen CLM-Reservoir und Ventileinlass 1804 über Öffnung 1801 her. Ein Abschnitt des Kanals 1802 umfasst einen Reagenzzwischenspeicher 1803, der ausgestaltet ist, um ein Reagenzvolumen aufzubewahren, dass gleichwertig ist mit dem Volumen eines oder mehrerer Bahnen der Flusszelle (nicht gezeigt). Das verglichen mit anderen Abschnitten des Kanals 1802 erhöhte Volumen des Reagenzzwischenspeicher 1803 ermöglicht es, benutztes Reagenz für die Wiederverwendung zu lagern, während ein Vorrat an unbenutztem Reagenz in dem Reagenzreservoir vorgehalten wird, wodurch eine Verunreinigung des Vorrats an unbenutztem Reagenz in dem Reagenzreservoir mit benutztem Reagenz vermieden wird.
Die in 7A gezeigte Ausgestaltung ist beispielhaft. Andere Ausgestaltungen sind auch möglich um Wiederverwendung zu ermöglichen. Zum Beispiel können ein oder mehrere Zwischenspeicherreservoirs ein Volumen haben, das 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450%, 500%, 550%, 600%, 650%, 700%, 750%, 800%, 850%, 900%, 950%, 1000%, 1500%, 2000%, 2500%, 3000% oder mehr des Volumens eines mit dem Zwischenspeicherreservoir in Fluidverbindung stehenden Flusszellenkanals ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Zwischenspeicherreservoir ausreichend Volumen aufweisen, um einer Menge an flüssigem Reagenz in einem oder mehreren Flusszellenkanälen zu erlauben, zu dem Zwischenspeicherreservoir zu strömen, so dass das flüssige Reagenz nicht von der Flusszelle zu dem Reagenzreservoir zurückgeleitet wird, nachdem es die Flusszelle kontaktiert hat. Zum Beispiel kann die Menge an flüssigem Reagenz 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450%, 500%, 550%, 600%, 650%, 700%, 750%, 800%, 850%, 900%, 950%, 1000%, 1500%, 2000%, 2500%, 3000% oder mehr des flüssigen Reagenz in einem oder mehreren Flusszellenkanälen aufweisen.
Ein wie hierin vorgestelltes Zwischenspeicherreservoir kann ausgestaltet sein, um Mischen des Fluids innerhalb des Zwischenspeicherreservoirs zu verringern. In einigen solchen Ausführungsformen kann durch verringertes Mischen ein Gradient eines flüssigen Reagenz entlang der Länge des Reservoirs von einem Ende proximal zu der Flusszelle zum Ende distal zur Flusszelle aufrechterhalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein hierin vorgestelltes Zwischenspeicherreservoir ein oder mehrere Mischelemente aufweisen, die ausgestaltet sind, um Mischen des Fluids innerhalb des Zwischenspeicherreservoirs zu fördern. Alle geeigneten aktiven oder passiven Mischelemente können in solchen Ausführungsformen verwendet werden. Zum Beispiel könnte das Mischelement Ablenkelemente, gekrümmte Strukturen oder jegliche anderen passiven oder aktiven strukturellen oder strömungstechnischen Merkmale aufweisen, die ausgestaltet sind, um Mischen zu fördern, während das Fluid durch das Zwischenspeicherreservoir transportiert wird. Alternativ oder zusätzlich kann jegliche geeignet Pumpe, Rotor, Blatt, Einlass oder ähnliches zum aktiven Mischen innerhalb des Zwischenspeicherreservoirs verwendet werden.
Ein wie hierin vorgestelltes Zwischenspeicherreservoir kann jede Form, jedes Volumen und jede Länge haben, die/das geeignet ist für die Zwecke eines Zwischenspeicherreservoirs. In spezifischen Ausführungsformen können Zwischenspeicherreservoirs jeglicher Form, Länge und/oder jeglichen Volumens in den hierin vorgestellten Fluidsystemen verwendet werden, welche es einer Menge eines flüssigen Reagenz in einem oder mehreren Flusszellenkanälen erlauben, zu dem Zwischenspeicherreservoir zu strömen, so dass das flüssige Reagenz nicht von der Flusszelle zu dem Reagenzreservoir zurückgeleitet wird, nachdem es die Flusszelle kontaktiert hat. Zum Beispiel kann ein Zwischenspeicherreservoir einen Serpentinenkanal aufweisen. Als weiteres Beispiel kann ein Zwischenspeicherreservoir einen Kanal zylindrischer oder nicht-zylindrischer Form aufweisen. Ferner kann eine beliebige Anzahl von Fluidkanälen im hier vorgestellten Fluidsystem ein oder mehrere einzelne Zwischenspeicherreservoirs aufweisen.
Ein wie hierin vorgestelltes Zwischenspeicherreservoir kann in Fluidverbindung mit einer Pumpe stehen, die ausgestaltet ist, um flüssiges Reagenz von dem Zwischenspeicherreservoir zu der Flusszelle und von der Flusszelle zurück zu dem Zwischenspeicherreservoir zu bewegen, wobei Zugang von Reagenz zu der Flusszelle und Abgang von Reagenz von der Flusszelle durch dieselbe Öffnung der Flusszelle erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann Zugang von Reagenz zu der Flusszelle und Abgang von Reagenz von der Flusszelle durch unterschiedliche Öffnungen in der Flusszelle erfolgen und dennoch Reagenzwiederverwendung erreicht werden. Zum Beispiel können sich die hierein vorgestellten Fluidsysteme jegliche Wiederverwendungsreservoirs und hierin beschriebenen Ausgestaltungen in Verbindung mit Vorrichtungsausgestaltungen zu Nutze machen, die in US Patentanmeldung mit der Anmeldungsnummer 13/766,413, eingereicht am 13. Februar 2013, mit dem Titel ”INTEGRATED OPTOELECTRONIC READ HEAD AND FLUIDIC CARTRIDGE USEFUL FOR NUCLEIC ACID SEQUENCING”, dargelegt sind. Deren Inhalt wird durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen.
