JP2022526715A - 検体の検出及び分析のための方法、装置、及び、システム - Google Patents

検体の検出及び分析のための方法、装置、及び、システム Download PDF

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Abstract

検体の検出及び分析のためのシステム及び方法が提供される。システムは、開放基板を備えることができる。開放基板は、回転又はさもなければ移動するように構成されてもよい。開放基板は、検体が固定された個別にアドレス可能な位置のアレイを含むことができる。基板は、それぞれの１つ以上の供給源を用いて、１つ以上の供給源からの核酸分子及び／又はその配列を同定するために空間的に指標付けされ得る。複数のプローブを含む溶液をアレイ全体に向けて、複数のプローブのうちの少なくとも１つを検体のうちの少なくとも１つと結合させて、結合プローブを形成することができる。検出器は、基板の温度変動又は気泡によって引き起こされる光学収差を最小限に抑えながら、基板の走査を介して結合プローブからの信号を検出するように構成することができる。【選択図】図12Ａ

Description

相互参照
本出願は、２０１９年３月１４日に出願された米国仮出願第６２／８１８，５４９号、２０１９年４月２３日に出願された米国仮出願第６２／８３７，６８４号、２０１９年１０月１１日に出願された米国仮出願第６２／９１４，２９３号、２０１９年６月１９日に出願された米国特許出願第１６／４４５，７９８号、２０１９年１１月７日に出願された米国特許出願第１６／６７７，０６７号、及び、２０１９年１１月７日に出願された米国特許出願第１６／６７７，１１５号の優先権及び利益を主張し、これらのそれぞれの全内容は参照により本願に組み入れられる。
生物学的サンプル処理は、分子生物学及び医学（例えば、診断）の分野において様々な用途を有する。核酸配列決定は、被検体における特定の状態を診断するため及び／又はある場合には治療計画を調整するために使用され得る情報を提供することができる。配列決定は、ベクター設計、遺伝子治療、ワクチン設計、工業用菌株設計、及び、検証を含む分子生物学用途に幅広く使用される。生物学的サンプル処理は、流体システム及び／又は検出システムを含み得る。
生物学的サンプル処理システム及び方法の普及にもかかわらず、そのようなシステム及び方法は、時間がかかり、試薬などの貴重な資源の浪費となり得る低効率を有する場合がある。本明細書中では、高効率でのサンプル処理及び／又は分析のための方法及びシステムの必要性が認識される。
本開示は、サンプル処理及び／又は分析のための方法、装置、及び、システムを提供する。本明細書中に記載される方法、装置、及び、システムは、開放基板又はその使用を含むことができる。開放基板は、その上に１つ以上の検体を備えてもよい。例えば、１つ以上の検体は、開放基板と直接的又は間接的に（例えば、バインダ又はリンカーなどの中間物体を介して）結合され、付着され、固定され、又は、他の方法で会合されてもよい。開放基板がアレイを備えてもよい。場合によっては、開放基板の周囲の局所環境などの開放基板の環境は、１つ以上の反応又は１つ以上の検出を容易にするなどのために制御されてもよい。本明細書中に記載される方法、装置、及び、システムは、浸漬光学系、又はその使用を含むことができる。浸漬光学系は、開放基板上の検体又はその活性を検出するように構成されてもよい。本明細書中に記載される方法、装置、及び、システムは、開放基板又はそのアレイ又はその使用の空間的指標付けを含むことができる。
様々な態様において、本開示は、表面を走査するための方法において、（ａ）走査システムを使用して表面の一部を含む走査視野を走査するステップであって、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を有する、ステップと、（ｂ）（ｉ）表面を該表面の回転軸を中心に回転させるとともに、（ｉｉ）走査視野に対する表面の並進前、並進中、又は、並進後に、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を実質的に維持するように走査視野を該走査視野の回転軸を中心に回転させるステップとを含む方法を提供する。
幾つかの実施形態では、走査視野が実質的に直線形状を有する。幾つかの実施形態において、走査視野が長軸を有し、方向性は、表面の回転軸を通過する走査視野の長軸と一致する線を含む。幾つかの実施形態では、走査視野が表面上の円弧をたどる。幾つかの実施形態において、表面を走査するステップは、表面を撮像するステップを含む。幾つかの実施形態では、走査視野が撮像視野を含む。幾つかの実施形態では、走査視野が表面上の走査経路をたどり、走査経路が撮像経路を含む。幾つかの実施形態では、走査システムが撮像システムを備える。
幾つかの実施形態では、方向性が走査視野の長軸を含み、長軸は、（ｉ）表面の回転軸及び（ｉｉ）走査視野の回転軸を通過する径方向線と平行である。幾つかの実施形態において、走査視野に対する表面の並進は、表面の回転軸へ直接に向かわない又は表面の回転軸から離れない方向で並進することを含む。幾つかの実施形態において、走査視野に対する表面の並進は、並進経路に沿って並進することを含み、並進経路に沿う正味の移動を含む線は、走査視野と表面の回転軸との両方と交差しない。
幾つかの実施形態において、走査視野は、走査視野の回転軸を中心に表面に対して回転する。幾つかの実施形態では、走査視野の回転軸が表面に対して略垂直である。幾つかの実施形態では、走査視野の回転軸が表面の回転軸と略平行である。幾つかの実施形態では、走査視野の回転軸が走査視野の対称軸を通過する。幾つかの実施形態では、走査視野が対物レンズを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、走査視野がレンズを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、走査視野がプリズムを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、走査視野がミラーを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、走査視野がカメラを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、走査視野が回折光学素子（ＤＯＥ）を回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、走査視野がモータを使用して回転される。
幾つかの実施形態では、表面が略円形であり、走査視野が表面の弦に沿って並進される。幾つかの実施形態では、表面が略円形であり、走査視野の回転軸が表面の弦に沿って並進される。幾つかの実施形態では、弦が表面の回転軸を通過しない。幾つかの実施形態では、走査視野が表面を移動させることによって並進される。幾つかの実施形態では、走査視野が走査システムを移動させることによって並進される。幾つかの実施形態では、走査視野が表面上の円をたどる。幾つかの実施形態では、走査視野が表面上の螺旋をたどる。幾つかの実施形態では、表面の回転及び表面の並進が同時に実行される。幾つかの実施形態では、表面の並進が表面の回転軸に対して直線的である。幾つかの実施形態では、表面の並進が表面に対して略円形ではない。幾つかの実施形態において、表面の並進は、走査視野の回転軸と表面の回転軸との間の距離を増大又は減少させる。
幾つかの実施形態において、走査システムは、表面と光学的に連通する対物レンズを備える。幾つかの実施形態では、走査システムがカメラを備える。幾つかの実施形態では、走査視野がカメラと光学的に連通する。幾つかの実施形態では、カメラがラインレートを有する時間遅延積分（ＴＤＩ）カメラである。幾つかの実施形態では、カメラがマルチラインＴＤＩカメラである。幾つかの実施形態では、カメラがセンサのアレイを備え、走査視野の回転軸がセンサアレイの中心を通過する。幾つかの実施形態において、ラインレートは、走査視野が表面に沿って第１の位置から第２の位置まで進んだときにカメラが画像を撮影するように設定され、第２の位置が第１の位置に隣接する。幾つかの実施形態では、ラインレートが可変である。幾つかの実施形態において、ラインレートは、対物レンズが表面の回転軸からより遠くに位置されるときにより高い。
幾つかの実施形態では、走査システムがチューブレンズを更に備える。幾つかの実施形態において、走査システムは、表面と光学的に連通する２つの対物レンズ、すなわち、対物レンズ及び第２の対物レンズを備える。幾つかの実施形態において、２つの対物レンズは、表面に垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の同じ側にある。幾つかの実施形態において、２つの対物レンズは、表面に垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の反対側にある。幾つかの実施形態では、２つの対物レンズが表面上の円形経路をたどる。幾つかの実施形態では、円形経路が同心である。幾つかの実施形態では、対物レンズ及び第２の対物レンズが交互の円形経路をたどる。幾つかの実施形態において、対物レンズは、回転軸により近い円形経路をたどり、第２の対物レンズは、表面の回転軸から遠い円形経路をたどる。幾つかの実施形態では、２つの対物レンズが、表面上の個々の螺旋経路をたどる。幾つかの実施形態では、螺旋経路が交互に配置される。幾つかの実施形態では、螺旋経路が同心であり、対物レンズは、表面の回転軸により近い螺旋経路をたどり、第２の対物レンズは、表面の回転軸から遠い螺旋経路をたどる。幾つかの実施形態では、対物レンズが第１の経路をたどり、第１の経路が走査視野の第１の幅に対応する第１の幅を有し、第２の対物レンズが第２の経路をたどり、第２の経路が第２の走査視野の第２の幅に対応する第２の経路幅を有する。幾つかの実施形態において、第１の経路幅及び第２の経路幅は、３０％以下、２０％以下、１０％以下、５％以下、１％以下だけ重なり合う。
幾つかの実施形態において、走査システムは、表面と光学的に連通する４つの対物レンズを備える。幾つかの実施形態において、４つの対物レンズは、表面に垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の同じ側に位置される。幾つかの実施形態では、４つの対物レンズのうちの最初の２つが表面の第１の側に位置され、４つの対物レンズのうちの２番目の２つは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して第１の側とは反対の表面の第２の側に位置される。幾つかの実施形態において、走査システムは、表面と光学的に連通する５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３個又はそれ以上の対物レンズを備える。
幾つかの実施形態では、表面が一定の角速度で回転される。幾つかの実施形態において、カメラは、所定の周波数で画像を撮影するように構成され、表面は、可変角速度で対物レンズに対して回転される。幾つかの実施形態において、角速度は、所定の周波数において、走査視野が第１の位置にあるとき及び走査視野が第２の位置にあるときにカメラが画像を撮影するように変更され、第２の位置が第１の位置に隣接する。
幾つかの実施形態において、方法は、照明視野によって画定される表面の一部を照明するステップを更に含む。幾つかの実施形態では、照明視野がレーザを使用して照明される。幾つかの実施形態では、照明視野が発光ダイオード（ＬＥＤ）又はランプを使用して照明される。幾つかの実施形態において、レーザの出力は、表面上で一定の輝度を維持するように及び／又はカメラを飽和させないように調整される。幾つかの実施形態では、照明視野が走査視野と少なくとも部分的に重なり合う。幾つかの実施形態では、走査視野が照明視野を包含する。幾つかの実施形態では、照明視野が走査視野と実質的に同様の形状を有する。幾つかの実施形態では、照明視野が実質的に直線形状である。幾つかの実施形態では、照明視野が長軸を有する。
幾つかの実施形態では、走査システムが複数の照明視野を更に含む。幾つかの実施形態では、複数の照明視野のうちの１つ以上が略直線状である形状を有する。幾つかの実施形態において、方法は、照明視野が表面の回転軸に対して所定の方向性を維持するように照明視野を回転させるステップを更に含む。幾つかの実施形態において、照明視野は、走査視野に対して所定の方向性を維持する。幾つかの実施形態において、所定の方向性は、表面の回転軸を通過する照明視野の長軸と一致する線を含む。幾つかの実施形態において、所定の方向性は、径方向線と平行な照明視野の長軸を含み、径方向線は、表面の回転軸及び照明視野の回転軸を通過する。幾つかの実施形態では、走査視野及び照明視野が一緒に回転される。幾つかの実施形態では、照明視野の長軸が走査視野の長軸と平行である。幾つかの実施形態では、照明視野が照明視野の回転軸を中心に回転する。幾つかの実施形態では、照明視野の回転軸が表面に対して略垂直である。幾つかの実施形態では、照明視野の回転軸が表面の回転軸と略平行である。幾つかの実施形態では、照明視野の回転軸が照明視野の対称軸を通過する。幾つかの実施形態では、照明視野の回転軸が走査視野の回転軸と同じである。幾つかの実施形態では、照明視野がレンズを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、照明視野が回折光学素子（ＤＯＥ）を回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、照明視野がプリズムを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、照明視野がミラーを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、照明視野がレーザを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、照明視野がモータを使用して回転される。
幾つかの実施形態において、方法は、第２の走査視野によって画定された表面の第２の部分を走査するステップを更に含む。幾つかの実施形態では、第２の走査視野が第２の走査システムを使用して走査される。幾つかの実施形態において、第２の走査システムは、表面と光学的に連通する第２の対物レンズを備える。幾つかの実施形態では、第２の対物レンズが第１の対物レンズとは無関係に合焦される。幾つかの実施形態では、第２の対物レンズが第１の対物レンズに対して所定の位置を有する。幾つかの実施形態では、第２の走査視野が表面の回転軸に対して方向性を有する。幾つかの実施形態では、第２の走査視野が走査視野に径方向で隣接している。幾つかの実施形態において、走査視野及び第２の走査視野は、表面の回転軸に対して同じ方向性を有する。幾つかの実施形態において、第２の走査視野は、第２の走査視野が表面の回転軸に対して方向性を維持するように、走査視野とは無関係に回転される。幾つかの実施形態では、第２の走査視野が走査視野と協調して回転される。
幾つかの実施形態では、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズが走査モジュールの一部であり、走査モジュールは、表面の回転軸から径方向に延びる線に沿って表面に対して並進される。幾つかの実施形態では、表面が略円形であり、第１の対物レンズ又は第２の対物レンズの少なくともいずれか一方は、表面の回転軸を通過する弦に沿って並進されない。幾つかの実施形態において、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の同じ側にあり、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズはいずれも、表面の回転軸に向かって又は表面の回転軸から離れるように一緒に並進される。幾つかの実施形態において、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の反対側にある。幾つかの実施形態において、（ｉ）第２の対物レンズが表面の回転軸から離れるように並進されるときに第１の対物レンズが表面の回転軸に向かって並進され、又は、（ｉｉ）第２の対物レンズが表面の回転軸に向かって並進されるときに第１の対物レンズが表面の回転軸から離れるように並進される。
幾つかの実施形態では、表面が略円形であり、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差して表面の回転軸から等距離にある平面の両側で平行な弦に沿って並進される。幾つかの実施形態では、表面が回転モジュールに装着される。幾つかの実施形態では、回転モジュールが走査システムに対して並進される。幾つかの実施形態では、回転モジュールが静止しており、走査モジュールが並進可能である。幾つかの実施形態では、走査モジュールが静止しており、回転モジュールが並進可能である。幾つかの実施形態では、回転モジュールがトラックに装着される。幾つかの実施形態では、走査モジュールが走査モジュールトラックに装着される。幾つかの実施形態では、走査モジュールトラックが直線状である。幾つかの実施形態では、複数の表面が複数の回転モジュールに装着され、複数の回転モジュールがステージに装着され、ステージは、回転モジュールのそれぞれを走査モジュールと光学的に連通させるように回転される。
幾つかの実施形態では、表面を走査した後、回転モジュールが化学モジュールに移動される。幾つかの実施形態において、方法は、第２の表面が走査モジュールと光学的に連通するように第２の回転モジュールを並進させるステップを更に含む。幾つかの実施形態では、表面が核酸コロニーのアレイを含む。幾つかの態様では、核酸コロニーがフルオロフォアで標識化される。幾つかの態様では、フルオロフォアの強度が核酸コロニーの配列を示す。幾つかの態様では、レーザが第１の波長のフルオロフォアを励起し、カメラが第２の波長のフルオロフォアからの発光を検出する。幾つかの実施形態では、レーザが照明視野を照明し、カメラが走査視野を走査する。
幾つかの実施形態では、走査、表面の回転、走査視野の回転、及び、並進のうちの２つ以上が同時に行われる。幾つかの実施形態では、走査、表面の回転、走査視野の回転、及び、並進のうちの３つ以上が同時に行われる。幾つかの実施形態では、走査、表面の回転、走査視野の回転、及び、並進が独立して行われる。幾つかの実施形態において、方法は、ステップ（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップを更に含む。幾つかの実施形態では、ステップ（ａ）及び（ｂ）が核酸重合反応においてそれぞれの塩基ごとに繰り返され、それにより、核酸が配列決定される。
様々な態様において、本開示は、表面であって、該表面の回転軸を中心に回転するように構成される表面と、表面と光学的に連通する検出器であって、該検出器が表面の第１の部分を備える走査視野を有する、検出器と、表面の第２の部分を備える照明領域を照明するように構成される照明源であって、照明領域と走査視野とが少なくとも部分的に重なり合う、照明源とを備え、検出器は、（ｉ）回転軸を中心とした表面の回転中及び（ｉｉ）走査視野に対する表面の並進中に表面の回転軸に対する走査視野の方向性を維持するように構成される、走査システムを提供する。
幾つかの実施形態では、走査視野が表面上の円弧をたどる。幾つかの実施形態において、表面を走査するステップは、表面を撮像するステップを含む。幾つかの実施形態では、走査視野が撮像視野を含む。幾つかの実施形態では、走査視野が表面に沿って走査経路をたどり、走査経路が撮像経路を備える。幾つかの実施形態では、走査システムが撮像システムを備える。幾つかの実施形態では、検出器がラインスキャンカメラを備える。幾つかの実施形態では、ラインスキャンカメラがＴＤＩラインスキャンカメラを備える。幾つかの実施形態では、ＴＤＩラインスキャンカメラが第１のカメラ領域上の第１の走査視野を撮像する。幾つかの実施形態では、ＴＤＩラインスキャンカメラが第２のカメラ領域上の第２の走査視野を撮像する。幾つかの実施形態では、ＴＤＩラインスキャンカメラは、第１のカメラ領域上の第１の走査視野を撮像するとともに、第２のカメラ領域上の第１の走査視野を撮像する。幾つかの実施形態では、第１のカメラ領域及び第２のカメラ領域が異なる波長を検出する。幾つかの実施形態では、第１のカメラ領域及び第２のカメラ領域が異なるダイナミックレンジを検出する。
幾つかの実施形態において、表面は、走査視野に対して並進軸に沿って並進するように構成される。幾つかの実施形態において、並進軸は、表面の回転軸及び走査視野の中心点と交差する。幾つかの実施形態において、並進軸は、表面の回転軸及び走査視野の中心点と交差しない。幾つかの実施形態において、走査視野の方向性は、表面の並進時に表面の回転軸に対して第１の方向性から第２の方向性へ変化する。幾つかの実施形態において、走査視野は、表面の回転軸に対して走査視野の回転軸を中心に回転して、表面の回転軸に対して走査視野の方向性を第２の方向性から第１の方向性に補正するように構成される。幾つかの実施形態では、走査視野が対物レンズを回転させることによって回転するように構成される。幾つかの実施形態では、走査視野がレンズを回転させることによって回転するように構成される。幾つかの実施形態では、走査視野がプリズムを回転させることによって回転するように構成される。幾つかの実施形態では、走査視野がミラーを回転させることによって回転するように構成される。幾つかの実施形態では、走査視野が検出器を回転させることによって回転するように構成される。幾つかの実施形態では、走査視野が回折光学素子（ＤＯＥ）を回転させることによって回転するように構成される。
幾つかの実施形態では、照明源がレーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える。幾つかの実施形態では、照明源が略円形の照明プロファイルを含む。幾つかの実施形態では、略円形の照明プロファイルが単一の軸に沿って拡大される。幾つかの実施形態では、略円形の照明プロファイルが円柱レンズを使用して単一の軸に沿って拡大される。幾つかの実施形態では、走査システムが略円形の照明プロファイルを有する複数の照明源を更に備え、略円形の照明プロファイルが単一の軸に沿って拡大される。幾つかの実施形態では、照明源が格子を通過する。
幾つかの実施形態において、表面の第１の部分は、走査視野に対して移動するように構成される。幾つかの実施形態において、表面の第１の部分の第１の領域は、走査視野に対して第１の速度で移動するように構成され、表面の第１の部分の第２の領域は、走査視野に対して第２の速度で移動するように構成される。幾つかの実施形態では、第１の領域が第２の領域よりも表面の回転軸に近く、第１の速度が第２の速度よりも遅い。幾つかの実施形態では、第１の領域の画像が検出器上で第１の倍率だけ拡大され、第２の領域の画像が検出器上で第２の倍率だけ拡大される。幾つかの実施形態では、第１の倍率及び第２の倍率が異なる。
幾つかの実施形態において、走査システムは、走査視野と検出器との間の光路に位置されるレンズ軸を有するレンズを更に備え、レンズ軸は表面に対して垂直ではない。幾つかの実施形態において、走査システムは、走査視野と検出器との間の光路に位置される対物レンズを更に備える。幾つかの実施形態では、対物レンズが表面と流体接触している。幾つかの実施形態では、対物レンズと表面とが異なる温度である。
幾つかの実施形態において、走査システムは、表面及び対物レンズに接触する流体の全体にわたって温度勾配を更に含む。幾つかの実施形態では、対物レンズが流体と接触する絶縁スペーサを備える。幾つかの実施形態では、絶縁スペーサが空隙を含む。幾つかの実施形態において、対物レンズは、温度勾配を低減するために加熱される。幾つかの実施形態において、対物レンズは、温度勾配を増大させるために冷却される。幾つかの実施形態では、流体が回転中に入れ替わるように構成される。
幾つかの実施形態において、方法は、（ｉ）オートフォーカスシステムを使用して表面の焦点領域を走査して、焦点領域の焦点マップを生成するステップと、（ｉｉ）走査視野を走査しながら、焦点マップに基づいて走査システムに対する表面の焦点を調整するステップとを更に含む。幾つかの実施形態において、表面は、オートフォーカスシステムを使用して表面の焦点領域を走査しながら、走査視野に対して表面の回転軸を中心に回転する。幾つかの実施形態では、焦点領域が走査視野を含む。幾つかの実施形態では、焦点領域が走査視野に近接した視野を含む。幾つかの実施形態では、焦点領域が走査視野を含まない。幾つかの実施形態では、焦点領域が走査の前に走査される。幾つかの実施形態では、焦点領域が走査中に走査される。
幾つかの実施形態において、対物レンズは、表面が対物レンズに対して表面の回転軸を中心に回転している間、表面との流体接触を維持するように構成される。幾つかの実施形態において、対物レンズは、表面に対してほぼ垂直な方向に移動して、表面との流体接触から離れて再び流体接触に突入するように構成される。幾つかの実施形態において、対物レンズは、対物レンズが表面との流体接触から離れるときに対物レンズに付着した流体の液滴を保持するように構成される。幾つかの実施形態において、対物レンズは、対物レンズが表面との流体接触に再び突入するときに表面と対物レンズとの間で気泡を移動させるように構成される。幾つかの実施形態において、走査システムは、対物レンズに付着されるとともに気泡の移動を促進するように構成されるアダプタを更に備える。
