JP2017521061A - 配列決定デバイス - Google Patents

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Abstract

試薬を調製する方法は、カートリッジを機器に挿入することを含む。カートリッジは、カートリッジのキャビティに配置され、ポートがカートリッジの外部に露出している、複数の試薬エンクロージャを含む。各試薬エンクロージャには、試薬と圧縮可能体積を画定する内部キャビティとを含む試薬容器が含まれ、試薬容器を通って内部キャビティまでの開口部が画定される。本方法はさらに、複数の流体ポートを複数の試薬エンクロージャの開口部に接続することと、流体ポートから溶液を適用して、複数の試薬エンクロージャを少なくとも部分的に満たすことと、キャビティの圧力を循環させ、それによって、試薬エンクロージャのそれぞれに関して、圧力を増加させている間は、溶液が試薬容器の内部キャビティに入り、試薬と混合され、圧縮可能体積を圧縮し、圧力を減少させている間は、圧縮可能体積が減少し、試薬が開口部から排出されることと、を含む。【選択図】図２

Description

本開示は、概して、改善された配列決定デバイスに関する。
生物学及び医学の研究は、生物学的研究及び医学の向上の手段として配列決定に頼ることが増えている。例えば、生物学者及び動物学者は、動物の回遊、種の進化、及び特性の起源を研究するため、配列決定に注目している。医学界では、疾患の起源、医薬品への感受性、及び感染の起源の研究のため、配列決定が注目されている。しかしながら、配列決定は、歴史的に見て高価なプロセスであり、したがって、実践は限定されている。
添付の図面を参照することによって、本開示をよりよく理解することができ、その多くの特徴及び利点が当業者に明らかになる。
例示的な配列決定機器の図を含む。 例示的な配列決定機器の概略図を含む。 例示的な配列決定機器の概略図を含む。 例示的な試薬格納装置を示す斜視図である。 例示的な容器を示す斜視図である。 例示的な容器を示す断面斜視図である。 例示的な容器を示す分解概略図である。 例示的な容器を示す詳細な斜視図である。 例示的な試薬格納装置を示す斜視図である。 例示的な容器を示す斜視図である。 例示的な容器を示す断面斜視図である。 １つ以上のエンクロージャを封入するための例示的なカートリッジの図を含む。 １つ以上のエンクロージャを封入するための例示的なカートリッジの図を含む。 １つ以上のエンクロージャを封入するための例示的なカートリッジの図を含む。 １つ以上のエンクロージャを封入するための例示的なカートリッジの図を含む。 １つ以上のエンクロージャを封入するための例示的なカートリッジの図を含む。 例示的な方法の概略図を示す。 例示的な方法の概略図を示す。 例示的なバルブを示す分解概略図である。 例示的なバルブを示す断面概略図である。 例示的なバルブを示す断面概略図である。 例示的なバルブを示す断面概略図である。 例示的なマニフォールド及びカートリッジの図を含む。 例示的なマニフォールド及びカートリッジの図を含む。 例示的な流体回路の図を含む。 試薬溶液を調製する例示的な方法のフロー図を含む。 検体を測定するための例示的な方法のフロー図を含む。 試薬カートリッジを調製するための例示的な方法のフロー図を含む。
異なる図面における同じ参照記号の使用は、同様または同一の項目を示す。
ある例示的な実施形態において、配列決定システムは、半導体配列決定チップを受容し、塩基配列の特定をもたらすプロセスを実行するための機器を含む。具体的には、この機器は、試薬カートリッジ、洗浄溶液、及び半導体配列決定チップを受容することができる。本機器は、タッチ画面ユーザインターフェース等のユーザインターフェースを含み得、また試薬及び洗浄溶液を半導体配列決定チップに送達するのを制御し、ならびに塩基配列の特定を促進するために半導体配列決定チップからデータを取得するのを制御するための計算回路及び制御器を含み得る。
例示的な機器には、試薬カートリッジレセプタクル、洗浄緩衝液カートリッジを受容するためのさらなるレセプタクル、及び半導体配列決定チップを受容するためのチップクランプを含む。加えて、機器は、タッチ画面ユーザインターフェースを含む。そのような機器により、配列決定装置の接触点の限定、圧縮ガスの不使用（代わりに、閉鎖型ポンプ駆動システムを用いる）、高品質の水の不使用、簡単な操作（直感的なグラフィカルユーザインターフェース、プラグアンドプレイ消耗品等を含む）、速い１日の実行時間、主なデータ分析のオンボード計算、研究用途のみ（ＲＵＯ）もしくは診断モード（Ｄｘ）での二重モードでの操作、拡張性（異なる性能レベル用に筐体をアップグレードできる）、もしくは低費用、またはこれらの任意の組み合わせがもたらされる。
具体的には、機器は、内部でガス圧力を発生させるための圧縮器を含み得る。試薬は、ユーザが試薬調製に関与するのを制限するために、事前充填されたカートリッジで提供され得る。同様に、洗浄溶液は、プラグアンドプレイ洗浄溶液として、例えばカートリッジ内に提供され得る。一実施例において、洗浄溶液のｐＨは、固体緩衝物質を用いて安定化させることができる。
システム内での試薬の流量は、ピンチバルブ調整器を用いる動的流動制御を使用して制御することができる。システムには、実行後の自動洗浄を行う清浄溶液も含まれ得る。機器は、半導体配列決定チップから受容したデータを処理するための内部サーバを含んでもよい、代替または追加として、システムは、データを処理するための外部サーバと接続するための出力データポートを提供してもよい。さらに、内部計算システムは、構成可能であり、かつアップグレード可能であり得る。
本システムは、外部ガス供給源を使用せずに、内部ガス供給源を用いた圧力駆動式液体流動を利用することができる。具体的には、試薬カートリッジシステムは、別個のエンクロージャまたはバッグ内の液体または凍結乾燥させたヌクレオチドを用いることができる。エンクロージャは、バッグの外側のチャンバを加圧し、空気をバッグから廃液へと流動させることによって、最初に含まれる全ての空気を抜くことができる。洗浄溶液がバッグに適用され得る。残留気泡は、上に昇り得、パージして逃がすことができる。バッグの外側のチャンバを加圧し、急速に減圧させて、バッグ内の液体の加圧と減圧を引き起こすことによって、混合が達成される。液体または凍結乾燥させたヌクレオチドは、ミキサ（試薬容器）内に収容されており、この容器は、減圧に応答して、ヌクレオチドを含む溶液を押し出し、バッグ内でのヌクレオチドの混合をもたらす。
外部ガス圧力がバッグエンクロージャに適用されると、内部の洗浄溶液がミキサに流れ込み、ミキサ内の内部圧縮可能容積が圧縮される。バッグの外側のガス圧力が急速に解放されると、圧縮可能容積内に充填された圧力が、高速度で洗浄溶液をノズル内に押し出し、バッグ内のヌクレオチドを含む液体が混合される。
半導体配列決定チップのフローセルを通して流動を適用する場合、ピンチ流動調整器（ピンチバルブ調整器）を用いることで、動的流動制御が達成され得る。そのような動的流動制御は、抵抗管コイルの使用を低減させ、詰まりの可能性を低減させる。流量は、プログラム可能であり、ピンチ流動調整器内の制御圧力を調節することによって、調節できる。
本システムは、セラミック緩衝システム、例えば、二酸化チタン粒子といった、固体緩衝システムを利用し得る。洗浄溶液試薬は、容易に混合される単回使用の瓶で提供され得る。溶液には、固体緩衝剤が含まれ、自動ｐＨルーチンを排除し、長期間のｐＨ安定性を提供することができる。二酸化チタン粒子は、フィルタによって容易に瓶に収容することができ、したがって、システム内に粒子を留めることができる。加えて、主な洗浄瓶は、ガスに対する透過性が低く、そのため、酸化させるＣＯ２への透過性が低い、パッケージを用いることができる。容器はまた、二酸化炭素への曝露をさらに制限するために、ＣＯ２吸収性パケットを伴って輸送されてもよい。
半導体配列決定チップは、システムにチップを装填し、チップを流体システムに接続する、チップクランプにおいて受容され得る。チップクランプは、一体型スクイッドバルブマニフォールド（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｑｕｉｄ ｖａｌｖｅ ｍａｎｉｆｏｌｄ）を含むことができ、管接続が排除される。チップクランプは、基準電極、一体型チップ温度制御、及び一体型マニフォールドヒーティングをさらに含んでもよい。
機器は、さらに、試薬カートリッジに依存し、ユーザによる接触及び処理を制限することができる。単純なカートリッジを装填し、このカートリッジには、５つの容器またはエンクロージャが含まれる（ヌクレオチド及びビーズ発見もしくはｐＨ調節試薬のため）。カートリッジには、例えば、試薬カートリッジに接続されたマニフォールド上の排出バルブを用いて、カートリッジを急速に加圧／減圧するためのチャージ用ポートも含まれ得る。場合によっては、カートリッジの急速な減圧に関わるノイズを減らすために、消音器が排出部に取り付けられる。
機器は、さらに、拡張可能かつ構成かのうな電子装置を含む。具体的には、計算力及びメモリは、交換可能であり得る。システムは、例えば、半導体配列決定チップまたはカートリッジに、ＲＦＩＤタグのための支持体をさらに含んでもよい。
例示的な試薬カートリッジには、異なるヌクレオチド溶液及びビーズ発見溶液またはｐＨ調節溶液のための色分けされたポートが含まれ得る。加えて、試薬カートリッジは、ＣＯ２の入力及び出力ポートを含んでもよい。カートリッジには、例えば、ロット番号及び使用期限を特定する、ＲＦＩＤタグが提供され得る。
カートリッジには、試薬容器が中に取り付けられるか、ＣＯ２スクラバが挿入される、個別のチャンバが含まれてもよい。試薬容器は、カートリッジ蓋から、カートリッジ内の蓋に固定された試薬パウチまたはエンクロージャに挿入される。
例示的な試薬カートリッジ製造については、例えば、低密度ポリエチレン／ポリエチレンテレフタレートフィルムを含む、取り付け具がパウチに適用される。次いで、カートリッジの基部、蓋、ポートガスケット、及び他の部品は、パウチを蓋に取り付けた後、蓋を基部に取り付けて、同様にガスケットを蓋に挿入して、組み立てられる。試薬容器は、ミキサ本体を含み、これに発泡部材が挿入される。ミキサキャップが、ミキサ本体に取り付けられる。一実施例において、ミキサキャップには、凍結乾燥試薬または液体試薬が含まれ得る。別の実施例では、試薬は、多孔性セラミックまたはポリマー発泡体内で凍結または保管され得る。組み立てられた試薬ミキサ及びスクラバは、次いで、試薬カートリッジアセンブリに取り付けられ得る。ＲＦＩＤタグをカートリッジに適用してもよく、カートリッジは、輸送のために箱詰めされ、保管され得る。
試薬は、凍結乾燥形態または凍結液体形態のいずれかで、ミキサまたはカートリッジに適用され得る。一実施例では、凍結乾燥ヌクレオチドペレットが形成され、その後でミキサに挿入され得る。別の実施例では、ヌクレオチドは、濾紙上で乾燥させ、それをバグミキサ（ｂｕｇ ｍｉｘｅｒ）に統合してもよい。別の実施例では、ヌクレオチドは、直接に圧縮可能発泡体上で、またはミキサ（試薬容器）のキャップ内（第２の部分）内で乾燥させてもよい。
一例として、図１は、配列決定のための例示的な機器１００の図を含む。機器１００は、緩衝溶液の容器１０４を受容するためのコネクタ、配列決定デバイスを受容するためのクランプ１０６、及び試薬カートリッジ１０２を受容するためのマニフォールドを含み得る。さらに、配列決定機器１００は、流体流動の制御、配列決定デバイスからのデータ取り出し、データの解析のための計算回路、及びユーザインターフェース１０８を含む。特定の実施例では、配列決定デバイスは、例えば、複数のイオン感応性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）を含む、ｐＨまたはイオン感応性デバイスである。
特定の実施例では、配列決定機器には、システム内での流体流動を制御するための回路が含まれる。図２に示される実施例では、機器２００は、カートリッジ２０２への接続を含む。試薬は、カートリッジ２０２から、流体回路２０４を通って、配列決定デバイス２０６へと流れ得る。流体回路２０４を通った流体は、場合によっては、廃液容器２１２へと誘導され得るか、または配列決定デバイス２０６から、ピンチ流動調整器２０８もしくは２３０を通って廃液容器２１０へと誘導され得る。代替的な実施例では、単一の廃液容器が、廃液容器２１０または２１２の代わりを成してもよい。カートリッジ２０２の例示的な実施形態は、図１２〜１６に示される。ピンチ流動調整器の例示的な実施形態は、図１９〜２２に示される。例示的な流体回路は、図３及び図２５に示される。
以下により詳細に記載されるように、緩衝溶液等、容器２２６内の溶液は、バルブ２２８を通って流動し得、試薬エンクロージャ２１４において試薬溶液を調製するために使用され得る。試薬溶液２１４は、流体回路２０４へ及び配列決定デバイス２０６または廃液容器２１０もしくは２１２へと選択的に流れ得る。溶液容器２２６内の溶液は、場合によっては、バルブ２３２を通って流体回路２０４へと流れ得、流体回路２０４及び場合によっては試薬溶液からの試薬の配列決定デバイス２０６を洗浄する洗浄溶液として機能し得る。溶液容器２２６内の緩衝溶液は、場合によっては、システムにポンプ送達され得る。あるいは、緩衝溶液は、圧力により送達されてもよく、例えば、入口２３４からの空気を用いて供給され得る
一実施例において、システム２００は、場合によっては試薬カートリッジ２０２に含まれる、スクラバカートリッジ２２０を通って流れるようにガスまたは空気を圧縮する、圧縮器２１６を含み得る。例えば、スクラバカートリッジ２２０は、二酸化炭素を空気から取り除くために、ソーダ石灰等の成分が含まれ得る。加圧空気を貯蔵し、システムに供給するために、レセプタクル２１８を用いてもよい。例えば、加圧空気は、溶液容器２２６を加圧するために用いられ得る。別の実施例では、加圧空気は、試薬エンクロージャ２１４を加圧し、試薬溶液をバルブ２２２から流体回路２０４へと選択的に送るために、カートリッジ２０２のキャビティに供給され得る。さらなる実施例では、レセプタクル２１８からの圧縮空気を用いて、バルブ２２４から流体回路２０４を清浄してもよい。加圧空気は、流体回路２０４内の残留液体を、廃液容器２１２へ、配列決定デバイス２０６から廃液容器２１０へ、またはバルブ２２２から試薬エンクロージャ２１４に戻して、送ることができる。
図３は、流体回路のより詳細な実施形態の図を含む。図３は、例えば、ｐＨに基づく塩基配列決定を実行するための試薬リザーバであるエンクロージャ６１４を用いるシステムを図で示す。この装置の各電子センサは、出力信号を生成する。流体回路により、複数の試薬を反応チャンバに送達することが可能となる。
図３において、システムは、流体連通のために、流体ノード６３０をバイオセンサ６３４の入口６３８に接続する流体通路６３２によって、試薬リザーバ６１４、廃液リザーバ６２０、及びバイオセンサ６３４に接続された流体回路６０２を含む。リザーバ６１４から調製及び混合された試薬は、圧力、シリンジポンプ等のポンプ、重力送り等を含む様々な方法によって流体回路６０２へと送ることができ、これらは、バルブ６５０の制御によって選択される。流体回路６０２からの試薬は、廃液容器６２０及び６３６へ送られ得る。制御システム６１８は、電気的接続６１６を通して開閉のための信号を生成する、バルブ６５０の制御装置を含む。
制御システム６１８はまた、システムの他の構成要素のための制御装置、例えば、電気的接続６２２によって接続された洗浄液バルブ６２４と、基準電極６２８とを含む。制御システム６１８はまた、バイオセンサ６３４の制御及びデータ取得の機能も含み得る。一操作モードにおいて、流体回路６０２は、制御システム６１８のプログラム制御下で、一連の選択された試薬１、２、３、４、または５をバイオセンサ６３４へと送達し、その結果、これらの選択された試薬の流動間で、流体回路６０２が洗浄液６２６により前処理及び洗浄され、バイオセンサ６３４が洗浄溶液６２６で洗浄される。バイオセンサ６３４に入る流体は出口６４０から出て、廃液容器６３６に溜まる。類似した仕組みが、例えば、光ダイオードまたはＣＣＤカメラとともに、光学的配列決定システムに使用され得る。
特定の実施例において、洗浄液６２６は、固体緩衝剤粒子を含む緩衝懸濁液であってもよい。緩衝懸濁液（洗浄液）は、流体回路６０２またはセンサ６３４に入る前にフィルタ６６０を用いて濾過してもよい。さらなる実施例では、緩衝懸濁液を、フィルタ６６２を通して試薬リザーバ６１４に適用して、試薬リザーバ内に試薬濃縮物から試薬溶液を形成してもよい。あるいは、フィルタ６６０及び６６２は、同じフィルタであってもよい。一実施例において、試薬濃縮物は、液体濃縮物である。別の実施例では、試薬濃縮物は、凍結乾燥試薬（例えば、凍結乾燥ヌクレオチド）等の乾燥濃縮物である。あるいは、示されているフィルタ６６０及び６６２は、組み合わせてもよい。別の実施例では、フィルタは、試薬リザーバ６１４とバルブ６５０との間等、試薬リザーバ６１４の下流に位置付けてもよい。