Die Skizze der 7B legt eine beispielhafte Veranschaulichung eines hierin vorgestellten Wiederverwendungsverfahren dar, das eine wechselseitige Reagenzströmung von einer Zwischenspeicherleitung zu einer Flusszelle, gefolgt von einem teilweise Wiederbefüllen der Zwischenspeicherleitung von der Flusszelle verwendet. In dem in der oberen Abbildung der 7B gezeigten Zustand steht ein Zwischenspeicherreservoir 1903, das 100 μL Reagenz 1906 enthält, mit Flusszellenbahnen 1905 über Teiler 1904 und Ventil 1911 in Fluidverbindung. Ventil 1904 wird betätigt, um es Reagenz 1906 zu ermöglichen, in Flusszellenbahnen 1905 zu fließen. Zur gleichen Zeit wird frisches Reagenz 1907 aus dem Reagenzreservoir gezogen, um die in Zwischenspeicherreservoir 1903 verblieben Leere zu füllen. Nach Verwendung des Reagenz auf der Flusszelle leitet Ventil 1911 einen Teil (75 μL) des benutzten Reagenz 1906 zurück in das Zwischenspeicherreservoir 1903. Ein weiterer Teil (25 μL) des benutzten Reagenz 1906 wird durch Ventil 1911 zu einem Abfallbehälter umgeleitet. Am Ende des Zyklus 1 hat Reservoir 1903 einen Gradient mit 25 μL frischem Reagenz 1907 und 75 μL benutztem Reagenz 1906 über die Länge des Zwischenspeicherreservoirs. Der Zyklus von wechselseitiger Strömung des Reagenz von Zwischenspeicherreservoir zur Flusszelle und von der Flusszelle zurück zum Zwischenspeicherreservoir wird wiederholt, wobei ein Teil (25 μL) von benutztem Reagenz 1906 in jedem Zyklus durch Ventil 1911 zu einem Abfallbehälter umgeleitet wird und der Rest des benutzten Reagenz 1906 zurück zu dem Zwischenspeicherreservoir 1903 strömt. Am Ende vier solcher wiederholter Zyklen enthält das Zwischenspeicherreservoir 1903 25 μL frische Reagenz 1910, 25 μL Reagenz 1909, das einmal benutzt wurde, 25 μL Reagenz 1908, das zweimal benutzt wurde, und 25 μL Reagenz 1907, das dreimal benutzt wurde.
Die in 7A und 7B gezeigten Ausgestaltungen sind beispielhaft. Andere Ausgestaltungen sind auch möglich, um Wiederverwendung eines oder mehrerer in einem bestimmten Verfahren verwendeter Reagenzien zu erreichen. Es versteht sich, dass in einigen Reagenzwiederverwendungsausgestaltungen Fluidausgestaltungen für Reagenzwiederverwendung nur für eine Teilmenge in einem bestimmten Verfahren verwendeter Reagenzien verwendet werden. Zum Beispiel kann eine erste Teilmenge Reagenzien stabil genug sein, um wiederverwendet zu werden, während eine zweite Teilmenge Reagenzien nach der einmaligen Verwendung anfällig ist für Verunreinigungen, Zersetzung oder andere unerwünschte Effekte. Dementsprechend kann das Fluidsystem für die Wiederverwendung der ersten Teilmenge Reagenzien ausgestaltet sein, während die Strömungstechnik für die zweite Menge für die einmalige Verwendung ausgestaltet ist.
Ein bestimmtes Reagenz kann eine beliebige Anzahl an Malen wiederverwendet werden, um sich für ein bestimmtes Verfahren zu eignen. Zum Beispiel können ein oder mehrere hierin veranschaulichte, hierin über zitierten Verweis beschriebene, oder auf andere Weise für die Verwendung in einem hierin dargelegten Verfahren bekannte Reagenzien mindestens 2, 3, 4, 5, 10, 25, 50 oder mehr Male wiederverwendet werden. Tatsächlich kann jegliche Art von erwünschten Reagenzien mindestens so viele Male wiederverwendet werden. Jeglicher beliebige Anteil eines bestimmten Reagenz kann zur Wiederverwendung zurück zu einem Zwischenspeicherreservoir umgeleitet werden. Zum Beispiel können ein oder mehrere hierin veranschaulichte, hierin über zitierten Verweis beschriebene, oder auf andere Weise für die Verwendung in einem hierin dargelegten Verfahren bekannte Reagenzien 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%, 95%, oder 100% des Volumens eines Reagenz in einer oder mehreren Flusszellenbahnen haben, das zur nachfolgenden Wiederverwendung zu dem Zwischenspeicherreservoir zurückgeleitet wird. Alternativ oder zusätzlich kann 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%, 95%, oder 100% des Volumens eines Reagenz in einer oder mehreren Flusszellenbahnen zu einem Abfallbehälter umgeleitet oder auf andere Weise der nachfolgenden Verwendung auf einer Flusszelle entzogen werden.
Fluidausgestaltungen und Verfahren zur Reagenzwiederverwendung können, obwohl für Nukleinsäuresequenzierungsverfahren veranschaulicht, in anderen Verfahren angewendet werden, insbesondere in Verfahren, die mit wiederholten Reagenzlieferungszyklen verbunden sind. Beispielhafte Verfahren umfassen Sequenzierung von Polymeren wie etwa Polypeptiden, Polysacchariden oder synthetischen Polymeren und umfassen auch Synthese solcher Polymere.