幾つかの実施形態において、走査システムは、表面を取り囲むチャンバと、チャンバの外側と比較してチャンバ内でより高い湿度を維持するように構成される対物レンズとを更に備える。幾つかの実施形態において、チャンバは、流体を収集するように構成されるリザーバを表面の下方に備える。幾つかの実施形態では、リザーバが流体レベルを含み、リザーバがほぼ一定の流体レベルを維持するように構成される。幾つかの実施形態において、リザーバは、リザーバによって収集される流体の量にほぼ等しい量の流体を分注するように構成される。幾つかの実施形態では、チャンバの上部が第１の温度に保持され、対物レンズが第２の温度に保持され、表面が第３の温度に保持され、リザーバが第４の温度に保持される。幾つかの実施形態では、第１の温度が第２の温度よりも高い。幾つかの実施形態では、第３の温度が第４の温度よりも低い。幾つかの実施形態において、第２の温度は、第３の温度よりも高く、第１の温度よりも低い。
様々な態様において、本開示は、核酸分子を配列決定するための方法であって、（ｉ）被覆されない表面上に核酸分子のアレイを設けるステップと、（ｉｉ）摂氏２５度の温度で測定されるときに少なくとも１ナノリットル／秒の速度で被覆されない表面上にわたって溶液の層を分散させるステップであって、溶液が、核酸分子のアレイのうちの１つの核酸分子に対して相補的である成長中の核酸鎖に組み込む少なくとも１つのヌクレオチドを含む試薬を含む、ステップと、（ｉｉｉ）成長中の核酸鎖に組み込まれるヌクレオチドを示す１つ以上の信号を検出するステップとを含む、方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、複数の核酸サンプルを処理するための方法であって、（ｉ）前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルが、核酸分子の第１のセットを含む第１の核酸サンプルと、核酸分子の第２のセットを含む第２の核酸サンプルとを含み、前記複数の核酸サンプルの各サンプルが識別可能なサンプル源を有する、ステップと、（ｉｉ）前記第１の核酸サンプルを核酸分子の前記第１のセットの第１のアレイとして基板の第１の領域に装填するとともに、前記第２の核酸サンプルを核酸分子の前記第２のセットの第２のアレイとして前記基板の第２の領域に装填するステップであって、前記第１の領域が前記第２の領域とは異なる、ステップと、（ｉｉｉ）前記基板の全体にわたって溶液を分散させるステップであって、前記溶液が前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、（ｉｖ）前記試薬と前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子との間の反応を示す１つ以上の信号を検出するステップと、（ｖ）少なくとも部分的に、（ａ）前記１つ以上の信号、及び、（ｂ）前記第１の領域及び前記第２の領域からの位置であって、該位置から前記１つ以上の信号が検出される、位置に基づいて、前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルを分析するとともに、（１）前記第１の核酸サンプルに由来するものとして前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第１のサブセットを決定する、及び、（２）前記第２の核酸サンプルに由来するものとして前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第２のサブセットを決定するステップとを含む方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、複数の核酸サンプルを処理するための方法であって、（ｉ）前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルが、核酸分子の第１のセットを含む第１の核酸サンプルと、核酸分子の第２のセットを含む第２の核酸サンプルとを含む、ステップと、（ｉｉ）前記第１の核酸サンプルを基板上に装填して、核酸分子の前記第１のセットを個別にアドレス可能な位置の第１のアレイに会合させるステップと、（ｉｉｉ）個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイを識別するために前記基板を撮像するステップと、（ｉｖ）前記第２の核酸サンプルを基板上に装填して、核酸分子の前記第２のセットを、個別にアドレス可能な位置の第２のアレイに会合させるステップと、（ｖ）個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイを識別するために前記基板を撮像するステップと、（ｖｉ）前記溶液を前記基板の全体にわたって分散させるステップであって、前記溶液が、前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、（ｖｉｉ）前記試薬と前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子との間の反応を示す１つ以上の信号を検出するステップと、（ｖｉｉｉ）（ａ）前記１つ以上の信号、及び、（ｂ）前記１つ以上の信号が検出される、個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイからの位置に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルを分析するとともに、（１）前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第１のサブセットを前記第１の核酸サンプルに由来するものとして決定し、及び、（２０前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第２のサブセットを前記第２の核酸サンプルに由来するものとして決定する、ステップとを含む方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、複数の核酸サンプルを処理するための方法において、前記複数の核酸サンプルのそれぞれが蛍光色素を含み、（ｉ）前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルのそれぞれが蛍光色素を含む、ステップと、（ｉｉ）前記複数の核酸サンプルを１つ以上のサンプルの第１のセットと１つ以上のサンプルの第２のセットとに分離するステップと、（ｉｉｉ）１つ以上のサンプルの前記第１のセットを基板上の領域の第１のセット上に、領域の前記第１のセット内の領域ごとに１つのサンプルを伴って装填するステップと、（ｉｖ）前記基板を撮像して、（ａ）領域の前記第１のセット内の位置と、（ｂ）前記基板上の領域の第２のセット内の位置とを識別するステップであって、領域の前記第２のセットが、１つ以上のサンプルの前記第１のセットが会合される領域の前記第１のセットとは異なる、ステップと、（ｖ）１つ以上のサンプルの前記第２のセットを基板上の領域の前記第２のセット上に、領域の前記第２のセット内の領域ごとに１つのサンプルを伴って装填するステップと、（ｖｉ）前記基板を撮像して、（ａ）領域の前記第１のセット内の位置と、（ｂ）１つ以上のサンプルの前記第２のセットが会合される領域の前記第２のセット内の位置とを識別するステップと、（ｖｉｉ）前記溶液を前記基板全体にわたって分散させるステップであって、前記溶液が、１つ以上のサンプルの前記第１のセット又は１つ以上のサンプルの前記第２のセットの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、（ｖｉｉｉ）前記試薬と前記核酸分子との間の反応を示す１つ以上の信号を検出するステップと、（ｉｘ）（ａ）前記１つ以上の信号及び（ｂ）前記１つ以上の信号が検出される領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のセットからの位置に少なくとも部分的に基づき、前記複数の核酸サンプルの前記それぞれを分析するステップとを含む方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、生物学的検体を処理するための方法であって、（ｉ）リールを通じて又はリールに沿って基板を移動させるステップであって、前記基板の表面が、前記生物学的検体が固定されたアレイを含む、ステップと、（ｉｉ）前記基板の前記表面を溶液を含むリザーバと接触させるステップであって、前記溶液が複数のプローブを含む、ステップと、（ｉｉｉ）前記生物学的検体を、前記複数のプローブのうちの１つのプローブと前記生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に供して、前記プローブを前記生物学的検体に結合させるステップと、（ｉｖ）前記生物学的検体に結合された前記プローブからの１つ以上の信号を検出し、それにより、前記生物学的検体を分析するステップとを含み、前記基板は、（ｉｉ）～（ｉｖ）の少なくとも２つの連続サイクルに関して同じ方向で前記リールを通じて又は前記リールに沿って移動される、方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、生物学的検体を分析するためのシステムにおいて、生物学的検体を含む基板であって、前記基板が、前記基板に晒された環境の周囲温度よりも高い第１の温度以上に維持される、基板と、前記基板と光学的に連通するとともに、前記環境に晒される光学撮像対物レンズであって、前記光学撮像対物レンズが、前記基板の前記第１の温度と前記環境の前記周囲温度との間の温度勾配に晒され、前記光学撮像対物レンズが、第１の光学素子と、前記第１の光学素子に隣接する第２の光学素子とを備え、前記第２の光学素子が、前記第１の光学素子よりも前記基板から遠くに配置され、前記第１の光学素子が、前記基板と接触する浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬されるように構成され、前記第２の光学素子が、前記第１の光学素子を介して前記基板と光学的に連通し、前記第１の光学素子が、前記第２の光学素子の第２の温度が所定の閾値以下に維持されるように構成される、光学結像対物レンズとを備える、システムを提供する。
様々な態様において、本開示は、生物学的検体を分析するための方法において、（ｉ）生物学的検体を含む基板を用意するステップであって、前記基板が、前記基板に晒される環境の周囲温度よりも高い第１の温度にある、ステップと、（ｉｉ）前記基板と光学的に連通するとともに環境に晒される光学撮像対物レンズを用意するステップであって、前記光学撮像対物レンズが、前記基板の前記第１の温度と前記環境の前記周囲温度との間の温度勾配に晒され、前記光学撮像対物レンズが、第１の光学素子と、前記第１の光学素子に隣接する第２の光学素子とを備え、前記第２の光学素子が、前記第１の光学素子よりも前記基板から遠くに配置され、前記第１の光学素子が、前記基板と接触している浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬される、ステップと、（ｉｉｉ）前記光学素子の第３の温度勾配が所定の閾値未満に維持されるように、前記光学撮像対物レンズを通じて前記温度勾配の大きさ又は位置を調整するべく前記第１の光学素子の第２の温度を制御又は維持するステップと、（ｉｖ）前記光学撮像対物レンズを使用して、前記光学撮像対物レンズに対する前記基板の移動中に、前記生物学的検体からの１つ以上の信号を検出するステップとを含む方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、（ｉ）核酸分子の第１のセットが固定されて成る表面を有する前記基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、ステップと、（ｉｉ）核酸分子の前記第１のセットを含む前記表面を含む前記基板を、核酸分子の第２のセットと、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９０％が核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる処理表面をもたらすのに十分な条件下で接触させるステップであって、核酸分子の前記第２のセットが前記サンプル核酸分子でない、ステップと、（ｉｉｉ）前記処理表面を有する前記基板を少なくとも１時間の期間にわたって保管するステップとを含む方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、核酸処理のための方法において、（ｉ）核酸分子の第１のセットが固定されて成る処理表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９０％が、核酸分子の第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされ、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第２のセットが前記サンプル核酸分子ではなく、前記処理された基板を有する前記基板が少なくとも１時間の期間にわたって保管される、ステップと、（ｉｉ）核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去するステップとを含む方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、処理表面を備える基板を備え、前記処理表面が結合核酸分子の複数の対を備え、前記複数の対のうちの各対は、核酸分子の第２のセットのうちの第２の核酸分子に少なくとも部分的にハイブリダイズされる核酸分子の第１のセットのうちの第１の核酸分子を備え、核酸分子の前記第１のセットが前記表面に固定され、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９０％は、核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子と対にされ、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子は、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子と対にされないときに１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、キットを提供する。
様々な態様において、本開示は、核酸分子の第１のセットが固定されて成る表面を備える基板であって、核酸分子の前記第１のセットが１つ以上の第１の核酸分子を含み、１つ以上の第１の核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、基板と、核酸分子の第２のセットを含む溶液であって、核酸分子の前記第２のセットが１つ以上の第２の核酸分子を含み、該１つ以上の第２の核酸分子が前記サンプル核酸分子ではない、溶液とを備え、核酸分子の前記第２のセットは、前記溶液を前記表面と接触させる際に前記１つ以上の第１の核酸分子の少なくとも７０％が核酸分子の前記第２のセットのうちの第２の核酸分子に結合して結合核酸分子の１つ以上の対を生成するように選択され、前記１つ以上の対の各対は、（ｉ）核酸分子の前記第１のセットのうちの第１の核酸分子及び核酸分子の前記第２のセットのうちの第２の核酸分子、及び、（ｉｉ）実質的に相補的な配列のセクションを備える、キットを提供する。
様々な態様において、本開示は、核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、（ｉ）核酸分子の第１のセットが固定されて成る表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第１のセットのうちの各核酸分子が第１の核酸配列及び第２の核酸配列を備え、第２の核酸配列が前記第１の核酸配列に対して実質的に相補的である、ステップと、（ｉｉ）固定ヘアピン分子をもたらすべく、前記表面を、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の前記第１の核酸配列を前記核酸分子の前記第２の核酸配列に結合するのに十分な条件に供することによって処理表面を生成するステップと、（ｉｉｉ）前記処理表面を有する前記基板を少なくとも１時間の期間にわたって保管するステップとを含む方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、（ｉ）核酸分子の第１のセットが固定されて成る表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第１のセットのうちの前記核酸分子の各核酸分子が第１の核酸配列を含む、ステップと、（ｉｉ）核酸分子の第２のセットを用意するステップであって、核酸分子の前記第２のセットのうちの各核酸分子が、前記第１の核酸配列に対して実質的に相補的な第２の核酸配列を備え、核酸分子の前記第２のセットが前記サンプル核酸分子ではない、ステップと、（ｉｉｉ）核酸分子の前記第１のセットを備える前記表面を核酸分子の前記第２のセットと接触させて、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも７０％が核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる処理表面を生成するステップと、（ｉｖ）前記処理表面を少なくとも１時間にわたって保管するステップであって、核酸分子の前記第２のセットのうちの１つの核酸分子にハイブリダイズされる核酸分子の前記第１のセットのうちのそれぞれの核酸分子ごとに、前記第１の核酸配列が前記第２の核酸配列にハイブリダイズされ、前記第２の核酸配列にハイブリダイズされる前記第１の核酸配列が約４０℃～６０℃の間で少なくとも部分的に変性する、ステップとを含む方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、検体を検出又は分析するための方法において、（ｉ）中心軸を備える開放基板を用意するステップであって、前記開放基板が、前記開放基板に隣接して固定された検体のアレイを備え、検体の前記アレイのうちの少なくとも１つの検体がプローブに結合される、ステップと、（ｉｉ）検出器システムを使用して前記開放基板の非線形走査を実行し、前記結合プローブからの少なくとも１つの信号又は信号変化を検出するステップであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第１の領域及び第２の領域を備え、前記第１の領域及び前記第２の領域が、（ａ）検体の前記アレイの異なるサブセットを備え、（ｂ）前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、（ｃ）前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第１の領域に配置され、前記開放基板と（１）前記ラインスキャンカメラ及び（２）前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、ステップとを含む方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、検体検出又は分析のための装置において、検体のアレイが隣接して固定された開放基板を受けるように構成されるハウジングであって、検体の前記アレイのうちの少なくとも１つの検体がプローブに結合される、ハウジングと、検出器システムであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第１の領域及び第２の領域を備え、前記第１の領域及び前記第２の領域が、（ａ）固定された検体の前記アレイのサブセットを備え、（ｂ）前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、（ｃ）前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第１の領域に配置され、前記検出器システムが、前記開放基板の非線形走査を実行するとともに前記開放基板の前記第１の領域で前記結合プローブからの少なくとも１つの信号又は信号変化を検出するようにプログラムされ、前記開放基板と（１）前記ラインスキャンカメラ及び（２）前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、検出器システムとを備える装置を提供する。
様々な態様において、本開示は、実行されるときに１つ以上のコンピュータプロセッサに検体を検出又は分析するための方法を実施させる、持続性命令が記憶されて成るコンピュータ可読媒体であって、方法は、中心軸周りに開放基板を用意するステップであって、前記開放基板が、前記開放基板に隣接して固定された検体のアレイを備え、検体の前記アレイのうちの少なくとも１つの検体がプローブに結合される、ステップと、検出器システムを使用して前記開放基板の非線形走査を実行し、前記結合プローブからの少なくとも１つの信号又は信号変化を検出するステップであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第１の領域及び第２の領域を備え、前記第１の領域及び前記第２の領域が、（ａ）検体の前記アレイの異なるサブセットを備え、（ｂ）前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、（ｃ）前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第１の領域に配置され、前記開放基板と（１）前記ラインスキャンカメラ及び（２）前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、ステップとを含む、コンピュータ可読媒体を提供する。
様々な態様において、本開示は、核酸サンプル処理のための方法において、（ｉ）核酸分子の第１のセットを含む第１の供給源と、核酸分子の第２のセットを含む第２の供給源とを用意するステップであって、前記第１の供給源が前記第２の供給源とは異なる、ステップと、（ｉｉ）核酸分子の前記第１のセットを前記第１の供給源から基板へと方向付けて、前記基板に隣接する第１のアレイにおける固定された核酸分子の前記第１のセットをもたらす、ステップと、（ｉｉｉ）前記基板を撮像して、前記基板に隣接する前記第１のアレイを伴う前記基板上の位置の第１のセットを識別する、ステップと、（ｉｖ）核酸分子の前記第２のセットを前記第２の供給源から前記基板へと方向付けて、前記基板に隣接する第２のアレイにおける固定された核酸分子の前記第２のセットをもたらす、ステップであって、前記第２のアレイが前記第１のアレイとは異なる、ステップと、（ｖ）前記基板を撮像して、前記基板に隣接する前記第２のアレイを伴う前記基板上の位置の第２のセットを識別する、ステップと、（ｖｉ）（ａ）前記第１のアレイ及び前記第２のアレイから検出される信号、及び、（ｂ）前記信号が検出される位置を使用して、（１）前記第１の供給源を用いて核酸分子又はその配列の前記第１のセットを識別する、及び、（２）前記第２の供給源を用いて核酸分子又はその配列の前記第２のセットを識別するステップとを含み、位置の前記第１のセット及び位置の前記第２のセットがそれぞれ少なくとも１，０００，０００個の位置を備える、方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、表面を走査するための方法において、（ｉ）走査システムを使用して表面の一部を含む走査視野を走査するステップであって、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を有する、ステップと、（ｉｉ）（ａ）表面を該表面の回転軸を中心に回転させるとともに、（ｂ）走査視野に対する表面の並進前、並進中、又は、並進後に、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を実質的に維持するように走査視野を該走査視野の回転軸を中心に回転させるステップとを含む方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、表面の一部を含む走査視野を走査するように構成されるスキャナであって、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を有する、スキャナと、表面及び走査視野の互いに対する並進前、並進中、又は、並進後に表面の回転軸に対する走査視野の方向性を実質的維持するために（ｉ）表面の回転軸を中心とする表面の回転、及び、（ｉｉ）走査視野の回転軸を中心とする走査視野の回転を指示するように構成されるコントローラと、を備えるシステムを提供する。
様々な態様において、本開示は、生体物質を分析するための方法において、（ｉ）（ａ）前記生体物質を有する表面を備える基板であって、前記表面が周囲温度よりも高い第１の温度にある、基板と、（ｂ）前記表面と光学的に連通している光学撮像対物レンズであって、前記光学撮像対物レンズが、前記第１の温度と前記周囲温度との間の温度勾配を含み、前記光学撮像対物レンズが、（１）前記表面と接触している浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬される第１の光学素子と、（２）少なくとも前記第１の光学素子を介して前記表面と光学的に連通している第２の光学素子とを備え、前記第２の光学素子が、前記第１の温度とは異なる第２の温度以下に維持される、光学撮像対物レンズと、を備える装置を作動させるステップと、（ｉｉ）前記光学撮像対物レンズを使用して、前記生体物質を有する前記表面から信号を収集するステップとを含む方法を提供する。