図４は、例示的な試薬格納装置１１００を示す斜視図である。一実施例において、試薬格納装置１００は、エンクロージャ１１１０を含み得る。容器１１２０が、エンクロージャ１１１０内に配置される。一実施例では、エンクロージャ１１１０は、可撓性エンクロージャであってもよい。封止可能な可撓性バッグエンクロージャ等の可撓性エンクロージャは、加圧ガスを可撓性エンクロージャの外表面に適用することによって等、圧力を外から適用することによって、加圧及び減圧を行うことができる。あるいは、エンクロージャは、外から適用したガス圧力が、エンクロージャ１１１０内の流体の圧力に容易に移行しないように、硬性であってもよい。
試薬格納装置１１００はまた、エンクロージャ１１１０の内部への流体アクセスを提供するために、エンクロージャ１１１０に取り付けられた取り付け具１１６０に連結される、流体ポート１１３０を含み得る。流体ポート１１３０は、容器１１２０を挿入した後に外部環境からエンクロージャ１１１０を封止するために、取り付け具１１６０に連結され得る。エンクロージャ１１１０は、例えば、流体ポート１１３０によって封止される場所を除き、熱によってそれ自体と取り付け具１１６０とに封止され得る。
容器１１２０は、１つ以上のアーム１１４０及びフランジ１１５０を含み得る。アーム１１４０は、エンクロージャ１１００内に均一に試薬を分散させるために、エンクロージャ１１１０内で、およそ中央等に、容器１１２０を配置することができる。フランジ１１５０は、容器１１２０の簡便な組み立てのために提供され得る。一実施例では、アーム１１４０は可撓性である。例えば、アーム１１４０は、ワイヤまたはポリマー材料から形成され得る。あるいは、アーム１１４０は、硬性であってもよい。あるいは、アーム１１４０及びフランジ１１５０は、図４に示されるものに限定されず、容器をエンクロージャ１１１０内の所定の位置または配向に配置する構造体を含んでもよい。容器１１２０は、直接的または間接的に流体ポーロ１１３０に接続されてもよく、あるいは、図４に示されるように、流体ポート１１３０から離れた好適な距離に配置されてもよい。エンクロージャ１１１０と容器１１２０とを含む、封止されたエンクロージャ１１００は、容器１１２０内の試薬の簡略な保管及び輸送を提供する。
図５は、例示的な容器１２００を示す斜視図である。容器１２００には、第１の部分１２１０と、第１の部分１２１０に接続された第２の部分１２２０が含まれ得る。任意選択の圧縮可能部材及び試薬といった要素が、第１の部分１２１０を第２の部分１２２０に接続する前に、容器１２００内に挿入され得る。一実施例において、第２の部分１２２０は、内部キャビティを形成するように、第１の部分１２１０の上に摺動するか、そうでなければその一部を覆う、キャップであり得る。別の実施例では、第２の部分１２２０は、第１の部分１２１０内に摺動する、インサートであってもよい。第２の部分１２２０は、第２の部分１２２０を第１の部分１２１０にねじ込むもしくはその逆、係止機構、接着剤、または任意の他の好適な取り付け機構を含む、任意の好適な取り付け機構によって第１の部分１２１０に接続され得る。
一実施例において、内部キャビティにより、圧縮可能容積が画定される。圧縮可能容積は、流体圧力に応答して圧縮され、容器１２００の内部キャビティに消散することも、そこから出ることもない。圧縮可能容積には、圧縮可能ガス体積が含まれてもよく、または弾性ポリマーもしくは発泡体といった圧縮可能部材であってもよい。
容器１２００には、容器１２００の内部キャビティと容器１２００の外部との流体連通を提供するための通路１２３０が画定され得る。一実施例において、内部キャビティまでの１つ以上の通路１２３０が、画定され得る。そのような通路１２３０は、容器１２００の第１及び第２の部分まで穿孔され得る。別の実施例では、第２の部分１２２０は、通路１２３０を含んでもよいか、または第２の部分１２２０が第１の部分１２１０と係合する領域を越えて延在し、それによって通路１２３０が画定される、スロットが含まれてもよい。
１つ以上のアーム１２４０は、エンクロージャ内で所望されるように容器１２００を配置するように、第１の部分１２１０に連結され得る。フランジ１２５０は、第２の部分１２２０を第１の部分１２１０に取り付けるのを補助するか、またはエンクロージャの底部から離して容器１２００を配置するように、第２の部分１２２０に連結され得る。
図６は、例示的な容器１３００を示す断面斜視図である。容器１３００には、内部キャビティ１３２０が画定され、内部キャビティ１３２０と容器１３００の外部との流体連通を提供する通路１３３０が画定される。通路１３３０は、容器１３００まで貫通していてもよい。別の実施例では、キャップまたはインサートに、容器１３００と係合する領域を越えて延在し、通路１３３０を形成する、スロットが含まれ得る。容器１３００は、第１の部分１３１０及び第１の部分１３１０に連結した第２の部分１３５０が含まれ、これにより、圧縮可能部材１３４０及び試薬といった要素を容器１３００の内部キャビティ１３２０に挿入することが可能となる。
内部キャビティ１３２０には、圧縮可能体積が画定される。圧縮可能体積は、圧力に応答して、その圧力に適合するように圧縮される体積のことであり、これは、減圧に応答して膨張し、流体圧力に対する反力を提供することができる。一実施例において、圧縮可能体積には、内部キャビティから消散または出ることなしに、内部体積に入る流体の圧力に適合するように圧縮され、流体の減圧に応答して、内部キャビティ１３２０から流体を押し出す、圧縮可能ガスが含まれる。場合によっては、圧縮可能体積には、圧縮可能部材１３４０が含まれてもよい。圧縮可能部材１３４０は、加圧下で圧縮可能であり、減圧時には、その以前の形態に実質的に戻る。例えば、圧縮可能部材１３４０は、発泡体材料であり得る。具体的には、圧縮可能部材１３４０は、エラストマー材料の独立気泡フォームであり得る。一実施例において、圧縮可能部材には、ポリウレタン発泡体が含まれ得る。
一実施例において、試薬は、第２の部分１３５０内に配置され得る。試薬は、凍結乾燥ヌクレオチドまたはその類似体であり得る。別の実施例では、試薬は、多孔性金属、セラミック、またはポリマースポンジ様材料もしくはフリットに吸収させた溶液である。場合によっては、試薬溶液を凍結させてもよい。代替的な実施例では、試薬には、酸または塩基といった、ｐＨ調節試薬が含まれ得る。
１つ以上のアーム１３６０は、エンクロージャ内で所望されるように容器１３００を配置するように、第１の部分１３１０に連結され得る。フランジ１３７０または他の好適な付属物は、第２の部分１３５０と第１の部分１３１０との係合を補助するか、またはエンクロージャ内に容器１３００を配置するために、第２の部分１３５０に連結され得る。
図７は、例示的な容器１４００を示す分解概略図である。容器１４００には、第１の部分１４１０及び第１の部分１４１０に連結された第２の部分１４２０（例えば、インサート）が含まれてもよく、任意選択の圧縮可能部材１４３０等の要素を容器１４００内に挿入することが可能となる。第２の部分１４２０は、第１の部分１４１０内に摺動またはねじ込むことによって、第１の部分１４１０に固定することができる。１つ以上の可撓性アーム１４４０は、エンクロージャ内に容器１４００を配置するように、第１の部分１４１０に連結され得る。フランジ１４５０は、第２の部分１４２０と第１の部分１４１０との係合を補助するか、またはエンクロージャ内に容器１４００を配置するように、第２の部分１４２０に連結され得る。
一実施例において、第２の部分１４２０には、１つ以上のスロット１４６０が画定され得る。第１の部分１４１０及び第２の部分１４２０は、１つ以上のスロット１４６０の一部分が露出されたままとなるように係合され得、容器１４００の内部キャビティと容器１４００の外部との間の１つ以上の通路が提供される。
図８は、例示的な容器１５００を示す詳細な斜視図である。容器１５００の詳細な図には、容器１５００の内部キャビティと容器１５００の外部との流体連通を提供する通路１５１０が画定され得る。容器１５００の端部には、インサート１５４０を受容するための取り付け具１５３０が含まれる。インサート１５４０には、インサート１５４０が取り付け具に適用されたときに覆われることのない、穴またはスロットが含まれ、これにより通路１５１０が形成される。あるいは、インサート１５４０には、取り付け具１５３０に流体連通を提供するための穴、ノッチ、メッシュ、細孔、または任意の他の好適な特徴部が含まれてもよい。フランジ１５２０は、インサート１５４０が取り付け具１５３０に適用される際のインサート１５４０の制御を可能にし、エンクロージャ内に容器を配置するために、容器１５００に連結され得る。
図９は、例示的な試薬格納装置１６００を示す斜視図である。試薬格納装置１６００には、エンクロージャ１６１０が含まれる。容器１６２０は、エンクロージャ１６１０内に配置される。エンクロージャ１６１０は、上述のような可撓性エンクロージャであってもよい。例えば、可撓性エンクロージャは、流体圧力またはガス圧力によって外部からの加圧及び減圧を受け得る、封止可能な可撓性バッグエンクロージャであってもよい。あるいは、エンクロージャ１６１０は、硬性エンクロージャであってもよい。エンクロージャ１６１０は、中央ボア等のボア１６８０を有する、取り付け具等の封止構造体１６７０に封止可能に係合し得る。容器１６２０は、アーム１６４０（流体ポート１６３０に連結され得る）に連結され、取り付け具１６７０のボア１６８０を通して挿入され得る。
流体ポート１６３０は、ボア１６８０を通じてエンクロージャ１６１０の内部への流体アクセスを提供する。流体ポート１６３０は、容器１６２０を挿入した後、外部環境から試薬格納装置１６００の封止構造体または取り付け具１６７０に連結され得る。アーム１６４０は、エンクロージャ１６１０内で試薬を均一に分散させるために容器１６２０を、例えば、エンクロージャ１６１０内でおよそ中央に配置するように、容器１６２０を流体ポート１６３０に連結する。アーム１６４０、容器１６２０、及び流体ポート１６３０は、１つの統合された部品であってもよい。一実施例において、流体は、流体ポート１６３０及び取り付け具１６７０のボア１６８０を通って、エンクロージャ１６１０内に、場合によってはアーム１６４０に沿って流動する。アーム１６４０は、フランジ１６５０ありまたはなしで、容器１６２０を配置し得る。
図１０は、例示的な容器１７００を示す斜視図である。容器１７００には、第１の部分１７１０及び第１の部分１７１０に連結された第２の部分１７２０（例えば、インサート）が含まれてもよく、任意選択の圧縮可能部材等の要素を容器１７００内に挿入することが可能となる。流体ポート１７３０は、容器１７００に連結され、容器１７００が挿入されるエンクロージャへの流体アクセスを提供する。アーム１７４０は、エンクロージャ内で容器１７００を配置するために、第１の部分１７１０及び流体ポート１７３０に連結されてもよい。
一実施例において、第２の部分１７２０は、第１の部分１７１０に係合するインサートである。別の実施例では、第２の部分１７２０は、第１の部分１７１０の端部を覆うキャップを形成する。流体は、ポート１７３０の開口部１７７０を通って、アーム１７４０に沿って開口部１７６０へと流れ得る。流体ポートには、封止を促進するためのガスケットが含まれてもよい。フランジ１７５０は、第２の部分１７２０に連結され得る。
図１１は、例示的な容器１８００を示す断面斜視図である。容器１８００には、内部キャビティ１８２０が画定され、内部キャビティ１８２０と容器１８００の外部との流体連通を提供する通路１８３０が画定される。容器１８００には、第１の部分１８１０と、第１の部分１８１０に連結され、圧縮可能体積を画定する第２の部分１８５０とが含まれ得る。一実施例において、圧縮可能部材１８４０及び試薬といった要素が、容器１８００の内部キャビティ１８２０に挿入され得る。
一実施例において、第２の部分１８５０は、第１の部分１８１０の端部を覆って取り付けられるキャップである。別の例では、第２の部分１８５０は、第１の部分１８１０の取り付け具に取り付けられるインサートである。一実施例において、通路１８３０が、例えば、穴またはスロットとして、第２の部分１８５０に形成される。
試薬は、第２の部分１８５０内に配置され得る。試薬は、凍結乾燥ヌクレオチドまたはその類似体であり得る。別の実施例では、試薬は、多孔性金属、セラミック、またはポリマーのスポンジまたはフリットに吸収されたヌクレオチド溶液であってもよい。さらなる実施例では、試薬は、凍結させてもよい。追加の実施例では、試薬には、酸または塩基といったｐＨ調節試薬が含まれ得る。
流体ポート１８６０は、容器１８００に連結され、容器１８００が挿入されるエンクロージャへの流体アクセスを提供する。例えば、開口部１８９０に入る流体は、通路１８９５を通って、エンクロージャ内に入り得る。アーム１８４０は、第１の部分１８１０及び流体ポート１８６０に連結され得る。フランジ１８８０は、エンクロージャ内に容器１８００を配置するためにも、第２の部分１８５０に連結され得る。
試薬格納装置は、キャビティを有するケースまたはカートリッジ内に挿入され得る。一実施例において、圧力は、可撓性エンクロージャ内での液体の圧力を変化させ、それによって、容器内の圧力に影響を及ぼすように、キャビティ内で変動し得る。あるいは、圧力は、開口部１８９０を通じて、エンクロージャの内部に適用されてもよい。一実施例において、エンクロージャのうちの１つ以上が、ケースに組み込まれ得る。このケースには、圧力が適用され、エンクロージャから解放され得る、１つ以上の圧力チャンバが画定され得る。
図１２に示される特定の実施例では、カートリッジまたはケース１９００には、蓋１９０２及び本体１９０４が含まれる。蓋１９０２は、可撓性エンクロージャ内に挿入された容器の流体ポート（１９０６、１９０８、１９１０、１９１２、または１９１４）を受容し得る。容器には、異なる試薬が含まれてもよい。例えば、各容器が、ヌクレオチドを含んでもよく、またはｐＨ調節試薬を含んでもよい。蓋１９０２にはまた、加圧ガスを提供するか、または圧力を解放し、エンクロージャのそれぞれの外部の圧力を制御し、それによって、エンクロージャ内の圧力を制御するためのポート１９１６が含まれてもよい。基部１９０４及び蓋１９０２の壁部は、加圧ガスまたは空気によりカートリッジ１９００内のキャビティを加圧することが可能となるように構成され得る。一実施例において、カートリッジ１９００は、バーコードまたは無線識別（ＲＦＩＤ）タグでラベル付してもよい。
図１２及び図１３に示されるように、蓋１９０２は、スクラバカートリッジを通じてガスまたは空気を適用するためのアクセスポート１９１８及び１９２０を含み得る。具体的には、システムは、外気を用いることができ、外気をポート１９１８を通じて適用し、清浄なガスまたは空気をポート１９２０から受容することができる。具体的には、スクラバカートリッジは、二酸化炭素または水を捕捉するための吸収材料を含み得る。二酸化炭素がエンクロージャ内に拡散する場合、または空気がシステムの他の部分で用いられる場合に、液体成分の酸化を防止するために、二酸化炭素は空気から除去され得る。
さらなる実施例では、蓋１９０２は、位置合わせ特徴部１９２４または１９２６も含み得る。そのような位置合わせ特徴部は、ポート（１９０６、１９０８、１９１０、１９１２、１９１４、１９１６、１９１８、または１９２０）へのアクセスを、間にフォールドと揃えて、マニフォールドへの損傷を制限するか、マニフォールドとケース１９００との適正な係合を提供するために使用することができる。
図１４、図１５、及び図１６に示されるように、本体１９０４には、各エンクロージャ２１２８が配置され、ヌクレオチド容器２１３０が挿入される、個々のキャビティ２１２６が画定され得る。一実施例において、各エンクロージャ２１２８は、個々のキャビティ２１２６内に配置され、各容器２１３０は、蓋１９０２から適用され、容器２１３０の流体ポートで蓋１９０２と係合する。エンクロージャ２１２８の取り付け具２１３４が、蓋１９０２に係合してもよい。
蓋１９０２には、加圧ガス入力ポート１９１６とキャビティ２１２６のそれぞれとの連通を提供する、ヘッドスペースが画定され得る。あるいは、キャビティは、開放キャビティがない個々のキャビティ２１２６であってもよく、エンクロージャ２１２８に圧力を印加するように、圧縮ガスが適用される、単一のキャビティを提供し得る。図１５に示されるように、本体１９０４には、例えば、空気から二酸化炭素を除去するためのスクラバカートリッジを受容するためのチャンバ２２３２が含まれ得る。
上面図において、図１６に示されるように、本体１９０４は、個々のキャビティ２１２６を含む。加えて、本体は、本体１９０４の残りの圧力から、スクラバカートリッジの入力及び出力を分離するための封止構造体２３４０を含み得る。加えて、スクラバカートリッジに入る空気の入力圧力を、スクラバカートリッジから出る空気の出力圧力から分離するために、内部封止材２３４２を用いてもよい。さらに、本体１９０４は、加圧または減圧を受け得るキャビティを含む分離された内部空間を提供するように、蓋１９０２にある反対側の封止構造体と係合する封止構造体２３４４を含んでもよい。
容器は、ヌクレオチド試薬または他の試薬を含み得る。具体的には、カートリッジシステム内の個々の容器には、４つのヌクレオチドのうちの１つが含まれ得る。システムには、ｐＨ調節試薬を含むエンクロージャ内の容器も含まれ得る。特定の実施例では、カートリッジは、４つのヌクレオチド（Ａ、Ｇ、Ｃ、またはＴ）のそれぞれと、場合によってはｐＨ調節試薬容器とを組み込む、容器及びエンクロージャが含まれる。一実施例では、試薬は、乾燥した形態をしている。例えば、凍結乾燥ヌクレオチドが、容器に格納され得る。別の実施例では、試薬溶液は、多孔性金属、セラミック、またはポリマーのスポンジ様材料またはフリット内に吸収させてもよい。さらなる実施例では、試薬溶液は、容器内または試薬溶液を吸収させた多孔性スポンジ様材料内のいずれかで、凍結させてもよい。
