JP2016511001A - 核酸配列決定機器中のフローセルを浄化するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

可動式フローセルを備えた核酸配列決定装置を操作する方法。該方法は、入口ポートと出口ポートを備えた流路を有するフローセルを提供すること、及び、該入口ポートから該出口ポートまで第一液体試薬で該流路を充填すること、を含む。該方法は、入口通路と出口通路とを有するステーションブロックを提供すること、入口通路と流体連通した該入口ポート及び出口通路と流体連通した該出口ポートとを備えた該ステーションブロック上に該フローセルを載せること、気泡を該入口ポートへと導入すること、該気泡が該流路を通って出口通路へと移動するため、及び、第二液体試薬で該流路を充填するために該入口通路から該入口ポートへ第二液体試薬を運搬すること、並びに該ステーションブロックから該フローセルを除くこと、も含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年３月１４日に提出された、表題「核酸配列決定装置のフローセルを浄化するための装置及び方法」の米国出願番号１３／８０２，９５７の利益に関連し、主張するものであり、その内容は、完全に及び全ての目的のために参照によって本明細書に取り入れられる。

本発明は、ヌクレオチド配列における核酸の同一性を決定するための装置に関し、及び、とりわけ、例としては、合成やその他の工程によって配列決定を実施するためのフローセルを使用する装置に関する。

関連する技術の記述
過去２５年に渡って、産生されてジーンバンク（ＧｅｎｅＢａｎｋ）に蓄積されたＤＮＡ配列情報の量は、指数関数的に成長してきた。多くの次世代配列決定技術は、合成による配列決定（ＳＢＳ）の形態を使用し、特に、制御された方法において、チップに結合された単鎖ＤＮＡの鋳型の配列を読み取るために、デザインされたヌクレオチド及びＤＮＡポリメラーゼが使用される。他の次世代配列決定技術は、核酸配列を決定するために、天然ヌクレオチド及び／又はポリメラーゼ、あるいは、標識されたオリゴヌクレオチド及びライゲーション酵素が使用されうる。高スループットを達成するために、それぞれが単独又は複数の分子である、何百万ものこのような鋳型スポットが、配列決定チップ全体に配列され、それらの配列は独立して読み取られ、記録される。高スループット配列決定を実施するという欲求は、より速く処理し、コストを下げるという要求から生じる。しかしながら、商業的な高スループットシステムは、大規模な配列決定（例えば、１０〜１００ギガ塩基）のコストを下げる一方、より小規模な配列決定（例えば、１００メガ塩基〜１ギガ塩基）では、コストがかかり、不都合なものにする。

近年、従来のデバイスよりも小さい規模で配列決定を実施するための装置が開発されている。より小さな規模の配列決定操作を実施するための代表的な装置や方法は、米国特許公報第２０１０／０３２３３５０（出願通し番号第１２／７１９，４６９、２０１０年３月８日提出）、第２０１０／０１５２０５０（出願通し番号第１２／７０４，８４２、２０１０年２月１２日提出）及び、第２００９／０２９８１３１（出願通し番号１２／３７０，１２５、２００９年２月１２日提出）に記載されている。前述のものは、参照によって、本明細書に取り込まれる。このような装置は、「組み立てライン」型システムを利用するものであり、比較的小さい数多くのフローセルを同時に処理するために、回転台の形態に配置されてもよい。操作中、それぞれのフローセルは、一連の処理ステーション中を物理的に移動する。これらの処理ステーションの一部は、フローセルを一掃し、新しい試薬でそれが満たされ、一方で他のものは、フローセルを撮影するため、又は、実質的な処理を伴わないフローセルが保持された働いていないステーションとして使用される。他の処理ステーションもまた提供されうる。これらの装置は、高スループットＳＢＳ運用を提供する一方で、試薬や他の処理コストを有意に節約することを提供する。この新世代の装置は、以前のデバイスが提供できたものよりもさらに迅速に好転し、低減したコストで、様々な目的のために使用するためのＳＢＳ操作に対して、公衆のアクセスが拡大することが期待されている。