Wie in den beispielhaften Ausführungsformen oben dargestellt kann ein Verfahren zur Reagenzwiederverwendung die folgenden Schritte umfassen: a) Ziehen eines flüssigen Reagenz von einem Reagenzreservoir in ein Zwischenspeicherreservoir, wobei das Zwischenspeicherreservoir in Fluidverbindung mit dem Reagenzreservoir und mindestens einem Kanal einer Flusszelle steht; b) Transportieren des Reagenz vom Zwischenspeicherreservoir in den mindestens einen Kanal der Flusszelle; c) Transportieren von mindestens 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, oder 100% des Reagenz in dem Flusszellenkanal zum Zwischenspeicherreservoir, so dass das flüssige Reagenz nicht zurück zum Reagenzreservoir geleitet wird, nachdem es die Flusszelle kontaktiert hat; d) Wiederholen der Schritte b) und c) um Wiederverwendung des flüssigen Reagenz in der Flusszelle zu erreichen. Das eine oder die mehreren Zwischenspeicherreservoirs können in Fluidverbindung mit einer Pumpe stehen, die ausgestaltet ist, um flüssiges Reagenz vom Zwischenspeicherreservoir zur Flusszelle und von der Flusszelle zurück zum Zwischenspeicherreservoir zu bewegen, so dass Zugang von Reagenz zu der Flusszelle und Abgang von Reagenz von der Flusszelle durch dieselbe Öffnung der Flusszelle erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann Zugang von Reagenz zu der Flusszelle und Abgang von Reagenz von der Flusszelle durch unterschiedliche Öffnungen in der Flusszelle erfolgen und dennoch Reagenzwiederverwendung erreicht werden. In einigen Ausführungsformen kann Reagenz von der Flusszelle, das in Schritt c) nicht zum Zwischenspeicherreservoir transportiert wird, umgeleitet werden. Als Beispiel kann Reagenz von der Flusszelle, das nicht zum Zwischenspeicherreservoir transportiert wird, zu einem Abfallreservoir transportiert werden. Transport des Reagenz in einem der Schritte b) und c) oder in beiden Schritten b) und c) kann über ein Ventil durchgeführt werden, das Fluidverbindung zwischen Zwischenspeicherreservoir und Flusszelle herstellt. Transport des Reagenz in einem der Schritte b) und c) oder in beiden Schritten b) und c) kann zum Beispiel mit Fluidströmung in einer einzelnen Richtung oder mit wechselseitiger Strömung durchgeführt werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Fluidsysteme und Verfahren sind besonders nützlich für Nukleinsäuresequenzierungstechniken. Zum Beispiel sind Sequenzierung-durch-Synthese-Protokolle (SBS) besonders anwendbar. Bei SBS wird die Verlängerung eines Nukleinsäureprimers entlang einer Nukleinsäurematrize überwacht, um die Nukleotidsequenz in der Matrize zu bestimmen. Das zugrunde liegende chemische Verfahren kann Polymerisierung (z. B. katalysiert durch ein Polymeraseenzym) oder Ligation (z. B. katalysiert durch ein Ligaseenzym) sein. In einer bestimmten Polymerase-basierten SBS-Ausführungsform werden fluoreszenzmarkierte Nukleotide zu einem Primer auf eine matrizenabhängige Art so hinzugefügt (wodurch der Primer verlängert wird), dass die Detektion der Anordnung und Art der hinzugefügten Nukleotide verwendet werden kann, um die Sequenz der Matrize zu bestimmen. Eine Vielzahl an verschiedenen Matrizen kann einer SBS-Technik auf einer Oberfläche unter Bedingungen unterzogen werden, wo Ereignisse, die auf verschiedenen Matrizen auftreten, unterschieden werden können. Zum Beispiel können die Matrizen auf der Oberfläche eines Array so vorhanden sein, dass die verschiedenen Matrizen räumlich unterscheidbar sind. Typischerweise treten die Matrizen bei Merkmalen auf, die jeweils vielfache Kopien derselben Matrize haben (diese werden manchmal als ”Cluster” oder ”Kolonien” bezeichnet). Es ist jedoch auch möglich, SBS auf Arrays durchzuführen, wo jedes Merkmal ein einzelnes Matrizenmolekül aufweist, so dass einzelne Matrizenmoleküle voneinander auflösbar sind (diese werden manchmal als ”Einzelmolekülarrays” bezeichnet).