本明細書に記載されるエンクロージャは、試薬溶液を調製するために適用され得る。エンクロージャの組み立てには、容器をエンクロージャに挿入すること、及びエンクロージャ内の容器を流体ポートとともに封止することが含まれる。１つ以上のエンクロージャは、さらに、ケースの体積内に固定され得、ここで、ケースには、固定されたエンクロージャに外部ガス圧を提供するためのガスポートが含まれる。エンクロージャは、最終組み立てステップとして、または混合の直前の時点でケースに挿入され得、後者の場合、試薬の選択時の柔軟性が提供される。
あるいは、エンクロージャは、試薬を含む容器を挿入する前に蓋に固定してもよい。試薬容器は、蓋から挿入することができ、容器の流体ポートが蓋と係合し得る。蓋は、エンクロージャを蓋に固定した後、または容器を蓋からエンクロージャに挿入した後に、基部に固定され得る。
エンクロージャ内の流体の加圧及び減圧は、ガスポートを介してケースの体積のガス圧力を増減させることによって制御される。
試薬溶液の調製方法には、容器及び試薬を含む、本明細書に記載されるエンクロージャのうちの任意のものといったエンクロージャに、所定の量の流体をエンクロージャの流体ポートから充填することが含まれる。エンクロージャ内の流体を、次いで、流体が容器の通路を通って容器の内部キャビティに流れるように、加圧する。流体は、ポートから直接加圧され得る。別の実施例では、流体は、例えば、ガスまたは他の流体圧力を使用して、外部圧力をエンクロージャに適用することによって、加圧してもよい。加圧により、容器の内部キャビティ内の圧縮可能な体積または部材は圧縮され、流体が内部キャビティの体積の一部分を満たす。
例えば、流体は、容器の内部キャビティ内に流れ込み、内部キャビティ内の、圧縮可能体積もしくは部材にかかる圧力が、エンクロージャ内及び容器外側の圧力とほぼ等しくなるまで、圧縮可能体積または部材を圧縮する。
所定の圧力に達した後、エンクロージャ内の流体は、減圧される。圧縮可能体積または部材は、圧縮が解除され、膨張して、流体及び試薬を内部キャビティから容器の外側のエンクロージャ内に排出するようになる。通路から排出された試薬と流体の混合物は、バッグエンクロージャ内で試薬と流体の混合に十分な渦電流及び乱流を作り出す。減圧すると、圧縮可能体積または部材によって与えられた内部キャビティ内の圧力は、エンクロージャ内及び容器の外側の圧力よりも大きくなる。流体及び試薬は、内部キャビティ内の圧力が、エンクロージャ内の容器外側の圧力とほぼ等しくなるまで、内部キャビティから排出されて、十分に混合された試薬溶液が得られる。
加圧は、可撓性エンクロージャの外側のガス圧力を増加させることによって行うことができる。一実装形態では、エンクロージャは、ケース内に配置されてもよい。エンクロージャ内の圧力は、ケース内のエンクロージャ外側のガス圧力を増加／減少させることによって制御することができる。試薬と流体との適正な混合は、加圧と減圧の反復サイクルによって達成することができる。混合が完了した後、流体と試薬は、エンクロージャの流体ポートから放出される。
図１７及び図１８は、試薬カートリッジを組み立てるための例示的な方法を示したものである。例えば、取り付け具７０２が、バッグエンクロージャに固定されて、エンクロージャ７０８が形成され得る。７１４に示されるように、複数のエンクロージャ７０８は、カートリッジ蓋７０６に連結され、カートリッジ蓋７０６をカートリッジ基部７０４に固定するときに、カートリッジ基部７０４に挿入され得る。ポートガスケット７１０が、カートリッジ蓋に固定され、圧縮空気システムのカートリッジへの接続が可能となり得る。さらなる実施例では、ポートガスケット７１２が、カートリッジ蓋７０６に固定され、ＣＯ２スクラバへのアクセスが可能となり得る。
図１８に移ると、７２２に示されるように、任意選択の圧縮可能部材を試薬容器の第１の部分７１６に挿入することによって試薬容器が形成され得る。第２の部分７１８が、第１の部分７１６に固定されて、試薬容器７２８が形成され得る。場合によっては、試薬は、第２の部分７１８に適用されてもよい。あるいは、試薬は、７２２で第１の部分に挿入される。
例えば、７２６に示されるように、スクラバ容器７２０には、ＣＯ２を除去するためのスクラブ試薬が充填され得る。複数の試薬容器７２８及びスクラバ容器７２０が、７３０に示されるように、蓋から試薬カートリッジに挿入され得る。試薬カートリッジ容器７２８の端部が、カートリッジ蓋から試薬エンクロージャの内部へと供給される。スクラバ容器７２０は、蓋からカートリッジの分離したコンパートメント内へと挿入され、これにより、カートリッジの残りのキャビティ内の圧力に影響を及ぼすことなく、空気の流入及び流出が可能となる。流体ポートガスケット７２４が、試薬容器及び場合によってはスクラバ容器の上に固定されて、マニフォールド及び機器内で固定されている場合に試薬容器またはスクラバ容器への流体封止アクセスが提供される。
図１９は、例示的なピンチバルブ調整器３１００の分解概略図を示す。バルブ３１００は、ハウジング基部３１１０と基部３１１０の上に配置されるハウジングカバー３１２０とを含む。ダイヤフラム３１３０が、ハウジング基部３１１０とハウジングカバー３１２０との間に配置される。ピンチプレート３１４０が、ダイヤフラム３１３０と基部３１１０との間に配置される。動作時には、ピンチプレート３１４０が、ハウジング基部３１１０に対して移動して、ピンチチューブ３１５０をピンチ構造体（図２０、２１、及び２２により明瞭に示される）に対して挟み、ピンチチューブ３１５０を通る流体の流動を制限する。流体の漏れを防止し、円滑なバルブ操作を確保するために、１つ以上のガスケット３１６０、３１７０が、ハウジング基部３１１０とハウジングカバー３１２０との間に配置されてもよい。
図２０は、例示的なピンチバルブ調整器の断面概略図を示す。バルブ３２００は、ハウジング基部３２１０と基部３２１０の上に配置されるハウジングカバー３２２０とを含む。ハウジング基部３２１０は、下方キャビティ３２１２と下方キャビティ３２１２内に突出するピンチ構造体３２１４とを含む。ハウジング基部３２１０は、ガス入口３２３０を含み、下方キャビティ３２１２への外部アクセスを提供している。基部流体入口３２３２により、下方キャビティ３２１２内でピンチチューブ３２４０の一端に接続された外部アクセス経路が提供される。ピンチチューブ３２４０の他端は、基部流体出口３２３４に接続されている。したがって、ピンチチューブ３２４０は、基部流体入口３２３２と基部流体出口３２３４との間の流体連通を提供する。ピンチチューブ３２４０は、ピンチ構造体３２１４とピンチプレート３２５０のピンチ点３２５２との間に延在している。
一実施例では、ピンチ構造体３２１４には、下方キャビティ３２１２に延在する矩形の柱体が含まれる。示されるように、丸みを帯びた先端部としての矩形の柱体。別の例では、矩形の柱体は、平坦な先端部を有してもよい。あるいは、柱体は、三角形の柱体（ｐｒｉｍｓ）等、尖端が鋭利な構造を有してもよい。一般には、ピンチ構造体３２１４は、ピンチ点３２５２がピンチチューブ３２４０を固定しそれを押すことができる、反対側の構造を形成する。
基部流体出口３２３４は上方キャビティと下方キャビティとの間のカバー流体入口３２３６に接続され、それとの流体連通をもたらし、ハウジング基部３２１０及びハウジングカバー３２２０を通じた流体通路が提供される。カバー流体入口３２３６は、流体通路３２７０を介してカバー流体出口３２３８と流体連通にある。カバー流体出口３２３８は、ハウジングカバー３２２０から流体通路３２７０への外部アクセスを提供する。ダイヤフラム３２６０は、下方キャビティ３２１２を、カバー３２２０とダイヤフラム３２６０との間に画定される上方キャビティ３２２２から流体的に分離するように、ハウジング基部３２１０とハウジングカバー３２２０との間に配置される。
ハウジングカバー３２２０には、上方キャビティ３２２２が画定され、ここに、流体通路３２７０が配置される。場合によっては、ガスケット３２８０に、下方キャビティ３２１２の一部または上方キャビティ３２２２の一部が画定されてもよい。ピンチプレート３２５０は、ハウジングカバー３２２０またはガスケット３２８０によって画定されるキャビティ領域内に配置され得る。基部流体出口３２３４とカバー流体入口３２３６は、ガスケット３２８０及びダイヤフラム３２６０を通じて流体連通にある。あるいは、基部流体出口３２３４とカバー流体入口３２３６とが、ハウジング基部３２１０またはハウジングカバー３２２０の外部で流体的に接続されてもよい。ダイヤフラム３２６０は、下方キャビティ３２１２と上方キャビティ３２２２との間の分離を提供する。ピンチプレート３２５０は、ハウジングカバー３２２０及びハウジング基部３２１０内に画定されるキャビティ３２１２、３２２２内に配置される。ピンチプレート３２５０は、ピンチ構造体３２１４の反対側に配置されるピンチ点３２５２を含む。ピンチ点３２５２は、丸みを帯びた先端部を有して示されている。あるいは、ピンチ点３２５２は、鋭利な先端部を有してもよい。ピンチプレート３２５０は、ハウジング基部３２１０に対して移動し、ピンチチューブ３２４０を挟んで、流体通路３２７０内の流体圧力及び下方キャビティ３２１２内のガス圧力に基づいてピンチチューブ３２４０を通る流体の流動を制限する。
本明細書に記載されるバルブは、下方キャビティ内のガス圧力の関数として、流体の流動を調整するように動作する。図２０は、流体をバルブ３２００内に適用する前のバルブ構造を示し、図２１〜２２は、流体が、入力ガス圧力に基づく流量でバルブ３３００を通って流れる、バルブの平衡状態を示す。動作時のピンチバルブの実装形態を、図２０、図２１、及び図２２を参照して以下に説明する。
ガス圧力を、バルブのガス入口３２３０、３３３０に適用して、下方キャビティ３２１２、３３１２を入力／基準ガス圧力に加圧する。加圧された下方キャビティが、ハウジングカバー３２２０、３３２０に向かってピンチプレート３２５０、３３５０及びダイヤフラム３２６０、３３６０に対して上向きの力を加える。流体が、基部流体入口３３３２に適用され、ピンチチューブ３３４０、基部流体出口３３３４、カバー流体入口３３３６、流体通路３３７０、カバー流体出口３３３８へと順に流れた後、バルブから出る。ハウジングカバー３３２０を通って流れている流体が、ハウジング基部３３１０に向かって、ダイヤフラム３３６０及びピンチプレート３３５０に対して下向きの力を加える。流体通路３３７０における流体圧力が、下方キャビティ３３１２におけるガス圧力と比べて増加すると、ダイヤフラム３３６０がハウジング基部３３１０に向かって移動し、ピンチプレート３３５０に対して下向きの力を加える。具体的には、ダイヤフラム３３６０は、上方キャビティ３３２２内の流体圧力と下方キャビティ３３１２内のガス圧力との差に応答して、ピンチ点３３５２をピンチ構造体３３１４に対して移動させることになる。例えば、ダイヤフラム３６０は、下方キャビティ３３１２内のガス圧力に対する上方キャビティ３３２２内の流体圧力の増加に応答して、ピンチ点３３５２をピンチ構造体３３１４に向かって移動させて、ピンチチューブ３３４０内の流体の流動を制限することになる。
ピンチプレート３３５０がハウジング基部３３１０に向かって移動すると、ピンチ点３３５２はピンチチューブ３３４０に下向きの力を加え、それによってチューブ３３４０がピンチ構造体３３１４に対して挟まれ、流体の流動を制限するか、または入力ガス圧力が上方キャビティ３３２２における流体圧力に対抗して、その後でバルブ３３００から一定の流体流量が得られるまで、パンチチューブ３３４０全体及び上方キャビティ３３２２に圧力低下を生じさせる。図２２は、バルブ３３００を通る流体の流路を示す方向矢印３３８０とともに、バルブ３３００を示す。
ダイヤフラム駆動型ピンチバルブのピンチ作動力は、出力流体圧力が入力ガス圧力によって制御されるようなものである。下方ガスキャビティ３３１２の圧力を既知の値に設定することにより、ハウジングカバー３２０を出る流体の流動及び圧力が制御される。この様式では、バルブは、平衡に達するように自己調整され、所望される一定の流体流動を提供することができる。まとめると、カバー流体出口での出力流体圧力は、ガス入口における入力ガス圧力に従い、また基部流体入口における流体圧力からは独立していてもよい。
図２３及び図２４は、カートリッジ８０４を受容するためのマニフォールド８０６を含む、例示的な配列決定システムの図を含む。マニフォールドは、アクチュエータ８０８を用いて上下に動かすことができる。場合によっては、例えば図２の概略図で示されるように、廃液容器８０２を、機器内に位置付け、カートリッジ８０４に流体接続してもよい。
図２４に示されるように、複数の流体ポート８１０は、図２に示される流体路の概略図ように、チュービング及び流体回路に接続され得る。カートリッジ８０４は、場合によっては、機器によって読み取ることができるＲＦＩＤタグを含んでもよい。マニフォールド８０６とカートリッジ８０４との接続は、ＲＦＩＤタグの読み取りに基づいて遮断または許容され得る。
図２５は、平面回路構造で５つの入力試薬に対応する、本発明の流体回路の別の実施形態を示す。図２５は、流体回路４３０２を格納する、透明な本体またはハウジング４３００の上面図である。ハウジングは、金属、ガラス、セラミック、プラスチック等を含む、様々な材料から構築され得る。透明な材料としては、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等が挙げられる。入口（または入力ポート）は、通路によってハウジングの底面に位置するそれぞれのコネクタスロット（例えば、４３７０）に接続され、そこから、試薬が流体回路４３０２に入る。入口は、通路（例えば、４３５３）と流体連通にあり、この通路は、曲線形の通路に接続されている。各曲線形の通路は、２つの脚からなり、これらは、曲線形通路の「Ｔ字」接合点４３５６で特定される。一方の脚は、それぞれの入口をノード（または多使用の中央ポート）４３０１に接続される内部脚であり、他方の脚は、それぞれの入口を廃液通路（またはリング）４３４０に接続する外部脚である。上述のように、曲線形通路の内部及び外部脚の断面積及び長さは、「Ｔ字」接合点及びノード４３０１における所望される流動バランスを達成するように選択することができる。通路を通り、廃液通路（またはチャネル４３４０）は、廃液ポート４３４５と流体連通にあり、この廃液ポートは、本体の底面にあるコネクタスロットによって廃液リザーバ（示されない）に接続されている。ノード４３０１は、通路４３６１によってポート４３６３と流体連通にあり、この通路は、この実施形態では本体４３００の外側にあり、破線で示されている。他の実施形態では、通路４３６１は、ノード４３０１及びポート４３６３のコネクタスロットが必要ないように、本体内に形成されてもよい。ポートは、通路４３６３によって洗浄溶液入口に接続されてそこに「Ｔ字」接合点が形成され、また、コネクタスロットにも接続され、それによりフローセル、反応チャンバ等への導管がもたらされる。図２５は、流体回路を用いて流体をフローセルに分散させる様式を示す。この操作様式は、入力試薬のそれぞれ及び洗浄溶液と関連付けられたバルブ４３５０によって実装される。第１の操作様式（選択された試薬バルブが開放され、他の試薬バルブは全て閉鎖され、洗浄溶液バルブが閉鎖されている）では、選択された試薬がフローセルに送達され、第２の操作様式（選択された試薬バルブが開放され、他の試薬バルブは全て閉鎖され、洗浄溶液バルブが開放されている）では、流体回路は、選択された試薬を送達するようになっており、第３の操作様式（全ての試薬バルブが閉鎖され、洗浄溶液バルブが開放されている）（示されない）では、流体回路内の全ての通路が洗浄される。上述のように、バルブ４３５０は各入口に関連付けられており、このバルブは、流体がそれぞれの入口から流体回路４３０２に入ることが可能となるように開放されていてもよく（バルブ（４３５２）に関して示される）、または流体が回路４３０２に入るのを防ぐように閉鎖されていてもよい（４３５２以外の全てのバルブで示される）。それぞれの場合において、入口４３７０に関して図２５で示されるように、入口のバルブが開放され、その他のものが閉鎖されている（洗浄溶液バルブを含む）場合、流体は、通路４３５４から「Ｔ字」接合点４３５６へと流れ、そこで、１つが廃液通路４３４０、次いで廃液ポート４３４５へと誘導され、もう１つがノード４３０１へと誘導される、２つの流動に分割される。ノード４３０１から、この第２の流動は、１つはノード４３０１を出て通路４３６１を通り、次いで通路４３６３を通ってフローセルに流れ、他方は、ノード４３０１に接続している通路のそれぞれから他の入口へと流れた後、廃液通路４３４０及び廃液ポート４３４５へと流れる、複数の流動に再び分割される。後者の流動は、任意の材料がそこから拡散するか漏れている他の入口を通過し、それを廃液ポート４３４５へと誘導する。一連の異なる試薬は、選択された試薬のバルブを開放し、選択されていない試薬の全てと洗浄溶液のバルブを同時に閉鎖しておくことによって、フローセルへと誘導することができる。一実施形態において、そのような手順は、洗浄、前処理試薬×１、送達試薬×１、洗浄、前処理試薬×２、送達試薬×２、洗浄等といった、流体回路の一連の操作モードによって実装することができる。試薬送達モードのような試薬前処理モードについては、選択された試薬に対応するバルブを除き、全ての試薬入口バルブが閉鎖される。しかしながら、試薬送達モードとは異なり、洗浄溶液バルブが開放され、洗浄溶液が通路４３６１を通ってノード４３０１へと流れ、そこで、選択された試薬入口につながる通路を除き、廃液通路４３４０につながる全ての通を通って退出するように、選択された試薬流動及び洗浄溶液流動の相対圧力が選択される。