配列決定装置、特に、小規模配列決定操作のための可動式フローセルを使用する装置の技術の状態を改善する必要性が引き続き存在する。

概要
一実施形態において、１又は数個の可動式フローセルを有する核酸配列決定を行う装置を操作するための方法が提供される。該方法は、入口ポート及び出口ポートを備えた流路を有するフローセル提供すること、及び、第一液体試薬で該入口ポートから該出口ポートまでの流路を満たすこと、を含む。該方法は、入口通路及び出口通路を備えたステーションブロックを提供すること、並びに、入口通路と流体連通している入口ポートと出口通路と流体連通している出口ポートに配置するために該ステーションブロック上にフローセルを置くことも含んでいる。該方法は、ガス状の泡を入口ポートへ導入し、該ガス状の泡を、流路を通って、出口通路へと移動するため、及び、第二液体試薬で流路を満たすために、入口通路から入口ポートへ第二液体試薬を運搬すること、及び、ステーションブロックからフローセルを取り除くことも含んでいる。

他の実施態様において、１又は数個の可動性フローセルを有する核酸配列決定装置を操作するための他の方法が提供される。この実施態様は、入口ポートと出口ポートを備えた流路を有するフローセルを提供し、第一入口通路と第一出口通路を備えた第一ステーションブロックを提供すること、及び、第二入口通路と第二出口通路を備えた第二ステーションブロックを提供することを含んでいる。該工程は、第一入口通路と流体連通した入口ポート及び第一出口通路と流体連通した出口ポートに配置するために第一ステーションブロック上にフローセルを置くこと、第一液体試薬で流路を満たすために、第一入口通路から該入口ポートへ第一液体試薬をくみ上げること、及び、該ステーションブロックから該フローセルを除去することを含んでいる。該方法は、第二入口通路と流体連通した入口ポート及び第二流路と流体連通した出口ポートに配置するために、第二ステーションブロック上にフローセルを置くこと、ガス状の泡を入口ポートへと導入し、ガス状の泡を入口ポートから第二出口通路へと移動するため、及び、第二液体試薬で流路を満たすために、第二入口通路から入口ポートへ第二液体試薬をくみ上げること、及び、第一ステーションブロックからフローセルを除去すること、をさらに含んでいる。

本発明のこの要約の列挙は、本出願又はいかなる関連する出願又は関連しない出願の特許請求の範囲を限定するために意図されていない。特許請求の範囲に係る発明に対する他の側面、実施態様、改変及び特徴は、本明細書中の開示の観点において、当業者にとって明らかなものである。

代表的な実施形態のより良い理解は、参照番号が類似の部分を示す、添付の図の参照によって理解されうる。図は代表的なものであって、いかなる方法において特許請求の範囲を限定することを意図されない。

図１は、配列決定装置の模式的な正面図である。 図２は、図１の配列決定装置の他の模式的な図である。 図３は、代表的なフローセルを載せている代表的なステーションブロックの横断面側面図である。 図４は、代表的なステーションブロックとフローセルの入口側の詳細図である。 図５は、図４のフローセルの平面図である。 図６は、他の代表的なステーションブロックの入口側の詳細図である。 図７は、さらに他の代表的なステーションブロックの入口側の詳細図である。

詳細な説明
本明細書中で述べる代表的な実施態様は、小規模の合成による配列決定（ＳＢＳ）装置で使用されるフローセルから、試薬を浄化するための装置及び方法に関する。本明細書中で記述される実施態様は、前述の出願において特に有用であると考えられる一方、該装置及び方法の他の使用は、本開示の観点及び本発明の実施において、当業者にとっては明らかでありうる。例えば、実施態様は、流体がフローセルに導入される処理するステーションブロックから定期的にフローセルを解放する他の種類の装置において有用であることを見出しうる。このように、以下の例は、本発明の範囲の例を限定することを意図するものではない。

図１は、複数のフローセルで小規模ＳＢＳ処理を同時に実施するために構成された装置の正面概略図である。該装置は、主要処理チャンバ１００，試薬チャンバ１０２及び撮像チャンバ１０４を含む。チャンバは、当該技術分野において知られているような、自動操作中に、侵入を防止するために外部ハウジングによって覆われても良い。区画化されたチャンバの使用及び図１に示された特定のレイアウトが、全ての実施態様において必要とされるというわけではないことはいうまでもない。

主要な処理チャンバ１００は、回転モータ１０８によって回転される回転台１０６を含んでいる。回転台１０６は、フローセル１１０を円形経路の周辺の様々な処理ステーション、例えば、１又は数個のステーションブロック１１２及び撮像ステーション１１４等、に運搬するために構成されている。回転台１０６及び回転モータ１０８は、アクチュエータ１１８によって垂直方向に駆動されるエレベータプラットフォーム１１６の上に据え付けられてもよい。回転台１０６は、ステーションブロック１１２の上部でフローセル１１０と正確に向きが合わせられると、ステーションブロック１１２上のフローセル１１０に配置するために、アクチュエータ１１８は、回転台１０６を下部へ移動する。エレベータプラットフォーム１１６は、ステーションブロック１１２の上部にフローセル１１０を固定するために、１又は数個のクランプ１２０、例えば、バネ付きプランジャ等を含んでも良い。