様々な態様において、本開示は、生体物質を分析するためのシステムにおいて、前記生体物質を有する表面を備える基板を支持するように構成されるプラットフォームであって、前記基板が前記プラットフォームによって支持されるときに周囲温度よりも高い第１の温度になるように前記表面が構成される、プラットフォームと、前記基板が前記プラットフォームによって支持されるときに前記表面と光学的に連通するように構成される光学撮像対物レンズであって、前記光学撮像対物レンズが、前記第１の温度と前記周囲温度との間の温度勾配を含むように構成され、前記光学撮像対物レンズが、（１）前記表面と接触する浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬されるように構成される第１の光学素子、及び、（２）少なくとも前記第１の光学素子を介して前記表面と光学的に連通する第２の光学素子を備え、前記第２の光学素子が、前記第１の温度とは異なる第２の温度以下に維持されるように構成される、光学撮像対物レンズと、少なくとも前記光学撮像対物レンズを使用して前記生体物質を有する前記表面からの信号の収集を指示するように個別に又は共同でプログラムされる１つ以上のコンピュータプロセッサとを備えるシステムを提供する。
本開示の他の態様は、１つ以上のコンピュータプロセッサによる実行時に、先の方法又は本明細書中の他の場所の方法のいずれかを実施する機械実行可能なコードを備える持続性コンピュータ可読媒体を提供する。
本開示の他の態様は、１つ以上のコンピュータプロセッサ及び該プロセッサに結合されるコンピュータメモリを備えるシステムを提供する。コンピュータメモリは、１つ以上のコンピュータプロセッサによる実行時に、先の方法又は本明細書中の他の場所の方法のいずれかを実施する機械実行可能コードを備える。
本開示の更なる態様及び利点は、本開示の単なる例示的な実施形態が示されて記載されるにすぎない以下の詳細な説明から当業者に容易に明らかになる。理解されるように、本開示は、他の異なる実施形態が可能であり、また、その幾つかの詳細は、全てが本開示から逸脱することなく、様々な自明な点で変更が可能である。したがって、図面及び説明は、本質的に例示とみなされるべきであり、限定的であるとみなされるべきでない。
参照による組み入れ
この明細書中で言及される全ての刊行物、特許、及び、特許出願は、あたかもそれぞれの個々の刊行物、特許、又は、特許出願が参照により組み入れられるべく具体的にかつ個別に示唆されたと同じ程度に参照により本願に組み入れられる。参照により組み入れられる刊行物及び特許又は特許出願が明細書中に含まれる開示と矛盾する程度まで、明細書は、任意のそのような矛盾する資料よりも優先する及び／又は優ることを意図している。
本発明の新規の特徴が添付の特許請求の範囲に詳細に記載される。本発明の特徴及び利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を記載する以下の詳細な説明及び添付図面（本明細書中の「図」及び「ＦＩＧ」も）を参照することによって得られ、添付図面は以下の通りである。
本明細書中で与えられる方法を実施するようにプログラムされる或いはさもなければ構成されるコンピュー制御タシステムを示す。 核酸分子を配列決定するための方法の一例におけるフローチャートを示す。 核酸分子を配列決定するためのシステムを示す。 第１の垂直レベルで核酸分子を配列決定するためのシステムを示す。 第２の垂直レベルで核酸分子を配列決定するためのシステムを示す。 流体流路のアレイを使用して核酸分子を配列決定するためのシステムの第１の例を示す。 流体流路のアレイを使用して核酸分子を配列決定するためのシステムの第２の例を示す。 核酸分子を配列決定するためのコンピュータ化されたシステムを示す図である。 開放基板システムにおける異なる環境条件を伴うシステムを示す。 ラインスキャンカメラにおける方式を示し、時間遅延積分（ＴＤＩ）ラインスキャンカメラにおける画素の行を示す。 ラインスキャンカメラにおける方式を示し、赤色（Ｒ）画素、緑色（Ｇ）画素、及び、青色（Ｂ）画素を含むカラーラインスキャンカメラにおけるトリリニア画素方式を示す。 ラインスキャンカメラにおける方式を示し、赤色画素、緑色画素、及び、青色画素を含むカラーラインスキャンカメラにおけるバイリニア画素方式を示す。 ラインスキャンカメラにおける方式を示し、赤色画素、緑色画素、及び、青色画素を含むカラーラインスキャンカメラにおけるバイリニア画素方式を示す。 基板の回転動作中の基板の連続領域走査のための光学系を示す図である。 調整された光学歪みを使用して基板の回転動作中に基板を撮像するための光学系を示す。 調整された光学歪みを使用して基板の回転動作中に基板を撮像するための光学系を示す。 円柱レンズを使用して誘発された調整された光学歪みの一例を示す。 レーザ線を与えるためにレーザビームを拡大するための方式を概略的に示す。 レーザ線を与えるためにレーザビームを拡大するための方式を概略的に示す。 レーザビームを成形するための光学系を示す。 開放基板に結合された材料によって放出される信号を検出するための方式を示し、開放基板が回転して検出中に検出器システムが静止したままである方式を示す。 開放基板に結合された材料によって放出される信号を検出するための方式を示し、開放基板が静止したままであって検出中に検出器システムが回転する方式を示す。 開放基板に結合された材料によって放出される信号を検出するための方式を示し、開放基板への溶液の送出及び分散中に開放基板が回転する（左パネル）とともに回転検出器システムによる検出中に開放基板が静止したままである（右パネル）方式を示す。 交互配置された螺旋状撮像スキャンの第１の例を示す。 交互配置された撮像スキャンの第２の例を示す。 ネスト化された撮像スキャンの一例を示す。 ネスト化された円形撮像スキャンの構成を示す。 浸漬光学系の断面図を示す。 光学撮像中の典型的な温度勾配を概略的に示す。 基板の温度を調節するための典型的な方法を概略的に示す。 基板の温度を調節するための典型的な方法を概略的に示す。 基板の温度を調節するための典型的な方法を概略的に示す。 基板の温度を調節するための典型的な方法を概略的に示す。 基板の温度を調節するための典型的な方法を概略的に示す。 流体中の気泡形成を概略的に示す。 光学撮像システム用のアダプタを概略的に示す。 流体が分注された状態の基板を示す、気泡を移動させる典型的な方法を概略的に示す。 流体と接触している光学撮像対物レンズを示す、気泡を移動させる典型的な方法を概略的に示す。 基板上に浸漬流体を分注して除去するための方法を概略的に示す。 気泡を捕捉するための方法及び光学撮像対物レンズ用の典型的なアダプタを概略的に示す。 気泡を捕捉するための方法及び光学撮像対物レンズ用の典型的なアダプタを概略的に示す。 固定軸基板と、移動する流体及び光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。 並進軸基板と、静止する流体及び光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。 複数の固定基板と、移動する流体及び光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。 回転ステージ上の複数の移動基板と、静止する流体及び光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。 複数の固定基板及び移動する光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。 複数の移動基板と、静止する流体及び光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。 複数の移動基板と、静止する流体及び光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。 複数の処理ベイ間で移動される複数の基板を備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。 並進軸及び回転軸を共有して走査するとともに視野を独立して回転させる複数の撮像ヘッドを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。 並進軸及び回転軸を共有して走査するとともに視野を独立して回転させる複数の撮像ヘッドを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。 共有光学検出システムにより走査する複数のスピンドルを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。 複数の回転スピンドルを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。 検体を処理するための方法の一例におけるフローチャートを示す。 検体を単離するためのシステムの第１の例を示す図である。及び 検体を単離するためのシステムの第２の例を示す。 走査中の速度勾配を補償するための制御システムの例を示す。 基板の回転軸の同じ側に位置された２つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。 基板の回転軸の両側に位置される２つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。 ３つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。 ４つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。 ４つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。 ４つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。 ４つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。 基板の回転軸の同じ側に位置される２つの撮像ヘッドの連続するリング経路を示す。 基板の回転軸の両側に位置される２つの撮像ヘッドの連続するリング経路を示す。 基板の回転軸の同じ側に位置される２つの撮像ヘッドの千鳥状のリング経路を示す。 基板の回転軸の両側に位置される２つの撮像ヘッドの千鳥状のリング経路を示す。 基板の非径方向動作に起因する撮像ヘッドの回転走査方向を示す。 基板の非径方向動作に起因する撮像ヘッドの回転走査方向を示す。 検体検出又は検体分析のための方法の一例におけるフローチャートを示す。 表面の回転軸及び相対並進並びに撮像視野の回転軸を概略的に示す。 撮像視野を回転させるための光学系を概略的に示す。 撮像視野を回転させるための光学系を概略的に示す。 撮像視野を回転させるための光学系を概略的に示す。 最適な走査効率のための撮像ヘッドの位置決めの一例を示す。 最適な走査効率のための撮像ヘッドの位置決めの一例を示す。 最適な走査効率のための撮像ヘッドの位置決めの一例を示す。 生物学的検体を処理するための方法を概略的に示す。 生物学的検体を処理するための方法を概略的に示す。 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。 オリゴヌクレオチド被覆表面を核酸汚染物質に対して耐性があるようにする方法を示す。 オリゴヌクレオチド被覆表面を核酸汚染物質に対して耐性があるようにする方法を示す。 オリゴヌクレオチド被覆表面を核酸汚染物質に対して耐性があるようにする方法を示す。 オリゴヌクレオチド被覆表面を核酸汚染物質に対して耐性があるようにする方法を示す。 空間装填方式の一例を示す。 空間装填方式の他の例を示す。 多重サンプル処理方式を示す。 典型的な光学レイアウトを概略的に示す。 検体が固定されて成る基板を撮像することによって生成される画像の一例を示す。 診断手順から得られたデータの一例を示す。 診断手順のデータの例を示す。パネルＡ～Ｆは、異なる個別にアドレス可能な位置で走査された画像に関して計算された診断メトリックの空間プロットを示す。 フローベースの配列決定のデータの例を示す。 処理された画像からの典型的なデータを示す。 処理された画像からの典型的なデータを示す。 アラインメントされたゲノムリードのプロットを示す。 基準ゲノムにわたるアラインメントされたカバレッジ分布を示す。 流体バリアを維持するバリアシステムの部分断面図を示す。 図４７Ａのバリアシステムのチャンバの斜視図を示す。 サンプル又は試薬を基板上に螺旋状に装填するためのシステム及び方法を示す。 ビーズの六角形格子を伴う基板の典型的なコーティングを示す。 ビーズを基板上に装填するための方法を示し、ビーズを基板の特定の領域に装填する方法を示す。 ビーズを基板上に装填するための方法を示し、ビーズのサブセットを基板の特定の領域に装填するための方法を示す。 サンプル又は試薬を開放基板上に螺旋状に装填する方法を示す。
本発明の様々な実施形態を本明細書中で示して説明してきたが、当業者に明らかなように、そのような実施形態は単なる一例として与えられる。本発明から逸脱することなく、多くの変形、変更、及び、置換は当業者に想起し得る。本明細書中に記載される発明の実施形態の様々な代替案を使用できることが理解されるべきである。
本明細書で使用される「検体を処理する」という用語は、一般に、１つ以上のサンプル物質との相互作用の１つ以上の段階を指す。検体を処理することは、化学反応、生化学反応、酵素反応、ハイブリダイゼーション反応、重合反応、物理反応、任意の他の反応、又はそれらの組合せを、検体の存在下又は上で行うことを含み得る。検体の処理は、検体の物理的及び／又は化学的操作を含み得る。例えば、検体の処理は、化学的変化もしくは物理的変化の検出、材料、原子もしくは分子の追加もしくは減算、分子の確認、蛍光標識の存在の検出、フォルスター共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）相互作用の検出、又は蛍光の不在の推論を含み得る。「検体」という用語は、分子、細胞、生物学的粒子、又は生物を指し得る。幾つかの例では、分子は、生物学的サンプルから得られるか又はそれに由来する核酸分子、抗体、抗原、ペプチド、タンパク質、又は他の生物学的分子であり得る。検体は、細胞又は生物などの生物学的サンプルに由来し得る、及び／又はそれに由来し得る。検体は合成であってもよい。
本明細書中で使用される「配列決定」という用語は、一般に、核分子などの生体分子の配列を生成又は同定するプロセスを指す。そのような配列は、核酸塩基の配列（例えば、核酸塩基）を含み得る核酸配列であってもよい。配列決定は、例えば、一分子配列決定又は合成による配列決定であり得る。配列決定は、フローセル又は１つ以上のビーズなどの担体上に固定された鋳型核酸分子を使用して実施され得る。
本明細書で使用される「生物学的サンプル」という用語は、一般に、被検体又は試料からの任意のサンプルを指す。生物学的サンプルは、被検体又は試料からの流体又は組織であり得る。流体は、血液（例えば、全血）、唾液、尿、又は汗であり得る。組織は、臓器（例えば、肝臓、肺又は甲状腺）、又は例えば腫瘍などの細胞材料の塊に由来し得る。生物学的サンプルは、糞便サンプル、細胞の集合体（例えば、頬スワブ）、又は毛髪サンプルであり得る。生物学的サンプルは、無細胞又は細胞サンプルであり得る。生物学的サンプルの例としては、核酸分子、アミノ酸、ポリペプチド、タンパク質、炭水化物、脂肪又はウイルスが挙げられる。一例では、生物学的サンプルは、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）及び／又はリボ核酸（ＲＮＡ）などの１つ以上の核酸分子を含む核酸サンプルである。核酸分子は、無細胞又は無細胞核酸分子、例えば無細胞ＤＮＡ又は無細胞ＲＮＡであり得る。核酸分子は、ヒト、哺乳動物、非ヒト哺乳動物、類人猿、サル、チンパンジー、爬虫類、両生類、鳥類、又は植物源を含む様々な源に由来し得る。更に、サンプルは、限定されないが、血液、血清、血漿、硝子体、痰、尿、涙、汗、唾液、精液、粘膜排泄物、粘液、脊髄液、羊水、リンパ液などを含む無細胞配列を含む様々な動物体液から抽出され得る。無細胞ポリヌクレオチドは、起源が胎児であってもよく（妊娠している被検体から採取された流体を介して）、又は被検体自体の組織に由来してもよい。
本明細書で使用される「被検体」という用語は、一般に、生物学的サンプルが得られる個体を指す。被検体は、哺乳動物又は非哺乳動物であり得る。被検体は、サル、イヌ、ネコ、鳥、又はげっ歯類などの動物であり得る。被検体はヒトであり得る。被検体は患者であってもよい。被検体は、疾患の症状を呈している可能性がある。被検体は症候性であり得る。被検体は治療を受けている可能性がある。被検体は治療を受けていない可能性がある。被検体は、癌（例えば、乳癌、結腸直腸癌、脳癌、白血病、肺癌、皮膚癌、肝臓癌、膵臓癌、リンパ腫、食道癌又は子宮頸癌）又は感染性疾患などの疾患又は障害を有してもよく又は有すると疑われてもよい。被検体は、軟骨無形成症、アルファ－１抗トリプシン欠損症、抗リン脂質症候群、自閉症、常染色体優性多発性嚢胞腎疾患、シャルコー・マリー・トゥース、クリ・デュ・チャット、クローン病、嚢胞性線維症、デルカム病、ダウン症候群、デュアン症候群、デュシェンヌ型筋ジストロフィー、第Ｖ因子ライデン型血小板増加症、家族性高コレステロール血症、家族性地中海熱、脆弱ｘ症候群、ゴーシェ病、ヘモクロマトーシス、血友病、全前脳脊髄症、ハンチントン病、クラインフェルター症候群、マルファン症候群、筋緊張性ジストロフィー、神経線維腫症、Ｎｏｏｎａｎ症候群、骨形成不全症、パーキンソン病、フェニルケトン尿症、ポーランド異常、ポルフィリン、早老症、網膜色素変性、重症複合免疫不全、鎌状鎌状鎌状赤血球症、筋萎縮症、筋萎縮症、サラセミア、トリメチルアミン尿症、ターナー症候群、軟口蓋心顔面症候群、ＷＡＧＲ症候群、又は、ウィルソン病などの遺伝性疾患を有してもよく又は有すると疑われてもよい。
本明細書で使用される「核酸」、「核酸分子」、「核酸配列」、「核酸断片」、「オリゴヌクレオチド」及び「ポリヌクレオチド」という用語は、一般に、デオキシリボヌクレオチドもしくはデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）もしくはリボヌクレオチドもしくはリボ核酸（ＲＮＡ）、又はそれらの類似体など、様々な長さを有し得るポリヌクレオチドを指す。核酸の非限定的な例としては、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ゲノムＤＮＡ又は合成ＤＮＡ／ＲＮＡ又は遺伝子もしくは遺伝子フラグメントのコード領域又は非コード領域、連結分析から定義される複数の遺伝子座（１つの遺伝子座）、エクソン、イントロン、メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）、トランスファーＲＮＡ、リボソームＲＮＡ、低分子干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、ショートヘアピンＲＮＡ（ｓｈＲＮＡ）、マイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）、リボザイム、ｃＤＮＡ、組換え核酸、分枝核酸、プラスミド、ベクター、任意の配列の単離されたＤＮＡ、任意の配列の単離されたＲＮＡが挙げられる。核酸分子は、少なくとも約１０核酸塩基（「塩基」）、２０塩基、３０塩基、４０塩基、５０塩基、１００塩基、２００塩基、３００塩基、４００塩基、５００塩基、１キロ塩基（ｋｂ）、２ｋｂ、３、ｋｂ、４ｋｂ、５ｋｂ、１０ｋｂ、２０ｋｂ、３０ｋｂ、４０ｋｂ、５０ｋｂ、１００ｋｂ、２００ｋｂ、３００ｋｂ、４００ｋｂ、５００ｋｂ、１メガベース（Ｍｂ）、又はそれを超える長さを有し得る。核酸分子（例えば、ポリヌクレオチド）は、４つの天然ヌクレオチド塩基、すなわち、アデニン（Ａ）；シトシン（Ｃ）；グアニン（Ｇ）；及びチミン（Ｔ）（ポリヌクレオチドがＲＮＡである場合、チミン（Ｔ）についてはウラシル（Ｕ））の配列を含むことができる。核酸分子は、１つ以上の（１又は複数の）非標準ヌクレオチド、（１又は複数の）ヌクレオチド類似体及び／又は（１又は複数の）修飾ヌクレオチドを含み得る。
ヌクレオチド類似体の例としては、イノシン、ジアミノプリン、５－フルオロウラシル、５－ブロモウラシル、５－クロロウラシル、５－ヨードウラシル、ヒポキサンチン、キサンチン、デアザキサンチン、デアザグアニン、イソシトシン、イソグアニン、４－アセチルシトシン、５－（カルボキシヒドロキシルメチル）ウラシル、５－カルボキシメチルアミノメチル－２－チオウリジン、５－カルボキシメチルアミノメチルウラシル、ジヒドロウラシル、ベータ－Ｄ－ガラクトシルケオシン、Ｎ６－イソペンテニルアデニン、１－メチルグアニン、１－メチルイノシン、２，２－ジメチルグアニン、２－メチルアデニン、２－メチルグアニン、３－メチルシトシン、５－メチルシトシン、Ｎ６－アデニン、７－メチルグアニン、５－メチルアミノメチルウラシル、５－メトキシアミノメチル－２－チオウラシル、ベータ－Ｄ－マンノシルケオシン、５’－メトキシカルボキシメチルウラシル、５－メトキシウラシル、２－メチルチオ－Ｄ４６－イソペンテニルアデニン、ウラシル－５－オキシ酢酸酸（ｖ）、ウィブトキソシン、シュードウラシル、クエオシン、２－チオシトシン、５－メチル－２－チオウラシル、２－チオウラシル、４－チオウラシル、５－メチルウラシル、ウラシル－５－オキシ酢酸メチルエステル、ウラシル－５－オキシ酢酸（ｖ）、５－メチル－２－チオウラシル、３－（３－アミノ－３－Ｎ－２－カルボキシプロピル）ウラシル、（ａｃｐ３）ｗ、２，６－ジアミノプリン、エチニルヌクレオチド塩基、１－プロピニルヌクレオチド塩基、アジドヌクレオチド塩基、ホスホロセレノエート核酸、及び、（例えば、酸化、還元、及び／又はアルキル、ヒドロキシアルキル、ヒドロキシル、又はハロゲン部分による）それらの修飾バージョンが挙げられるが、これらに限定されない。幾つかの場合、ヌクレオチドは、そのリン酸部分に、三リン酸部分への修飾を含む修飾を含み得る。修飾の更なる非限定的な例としては、より長いリン酸鎖（例えば、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個又はそれを超えるホスフェート部分を有するホスフェート鎖）、チオール部分による修飾（例えば、アルファ－チオ三リン酸及びベータ－チオ三リン酸）、及び、セレン部分による修飾（例えば、ホスホロセレノエート核酸）が挙げられる。また、核酸分子は、塩基部分（例えば、典型的には相補的ヌクレオチドと水素結合を形成するために利用可能な１つ以上の原子及び／又は典型的には相補的ヌクレオチドと水素結合を形成することができない１つ以上の原子において、）、糖部分又はリン酸骨格において修飾され得る。また、核酸分子は、Ｎ－ヒドロキシスクシンイミドエステル（ＮＨＳ）などのアミン反応性部分の共有付着を可能にするために、アミノアリル－ｄＵＴＰ（ａａ－ｄＵＴＰ）及びアミノヘキシルアミド－ｄＣＴＰ（ａｈａ－ｄＣＴＰ）などのアミン修飾基を含有し得る。本開示のオリゴヌクレオチド中の標準的なＤＮＡ塩基対又はＲＮＡ塩基対の代替物は、例えば、ビット／立方ｍｍでのより高い密度、より高い安全性（天然毒素の偶発的又は意図的な合成に対する耐性）、光プログラム化ポリメラーゼにおけるより容易な識別、及び／又は、より低い二次構造を提供し得る。ヌクレオチド類似体は、ヌクレオチド検出のために検出可能な部分と反応又は結合することができる。
本明細書で使用される「ヌクレオチド」という用語は、一般に、任意のヌクレオチド又はヌクレオチド類似体を指す。ヌクレオチドは、天然に存在してもよく、又は天然に存在しなくてもよい。ヌクレオチド類似体は、修飾された、合成された、又は操作されたヌクレオチドであり得る。ヌクレオチド類似体は、天然に存在しなくてもよく、又は非標準塩基を含んでもよい。天然に存在するヌクレオチドは、カノニカル塩基を含み得る。ヌクレオチド類似体は、修飾ポリリン酸鎖（例えば、フルオロフォアにカップリングされた三リン酸）を含み得る。ヌクレオチド類似体は標識を含み得る。ヌクレオチド類似体は、（例えば、可逆的に終端される）末端化され得る。ヌクレオチド類似体は、代替塩基を含み得る。
「増幅する」、「増幅」及び「核酸増幅」という用語は互換的に使用され、一般に、核酸又は鋳型の１つ以上のコピーを生成することを指す。例えば、ＤＮＡの「増幅」は、一般に、ＤＮＡ分子の１つ以上のコピーを生成することを指す。核酸の増幅は、線形、指数関数、又はそれらの組合せであってもよい。増幅は、エマルジョン系であってもよく、非エマルジョン系であってもよい。本明細書に開示される方法と組み合わせて使用され得る核酸増幅反応の非限定的な例としては、逆転写、プライマー伸長、ポリメラーゼ連鎖反応（例えば、ＰＣＲ）、リガーゼ連鎖反応、ヘリカーゼ依存性増幅、非対称増幅、ローリングサークル増幅、及び多置換増幅（ＭＤＡ）が挙げられる。ＰＣＲが使用される場合、リアルタイムＰＣＲ、対立遺伝子特異的ＰＣＲ、アセンブリＰＣＲ、非対称ＰＣＲ、デジタルＰＣＲ、エマルジョンＰＣＲ、ダイヤルアウトＰＣＲ、ヘリカーゼ依存性ＰＣＲ、ネステッドＰＣＲ、ホットスタートＰＣＲ、逆ＰＣＲ、メチル化特異的ＰＣＲ、ミニプリマーＰＣＲ、マルチプレックスＰＣＲ、ネステッドＰＣＲ、オーバーラップ伸長ＰＣＲ、熱非対称インターレースＰＣＲ及びタッチダウンＰＣＲを含む非限定的な例で、任意の形態のＰＣＲが使用され得る。更に、増幅は、増幅に関与又は促進する様々な成分（例えば、（１又は複数の）プライマー、鋳型、ヌクレオチド、ポリメラーゼ、緩衝成分、補助因子など。）を含む反応混合物中で行うことができる。幾つかの場合、反応混合物は、文脈に依存しないヌクレオチドの取り込みを可能にする緩衝液を含む。非限定的な例としては、マグネシウムイオン、マンガンイオン及びイソクエン酸緩衝液が挙げられる。そのような緩衝液の更なる例は、Ｔａｂｏｒ，Ｓ．ｅｔ ａｌ．Ｃ．Ｃ．ＰＮＡＳ，１９８９，８６，４０７６－４０８０並びに米国特許第５，４０９，８１１号及び第５，６７４，７１６号に記載されており、これらの各々は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
