JP2016532111A - フローセルへ試薬を送達するための流体システム - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (80)
- 試薬カートリッジからフローセルへ試薬を送達するための流体システムであって、
試薬カートリッジとフローセルの注入口との間で流体連通が達成されるよう構成した複数のチャネルを備える試薬マニホールドと、
前記マニホールドの複数のポートから下方へ伸びる複数の試薬シッパーであって、前記各試薬シッパーは、試薬カートリッジの試薬リザーバへ挿入され、前記試薬リザーバから前記シッパーへ液体試薬が吸い上げられるよう構成した、前記複数の試薬シッパーと、
前記リザーバと前記フローセルの注入口との間の流体連通を媒介するよう構成した少なくとも1つのバルブと、を備えた流体システム。 - 前記マニホールドの前記1つ以上のチャネルはキャッシュリザーバを備える、請求項1に記載の流体システム。
- 1つ以上の前記キャッシュリザーバの容積は、該キャッシュリザーバと流体連通しているフローセルチャネルの容積の、少なくとも30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または100%である、請求項2に記載の流体システム。
- 前記キャッシュリザーバは、1つ以上のフローセルチャネルを流れる液体試薬のある量が前記キャッシュリザーバへ流動することを可能にするのに十分な容積を有し、前記フローセルからの前記液体試薬は、前記フローセルと接触した後は、前記試薬リザーバへ戻らない、請求項3に記載の流体システム。
- 前記ある量の液体試薬は、1つ以上のフローセルチャネルを流れる前記液体試薬の30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または100%である、請求項4に記載の流体システム。
- 1つ以上の前記キャッシュリザーバは、ポンプと流体連通しており、該ポンプは、前記キャッシュリザーバからフローセルへ液体試薬を移動させ、かつ該フローセルから該キャッシュリザーバへ前記液体試薬を戻すよう構成され、前記フローセルへの試薬の進入および前記フローセルからの試薬の退出は、前記フローセルの同じポートを通して行われる、請求項2に記載の流体システム。
- 少なくとも1つのバルブが、差動的に、前記フローセルから前記キャッシュリザーバへ、または廃棄物リザーバへ液体試薬を戻すよう構成した請求項6に記載の流体システム。
- 前記キャッシュリザーバは、該キャッシュリザーバ内における流体の混合を低減し、前記フローセルの最近位から前記フローセルの最遠位までの前記リザーバの長さに沿って液体試薬の勾配を維持するよう構成した、請求項2に記載の流体システム。
- 前記キャッシュリザーバは、該キャッシュリザーバ内における流体の混合を促進するよう構成した複数の混合要素を備える、請求項2に記載の流体システム。
- 前記混合要素は、前記キャッシュリザーバ内、または前記キャッシュリザーバの内部表面上にある静的機構からなる、請求項9に記載の流体システム。
- 前記混合要素はバッフル要素である、請求項9に記載の流体システム。
- 前記キャッシュリザーバは蛇行したチャネルである、請求項2に記載の流体システム。
- 前記キャッシュリザーバは、非円柱形状のチャネルである、請求項2に記載の流体システム。
- 前記マニホールドは、第1の試薬リザーバから第1のバルブへ第1のチャネルを介して試薬を送達し、かつ前記第1の試薬リザーバから第2のバルブへ第2のチャネルを介して該試薬を送達するよう構成される、請求項1に記載の流体システム。
- 前記マニホールドは複数の層を備え、前記第1のチャネルと前記第2のチャネルは、各々、前記複数の層のうちの異なる層にある、請求項14に記載の流体システム。
- 前記2つの異なるチャネルは、互いに近づいてポートでT接合を形成する、請求項15に記載の流体システム。
- 前記複数の試薬シッパーは、各々、近位端と遠位端とを有するチューブ状の本体を備え、前記遠位端の先端を鋭く先細りさせ、試薬カートリッジの試薬リザーバを覆うフォイル層に穴を開けられるよう構成した、請求項1記載の流体システム。
- 前記複数の試薬シッパーは、前記チューブ状の本体を前記遠位端から前記近位端へ通る単一の内腔を備え、前記内腔は、前記試薬カートリッジと前記試薬マニホールドとの間が流体連通するよう構成した、請求項17に記載の流体システム。
- 一部の前記複数の試薬シッパーの長さは、それ以外の前記複数の試薬シッパーの長さよりも短い、請求項17に記載の流体システム。
- 前記一部の試薬シッパーの長さは、前記それ以外の試薬シッパーの長さよりも少なくとも1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、または2.0mm短い、請求項19に記載の流体システム。