撮像ステーション１１４は、カメラ１２２によって撮影するために、フローセル１１０を保持し、操作する独立した可動式プラットフォームを含んでいても良い。様々な光学デバイスは、撮像ステーション１１４、例えばレンズ１２４、光源１２６（例えば、ＬＥＤ、レーザー等のバンク）、光源フィルタ１２８及び、ある波長の光をフィルタ除去するためのダイクロイックミラー１３０等、と併用されてもよい。

それぞれのステーションブロック１１２は、例えば、加熱、冷却、液体試薬の導入、アイドリング等の１又は数個の操作を実行するために構成されてもよい。１又は数個のステーションブロック１１２は、フローセル１１０中を液体試薬が通過するために構成される。この終わりに、試薬チャンバ１０２が、１又は数個の試薬コンテナ１３２、及び１又は数個の廃棄コンテナ１３４を保持する。それぞれの試薬コンテナ１３２は、供給ホース１３６のシステムによって、１又は数個のステーションブロック１１２に連結される。１又は数個のポンプ１３８（例えば、シリンジポンプ、ペリスタポンプ等）は、試薬をステーションブロック１１２に運搬するために使用される。この場合、単一のポンプ１３８は、吸引ホース１４０のシステムによってステーションブロック１１２と連結される。ポンプ１３８は、廃棄ホース１４２によって、使用した試薬を廃棄コンテナ１３４へと運搬する。

図２は、回転台１０６がどのように複数のステーションブロック１１２に横たわっているかを図示したものである。回転台１０６上でのフローセルの角又は放射状の位置を調節することなく、回転台１０６がステーションブロック１１２に沿ってフローセルを連続的に動かすことができるように、ステーションブロック１１２は回転台の回転中心２００の周りに放射状パターンに配置されている。図２は、それぞれ独自の試薬コンテナ１３２を備えたステーションブロック１１２、及び、一つの廃棄コンテナ１３４に使用した試薬を運搬する一つのポンプ１３８を図示している。他の実施態様は、異なった数の試薬コンテナ１３２、廃棄コンテナ１３４及びポンプ１３８を使用してもよい。実施態様は、非円形運搬システム、例えば、ステーションブロック１１２の直線に沿ってフローセル１１０を動かすための直線のアクチュエータ等であってもよいことも想像される。

上述される機器の操作の詳細と同様、機器の構成の多くの可能な変形は、２０１０年３月８日に提出された同時係属中の米国出願１２／７１９，４６９（公報番号 ＵＳ２０１０／０３２３３５０）（これ以降、「Ｇｏｒｄｏｎら」）に記載されており、参照によって本明細書中に取り入れられる。変形例は、フローセル中の試薬を移動するために、試薬コンテナ１３２中において加圧を使用すること、フローセル１１０を離れた後に試薬をリサイクルすること等を含む。他の変形や修飾は、本開示の観点において当業者にとっては明らかなものでありうる。

機器で使用される試薬は、とりわけ適用によって変わっても良い。試薬の例としては、Ｇｏｒｄｏｎらや、他の者において記述されたものが含まれる。例えば、試薬は：核酸配列決定試薬、ヌクレオチド「カクテル」及びポリメラーゼ混合物、脱ブロッキング（切断）試薬（酵素、又は、ポリメラーゼによって核酸伸長を許容するための保護基を除去することができる化合物）、標識除去（切断）試薬（酵素又は蛍光標識を除去する能力を有する化合物）、洗浄試薬、洗浄バッファー、ブロッキングバッファー、切断試薬捕捉剤（ｃｌｅａｖｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｓｃａｖｅｎｇｅｒｓ）、脱酸素剤（ｏｘｙｇｅｎ ｓｃａｖｅｎｇｅｒｓ）、精製水、その他、を含んでもよい。他のバージョンの機器は、他の試薬を使用してもよく、他の実施態様は、反対に記述されているところを除いて、前述のリスト又は本明細書中で特に特定された他の試薬に限定されることは意図されていない。