図２６に示されるように、カートリッジ内で試薬溶液を調製するための方法９００は、９０２に示されるように、カートリッジを機器に挿入することを含む。例えば、カートリッジは、図２３もしくは図２４に示される実施形態、または図１に示される機器と同様に、マニフォールドの下に挿入され得る。
場合によっては、システムは、９０４に示されるように、カートリッジ整列機能を確認することができる。例えば、カートリッジには、機器内でのカートリッジの適正な位置付けを示す構造が含まれてもよい。９０６にさらに示されるように、カートリッジは、機器によって読み取ることができる無線識別タグ（ＲＦＩＤタグ）を任意選択で含み得る。カートリッジ整列機能の試験またはカートリッジのＲＦＩＤタグの読み取りに基づいて、機器は、マニフォールドを用いてカートリッジを選択的に係合することができる。
例えば、９０８に示されるように、機器は、マニフォールドに固定された複数の流体ポートをカートリッジに接続し、機器の残りの部分に流体接続性を提供することができる。機器は、さらに、９１０に示されるように、圧縮空気システム等のガスシステムを、カートリッジに接続することができる。一実施例において、ガスシステムへの接続は、流体ポートを試薬カートリッジに接続するマニフォールド内に組み込まれる。具体的には、システムは、スクラバ入口及び出口、ならびに試薬エンクロージャ間の空間を画定するキャビティに接続され得る。
９１２に示されるように、カートリッジのキャビティは加圧され得る。エンクロージャまたは試薬エンクロージャは、カートリッジキャビティの加圧の結果として、排気され得る。エンクロージャの排気後に、カートリッジキャビティはさらに、減圧されてもよい。
９１４に示されるように、溶液（例えば、緩衝溶液）が、流体ポートから適用され得る。具体的には、溶液は、試薬エンクロージャのそれぞれに一様に適用され得る。溶液を適用した後に、カートリッジキャビティ内の圧力を、次いで、循環させてもよい。そのような循環により、例えば、図４〜１６に関連して上述された機構を用いて、エンクロージャ内の試薬の混合をもたらすことができる。
図２７は、検体の測定を行い、続いてシステムを清浄するための例示的な方法９２０４を示す。例えば、９２２に示されるように、圧力をカートリッジキャビティに適用して、試薬エンクロージャを加圧してもよい。
９２４に示されるように、試薬は、個々の試薬エンクロージャを流体回路に接続しているバルブを開放することによって、試薬エンクロージャから選択的に流動し得る。具体的には、試薬は、場合によっては別個の容器からの洗浄溶液の流動で分離された、連続的な順序で個々の試薬エンクロージャから流動し得る。
カートリッジキャビティの圧力により、試薬を試薬エンクロージャから動かす力をもたらすことができ、個々の試薬は、試薬エンクロージャと関連付けられたバルブを選択的に開放することによって選択することができるが、流量は、９２６に示されるように、流体回路のか流で制御することができる。具体的には、流動は、例えば、ピンチ流動調整器を用いて、廃液容器への流動を制御することによって、流体回路の下流で制御することができる。
システムは、次いで、９２８に示されるように、加圧空気をカートリッジのスクラバに通して適用し、スクラバを通した加圧空気を流体回路９３０に流動させることによって、清浄することができる。加圧空気により、例えば、センサデバイス及びピンチ流動調整器を通じて、流体回路から廃液容器へと流体を動かすことができる。さらなる実施例では、加圧空気は、試薬流体を、関連付けられたバルブからカートリッジ内の試薬エンクロージャへと逆向きに動かしてもよい。そのような事例では、カートリッジキャビティは、減圧されてもよく、加圧空気が試薬流体を試薬エンクロージャへと逆向きに動かすことが可能となる。
図２８に示されるように、試薬カートリッジを調製する方法９４０は、９４２に示されるように、複数の試薬エンクロージャをカートリッジ蓋に取り付けることを含む。図１７及び図１８の概略図により詳細に示されるか、または図示される例示的な方法が提供される。カートリッジ蓋は、９４４に示されるように、カートリッジ基部に固定することができ、複数の試薬容器は、９４６に示されるように、カートリッジ蓋から複数のエンクロージャに挿入され得る。
システムまたは機器は、配列決定のためのプロセスフローに統合され得る。例えば、システムは、鋳型調製を行うＯｎｅ Ｔｏｕｃｈ ２（登録商標）またはＩｏｎ Ｃｈｅｆ（登録商標）とともに用いることができる。機器は、鋳型調製に続く配列決定に用いることができる。機器は、初回分析を行うように構成可能であるか、またはクラウドもしくは外部サーバに初回分析及び解析を外注してもよい。
機器は、構成可能であり得る。例えば、システムは、１つ以上の中央処理装置、構成可能な量のＲＡＭ、アップグレード可能なグラフィック処理装置、及び１〜１２ＴＢを有する交換可能なストレージを含み得る。機器は、異なる配列決定チップ受容し、それを用いて配列決定を行うように構成される。さらに、システムは、配列決定チップから受容したデータの分析及び解析のために、外部サーバにアクセスするようにアップグレード可能であってもよい。
機器が複数のチップに対応することにより、複数のアッセイに対応することができ、異なる読み取り回数、読み取りの長さ、塩基出力、及び用途が可能となる。このように、システムは、多用途であり、様々な研究の分野で有用である。
そのようなシステムは、１９．６Ｇｂを有するＰ１プロトンチップからの出力、または１５．４Ｇｂを有する高精度の実行を含む、所望される配列決定の実行が提供される。
第１の態様において、試薬を調製する方法は、カートリッジを機器に挿入することを含む。カートリッジは、カートリッジのキャビティに配置され、ポートがカートリッジの外部に露出している、複数の試薬エンクロージャを含む。各試薬エンクロージャには、試薬と圧縮可能体積を画定する内部キャビティとを含む試薬容器が含まれ、開口部が試薬容器から内部キャビティまで画定される。本方法はさらに、複数の流体ポートを複数の試薬エンクロージャの開口部に接続することと、流体ポートから溶液を適用して、複数の試薬エンクロージャを少なくとも部分的に満たすことと、キャビティの圧力を循環させ、それによって、試薬エンクロージャのそれぞれに関して、圧力を増加させている間は、溶液が試薬容器の内部キャビティに入り、試薬と混合され、圧縮可能体積を圧縮し、圧力を減少させている間は、圧縮可能体積が減少し、試薬が開口部から排出されることと、を含む。
第１の態様の一実施例において、本方法は、複数のエンクロージャからガスを除去するために、溶液を適用する前にキャビティを加圧することをさらに含む。
第１の態様の別の実施例及び上述の実施例では、試薬容器は、圧縮可能体積に配置される圧縮可能部材をさらに含む。
第１の態様のさらなる実施例及び上述の実施例では、試薬は、ヌクレオチドを含む。
第１に態様の追加の実施例及び上述の実施例では、本方法は、複数の流体ポートに接続する前に、カートリッジの位置を感知することをさらに含む。
第１の態様の別の実施例及び上述の実施例では、本方法は、機器によりカートリッジの識別タグを読み取ることをさらに含む。例えば、本方法は、読み取りに基づいて複数の流体ポートを接続することをさらに含み得る。
第１の態様のさらなる実施例及び上述の実施例では、カートリッジは、スクラバをさらに含み、本方法は、ガスシステムをスクラバに接続することをさらに含む。例えば、スクラバは、ＣＯ２スクラバである。別の実施例では、圧力を循環させることは、スクラバからキャビティにガスを適用することを含む。
第２の態様において、機器により検体を検出する方法は、機器に連結されたカートリッジに圧力を適用することを含む。カートリッジは、カートリッジのキャビティに配置され、ポートがカートリッジの外部に露出している、複数の試薬エンクロージャを含む。各試薬エンクロージャには、試薬と圧縮可能体積を画定する内部キャビティとを含む試薬容器が含まれ、開口部が試薬容器から内部キャビティまで画定される。本方法は、複数の試薬カートリッジの試薬エンクロージャからの試薬を、カートリッジから、流体回路、センサ、及びピンチ流動調整器を通り、廃液容器へと選択的に流動させること、及びピンチ流動調整器を用いて廃液容器への流動を制御することをさらに含む。
第２の態様の一実施例では、カートリッジに圧力を適用することは、カートリッジ内のスクラバを通り、カートリッジの前記キャビティ内に、ガスを流動させることを含む。
第２の態様の別の実施例及び上述の実施例では、センサは、イオン感応性電界効果トランジスタを含む。
第２の態様のさらなる実施例及び上述の実施例では、圧力を適用することは、機器の圧縮器により空気を圧縮することを含む。
第３の態様において、機器を清浄する方法は、加圧空気をカートリッジのスクラバに通して適用することと、スクラバを通した加圧空気を流体回路に通して流動させることであって、スクラバを通した加圧空気の部分が、流体を流体回路からカートリッジの試薬エンクロージャに向かって押し、一部分が機器のセンサを通ってピンチ流動調整器から廃液容器へと押される、流動させることと、を含む。
第４の態様において、試薬カートリッジを調製する方法は、複数のエンクロージャをカートリッジ蓋に取り付けることと、カートリッジ蓋をカートリッジ基部に固定することであって、カートリッジ蓋には複数の開口部が画定され、カートリッジ蓋の開口部により、複数のエンクロージャのうちの１つのエンクロージャの内部へのアクセスが提供される、固定することと、複数の試薬容器を複数のエンクロージャに挿入することであって、複数の試薬容器のうちの１つの試薬容器は、開口部を通ってエンクロージャの内部に延在し、試薬容器は、試薬と圧縮可能体積を画定する内部キャビティとを含み、試薬容器から内部キャビティへのアクセスが画定される、挿入することと、を含む。
第４の態様の一実施例において、試薬は、ヌクレオチドを含む。
第４の態様の別の実施例及び上述の実施例では、ヌクレオチドは、試薬容器の内部キャビティ内の多孔性材料に配置される。
第４の態様のさらなる実施例及び上述の実施例では、本方法は、カートリッジ蓋を固定する前に、スクラバをカートリッジに挿入することをさらに含む。
第５の態様において、システムは、カートリッジに接続し、複数の試薬エンクロージャと流体回路との流体連通を提供するため、ならびにカートリッジの圧縮ガスシステム、カートリッジキャビティ、及びスクラバの間の流体連通を提供するためのカートリッジマニフォールドと、流体回路と、流体回路と流体連通にある配列決定デバイスと、配列決定デバイスと流体連通にあるピンチ流動調整器と、ピンチ流動調整器と流体連通にある廃液容器と、を含む。
概要または実施例に記載される上述の動作が全て必要というわけではなく、特定の動作の一部を必要としない可能性があり、上述の動作に加えて１つ以上の動作をさらに行う可能性があるということを留意されたい。さらには、動作が記載される順序は、必ずしも動作が行われる順序ではない。
上述の明細書には、特定の実施形態を参照して概念を記載している。しかしながら、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更がなされてもよいことが、当業者には理解される。したがって、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味とみなされるべきであり、そのような全ての修正は本発明の範囲内に含まれることが意図される。
本明細書に使用されるとき、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｅ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、またはそれらの他の変形は、非排他的包含を網羅することを意図する。例えば、プロセス、方法、物品、または装置は、特徴部のリストを含むが、必ずしもそれらの特徴部のみに限定されず、明確に記載されていない特徴部、またはそのようなプロセス、方法、物品、または装置に固有の他の特徴部を含んでもよい。さらに、それとは反対に、明確に記載されない場合、「または」は、排他的な「または」ではなく、包括的な「または」を指す。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のうちの任意の１つによって満たされる：Ａが正しく（または存在する）かつＢが誤りである（または存在しない）、Ａが誤りであり（または存在しない）かつＢが正しい（または存在する）、及びＡとＢのいずれもが正しい（または存在する）。
また、「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」の使用を採用して、本明細書に記載される要素または構成要素を記載する。これは、単に便宜上行われるものであり、本発明の範囲の一般的な意味合いをもたらすものである。他に意味することが明らかでない限り、それらの記載は、１つまたは少なくとも１つを含んでいると解釈されるべきであり、また、単数形は複数も含んでいる。
実施形態を参照して、利益、他の利点、及び問題の解決策を上述している。しかしながら、任意の利益、利点、または解決策をもたらし得るか、またはそれらをより明白にし得る利益、利点、問題解決策、及び任意の特徴部（複数可）は、任意のまたは全ての特許請求の範囲の重要な、必須の、または必要不可欠な特徴と解釈されるべきではない。
当業者であれば、本明細書を読んだ後に、ある特定の特徴部が、個別の実施形態との関連で明確にするために本明細書に記載されており、単一の実施形態に組み合わせでも提供され得ることを理解するであろう。反対に、単一の実施形態との関連で簡潔にするために記載される様々な特徴部が、個別に、または任意の部分組み合わせでも提供され得る。さらに、範囲で記載される値への言及は、その範囲内のありとあらゆる値を含む。
本開示は、概して、改善された配列決定デバイスに関する。
生物学及び医学の研究は、生物学的研究及び医学の向上の手段として配列決定に頼ることが増えている。例えば、生物学者及び動物学者は、動物の回遊、種の進化、及び特性の起源を研究するため、配列決定に注目している。医学界では、疾患の起源、医薬品への感受性、及び感染の起源の研究のため、配列決定が注目されている。しかしながら、配列決定は、歴史的に見て高価なプロセスであり、したがって、実践は限定されている。
添付の図面を参照することによって、本開示をよりよく理解することができ、その多くの特徴及び利点が当業者に明らかになる。
例示的な配列決定機器の図を含む。 例示的な配列決定機器の概略図を含む。 例示的な配列決定機器の概略図を含む。 例示的な試薬格納装置を示す斜視図である。 例示的な容器を示す斜視図である。 例示的な容器を示す断面斜視図である。 例示的な容器を示す分解概略図である。 例示的な容器を示す詳細な斜視図である。 例示的な試薬格納装置を示す斜視図である。 例示的な容器を示す斜視図である。 例示的な容器を示す断面斜視図である。 １つ以上のエンクロージャを封入するための例示的なカートリッジの図を含む。 １つ以上のエンクロージャを封入するための例示的なカートリッジの図を含む。 １つ以上のエンクロージャを封入するための例示的なカートリッジの図を含む。 １つ以上のエンクロージャを封入するための例示的なカートリッジの図を含む。 １つ以上のエンクロージャを封入するための例示的なカートリッジの図を含む。 例示的な方法の概略図を示す。 例示的な方法の概略図を示す。 例示的なバルブを示す分解概略図である。 例示的なバルブを示す断面概略図である。 例示的なバルブを示す断面概略図である。 例示的なバルブを示す断面概略図である。 例示的なマニフォールド及びカートリッジの図を含む。 例示的なマニフォールド及びカートリッジの図を含む。 例示的な流体回路の図を含む。 試薬溶液を調製する例示的な方法のフロー図を含む。 検体を測定するための例示的な方法のフロー図を含む。 試薬カートリッジを調製するための例示的な方法のフロー図を含む。
異なる図面における同じ参照記号の使用は、同様または同一の項目を示す。
ある例示的な実施形態において、配列決定システムは、半導体配列決定チップを受容し、塩基配列の特定をもたらすプロセスを実行するための機器を含む。具体的には、この機器は、試薬カートリッジ、洗浄溶液、及び半導体配列決定チップを受容することができる。本機器は、タッチ画面ユーザインターフェース等のユーザインターフェースを含み得、また試薬及び洗浄溶液を半導体配列決定チップに送達するのを制御し、ならびに塩基配列の特定を促進するために半導体配列決定チップからデータを取得するのを制御するための計算回路及び制御器を含み得る。