- 前記試薬シッパーのうちの少なくとも1つは、その先端が試薬カートリッジの試薬ウェルの底部に突き当たったとき、屈曲するよう構成した柔軟な先端部を備える、請求項1に記載の流体システム。
- 前記システムは、検出装置による、フローセルにおける核酸のフィーチャー検出用の構成において、該検出装置と動作的に関連する、請求項1に記載の流体システム。
- 前記検出装置は複数のミクロ蛍光計を備え、前記各ミクロ蛍光計は、xおよびy次元の画像平面において広視野画像を検出するように構成した対物レンズを備える、請求項22に記載の流体システム。
- 前記マニホールドは、10個から20個のポートを備え、該各ポートは、試薬シッパーとチャネルとを、前記少なくとも1つのバルブを用いて、流体連通するよう接続する、請求項1に記載の流体システム。
- 前記マニホールドから試薬シッパーと平行な軸方向に沿って下方に伸びる、1つ以上の位置合わせピンをさらに備え、該位置合わせピンは、前記試薬シッパーより長く、試薬カートリッジ上の対応する接触面スロットと係合するよう構成される、請求項1に記載の流体システム。
- 前記少なくとも1つのバルブは、複数の注入ポートと1つ以上の排出ポートを有し、前記各注入ポートは試薬シッパーと流体連通し、前記各排出ポートはフローセルの注入口または廃棄物容器と流体連通する、請求項1に記載の流体システム。
- 前記システムは、フローセルの第1のチャネルおよび第2のチャネルに、別々の試薬を独立して送達するよう構成した第1のバルブと第2のバルブを備える、請求項1に記載の流体システム。
- 前記第1のチャネルへの試薬流動と前記第2のチャネルへの試薬流動は逆方向で起こる、請求項27に記載の流体システム。
- 気泡を検出するためのセンサをさらに備え、該センサは前記試薬リザーバと前記フローセルとの間の流体通路沿いに位置する、請求項1に記載の流体システム。
- 前記センサは、前記バルブのうちの1つと前記フローセルとの間の流体ライン沿いに位置する、請求項29に記載の流体システム。
- 前記センサは、試薬リザーバと前記バルブのうちの1つとの間の流体ライン沿いに位置する、請求項29に記載の流体システム。
- 請求項1〜31のいずれか一項に記載の流体システムと、流体連通状態において連動するよう構成した試薬カートリッジ。
- 試薬カートリッジにおいて、
流体システムの複数の試薬シッパーとz軸方向に沿って一斉に係合するように構成された複数の試薬リザーバであって、液体試薬が前記試薬リザーバから前記シッパーへ吸い上げられ、前記複数の試薬リザーバはxおよびy軸方向において、上列、中列、下列に並べられ、前記カートリッジの上列および下列沿いの試薬リザーバの深さは、z軸方向において、1つ以上の中列にある試薬リザーバよりも深い、前記複数の試薬リザーバと、
前記流体システムの対応する位置合わせピンと係合するよう構成した、少なくとも2つの接触面スロットと、を備えた試薬カートリッジ。 - 前記カートリッジは、前記複数の試薬リザーバに対応する配置をとる複数の洗浄リザーバをさらに備え、前記試薬シッパーが前記試薬リザーバと係合しておらず洗浄バッファが前記洗浄リザーバから前記シッパーへ吸い上げられるとき、前記洗浄リザーバは前記試薬シッパーと一斉に係合するよう構成した、請求項32または33に記載の試薬カートリッジ。
- 前記流体システムの対応する位置合わせピンと係合するよう構成した少なくとも2つの追加の接触面スロットをさらに備え、前記流体システムの試薬シッパーが前記洗浄リザーバと合致するよう配置した、請求項34に記載の試薬カートリッジ。
- 前記試薬リザーバのうち少なくとも1つを覆うフォイル層を備えた、請求項32〜34のいずれか一項に記載の試薬カートリッジ。
- 拡散接合された多層試薬マニホールドであって、該マニホールドは少なくとも10個、15個、または20個のポートを備え、該各ポートはシッパーを介して別の試薬リザーバから試薬を吸い上げ、前記マニホールド内の流体チャネルを介してフローセルの1つ以上のチャネルと流体連通するよう構成された、試薬マニホールド。
- 第1のバルブと第2のバルブを備え、該第1のバルブと連結するチャネルは第1の層にあり、該第2のバルブと連結するチャネルは第2の層にある、請求項37に記載の試薬マニホールド。
- 前記マニホールドの前記1つ以上のチャネルはキャッシュリザーバを備える、請求項37に記載の試薬マニホールド。
- 前記1つ以上のキャッシュリザーバの容積は、該キャッシュリザーバと流体連通しているフローセルチャネルの容積の、少なくとも30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または少なくとも100%である、請求項39に記載の試薬マニホールド。