「分注する」及び「分散させる」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。場合によっては、分注は分散を含むことができ、及び／又は分散は分注を含むことができる。分注は、一般に、試薬、溶液、又は他の物体などを分注、堆積、提供、又は供給することを指す。分注は、分散を含むことができ、これは一般に拡散を指すことができる。
単一分子からのクローン増幅のための有用な方法としては、ローリングサークル増幅（ＲＣＡ）（Ｌｉｚａｒｄｉ ｅｔ ａｌ．、Ｎａｔ．Ｇｅｎｅｔ．１９：２２５－２３２（１９９８）、参照により本明細書に組み込まれる）、ブリッジＰＣＲ（Ａｄａｍｓ ａｎｄ Ｋｒｏｎ、Ｍｅｔｈｏｄ単一の固体支持体に結合した２つのプライマーで核酸の増幅を行うための、Ｍｏｓａｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｉｎｃ．（マサチューセッツ州ウィンターヒル）；ホワイトヘッド生物医学研究所、マサチューセッツ州ケンブリッジ、（１９９７）；Ａｄｅｓｓｉ ｅｔ ａｌ．、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．２８：Ｅ８７（２０００）；Ｐｅｍｏｖ ｅｔ ａｌ．、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．３３：ｅ１１（２００５）；又はＵＳＰａｔ．Ｎｏ．５，６４１，６５８、それぞれ参照により本明細書に組み込まれる）、ポロニー生成（Ｍｉｔｒａ ｅｔ ａｌ．、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ １００：５９２６－５９３１（２００３）；Ｍｉｔｒａ ｅｔ ａｌ．、Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．３２０：５５－６５（２００３）、これらのそれぞれは参照により本明細書に組み込まれる）、エマルジョン（Ｄｒｅｓｓｍａｎ ｅｔ ａｌ．、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ １００：８８１７－８８２２（２００３）、参照により本明細書に組み込まれる）又はビーズベースのアダプタライブラリへのライゲーション（Ｂｒｅｎｎｅｒ ｅｔ ａｌ．、Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．１８：６３０－６３４（２０００）；Ｂｒｅｎｎｅｒ ｅｔ ａｌ．、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ ９７：１６６５－１６７０（２０００））；Ｒｅｉｎａｒｔｚ、ｅｔ ａｌ．、Ｂｒｉｅｆ Ｆｕｎｃｔ．Ｇｅｎｏｍｉｃ Ｐｒｏｔｅｏｍｉｃ １：９５－１０４（２００２）、これらのそれぞれは参照により本明細書に組み込まれる）が挙げられる。
本明細書で使用される「検出器」という用語は、一般に、１つ以上の組み込まれたヌクレオチド又は蛍光標識の存在又は非存在を示す信号を含む、信号を検出することができる装置を指す。検出器は、複数の信号を検出することができる。信号又は複数の信号は、配列決定反応（例えば、プライマー伸長反応中の配列決定）などの生物学的反応中、実質的に生物学的反応中、又は生物学的反応の後にリアルタイムで検出され得る。場合によっては、検出器は、信号を検出することができる光学部品及び／又は電子部品を含むことができる。「検出器」という用語は、検出方法で使用され得る。検出方法の非限定的な例としては、光学検出、分光検出、静電検出、電気化学検出、音響検出、磁気検出などが挙げられる。光学的検出方法には、光吸収、紫外可視（ＵＶ－ｖｉｓ）光吸収、赤外光吸収、光散乱、レイリー散乱、ラマン散乱、表面増強ラマン散乱、ミー散乱、蛍光、発光、及び燐光が含まれるが、これらに限定されない。分光検出方法としては、質量分析、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法、及び赤外分光法が挙げられるが、これらに限定されない。静電検出方法としては、例えばゲル電気泳動などのゲルベースの技術が挙げられるが、これらに限定されない。電気化学的検出方法としては、増幅産物の高速液体クロマトグラフィー分離後の増幅産物の電気化学的検出が挙げられるが、これに限定されない。
本明細書で使用される「連続領域走査」という用語は、一般に、光学撮像システム及び検出器を使用する回転基板上のリング、螺旋、又は円弧の領域走査を指す。連続領域走査は、非直線経路に沿って基板又はアレイを走査することができる。これに代えて又は加えて、連続領域走査は、直線又は実質的に直線の経路に沿って基板又はアレイを走査することができる。検出器は、連続領域走査検出器であってもよい。走査方向は、物体回転動作がθ方向である（Ｒ，θ）座標系における実質的にθであり得る。走査システムによって撮像された物体（基板）上の任意の視野にわたって、見かけの速度は、物体上の視野点
Figure 2022526715000002
の半径方向位置（Ｒ）によって変化し得る。連続領域走査検出器は、全ての画像位置に対して同じ速度で走査することができ、したがって、湾曲した（又は円弧状又は非直線の）走査において全ての撮像点に対して正しい走査速度で動作することができない可能性がある。したがって、走査は、走査速度とは異なる速度で移動する撮像されたフィールド点の速度ぼけによって乱される可能性がある。連続的な回転領域走査は、この接線速度のぼけを実質的に補償するためにアルゴリズム的、光学的、及び／又は電子的補正を行い、それによってこの走査収差を低減する光学検出システム又は方法を含むことができる。例えば、補償は、差分速度ぼけを補償するために回転基板上の異なる半径に対応する様々な画像位置で差分速度ぼけをデコンボリューションする画像処理アルゴリズムを使用することによってアルゴリズム的に達成される。場合によっては、カメラ又はスキャナは、差分速度ぼけを補償するためにぼけを適用又は使用することができる。
別の例では、補償は、アナモフィック倍率勾配を使用することによって達成される。これは、走査方向を横切る２つ以上の基板位置で異なる量だけ１つの軸（アナモフィック倍率）で基板を拡大するのに役立ち得る。アナモフィック倍率勾配は、２つ以上の位置の撮像速度を実質的に等しくなるように変更し、それによって基板上の２つの位置の接線速度差を補償することができる。この補償は、基板上の異なる半径での視野にわたる異なる速度勾配を考慮するように調整可能であり得る。
撮像視野は、各々が異なる速度で走査するように電子的に制御することができる２つ以上の領域に分割することができる。これらの速度は、各領域内の平均投影物体速度に調整することができる。領域は、１つ以上のビームスプリッタ又は１つ以上のミラーを使用して光学的に画定されてもよい。２つ以上の領域は、２つ以上の検出器に向けられてもよい。領域は、単一の検出器のセグメントとして定義することができる。
本明細書で使用される「連続領域走査検出器」という用語は、一般に、走査が相対動作する物体の画像に電子的に同期される走査領域にわたって連続的に積分することができる撮像アレイセンサを指す。連続領域走査検出器は、時間遅延積分（ＴＤＩ）電荷結合素子（ＣＣＤ）、ハイブリッドＴＤＩ、又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）擬似ＴＤＩ素子を含むことができる。例えば、連続領域走査検出器は、ＴＤＩラインスキャンカメラを備えることができる。
本明細書で使用される「開放基板」という用語は、一般に、単一の活性面が基板の法線方向から任意の点で物理的にアクセス可能である実質的に平坦な基板を指す。実質的に平面とは、マイクロメートルレベル又はナノメートルレベルの平面性を指し得る。或いは、実質的に平面とは、ナノメートルレベル未満又はマイクロメートルレベルより大きい（例えば、ミリメートルレベル）平面度を指し得る。
本明細書で使用される「アナモフィック倍率」という用語は、一般に、画像の２つの軸間の差分倍率を指す。アナモフィック倍率勾配は、第２の軸の変位を横切る第１の軸のアナモフィック倍率の差を含んでもよい。第２の軸における倍率は、１であってもよく、又はフィールドにわたって実質的に一定である任意の他の値であってもよい。
本明細書で使用される「視野」という用語は、一般に、検出器の活性領域に光学的にマッピングされたサンプル又は基板上の領域を指す。
開放基板を使用した検体の処理
従来のマイクロ流体システムは、多数の細長いチャネルを含む基板を利用してきた。そのような基板の典型的なフローセルジオメトリは、２つの競合する要件、すなわち、１）体積を最小化して試薬使用量を最小化すること、２）有効水力直径を最大化して流れ時間を最小化すること、の間で妥協する必要性を導入する。このトレードオフは、大量の洗浄量、したがって完了までに長い時間を必要とし得る洗浄作業にとって特に重要であり得る。トレードオフは、層状領域の流れを規定するポアズイユ方程式によって示され、したがって、そのようなフローセル形状を利用するマイクロ流体システムに固有のものである。また、そのようなフローセル形状は、汚染の影響を受けやすい可能性がある。そのようなフローセル形状は、マイクロ流体システム内の有限の限られた数のチャネルを可能にするので、そのような有限数のチャネルは、異なる検体、試薬、薬剤、及び／又は緩衝液を含む複数の異なる混合物間で共有され得る。同じチャネルを流れる流体の内容物が汚染される可能性がある。
本明細書では、少なくとも上述の問題に対処することができる開放基板又はフローセルジオメトリを使用して検体を処理するための装置、システム、及び方法が記載される。装置、システム及び方法は、検体と流体（例えば、試薬、薬剤、緩衝液、他の検体などを含む流体）との間の反応又は相互作用を含む任意の用途又はプロセスを容易にするために使用され得る。そのような反応又は相互作用は、化学的（例えば、ポリメラーゼ反応）又は物理的（例えば、変位）であり得る。本明細書に記載のシステム及び方法は、より速い試薬送出及び表面積あたりに必要な試薬のより少ない体積など、より高い効率から利益を得ることができる。本明細書に記載のシステム及び方法は、ある試薬から次の試薬へのキャリーオーバの供給源となり得るマルチポートバルブから供給されるマイクロ流体チャネルフローセルに共通の汚染問題を回避することができる。装置、システム、及び方法は、より短い完了時間、より少ないリソース（例えば、様々な試薬）の使用、及び／又はシステムコストの削減から利益を得ることができる。開放基板又はフローセル形状は、本明細書に記載されるように、核酸分子、タンパク質分子、抗体、抗原、細胞、及び／又は生物などの任意の検体を処理するために使用され得るが、これらに限定されない。開放基板又はフローセル形状は、本明細書に記載されるように、合成による配列決定、ライゲーションによる配列決定、増幅、プロテオミクス、単一細胞処理、バーコード化、及びサンプル調製などの任意の用途又はプロセスに使用することができるが、これらに限定されない。
システム及び方法は、個別にアドレス可能な位置のアレイ（平面アレイなど）を含む基板を利用することができる。各位置又はそのような位置のサブセットは、検体（例えば、核酸分子、タンパク質分子、炭水化物分子など）を固定されていてもよい。例えば、検体は、ビーズなどの支持体を介して個別にアドレス可能な位置に固定され得る。基板に固定された複数の検体は、テンプレート検体のコピーであり得る。例えば、複数の検体は、配列相同性を有し得る。他の例では、基板に固定された複数の検体は異なっていてもよい。複数の検体は、同じタイプの検体（例えば、核酸分子）であってもよく、又は異なるタイプの検体（例えば、核酸分子、タンパク質分子など）の組合せであってもよい。基板の１つ以上の表面は、周囲の開放環境に曝され、そのような周囲の開放環境からアクセス可能であり得る。例えば、アレイは、そのような周囲の開放環境から露出されてアクセス可能であってもよい。場合によっては、本明細書の他の箇所で説明するように、周囲の開放環境は、より大きな制御された環境で制御及び／又は制限されてもよい。
試薬は、複数の位置に基板に分注されてもよく、及び／又は複数の試薬は、異なる機構を介して単一の位置に基板に分注されてもよい。場合によっては、（複数の位置への、及び／又は単一の位置への複数の試薬の）分注は、基板とディスペンサ（例えば、ノズル）との相対動作によって達成され得る。例えば、試薬は、第１の位置で基板に分注され、その後、基板の動きによって引き起こされる力（例えば、遠心力、求心力、慣性力など）のために第１の位置とは異なる第２の位置に移動することができる。別の例では、試薬は基準位置に分注されてもよく、基板は、試薬が基板の複数の位置に分注されるように基準位置に対して移動されてもよい。場合によっては、（複数の位置への、及び／又は単一の位置への複数の試薬の）分注は、基板とディスペンサとの間の相対動作なしに達成され得る。例えば、複数のディスペンサを使用して、試薬を異なる位置に、及び／又は複数の試薬を単一の位置に、又はそれらの組合せ（例えば、複数の位置への複数の試薬）に分注することができる。別の例では、風などの外力（例えば、圧力差を伴う）を基板の１つ以上の表面に加えて、基板を横切る異なる位置に試薬を導くことができる。別の例において、試薬を分注するための方法（例えば、複数の位置へ、及び／又は複数の試薬を単一の位置へ）は、振動を含み得る。そのような例では、試薬は、基板（又は基板の表面）の単一の領域又は複数の領域に分配又は分注され得る。次いで、基板（又はその表面）は振動を受けることができ、これにより、試薬を基板（又は表面）にわたって異なる位置に広げることができる。これに代えて、又はこれと併せて、この方法は、機械的、電気的、物理的、又は他の手段を使用して試薬を基板に分注することを含んでもよい。例えば、溶液は基板上に分注されてもよく、物理的スクレーパ（例えば、スキージ）を使用して、分注された材料を広げるか、又は試薬を異なる位置に広げることができ、及び／又は基板にわたって所望の厚さ又は均一性を得ることができる。有益には、そのような柔軟な分注は、試薬の汚染なしに達成され得る。ある場合には、ある体積の試薬が第１の位置で基板に分注され、その後、第１の位置とは異なる第２の位置に移動する場合、その体積の試薬は、１つ以上の移動経路が試薬でコーティングされるように、１つ以上の経路を移動することができる。場合によっては、そのような１つ以上の移動経路は、基板の所望の表面領域（例えば、全表面領域、（１又は複数の）部分表面領域など）を含むことができる。
試薬は、被覆されない表面又は基板上に所望の流速で分注され得る。流体分注の流量は、約（例えば、周囲温度、又は約２５℃で、）１ピコリットル／分、１０ピコリットル／分、１００ピコリットル／分、１ナノリットル／分、１０ナノリットル／分、１００ナノリットル／分、１マイクロリットル／分、１０マイクロリットル／分、１００マイクロリットル／分、１ミリリットル／分、１０ミリリットル／分、１００ミリリットル／分、最大１リットル／分であってもよい。流体分注の流量は、これらの流量のいずれかの間であってもよい。流体分注の流量は、これらの流量の少なくともいずれかであってもよい。或いは、流体分注の流量は、これらの流量のうちの最大でもいずれでもよい。流量は、試薬又は溶液層の所望の特性（例えば、厚さ）に従って調整することができる。
溶液は、試薬、サンプル、又は任意の有用な物質を含み得る。溶液は、望ましい流動特性を有する流体を含み得る。例えば、流体は、温度可変粘度を有してもよい。溶液は、非ニュートン流体を含んでもよい。溶液は、剪断減粘性（チキソトロピー）流体又は剪断増粘性流体などのべき乗則流体を含んでもよい。溶液はニュートン流体を含み得る。
場合によっては、基板は軸を中心に回転可能であってもよい。検体は、回転中に基板に固定されてもよい。試薬（例えば、ヌクレオチド、抗体、洗浄試薬、酵素など）は、基板の回転（例えば、高い回転速度で回転する）の前又は間に基板上に分注されて、アレイを試薬でコーティングし、検体が試薬と相互作用することを可能にすることができる。例えば、検体が核酸分子であり、試薬がヌクレオチドを含む場合、核酸分子は、１つ以上のヌクレオチドを組み込むか又はそうでなければ反応する（例えば、一過性に結合する）ことができる。別の例では、検体がタンパク質分子である場合、及び試薬が抗体を含む場合、タンパク質分子は１つ以上の抗体に結合するか又は他の方法で反応し得る。別の例では、試薬が洗浄試薬を含む場合、基板（及び／又は基板上の検体）は、任意の未反応（及び／又は未結合）試薬、薬剤、緩衝液、及び／又は他の粒子で洗浄され得る。
場合によっては、基板は、本明細書の他の箇所で説明するように、任意のベクトル又は方向に移動可能であってもよい。例えば、そのような動きは非直線（例えば、軸を中心とした回転において）であってもよい。別の例では、そのような動きは直線であってもよい。他の例では、動作は、直線動作と非直線動作とのハイブリッドであってもよい。検体は、任意のそのような動きの間に基板に固定されてもよい。試薬（例えば、ヌクレオチド、抗体、洗浄試薬、酵素など）は、基板の移動前又は移動中に基板上に分注されて、アレイの試薬によるコーティングを容易にし、検体が試薬と相互作用することを可能にすることができる。
場合によっては、基板が回転可能である場合、回転中に部分的に半径方向（すなわち、回転軸から離れている）に拘束されていない紡糸試薬を導く接線慣性によって、基板を横切る高速コーティングが達成されてもよく、これは一般に遠心力と呼ばれる現象である。高速回転は、少なくとも１回転／分（ｒｐｍ）、少なくとも２ｒｐｍ、少なくとも５ｒｐｍ、少なくとも１０ｒｐｍ、少なくとも２０ｒｐｍ、少なくとも５０ｒｐｍ、少なくとも１００ｒｐｍ、少なくとも２００ｒｐｍ、少なくとも５００ｒｐｍ、少なくとも１，０００ｒｐｍ、少なくとも２，０００ｒｐｍ、少なくとも５，０００ｒｐｍ、少なくとも１万ｒｐｍ、又はそれを超える回転速度を含み得る。基板を横切って試薬を導くこのモードは、本明細書では遠心又は慣性ポンピングと呼ばれることがある。慣性力は、基板の任意のタイプの動作（例えば、回転動作、非回転動作、直線動作、非直線動作、加速動作などで）中に任意の方向に基板を横切って非拘束試薬を導くことができる。
出力を生成するための試薬の分注の前、間、又は後に、基板上の検出領域から１つ以上の信号（光信号など）を検出することができる。例えば、出力は、検体の処理から得られた中間結果又は最終結果であってもよい。信号は、複数の場合に検出され得る。分注、回転（又は他の動き）、及び／又は検出動作は、任意の順序で（独立して又は同時に）、検体を処理するために任意の回数繰り返すことができる。幾つかの例において、基板は、試薬の連続的な分注の間に洗浄され得る（例えば、洗浄試薬を分注することによって）。１つ以上の検出動作を所望の時間枠内で実行することができる。例えば、検出動作は、約１分、５０秒、４０秒、３０秒、２０秒、１０秒、又は１０秒未満以内に実行することができる。場合によっては、少なくとも２つの検出動作を１分、５０秒、４０秒、３０秒、２０秒、１０秒、又は１０秒未満など以内に実行することができる。場合によっては、少なくとも３つの検出動作を１分、５０秒、４０秒、３０秒、２０秒、１０秒、又は１０秒未満以内に実行することができる。
生物学的検体を処理するための方法であって、生物学的検体が固定されたアレイを含む基板を提供することを含み、基板が中心軸に対して回転可能である、方法が本明細書で提供される。場合によっては、アレイは平面アレイとすることができる。幾つかの例では、アレイはウェルのアレイであり得る。場合によっては、基板はテクスチャード加工及び／又はパターニングすることができる。この方法は、基板を横切って溶液を導くことと、基板の回転中に溶液を生物学的検体と接触させることとを含むことができる。溶液は、基板をコーティングし、アレイに固定された生物学的検体と接触させるために、基板に対して半径方向（例えば、外側）に向けられてもよい。幾つかの例では、溶液は複数のプローブを含み得る。場合によっては、溶液は洗浄溶液であってもよい。この方法は、生物学的検体を、複数のプローブのうちの少なくとも１つのプローブと生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に供することを含み得る。反応は、生物学的検体に結合された少なくとも１つのプローブから１つ以上の信号を生成し得る。この方法は、１つ以上の信号を検出し、それによって生物学的検体を分析することを含むことができる。
他の場合では、生物学的検体を処理するための方法であって、生物学的検体を固定したアレイを含む基板を提供することを含み、基板が基準軸に対して移動可能である、方法が本明細書で提供される。この方法は、基板を横切って溶液を導くことと、基板の移動中に溶液を生物学的検体と接触させることとを含むことができる。場合によっては、動きは直線的であり得る。場合によっては、動きは非直線であり得る。場合によっては、動作は、直線動作と非直線動作とのハイブリッドであり得る。
他の場合では、生物学的検体を処理する方法であって、生物学的検体を固定したアレイを含む基板を提供することを含む方法が本明細書で提供される。幾つかの例では、本方法は、基板及び／又はアレイ上の２つの異なる位置に溶液を分注することを含むことができる。場合によっては、本方法は、複数のディスペンサを使用するなどして、基板及び／又はアレイ上の単一の位置に複数の溶液を分注することを含むことができる。場合によっては、本方法は、基板及び／又はアレイ上の複数の位置に複数の溶液を分注することを含むことができる。場合によっては、本方法は、単一の位置に単一の溶液を分注することを含むことができる。基板は、１つ以上のディスペンサに対して相対動作してもよい。基板は、１つ以上のディスペンサに対して静止していてもよい。１つ以上の分注動作を所望の時間枠内で実行することができる。例えば、１分以内、５０秒以内、４０秒以内、３０秒以内、２０秒以内、１０秒以内、１０秒未満で分注動作を行うことができる。場合によっては、少なくとも２つの分注動作を１分、５０秒、４０秒、３０秒、２０秒、１０秒、又は１０秒未満など以内に実行することができる。場合によっては、少なくとも３つの分注動作を１分、５０秒、４０秒、３０秒、２０秒、１０秒、又は１０秒未満以内に実行することができる。
本明細書に開示される１つ以上の方法の任意の動作又はプロセスは、所望の時間枠内で実行され得る。場合によっては、本明細書に開示された２つ以上の動作又はプロセスの組合せは、所望の時間枠内で実行されてもよい。例えば、分注動作及び検出方法がいずれも、１分以内、５０秒以内、４０秒以内、３０秒以内、２０秒以内、１０秒以内、１０秒未満で実行されてもよい。場合によっては、少なくとも２つの分注及び検出動作は、１分、５０秒、４０秒、３０秒、２０秒、１０秒、又は１０秒未満など以内に実行することができる。場合によっては、少なくとも３つの分注及び検出動作は、１分、５０秒、４０秒、３０秒、２０秒、１０秒、又は１０秒未満以内に実行することができる。
本明細書に開示される１つ以上の方法は、時間がかかり高価であり得る検体（例えば、核酸分子）のバーコード化の必要性を排除することができる。例えば、本明細書の他の箇所に記載されているように、バーコード化の代わりに、又はバーコード化に加えて、基板及び／又はアレイは、検体を識別するために空間的に指標付けされてもよい。本明細書に開示される１つ以上の方法は、個々の検体（例えば、個々の核酸分子）の固有のバーコード化の必要性を排除することができる。
生物学的検体は、サンプルに由来する任意の検体であり得る。例えば、生物学的検体は、高分子、例えば核酸分子、炭水化物、タンパク質、脂質などであり得る。生物学的検体は、複数の高分子基、例えば糖タンパク質、プロテオグリカン、リボザイム、リポソームなどを含み得る。生物学的検体は、抗体、抗体断片、又はその操作された変異体、抗原、細胞、ペプチド、ポリペプチドなどであり得る。場合によっては、生物学的検体は核酸分子を含む。核酸分子は、少なくとも約１０、１００、１０００、１万、１０万、１００万、１０００万、１億、１０億又はそれ以上のヌクレオチドを含み得る。これに代えて又は加えて、核酸分子は、最大で約１０億、１億、１０００万、１００万、１０万、１万、１０００、１００、１０又はそれ未満のヌクレオチドを含み得る。核酸分子は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の幾つかのヌクレオチドを有し得る。幾つかの場合、核酸分子はまた、Ｎ－ｍｅｒが結合し得る共通の配列を含み得る。Ｎ－ｍｅｒは、１、２、３、４、５又は６個のヌクレオチドを含んでもよく、共通の配列に結合し得る。幾つかの場合、核酸分子を増幅して、基板に結合した、又は基板と会合するか又は基板に固定され得るビーズに結合した核酸分子のコロニーを生成し得る。幾つかの例では、核酸分子をビーズに付着させ、核酸反応、例えば増幅に供して、ビーズに付着した核酸分子のクローン集団を生成することができる。