Flusszellen stellen ein geeignetes Trägermaterial zur Unterbringung eines Nukleinsäurearrays zur Verfügung. Flusszellen sind für Sequenzierungstechniken geeignet, da die Techniken üblicherweise wiederholte Reagenzlieferung in Zyklen umfassen. Zum Beispiel können, um einen ersten SBS-Zyklus zu starten, ein oder mehrere markierte Nukleotide, DNA-Polymerase etc. in/durch eine Flusszelle, in der ein Array aus Nukleinsäurematrizen untergebracht ist, geströmt werden. Diese Merkmale, wo Primerverlängerung ein markiertes Nukleotid dazu veranlasst, eingebaut zu werden, können zum Beispiel mittels der hierin dargelegten Verfahren und Vorrichtungen detektiert werden. Gegebenenfalls können die Nukleotide darüber hinaus eine Eigenschaft für reversible Beendung umfassen, das weitere Primerverlängerung beendet, sobald ein Nukleotid zu einem Primer hinzugefügt wurde. Zum Beispiel kann ein Nukleotidanalog, das einen reversiblen Beendigungsteil hat, zu einem Primer so hinzugefügt werden, dass nachfolgende Verlängerung nicht erfolgen kann bis ein Entblockungsmittel geliefert wird, um den Teil zu entfernen. Somit kann für Ausführungsformen, die reversible Beendigung verwenden, ein Entblockungsmittel an die Flusszelle (vor oder nachdem die Detektion erfolgt) geliefert werden. Waschgänge können zwischen den verschiedenen Lieferungsschritten ausgeführt werden. Der Zyklus kann dann n Male wiederholt werden, um die Primer um n Nukleotide zu verlängern, wodurch eine Sequenz der Länge n detektiert wird. Beispielhafte Sequenzierungstechniken sind zum Beispiel in Bentley et al., Nature 456: 53–59 (2008), WO 04/018497 ; US 7,057,026 ; WO 91/06678 ; WO 07/123744 ; US 7,329,492 ; US 7,211,414 ; US 7,315,019 ; US 7,405,281 , und US 2008/0108082 beschrieben. All diese sind hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
Für den Nukleotidlieferungsschritt eines SBS-Zyklus kann entweder eine einzige Nukleotidart zu einem Zeitpunkt geliefert werden, oder vielfache verschiedene Nukleotidarten (z. B. A, C, T und G gemeinsam) können geliefert werden. Bei einer Nukleotidlieferungsausgestaltung, wo nur eine einzige Nukleotidart zu einem Zeitpunkt anwesend ist, brauchen die verschiedenen Nukleotide keine unterschiedlichen Markierungen zu haben, da sie aufgrund der zeitlichen Trennung, die der vereinzelten Lieferung innewohnt, unterschieden werden können. Demnach kann ein Sequenzierungsverfahren oder eine -vorrichtung Einzelfarbendetektion verwenden. Zum Beispiel muss ein Mikrofluorometer oder Lesekopf nur Anregung einer einzelnen Wellenlänge oder in einem einzigen Bereich von Wellenlängen zur Verfügung stellen. Somit braucht ein Mikrofluorometer oder Lesekopf nur eine einzige Anregungsquelle und Multibandfilterung der Anregung muss nicht nötig sein. Bei einer Nukleotidlieferungsausgestaltung, wo Lieferung dazu führt, dass vielfache verschiedene Nukleotide in der Flusszelle zu einem Zeitpunkt vorhanden sind, können Merkmale, die verschiedene Nukleotidarten enthalten, aufgrund von verschiedenen Fluoreszenzmarkierungen, die an den entsprechenden Nukleotidarten in der Mischung angebracht sind, unterschieden werden. Zum Beispiel können vier verschiedene Nukleotide verwendet werden, wobei jedes eines von vier verschiedenen Fluorophoren hat. In einer Ausführungsform können die vier verschiedenen Fluorophore mittels Anregung in vier verschiedenen Bereichen des Spektrums unterschieden werden. Zum Beispiel kann ein Mikrofluorometer oder Lesekopf vier verschiedene Anregungsstrahlungsquellen umfassen. Alternativ kann ein Lesekopf weniger als vier verschiedene Anregungsstrahlungsquellen umfassen, aber optische Filterung der Anregungsstrahlung aus einer einzigen Quelle verwenden, um verschiedene Bereiche der Anregungsstrahlung in der Flusszelle zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen können vier verschiedene Nukleotide in einer Probe (z. B. Array von Nukleinsäuremerkmalen) detektiert werden, indem weniger als vier verschiedene Farben verwendet werden. Als ein erstes Beispiel kann ein Paar Nukleotidarten bei derselben Wellenlänge detektiert werden, aber aufgrund des Unterschieds in der Intensität des einen Partners des Paars verglichen mit der des anderen, oder aufgrund einer Veränderung des einen Partners des Paars (z. B. mittels chemischer Modifizierung, photochemischer Modifizierung oder materieller Modifizierung), die ein sichtbares Signal verglichen mit dem Signal, das für den andern Partner detektiert wird, erscheinen oder verschwinden lässt, unterschieden werden. Als ein zweites Beispiel können drei oder vier verschiedene Nukleotidarten unter bestimmten Bedingungen detektierbar sein, während einer vierten Nukleotidart eine Markierung fehlt, die unter diesen Bedingungen detektierbar ist. In einer SBS-Ausführungsform des zweiten Beispiels kann der Einbau der ersten drei Nukleotidarten in eine Nukleinsäure aufgrund der Anwesenheit ihrer entsprechenden Signale bestimmt werden, und Einbau der vierten Nukleotidart in eine Nukleinsäure kann aufgrund der Abwesenheit eines jeglichen Signals bestimmt werden. Als ein drittes Beispiel kann eine Nukleotidart in zwei verschiedenen Bildern oder in zwei verschiedenen Kanälen (z. B. kann eine Mischung aus zwei Arten, die dieselbe Base aber verschiedene Markierungen haben, verwendet werden, oder eine einzige Art, die zwei Markierungen hat, kann verwendet werden, oder eine einzige Art, die eine Markierung hat, die in beiden Kanälen detektiert wird, kann verwendet werden) detektiert werden, während andere Nukleotidarten in nicht mehr als einem der Bilder oder Kanäle detektiert werden. In diesem dritten Beispiel dient der Vergleich der beiden Bilder oder Kanäle zur Unterscheidung der verschiedenen Nukleotidarten.