例示的な機器には、試薬カートリッジレセプタクル、洗浄緩衝液カートリッジを受容するためのさらなるレセプタクル、及び半導体配列決定チップを受容するためのチップクランプを含む。加えて、機器は、タッチ画面ユーザインターフェースを含む。そのような機器により、配列決定装置の接触点の限定、圧縮ガスの不使用（代わりに、閉鎖型ポンプ駆動システムを用いる）、高品質の水の不使用、簡単な操作（直感的なグラフィカルユーザインターフェース、プラグアンドプレイ消耗品等を含む）、速い１日の実行時間、主なデータ分析のオンボード計算、研究用途のみ（ＲＵＯ）もしくは診断モード（Ｄｘ）での二重モードでの操作、小さい卓上設置面積、拡張性（異なる性能レベル用に筐体をアップグレードできる）、もしくは低費用、またはこれらの任意の組み合わせがもたらされる。
具体的には、機器は、内部でガス圧力を発生させるための圧縮器を含み得る。試薬は、ユーザが試薬調製に関与するのを制限するために、事前充填されたカートリッジで提供され得る。同様に、洗浄溶液は、プラグアンドプレイ洗浄溶液として、例えばカートリッジ内に提供され得る。一実施例において、洗浄溶液のｐＨは、固体緩衝物質を用いて安定化させることができる。
システム内での試薬の流量は、ピンチバルブ調整器を用いる動的流動制御を使用して制御することができる。システムには、実行後の自動洗浄を行う清浄溶液も含まれ得る。機器は、半導体配列決定チップから受容したデータを処理するための内部サーバを含んでもよい、代替または追加として、システムは、データを処理するための外部サーバと接続するための出力データポートを提供してもよい。さらに、内部計算システムは、構成可能であり、かつアップグレード可能であり得る。
本システムは、外部ガス供給源を使用せずに、内部ガス供給源を用いた圧力駆動式液体流動を利用することができる。具体的には、試薬カートリッジシステムは、別個のエンクロージャまたはバッグ内の液体または凍結乾燥させたヌクレオチドを用いることができる。エンクロージャは、バッグの外側のチャンバを加圧し、空気をバッグから廃液へと流動させることによって、最初に含まれる全ての空気を抜くことができる。洗浄溶液がバッグに適用され得る。残留気泡は、上に昇り得、パージして逃がすことができる。バッグの外側のチャンバを加圧し、急速に減圧させて、バッグ内の液体の加圧と減圧を引き起こすことによって、混合が達成される。液体または凍結乾燥させたヌクレオチドは、ミキサ（試薬容器）内に収容されており、この容器は、減圧に応答して、ヌクレオチドを含む溶液を押し出し、バッグ内でのヌクレオチドの混合をもたらす。
外部ガス圧力がバッグエンクロージャに適用されると、内部の洗浄溶液がミキサに流れ込み、ミキサ内の内部圧縮可能容積が圧縮される。バッグの外側のガス圧力が急速に解放されると、圧縮可能容積内に充填された圧力が、高速度で洗浄溶液をノズル内に押し出し、バッグ内のヌクレオチドを含む液体が混合される。
半導体配列決定チップのフローセルを通して流動を適用する場合、ピンチ流動調整器（ピンチバルブ調整器）を用いることで、動的流動制御が達成され得る。そのような動的流動制御は、抵抗管コイルの使用を低減させ、詰まりの可能性を低減させる。流量は、プログラム可能であり、ピンチ流動調整器内の制御圧力を調節することによって、調節できる。
本システムは、セラミック緩衝システム、例えば、二酸化チタン粒子といった、固体緩衝システムを利用し得る。洗浄溶液試薬は、容易に混合される単回使用の瓶で提供され得る。溶液には、固体緩衝剤が含まれ、自動ｐＨルーチンを排除し、長期間のｐＨ安定性を提供することができる。二酸化チタン粒子は、フィルタによって容易に瓶に収容することができ、したがって、システム内に粒子を留めることができる。加えて、主な洗浄瓶は、ガスに対する透過性が低く、そのため、酸化させるＣＯ２への透過性が低い、パッケージを用いることができる。容器はまた、二酸化炭素への曝露をさらに制限するために、ＣＯ２吸収性パケットを伴って輸送されてもよい。
半導体配列決定チップは、システムにチップを装填し、チップを流体システムに接続する、チップクランプにおいて受容され得る。チップクランプは、一体型スクイッドバルブマニフォールド（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｑｕｉｄ ｖａｌｖｅ ｍａｎｉｆｏｌｄ）を含むことができ、管接続が排除される。チップクランプは、基準電極、一体型チップ温度制御、及び一体型マニフォールドヒーティングをさらに含んでもよい。
機器は、さらに、試薬カートリッジに依存し、ユーザによる接触及び処理を制限することができる。単純なカートリッジを装填し、このカートリッジには、５つの容器またはエンクロージャが含まれる（ヌクレオチド及びビーズ発見もしくはｐＨ調節試薬のため）。カートリッジには、例えば、試薬カートリッジに接続されたマニフォールド上の排出バルブを用いて、カートリッジを急速に加圧／減圧するためのチャージ用ポートも含まれ得る。場合によっては、カートリッジの急速な減圧に関わるノイズを減らすために、消音器が排出部に取り付けられる。
機器は、さらに、拡張可能かつ構成可能な電子装置を含む。具体的には、計算力及びメモリは、交換可能であり得る。システムは、例えば、半導体配列決定チップまたはカートリッジに、ＲＦＩＤタグのための支持体をさらに含んでもよい。
例示的な試薬カートリッジには、異なるヌクレオチド溶液及びビーズ発見溶液またはｐＨ調節溶液のための色分けされたポートが含まれ得る。加えて、試薬カートリッジは、ＣＯ２ スクラバのための入力及び出力ポートを含んでもよい。カートリッジには、例えば、ロット番号及び使用期限を特定する、ＲＦＩＤタグが提供され得る。
カートリッジには、試薬容器が中に取り付けられるか、ＣＯ２スクラバが挿入される、個別のチャンバが含まれてもよい。試薬容器は、カートリッジ蓋から、カートリッジ内の蓋に固定された試薬パウチまたはエンクロージャに挿入される。
例示的な試薬カートリッジ製造については、例えば、低密度ポリエチレン／ポリエチレンテレフタレートフィルムを含む、取り付け具がパウチに適用される。次いで、カートリッジの基部、蓋、ポートガスケット、及び他の部品は、パウチを蓋に取り付けた後、蓋を基部に取り付けて、同様にガスケットを蓋に挿入して、組み立てられる。試薬容器は、ミキサ本体を含み、これに発泡部材が挿入される。ミキサキャップが、ミキサ本体に取り付けられる。一実施例において、ミキサキャップには、凍結乾燥試薬または液体試薬が含まれ得る。別の実施例では、試薬は、多孔性セラミックまたはポリマー発泡体内で凍結または保管され得る。組み立てられた試薬ミキサ及びスクラバは、次いで、試薬カートリッジアセンブリに取り付けられ得る。ＲＦＩＤタグをカートリッジに適用してもよく、カートリッジは、輸送のために箱詰めされ、保管され得る。
試薬は、凍結乾燥形態または凍結液体形態のいずれかで、ミキサまたはカートリッジに適用され得る。一実施例では、凍結乾燥ヌクレオチドペレットが形成され、その後でミキサに挿入され得る。別の実施例では、ヌクレオチドは、濾紙上で乾燥させ、それをバグミキサ（ｂｕｇ ｍｉｘｅｒ）に統合してもよい。別の実施例では、ヌクレオチドは、直接に圧縮可能発泡体上で、またはミキサ（試薬容器）のキャップ（第２の部分）内で乾燥させてもよい。
一例として、図１は、配列決定のための例示的な機器１００の図を含む。機器１００は、緩衝溶液の容器１０４を受容するためのコネクタ、配列決定デバイスを受容するためのクランプ１０６、及び試薬カートリッジ１０２を受容するためのマニフォールドを含み得る。さらに、配列決定機器１００は、流体流動の制御、配列決定デバイスからのデータ取り出し、データの解析のための計算回路、及びユーザインターフェース１０８を含む。特定の実施例では、配列決定デバイスは、例えば、複数のイオン感応性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）を含む、ｐＨまたはイオン感応性デバイスである。
特定の実施例では、配列決定機器には、システム内での流体流動を制御するための回路が含まれる。図２に示される実施例では、機器２００は、カートリッジ２０２への接続を含む。試薬は、カートリッジ２０２から、流体回路２０４を通って、配列決定デバイス２０６へと流れ得る。流体回路２０４を通った流体は、場合によっては、廃液容器２１２へと誘導され得るか、または配列決定デバイス２０６から、ピンチ流動調整器２０８もしくは２３０を通って廃液容器２１０へと誘導され得る。代替的な実施例では、単一の廃液容器が、廃液容器２１０または２１２の代わりを成してもよい。カートリッジ２０２の例示的な実施形態は、図１２〜１６に示される。ピンチ流動調整器の例示的な実施形態は、図１９〜２２に示される。例示的な流体回路は、図３及び図２５に示される。
以下により詳細に記載されるように、緩衝溶液等、容器２２６内の溶液は、バルブ２２８を通って流動し得、試薬エンクロージャ２１４において試薬溶液を調製するために使用され得る。試薬溶液２１４は、流体回路２０４へ及び配列決定デバイス２０６または廃液容器２１０もしくは２１２へと選択的に流れ得る。溶液容器２２６内の溶液は、場合によっては、バルブ２３２を通って流体回路２０４へと流れ得、流体回路２０４及び場合によっては試薬溶液からの試薬の配列決定デバイス２０６を洗浄する洗浄溶液として機能し得る。溶液容器２２６内の緩衝溶液は、場合によっては、システムにポンプ送達され得る。あるいは、緩衝溶液は、圧力により送達されてもよく、例えば、入口２３４からの空気を用いて供給され得る
一実施例において、システム２００は、場合によっては試薬カートリッジ２０２に含まれる、スクラバカートリッジ２２０を通って流れるようにガスまたは空気を圧縮する、圧縮器２１６を含み得る。例えば、スクラバカートリッジ２２０は、二酸化炭素を空気から取り除くために、ソーダ石灰等の成分が含まれ得る。加圧空気を貯蔵し、システムに供給するために、レセプタクル２１８を用いてもよい。例えば、加圧空気は、溶液容器２２６を加圧するために用いられ得る。別の実施例では、加圧空気は、試薬エンクロージャ２１４を加圧し、試薬溶液をバルブ２２２から流体回路２０４へと選択的に送るために、カートリッジ２０２のキャビティに供給され得る。さらなる実施例では、レセプタクル２１８からの圧縮空気を用いて、バルブ２２４から流体回路２０４を清浄してもよい。加圧空気は、流体回路２０４内の残留液体を、廃液容器２１２へ、配列決定デバイス２０６から廃液容器２１０へ、またはバルブ２２２から試薬エンクロージャ２１４に戻して、送ることができる。
図３は、流体回路のより詳細な実施形態の図を含む。図３は、例えば、ｐＨに基づく塩基配列決定を実行するための試薬リザーバであるエンクロージャ６１４を用いるシステムを図で示す。この装置の各電子センサは、出力信号を生成する。流体回路により、複数の試薬を反応チャンバに送達することが可能となる。
図３において、システムは、流体連通のために、試薬リザーバ６１４に、廃液リザーバ６２０に、及び、流体ノード６３０をバイオセンサ６３４の入口６３８に接続する流体通路６３２によって、バイオセンサ６３４に接続された流体回路６０２を含む。リザーバ６１４から調製及び混合された試薬は、圧力、シリンジポンプ等のポンプ、重力送り等を含む様々な方法によって流体回路６０２へと送ることができ、これらは、バルブ６５０の制御によって選択される。流体回路６０２からの試薬は、廃液容器６２０及び６３６へ送られ得る。制御システム６１８は、電気的接続６１６を通して開閉のための信号を生成する、バルブ６５０の制御装置を含む。
制御システム６１８はまた、システムの他の構成要素のための制御装置、例えば、電気的接続６２２によって接続された洗浄液バルブ６２４と、基準電極６２８とを含む。制御システム６１８はまた、バイオセンサ６３４の制御及びデータ取得の機能も含み得る。一操作モードにおいて、流体回路６０２は、制御システム６１８のプログラム制御下で、一連の選択された試薬１、２、３、４、または５をバイオセンサ６３４へと送達し、その結果、これらの選択された試薬の流動間で、流体回路６０２が洗浄液６２６により前処理及び洗浄され、バイオセンサ６３４が洗浄溶液６２６で洗浄される。バイオセンサ６３４に入る流体は出口６４０から出て、廃液容器６３６に溜まる。類似した仕組みが、例えば、光ダイオードまたはＣＣＤカメラとともに、光学的配列決定システムに使用され得る。
特定の実施例において、洗浄液６２６は、固体緩衝剤粒子を含む緩衝懸濁液であってもよい。緩衝懸濁液（洗浄液）は、流体回路６０２またはセンサ６３４に入る前にフィルタ６６０を用いて濾過してもよい。さらなる実施例では、緩衝懸濁液を、フィルタ６６２を通して試薬リザーバ６１４に適用して、試薬リザーバ内に試薬濃縮物から試薬溶液を形成してもよい。あるいは、フィルタ６６０及び６６２は、同じフィルタであってもよい。一実施例において、試薬濃縮物は、液体濃縮物である。別の実施例では、試薬濃縮物は、凍結乾燥試薬（例えば、凍結乾燥ヌクレオチド）等の乾燥濃縮物である。あるいは、示されているフィルタ６６０及び６６２は、組み合わせてもよい。別の実施例では、フィルタは、試薬リザーバ６１４とバルブ６５０との間等、試薬リザーバ６１４の下流に位置付けてもよい。
図４は、例示的な試薬格納装置１１００を示す斜視図である。一実施例において、試薬格納装置１００は、エンクロージャ１１１０を含み得る。容器１１２０が、エンクロージャ１１１０内に配置される。一実施例では、エンクロージャ１１１０は、可撓性エンクロージャであってもよい。封止可能な可撓性バッグエンクロージャ等の可撓性エンクロージャは、加圧ガスを可撓性エンクロージャの外表面に適用することによって等、圧力を外から適用することによって、加圧及び減圧を行うことができる。あるいは、エンクロージャは、外から適用したガス圧力が、エンクロージャ１１１０内の流体の圧力に容易に移行しないように、硬性であってもよい。
試薬格納装置１１００はまた、エンクロージャ１１１０の内部への流体アクセスを提供するために、エンクロージャ１１１０に取り付けられた取り付け具１１６０に連結される、流体ポート１１３０を含み得る。流体ポート１１３０は、容器１１２０を挿入した後に外部環境からエンクロージャ１１１０を封止するために、取り付け具１１６０に連結され得る。エンクロージャ１１１０は、例えば、流体ポート１１３０によって封止される場所を除き、熱によってそれ自体と取り付け具１１６０とに封止され得る。
容器１１２０は、１つ以上のアーム１１４０及びフランジ１１５０を含み得る。アーム１１４０は、エンクロージャ１１００内に均一に試薬を分散させるために、エンクロージャ１１１０内で、およそ中央等に、容器１１２０を配置することができる。フランジ１１５０は、容器１１２０の簡便な組み立てのために提供され得る。一実施例では、アーム１１４０は可撓性である。例えば、アーム１１４０は、ワイヤまたはポリマー材料から形成され得る。あるいは、アーム１１４０は、硬性であってもよい。あるいは、アーム１１４０及びフランジ１１５０は、図４に示されるものに限定されず、容器をエンクロージャ１１１０内の所定の位置または配向に配置する構造体を含んでもよい。容器１１２０は、直接的または間接的に流体ポート１１３０に接続されてもよく、あるいは、図４に示されるように、流体ポート１１３０から離れた好適な距離に配置されてもよい。エンクロージャ１１１０と容器１１２０とを含む、封止されたエンクロージャ１１００は、容器１１２０内の試薬の簡略な保管及び輸送を提供する。
図５は、例示的な容器１２００を示す斜視図である。容器１２００には、第１の部分１２１０と、第１の部分１２１０に接続された第２の部分１２２０が含まれ得る。任意選択の圧縮可能部材及び試薬といった要素が、第１の部分１２１０を第２の部分１２２０に接続する前に、容器１２００内に挿入され得る。一実施例において、第２の部分１２２０は、内部キャビティを形成するように、第１の部分１２１０の上に摺動するか、そうでなければその一部を覆う、キャップであり得る。別の実施例では、第２の部分１２２０は、第１の部分１２１０内に摺動する、インサートであってもよい。第２の部分１２２０は、第２の部分１２２０を第１の部分１２１０にねじ込むもしくはその逆、係止機構、接着剤、または任意の他の好適な取り付け機構を含む、任意の好適な取り付け機構によって第１の部分１２１０に接続され得る。
一実施例において、内部キャビティにより、圧縮可能容積が画定される。圧縮可能容積は、流体圧力に応答して圧縮され、容器１２００の内部キャビティに消散することも、そこから出ることもない。圧縮可能容積には、圧縮可能ガス体積が含まれてもよく、または弾性ポリマーもしくは発泡体といった圧縮可能部材であってもよい。
容器１２００には、容器１２００の内部キャビティと容器１２００の外部との流体連通を提供するための通路１２３０が画定され得る。一実施例において、内部キャビティまでの１つ以上の通路１２３０が、画定され得る。そのような通路１２３０は、容器１２００の第１及び第２の部分まで穿孔され得る。別の実施例では、第２の部分１２２０は、通路１２３０を含んでもよいか、または第２の部分１２２０が第１の部分１２１０と係合する領域を越えて延在し、それによって通路１２３０を形成する、スロットを含んでもよい。