図３は、一過性に可動式のフローセル１１０を載せるためのステーションブロック１１２を図示する。ステーションブロック１１２は入口ホース３０２から試薬を受け入れる入口通路３０２、及び使用した試薬を出口ホース３０６へ導く出口通路３０４を含む。ステーションブロック１１２の上部表面は、フローセル１１０を受けるために構成されており、好適には、平坦に加工される。もし望まれるなら、ステーションブロック１１２とフローセル１１０は、ステーションブロック１１２上の所望の場所にフローセル１１０を配置するのを助けるための対応する構造（例えば、ピン及び穴）を含んでも良い。ステーションブロック１１２の上部表面は、Ｇｏｒｄｏｎらに記載される様に、１又は数個のシール、例えば、入口経路３００及び出口経路３０４の周囲に径方向に間隔を空けて配置された内部及び外部Ｏリング３０８、３１０等を含んでもよい。ステーションブロック１１２もまた、ステーションブロックを所望の温度に維持するために、ワイヤ３１４等を介して電源と通信している抵抗加熱、又は、熱電加熱／冷却温度制御エレメント３１２を含んでもよい。熱電対（図示しない）は、ステーションブロックの温度フィードバック制御を提供するために、ステーションブロック１１２若しくは温度制御エレメント３１２に組み込まれる、又は関係付けられてもよい。

代表的なフローセル１１０は、基板３１６及び上蓋３１８を含む。上蓋３１８は、上蓋３１８と基板３１６との間に流路３２２を提供するスペーサーフィルム３２０によって、基板３１６に結合される。スペーサーフィルム３２０は、流路３２２の周囲あたりの流路シールを形成してもよい。基板３１６は、入口ポート３２４と出口ポート３２６を含む。示されるように、フローセル１１０がステーションブロック１１２の上に載せられ、直接位置合わせするように配置されるとき、入口ポート３２４と出口ポート３２６は、入口通路３００及び出口通路３０４とそれぞれ流体連通するように配置される。上蓋３１８は、好適には、ヌクレオチドを配列決定する染料等を検出するために使用される照射（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）に対して透明である。例えば、上蓋３１８は、透明なガラス板を含んでもよい。この構成の変形は、他の実施態様においても使用されてもよい。例えば、スペーサーフィルム３２０は、基板３１６の上面の、粘着層若しくは隆起（ｒｉｄｇｅ）と置き換えられてもよく、又は、流路３２２が、基板及び／又は上蓋３１８の溝として加工、エッチング又は他の方法で形成されてもよい。他の変形及び修飾は、Ｇｏｒｄｏｎらに記載されており、また、他の変形及び修飾は、本開示の観点における当業者にとって明らかである。

Ｇｏｒｄｏｎら、に記載されているように、フローセル１１０は、一連のステーションブロック１１２とフローセル１１０とを連続的に結合することによって処理されている。いくつかの又は全てのステーションブロックにおいて、試薬は、ステーションブロック１１２において所望される特別な操作を導くために、フローセルへくみ上げられてもよい。操作が完了した後、フローセル１１０はステーションブロック１１２から除去され、隣へ移動される。それぞれのステーションブロック１１２由来の試薬は、隣のステーションブロック１１２においてくみ上げられた試薬によって流されるまで、フローセル１１０の流路３２２に残存する。例えば、あるステーションブロック１１２において、流路３２２へ汲み上げられる核酸配列決定試薬は、それを流すために、洗浄バッファーが、隣のステーションブロック１１２に導入されるまで、場所に残ってもよい。Ｇｏｒｄｏｎらは、液体がステーションブロック１１２の間のフローセル１１０から流出することを防ぐために、バルブ、水平流路又は、小さい寸法を備えた構成であってもよいと説明する。Ｇｏｒｄｏｎらは、ステーションブロック１１２からフローセル１１０が除去される時にいつでも、試薬が試薬コンテナ１３２へ逆流することを防止すること、例えば、例えば、このような流れを防止すための同様のチェックバルブを使用すること、を好適に記載している。Ｇｏｒｄｏｎらに示されるものと同様なデバイスの使用において、入口ポート３２４と出口ポート３２６の小さい寸法は、連続するステーションブロック１１２の間を移動する時に、試薬がフローセル１１０に残ることを防ぐのに十分であることが、見出されている。