- 前記キャッシュリザーバは、1つ以上のフローセルチャネルを流れる液体試薬のある量が前記キャッシュリザーバへ流動することを可能にするのに十分な容積を有し、前記フローセルからの前記液体試薬は、前記フローセルと接触した後は、前記試薬リザーバへ戻らない、請求項39に記載の試薬マニホールド。
- 前記ある量の液体試薬は、1つ以上のフローセルチャネルを流れる前記液体試薬の30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または100%である、請求項39に記載の試薬マニホールド。
- 1つ以上の前記キャッシュリザーバは、ポンプと流体連通しており、該ポンプは、前記キャッシュリザーバからフローセルへ液体試薬を移動させ、かつ該フローセルから該キャッシュリザーバへ前記液体試薬を戻すよう構成され、前記フローセルへの試薬の進入および前記フローセルからの試薬の退出は、前記フローセルの同じポートを通して行われる、請求項39に記載の試薬マニホールド。
- 少なくとも1つのバルブが、差動的に、前記フローセルから前記キャッシュリザーバへ、または廃棄物リザーバへ液体試薬を戻すよう構成した請求項39に記載の試薬マニホールド。
- 前記キャッシュリザーバは、該キャッシュリザーバ内における流体の混合を低減し、前記フローセルの最近位から前記フローセルの最遠位までの前記リザーバの長さに沿って液体試薬の勾配を維持するよう構成した、請求項39に記載の試薬マニホールド。
- 前記キャッシュリザーバは、該キャッシュリザーバ内における流体の混合を促進するよう構成した複数の混合要素を備える、請求項39に記載の試薬マニホールド。
- 前記混合要素はバッフル要素である、請求項46に記載の試薬マニホールド。
- 前記キャッシュリザーバは蛇行したチャネルである、請求項39に記載の試薬マニホールド。
- 前記キャッシュリザーバは、非円柱形状のチャネルである、請求項39に記載の試薬マニホールド。
- 前記マニホールドは、第1の試薬リザーバから第1のバルブへ第1のチャネルを介して試薬を送達し、かつ前記第1の試薬リザーバから第2のバルブへ第2のチャネルを介して該試薬を送達するよう構成される、請求項37に記載の試薬マニホールド。
- 前記複数のポートから下方へ伸びる複数の試薬シッパーを備え、該各試薬シッパーは、試薬カートリッジの試薬リザーバへ挿入され、前記試薬リザーバから前記シッパーへ液体試薬が吸い上げられる、請求項37に記載の試薬マニホールド。
- 前記複数の試薬シッパーは、各々、近位端と遠位端とを有するチューブ状の本体を備え、前記遠位端の先端を鋭く先細りさせ、試薬カートリッジの試薬リザーバを覆うフォイル層に穴を開けられるよう構成した、請求項37に記載の試薬マニホールド。
- 前記複数の試薬シッパーは、前記チューブ状の本体を前記遠位端から前記近位端へ通る単一の内腔を備え、前記内腔は、前記試薬カートリッジと前記試薬マニホールドとの間が流体連通するよう構成した、請求項52に記載の試薬マニホールド。
- 一部の前記複数の試薬シッパーの長さは、それ以外の前記複数の試薬シッパーの長さよりも短い、請求項52に記載の試薬マニホールド。
- 前記一部の試薬シッパーの長さは、前記それ以外の試薬シッパーの長さよりも少なくとも1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、または2.0mm短い、請求項54に記載の試薬マニホールド。
- 前記試薬シッパーのうちの少なくとも1つは、その先端が試薬カートリッジの試薬ウェルの底部に突き当たったとき、屈曲するよう構成した柔軟な先端部を備える、請求項37に記載の試薬マニホールド。
- a)液体試薬を試薬リザーバからキャッシュリザーバへ吸い上げるステップであって、該キャッシュリザーバは、前記試薬リザーバおよびフローセルの少なくとも1つのチャネルと流体連通している、吸い上げるステップと、
b)前記試薬を前記キャッシュリザーバから前記フローセルの少なくとも1つのチャネル上へ輸送するステップと、
c)前記フローセルのチャネル上の前記試薬の少なくとも30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、または100%を前記キャッシュリザーバへ輸送するステップであって、前記フローセルからの前記液体試薬は、前記フローセルと接触後、前記試薬リザーバへ戻らない、輸送するステップと、