１つ以上のアーム１２４０は、エンクロージャ内で所望されるように容器１２００を配置するように、第１の部分１２１０に連結され得る。フランジ１２５０は、第２の部分１２２０を第１の部分１２１０に取り付けるのを補助するか、またはエンクロージャの底部から離して容器１２００を配置するように、第２の部分１２２０に連結され得る。
図６は、例示的な容器１３００を示す断面斜視図である。容器１３００には、内部キャビティ１３２０が画定され、内部キャビティ１３２０と容器１３００の外部との流体連通を提供する通路１３３０が画定される。通路１３３０は、容器１３００まで貫通していてもよい。別の実施例では、キャップまたはインサートに、容器１３００と係合する領域を越えて延在し、通路１３３０を形成する、スロットが含まれ得る。容器１３００は、第１の部分１３１０及び第１の部分１３１０に連結した第２の部分１３５０が含まれ、これにより、圧縮可能部材１３４０及び試薬といった要素を容器１３００の内部キャビティ１３２０に挿入することが可能となる。
内部キャビティ１３２０には、圧縮可能体積が画定される。圧縮可能体積は、圧力に応答して、その圧力に適合するように圧縮される体積のことであり、これは、減圧に応答して膨張し、流体圧力に対する反力を提供することができる。一実施例において、圧縮可能体積には、内部キャビティから消散または出ることなしに、内部体積に入る流体の圧力に適合するように圧縮され、流体の減圧に応答して、内部キャビティ１３２０から流体を押し出す、圧縮可能ガスが含まれる。場合によっては、圧縮可能体積には、圧縮可能部材１３４０が含まれてもよい。圧縮可能部材１３４０は、加圧下で圧縮可能であり、減圧時には、その以前の形態に実質的に戻る。例えば、圧縮可能部材１３４０は、発泡体材料であり得る。具体的には、圧縮可能部材１３４０は、エラストマー材料の独立気泡フォームであり得る。一実施例において、圧縮可能部材には、ポリウレタン発泡体が含まれ得る。
一実施例において、試薬は、第２の部分１３５０内に配置され得る。試薬は、凍結乾燥ヌクレオチドまたはその類似体であり得る。別の実施例では、試薬は、多孔性金属、セラミック、またはポリマースポンジ様材料もしくはフリットに吸収させた溶液である。場合によっては、試薬溶液を凍結させてもよい。代替的な実施例では、試薬には、酸または塩基といった、ｐＨ調節試薬が含まれ得る。
１つ以上のアーム１３６０は、エンクロージャ内で所望されるように容器１３００を配置するように、第１の部分１３１０に連結され得る。フランジ１３７０または他の好適な付属物は、第２の部分１３５０と第１の部分１３１０との係合を補助するか、またはエンクロージャ内に容器１３００を配置するために、第２の部分１３５０に連結され得る。
図７は、例示的な容器１４００を示す分解概略図である。容器１４００には、第１の部分１４１０及び第１の部分１４１０に連結された第２の部分１４２０（例えば、インサート）が含まれてもよく、任意選択の圧縮可能部材１４３０等の要素を容器１４００内に挿入することが可能となる。第２の部分１４２０は、第１の部分１４１０内に摺動またはねじ込むことによって、第１の部分１４１０に固定することができる。１つ以上の可撓性アーム１４４０は、エンクロージャ内に容器１４００を配置するように、第１の部分１４１０に連結され得る。フランジ１４５０は、第２の部分１４２０と第１の部分１４１０との係合を補助するか、またはエンクロージャ内に容器１４００を配置するように、第２の部分１４２０に連結され得る。
一実施例において、第２の部分１４２０には、１つ以上のスロット１４６０が画定され得る。第１の部分１４１０及び第２の部分１４２０は、１つ以上のスロット１４６０の一部分が露出されたままとなるように係合され得、容器１４００の内部キャビティと容器１４００の外部との間の１つ以上の通路が提供される。
図８は、例示的な容器１５００を示す詳細な斜視図である。容器１５００の詳細な図には、容器１５００の内部キャビティと容器１５００の外部との流体連通を提供する通路１５１０が画定され得る。容器１５００の端部には、インサート１５４０を受容するための取り付け具１５３０が含まれる。インサート１５４０には、インサート１５４０が取り付け具に適用されたときに覆われることのない、穴またはスロットが含まれ、これにより通路１５１０が形成される。あるいは、インサート１５４０には、取り付け具１５３０に流体連通を提供するための穴、ノッチ、メッシュ、細孔、または任意の他の好適な特徴部が含まれてもよい。フランジ１５２０は、インサート１５４０が取り付け具１５３０に適用される際のインサート１５４０の制御を可能にし、エンクロージャ内に容器を配置するために、容器１５００に連結され得る。
図９は、例示的な試薬格納装置１６００を示す斜視図である。試薬格納装置１６００には、エンクロージャ１６１０が含まれる。容器１６２０は、エンクロージャ１６１０内に配置される。エンクロージャ１６１０は、上述のような可撓性エンクロージャであってもよい。例えば、可撓性エンクロージャは、流体圧力またはガス圧力によって外部からの加圧及び減圧を受け得る、封止可能な可撓性バッグエンクロージャであってもよい。あるいは、エンクロージャ１６１０は、硬性エンクロージャであってもよい。エンクロージャ１６１０は、中央ボア等のボア１６８０を有する、取り付け具等の封止構造体１６７０に封止可能に係合し得る。容器１６２０は、アーム１６４０（流体ポート１６３０に連結され得る）に連結され、取り付け具１６７０のボア１６８０を通して挿入され得る。
流体ポート１６３０は、ボア１６８０を通じてエンクロージャ１６１０の内部への流体アクセスを提供する。流体ポート１６３０は、容器１６２０を挿入した後、外部環境から試薬格納装置１６００の封止構造体または取り付け具１６７０に連結され得る。アーム１６４０は、エンクロージャ１６１０内で試薬を均一に分散させるために容器１６２０を、例えば、エンクロージャ１６１０内でおよそ中央に配置するように、容器１６２０を流体ポート１６３０に連結する。アーム１６４０、容器１６２０、及び流体ポート１６３０は、１つの統合された部品であってもよい。一実施例において、流体は、流体ポート１６３０及び取り付け具１６７０のボア１６８０を通って、エンクロージャ１６１０内に、場合によってはアーム１６４０に沿って流動する。アーム１６４０は、フランジ１６５０ありまたはなしで、容器１６２０を配置し得る。
図１０は、例示的な容器１７００を示す斜視図である。容器１７００には、第１の部分１７１０及び第１の部分１７１０に連結された第２の部分１７２０（例えば、インサート）が含まれてもよく、任意選択の圧縮可能部材等の要素を容器１７００内に挿入することが可能となる。流体ポート１７３０は、容器１７００に連結され、容器１７００が挿入されるエンクロージャへの流体アクセスを提供する。アーム１７４０は、エンクロージャ内で容器１７００を配置するために、第１の部分１７１０及び流体ポート１７３０に連結されてもよい。
一実施例において、第２の部分１７２０は、第１の部分１７１０に係合するインサートである。別の実施例では、第２の部分１７２０は、第１の部分１７１０の端部を覆うキャップを形成する。流体は、ポート１７３０の開口部１７７０を通って、アーム１７４０に沿って開口部１７６０へと流れ得る。流体ポートには、封止を促進するためのガスケットが含まれてもよい。フランジ１７５０は、第２の部分１７２０に連結され得る。
図１１は、例示的な容器１８００を示す断面斜視図である。容器１８００には、内部キャビティ１８２０が画定され、内部キャビティ１８２０と容器１８００の外部との流体連通を提供する通路１８３０が画定される。容器１８００には、第１の部分１８１０と、第１の部分１８１０に連結され、圧縮可能体積を画定する第２の部分１８５０とが含まれ得る。一実施例において、圧縮可能部材１８４０及び試薬といった要素が、容器１８００の内部キャビティ１８２０に挿入され得る。
一実施例において、第２の部分１８５０は、第１の部分１８１０の端部を覆って取り付けられるキャップである。別の例では、第２の部分１８５０は、第１の部分１８１０の取り付け具に取り付けられるインサートである。一実施例において、通路１８３０が、例えば、穴またはスロットとして、第２の部分１８５０に形成される。
試薬は、第２の部分１８５０内に配置され得る。試薬は、凍結乾燥ヌクレオチドまたはその類似体であり得る。別の実施例では、試薬は、多孔性金属、セラミック、またはポリマーのスポンジまたはフリットに吸収されたヌクレオチド溶液であってもよい。さらなる実施例では、試薬は、凍結させてもよい。追加の実施例では、試薬には、酸または塩基といったｐＨ調節試薬が含まれ得る。
流体ポート１８６０は、容器１８００に連結され、容器１８００が挿入されるエンクロージャへの流体アクセスを提供する。例えば、開口部１８９０に入る流体は、通路１８９５を通って、エンクロージャ内に入り得る。アーム１８４０は、第１の部分１８１０及び流体ポート１８６０に連結され得る。フランジ１８８０は、エンクロージャ内に容器１８００を配置するためにも、第２の部分１８５０に連結され得る。
試薬格納装置は、キャビティを有するケースまたはカートリッジ内に挿入され得る。一実施例において、圧力は、可撓性エンクロージャ内での液体の圧力を変化させ、それによって、容器内の圧力に影響を及ぼすように、キャビティ内で変動し得る。あるいは、圧力は、開口部１８９０を通じて、エンクロージャの内部に適用されてもよい。一実施例において、エンクロージャのうちの１つ以上が、ケースに組み込まれ得る。このケースには、圧力が適用され、エンクロージャから解放され得る、１つ以上の圧力チャンバが画定され得る。
図１２に示される特定の実施例では、カートリッジまたはケース１９００には、蓋１９０２及び本体１９０４が含まれる。蓋１９０２は、可撓性エンクロージャ内に挿入された容器の流体ポート（１９０６、１９０８、１９１０、１９１２、または１９１４）を受容し得る。容器には、異なる試薬が含まれてもよい。例えば、各容器が、ヌクレオチドを含んでもよく、またはｐＨ調節試薬を含んでもよい。蓋１９０２にはまた、加圧ガスを提供するか、または圧力を解放し、エンクロージャのそれぞれの外部の圧力を制御し、それによって、エンクロージャ内の圧力を制御するためのポート１９１６が含まれてもよい。基部１９０４及び蓋１９０２の壁部は、加圧ガスまたは空気によりカートリッジ１９００内のキャビティを加圧することが可能となるように構成され得る。一実施例において、カートリッジ１９００は、バーコードまたは無線識別（ＲＦＩＤ）タグでラベル付してもよい。
図１２及び図１３に示されるように、蓋１９０２は、スクラバカートリッジを通じてガスまたは空気を適用するためのアクセスポート１９１８及び１９２０を含み得る。具体的には、システムは、外気を用いることができ、外気をポート１９１８を通じて適用し、清浄なガスまたは空気をポート１９２０から受容することができる。具体的には、スクラバカートリッジは、二酸化炭素または水を捕捉するための吸収材料を含み得る。二酸化炭素がエンクロージャ内に拡散する場合、または空気がシステムの他の部分で用いられる場合に、液体成分の酸化を防止するために、二酸化炭素は空気から除去され得る。
さらなる実施例では、蓋１９０２は、位置合わせ特徴部１９２４または１９２６も含み得る。そのような位置合わせ特徴部は、ポート（１９０６、１９０８、１９１０、１９１２、１９１４、１９１６、１９１８、または１９２０）へのアクセスを、マニフォールドと揃えて、マニフォールドへの損傷を制限するか、マニフォールドとケース１９００との適正な係合を提供するために使用することができる。
図１４、図１５、及び図１６に示されるように、本体１９０４には、各エンクロージャ２１２８が配置され、ヌクレオチド容器２１３０が挿入される、個々のキャビティ２１２６が画定され得る。一実施例において、各エンクロージャ２１２８は、個々のキャビティ２１２６内に配置され、各容器２１３０は、蓋１９０２から適用され、容器２１３０の流体ポートで蓋１９０２と係合する。エンクロージャ２１２８の取り付け具２１３４が、蓋１９０２に係合してもよい。
蓋１９０２には、加圧ガス入力ポート１９１６とキャビティ２１２６のそれぞれとの連通を提供する、ヘッドスペースが画定され得る。あるいは、キャビティは、個々のキャビティ２１２６がない開放キャビティであってもよく、エンクロージャ２１２８に圧力を印加するように、圧縮ガスが適用される、単一のキャビティを提供し得る。図１５に示されるように、本体１９０４には、例えば、空気から二酸化炭素を除去するためのスクラバカートリッジを受容するためのチャンバ２２３２が含まれ得る。
上面図において、図１６に示されるように、本体１９０４は、個々のキャビティ２１２６を含む。加えて、本体は、本体１９０４の残りの圧力から、スクラバカートリッジの入力及び出力を分離するための封止構造体２３４０を含み得る。加えて、スクラバカートリッジに入る空気の入力圧力を、スクラバカートリッジから出る空気の出力圧力から分離するために、内部封止材２３４２を用いてもよい。さらに、本体１９０４は、加圧または減圧を受け得るキャビティを含む分離された内部空間を提供するように、蓋１９０２にある反対側の封止構造体と係合する封止構造体２３４４を含んでもよい。
容器は、ヌクレオチド試薬または他の試薬を含み得る。具体的には、カートリッジシステム内の個々の容器には、４つのヌクレオチドのうちの１つが含まれ得る。システムには、ｐＨ調節試薬を含むエンクロージャ内の容器も含まれ得る。特定の実施例では、カートリッジは、４つのヌクレオチド（Ａ、Ｇ、Ｃ、またはＴ）のそれぞれと、場合によってはｐＨ調節試薬容器とを組み込む、容器及びエンクロージャが含まれる。一実施例では、試薬は、乾燥した形態をしている。例えば、凍結乾燥ヌクレオチドが、容器に格納され得る。別の実施例では、試薬溶液は、多孔性金属、セラミック、またはポリマーのスポンジ様材料またはフリット内に吸収させてもよい。さらなる実施例では、試薬溶液は、容器内または試薬溶液を吸収させた多孔性スポンジ様材料内のいずれかで、凍結させてもよい。
本明細書に記載されるエンクロージャは、試薬溶液を調製するために適用され得る。エンクロージャの組み立てには、容器をエンクロージャに挿入すること、及びエンクロージャ内の容器を流体ポートとともに封止することが含まれる。１つ以上のエンクロージャは、さらに、ケースの体積内に固定され得、ここで、ケースには、固定されたエンクロージャに外部ガス圧を提供するためのガスポートが含まれる。エンクロージャは、最終組み立てステップとして、または混合の直前の時点でケースに挿入され得、後者の場合、試薬の選択時の柔軟性が提供される。
あるいは、エンクロージャは、試薬を含む容器を挿入する前に蓋に固定してもよい。試薬容器は、蓋から挿入することができ、容器の流体ポートが蓋と係合し得る。蓋は、エンクロージャを蓋に固定した後、または容器を蓋からエンクロージャに挿入した後に、基部に固定され得る。
エンクロージャ内の流体の加圧及び減圧は、ガスポートを介してケースの体積のガス圧力を増減させることによって制御される。
試薬溶液の調製方法には、容器及び試薬を含む、本明細書に記載されるエンクロージャのうちの任意のものといったエンクロージャに、所定の量の流体をエンクロージャの流体ポートから充填することが含まれる。エンクロージャ内の流体を、次いで、流体が容器の通路を通って容器の内部キャビティに流れるように、加圧する。流体は、ポートから直接加圧され得る。別の実施例では、流体は、例えば、ガスまたは他の流体圧力を使用して、外部圧力をエンクロージャに適用することによって、加圧してもよい。加圧により、容器の内部キャビティ内の圧縮可能な体積または部材は圧縮され、流体が内部キャビティの体積の一部分を満たす。
例えば、流体は、容器の内部キャビティ内に流れ込み、内部キャビティ内の、圧縮可能体積もしくは部材にかかる圧力が、エンクロージャ内及び容器外側の圧力とほぼ等しくなるまで、圧縮可能体積または部材を圧縮する。
所定の圧力に達した後、エンクロージャ内の流体は、減圧される。圧縮可能体積または部材は、圧縮が解除され、膨張して、流体及び試薬を内部キャビティから容器の外側のエンクロージャ内に排出するようになる。通路から排出された試薬と流体の混合物は、バッグエンクロージャ内で試薬と流体の混合に十分な渦電流及び乱流を作り出す。減圧すると、圧縮可能体積または部材によって与えられた内部キャビティ内の圧力は、エンクロージャ内及び容器の外側の圧力よりも大きくなる。流体及び試薬は、内部キャビティ内の圧力が、エンクロージャ内の容器外側の圧力とほぼ等しくなるまで、内部キャビティから排出されて、十分に混合された試薬溶液が得られる。
加圧は、可撓性エンクロージャの外側のガス圧力を増加させることによって行うことができる。一実装形態では、エンクロージャは、ケース内に配置されてもよい。エンクロージャ内の圧力は、ケース内のエンクロージャ外側のガス圧力を増加／減少させることによって制御することができる。試薬と流体との適正な混合は、加圧と減圧の反復サイクルによって達成することができる。混合が完了した後、流体と試薬は、エンクロージャの流体ポートから放出される。
図１７及び図１８は、試薬カートリッジを組み立てるための例示的な方法を示したものである。例えば、取り付け具７０２が、バッグエンクロージャに固定されて、エンクロージャ７０８が形成され得る。７１４に示されるように、複数のエンクロージャ７０８は、カートリッジ蓋７０６に連結され、カートリッジ蓋７０６をカートリッジ基部７０４に固定するときに、カートリッジ基部７０４に挿入され得る。ポートガスケット７１０が、カートリッジ蓋に固定され、圧縮空気システムのカートリッジへの接続が可能となり得る。さらなる実施例では、ポートガスケット７１２が、カートリッジ蓋７０６に固定され、ＣＯ２スクラバへのアクセスが可能となり得る。