任意の所定の核酸サンプル中の核酸分子はそれぞれ、キー配列を含み得る。キー配列は合成配列であり得る。幾つかの例において、キー配列は、最大で約６塩基長、５塩基長、４塩基長、３塩基長、２塩基長又は１塩基長であり得る。或いは、キー配列は６塩基長より長くてもよい。キー配列は、発信サンプルを示すことができる。例えば、キー配列は、複数のサンプルの各サンプルが固有のキー配列を有するように、サンプルに固有であり得る。単一のサンプル中の個々の検体は、同じキー配列を共有し得る。或いは、各サンプルは、基板上に装填されたときに、その直近のサンプル間に固有のキー配列を有し得る。有益なことに、異なるキー配列を含む２つのサンプルが基板上の隣接領域又はそうでなければ近接領域に装填される場合、比較的短いリード（例えば、個々の分子を分化させるように構成された固有のバーコード配列のリードよりもはるかに短い）を有する領域（例えば、スピルオーバーなどに起因して隣接領域に不注意に装填される外側の核酸分子）間に交差汚染がある場合でも、異なるサンプルに由来する核酸分子は、異なるキー配列に基づいて容易に区別され得る。
基板は、固体基板であってもよい。基板は、ゴム、ガラス、シリコン、アルミニウム、銅、チタン、クロム、又は鋼などの金属、酸化チタン又は窒化ケイ素などのセラミック、ポリエチレン（ＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリアセチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエポキシド、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フェノールホルムアルデヒド（ＰＦ）、メラミンホルムアルデヒド（ＭＦ）、尿素ホルムアルデヒド（ＵＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、フラン、シリコーン、ポリスルホンなどのプラスチック、前述の材料のいずれかの任意の混合物、又は任意の他の適切な材料のうちの１つ以上を全体又は部分的に含んでもよい。基板は、アルミニウム、銅、銀、もしくは金などの金属、酸化ケイ素（ＳｉｘＯｙ、ここで、ｘ、ｙは、任意の可能な値をとることができる）などの酸化物、ＳＵ８などのフォトレジスト、アミノシランもしくはヒドロゲルなどの表面コーティング、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミドデキストラン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、もしくは前述の材料のいずれかの任意の組合せ、又は任意の他の適切なコーティングの１つ以上の層で全体的又は部分的にコーティングされてもよい。基板は、可視光に対して完全に又は部分的に不透過であってもよい。場合によっては、基板は、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９７％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、少なくとも９９．５％、又は１００％可視光に対して不透過であり得る。基板は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の不透過度を有することができる。基板は、可視光を完全に又は部分的に透過してもよい。場合によっては、基板は、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９７％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、少なくとも９９．５％、又は１００％可視光を透過してもよい。基板は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の透過度を有することができる。場合によっては、照明出力（例えば、レーザ出力）は、基板の不透過度又は透過度に基づいて調整されてもよい。１つ以上の層は、少なくとも１ナノメートル（ｎｍ）、少なくとも２ｎｍ、少なくとも５ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも１マイクロメートル（μｍ）、少なくとも２μｍ、少なくとも５μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも５００μｍ、又は少なくとも１ミリメートル（ｍｍ）の厚さを有することができる。１つ以上の層は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の厚さを有することができる。基板の表面は、本明細書に記載のバインダ又はリンカーのいずれかを含むように修飾されてもよい。基板の表面は、アミン、エステル、ヒドロキシル、エポキシドなど、又はそれらの組合せなどの活性化学基を含むように修飾されてもよい。幾つかの例では、そのようなバインダ、リンカー、活性化学基などは、追加の層又はコーティングとして基板に追加されてもよい。
基板は、円筒形、円筒形のシェルもしくはディスク、長方形プリズム、又は任意の他の幾何学的形態の一般的な形態を有することができる。基板は、少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも５００μｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、又は少なくとも１０ｍｍの厚さ（例えば、最小寸法）を有することができる。基板は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の厚さを有することができる。基板は、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも２０ｍｍ、少なくとも５０ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも２００ｍｍ、少なくとも５００ｍｍ、又は少なくとも１，０００ｍｍの第１の横方向寸法（長方形プリズムの一般的な形態を有する基板の幅又は円筒の一般的な形態を有する基板の半径など）を有することができる。基板は、前述の値のうちの任意の２つによって定義される範囲内にある第１の横方向寸法を有することができる。基板は、第２の横方向寸法（長方形プリズムの一般的な形態を有する基板の長さなど）又は少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも２０ｍｍ、少なくとも５０ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも２００ｍｍ、少なくとも５００ｍｍ、又は少なくとも１，０００ｍｍを有することができる。基板は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にある第２の横方向寸法を有することができる。
基板の表面は平面であってもよい。基板の表面は覆われておらず、大気に曝されていてもよい。これに代えて又は加えて、基板の表面はテクスチャ加工又はパターン化されてもよい。例えば、基板は、溝、トラフ、丘、及び／又は柱を備えてもよい。基板は、１つ以上のキャビティ（例えば、マイクロスケールキャビティ又はナノスケールキャビティ）を画定することができる。基板は、１つ以上のチャネルを画定することができる。基板は、基板の表面にわたって規則的なテクスチャ及び／又はパターンを有することができる。例えば、基板は、表面の基準レベルより上又は下の規則的な幾何学的構造（例えば、くさび、直方体、円柱、球状体、半球などである）を有してもよい。或いは、基板は、基板の表面にわたって不規則なテクスチャ及び／又はパターンを有してもよい。例えば、基板は、基板の基準レベルより上又は下の任意の構造を有してもよい。幾つかの例では、基板のテクスチャは、基板又は基板の層の合計厚さの最大約１００％、９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、０．１％、０．０１％、０．００１％、０．０００１％、０．００００１％以下の最大寸法を有する構造を含み得る。場合によっては、基板のテクスチャ及び／又はパターンは、基板上の個別にアドレス可能な位置の少なくとも一部を画定することができる。テクスチャード加工及び／又はパターニングされた基板は、実質的に平面であってもよい。
例えば、図３７Ａ～図３７Ｇは、基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。図３７Ａは、完全に平坦な表面を有する基板の断面表面プロファイルを示す。図３７Ｂは、半球形のトラフ又は溝を有する基板の断面表面プロファイルを示す。図３７Ｃは、ピラー、又は代替的にもしくは組み合わせてウェルを有する基板の断面表面プロファイルを示す。図３７Ｄは、コーティングを有する基板の断面表面プロファイルを示す。図３７Ｅは、球状粒子を有する基板の断面表面プロファイルを示す。図３７Ｆは、それぞれの溝に播種又は関連付けられた第１のタイプのバインダを有する、図３７Ｂの断面表面プロファイルを示す。図３７Ｇは、第２のタイプのバインダがそれぞれの溝に播種又は関連付けられた、図３７Ｂの断面表面プロファイルを示す。
基板はアレイを備えてもよい。例えば、アレイは、基板の側面上に配置されてもよい。アレイは平面アレイであってもよい。アレイは、円、環、長方形、又は任意の他の形状の一般的な形状を有することができる。アレイは、直線及び／又は非直線の行を含むことができる。アレイは、等間隔に配置されてもよく、又は分散されてもよい。アレイは、任意に離間又は分散されてもよい。アレイは、規則的な間隔を有してもよい。アレイは、不規則な間隔を有してもよい。アレイはテクスチャ付きアレイであってもよい。アレイは、パターン化されたアレイであってもよい。アレイは、複数の個別にアドレス可能な位置を含むことができる。個別にアドレス可能な位置は、任意の好都合なパターンで配置されてもよい。例えば、個別にアドレス可能な位置は、アレイ上でランダムに配向されてもよい。複数の個別にアドレス可能な位置は、ディスク形状の基板の周りに別個の半径方向領域を形成することができる。複数の個別にアドレス可能な位置は、正方形、長方形、ディスク、円形、環状、五角形、六角形、七角形、八角形、アレイ、又は任意の他のパターンを形成することができる。１つ以上のタイプの個別にアドレス可能な位置を生成することができる。１つ以上のタイプの個別にアドレス可能な位置は、異なるタイプの個別にアドレス可能な位置の交互領域を形成することができる。１つ以上のタイプの個別にアドレス可能な位置は、異なるタイプの個別にアドレス可能な位置のブロック領域を形成することができる。例えば、２つのタイプ（Ａ及びＢ）の個別にアドレス可能な位置が望まれる場合、個別にアドレス可能な位置は、交互のＡＢＡＢＡＢ、ブロックされたＡＡＡＢＢＢ、又はランダム、例えばＡＢＢＡＡＢ、ＡＡＢＢＢＡ、ＢＡＢＢＡＡなどとして配列されてもよい。個別にアドレス可能な位置のタイプは、正方形、長方形、ディスク、環、五角形、六角形、放射状パターンなどの任意の有用なパターンで配列されてもよい。場合によっては、２つのタイプの個別にアドレス可能な位置は、異なる化学的、物理的、及び／又は生物学的特性（例えば、疎水性、電荷、色、トポグラフィ、サイズ、寸法、幾何学的形状などである）を有してもよい。例えば、第１のタイプの個別にアドレス可能な位置は、第１のタイプの生物学的検体に結合し、第２のタイプの生物学的検体には結合せず、第２のタイプの個別にアドレス可能な位置は、第２のタイプの生物学的検体に結合し、第１のタイプの生物学的検体には結合しない。
処理される検体は、アレイに固定されてもよい。アレイは、本明細書に記載の１つ以上のバインダ、例えば、生物学的検体に結合された１つ以上の物理的又は化学的リンカー又はアダプタを含み得る。例えば、アレイは、核酸分子に結合されたリンカー又はアダプタを含み得る。これに代えて又は加えて、生物学的検体はビーズに結合されてもよく、このビーズはアレイに固定されてもよい。場合によっては、アレイのサブセットは、サンプル又は検体に結合されなくてもよい。例えば、中心軸の周りを回転するように構成された基板では、サンプルは、中心軸の近くに配置されたアレイの複数の個別にアドレス可能な位置に結合されなくてもよい。場合によっては、アレイはサンプル又は検体に結合されてもよいが、アレイの全てが処理されなくてもよい。例えば、基板は、サンプル又は検体（例えば、核酸分子を含む）に結合されてもよいが、アレイの境界に近接するアレイの領域は、更なる処理（例えば、検出）を受けなくてもよい。
個別にアドレス可能な位置は、操作のためにアクセス可能な検体の位置又は検体のグループを含むことができる。操作は、配置、抽出、試薬分注、播種、加熱、冷却、又は撹拌を含み得る。抽出は、個々の検体又は検体の群を抽出することを含み得る。例えば、抽出は、少なくとも２個、少なくとも５個、少なくとも１０個、少なくとも２０個、少なくとも５０個、少なくとも１００個、少なくとも２００個、少なくとも５００個、又は少なくとも１，０００個の検体又は検体の群を抽出することを含み得る。これに代えて又は加えて、抽出は、最大で１，０００、最大で５００、最大で２００、最大で１００、最大で５０、最大で２０、最大で１０、最大で５、又は最大で２つの検体又は検体の群を抽出することを含んでもよい。操作は、例えば、検体又はその周囲との局所的なマイクロ流体、ピペット、光学、レーザ、音響、磁気及び／又は電磁相互作用によって達成され得る。
場合によっては、個別にアドレス可能な位置は、個別にアドレス可能な各位置に固定又は結合された検体が識別され得るように、例えば空間的に指標付けされ得る。幾つかの実施形態では、個別にアドレス可能な位置は、基板の一部を画定することによって指標付けされる。幾つかの実施形態では、基板の表面は、エッチングを使用して画定される。幾つかの実施形態では、基板の表面は、表面のノッチを使用して画定される。幾つかの実施形態では、基板の表面は、色素又はインクを使用して画定される。幾つかの実施形態では、基板の表面は、表面上にトポグラフィマークを堆積させることによって画定される。幾つかの実施形態では、対照核酸サンプルなどのサンプルを使用して、基板の表面を画定することができる。理解されるように、個別にアドレス可能な位置を指標付けするために、正の境界と負の境界の組合せ（それらの欠如）を使用することができる。場合によっては、単一の基準点又は軸（例えば、単一境界）を使用して、個別にアドレス可能な全ての位置を指標付けすることができる。幾つかの実施形態では、個別にアドレス可能な位置のそれぞれが指標付けされる。幾つかの実施形態では、個別にアドレス可能な位置のサブセットが指標付けされる。幾つかの実施形態では、個別にアドレス可能な位置は指標付けされず、基板の異なる領域は指標付けされる。
個別にアドレス可能な位置、又は個別にアドレス可能な位置を含む個々の領域は、指標付けされてもよく、又は他の方法で区別されてもよい。場合によっては、個別にアドレス可能な位置、又は個々の領域は、サンプル装填（例えば、物理的境界なし）によってのみ区別され得る。場合によっては、単一の領域を他の領域と区別することができる。場合によっては、単一のタイプの領域を他のタイプの領域と区別することができる。例えば、異なるタイプの領域は、異なるタイプの検体又は異なるセットのサンプルを含み得る。例えば、第１のタイプの領域（「Ａ」）は、第１のセットのサンプル（又は第１のタイプのサンプル）を含んでもよく、第２のタイプの領域（「Ｂ」）は、第２のセットのサンプル（又は第２のタイプのサンプル）を含んでもよい。基板は、複数の領域Ａのセット及び複数の領域Ｂのセットを含むことができ、複数の領域Ａは複数の領域Ｂと区別可能である。このような区別を可能にするために、異なるサンプルを所定の空間構成で異なるタイプの領域に装填することができる。
場合によっては、サンプル上のキー又はバーコード配列を使用して、空間位置、発信サンプル、又はそれらの組合せを区別及び／又は指標付けすることができる。例えば、任意の所定の核酸サンプル中の核酸分子はそれぞれ、キー配列を含み得る。キー配列は合成配列であり得る。キー配列は、最大で約６塩基長、５塩基長、４塩基長、３塩基長、２塩基長又は１塩基長であり得る。或いは、キー配列は６塩基長より長くてもよい。キー配列は、発信サンプルを示すことができる。例えば、キー配列は、複数のサンプルの各サンプルが固有のキー配列を有するように、サンプルに固有であり得る。単一のサンプルの個々の検体は、共通のキー配列を共有し得る。或いは、各サンプルは、基板上に装填されたときに、その直近のサンプル間に固有のキー配列を有し得る。有益なことに、異なるキー配列を含む２つのサンプルが基板上の隣接領域又はそうでなければ近接領域に装填される場合、比較的短いリード（例えば、個々の分子を区別するように構成されたバーコード配列のリードよりもはるかに短い）を有する領域（例えば、スピルオーバーなどに起因して隣接領域に不注意に装填される外側の核酸分子）間に交差汚染がある場合でも、異なるサンプルに由来する核酸分子は、異なるキー配列に基づいて容易に区別され得る。
場合によっては、検体の空間的分離を使用して、キー又はバーコード配列の使用を増強又は置換することができる。例えば、図４０は、単一の領域又は７、１５、及び９６の領域を含む複数の領域における検体の分析のための方式を示す。例えば、図４０に示すように、検体は、７つの領域（右上、「７－ｐｌｅｘ」）、１５個の領域（左下「１５ｐｌｅｘ」）、又は９６個の領域（右下「９６ｐｌｅｘ」）を含む個別の領域に分布した表面全体（左上、「１－ｐｌｅｘ」）に分布し得る。検体は、約５、約１０、約１５、約２０、約２５、約３０、約３５、約４０、約４５、約５０、約６０、約７０、約８０、約９０、約１００、約２００、約３００、約４００、又は約５００の領域に分布し得る。検体は、５から１０、１０から１５、１５から２０、２０から２５、２５から３０、３０から３５、３５から４０、４０から４５、４５から５０、５０から６０、６０から７０、７０から８０、８０から９０、９０から１００、１００から２００、２００から３００、３００から４００、又は４００から５００の領域に分布し得る。場合によっては、各領域は異なる検体を含み得る。
場合によっては、異なるタイプの領域をサンプル処理に使用することができる。第１のタイプの領域（「Ａ」）は、第１のセットのサンプル（又は第１のタイプのサンプル）を含んでもよく、第２のタイプの領域（「Ｂ」）は、第２のセットのサンプル（又は第２のタイプのサンプル）を含んでもよい。第１のタイプの領域及び第２のタイプの領域は、本明細書の他の箇所に記載されているように、規則正しく互いに離れて配置されてもよい。場合によっては、第１のタイプの領域及び第２のタイプの領域は、基板の基準軸から離れて配置されてもよい。例えば、第１のタイプの領域は、基板の基準軸から少なくとも１マイクロメートル、１０マイクロメートル、１００マイクロメートル、１ミリメートル、１０ミリメートル、１００ミリメートル、１センチメートル、１０センチメートル、１００センチメートル以上に配置されてもよい。同様に、第２のタイプの領域は、基板の基準軸から離れて配置されてもよい。例えば、第１のタイプの領域は、基板の基準軸から少なくとも１マイクロメートル、１０マイクロメートル、１００マイクロメートル、１ミリメートル、１０ミリメートル、１００ミリメートル、１センチメートル、１０センチメートル、１００センチメートル以上に配置されてもよい。両方のタイプの領域は、基板の基準軸から少なくとも１マイクロメートル、１０マイクロメートル、１００マイクロメートル、１ミリメートル、１０ミリメートル、１００ミリメートル、１センチメートル、１０センチメートル、１００センチメートル以上に配置されてもよい。
例えば、図３９Ａ～図３９Ｂは、空間装填方式の２つの例を示す。図３９Ａでは、基板は、基板の中心軸に対して半径方向に交互に配置された２タイプの領域「Ａ」及び「Ｂ」を含む。図３９Ｂでは、基板は、基板にわたって三角形に交互に配置された２タイプの領域「Ａ」及び「Ｂ」を含む。サンプル位置は、サンプルの第１のセットをＡ領域に装填し、サンプルの第１のセットが、サンプルの第１のセットの検体に結合された複数のビーズを含み、基板上の複数のビーズ及び／又は検体及びそれらの位置を検出し、次いで、サンプルの第２のセットをＢ領域に装填し、サンプルの第２のセットが、サンプルの第２のセットの検体に結合された複数のビーズを含み、基板上の複数のビーズ及び／又は検体及びそれらの位置を検出することによって決定され得る。サンプルの第１のセット及びサンプルの第２のセット中の各サンプルは、標識（例えば、蛍光色素）と関連付けられ得る。サンプルの第１のセットが主にＡ領域に装填されたとしても、サンプルの第１のセットからの浮遊ビーズがＢ領域に固定される幾つかの交差が存在し得る。サンプルの第２のセットが主にＢ領域に装填されたとしても、サンプルの第２のセットからの浮遊ビーズがＡ領域に固定される幾つかの交差が存在し得る。クロスオーバービーズを含むサンプルの第１のセットの検体の位置は、第１の画像から決定することができる。クロスオーバービーズを含むサンプルの第２のセットの検体の位置は、第２の画像から決定することができる。有益なことに、同じタイプの蛍光色素が２つの異なるサンプル（「Ｐ」及び「Ｑ」）の検体を識別し、「Ｐ」がＡ領域に堆積され、「Ｑ」がＢ領域に堆積される場合、蛍光信号が検出される領域のタイプに基づいて、検体が「Ｐ」サンプル又は「Ｑ」サンプルのものであるかどうかを識別することができる。異なる領域は交互であってもよい。複数の領域は、三角形、正方形、長方形、ディスク、円形、環状、五角形、六角形、七角形、八角形、アレイ、又は任意の他のパターンなどの任意のパターンを形成することができる。複数の領域は、不規則なパターンを形成してもよい。複数の領域は、パターニングされていない離散領域であってもよい。複数の領域は、交互配置、散在、不連続、及び／又はサイズが異なっていてもよい。
本明細書の例は２つのタイプの領域を説明しているが、本明細書に記載の交互の空間的区別を達成するための任意の数の領域（例えば、交互領域）が存在してもよい。例えば、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の領域があってもよい。
場合によっては、個別にアドレス可能な位置は、別個の表面化学を含み得る。別個の表面化学は、異なるアドレス可能な位置を区別することができる。異なる表面化学は、異なる領域を区別することができる。例えば、第１の位置は、物体（例えば、それに固定された核酸分子、例えばアンプリコンを含むビーズ）に対して第１の親和性を有し、第２の位置は、異なる表面化学のために物体に対して第２の異なる親和性を有する。第１の位置及び第２の位置は、同じ領域内に位置してもしなくてもよい。第１の位置及び第２の位置は、交互に表面上に配置されてもされなくてもよい。別の例では、第１の領域（例えば、複数の個別にアドレス可能な位置を含む）は、物体に対して第１の親和性を有し、第２の領域は、異なる表面化学のために物体に対して第２の異なる親和性を有する。第１の位置タイプ又は領域タイプは、第１の表面化学的性質を含んでもよく、第２の位置タイプ又は領域タイプは、第２の表面化学的性質を含んでもよい。場合によっては、第３の位置タイプ又は領域タイプは、第３の表面化学を含み得る。例えば、図５０Ａに示すように、第１の位置タイプ又は領域タイプは、正に帯電した表面化学及び／又は疎水性表面化学を含んでもよく、第２の位置タイプ又は領域タイプは、負に帯電した表面化学及び／又は親水性表面化学を含んでもよい。同じ物体（例えば、それに固定された核酸分子、例えばアンプリコンを含むビーズ）は、第２の位置タイプ又は領域タイプと比較して、第１の位置タイプ又は領域タイプに対してより高い親和性を有し得る。同じ物体は、第１の位置タイプ又は領域タイプに向かって引き付けられ、第２の位置タイプ又は領域タイプから反発され得る。他の例では、例えば図５０Ｂに示すように、第１の表面化学を含む第１の位置タイプ又は領域タイプ（例えば、正に帯電した表面化学又は負に帯電した表面化学）は、第１のサンプルタイプ（例えば、それに固定された核酸分子、例えばアンプリコンを含むビーズ）と相互作用し（例えば、第１のサンプルタイプへ向かう親和性を有する）、第２のサンプルタイプ（例えば、それに固定された核酸分子、例えばアンプリコンを、例えば完全に又は実質的な体積で欠くビーズ）を除外することができる。幾つかの場合、表面化学はアミンを含み得る。場合によっては、表面化学はシラン（例えば、テトラメチルシラン）を含み得る。場合によっては、表面化学はヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を含んでもよい。場合によっては、表面化学は、（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）を含み得る。幾つかの場合、表面化学は、表面プライマー分子又は別の分子に対して任意の程度の親和性を有する任意のオリゴヌクレオチド分子を含み得る。