Die drei beispielhaften Ausgestaltungen in dem obigen Absatz schließen sich nicht gegenseitig aus und können in verschieden Kombinationen verwendet werden. Eine beispielhafte Ausführungsform ist ein SBS-Verfahren, das reversibel blockierte Nukleotide (rbNTPs), die fluoreszierende Markierungen haben, verwendet. In diesem Format können vier verschiedene Nukleotidarten zu einem Array von Nukleinsäuremerkmalen, die sequenziert werden sollen, geliefert werden, und aufgrund der Gruppen zur reversiblen Blockierung wird ein und nur ein Einbauereignis bei jedem Merkmal erfolgen. Die in diesem Beispiel zu dem Array gelieferten Nukleotide können eine erste Nukleotidart, die in einem ersten Kanal detektiert wird (z. B. rbATP, das eine Markierung hat, die in einem ersten Kanal detektiert wird, wenn sie durch eine erste Anregungswellenlänge angeregt wird), eine zweite Nukleotidart, die in einem zweiten Kanal detektiert wird (z. B. rbCTP, das eine Markierung hat, die in einem zweiten Kanal detektiert wird, wenn sie durch eine zweite Anregungswellenlänge angeregt wird), eine dritte Nukleotidart, die sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Kanal detektiert wird (z. B. rbTTP, das mindestens eine Markierung hat, die in beiden Kanälen detektiert wird, wenn sie durch die erste und/oder zweite Anregungswellenlänge angeregt wird) und eine vierte Nukleotidart umfassen, der eine Markierung, die ein einem der Kanäle detektiert wird, fehlt (z. B. rbGTP, das keine extrinsische Markierung hat).
Sobald die vier Nukleotidarten mit dem Array in dem obigen Beispiel in Berührung gekommen sind, kann ein Detektionsverfahren durchgeführt werden, zum Beispiel, um zwei Bilder des Arrays aufzunehmen. Die Bilder können in getrennten Kanälen erhalten werden und können entweder gleichzeitig oder nacheinander erhalten werden. Ein erstes Bild, das mittels der ersten Anregungswellenlänge und Abstrahlung in dem ersten Kanal erhalten wird, wird Merkmale zeigen, die die erste und/oder zweite Nukleotidart (z. B. A und/oder T) einbauen. Ein zweites Bild, das mittels der zweiten Anregungswellenlänge und Abstrahlung in dem zweiten Kanal erhalten wird, wird Merkmale zeigen, die die zweite und/oder dritte Nukleotidart (z. B. C und/oder T) einbauen. Eindeutige Identifizierung der Nukleotidart, die in jedem Merkmal eingebaut wird, kann bestimmt werden, indem die zwei Bilder verglichen werden, um zu den folgenden Eigenschaften zu kommen: Merkmale, die nur in dem ersten Kanal auftauchen, bauten die erste Nukleotidart (z. B. A) ein, Merkmale, die nur in dem zweiten Kanal auftauchen, bauten die zweite Nukleotidart (z. B. C) ein, Merkmale, die in beiden Kanälen auftauchen, bauten die dritte Nukleotidart (z. B. T) ein, und Merkmale die in keinem Kanal auftauchen, bauten die vierte Nukleotidart (z. B. G) ein. Man beachte, dass der Ort der Merkmale, die in diesem Beispiel G einbauten, durch andere Zyklen bestimmt werden kann (wo mindestens eine der drei anderen Nukleotidarten eingebaut wird). Beispielhafte Vorrichtungen und Verfahren zur Unterscheidung vier verschiedener Nukleotide mittels Detektion von weniger als vier Farben werden zum Beispiel in US-Patentanmeldung mit der Anmeldungsnummer No. 61/538,294 beschrieben, welche hierin über Bezugnahme aufgenommen ist.
In einigen Ausführungsformen können Nukleinsäuren an einer Oberfläche befestigt sein und vor oder während der Sequenzierung amplifiziert werden. Zum Beispiel kann Amplifizierung mittels „Bridge-Amplifizierung” durchgeführt werden, um Nukleinsäurecluster auf einer Oberfläche zu bilden. Nützliche Bridge-Amplifizierungverfahren sind zum Beispiel in US 5,641,658 ; US 2002/0055100 ; US 7,115,400 ; US 2004/0096853 ; US 2004/0002090 ; US 2007/0128624 ; oder US 2008/0009420 beschrieben. All diese sind hierin über Bezugnahme aufgenommen. Ein weiteres nützliches Verfahren zur Amplifizierung von Nukleinsäuren auf einer Oberfläche ist „Rolling circle”-Amplifizierung (RCA), wie zum Beispiel beschrieben in Lizardi et al., Nat. Genet. 19: 225–232 (1998) und US 2007/0099208 A1 . Beide sind hierin über Bezugnahme aufgenommen. Emulsion-PCR auf Kügelchen wie zum Beispiel in Dressman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100: 8817–8822 (2003), WO 05/010145 , US 2005/0130173 oder US 2005/0064460 beschrieben kann auch verwendet werden. All diese sind hierin über Bezugnahme aufgenommen.
Wie oben dargelegt sind Sequenzierungsausführungsformen ein Beispiel eines repetitiven Verfahrens. Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung sind für repetitive Verfahren gut geeignet. Einige Ausführungsformen sind hierin unten und an anderen Stellen dargelegt.
Dementsprechend werden hierin Sequenzierungsverfahren zur Verfügung gestellt, die (a) das Bereitstellen eines Fluidsystems, das (i) eine Flusszelle, die eine optisch durchsichtige Oberfläche aufweist, (ii) eine Nukleinsäurenprobe, (iii) eine Vielzahl an Reagenzien für eine Sequenzierungsreaktion, und (iv) ein Fluidsystem zur Lieferung der Reagenzien an die Flusszelle aufweist; (b) das Bereitstellen einer Detektionsvorrichtung, die (i) eine Vielzahl an Mikrofluorometern, wobei jedes der Mikrofluorometer ein Objektiv aufweist, das ausgestaltet ist für die Weitfeldbilderfassung in einer Bildebene in x- und y-Dimensionen, und (ii) einen Probentisch aufweist; und (c) das Ausführen von Fluidfunktionen eines Nukleinsäuresequenzierungsverfahrens in der Kartusche und Detektionsfunktionen des Nukleinsäuresequenzierungsverfahrens in der Detektionsvorrichtung umfassen, wobei (i) die Reagenzien durch das Fluidsystem an die Flusszelle geliefert werden, (ii) Weitfeldbilder der Nukleinsäuremerkmale durch die Vielzahl an Mikrofluorometern detektiert werden, und (iii) mindestens einige der Reagenzien aus der Flusszelle zu einem Zwischenspeicher verbracht werden.