図１８に移ると、７２２に示されるように、任意選択の圧縮可能部材を試薬容器の第１の部分７１６に挿入することによって試薬容器が形成され得る。第２の部分７１８が、第１の部分７１６に固定されて、試薬容器７２８が形成され得る。場合によっては、試薬は、第２の部分７１８に適用されてもよい。あるいは、試薬は、７２２で第１の部分に挿入される。
例えば、７２６に示されるように、スクラバ容器７２０には、ＣＯ２を除去するためのスクラブ試薬が充填され得る。複数の試薬容器７２８及びスクラバ容器７２０が、７３０に示されるように、蓋から試薬カートリッジに挿入され得る。試薬カートリッジ容器７２８の端部が、カートリッジ蓋から試薬エンクロージャの内部へと供給される。スクラバ容器７２０は、蓋からカートリッジの分離したコンパートメント内へと挿入され、これにより、カートリッジの残りのキャビティ内の圧力に影響を及ぼすことなく、空気の流入及び流出が可能となる。流体ポートガスケット７２４が、試薬容器及び場合によってはスクラバ容器の上に固定されて、マニフォールド及び機器内で固定されている場合に試薬容器またはスクラバ容器への流体封止アクセスが提供される。
図１９は、例示的なピンチバルブ調整器３１００の分解概略図を示す。バルブ３１００は、ハウジング基部３１１０と基部３１１０の上に配置されるハウジングカバー３１２０とを含む。ダイヤフラム３１３０が、ハウジング基部３１１０とハウジングカバー３１２０との間に配置される。ピンチプレート３１４０が、ダイヤフラム３１３０と基部３１１０との間に配置される。動作時には、ピンチプレート３１４０が、ハウジング基部３１１０に対して移動して、ピンチチューブ３１５０をピンチ構造体（図２０、２１、及び２２により明瞭に示される）に対して挟み、ピンチチューブ３１５０を通る流体の流動を制限する。流体の漏れを防止し、円滑なバルブ操作を確保するために、１つ以上のガスケット３１６０、３１７０が、ハウジング基部３１１０とハウジングカバー３１２０との間に配置されてもよい。
図２０は、例示的なピンチバルブ調整器の断面概略図を示す。バルブ３２００は、ハウジング基部３２１０と基部３２１０の上に配置されるハウジングカバー３２２０とを含む。ハウジング基部３２１０は、下方キャビティ３２１２と下方キャビティ３２１２内に突出するピンチ構造体３２１４とを含む。ハウジング基部３２１０は、ガス入口３２３０を含み、下方キャビティ３２１２への外部アクセスを提供している。基部流体入口３２３２により、下方キャビティ３２１２内でピンチチューブ３２４０の一端に接続された外部アクセス経路が提供される。ピンチチューブ３２４０の他端は、基部流体出口３２３４に接続されている。したがって、ピンチチューブ３２４０は、基部流体入口３２３２と基部流体出口３２３４との間の流体連通を提供する。ピンチチューブ３２４０は、ピンチ構造体３２１４とピンチプレート３２５０のピンチ点３２５２との間に延在している。
一実施例では、ピンチ構造体３２１４には、下方キャビティ３２１２に延在する矩形の柱体が含まれる。示されるように、丸みを帯びた先端部としての矩形の柱体。別の例では、矩形の柱体は、平坦な先端部を有してもよい。あるいは、柱体は、三角形の柱体（ｐｒｉｍｓ）等、尖端が鋭利な構造を有してもよい。一般には、ピンチ構造体３２１４は、ピンチ点３２５２がピンチチューブ３２４０を固定しそれを押すことができる、反対側の構造を形成する。
基部流体出口３２３４は上方キャビティと下方キャビティとの間のカバー流体入口３２３６に接続され、それとの流体連通をもたらし、ハウジング基部３２１０及びハウジングカバー３２２０を通じた流体通路が提供される。カバー流体入口３２３６は、流体通路３２７０を介してカバー流体出口３２３８と流体連通にある。カバー流体出口３２３８は、ハウジングカバー３２２０から流体通路３２７０への外部アクセスを提供する。ダイヤフラム３２６０は、下方キャビティ３２１２を、カバー３２２０とダイヤフラム３２６０との間に画定される上方キャビティ３２２２から流体的に分離するように、ハウジング基部３２１０とハウジングカバー３２２０との間に配置される。
ハウジングカバー３２２０には、上方キャビティ３２２２が画定され、ここに、流体通路３２７０が配置される。場合によっては、ガスケット３２８０に、下方キャビティ３２１２の一部または上方キャビティ３２２２の一部が画定されてもよい。ピンチプレート３２５０は、ハウジングカバー３２２０またはガスケット３２８０によって画定されるキャビティ領域内に配置され得る。基部流体出口３２３４とカバー流体入口３２３６は、ガスケット３２８０及びダイヤフラム３２６０を通じて流体連通にある。あるいは、基部流体出口３２３４とカバー流体入口３２３６とが、ハウジング基部３２１０またはハウジングカバー３２２０の外部で流体的に接続されてもよい。ダイヤフラム３２６０は、下方キャビティ３２１２と上方キャビティ３２２２との間の分離を提供する。ピンチプレート３２５０は、ハウジングカバー３２２０及びハウジング基部３２１０内に画定されるキャビティ３２１２、３２２２内に配置される。ピンチプレート３２５０は、ピンチ構造体３２１４の反対側に配置されるピンチ点３２５２を含む。ピンチ点３２５２は、丸みを帯びた先端部を有して示されている。あるいは、ピンチ点３２５２は、鋭利な先端部を有してもよい。ピンチプレート３２５０は、ハウジング基部３２１０に対して移動し、ピンチチューブ３２４０を挟んで、流体通路３２７０内の流体圧力及び下方キャビティ３２１２内のガス圧力に基づいてピンチチューブ３２４０を通る流体の流動を制限する。
本明細書に記載されるバルブは、下方キャビティ内のガス圧力の関数として、流体の流動を調整するように動作する。図２０は、流体をバルブ３２００内に適用する前のバルブ構造を示し、図２１〜２２は、流体が、入力ガス圧力に基づく流量でバルブ３３００を通って流れる、バルブの平衡状態を示す。動作時のピンチバルブの実装形態を、図２０、図２１、及び図２２を参照して以下に説明する。
ガス圧力を、バルブのガス入口３２３０、３３３０に適用して、下方キャビティ３２１２、３３１２を入力／基準ガス圧力に加圧する。加圧された下方キャビティが、ハウジングカバー３２２０、３３２０に向かってピンチプレート３２５０、３３５０及びダイヤフラム３２６０、３３６０に対して上向きの力を加える。流体が、基部流体入口３３３２に適用され、ピンチチューブ３３４０、基部流体出口３３３４、カバー流体入口３３３６、流体通路３３７０、カバー流体出口３３３８へと順に流れた後、バルブから出る。ハウジングカバー３３２０を通って流れている流体が、ハウジング基部３３１０に向かって、ダイヤフラム３３６０及びピンチプレート３３５０に対して下向きの力を加える。流体通路３３７０における流体圧力が、下方キャビティ３３１２におけるガス圧力と比べて増加すると、ダイヤフラム３３６０がハウジング基部３３１０に向かって移動し、ピンチプレート３３５０に対して下向きの力を加える。具体的には、ダイヤフラム３３６０は、上方キャビティ３３２２内の流体圧力と下方キャビティ３３１２内のガス圧力との差に応答して、ピンチ点３３５２をピンチ構造体３３１４に対して移動させることになる。例えば、ダイヤフラム３６０は、下方キャビティ３３１２内のガス圧力に対する上方キャビティ３３２２内の流体圧力の増加に応答して、ピンチ点３３５２をピンチ構造体３３１４に向かって移動させて、ピンチチューブ３３４０内の流体の流動を制限することになる。
ピンチプレート３３５０がハウジング基部３３１０に向かって移動すると、ピンチ点３３５２はピンチチューブ３３４０に下向きの力を加え、それによってチューブ３３４０がピンチ構造体３３１４に対して挟まれ、流体の流動を制限するか、または入力ガス圧力が上方キャビティ３３２２における流体圧力に対抗して、その後でバルブ３３００から一定の流体流量が得られるまで、パンチチューブ３３４０全体及び上方キャビティ３３２２に圧力低下を生じさせる。図２２は、バルブ３３００を通る流体の流路を示す方向矢印３３８０とともに、バルブ３３００を示す。
ダイヤフラム駆動型ピンチバルブのピンチ作動力は、出力流体圧力が入力ガス圧力によって制御されるようなものである。下方ガスキャビティ３３１２の圧力を既知の値に設定することにより、ハウジングカバー３２０を出る流体の流動及び圧力が制御される。この様式では、バルブは、平衡に達するように自己調整され、所望される一定の流体流動を提供することができる。まとめると、カバー流体出口での出力流体圧力は、ガス入口における入力ガス圧力に従い、また基部流体入口における流体圧力からは独立していてもよい。
図２３及び図２４は、カートリッジ８０４を受容するためのマニフォールド８０６を含む、例示的な配列決定システムの図を含む。マニフォールドは、アクチュエータ８０８を用いて上下に動かすことができる。場合によっては、例えば図２の概略図で示されるように、廃液容器８０２を、機器内に位置付け、カートリッジ８０４に流体接続してもよい。
図２４に示されるように、複数の流体ポート８１０は、図２に示される流体路の概略図ように、チュービング及び流体回路に接続され得る。カートリッジ８０４は、場合によっては、機器によって読み取ることができるＲＦＩＤタグを含んでもよい。マニフォールド８０６とカートリッジ８０４との接続は、ＲＦＩＤタグの読み取りに基づいて遮断または許容され得る。
図２５は、平面回路構造で５つの入力試薬に対応する、本発明の流体回路の別の実施形態を示す。図２５は、流体回路４３０２を格納する、透明な本体またはハウジング４３００の上面図である。ハウジングは、金属、ガラス、セラミック、プラスチック等を含む、様々な材料から構築され得る。透明な材料としては、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等が挙げられる。入口（または入力ポート）は、通路によってハウジングの底面に位置するそれぞれのコネクタスロット（例えば、４３７０）に接続され、そこから、試薬が流体回路４３０２に入る。入口は、通路（例えば、４３５３）と流体連通にあり、この通路は、曲線形の通路に接続されている。各曲線形の通路は、２つの脚からなり、これらは、曲線形通路の「Ｔ字」接合点４３５６で特定される。一方の脚は、それぞれの入口をノード（または多使用の中央ポート）４３０１に接続する内部脚であり、他方の脚は、それぞれの入口を廃液通路（またはリング）４３４０に接続する外部脚である。上述のように、曲線形通路の内部及び外部脚の断面積及び長さは、「Ｔ字」接合点及びノード４３０１における所望される流動バランスを達成するように選択することができる。通路を通り、廃液通路（またはチャネル４３４０）は、廃液ポート４３４５と流体連通にあり、この廃液ポートは、本体の底面にあるコネクタスロットによって廃液リザーバ（示されない）に接続されている。ノード４３０１は、通路４３６１によってポート４３６３と流体連通にあり、この通路は、この実施形態では本体４３００の外側にあり、破線で示されている。他の実施形態では、通路４３６１は、ノード４３０１及びポート４３６３のコネクタスロットが必要ないように、本体内に形成されてもよい。ポートは、通路４３６３によって洗浄溶液入口に接続されてそこに「Ｔ字」接合点が形成され、また、コネクタスロットにも接続され、それによりフローセル、反応チャンバ等への導管がもたらされる。図２５は、流体回路を用いて流体をフローセルに分散させる様式を示す。この操作様式は、入力試薬のそれぞれ及び洗浄溶液と関連付けられたバルブ４３５０によって実装される。第１の操作様式（選択された試薬バルブが開放され、他の試薬バルブは全て閉鎖され、洗浄溶液バルブが閉鎖されている）では、選択された試薬がフローセルに送達され、第２の操作様式（選択された試薬バルブが開放され、他の試薬バルブは全て閉鎖され、洗浄溶液バルブが開放されている）では、流体回路は、選択された試薬を送達するために前処理され、第３の操作様式（全ての試薬バルブが閉鎖され、洗浄溶液バルブが開放されている）（示されない）では、流体回路内の全ての通路が洗浄される。上述のように、バルブ４３５０は各入口に関連付けられており、このバルブは、流体がそれぞれの入口から流体回路４３０２に入ることが可能となるように開放されていてもよく（バルブ（４３５２）に関して示される）、または流体が回路４３０２に入るのを防ぐように閉鎖されていてもよい（４３５２以外の全てのバルブで示される）。それぞれの場合において、入口４３７０に関して図２５で示されるように、入口のバルブが開放され、その他のものが閉鎖されている（洗浄溶液バルブを含む）場合、流体は、通路４３５４から「Ｔ字」接合点４３５６へと流れ、そこで、１つが廃液通路４３４０、次いで廃液ポート４３４５へと誘導され、もう１つがノード４３０１へと誘導される、２つの流動に分割される。ノード４３０１から、この第２の流動は、１つはノード４３０１を出て通路４３６１を通り、次いで通路４３６３を通ってフローセルに流れ、他方は、ノード４３０１に接続している通路のそれぞれから他の入口へと流れた後、廃液通路４３４０及び廃液ポート４３４５へと流れる、複数の流動に再び分割される。後者の流動は、任意の材料がそこから拡散するか漏れている他の入口を通過し、それを廃液ポート４３４５へと誘導する。一連の異なる試薬は、選択された試薬のバルブを開放し、選択されていない試薬の全てと洗浄溶液のバルブを同時に閉鎖しておくことによって、フローセルへと誘導することができる。一実施形態において、そのような手順は、洗浄、前処理試薬×１、送達試薬×１、洗浄、前処理試薬×２、送達試薬×２、洗浄等といった、流体回路の一連の操作モードによって実装することができる。試薬前処理モードについては、試薬送達モードのように、選択された試薬に対応するバルブを除き、全ての試薬入口バルブが閉鎖される。しかしながら、試薬送達モードとは異なり、洗浄溶液バルブが開放され、洗浄溶液が通路４３６１を通ってノード４３０１へと流れ、そこで、選択された試薬入口につながる通路を除き、廃液通路４３４０につながる全ての通を通って退出するように、選択された試薬流動及び洗浄溶液流動の相対圧力が選択される。
図２６に示されるように、カートリッジ内で試薬溶液を調製するための方法９００は、９０２に示されるように、カートリッジを機器に挿入することを含む。例えば、カートリッジは、図２３もしくは図２４に示される実施形態、または図１に示される機器と同様に、マニフォールドの下に挿入され得る。
場合によっては、システムは、９０４に示されるように、カートリッジ整列機能を確認することができる。例えば、カートリッジには、機器内でのカートリッジの適正な位置付けを示す構造が含まれてもよい。９０６にさらに示されるように、カートリッジは、機器によって読み取ることができる無線識別タグ（ＲＦＩＤタグ）を任意選択で含み得る。カートリッジ整列機能の試験またはカートリッジのＲＦＩＤタグの読み取りに基づいて、機器は、マニフォールドを用いてカートリッジを選択的に係合することができる。
例えば、９０８に示されるように、機器は、マニフォールドに固定された複数の流体ポートをカートリッジに接続し、機器の残りの部分に流体接続性を提供することができる。機器は、さらに、９１０に示されるように、圧縮空気システム等のガスシステムを、カートリッジに接続することができる。一実施例において、ガスシステムへの接続は、流体ポートを試薬カートリッジに接続するマニフォールド内に組み込まれる。具体的には、システムは、スクラバ入口及び出口、ならびに試薬エンクロージャ間の空間を画定するキャビティに接続され得る。
９１２に示されるように、カートリッジのキャビティは加圧され得る。エンクロージャまたは試薬エンクロージャは、カートリッジキャビティの加圧の結果として、排気され得る。エンクロージャの排気後に、カートリッジキャビティはさらに、減圧されてもよい。
９１４に示されるように、溶液（例えば、緩衝溶液）が、流体ポートから適用され得る。具体的には、溶液は、試薬エンクロージャのそれぞれに一様に適用され得る。溶液を適用した後に、カートリッジキャビティ内の圧力を、次いで、循環させてもよい。そのような循環により、例えば、図４〜１６に関連して上述された機構を用いて、エンクロージャ内の試薬の混合をもたらすことができる。
図２７は、検体の測定を行い、続いてシステムを清浄するための例示的な方法９２０４を示す。例えば、９２２に示されるように、圧力をカートリッジキャビティに適用して、試薬エンクロージャを加圧してもよい。
９２４に示されるように、試薬は、個々の試薬エンクロージャを流体回路に接続しているバルブを開放することによって、試薬エンクロージャから選択的に流動し得る。具体的には、試薬は、場合によっては別個の容器からの洗浄溶液の流動で分離された、連続的な順序で個々の試薬エンクロージャから流動し得る。
カートリッジキャビティの圧力により、試薬を試薬エンクロージャから動かす力をもたらすことができ、個々の試薬は、試薬エンクロージャと関連付けられたバルブを選択的に開放することによって選択することができるが、流量は、９２６に示されるように、流体回路の下流で制御することができる。具体的には、流動は、例えば、ピンチ流動調整器を用いて、廃液容器への流動を制御することによって、流体回路の下流で制御することができる。