複数の位置（例えば、交互の位置）の個別にアドレス可能な位置は、領域を有することができる。場合によっては、位置は、約０．１平方ミクロン（μｍ２）、約０．２μｍ２、約０．２５μｍ２、約０．３μｍ２、約０．４μｍ２、約０．５μｍ２、約０．６μｍ２、約０．７μｍ２、約０．８μｍ２、約０．９μｍ２、約１μｍ２、約１．１μｍ２、約１．２μｍ２、約１．２５μｍ２、約１．３μｍ２、約１．４μｍ２、約１．５μｍ２、約１．６μｍ２、約１．７μｍ２、約１．７５μｍ２、約１．８μｍ２、約１．９μｍ２、約２μｍ２、約２．２５μｍ２、約２．５μｍ２、約２．７５μｍ２、約３μｍ２、約３．２５μｍ２、約３．５μｍ２、約３．７５μｍ２、約４μｍ２、約４．２５μｍ２、約４．５μｍ２、約４．７５μｍ２、約５μｍ２、約５．５μｍ２又は約６μｍ２の面積を有してもよい。位置は、前述の値のうちの任意の２つによって定義された範囲内の面積を有することができる。位置は、約０．１μｍ２未満又は約６μｍ２超の面積を有し得る。場合によっては、位置は、約０．１ミクロン（μｍ）、約０．２μｍ、約０．２５μｍ、約０．３μｍ、約０．４μｍ、約０．５μｍ、約０．６μｍ、約０．７μｍ、約０．８μｍ、約０．９μｍ、約１μｍ、約１．１μｍ、約１．２μｍ、約１．２５μｍ、約１．３μｍ、約１．４μｍ、約１．５μｍ、約１．６μｍ、約１．７μｍ、約１．７５μｍ、約１．８μｍ、約１．９μｍ、約２μｍ、約２．２５μｍ、約２．５μｍ、約２．７５μｍ、約３μｍ、約３．２５μｍ、約３．５μｍ、約３．７５μｍ、約４μｍ、約４．２５μｍ、約４．５μｍ、約４．７５μｍ、約５μｍ、約５．５μｍ、又は約６μｍの幅を有し得る。場合によっては、位置は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の幅を有することができる。位置は、約０．１μｍ未満又は約６μｍ超の幅を有することができる。位置（例えば、同じタイプのもの）は、第１の位置の中心と最も近い又は隣接する位置（例えば、同じタイプのもの）の中心との間の距離によって決定されるピッチで基板上に分布させることができる。位置は、約０．１ミクロン（μｍ）、約０．２μｍ、約０．２５μｍ、約０．３μｍ、約０．４μｍ、約０．５μｍ、約０．６μｍ、約０．７μｍ、約０．８μｍ、約０．９μｍ、約１μｍ、約１．１μｍ、約１．２μｍ、約１．２５μｍ、約１．３μｍ、約１．４μｍ、約１．５μｍ、約１．６μｍ、約１．７μｍ、約１．７５μｍ、約１．８μｍ、約１．９μｍ、約２μｍ、約２．２５μｍ、約２．５μｍ、訳２．７５μｍ、約３μｍ、約３．２５μｍ、約３．５μｍ、約３．７５μｍ、約４μｍ、約４．２５μｍ、約４．５μｍ、約４．７５μｍ、約５μｍ、約５．５μｍ、約６μｍ、約６．５μｍ、約７μｍ、約７．５μｍ、約８μｍ、約８．５μｍ、約９μｍ、約９．５μｍ、又は約１０μｍのピッチで離間されてもよい。場合によっては、位置は、前述の値のうちの任意の２つによって定義される範囲内にあるピッチで位置決めされてもよい。位置は、約０．１μｍ未満又は約１０μｍ超のピッチで配置されてもよい。場合によっては、同じタイプの任意の２つの位置間のピッチは、積載被検体物（例えば、ビーズ）のサイズの関数として決定されてもよい。例えば、積載被検体物が最大直径を有するビードである場合、ピッチは少なくとも積載被検体物の最大直径程度であってもよい。
本明細書の例は、一般に、２つのサンプル又は２組のサンプルの装填を記載しているが、任意の数のサンプル又は１組のサンプルを基板に固定することができる。例えば、基板は、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、少なくとも１０個のサンプル、又はサンプルのセットが固定されていてもよい。場合によっては、少なくとも約１０，１００、１０００、１０，０００、１０万、１００万、１０００万、１億、１０億個以上のサンプル、又はサンプルのセットを固定することができる。これに代えて又は加えて、基板は、最大で約１０億、１億、１０００万、１００万、１０万、１万、１０００、１００、１０又はそれより少ないサンプル、又はサンプルのセットを含んでもよい。サンプルが核酸サンプルである場合、少なくとも１個、少なくとも２個、少なくとも３個、少なくとも４個、少なくとも５個、少なくとも６個、少なくとも７個、少なくとも８個、少なくとも９個、少なくとも１０個の核酸サンプルが基板に固定され得る。幾つかの場合、少なくとも約１０，１００、１０００、１万、１０万、１００万、１０００万、１億、１０億又はそれ以上の核酸サンプルを固定することができる。これに代えて又は加えて、基板は、最大で約１０億、１億、１０００万、１００万、１０万、１万、１０００、１００、１０又はそれより少ない核酸サンプルを含み得る。有益には、複数のサンプルを区別するために複数のサンプル（例えば、サンプルごとに共通のバーコード配列を用いて）をバーコード化する必要なく、同じ基板上で複数のサンプルを同時に処理することができる。
指標付けは、検出方法を使用して実行されてもよく、任意の便利な又は有用なステップで実行されてもよい。指標付けされた、例えば画定された基板は、光学撮像などの検出に供されて、指標付けされた位置、個別にアドレス可能な位置、及び／又は生物学的検体を位置決めすることができる。検出部を用いて撮像を行ってもよい。撮像は、１つ以上のセンサを使用して実行することができる。撮像は、肉眼で行わなくてもよい。指標付けされた基板は、生物学的検体の装填の前に撮像され得る。生物学的検体を個別にアドレス可能な位置に装填した後、例えば占有率を決定するために、又は基板に対する生物学的検体の位置を決定するために、基板を再度撮像することができる。幾つかの場合、基板は、本明細書の他の箇所に記載されるように、ヌクレオチド付加（又は他のプローブ又は他の試薬）の反復サイクルの後に撮像され得る。基板及び生物学的検体の既知の初期位置（個別にアドレス可能な位置）の指標付けは、個別にアドレス可能な位置及び／又は位置ごとの配列情報の分析及び識別を可能にし得る。更に、空間的指標付けは、例えば、サンプル汚染、サンプル損失など、発生し得るエラーの識別を可能にし得る。
場合によっては、指標付けを実行して、上述のように、１を超えるタイプの生物学的検体を識別、処理、及び／又は分析することができる。例えば、標識化され得る第１のタイプの生物学的検体は、基板内の位置の第１のセットに装填され得る。基板は、第１のタイプの生物学的検体の第１の指標付け工程のために撮像され得る。第２のタイプの生物学的検体は、基板内の第２のセットの位置に装填され、第２のタイプの生物学的検体の第２の指標付けステップのために撮像され得る。場合によっては、第２のタイプの生物学的検体は、第２のタイプの生物学的検体が第１のタイプの生物学的検体と区別可能であるように標識化されてもよい。或いは、第１のタイプの生物学的検体及び第２のタイプの生物学的検体は、実質的に同じ検出可能な方法で標識化されてもよく（例えば、同じ色素）、第１及び第２の画像は、差分画像を生成するために処理されてもよく、重複する信号は、第１のタイプの生物学的検体の位置に起因し、異なる信号は、第２のタイプの生物学的検体の位置に起因する。或いは、第１のタイプの生物学的検体及び第２のタイプの生物学的検体は、切断可能な（又は他の方法で除去可能な）標識又はタグ（例えば、蛍光タグ）によって標識化されてもよく、標識は、関連する検体位置のみが各撮像操作で撮像されるように、各撮像操作後に切断される。以下、基板が分析されてもよく、第１の生物学的検体を含む位置の全てが第１の生物学的検体に起因してもよく、第２の生物学的検体を含む位置の全てが第２の検体に起因し得る。場合によっては、第１及び第２の検体の標識化は必要でなくてもよく、第１又は第２の検体のいずれかへの位置の帰属は、空間的位置のみに基づいて実行されてもよい。このプロセスは、任意の数又はタイプの生物学的検体について繰り返すことができる。
アレイは、バインダでコーティングされてもよい。例えば、アレイは、バインダでランダムにコーティングされてもよい。或いは、アレイは、規則的なパターン（例えば、直線アレイ、放射状アレイ、六角形アレイなど）で配置されたバインダでコーティングされてもよい。アレイは、個別にアドレス可能な位置の数、又は基板の表面積の少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９１％、少なくとも９２％、少なくとも９３％、少なくとも９４％、少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９７％、少なくとも９８％、又は少なくとも９９％のバインダでコーティングされてもよい。アレイは、前述の値のうちの任意の２つによって定義された範囲内にある、個別にアドレス可能な位置の一部、又は基板の表面積の一部にバインダでコーティングされてもよい。バインダは、アレイと一体であってもよい。バインダは、アレイに追加されてもよい。例えば、バインダは、アレイ上の１つ以上のコーティング層としてアレイに追加されてもよい。
バインダは、親水性相互作用、疎水性相互作用、静電相互作用、物理的相互作用（例えば、ピラーへの接着又はウェル内の沈降）などのうちの１つ以上などの非特異的相互作用によって生物学的検体を固定することができる。バインダは、特異的相互作用を介して生物学的検体を固定することができる。例えば、生物学的検体が核酸分子である場合、バインダは、核酸分子に結合するように構成されたオリゴヌクレオチドアダプタを含み得る。これに代えて又は加えて、例えば他のタイプの検体に結合するために、バインダは、抗体、オリゴヌクレオチド、核酸分子、アプタマー、親和性結合タンパク質、脂質、炭水化物などの１つ以上を含み得る。バインダは、相互作用の任意の可能な組合せによって生物学的検体を固定することができる。例えば、バインダは、物理的及び化学的相互作用の組合せ、タンパク質及び核酸相互作用の組合せなどによって核酸分子を固定することができる。アレイは、少なくとも約１０，１００、１０００、１万、１０万、１００万、１０００万、１億個、又はそれ以上のバインダを含み得る。これに代えて又は加えて、アレイは、最大で約１億、１０００万、１００万、１０万、１万、１０００、１００、１０又はそれより少ないバインダを含んでもよい。アレイは、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にある幾つかのバインダを有することができる。場合によっては、単一のバインダは、単一の生物学的検体（例えば、核酸分子）に結合し得る。幾つかの例では、単一のバインダが複数の生物学的検体（例えば、複数の核酸分子）に結合し得る。幾つかの例では、複数のバインダが単一の生物学的検体に結合し得る。本明細書の例は、バインダと核酸分子との相互作用を記載しているが、バインダは、他の分子（タンパク質など）、他の粒子、細胞、ウイルス、他の生物などを固定することができる。
場合によっては、各位置又はそのような位置のサブセットに検体（例えば、核酸分子、タンパク質分子、炭水化物分子など）が固定されていてもよい。他の例では、複数の個別にアドレス可能な位置の一部が検体に固定されていてもよい。基板に固定された複数の検体は、テンプレート検体のコピーであり得る。例えば、複数の検体（例えば、核酸分子）は、配列相同性を有し得る。他の例では、基板に固定された複数の検体はコピーでなくてもよい。複数の検体は、同じタイプの検体（例えば、核酸分子）であってもよく、又は異なるタイプの検体（例えば、核酸分子、タンパク質分子など）の組合せであってもよい。
幾つかの例では、アレイは複数のタイプのバインダを含むことができる。例えば、アレイは、異なるタイプの検体を結合するための異なるタイプのバインダを含んでもよい。例えば、アレイは、第１のタイプの検体（例えば、核酸分子）を結合するように構成された第１のタイプのバインダ（例えば、オリゴヌクレオチド）、及び第２のタイプの検体（例えば、タンパク質）を結合するように構成された第２のタイプのバインダ（例えば、抗体）などを含み得る。別の例では、アレイは、第１のタイプの核酸分子を結合するための第１のタイプのバインダ（例えば、第１のタイプのオリゴヌクレオチド分子）及び第２のタイプの核酸分子を結合するための第２のタイプのバインダ（例えば、第２のタイプのオリゴヌクレオチド分子）などを含み得る。例えば、基板は、基板上の特定の画分又は特定の位置に異なるタイプのバインダを有することによって、基板上の特定の画分又は特定の位置に異なるタイプの検体を結合するように構成され得る。
生物学的検体は、複数の個別にアドレス可能な位置のうちの所定の個別にアドレス可能な位置でアレイに固定されてもよい。アレイは、任意の数の個別にアドレス可能な位置を有することができる。例えば、アレイは、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、少なくとも、２，０００、少なくとも５，０００、少なくとも１万、少なくとも２万、少なくとも５万、少なくとも１０万、少なくとも２０万、少なくとも５０万、少なくとも１００万、少なくとも２００万、少なくとも５００万、少なくとも１０００万、少なくとも２０００万、少なくとも５０００万、少なくとも１億、少なくとも２億、少なくとも５億、少なくとも１０億、少なくとも２０億、少なくとも５０億、少なくとも１００億、少なくとも２００億、少なくとも５００億、又は少なくとも１０００億個の個別にアドレス可能な位置を有することができる。アレイは、前述の値のうちの任意の２つによって定義される範囲内にある幾つかの個別にアドレス可能な位置を有することができる。各個別にアドレス可能な位置は、（複数の個別にアドレス可能な位置から）個別にデジタル的及び／又は物理的にアクセス可能であり得る。例えば、個別にアドレス可能な各位置は、マッピング、感知、装置（例えば、検出器、プロセッサ、ディスペンサなど）との関連付け、又はその他の処理のために、電子的又はデジタル的に配置、識別、及び／又はアクセスされ得る。本明細書の他の箇所に記載されているように、個別にアドレス可能な各位置は指標付けされてもよい。或いは、基板は、プロセスの少なくとも１つのステップ中に個別にアドレス可能な各位置が識別され得るように指標付けされてもよい。これに代えて又は加えて、個別にアドレス可能な各位置は、物理的に、例えば、個別にアドレス可能な位置に位置する検体、試薬、粒子、又は他の成分の物理的操作又は抽出のために、配置、識別、及び／又はアクセスされてもよい。
複数の生物学的検体は、空間的に別個の位置でアレイに固定されてもよい。本明細書の他の箇所に記載されているように、マスク又はバリアを使用して生物学的検体の空間的分離を得ることができる。代替的に又は組み合わせて、生物学的検体は、異なる流体組成物を使用して分離されてもよい。場合によっては、流体組成物は混和しなくてもよい。例えば、第１の溶液（例えば、油、有機溶液、又は他の疎水性もしくは親油性溶液）は第１の生物学的検体を含んでもよく、第２の溶液（例えば、親水性、水性、極性又はイオン性溶液）は第２の生物学的検体を含み得る。第１及び第２の溶液は混和しなくてもよい。基板は、例えばマスク（例えば、基板の他の領域を被覆又は遮蔽する）を使用して、規定の領域内の第１の溶液に曝露されてもよい。場合によっては、第１の生物学的検体は、規定された領域（例えば、個別にアドレス可能な位置）と会合し、第１の溶液は、基板から除去され得る。次いで、基板を第２の溶液に曝露することができる。次いで、第２の生物学的検体は、基板の非占有部位と会合し得る。或いは、基板は、生物学的検体が別々の位置に装填され得るように前処理されてもよい。１つの非限定的な例では、基板は、生物学的検体のサブセットを引き付けるか又は反発することができる個別の疎水性及び親水性領域（例えば、フォトリソグラフィ、ソフトリソグラフィ、エッチングなどを使用する）でパターン化されてもよい。別の非限定的な例では、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などの不活性ポリマーを別個の領域にパターン化して、別個の領域における基板への付着又は生物学的検体を防止することができる。
個別にアドレス可能な各位置は、円、ピット、バンプ、長方形、又は任意の他の形状又は形態の一般的な形状又は形態を有することができる。個別にアドレス可能な各位置は、第１の横方向寸法（円の一般的な形状を有する個別にアドレス可能な位置の半径、又は長方形の一般的な形状を有する個別にアドレス可能な位置の幅など）を有することができる。第１の横方向寸法は、少なくとも１ナノメートル（ｎｍ）、少なくとも２ｎｍ、少なくとも５ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも１，０００ｎｍ、少なくとも２，０００ｎｍ、少なくとも５，０００ｎｍ、又は少なくとも１万ｎｍであってもよい。第１の横方向寸法は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内であってもよい。個別にアドレス可能な各位置は、第２の横方向寸法（長方形の一般的な形状を有する個別にアドレス可能な位置の長さなど）を有することができる。第２の側方寸法は、少なくとも１ナノメートル（ｎｍ）、少なくとも２ｎｍ、少なくとも５ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも１，０００ｎｍ、少なくとも２，０００ｎｍ、少なくとも５，０００ｎｍ、又は少なくとも１万ｎｍであり得る。第２の横方向寸法は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内であってもよい。幾つかの例では、個別にアドレス可能な各位置は、本明細書に記載されるように、検体をバインダに固定するためにバインダを有するか結合されてもよい。幾つかの例では、個別にアドレス可能な位置の一部のみがバインダを有するか結合されてもよい。幾つかの例では、個別にアドレス可能な位置は、検体をそれに固定するために複数のバインダを有するか又はそれに結合され得る。
個別にアドレス可能な位置は、様々な方法を使用して生成することができる。一実施形態では、本方法は、１つ以上の障壁を使用して個別にアドレス可能な位置を生成するステップを含むことができる。幾つかの実施形態では、バリアは、任意の好都合な動作中に除去されてもよい。例えば、バリアは、検体を個別にアドレス可能な位置に結合する前又は後に除去することができる。バリアは、複数のプローブを含む溶液の装填の前又は後に除去することができる。バリアは、プローブと検体との間で反応を行うのに十分な条件に検体を供する前又は後に除去することができる。バリアは、結合されたプローブ及び検体からの１つ以上の信号の検出の前又は後に除去することができる。バリアは、結合されたプローブ及び検体の検出の前又は後に除去されてもよい。バリアは、上記のプロセスのいずれかを繰り返す前又は後に除去することができる。場合によっては、障壁は除去されなくてもよい。
バリアは、物理的、化学的、生物学的、又は任意の他のタイプの障害物を含み得る。幾つかの実施形態では、バリアは物理的障害物を含む。そのような一例では、金型を使用することができ、金型の一部は、特定の領域への流体の移動を妨げることができる。鋳型は、射出成形、機械加工、熱処理、繊維紡糸、接合及び結合、鋳造、圧延、鍛造、３Ｄ印刷などの様々な手段を使用して生成され得る。幾つかの実施形態では、バリアは、任意の好都合なステップで溶解するように構成され得る。バリアは、溶解、蒸発、又は昇華するように構成されてもよい。場合によっては、バリアを溶融して除去することができる。場合によっては、バリア又はバリアの一部の除去は、エアナイフを使用して達成することができる。場合によっては、バリアは化学的障害物を含む。場合によっては、バリアはポリマーを含む。バリアは、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含み得る。場合によっては、バリアは溶液を含んでもよい。溶液は粘性であってもよい。溶液は、温度可変粘度を有し得る。溶液は、非ニュートン流体であってもよい。溶液は、剪断減粘性流体（例えば、チキソトロピー）又は剪断増粘性流体などのべき乗則流体であってもよい。溶液はニュートン流体であってもよい。幾つかの実施形態では、バリアは、装填溶液と混和しない流体を含む。場合によっては、バリアは基板上の疎水性領域である。
マスクを追加的又は代替的に使用して、サンプル及び／又は生物学的検体と基板の領域との結合を防止することができる。代替的に又は組み合わせて、生物学的検体を含む個別にアドレス可能な位置のサブセットは、例えば、プローブの生物学的検体への結合を防止するためにマスキングされてもよい。マスクは、物理的、化学的又は生物学的バリアなどのバリアを含むことができる。マスクは、除去された部分を有するフィルムを含むことができる。場合によっては、生物学的検体の導入前に、マスクを基板と界面を成すことができる。そのような場合、生物学的検体の導入は、生物学的検体をマスク－基板界面の露出領域に結合させることを可能にし得るが、非露出領域は、生物学的検体を含まないままであり得る。任意の好都合なプロセスにおいて、基板をマスキングされなくてもよい。マスクの任意の組合せを使用することができる。例えば、第１のマスクを使用して、第１の生物学的検体を所望の領域に装填することができる。続いて、第１のマスクを除去し、第２のマスクを使用して第２の生物学的検体を所望の領域に装填することができる。第１及び第２の領域は、重複領域を有してもよく、又は空間的に異なったままであってもよい。バリア及びマスクは、組み合わせて又は別々に使用することができる。
個別にアドレス可能な位置に結合した検体は、分子、細胞、生物、核酸分子、核酸コロニー、ビーズ、クラスタ、ポロニー、ＤＮＡナノボール、又はそれらの任意の組合せ（例えば、１つ又はそれを超える核酸分子、例えば核酸分子の１つ又はそれを超えるクローン集団が付着したビーズ）を含み得るが、これらに限定されない。結合した検体は、規則的な、パターン化された、周期的な、ランダムな、もしくは擬似ランダムな構成、又は任意の他の空間的配置でアレイに固定され得る。幾つかの実施形態において、検体は、（１又は複数の）ビーズに結合され、次いで、ビーズは、基板又は基板の領域（例えば、個別にアドレス可能な位置）と会合するか、又は基板又は基板の領域に固定され得る。幾つかの実施形態では、検体は、ビーズ又は複数のビーズを含む。幾つかの場合、ビーズ又は複数のビーズは、別の検体（例えば、核酸分子）又は他の検体のクローン集団（例えば、ビーズ上で増幅された核酸分子）を含み得る。そのような他の検体は、ビーズに付着又は他の方法で結合されてもよい。例えば、検体は、複数のビーズを含んでもよく、各ビーズは、それに結合した核酸分子のクローン集団を有する。場合によっては、ビーズは磁性であり、磁場の印加又は磁石の使用を使用して、検体又は検体を含むビーズを個別にアドレス可能な位置に導くことができる。場合によっては、流体を使用して、検体を個別にアドレス可能な位置に導くことができる。流体は、強磁性流体であってもよく、個別にアドレス可能な位置に流体を導くために磁石が使用されてもよい。個別にアドレス可能な位置は、代替的に又は組み合わせて、刺激、例えば、熱的、化学的、又は電気的もしくは磁気的刺激に敏感な材料を含んでもよい。例えば、個別にアドレス可能な位置は、電磁放射線に曝露されると活性化される感光性ポリマー又は試薬を含み得る。幾つかの場合、ケージド分子を使用して、基板上の結合（例えば、ビオチン）部分を明らかにすることができる。特定の波長の光へのその後の曝露は、結合部分の脱ケージ化をもたらし得る。次いで、検体を含む、例えばストレプトアビジンを含むビーズは、脱ケージ結合部分と会合し得る。場合によっては、個別にアドレス可能な位置のサブセットは、ビーズを含まなくてもよい。そのような場合、ブランクビーズを基板に添加することができる。ブランクビーズは、次いで、検体によって占有されていない領域を占有し得る。場合によっては、ブランクビーズは、個別にアドレス可能な位置に対して、検体を含むビーズよりも高い結合親和性又は結合活性を有する。場合によっては、占有されていない位置が破壊されることがある。場合によっては、占有されていない位置は、結合されていない検体を除去するためのプロセス、例えば、吸引、洗浄、エアブラストなどに供され得る。場合によっては、生物学的検体を含むサンプルは、デバイス、例えば、マイクロ流体装置、密閉フローセルなどを使用して基板上に装填され得る。次いで、装填された生物学的検体は、基板又は基板の個別にアドレス可能な位置と会合するか又は固定され得る。そのような場合、サンプルの装填後に装置を取り外すことができる。
生物学的検体は、任意の数のビーズに結合され得る。異なる生物学的検体を任意の数のビーズに結合させることができる。ビーズは、ユニークであり得る（すなわち、互いに異なっている）。任意の数の固有のビーズを使用することができる。例えば、少なくとも約１０，１００、１０００、１万、１０万、１００万、１０００万、１億又はそれ以上の異なるビーズを使用することができる。これに代えて又は加えて、最大で約１億、１０００万、１００万、１０万、１万、１０００、１００、１０又はそれ以下の異なるビーズを使用してもよい。幾つかの異なるビーズは、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内であり得る。ビーズは、色、反射率、異方性、輝度、蛍光などのビーズの特性を使用して互いに区別することができる。
個別にアドレス可能な位置のおおよその占有率が制御されるように、サンプルを希釈することができる。サンプルは、少なくとも１：１、１：２、１：３、１：４、１：５、１：６、１：７、１：８、１：９、１：１０、１：２０、１：３０、１：４０、１：５０、１：６０、１：７０、１：８０、１：９０、１：１００、１：２００、１：３００、１：４００、１：５００、１：６００、１：７００、１：８００、１：９００、１：１０００、１：１万、１：１０万、１：１００万、１：１０００万、１：１億の希釈度まで希釈され得る。或いは、最大でＡサンプルの希釈に希釈してもよく、少なくとも１：１、１：２、１：３、１：４、１：５、１：６、１：７、１：８、１：９、１：１０、１：２０、１：３０、１：４０、１：５０、１：６０、１：７０、１：８０、１：９０、１：１００、１：２００、１：３００、１：４００、１：５００、１：６００、１：７００、１：８００、１：９００、１：１０００、１：１万、１：１０万、１：１００万、１：１０００万、１：１億の希釈度まで希釈してもよい。これらの希釈値のいずれかの間の希釈も使用することができる。