前述の操作−つまり、ステーションブロック１１２における流体レベルの維持、及び、移動中に試薬がフローセル１１０から漏れることを防止すること−は、一連の処理工程中に、フローセル１１０に空気が導入されることを防止する。実際に、この結果は、フローセル１１０中の何百万もの任意の核酸が、流路３２２を通過する気泡によって潜在的に作られうる乱流によって取り除かれる、又は、流されることを防止することが望ましいと考えられた。機器はフローセル１１０に固定されたそれぞれの核酸配列の位置を正確にマッピングすることを信頼しているので、このような妨害は、機器によって収集されたデータの正確性と有用性を低下する。さらに、核酸を空気に暴露することは、それらを乾かすことができ、さらなる有用な化学的反応を防止することで、それらを「殺す」ことができることがよく知られている。

先行する着想とは逆に、１又は数個の試薬の流れの間のフローセル１１０に気泡を故意に導入することは、研究されている核酸の集団が、気泡によって「殺され」たり、置換されたり、又は除去されたりするいかなるリスクを克服する特に有益な効果を備えうる。この集団のサイズは、最小限度であってもよく、実質的に検出感度以下でさえあってもよいと考えられてもいる。

フローセル１１０へ気泡を導入する工程は、今や、代表的なステーションブロック１１２とフローセル１１０の入口側の詳細図である図４に関連して記載される。本プロセスにおいて、液体試薬４００は、ステーションブロックの入口通路３００に提供される。従来の操作においては、液体試薬４００は、ステーション１１２の上面４０２に可能な限り近くなるように入口通路３００を満たし、そして、Ｏリング３０８、３１０によって連結された領域に存在するように入口通路３００を過剰に充填してもよい。図４の工程において、しかしながら、気体が充填されている液体試薬４００の上部にある入口通路３００に、気体スペース４０６を残しながら、液体試薬４００の上限４０４（例えば、メニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）又は泡の層）が距離ｈによって表面上部からスペースを有するよう、液体試薬４００は低くされている。気体スペース４０６中の気体は、周囲を取り巻く空気、液体試薬４００から放出される気体、又は他の気体状物資（例えば、精製された酸素）を含んでもよい。

気体スペース４０６が入口通路３００中に形成されると、ポンプ１３８又は他の手段（例えば、重力の流れ、試薬コンテナ１３２における加圧ガス、等）が、入口ポート３２４を介してフローセル１１０に液体試薬４００を移動する。Ｏリング３０８、３１０又は他のシールは、気体が漏れ出ることを防止する。このように、図５に示されるように、流入する液体試薬４００は、液体試薬４００の前方の流路３２２に泡５００としての気体を搬送する。

流路３２２を気泡５００が通過することは、いくつかの利益を提供することが期待される。第一に、泡５００は、流入する液体試薬と排出する使用された液体試薬５０２との間の物理的バリアとして働くことが期待される。これは、２つの試薬が直接接触すること、及び混合することを最小化し、それによって、使用された試薬５０２が新しい試薬４００に向かって逆流すること及び散乱することを阻害する。加えて、流入する液体試薬４００のメニスカス５０４は、排出する液体試薬５０２が残存する粒子、分子及び液滴を除去するためのワイパーとして働きうる。流入する液体試薬４００の分子の表面張力が、残余する試薬粒子及び液滴をメリスカス５０４の前方へ動かすのに十分であれば、この現象は発生しうる。図５は、凸型メリスカス５０４を有する、流入する液体試薬４００を記載しているが、同様の現象は、メリスカス５０４が凸型であれば起こりうる。前述の説明は、期待される操作上の現象を説明する一つの努力であることはいうまでもないが、本発明は、いかなる操作の特定の理論に限定されることを意図するものではない。

混合及び逆流の減少、並びに流入するメニスカスの可能な排除効果は、流路３２２から使用された試薬をより効率的に浄化することで試薬の無駄がさらに減少することが期待される。以前の方法では、浄化工程は、浄化工程中の間混合することで説明し、そのため、新旧の試薬の混合物を含まない流路３２２であることを確かめるのに十分になるまで流入する試薬を流し続ける。試薬４００、５０２を分離するために気泡５００を使用することによって、流路３２２から古い試薬を完全に除去するために従来行っていることと同じくらい長く試薬を流し続けることは必要無いであろう。この目的に対抗するために、ある実施態様では、流入する液体試薬４００と排出する試薬５０２の主要な体積（つまり、残存粒子、液滴等を除く全て）との間の接触を完全に防ぐことが期待される、少なくとも約２μＬの量を有する気泡５００を導入してもよい。他の実施態様では、流路３２２のサイズに依存した異なるサイズ、及び他の寸法を有する気泡５００を使用してもよい。空気の泡の寸法（流路３２２における幅方向で測定された）は、２つの液体が完全に分離されるように、最も広い場所における流路３２２の幅と等しい、又はそれより大きい時、最もよい結果が得られることが期待される。しかしながら、他のサイズが使用されてもよく、一つの気泡５００が、複数の小さな泡、又は、一連の大きな泡と置き換わってもよいと考えられる。