システムは、次いで、９２８に示されるように、加圧空気をカートリッジのスクラバに通して適用し、スクラバを通した加圧空気を流体回路９３０に流動させることによって、清浄することができる。加圧空気により、例えば、センサデバイス及びピンチ流動調整器を通じて、流体回路から廃液容器へと流体を動かすことができる。さらなる実施例では、加圧空気は、試薬流体を、関連付けられたバルブからカートリッジ内の試薬エンクロージャへと逆向きに動かしてもよい。そのような事例では、カートリッジキャビティは、減圧されてもよく、加圧空気が試薬流体を試薬エンクロージャへと逆向きに動かすことが可能となる。
図２８に示されるように、試薬カートリッジを調製する方法９４０は、９４２に示されるように、複数の試薬エンクロージャをカートリッジ蓋に取り付けることを含む。図１７及び図１８の概略図により詳細に示されるか、または図示される例示的な方法が提供される。カートリッジ蓋は、９４４に示されるように、カートリッジ基部に固定することができ、複数の試薬容器は、９４６に示されるように、カートリッジ蓋から複数のエンクロージャに挿入され得る。
システムまたは機器は、配列決定のためのプロセスフローに統合され得る。例えば、システムは、鋳型調製を行うＯｎｅ Ｔｏｕｃｈ ２（登録商標）またはＩｏｎ Ｃｈｅｆ（登録商標）とともに用いることができる。機器は、鋳型調製に続く配列決定に用いることができる。機器は、初回分析を行うように構成可能であるか、またはクラウドもしくは外部サーバに初回分析及び解析を外注してもよい。
機器は、構成可能であり得る。例えば、システムは、１つ以上の中央処理装置、構成可能な量のＲＡＭ、アップグレード可能なグラフィック処理装置、及び１〜１２ＴＢを有する交換可能なストレージを含み得る。機器は、異なる配列決定チップ受容し、それを用いて配列決定を行うように構成される。さらに、システムは、配列決定チップから受容したデータの分析及び解析のために、外部サーバにアクセスするようにアップグレード可能であってもよい。
機器が複数のチップに対応することにより、複数のアッセイに対応することができ、異なる読み取り回数、読み取りの長さ、塩基出力、及び用途が可能となる。このように、システムは、多用途であり、様々な研究の分野で有用である。
そのようなシステムは、１９．６Ｇｂを有するＰ１プロトンチップからの出力、または１５．４Ｇｂを有する高精度の実行を含む、所望される配列決定の実行が提供される。
第１の態様において、試薬を調製する方法は、カートリッジを機器に挿入することを含む。カートリッジは、カートリッジのキャビティに配置され、ポートがカートリッジの外部に露出している、複数の試薬エンクロージャを含む。各試薬エンクロージャには、試薬と圧縮可能体積を画定する内部キャビティとを含む試薬容器が含まれ、開口部が試薬容器から内部キャビティまで画定される。本方法はさらに、複数の流体ポートを複数の試薬エンクロージャの開口部に接続することと、流体ポートから溶液を適用して、複数の試薬エンクロージャを少なくとも部分的に満たすことと、キャビティの圧力を循環させ、それによって、試薬エンクロージャのそれぞれに関して、圧力を増加させている間は、溶液が試薬容器の内部キャビティに入り、試薬と混合され、圧縮可能体積を圧縮し、圧力を減少させている間は、圧縮可能体積が減少し、試薬が開口部から排出されることと、を含む。
第１の態様の一実施例において、本方法は、複数のエンクロージャからガスを除去するために、溶液を適用する前にキャビティを加圧することをさらに含む。
第１の態様の別の実施例及び上述の実施例では、試薬容器は、圧縮可能体積に配置される圧縮可能部材をさらに含む。
第１の態様のさらなる実施例及び上述の実施例では、試薬は、ヌクレオチドを含む。
第１に態様の追加の実施例及び上述の実施例では、本方法は、複数の流体ポートに接続する前に、カートリッジの位置を感知することをさらに含む。
第１の態様の別の実施例及び上述の実施例では、本方法は、機器によりカートリッジの識別タグを読み取ることをさらに含む。例えば、本方法は、読み取りに基づいて複数の流体ポートを接続することをさらに含み得る。
第１の態様のさらなる実施例及び上述の実施例では、カートリッジは、スクラバをさらに含み、本方法は、ガスシステムをスクラバに接続することをさらに含む。例えば、スクラバは、ＣＯ２スクラバである。別の実施例では、圧力を循環させることは、スクラバを通してキャビティにガスを適用することを含む。
第２の態様において、機器により検体を検出する方法は、機器に連結されたカートリッジに圧力を適用することを含む。カートリッジは、カートリッジのキャビティに配置され、ポートがカートリッジの外部に露出している、複数の試薬エンクロージャを含む。各試薬エンクロージャには、試薬と圧縮可能体積を画定する内部キャビティとを含む試薬容器が含まれ、開口部が試薬容器から内部キャビティまで画定される。本方法は、複数の試薬カートリッジの試薬エンクロージャからの試薬を、カートリッジから、流体回路、センサ、及びピンチ流動調整器を通り、廃液容器へと選択的に流動させること、及びピンチ流動調整器を用いて廃液容器への流動を制御することをさらに含む。
第２の態様の一実施例では、カートリッジに圧力を適用することは、カートリッジ内のスクラバを通り、カートリッジの前記キャビティ内に、ガスを流動させることを含む。
第２の態様の別の実施例及び上述の実施例では、センサは、イオン感応性電界効果トランジスタを含む。
第２の態様のさらなる実施例及び上述の実施例では、圧力を適用することは、機器の圧縮器により空気を圧縮することを含む。
第３の態様において、機器を清浄する方法は、加圧空気をカートリッジのスクラバを通して適用することと、スクラバを通した加圧空気を流体回路を通して流動させることであって、スクラバを通した加圧空気の部分が、流体を流体回路を通してカートリッジの試薬エンクロージャに向かって押し、一部分が、流体を機器のセンサを通し、ピンチ流動調整器を通し、廃液容器へと押す、ことと、を含む。
第４の態様において、試薬カートリッジを調製する方法は、複数のエンクロージャをカートリッジ蓋に取り付けることと、カートリッジ蓋をカートリッジ基部に固定することであって、カートリッジ蓋は、複数の開口部を画定し、カートリッジ蓋の開口部により、複数のエンクロージャのうちの１つのエンクロージャの内部へのアクセスが提供される、ことと、複数の試薬容器を複数のエンクロージャに挿入することであって、複数の試薬容器のうちの１つの試薬容器は、開口部を通ってエンクロージャの内部に延在し、試薬容器は、試薬と圧縮可能体積を画定する内部キャビティとを含み、試薬容器から内部キャビティへのアクセスが画定される、ことと、を含む。
第４の態様の一実施例において、試薬は、ヌクレオチドを含む。
第４の態様の別の実施例及び上述の実施例では、ヌクレオチドは、試薬容器の内部キャビティ内の多孔性材料に配置される。
第４の態様のさらなる実施例及び上述の実施例では、本方法は、カートリッジ蓋を固定する前に、スクラバをカートリッジに挿入することをさらに含む。
第５の態様において、システムは、カートリッジに接続し、複数の試薬エンクロージャと流体回路との流体連通を提供するため、ならびにカートリッジの圧縮ガスシステム、カートリッジキャビティ、及びスクラバの間の流体連通を提供するためのカートリッジマニフォールドと、流体回路と、流体回路と流体連通にある配列決定デバイスと、配列決定デバイスと流体連通にあるピンチ流動調整器と、ピンチ流動調整器と流体連通にある廃液容器と、を含む。
概要または実施例に記載される上述の動作が全て必要というわけではなく、特定の動作の一部を必要としない可能性があり、上述の動作に加えて１つ以上の動作をさらに行う可能性があるということを留意されたい。さらには、動作が記載される順序は、必ずしも動作が行われる順序ではない。
上述の明細書には、特定の実施形態を参照して概念を記載している。しかしながら、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更がなされてもよいことが、当業者には理解される。したがって、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味とみなされるべきであり、そのような全ての修正は本発明の範囲内に含まれることが意図される。
本明細書に使用されるとき、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｅ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、またはそれらの他の変形は、非排他的包含を網羅することを意図する。例えば、プロセス、方法、物品、または装置は、特徴部のリストを含むが、必ずしもそれらの特徴部のみに限定されず、明確に記載されていない特徴部、またはそのようなプロセス、方法、物品、または装置に固有の他の特徴部を含んでもよい。さらに、それとは反対に、明確に記載されない場合、「または」は、排他的な「または」ではなく、包括的な「または」を指す。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のうちの任意の１つによって満たされる：Ａが正しく（または存在する）かつＢが誤りである（または存在しない）、Ａが誤りであり（または存在しない）かつＢが正しい（または存在する）、及びＡとＢのいずれもが正しい（または存在する）。
また、「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」の使用を採用して、本明細書に記載される要素または構成要素を記載する。これは、単に便宜上行われるものであり、本発明の範囲の一般的な意味合いをもたらすものである。他に意味することが明らかでない限り、それらの記載は、１つまたは少なくとも１つを含んでいると解釈されるべきであり、また、単数形は複数も含んでいる。
実施形態を参照して、利益、他の利点、及び問題の解決策を上述している。しかしながら、任意の利益、利点、または解決策をもたらし得るか、またはそれらをより明白にし得る利益、利点、問題解決策、及び任意の特徴部（複数可）は、任意のまたは全ての特許請求の範囲の重要な、必須の、または必要不可欠な特徴と解釈されるべきではない。
当業者であれば、本明細書を読んだ後に、ある特定の特徴部が、個別の実施形態との関連で明確にするために本明細書に記載されており、単一の実施形態に組み合わせでも提供され得ることを理解するであろう。反対に、単一の実施形態との関連で簡潔にするために記載される様々な特徴部が、個別に、または任意の部分組み合わせでも提供され得る。さらに、範囲で記載される値への言及は、その範囲内のありとあらゆる値を含む。

Claims (20)

  1. 試薬を調製する方法であって、
    カートリッジを機器に挿入することであって、前記カートリッジは、前記カートリッジのキャビティに配置され、かつポートが前記カートリッジの外部に露出している、複数の試薬エンクロージャを含み、各試薬エンクロージャは、試薬と圧縮可能体積を画定する内部キャビティとを含む試薬容器を含み、前記試薬容器を通って前記内部キャビティまでの開口部が画定される、挿入することと、
    複数の流体ポートを、前記複数の試薬エンクロージャの前記開口部に接続することと、
    前記流体ポートから溶液を適用して、前記複数の試薬エンクロージャを少なくとも部分的に満たすことと、
    前記キャビティの圧力を循環させ、それによって、前記試薬エンクロージャのそれぞれに関して、圧力を増加させている間は、前記溶液が前記試薬容器の前記内部キャビティに入り、前記試薬と混合され、前記圧縮可能体積を圧縮し、圧力を減少させている間は、前記圧縮可能体積が減少し、前記試薬が前記開口部から排出されることと、を含む、方法。
  2. 前記複数のエンクロージャからガスを除去するために、前記溶液を適用する前に、前記キャビティを加圧することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記試薬容器は、前記圧縮可能体積に配置される圧縮可能部材をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
  4. 前記試薬は、ヌクレオチドを含む、１〜３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 前記複数の流体ポートを接続する前に、前記カートリッジの位置を感知することをさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 前記機器で前記カートリッジの識別タグを読み取ることをさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 前記読み取りに基づいて前記複数の流体ポートを接続することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
  8. 前記カートリッジは、スクラバをさらに含み、ガスシステムを前記スクラバに接続することをさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 前記スクラバは、ＣＯ２スクラバである、請求項８に記載の方法。
  10. 前記圧力を循環させることは、前記スクラバから前記キャビティにガスを適用することを含む、請求項８に記載の方法。
  11. 検体を機器で検出する方法であって
    機器に連結されたカートリッジに圧力を適用することであって、前記カートリッジは、前記カートリッジのキャビティに配置され、かつポートが前記カートリッジの外部に露出している、複数の試薬エンクロージャを含み、各試薬エンクロージャは、試薬と圧縮可能体積を画定する内部キャビティとを含む試薬容器を含み、前記試薬容器を通って内部キャビティまでの開口部が画定される、適用することと、
    前記複数の試薬カートリッジの試薬エンクロージャからの試薬を、前記カートリッジから、流体回路、センサ、及びピンチ流動調整器を通り、廃液容器へと選択的に流動させることと、
    前記ピンチ流動制御器を用いて前記廃液溶液への流動を制御することと、を含む、方法。
  12. 前記カートリッジに圧力を適用することは、前記カートリッジ内のスクラバを通り、前記カートリッジの前記キャビティ内に、ガスを流動させることを含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記センサは、イオン感応性電界効果トランジスタを含む、請求項１１または請求項１２に記載の方法。
  14. 圧力を適用することは、前記機器の圧縮器により空気を圧縮することを含む、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
  15. 機器を清浄する方法であって、
    加圧空気をカートリッジのスクラバに通して適用することと、
    前記スクラバを通した加圧空気を流体回路に通して流動させることであって、前記スクラバを通した加圧空気の部分が、流体を前記流体回路から前記カートリッジの試薬エンクロージャに向かって押し、一部分が前記機器のセンサを通ってピンチ流動調整器から廃液容器へと押される、流動させることと、を含む、方法。
  16. 試薬カートリッジを調製する方法であって、
    複数のエンクロージャをカートリッジ蓋に取り付けることと、
    前記カートリッジ蓋をカートリッジ基部に固定することであって、前記カートリッジ蓋には複数の開口部が画定され、前記カートリッジ蓋の開口部が、前記複数のエンクロージャのうちの１つのエンクロージャの内部へのアクセスを提供する、固定することと、
    複数の試薬容器を前記複数のエンクロージャに挿入することであって、前記複数の試薬容器のうちの１つの試薬容器は、前記開口部を通って前記エンクロージャの前記内部に延在し、前記試薬容器は、試薬と圧縮可能体積を画定する内部キャビティとを含み、前記試薬容器を通って内部キャビティまでのアクセスが画定される、挿入することと、を含む、方法。
  17. 前記試薬は、ヌクレオチドを含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記ヌクレオチドは、前記試薬容器の前記内部キャビティ内の多孔性材料に配置される、請求項１６または請求項１７に記載の方法。
  19. 前記カートリッジ蓋を固定する前に、前記カートリッジにスクラバを挿入することをさらに含む、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。
  20. システムであって、
    カートリッジに接続し、複数の試薬エンクロージャと流体回路との流体連通を提供するため、ならびに前記カートリッジの圧縮ガスシステム、カートリッジキャビティ、及びスクラバの間の流体連通を提供するための、カートリッジマニフォールドと、
    前記流体回路と、
    前記流体回路と流体連通にある、配列決定デバイスと、
    前記配列決定デバイスと流体連通にある、ピンチ流動調整器と、
    前記ピンチ流動調整器と流体連通にある、廃液容器と、を備える、システム。
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