In dieser Anmeldung wurde auf verschiedene Veröffentlichungen, Patente und/oder Patentanmeldungen Bezug genommen. Die Offenbarung dieser Veröffentlichungen ist hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen.
Der Begriff „aufweisen” soll hierin ein offener sein, der nicht nur die aufgeführten Elemente einschließt, sondern ferner jegliche zusätzlichen Elemente umfasst.
Eine Anzahl von Ausführungsformen wurde beschrieben. Dennoch versteht es sich, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können. Dementsprechend sind andere Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der folgenden Schutzansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 04/018497 [0070]
US 7057026 [0070]
WO 91/06678 [0070]
WO 07/123744 [0070]
US 7329492 [0070]
US 7211414 [0070]
US 7315019 [0070]
US 7405281 [0070]
US 2008/0108082 [0070]
US 5641658 [0075]
US 2002/0055100 [0075]
US 7115400 [0075]
US 2004/0096853 [0075]
US 2004/0002090 [0075]
US 2007/0128624 [0075]
US 2008/0009420 [0075]
US 2007/0099208 A1 [0075]
WO 05/010145 [0075]
US 2005/0130173 [0075]
US 2005/0064460 [0075]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Bentley et al., Nature 456: 53–59 (2008) [0070]
Lizardi et al., Nat. Genet. 19: 225–232 (1998) [0075]
Dressman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100: 8817–8822 (2003) [0075]

Claims

Fluidsystem zur Lieferung von Reagenzien von einer Reagenzkartusche zu einer Flusszelle, das einen Reagenzverteiler, der eine Vielzahl an Kanälen aufweist, die zur Fluidverbindung zwischen einer Reagenzkartusche und einem Einlass einer Flusszelle ausgestaltet sind; eine Vielzahl an Reagenzansaugern, die sich abwärts von Öffnungen in dem Verteiler erstrecken, wobei alle Reagenzansauger ausgestaltet sind, um so in ein Reagenzreservoir in einer Reagenzkartusche hinein gebracht zu werden, dass flüssiges Reagenz von dem Reagenzreservoir in die Ansauger gezogen werden kann; mindestens ein Ventil, das ausgestaltet ist, um Fluidverbindung zwischen den Reservoirs und dem Einlass der Flusszelle zu vermitteln, aufweist.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 1, wobei ein oder mehrere der Kanäle in dem Verteiler ein Zwischenspeicherreservoir aufweisen.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 2, wobei ein oder mehrere Zwischenspeicherreservoirs ein Volumen haben, das mindestens 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, oder mindestens 100% des Volumens eines Flusszellenkanals ist, der in Fluidverbindung mit dem Zwischenspeicherreservoir steht.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 3, wobei das Zwischenspeicherreservoir ausreichend Volumen aufweist, um einer Menge an flüssigem Reagenz in einem oder mehreren Flusszellenkanälen zu ermöglichen so zu dem Zwischenspeicherreservoir zu fließen, dass das flüssige Reagenz nicht von der Flusszelle zurück zu dem Reagenzreservoir geleitet wird, nachdem es die Flusszelle kontaktiert hat.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 4, wobei die Menge an flüssigem Reagenz 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, oder 100% des flüssigen Reagenz in einem oder mehreren Flusszellenkanälen aufweist.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 2, wobei eines oder mehrere der Zwischenspeicherreservoirs in Fluidverbindung mit einer Pumpe stehen, die ausgestaltet ist, um flüssiges Reagenz vom Zwischenspeicherreservoir zu der Flusszelle und von der Flusszelle zurück zum Zwischenspeicherreservoir zu bewegen, wobei Zugang von Reagenz zur Flusszelle und Abgang von Reagenz von der Flusszelle durch dieselbe Öffnung der Flusszelle erfolgen.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 6, wobei mindestens ein Ventil ausgestaltet ist, um auf unterschiedliche Weise flüssiges Reagenz von der Flusszelle zurück zu dem Zwischenspeicherreservoir oder zu dem Abfallreservoir zu leiten.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 2, wobei das Zwischenspeicherreservoir ausgestaltet ist, um Mischen des Fluids innerhalb des Zwischenspeicherreservoirs zu verringern, wodurch ein Gradient des flüssigen Reagenz entlang der Länge des Reservoirs vom Ende proximal zur Flusszelle zum Ende distal zur Flusszelle aufrecht erhalten wird.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 2, wobei das Zwischenspeicherreservoir eine Vielzahl an Mischelementen aufweist, die ausgestaltet sind, um Mischen des Fluids innerhalb des Zwischenspeicherreservoirs zu fördern.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 9, wobei die Mischelemente statische Merkmale in dem Zwischenspeicherreservoir oder auf einer inneren Oberfläche des Zwischenspeicherreservoirs aufweisen.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 9, wobei die Mischelemente Ablenkelemente aufweisen.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 2, wobei das Zwischenspeicherreservoir einen Serpentinenkanal aufweist.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 2, wobei das Zwischenspeicherreservoir einen Kanal nicht-zylindrischer Form aufweist.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 1, wobei der Verteiler ausgestaltet ist, um Reagenz von einem ersten Reagenzreservoir zu einem ersten Ventil über einen ersten Kanal und von dem ersten Reagenzreservoir zu einem zweiten Ventil über einen zweiten Kanal zu liefern.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 14, wobei der Verteiler eine Vielzahl an Schichten aufweist, und wobei jeder der ersten und zweiten Kanäle in einer getrennten Schicht der Vielzahl an Schichten untergebracht ist.