気泡５００は、任意の最適な方法を使用して形成されてもよいと考えられる。非限定的例示が以下に記載される。

図４の実施態様において、気体スペース４０６は、フローセル１１０がステーションブロック１１２の上に載せられる前に、液体試薬４００の一部を蒸発することによる従来のステーションブロックを使用することによって形成されてもよい。通常の使用において、１又は数個のステーションブロック１１２は、典型的には摂氏３７度〜７０度（華氏９８度〜１５８度）の間の温度まで加熱されてもよい。このような場合、しかしながら、加熱されたステーションブロック１１２は、一般的には常に使用され、そして、一つのフローセル１１０を除去し、それを他と置き換えるのにかかるのと同じ時間だけ、使用されない。このように、通常の使用においては、新しいフローセル１１０がステーションブロック１１２の上に置かれる前に、液体試薬４００の適切な量を蒸発させるのに不十分な時間である（そして、もし蒸発させるための時間があれば、泡の産生を防止するために再充填を必要とする問題が想定される）。

計画的に気体スペース４０６を形成するために、所望の体積の気体スペース４０６を形成するために蒸発を誘導するために十分な時間、フローセル１１０の非存在下でステーションブロック１１２は加熱されてもよい。この工程は、液体試薬４００から気体を除去する助けにも成りえて、それは、撮影又は化学反応中、流路３２２において後の気泡の形成を防止するために有益となり得る。気体の除去が起こるところで、液体試薬４００の上限４０４で微細気泡の層となり、これらが上述の除去する機能を援助しうる。加熱をすることなく（つまり、周囲の温度にて）所望の蒸発が誘導されることが可能であるが、より好適には、既存の温度制御エレメント３１２、又は液体試薬４００を直接集中して加熱する専用の加熱エレメント（例えば、入口通路３００の周囲にある分離ヒーター）を使用した加熱を誘導することが、実用的には必要となりうる。例えば、図３で示されるような既存の温度制御エレメント３１２は、ステーションブロック１１２上にフローセル１１０を載せる前に、約１５秒間、約摂氏６５度（約華氏１５０度）の温度にて操作することによって、気体スペース４０６を得るために、十分な蒸発を誘導するために使用されうる。他の実施形態においては、この例示から逸脱してもよい。例えば、他の実施形態では、約７．５〜約１５秒の期間、約華氏１４０度〜約１５０度の温度で操作してもよい。

図６は、液体試薬４００の上部の気体スペース４０６を形成するための他の実施態様を説明している。図６において、ステーションブロック１１２は、入口通路３００と流体連通した補助流路６００を含んでいる。補助流路６００は、バルブ６０２、及び、空気ポンプ６０４若しくは窒素シリンダー等の加圧ガス源と結合している。フローセル１１０が、ステーションブロック１１２と結合されるとき、バルブ６０２は、所望のサイズの気泡を形成するために十分な空気（又は他の気体）を許容するために開放される。図６の別の実施形態は、補助流路６００を使用する代わりに、それぞれのフローセル１１０がそれぞれのステーションブロック１１２の上に載せられる前に、入口通路３００から液体試薬４００の量を排出するための孔であってもよい。本実施形態において、バルブ６０２は、リザーバ６０６に対して液体試薬４００を排出する、又は元の試薬コンテナ１３２に戻すために開放されてもよい。

気体スペース４０６を作製するための他の代表的な実施態様は、図７に示される。本明細書では、ステーションブロック１１２は、入口通路３００と流体連通するように配置された可変−置換チャンバ７００を含む。可変−置換チャンバ７００の容積は、ピストン７０２によって制御される。ピストン７０２は、ソレノイド（ｓｏｌｅｎｏｉｄ）若しくは駆動モータ等の専用の駆動装置によって、又は、他の手段によって操作されてもよい。使用において、フローセル１１０がステーションブロック１１２から除去される度に、ピストン７０２は、可変−置換チャンバ７００の容積を拡大するために動かされ、それによって、入口通路３００中の液体試薬４００の一部を可変−置換チャンバ７００へと送り出し、そして、入口通路３００には気体スペース４０６が残る。これは、ポンプ１３８が、フローセル１１０への液体試薬４００の流動を開始するために操作する前、その間、又はその後に実施されうる。ピストン７０２は、フローセル１１０が移動されるまで、可変−置換チャンバ７００を収縮状態に維持し、その後、回転が再び開始する。可変−置換チャンバ７００が、シリンジ様の装置、ピストンやクランプ等によって圧縮される柔軟な嚢（ｂｌａｄｄｅｒ）を含んでもよいことはいうまでもない。