幾つかの例では、サンプルはビーズを含み得る。ビーズは、任意のパターンで、又はランダムに表面に分散され得る。ビーズは、表面の１つ以上の領域（例えば、特定の表面化学的性質を有する領域）に分散され得る。場合によっては、ビーズは、図４９に示すように、六角形格子の表面又は表面の領域に分散されてもよく、これは右側のパネルでは表面の一部のズームアウト画像を示し、左側のパネルでは表面の一部の断面のズームイン画像を示す。幾つかの例では、ビーズを含むサンプルは、表面化学（例えば、図５０Ａ及び図５０Ｂに示すように）によって区別される別個の位置／領域を含む表面上に分散され得る。例えば、ビーズを含むサンプルは、正に帯電した位置／領域及び／又は疎水性位置／領域を含む表面上に分注され得る。ビーズは、第１の位置タイプ又は領域タイプ（例えば、正に帯電している）に対して高い親和性を有し得る。ビーズは、第２の位置タイプ又は領域タイプ（例えば、疎水性）に対して低い親和性を有し得る。位置は、１位置あたり１個以下、２個以下、３個以下、４個以下、５個以下、６個以下、７個以下、８個以下、９個以下、又は１０個以下のビーズを含み得る。幾つかの実施形態では、ビーズは、個別にアドレス可能な位置内の実質的に中心にあってもよい。位置は、ビーズの直径（例えば、最大直径）の約０．５倍まで、約０．６倍まで、約０．７倍まで、約０．８倍まで、約０．９倍まで、約１倍まで、約１．１倍まで、約１．２倍まで、約１．３倍まで、約１．４倍まで、約１．５倍まで、約１．６倍まで、約１．７倍まで、約１．８倍まで、約１．９倍まで、約２倍まで、約２．１倍まで、約２．２倍まで、約２．３倍まで、約２．４倍まで、約２．５倍まで、約２．６倍まで、約２．７倍まで、約２．８倍まで、約２．９倍まで、又は約３倍までの幅を有し得る。幾つかの実施形態では、領域は、第１の位置の中心と同じタイプの最も近い又は隣接する位置の中心との間の距離によって決定されるピッチで離間されてもよい。位置は、ビーズの直径（例えば、最大径）の少なくとも約１倍、少なくとも約１．２倍、少なくとも約１．４倍、少なくとも約１．６倍、少なくとも約１．８倍、少なくとも約２倍、少なくとも約２．２倍、少なくとも約２．４倍、少なくとも約２．６倍、少なくとも約２．８倍、少なくとも約３倍、少なくとも約３．２倍、少なくとも約３．４倍、少なくとも約３．６倍、少なくとも約３．８倍、少なくとも約４倍、少なくとも約４．２倍、少なくとも約４．４倍、少なくとも約４．６倍、少なくとも約４．８倍、又は少なくとも約５倍であるピッチで離間されてもよい。場合によっては、位置サイズ、位置間隔、ビーズ親和性、位置表面化学のうちの１つ以上を調整して、領域の中心からのビーズ接触点のずれを低減することができる。
複数の個別にアドレス可能な位置を含む表面には、ビーズが装填されてもよい。ビーズは、同じ位置タイプの位置の総数のうちの少なくとも１つのビーズを含む所定の位置タイプの位置の数によって決定される占有率で表面に装填され得る。複数の位置を含む表面は、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約８６％、少なくとも約８７％、少なくとも約８８％、少なくとも約８９％、少なくとも約９０％、少なくとも約９１％、少なくとも約９２％、少なくとも約９３％、少なくとも約９４％、少なくとも約９５％、少なくとも約９６％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９．５％、又は最大約１００％の占有率を有し得る。例えば、表面は、少なくとも１つのビーズが装填された所定の位置タイプの位置の少なくとも約９０％を有し得る。ビーズは、表面に分注されたビーズの総数のうち、表面に結合するビーズの数によって決定される着弾効率で表面に着弾し得る。ビーズは、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約５５％、少なくとも約６０％、少なくとも約６５％、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、最大約１００％のランディング効率で表面上に分注され得る。幾つかの実施形態では、ビーズを含む溶液の温度、インキュベーション時間、界面活性剤、又は塩濃度の１つ以上を調整して、ビーズ占有率を増加させることができる。幾つかの実施形態では、ビーズを含む溶液の温度、インキュベーション時間、界面活性剤、又は塩濃度の１つ以上を調整して、ビーズ装填効率を増加させることができる。
幾つかの場合、基板の利用可能な表面積の少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％又は９５％がビーズを受容するように構成され得る。利用可能な表面積の１００％未満がビーズ（例えば、ビーズが固定されている）を担持する場合、負の空間（例えば、ビーズが存在しない位置）は、正の空間（例えば、ビーズが存在する位置）の異なる個別にアドレス可能な位置を識別及び／又は指標付けするための基準として使用することができる。一例では、負の空間に作用する単一の個別にアドレス可能な位置は、基板全体をインデックスするのに十分である。そのような例では、単一の個別にアドレス可能な位置は、異なる時点で点灯する（例えば、蛍光）正の空間内の他の個別にアドレス可能な位置とは対照的に、配列中などの撮像中に常に「暗」のままであり、その結果、常に「暗」である単一の個別にアドレス可能な位置は、他の全ての個別にアドレス可能な位置に対する基準として機能することができる。他の例では、負の空間に作用する複数の個別にアドレス可能な位置は、基板の指標付けを容易にすることができる。これに代えて又は加えて、常に（例えば、時点に関係なく常に蛍光を発する）「明るい」基準ビーズを、正の空間の異なる個別にアドレス可能な位置を識別及び／又は指標付けするための基準として使用することができる。そのような場合、基準ビーズを含むビーズが装填された利用可能な表面積の１００％又は実質的に１００％であっても、異なる個別にアドレス可能な位置が識別及び／又は指標付けされ得る。
ビーズを含むサンプルを表面に分注することができる。場合によっては、ビーズは、実質的に螺旋状のパターンで表面に分注されてもよい。例えば、図４８に示すシステム及び／又は図５１に示す方法を使用して、ビーズを螺旋状のパターンで分注することができる。幾つかの例では、ビーズは、表面の回転軸に向かって半径方向内向きに移動する螺旋状のパターンで分散されてもよい。幾つかの例では、ビーズは、表面の回転軸から半径方向外側に移動する螺旋状のパターンで分散されてもよい。図４８に示すように、層４８０５を形成するために、サンプル（例えば、ビーズを含むサンプル）を分注プローブ４８０１（例えば、ノズル）から基板４８０３（例えば、ウェハ）に分注することができる。分注プローブは、基板の上方の固定高さ（「Ｚ」）に配置されてもよい。図示された例では、ビーズは、静電保持によって層４８０５内に保持され、基板に固定され得る。ビーズのセットはそれぞれ、それに固定された増幅産物（例えば、核酸分子）の集団を含んでもよく、増幅産物は、正電荷に対する親和性でビーズ上の負電荷に蓄積する。基板は、識別可能な位置の間の交互の表面化学を含み、第１の位置タイプは、増幅されたビーズの負電荷に対して親和性を有する正電荷を担持するＡＰＴＭＳ（例えば、それに固定された増幅産物を含み、それを含まない陰性ビーズとは区別されるビーズ）を含み、第２の位置タイプは、より低い親和性を有する及び／又は増幅されたビーズの忌避剤であるＨＭＤＳを含む。分注されたサンプルを含む層４８０５内で、増幅されたビーズは、（４８０７のように）第１の位置タイプの第１つの位置に首尾よく着地することができる。図示の例では、位置サイズは１ミクロンであり、同じ位置タイプ（例えば、第１の位置タイプ）の異なる位置間のピッチは２ミクロンであり、層は１５ミクロンの深さを有する。実質的に螺旋状のパターンを得るために、基板及び／又は分注プローブは、互いに対して角度速度及び／又は線速度を有することができる。
サンプルは、図５１に示すように、開放表面上に示されるように分注され得る。場合によっては、基板は分注プローブに対して回転していてもよい。場合によっては、分注プローブは、基板の回転軸に対して基板に対して半径方向に移動していてもよい。場合によっては、基板は分注プローブに対して直線的に移動していてもよい。場合によっては、基板は、分注プローブに対して直線的に移動しながら分注プローブに対して回転し、それによってサンプルを螺旋状のパターンに分注してもよい。場合によっては、分注プローブが基板の回転軸に対して基板に対して半径方向に移動している間、基板は分注プローブに対して回転しており、それによってサンプルを螺旋状のパターンに分注することができる。基板及び分注プローブは、実質的に螺旋状のパターンを達成するために、互いに対して任意の構成で移動することができる。基板は、６０ｒｐｍ以下、５０ｒｐｍ以下、４０ｒｐｍ以下、３０ｒｐｍ以下、２５ｒｐｍ以下、２０ｒｐｍ以下、１５ｒｐｍ以下、１４ｒｐｍ以下、１３ｒｐｍ以下、１２ｒｐｍ以下、１１ｒｐｍ以下、１０ｒｐｍ以下、９ｒｐｍ以下、８ｒｐｍ以下、７ｒｐｍ以下、６ｒｐｍ以下、５ｒｐｍ以下、４ｒｐｍ以下、３ｒｐｍ以下、２ｒｐｍ以下、又は１ｒｐｍ以下の回転周波数で回転していてもよい。場合によっては、回転周波数は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にあってもよい。場合によっては、基板は約５ｒｐｍの回転周波数で回転していてもよい。
螺旋状分注パターンは、表面の１回転中に分注される流体によってコーティングされた領域の幅によって決定される経路幅を有することができる。螺旋状分注パターンは、基板の１回転後の第１の位置における流体分注経路の中心と第２の位置における流体分注経路の中心との間の距離によって決定される経路ピッチを有することができる。場合によっては、経路幅は経路ピッチよりも大きくてもよい。例えば、基板回転中に経路に沿って分注された流体は、先行する基板回転中に経路に沿って分注された流体と重なってもよい。場合によっては、経路ピッチは経路幅よりも大きくてもよい。例えば、基板回転中に経路に沿って分注された流体は、先行する基板回転中に経路に沿って分注された流体から分離されてもよい。場合によっては、経路幅は経路ピッチと同様であってもよい。例えば、基板回転中に経路に沿って分注される流体は、先行する基板回転中に経路に沿って分注される流体から実質的に分離されず、基板回転中に経路に沿って分注される流体は、先行する基板回転中に経路に沿って分注される流体と実質的に重ならない場合がある。
基板は、軸線に対して回転するように構成されてもよい。場合によっては、本明細書に記載のシステム、デバイス、及び装置は、基板を回転させるように構成された回転ユニットを更に備えることができる。回転ユニットは、基板を回転させるためのモータ及び／又はロータを備えることができる。そのようなモータ及び／又はロータは、中間構成要素（例えば、歯車、段、アクチュエータ、ディスク、プーリなど）を介して直接的又は間接的に基板に機械的に接続されてもよい。回転ユニットは自動化されてもよい。これに代えて又は加えて、回転ユニットは、手動入力を受信してもよい。回転軸は、基板の中心を通る軸（例えば、図３３に示すように、）であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。例えば、基板は、スピンコーティング装置のチャック（真空チャックなど）に貼り付けられてもよい。基板は、少なくとも１回転／分（ｒｐｍ）、少なくとも２ｒｐｍ、少なくとも５ｒｐｍ、少なくとも１０ｒｐｍ、少なくとも２０ｒｐｍ、少なくとも５０ｒｐｍ、少なくとも１００ｒｐｍ、少なくとも２００ｒｐｍ、少なくとも５００ｒｐｍ、少なくとも１，０００ｒｐｍ、少なくとも２，０００ｒｐｍ、少なくとも５，０００ｒｐｍ、又は少なくとも１万ｒｐｍの回転速度で回転するように構成されてもよい。基板は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の回転速度で回転するように構成されてもよい。基板は、本明細書に記載の異なる動作中に異なる回転速度で回転するように構成されてもよい。基板は、ランプ、正弦波、パルス、又は他の関数もしくは関数の組合せなどの時間依存関数に従って変化する回転速度で回転するように構成されてもよい。時変関数は、周期的又は非周期的であり得る。
基板は、基準点に対して任意のベクトルで移動するように構成されてもよい。場合によっては、本明細書に記載のシステム、デバイス、及び装置は、基板を移動させるように構成された動作ユニットを更に備えることができる。動作ユニットは、基板を移動させるために、モータ、ロータ、アクチュエータ、リニアステージ、ドラム、ローラ、プーリなどの任意の機械的構成要素を含むことができる。そのような構成要素は、直接的に又は中間構成要素（例えば、歯車、段、アクチュエータ、ディスク、プーリなど）を介して間接的に基板に機械的に接続されてもよい。動作ユニットは自動化されてもよい。これに代えて又は加えて、動作ユニットは、手動入力を受信してもよい。基板は、任意の速度で移動するように構成されてもよい。場合によっては、基板は、本明細書に記載の異なる動作中に異なる速度で移動するように構成されてもよい。基板は、ランプ、正弦波、パルス、又は他の関数もしくは関数の組合せなどの時間依存関数に従って変化する速度で移動するように構成されてもよい。時変関数は、周期的又は非周期的であり得る。
溶液は、基板の回転（又は他の動作）の前又は間に基板に供給されて、溶液をアレイにわたって遠心的に（又はそうでなければ慣性的に）導くことができる。場合によっては、溶液は、基板の回転中にパルスで平面アレイに供給され、それによって半径方向外側に移動する溶液の環状波を生成することができる。場合によっては、溶液は、基板の他のパルス動作中に平面アレイに供給され、それによって特定の方向に移動する溶液の波を生成することができる。パルスは、周期的又は非周期的（例えば、任意）間隔を有することができる。一連のパルスは、表面試薬交換を生成する一連の波を含み得る。表面試薬交換は、後続の各パルスが低減された濃度の表面試薬を含む洗浄を含み得る。溶液は、基板の温度とは異なる温度を有することができ、それによって基板又は基板上に位置する検体に熱エネルギーの供給源又は吸収源を提供する。熱エネルギーは、基板又は検体に温度変化を提供し得る。温度変化は過渡的であり得る。温度変化は、検体に対して行われる化学反応などの化学反応を可能にし、無効にし、増強し、又は阻害することができる。例えば、化学反応は、核酸分子の変性、ハイブリダイゼーション、又はアニーリングを含み得る。化学反応は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、ブリッジ増幅、又は他の核酸増幅反応における工程を含み得る。温度変化は、検体から検出された信号を調節、増加又は減少させることができる。
アレイは、（流体チャネルの）少なくとも１つのサンプル入口と流体連通してもよい。アレイは、非固体間隙、例えば空隙を介してサンプル入口と流体連通してもよい。場合によっては、アレイは更に、少なくとも１つのサンプル出口と流体連通してもよい。アレイは、空隙を介してサンプル出口と流体連通してもよい。サンプル入口は、溶液をアレイに導くように構成され得る。サンプル出口は、アレイから溶液を受け取るように構成され得る。溶液は、１つ以上の分注ノズルを使用してアレイに導かれてもよい。例えば、溶液は、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも１１、少なくとも１２、少なくとも１３、少なくとも１４、少なくとも１５、少なくとも１６、少なくとも１７、少なくとも１８、少なくとも１９、又は少なくとも２０個分注ノズルを使用してアレイへと方向付けられてもよい。溶液は、前述の値のうちの任意の２つによって定義された範囲内にある多数のノズルを使用してアレイに向けられてもよい。場合によっては、汚染を防ぐなどのために、異なるノズルを介して異なる試薬（例えば、異なるタイプのヌクレオチド溶液、異なるプローブ、洗浄溶液など）を分注することができる。各ノズルは、汚染を更に防止することができる専用の流体ライン又は流体弁に接続することができる。ある種の試薬は、１つ以上のノズルを介して分注されてもよい。１つ以上のノズルは、基板の中心に、又は基板の中心に近接して向けられてもよい。或いは、１つ以上のノズルは、基板の中心以外の基板上の位置に、又はその近くに向けられてもよい。代替的に又は組み合わせて、１つ以上のノズルは、他のノズルのうちの１つ以上よりも基板の中心の近くに向けられてもよい。例えば、洗浄試薬を分注するために使用される１つ以上のノズルは、活性試薬を分注するために使用される１つ以上のノズルよりも基板の中心の近くに向けられてもよい。１つ以上のノズルは、基板の中心から異なる半径に配置されてもよい。２つ以上のノズルを組み合わせて動作させて、流体をより効率的に基板に送出することができる。１つ以上のノズルは、流体をジェット、スプレー（又は他の分散流体）、及び／又は液滴として基板に送出するように構成されてもよい。１つ以上のノズルは、基板への送出前に流体を噴霧するように操作されてもよい。例えば、流体はエアロゾル粒子として送出されてもよい。
溶液は、基板が静止している間に基板上に分注されてもよい。次いで、基板は、溶液の分注に続いて回転（又は他の動作）を受けることができる。或いは、溶液を分注する前に基板を回転（又は他の動作）させてもよい。次いで、基板が回転している（又は別の方法で移動している）間に溶液を基板上に分注することができる。
基板の回転は、溶液に遠心力（又は軸から離れる方向に向けられた慣性力）を生じさせ、溶液をアレイ上で半径方向外側に流すことができる。このようにして、基板の回転は、アレイを横切って溶液を導くことができる。一定期間にわたる基板の継続的な回転は、アレイにわたってほぼ一定の厚さの流体膜を分注することができる。基板の回転速度は、基板上の溶液の膜の所望の厚さを達成するように選択することができる。膜厚は、式（１）によって回転速度に関連付けることができる。
（１）
Figure 2022526715000003
ここで、ｈ（ｔ）は時刻ｔにおける流体膜の厚さ、μは流体の粘度、ωは回転速度、Ｃは定数である。
代替的に又は組み合わせて、溶液の粘度は、基板上の溶液の膜の所望の厚さを達成するように選択されてもよい。例えば、基板の回転速度又は溶液の粘度は、少なくとも１０ナノメートル（ｎｍ）、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも１マイクロメートル（μｍ）、少なくとも２μｍ、少なくとも５μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも５００μｍ、又は少なくとも１ｍｍの膜厚を達成するように選択されてもよい。基板の回転速度及び／又は溶液の粘度は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の膜厚を達成するように選択することができる。溶液の粘度は、溶液の温度を制御することによって制御することができる。フィルムの厚さは、測定又は監視することができる。フィルムの厚さの測定又は監視は、フィルムの厚さをより良好に制御するためにフィードバックシステムに組み込むことができる。フィルムの厚さは、様々な技術によって測定又は監視することができる。例えば、フィルムの厚さは、繊維分光計などの薄膜分光計を用いた薄膜分光法によって測定又は監視することができる。
場合によっては、基板の回転速度、基板の加速度（例えば、速度の変化率）、溶液の粘度、溶液の分注角度（例えば、試薬の流れの接触角）、溶液の分注の半径座標（例えば、中心上、中心外など）、基板の温度、溶液の温度、及び他の要因などの１つ以上の要因を調整及び／又は他の方法で最適化して、基板の均一なコーティングを容易にするなどのために、基板上の所望の濡れ及び／又は基板上の膜厚を達成することができる。場合によっては、界面活性剤を溶液に添加してもよく、又は界面活性剤を表面に添加して均一なコーティングを容易にするか、又はサンプル装填効率を容易にすることができる。そのような最適化は、流体が（全表面積とは対照的に）部分的な表面積でのみ基板に接触するように、比較的集中した流れ又は移動経路に沿って基板から溶液が出るのを防ぐことができ、そのような場合、基板の均一で完全なコーティングを達成するために、かなり大量の試薬を分注しなければならない可能性がある。そのような最適化はまた、表面流体との接触及び妨害の際に溶液が基板から散乱又は他の方法で反射又は跳ね返ることを防止することができる。代替的に又は組み合わせて、溶液の厚さは、機械的、電気的、物理的、又は他の機構を使用して調整することができる。例えば、溶液は、基板上に分注され、その後、例えばスキージなどの物理的スクレーパを使用して水平にされて、基板全体にわたって所望の厚さの均一性を得ることができる。
場合によっては、基板の回転は、溶液に実質的な遠心力（又は軸から離れるように向けられた慣性力）を生じないように十分に遅くなり得る。有利には、基板上に分注された１つ以上の試薬は、例えば、開放基板上の別の反応空間に侵入するように回転軸に対して外側に大きく及び／又は先取り的に移動することなく、着陸位置に対して実質的に局所的なままであり得る。基板は、６０ｒｐｍ以下、５０ｒｐｍ以下、４０ｒｐｍ以下、３０ｒｐｍ以下、２５ｒｐｍ以下、２０ｒｐｍ以下、１５ｒｐｍ以下、１４ｒｐｍ以下、１３ｒｐｍ以下、１２ｒｐｍ以下、１１ｒｐｍ以下、１０ｒｐｍ以下、９ｒｐｍ以下、８ｒｐｍ以下、７ｒｐｍ以下、６ｒｐｍ以下、５ｒｐｍ以下、４ｒｐｍ以下、３ｒｐｍ以下、２ｒｐｍ以下、又は１ｒｐｍ以下の回転周波数で回転していてもよい。場合によっては、回転周波数は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にあってもよい。場合によっては、基板は約５ｒｐｍの回転周波数で回転していてもよい。場合によっては、溶液は、螺旋状のパターンで表面に分注されてもよい。例えば、溶液は、図４８又は図５１に示すシステムを使用して螺旋状のパターンに分注されてもよい。図４８に示すように、溶液（例えば、サンプル又は洗浄溶液）を分注プローブ（例えば、ノズル）から分注することができる。幾つかの実施形態では、溶液は、複数の分注プローブから分注されてもよい。例えば、溶液中の第１試薬を第１分注プローブから分注し、溶液中の第２試薬を第２分注プローブから分注し、溶液中の第３試薬を第３分注プローブから分注してもよい。異なる分注プローブから分注された試薬は、基板上で結合して均一な溶液を形成し得る。分注プローブは、基板（例えば、ウェハ）の上方の一定の高さに配置されてもよい。試薬は、図５１に示すように、開放表面上に分注されてもよい。場合によっては、基板は分注プローブに対して回転していてもよい。場合によっては、分注プローブは、基板の回転軸に対して基板に対して半径方向に移動していてもよい。場合によっては、基板は分注プローブに対して直線的に移動していてもよい。場合によっては、基板は、分注プローブに対して直線的に移動しながら分注プローブに対して回転し、それによってサンプルを螺旋状のパターンに分注してもよい。場合によっては、分注プローブが基板の回転軸に対して基板に対して半径方向に移動している間、基板は分注プローブに対して回転しており、それによってサンプルを螺旋状のパターンに分注することができる。基板の回転速度、溶液の流速、又は溶液の粘度は、少なくとも１０ナノメートル（ｎｍ）、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも１マイクロメートル（μｍ）、少なくとも２μｍ、少なくとも５μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも５００μｍ、又は少なくとも１ｍｍの膜厚を達成するように選択することができる。
場合によっては、溶液は、基板上に分注される前に加熱されてもよい。溶液は、周囲温度よりも高い温度であってもよい。溶液は、分注前に、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃、約３０℃、約３１℃、約３２℃、約３３℃、約３４℃、約３５℃、約３６℃、約３７℃、約３８℃、約３９℃、約４０℃、約４５℃、約５０℃、約５５℃、約６０℃、約６５℃、約７０℃、約７５℃、約８０℃、約８５℃、約９０℃、約９５℃に加熱されてもよい。場合によっては、溶液は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の温度に加熱されてもよい。
場合によっては、基板は可変角速度で回転されてもよい。基板の回転軸からの分注プローブの半径方向距離が変化するにつれて、分注プローブに対する基板の線速度が実質的に維持されるように、基板の角速度を変化させることができる。例えば、基板の角速度は、分注プローブが基板の回転軸に対して外側に進む螺旋経路で流体を分注するにつれて減少し得る。別の例では、基板の角速度は、分注プローブが基板の回転軸に対して内側に進行する螺旋経路で流体を分注するにつれて増加し得る。幾つかの例では、分注プローブは、可変流量で流体を分注することができる。分注プローブの流量は、基板の単位面積あたりに分注される流体の量が実質的に維持されるように変更することができる。例えば、分注プローブの流量は、分注プローブが、基板の回転軸に対して外側に進む螺旋状の経路で流体を分注するにつれて増加し得る。別の例では、分注プローブの流量は、分注プローブが、基板の回転軸に対して内側に進行する螺旋経路で流体を分注するにつれて減少し得る。