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 15, wobei die zwei getrennten Kanäle zusammenlaufen um ein T-Verbindungsstück an der Öffnung zu bilden.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 1, wobei jeder der Vielzahl an Reagenzansaugern einen röhrenförmigen Körper mit einem proximalen und distalen Ende aufweist, wobei sich das distale Ende zu einer scharfen Spitze verjüngt, die ausgestaltet ist, um eine Folienschicht, die das Reagenzreservoir in einer Reagenzkartusche abdeckt, zu durchstoßen.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 17, wobei die Vielzahl an Reagenzansaugern mit einem einzigen Lumen, das durch den röhrenförmigen Körper vom distalen zum proximalen Ende läuft, zur Verfügung gestellt ist, wobei das Lumen so ausgestaltet ist, dass es in Fluidverbindung zwischen Reagenzkartusche und Reagenzverteiler steht.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 17, wobei eine Teilmenge der Reagenzansauger eine Länge hat, die kürzer ist als eine der anderen Reagenzansauger in der Vielzahl an Reagenzansaugern.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 19, wobei die Länge der Teilmenge um mindestens 1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, oder 2,0 mm kürzer ist als die der anderen Reagenzansauger.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 1, wobei mindestens einer der Reagenzansauger eine nachgiebige Spitze aufweist, die ausgestaltet ist, sich zu biegen, wenn die Spitze auf den Boden einer Reagenzvertiefung in einer Reagenzkartusche trifft.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 1, wobei das System operativ mit einer Detektionsvorrichtung in einer Ausgestaltung zur Detektion von Nukleinsäuremerkmalen in der Flusszelle durch die Detektionsvorrichtung verbunden ist.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 22, wobei die Detektionsvorrichtung eine Vielzahl an Mikrofluorometern aufweist, wobei jedes der Mikrofluorometer ein Objektiv aufweist, das zur Weitfeldbilderfassung in einer Bildebene in x- und y-Dimension ausgestaltet ist.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 1, wobei der Verteiler zwischen 10 und 20 Öffnungen aufweist, wobei jede Öffnung ausgestaltet ist, um einen Reagenzansauger mit einem Kanal in Fluidverbindung mit dem mindestens einen Ventil zu koppeln.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 1, darüber hinaus einen oder mehrere Ausrichtungszapfen aufweisend, die sich abwärts von dem Verteiler in einer Achse parallel zu den Reagenzansaugern erstrecken, wobei die Ausrichtungszapfen länger als die Reagenzansauger sind und ausgestaltet sind, um in entsprechende Verbindungsschlitze auf einer Reagenzkartusche zu greifen.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 1, wobei das mindestens eine Ventil eine Vielzahl an Einlassöffnungen und eine oder mehrere Auslassöffnungen hat, wobei alle Einlassöffnungen in Fluidverbindung mit einem Reagenzansauger und alle Auslassöffnungen in Fluidverbindung mit einem Einlass einer Flusszelle oder eines Abfallbehälters stehen.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 1, wobei das System ein erstes und ein zweites Ventil aufweist, ausgestaltet um auf unabhängige Weise getrennte Reagenzien über einen ersten Kanal und einen zweiten Kanal einer Flusszelle zu liefern.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 27, wobei Reagenzströmung über die ersten und zweiten Kanäle in entgegengesetzte Richtung erfolgt.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 1, das darüber hinaus einen Sensor zur Detektion von Luftblasen aufweist, wobei der Sensor entlang des Strömungswegs zwischen Reagenzreservoir und der Flusszelle gelegen ist.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 29, wobei der Sensor entlang einer Fluidleitung zwischen einem der Ventile und der Flusszelle gelegen ist.
Fluidsystem nach Schutzanspruch 29, wobei der Sensor entlang einer Fluidleitung zwischen einem Reagenzreservoir und einem der Ventile gelegen ist.
Reagenzkartusche ausgestaltet um in Fluidverbindung mit dem Fluidsystem nach einem der Schutzansprüche 1–31 zusammenzuwirken.
Reagenzkartusche, die eine Vielzahl an Reagenzreservoirs, die ausgestaltet sind, um gleichzeitig in eine Vielzahl an Reagenzansaugern eines Fluidsystems entlang einer z-Dimension so einzugreifen, dass flüssiges Reagenz vom Reagenzreservoir zu den Ansaugern gezogen wird, wobei die Reagenzreservoirs in x- und y-Dimensionen in obersten, mittleren und untersten Reihen angeordnet sind, wobei Reagenzreservoirs entlang der obersten und untersten Reihen der Kartusche entlang der z-Dimension tiefer sind als Reagenzreservoirs in einer oder mehreren der mittleren Reihen; und mindestens zwei Verbindungsschlitze aufweist, die ausgestaltet sind, um in entsprechende Ausrichtungszapfen des Fluidsystems zu greifen.
Reagenzkartusche nach Schutzanspruch 32 oder 33, wobei die Kartusche darüber hinaus eine Vielzahl an Waschreservoirs aufweist, die in einer Ausgestaltung angeordnet ist, die der Vielzahl an Reagenzreservoirs entspricht, wobei Waschreservoirs ausgestaltet sind, um gleichzeitig in die Reagenzansauger zu greifen, wenn die Reagenzansauger nicht in die Reagenzreservoirs greifen, so dass Waschpuffer von den Waschreservoirs in die Ansauger hinein gezogen werden kann.
Reagenzkartusche nach Schutzanspruch 34, die darüber hinaus mindestens zwei zusätzliche Verbindungsschlitze aufweist, die ausgestaltet sind, um so in entsprechende Ausrichtungszapfen des Fluidsystems zu greifen, dass Reagenzansauger des Fluidsystems in Ausrichtung mit den Waschreservoirs gelegen sind.