他の実施態様は、気体スペース４０６を作製するための他の方法及び機構を使用してもよい。例えば、入口通路３００の上流に配置されたポンプは、気体スペース４０６を作り出すために、液体試薬４００を後方に引くために逆にポンプで排出されてもよい。あるいは、試薬コンテナ１３２が入口通路３００の下部に位置する場合、バルブ制御の元、液体試薬４００は重力によって逆に流されてもよい。

他の実施態様において、気泡５００は、フローセル１１０中に直接導入されてもよい。例えば、フローセル１１０へ気体を導入する専用の分離したステーションブロック１１２において、気体は、入口ポート３２４へ直接注入される。他の例では、フローセル１１０は、流路３２２へ気体を注入するために、入口ポート３２４から分離した、専用のポートを含んでもよい。さらに他の例として、フローセル１１０は、ステーションブロックからステーションブロックまで移動するとき、又は、使用した試薬５０２の一部若しくは全てを抜き取るために重力を使用して、所定の位置で傾けられるとき、フローセル１１０は、廃棄トレイ若しくはリザーバへ試薬が落ちるようにデザインされてもよい。さらに他の例において、空気は、ポンプが新しい試薬４００を流路３２２へ排出することをちょうど始めるとき、フローセル入口ポート３２４においてシールを瞬間的に破ることにより導入されてもよい。

流路３２２へ気泡５００を提供するための他の変形及び修飾は、本開示の観点において、当業者にとって自明である。方法及び装置の実施態様は、Ｇｏｒｄｏｎらに記載されるような可動式フローセルよりも、むしろ固定されたフローセルを有する配列決定装置において使用するために適用させてもよいことはいうまでもない。

本開示は、単独又は複数で使用されうる、多くの新しく、有益で、非自明的な特徴及び／又は特徴の組み合わせを記載する。実施態様は、本明細書中では、全て代表的なものであり、本発明の範囲を限定するために意図されたものではない。本明細書中に記載される発明は、修正されたり、様々な方法及び同等な方法で応用されることが可能であり、そして、そのような修正や応用は、本開示の範囲及び添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されていることはいうまでもない。

Claims (21)