d)ステップb)とステップc)とを繰り返して前記フローセル上の前記液体試薬の再利用を達成するステップと、を含む試薬を再利用する方法。 - 1つ以上の前記キャッシュリザーバは、ポンプと流体連通しており、該ポンプは、前記キャッシュリザーバからフローセルへ液体試薬を移動させ、かつ該フローセルから該キャッシュリザーバへ液体試薬を戻すよう構成され、前記フローセルへの試薬の進入および前記フローセルからの試薬の退出は、前記フローセルの同じポートを通して行われる、請求項57に記載の方法。
- ステップ(c)において前記キャッシュリザーバへ輸送されなかった、前記フローセルからの試薬は、廃棄物リザーバへ輸送される、請求項58に記載の方法。
- ステップb)およびステップc)のうちの一方または両方の輸送するステップは、前記キャッシュリザーバと前記フローセルとを流体接続するバルブを介して行われる、請求項57に記載の方法。
- ステップb)およびステップc)のうちの一方または両方の輸送するステップは、単一方向への流体の流動により行われる、請求項57に記載の方法。
- ステップb)およびステップc)のうちの一方または両方の輸送するステップは、相互流動により行われる、請求項57に記載の方法。
- 前記液体試薬は、塩基配列決定を行うための試薬を含む、請求項57に記載の方法。
- 前記試薬は、ポリメラーゼを含む、請求項63に記載の方法。
- 前記試薬は、ヌクレオチドまたは種々のヌクレオチドの混合物を含む、請求項63に記載の方法。
- 一種または複数種の試薬を前記フローセル上に流した後でステップd)を行う、請求項57に記載の方法。
- ステップc)において前記キャッシュリザーバに戻った試薬は、該キャッシュリザーバ内の類似の試薬と混ざり、それにより、ステップb)とステップc)とを複数回繰り返すことから類似の試薬を含む混合試薬が形成される、請求項57に記載の方法。
- 前記キャッシュリザーバに戻った試薬と新しい試薬との混合は、前記キャッシュリザーバ内では最小限に抑えられる、請求項57に記載の方法。
- 請求項1〜31のいずれか一項に記載の流体システムまたは請求項37〜56のいずれか一項に記載のマニホールドを用いて行われる、請求項57に記載の方法。
- 検出装置と、
請求項1〜31のいずれか一項に記載の流体システムと、を備えた配列決定システム。 - (i)光透過性表面を具備するフローセル、
(ii)核酸試料、
(iii)配列決定反応のための複数の試薬、および
(iv)前記試薬を前記フローセルに送達する流体システム
を備えた流体システムを提供するステップ(a)と、
(i)xおよびy次元の画像平面において広視野画像を検出するように構成した対物レンズをそれぞれ具備する複数のミクロ蛍光計、および
(ii)試料ステージ
を備える検出装置を提供するステップ(b)と、
塩基配列決定作業における流体操作をカートリッジ内で実行し、該塩基配列決定作業における検出操作を前記検出装置において実行するステップ(c)であって、
(i)前記流体システムによって前記試薬が前記フローセルに送達され、
(ii)前記複数のミクロ蛍光計によって前記核酸のフィーチャーの広視野画像が検出され、
(iii)少なくとも一部の試薬が前記フローセルからキャッシュリザーバに取り出される、ステップ(c)と、を含む塩基配列を決定する方法。 - 前記流体システムは、廃棄物リザーバをさらに備え、前記塩基配列決定作業における流体操作は、前記少なくとも一部の試薬を前記フローセルから前記廃棄物リザーバに取り出すことをさらに含む、請求項71に記載の方法。
- 前記キャッシュリザーバは、ポンプと流体連通しており、該ポンプは、前記キャッシュリザーバからフローセルへ液体試薬を移動させ、かつ該フローセルから該キャッシュリザーバへ液体試薬を戻すよう構成され、前記フローセルへの試薬の進入および前記フローセルからの試薬の退出は、前記フローセルの同じポートを通して行われる、請求項71に記載の方法。
- ステップ(c)(iii)において前記キャッシュリザーバへ輸送されなかった、前記フローセルからの試薬は、廃棄物リザーバへ輸送される、請求項71に記載の方法。
- ステップ(c)(i)またはステップ(c)(iii)における試薬送達は、前記キャッシュリザーバと前記フローセルとを流体接続するバルブを介して行われる、請求項71に記載の方法。
- ステップ(c)(i)またはステップ(c)(iii)における試薬送達は、単一方向への流体の流動により行われる、請求項71に記載の方法。
- ステップ(c)(i)またはステップ(c)(iii)における試薬送達は、相互流動により行われる、請求項71に記載の方法。
- 前記液体試薬は、塩基配列決定を行うための試薬である、請求項71に記載の方法。
- 前記試薬は、ポリメラーゼである、請求項78に記載の方法。
- 前記試薬は、ヌクレオチドまたは種々のヌクレオチドの混合物である、請求項78に記載の方法。
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