Reagenzkartusche nach einem der Schutzansprüche 32 bis 34, die eine Folienschicht aufweist, die mindestens eines der Reagenzreservoirs abdeckt.
Mehrschichtiger, diffusionsverbundener Reagenzverteiler, der mindestens 10, 15, oder 20 Öffnungen aufweist, wobei alle Öffnungen ausgestaltet sind, um Reagenz aus einem getrennten Reagenzreservoir über einen Ansauger zu ziehen, wobei die Öffnungen über Fluidkanäle in dem Verteiler in Fluidverbindung mit einem oder mehreren Kanälen einer Flusszelle stehen.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 37, der ein erstes und ein zweites Ventil aufweist, wobei mit dem ersten Ventil verbundene Kanäle auf einer ersten Schicht untergebracht sind, und mit dem zweiten Ventil verbundene Kanäle auf einer zweiten Schicht untergebracht sind.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 37, wobei ein oder mehrere der Kanäle in dem Verteiler ein Zwischenspeicherreservoir aufweisen.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 39, wobei ein oder mehrere der Zwischenspeicherreservoirs ein Volumen haben, das mindestens 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, oder mindestens 100% des Volumens eines Flusszellenkanals in Fluidverbindung mit dem Zwischenspeicherreservoir ist.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 39, wobei das Zwischenspeicherreservoir ausreichend Volumen aufweist, um einer Menge an flüssigem Reagenz in einem oder mehreren Flusszellenkanälen zu ermöglichen, so zu dem Zwischenspeicherreservoir zu strömen, dass das flüssige Reagenz nicht zurück zu dem Reagenzreservoir geleitet wird, nachdem es die Flusszelle kontaktiert hat.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 39, wobei die Menge an flüssigem Reagenz 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, oder 100% des flüssigen Reagenz in einem oder mehreren Flusszellenkanälen aufweist.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 39, wobei eines oder mehrere der Zwischenspeicherreservoirs in Fluidverbindung mit einer Pumpe stehen, die ausgestaltet ist, flüssiges Reagenz von dem Zwischenspeicherreservoir zu der Flusszelle und von der Flusszelle zurück zum Zwischenspeicherreservoir zu bewegen, wobei Zugang von Reagenz zu der Flusszelle und Abgang von Reagenz von der Flusszelle durch dieselbe Öffnung der Flusszelle erfolgt.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 39, wobei mindestens ein Ventil ausgestaltet ist, um auf unterschiedliche Weise flüssiges Reagenz von der Flusszelle zurück zum Zwischenspeicherreservoir oder zum Abfallreservoir zu leiten.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 39, wobei das Zwischenspeicherreservoir ausgestaltet ist, um Mischen des Fluids innerhalb des Zwischenspeicherreservoirs zu verringern, wodurch ein Gradient des flüssigen Reagenz entlang der Länge des Reservoirs vom Ende proximal zur Flusszelle zum Ende distal zur Flusszelle aufrecht erhalten wird.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 39, wobei das Zwischenspeicherreservoir eine Vielzahl an Mischelementen aufweist, die ausgestaltet sind, um Mischen des Fluids innerhalb des Zwischenspeicherreservoirs zu fördern.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 46, wobei die Mischelemente Ablenkelemente aufweisen.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 39, wobei das Zwischenspeicherreservoir einen Serpentinenkanal aufweist.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 39, wobei das Zwischenspeicherreservoir einen Kanal nicht-zylindrischer Form aufweist.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 37, wobei der Verteiler ausgestaltet ist, um Reagenz von einem ersten Reagenzreservoir zu einem ersten Ventil über einen ersten Kanal und von dem ersten Reagenzreservoir zu einem zweiten Ventil über einen zweiten Kanal zu liefern.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 37, der eine Vielzahl an Reagenzansaugern aufweist, die sich abwärts von den Öffnungen erstrecken, wobei alle Reagenzansauger ausgestaltet sind, um so in ein Reagenzreservoir in einer Reagenzkartusche hinein gebracht zu werden, dass flüssiges Reagenz von dem Reagenzreservoir in die Ansauger gezogen werden kann.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 37, wobei jeder der Vielzahl an Reagenzansaugern einen röhrenförmigen Körper mit einem proximalen und distalen Ende aufweist, wobei sich das distale Ende zu einer scharfen Spitze verjüngt, die ausgestaltet ist, um eine Folienschicht, die das Reagenzreservoir in einer Reagenzkartusche abdeckt, zu durchstoßen.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 52, wobei die Vielzahl an Reagenzansaugern mit einem einzigen Lumen, das durch den röhrenförmigen Körper vom distalen zum proximalen Ende läuft, zur Verfügung gestellt ist, wobei das Lumen so ausgestaltet ist, dass es in Fluidverbindung zwischen Reagenzkartusche und Reagenzverteiler steht.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 52, wobei eine Teilmenge der Reagenzansauger eine Länge hat, die kürzer ist als eine der anderen Reagenzansauger in der Vielzahl an Reagenzansaugern.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 54, wobei die Länge der Teilmenge um mindestens 1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, oder 2,0 mm kürzer ist als die der anderen Reagenzansauger.
Reagenzverteiler nach Schutzanspruch 37, wobei mindestens einer der Reagenzansauger eine nachgiebige Spitze aufweist, die ausgestaltet ist, um sich zu biegen, wenn die Spitze auf den Boden einer Reagenzvertiefung in einer Reagenzkartusche trifft.
Sequenzierungssystem, das eine Detektionsvorrichtung und ein wie in einem der Schutzansprüche 1–31 beanspruchtes Fluidsystem, aufweist.