1. 入口ポート及び出口ポートを備えた流路を含むフローセルを提供すること；
   該入口ポートから該出口ポートまで、第一液体試薬で、該流路を充填すること；
   入口通路及び出口通路を備えたステーションブロックを提供すること；
   該入口通路と流体連通した該入口ポート及び該出口通路と流体連通した該出口ポートを配置するために、該ステーションブロック上に該フローセルを載せること；
   気泡を該入口ポートへ導入すること；
   該気泡が該流路を通って該出口通路へと移動するため、及び、第二液体試薬で該通路を充填するために、該入口通路から該入口ポートへ第二液体試薬を移動すること；及び、
   該ステーションブロックから該フローセルを除くこと、
   を含む、１又は数個の可動式フローセルを備えた核酸配列決定装置を操作する方法。
2. 該気泡を該入口ポートへと導入すること、が：
   該ステーションブロック上に該フローセルを載せる前に、該入口通路の上端において、気体スペースを提供すること；及び、
   それによって気泡を形成するために、該フローセルを該ステーションブロックに載せる際に、該気体スペース中の気体を捕捉すること、
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 該気泡を該入口ポートへと導入することが、該第二試薬の前の該入口ポートへ該気泡を移動するために、該第二液体試薬を該入口ポートへ移動すること、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 該入口通路の該先端における該気体スペースを提供することが、該ステーションブロック上に該フローセルを載せる前に、該第二液体試薬の一部を蒸発すること、を含む、請求項２に記載の方法。
5. 該第二液体試薬の該一部を蒸発することが、約７．５〜約１５秒の期間、華氏約１４０度〜１５０度の温度で、該ステーションブロックを加熱すること、を含む、請求項４に記載の方法。
6. 該入口通路の該先端に該気体スペースを提供することが、該ステーションブロック上に該フローセルを載せる前に、加圧した気体を該入口通路へ運搬すること、を含む、請求項２に記載の方法。
7. 該入口通路の該先端に該気体スペースを提供することが、該ステーションブロック上に該フローセルを載せる前に、該入口通路の該先端から該第二液体試薬の一部を排出すること、を含む、請求項２に記載の方法。
8. 該入口通路の該先端に該気体スペースを提供することが、該ステーションブロック上に該フローセルを載せる前に、該入口通路の該先端から該第二液体試薬の一部を汲み上げること、を含む、請求項２に記載の方法。
9. 該入口通路の該先端から該第二液体試薬の一部を汲み上げることが、可変−置換チャンバを用いて該第二液体試薬の該一部を除去すること、を含む、請求項８に記載の方法。
10. 該気泡が該流路を通って該出口通路へと移動するため、及び、該第二液体試薬で該流路を充填するために、該入口通路から該入口ポートへ該第二液体試薬を移動することが、該出口通路の下流に配置された吸い上げポンプを操作すること、を含む、請求項１に記載の方法。
11. 入口ポート及び出口ポートを備えた流路を含むフローセルを提供すること；
    第一入口通路及び第一出口通路を備えた第一ステーションブロックを提供すること；
    該第一入口通路と流体連通した該入口ポート及び該第一出口通路と流体連通した該出口ポートを配置するために、該第一ステーションブロック上に該フローセルを載せること；
    該流路を該第一液体試薬で満たすために、該第一入口通路から該入口ポートへ、第一液体試薬を汲み上げること；
    該第一ステーションブロックから該第一フローセルを除去すること；
    入口ポート及び出口ポートを備えた第二ステーションブロックを提供すること；
    該第二入口通路と流体連通した該入口ポート及び該第二出口通路と流体連通した該出口ポートを配置するために、該第二ステーションブロック上に該フローセルを載せること；
    気泡を該入口ポートへ導入すること；
    該気泡が該入口ポートから該第二出口通路へ移動するため、及び、第二液体試薬で該流路を充填するために、該第二入口通路から該入口ポートへ第二液体試薬を汲み上げること；及び、
    該ステーションブロックから該フローセルを除くこと、
    を含む、１又は数個の可動式フローセルを備えた核酸配列決定装置を操作する方法。
12. 該気泡を該入口ポートへ導入することが；
    該第二ステーションブロック上に該フローセルを載せる前に、該第二入口通路の上端で気体スペースを提供すること；及び
    該気泡を形成するために、該第二ステーションブロックへ該フローセルを載せる際に、該気体スペース中のガスを捕捉すること、を含む請求項１１に記載の方法。
13. 該気泡を該入口ポートへ導入することが、該第二液体試薬の前の該入口ポートへ該気泡を移動するために、該第二液体試薬を該入口ポートへ汲み上げること、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 該入口通路の該先端の気体スペースを提供することが、該第二ステーションブロック上に該フローセルを載せる前に、該第二液体試薬の一部を蒸発すること、を含む、請求項１２に記載の方法。
15. 該第二液体試薬の一部を蒸発することが、約７．５〜約１５秒の期間、華氏約１４０度〜１５０度の温度で、該ステーションブロックを加熱すること、を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 該第二入口通路の該先端に該気体スペースを提供することが、該第二ステーションブロック上に該フローセルを載せる前に、加圧した気体を該入口通路へ運搬すること、を含む、請求項１２に記載の方法。
17. 該第二入口通路の該先端に該気体スペースを提供することが、該第二ステーションブロック上に該フローセルを載せる前に、該第二入口通路の該先端から該第二液体試薬の一部を吸い取ること、を含む、請求項１２に記載の方法。
18. 該第二入口通路の該先端に該気体スペースを提供することが、該第二ステーションブロック上に該フローセルを載せる前に、該第二入口通路の該先端から該第二液体試薬の一部を汲み上げること、を含む、請求項１２に記載の方法。
19. 該第二入口通路の該先端から該第二液体試薬の一部を汲み上げることが、可変−置換チャンバを用いて該第二液体試薬の一部を除去すること、を含む、請求項１８に記載の方法。
20. 該気泡が該流路を通って出口通路へ移動するため、及び、第二液体試薬で該流路を充填するために、該第二入口通路から該入口ポートへ第二液体試薬を汲み上げることが、該出口通路の下流に配置された汲み上げポンプを操作すること、を含む、請求項１１に記載の方法。
21. 第一液体試薬を汲み上げる工程、及び、第二液体試薬を汲み上げる工程が、第一出口通路及び第二出口通路に流体連通された一つの汲み上げポンプを操作すること、を含む、請求項１１に記載の方法。

Images