表面上に分注された１つ以上の溶液は、表面上で反応を受け得る。例えば、表面上に分注された第１の溶液（例えば、反応物を含む）は、第１の溶液の上の表面上に分注された第２の溶液（例えば、酵素を含む）と反応し得る。表面に分注された１つ以上の溶液は、化学反応を不活性化又はクエンチし得る。例えば、反応の上にクエンチ溶液（例えば、ＥＤＴＡ又は酸を含む）を基板に添加して、反応をクエンチすることができる。溶液（例えば、反応物質を含む溶液、酵素を含む溶液、又はクエンチング溶液）は、パターン（例えば、螺旋状のパターン）で表面上に分注され得る。幾つかの実施形態において、クエンチング溶液は、反応物質を含む溶液と同じパターンで表面上に分注され、それにより、溶液が分注される表面上の各点において実質的に一定の反応時間を維持する。幾つかの実施形態において、クエンチング溶液は、酵素を含む溶液と同じパターンで表面上に分注され、それにより、溶液が分注される表面上の各点において実質的に一定の反応時間を維持する。例えば、反応物質を含む溶液は、基板の回転軸に向かって内側に向けられた螺旋経路内の表面上に分注されてもよい。反応物質を含む溶液は一定速度で分注されてもよく、基板は、単位面積あたりに分注される体積が実質的に一定になるように可変速度で回転されてもよい。酵素を含む溶液は、試薬を含む溶液と同じ螺旋経路に沿って分注され得る。酵素を含む溶液は一定の速度で分注されてもよく、基板は、反応物質を含む溶液を分注してから酵素を含む溶液を分注するまでの時間が螺旋経路に沿った任意の点で実質的に同じになるように可変速度で回転してもよい。酵素を含む溶液と同じ螺旋経路に沿ってクエンチング溶液を分注してもよい。クエンチ溶液は一定速度で分注されてもよく、基板は、酵素を含む溶液を分注する間の時間とクエンチ溶液とが螺旋経路に沿った任意の点で実質的に同じになるように可変速度で回転してもよい。これに代えて又は加えて、同様に、表面に分注された１つ以上の溶液は、化学反応を活性化又は触媒し得る。例えば、活性化溶液（例えば、触媒を含む）を反応（例えば、同じ分注パターンで）の上で基板に添加して、反応を活性化又は触媒することができる。
基板上に１つ以上の溶液を分注して、１つ以上の溶液と接触する基板の領域にわたって実質的に同様の反応時間を確保するために、様々な方法を使用することができる。幾つかの実施形態では、回転基板の遠心力が回転軸から離れる溶液の外側への広がりを促進するように、回転基板の回転軸又はその付近で溶液を分注することによって、溶液を表面上にスピンコーティングすることができる。スピンコーティングは、分注時間に対して遅い時間スケールで起こる反応を開始又はクエンチする１つ以上の溶液を分注するのによく適し得る。幾つかの実施形態では、送出点から１つ以上の溶液を実質的に置換することなく、１つ以上の溶液を反応部位に直接送出することができる。反応部位への溶液の直接送出の方法は、溶液のエアロゾル送出、アプリケータを使用して溶液を適用すること、溶液をカーテンコーティングすること、スロットダイコーティングすること、並進分注プローブから溶液を分注すること、分注プローブのアレイから溶液を分注すること、溶液中に基板を浸漬すること、又は溶液を含むシートに基板を接触させることを含み得る。
エアロゾル送出は、圧力ノズル又は超音波ノズルを使用して溶液を基板に導くことによって、エアロゾル形態で基板に溶液を送出することを含み得る。アプリケータを使用して溶液を塗布することは、溶液を含むアプリケータと基板を接触させることと、基板に対してアプリケータを並進させることとを含むことができる。例えば、アプリケータを使用して溶液を塗布することは、基板を塗装することを含み得る。溶液は、アプリケータを並進させること、基板を回転させること、基板を並進させること、又はそれらの組合せによってパターンで塗布され得る。パターンは、螺旋状のパターンであってもよい。パターンは、円形パターンであってもよい。硬化コーティングは、溶液を分注プローブから連続流（例えば、カーテン又は平坦なシート）で基板に分注し、分注プローブを基板に対して並進させることを含み得る。溶液は、分注プローブを並進させること、基板を回転させること、基板を並進させること、又はそれらの組合せによってパターンにカーテンコーティングされてもよい。パターンは、螺旋状のパターンであってもよい。パターンは、円形パターンであってもよい。スロットダイコーティングは、溶液が基板と分注プローブとの間にメニスカスを形成し、分注プローブを基板に対して並進させるように、基板の近くに配置された分注プローブから溶液を分注することを含み得る。溶液は、分注プローブを並進させること、基板を回転させること、基板を並進させること、又はそれらの組合せによってパターンにスロットダイコーティングされてもよい。パターンは、螺旋状のパターンであってもよい。パターンは、円形パターンであってもよい。並進分注プローブから溶液を分注することは、パターン（例えば、螺旋状のパターン、円形パターン、直線パターン、縞パターン、クロスハッチングパターン、又は斜めパターンである）で基板に対して分注プローブを並進させることを含むことができる。分注プローブのアレイから溶液を分注することは、溶液が基板の領域にわたって実質的に同時に分注されるように、基板の上方に配置されたノズルのアレイ（例えば、シャワーヘッド）から溶液を分注することを含むことができる。基板を溶液に浸漬することは、基板を溶液を含むリザーバに浸漬することを含み得る。幾つかの実施形態では、リザーバは、基板をコーティングするのに必要な溶液の体積を減少させるための浅いリザーバであってもよい。基板を溶液を含むシートに接触させることは、基板を、溶液が浸透した材料のシート（例えば、多孔質シート又は繊維状シート）と接触させることを含み得る。溶液は基板に転写されてもよい。幾つかの実施形態では、材料シートは使い捨てシートであってもよい。幾つかの実施形態では、材料シートは再使用可能なシートであってもよい。幾つかの実施形態では、図５１に示す方法を使用して、溶液を基板上に分注することができる。図５１に示すように、溶液の噴流をノズルから回転基板に分注することができる。ノズルは、回転する基板に対して半径方向に移動することができ、それによって溶液を基板上に螺旋状のパターンに分注することができる。
１つ以上の溶液又は試薬は、本明細書に開示される送出方法のいずれかによって基板に送出され得る。幾つかの実施形態において、２つ又はそれを超える溶液又は試薬が、同じ送出方法を使用して基板に送出される。幾つかの実施形態では、溶液又は試薬と後続の溶液又は試薬との接触間の時間が、１つ以上の溶液又は試薬と接触した基板の各領域について実質的に同様であるように、２つ以上の溶液が基板に送出される。幾つかの実施形態では、溶液又は試薬は、単一の混合物として送出され得る。幾つかの実施形態では、溶液又は試薬は、２つ以上の成分溶液に分注され得る。例えば、２つ以上の成分溶液の各成分は、別個のノズルから分注されてもよい。別個のノズルは、均質な溶液が基板上に形成されるように、基板の実質的に同じ領域に２つ以上の成分溶液を実質的に同時に分注することができる。幾つかの実施形態では、２つ以上の構成要素の各構成要素の分注は、時間的に分離されてもよい。各成分の分注は、同じ方法を用いて行ってもよい。例えば、第１の構成要素及び第２の構成要素は、第１の構成要素と第２の構成要素との接触間の時間が、第１の構成要素及び第２の構成要素に接触した基板の各領域について実質的に同様であるように、実質的に同じ速度及び実質的に同じパターンで同じ方法を使用して基板上に分注される。幾つかの実施形態では、第１の溶液は、基板（例えば、マグネシウムを含む溶液）上で反応を開始し得る。幾つかの実施形態では、第２の溶液は、基板上の反応を停止させることができる（例えば、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）を含む溶液）。幾つかの実施形態において、反応の開始と反応の停止との間の時間は、第１の溶液及び第２の溶液に接触した基板の各領域において実質的に同じであり得る。第１の溶液は、基板への送出時に実質的に均一なフィルムを形成し得る。第２の溶液は、第１の溶液と接触すると急速に拡散し得る急速拡散成分を含み得る。幾つかの実施形態では、急速拡散成分が反応を開始してもよく、又は急速拡散成分が反応を停止してもよい。
幾つかの実施形態では、溶液又は試薬の直接送出をスピンコーティングと組み合わせてもよい。例えば、第１の溶液は、本明細書に開示される直接送出方法のいずれかを使用して螺旋状のパターンで直接送出され得る。螺旋状のパターンは、基板の回転軸に向かって内側に向けられてもよい。第１の溶液は、反応を開始し得る。第２の溶液は、第１の溶液と同じパターンで送出され得る。第２の溶液は、反応を停止させることができる。第２の溶液は、第１の溶液を洗い流すことができる。第１の溶液及び第２の溶液は、反応が基板の各空間領域で実質的に一定の時間進行するように分注され得る。
溶液は、基板上でインキュベートされ得る。幾つかの態様では、溶液は、表面上に流体の層を維持する条件下で基板上でインキュベートされ得る。溶液は、少なくとも約５分、約１０分まで、約１５分まで、約２０分まで、約２５分まで、約３０分まで、約３５分まで、約４０分まで、約４５分まで、約５０分まで、約５５分まで、約６０分まで、約６５分まで、約７０分まで、約７５分まで、約８０分まで、約８５分まで、又は約９０分までインキュベートされ得る。場合によっては、インキュベーション時間は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内であり得る。場合によっては、インキュベーションは９０分を超えてもよい。幾つかの例では、流体の層は、インキュベーション中に少なくとも１０ナノメートル（ｎｍ）、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも１マイクロメートル（μｍ）、少なくとも２μｍ、少なくとも５μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも５００μｍ、又は少なくとも１ｍｍの膜厚を維持することができる。チャンバの温度、チャンバの湿度、基板の回転、又は流体の組成の１つ以上は、流体の層がインキュベーション中に維持されるように調整することができる。幾つかの例では、基板は、６０ｒｐｍ以下、５０ｒｐｍ以下、４０ｒｐｍ以下、３０ｒｐｍ以下、２５ｒｐｍ以下、２０ｒｐｍ以下、１５ｒｐｍ以下、１４ｒｐｍ以下、１３ｒｐｍ以下、１２ｒｐｍ以下、１１ｒｐｍ以下、１０ｒｐｍ以下、９ｒｐｍ以下、８ｒｐｍ以下、７ｒｐｍ以下、６ｒｐｍ以下、５ｒｐｍ以下、４ｒｐｍ以下、３ｒｐｍ以下、２ｒｐｍ以下、又は１ｒｐｍ以下の回転周波数で回転され得る。場合によっては、回転周波数は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にあってもよい。場合によっては、基板は約５ｒｐｍの回転周波数で回転していてもよい。
基板又はその表面は、基板上の溶液もしくは試薬の保持又は基板上の溶液もしくは試薬の厚さの均一性を助ける他の特徴を含み得る。場合によっては、表面は、表面上に溶液を保持するために使用され得る隆起縁部（例えば、リム）を含み得る。表面は、表面の外縁の近くにリムを含むことができ、それによって外縁上を流れる溶液の量を減少させる。
溶液は、様々な成分を含む反応混合物であってもよい。例えば、溶液は、検体と相互作用するように構成された複数のプローブを含み得る。例えば、プローブは、検体に対する結合特異性を有し得る。別の例では、プローブは、検体に対する結合特異性を有さなくてもよい。プローブは、検体に恒久的に結合するように構成されてもよい。プローブは、検体に一時的に結合するように構成されてもよい。例えば、ヌクレオチドプローブは、核酸分子検体にハイブリダイズした成長鎖に永続的に組み込まれ得る。或いは、ヌクレオチドプローブは、核酸分子検体に一時的に結合し得る。一時的に連結されたプローブは、その後、検体から除去され得る。検体からの一時的にカップリングされたプローブのその後の除去は、検体上に残渣（例えば、化学的残留物）を残してもよいし、残さなくてもよい。溶液中のプローブのタイプは、検体のタイプに依存し得る。プローブは、特定の機能を果たすように構成された官能基又は部分を含み得る。例えば、プローブは標識（例えば、色素）を含み得る。プローブは、検体とのカップリング又は他の方法での相互作用の際に、標識などを介して、検出可能な信号（例えば、光信号）を生成するように構成され得る。幾つかの例では、プローブは、活性化時に検出可能な信号を生成するように構成され得る（例えば、刺激の適用）。別の例では、ヌクレオチドプローブは、ポリメラーゼ反応を（ブロックされなくなるまで）終結させるように構成された可逆的ターミネータ（例えば、ブロッキング基）を含み得る。溶液は、プローブと検体（例えば、酵素、触媒、緩衝液、生理食塩水、キレート剤、還元剤、他の薬剤など）との間の反応を助ける、加速する、又は減速するための他の成分を含み得る。場合によっては、溶液は洗浄溶液であってもよい。幾つかの例では、アレイ上に固定された検体との反応混合液中の試薬（例えば、プローブ）間の反応又は相互作用の後に、洗浄溶液を基板に向けて洗浄溶液をアレイと接触させることができる。洗浄溶液は、前の反応混合物溶液から遊離試薬を洗い流すことができる。
溶液中のプローブと検体との間の反応時に、光学信号（例えば、蛍光信号）などの検出可能な信号が生成され得る。例えば、信号は、プローブ及び／又は検体に由来し得る。検出可能な信号は、プローブと検体との間の反応又は相互作用を示し得る。検出可能な信号は、非光信号であってもよい。例えば、検出可能な信号は、電子信号であってもよい。検出可能な信号は、１つ以上のセンサによって検出することができる。例えば、光信号は、本明細書の他の箇所に記載されている光検出方式の１つ以上の光検出器を介して検出することができる。信号は、基板の回転中に検出されてもよい。信号は、回転の終了後に検出することができる。信号は、検体が溶液と流体接触している間に検出され得る。信号は、溶液の洗浄後に検出され得る。幾つかの例では、検出後、プローブ及び／もしくは検体からの標識を切断すること、並びに／又はプローブ及び／もしくは検体を改変することなどによって、信号をミュートすることができる。そのような切断及び／又は修飾は、化学物質、酵素、光（例えば、紫外線）又は温度変化（例えば、熱）への曝露などの１つ以上の刺激によって影響を受け得る。場合によっては、信号は、１つ以上のセンサのモード（例えば、検出波長）を停止又は変更することによって、又は信号の励起を終了又は逆転させることによって検出不能になり得る。場合によっては、信号の検出は、画像を取り込むこと、又はデジタル出力（例えば、異なる画像間）を生成することを含むことができる。
溶液を基板に導く動作、及び溶液中のプローブとアレイ中の検体との間の反応を示す１つ以上の信号の検出は、１回又は複数回繰り返されてもよい。このような動作は、反復的に繰り返されてもよい。例えば、アレイ内の所定の位置に固定された同じ検体は、複数の反復サイクルで複数の溶液と相互作用することができる。反復ごとに、検出された追加の信号は、処理中に検体に関する増分又は最終的なデータを提供することができる。例えば、検体が核酸分子であり、処理が配列決定である場合、反復ごとに検出される追加の信号は、核酸分子の核酸配列中の塩基を示し得る。この操作は、検体を処理するために、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、少なくとも２，０００、少なくとも５，０００、少なくとも１万、少なくとも２万、少なくとも５万、少なくとも１０万、少なくとも２０万、少なくとも５０万、少なくとも１００万、少なくとも２００万、少なくとも５００万、少なくとも１０００万、少なくとも２０００万、少なくとも５０００万、少なくとも１億、少なくとも２億、少なくとも５億、又は少なくとも１０億サイクル繰り返されてもよい。幾つかの例では、サイクルごとに異なる溶液を基板に向けてもよい。例えば、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、少なくとも２，０００、少なくとも５，０００、少なくとも１万、少なくとも２万、少なくとも５万、少なくとも１０万、少なくとも２０万、少なくとも５０万、少なくとも１００万、少なくとも２００万、少なくとも５００万、少なくとも１０，０００，０００、少なくとも２０００万、少なくとも５０００万、少なくとも１億、少なくとも２億、少なくとも５億、又は少なくとも１０億個の溶液を基板に向けてもよい。
場合によっては、各サイクルの間に（又は各サイクル中に少なくとも１回）洗浄溶液を基板に向けてもよい。例えば、各タイプの反応混合物溶液を基板に向けた後に、洗浄溶液を基板に向けてもよい。洗浄溶液は異なっていてもよい。洗浄溶液は同一であってもよい。洗浄溶液は、回転中にパルスで分注され、本明細書に記載の環状波を生成することができる。洗浄溶液は、回転中に流れが基板の回転軸に対して半径方向に移動する間に連続的な流れで分注され、それによって洗浄溶液を螺旋状のパターンに分注することができる。幾つかの例では、洗浄溶液は、基板の回転軸に対して外側に進行する螺旋状のパターンで分注されてもよい。幾つかの例では、洗浄溶液は、基板の回転軸に対して内側に進行する螺旋状のパターンで分注されてもよい。例えば、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、少なくとも２，０００、少なくとも５，０００、少なくとも１万、少なくとも２万、少なくとも５万、少なくとも１０万、少なくとも２０万、少なくとも５０万、少なくとも１００万、少なくとも２００万、少なくとも５００万、少なくとも１０，０００，０００、少なくとも２０００万、少なくとも５０００万、少なくとも１億、少なくとも２億、少なくとも５億、又は少なくとも１０億個の洗浄溶液が、基板に向けられてもよい。
幾つかの例では、（１又は複数の）溶液が基板と接触した後に、（１又は複数の）溶液のサブセット又は全体をリサイクルすることができる。リサイクルは、溶液のサブセット又は全体を収集、フィルタリング、及び再利用することを含み得る。フィルタリングは、分子フィルタリングであってもよい。
回転アレイを用いた核酸配列決定
幾つかの例において、配列決定のための方法は、核酸分子がプライマー伸長反応により塩基ごとに配列決定される合成方式による配列決定を使用し得る。例えば、核酸分子を配列決定するための方法は、核酸分子が固定されたアレイを含む基板を提供することを含み得る。アレイは平面アレイであってもよい。基板は、軸線に対して回転するように構成されてもよい。この方法は、基板の回転前又は回転中にアレイにわたって複数のヌクレオチドを含む溶液を導くことを含み得る。基板の回転は、基板表面の溶液によるコーティングを容易にすることができる。核酸分子は、複数のヌクレオチドからの少なくとも１つのヌクレオチドを核酸分子に相補的な成長鎖に組み込むか又は特異的に結合するのに十分な条件下でプライマー伸長反応に供され得る。少なくとも１つのヌクレオチドの取り込み又は結合を示す信号を検出し、それによって核酸分子を配列決定することができる。
幾つかの例では、方法は、核酸分子が固定された基板を提供する前に、核酸分子を基板に固定することを含み得る。例えば、核酸分子を含む複数の核酸分子を含む溶液は、基板の回転前、回転中、又は回転後に基板に向けられてもよく、基板は、基板上のアレイとして複数の核酸分子の少なくともサブセットを固定するのに十分な条件に供されてもよい。
図２は、核酸分子を配列決定するための方法２００の一例のフローチャートを示す。第１の工程２１０において、本方法は、本明細書の他の箇所に記載されているように、基板を提供することを含んでもよい。基板は、複数の個別にアドレス可能な位置のアレイを備えることができる。アレイは平面アレイであってもよい。アレイはテクスチャ付きアレイであってもよい。アレイは、パターン化されたアレイであってもよい。例えば、アレイは、ウェル及び／又はピラーを有する個別にアドレス可能な位置を画定することができる。同じ核酸分子のコピーであってもなくてもよい複数の核酸分子をアレイに固定することができる。複数の核酸分子からの各核酸分子は、複数の個別にアドレス可能な位置のうちの所定の個別にアドレス可能な位置でアレイに固定され得る。
基板は、軸線に対して回転するように構成されてもよい。軸は、基板の中心又は実質的に中心を通る軸であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。例えば、基板は、スピンコーティング装置のチャック（真空チャックなど）に貼り付けられてもよい。基板は、少なくとも１回転／分（ｒｐｍ）、少なくとも２ｒｐｍ、少なくとも５ｒｐｍ、少なくとも１０ｒｐｍ、少なくとも２０ｒｐｍ、少なくとも５０ｒｐｍ、少なくとも１００ｒｐｍ、少なくとも２００ｒｐｍ、少なくとも５００ｒｐｍ、少なくとも１，０００ｒｐｍ、少なくとも２，０００ｒｐｍ、少なくとも５，０００ｒｐｍ、又は少なくとも１万ｒｐｍの回転速度で回転するように構成されてもよい。基板は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の回転速度で回転するように構成されてもよい。基板は、本明細書に記載の異なる動作中に異なる回転速度で回転するように構成されてもよい。基板は、ランプ、正弦波、パルス、又は他の関数もしくは関数の組合せなどの時間依存関数に従って変化する回転速度で回転するように構成されてもよい。時変関数は、周期的又は非周期的であり得る。
第２の工程２２０において、方法は、基板の回転前又は回転中にアレイにわたって溶液を導くことを含んでもよい。溶液は、アレイを横切って遠心的に導かれてもよい。場合によっては、溶液は、基板の回転中にパルスでアレイに向けられ、それによって半径方向外側に移動する溶液の環状波を生成することができる。幾つかの例では、流れが基板の回転軸に対して半径方向に移動している間に、連続流中の基板の回転中に溶液をアレイに導くことができ、それによって溶液を螺旋状のパターンでアレイに導く。場合によっては、基板は、６０ｒｐｍ以下、５０ｒｐｍ以下、４０ｒｐｍ以下、３０ｒｐｍ以下、２５ｒｐｍ以下、２０ｒｐｍ以下、１５ｒｐｍ以下、１４ｒｐｍ以下、１３ｒｐｍ以下、１２ｒｐｍ以下、１１ｒｐｍ以下、１０ｒｐｍ以下、９ｒｐｍ以下、８ｒｐｍ以下、７ｒｐｍ以下、６ｒｐｍ以下、５ｒｐｍ以下、４ｒｐｍ以下、３ｒｐｍ以下、２ｒｐｍ以下、又は１ｒｐｍ以下の速度で回転するように構成されてもよい。場合によっては、回転周波数は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にあってもよい。溶液は、基板の温度とは異なる温度を有することができ、それによって基板又は基板上に位置する核酸分子に熱エネルギーの供給源又は吸収源を提供する。熱エネルギーは、基板又は核酸分子に温度変化を提供し得る。温度変化は過渡的であり得る。温度変化は、核酸分子に対して行われる化学反応などの化学反応を可能にし、無効にし、増強し、又は阻害することができる。化学反応は、複数の核酸分子の変性、ハイブリダイゼーション、又はアニーリングを含み得る。化学反応は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、ブリッジ増幅、又は他の核酸増幅反応における工程を含み得る。温度変化は、核酸分子から（又は溶液中のプローブから）検出される信号を調節、増加又は減少させることができる。
幾つかの場合、溶液はビーズを含み得る。ビーズは、配列決定される核酸分子でコーティングされ得る。ビーズを含む溶液は、本明細書に記載の方法を使用して基板上に分注され得る。例えば、ビーズを含む溶液は、図４８又は図５１に示すように、基板上に螺旋状のパターンで分注されてもよい。場合によっては、ビーズは、図５０Ａに示すように、基板の第１の領域タイプ（例えば、正に帯電した領域）と優先的に相互作用し得る。幾つかの場合、ビーズは、基板の第２の領域型（例えば、疎水性領域）と相互作用し得ない。幾つかの場合、図５０Ｂに示すように、核酸分子でコーティングされたビーズは、基板の第１の領域（例えば、正に帯電した領域）と相互作用してもよく、核酸分子でコーティングされていないビーズは、基板の第１の領域タイプと相互作用し得ない。
幾つかの例では、溶液は、核酸分子と相互作用するように構成されたプローブを含み得る。例えば、幾つかの例では、例えば合成による配列決定を行うために、溶液は複数のヌクレオチド（単一塩基）を含み得る。複数のヌクレオチドは、本明細書で集合的に「ヌクレオチド」と呼ばれる、ヌクレオチド類似体、天然に存在するヌクレオチド、及び／又は天然に存在しないヌクレオチドを含み得る。複数のヌクレオチドは、同じタイプの塩基（例えば、Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃなど。）であってもなくてもよい。例えば、溶液は、１タイプのみの塩基を含んでも含まなくてもよい。溶液は、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、又は少なくとも１０タイプの少なくとも１タイプの塩基を含み得る。例えば、溶液は、Ａ、Ｔ、Ｃ及びＧの任意の可能な混合物を含み得る。幾つかの例では、溶液は、複数の天然ヌクレオチド及び非天然ヌクレオチドを含み得る。複数の天然ヌクレオチド及び非天然ヌクレオチドは、同じタイプ（例えば、Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃ）の塩基であってもなくてもよい。幾つかの場合、溶液は、オリゴマーであるプローブ（例えば、オリゴヌクレオチドプライマー）を含み得る。例えば、幾つかの例では、例えば合成による配列決定を行うために、溶液は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００個又はそれを超えるヌクレオチド塩基を含む複数の核酸分子、例えばプライマーを含み得る。複数の核酸分子は、本明細書で集合的に「ヌクレオチド」と呼ばれる、ヌクレオチド類似体、天然に存在するヌクレオチド、及び／又は天然に存在しないヌクレオチドを含み得る。複数のヌクレオチドは、同じタイプの塩基（例えば、Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃなど。）であってもなくてもよい。例えば、溶液は、１タイプのみの塩基を含んでも含まなくてもよい。溶液は、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、又は少なくとも１０タイプの少なくとも１タイプの塩基を含み得る。例えば、溶液は、Ａ、Ｔ、Ｃ及びＧの任意の可能な混合物を含み得る。幾つかの例では、溶液は、複数の天然ヌクレオチド及び非天然ヌクレオチドを含み得る。複数の天然ヌクレオチド及び非天然ヌクレオチドは、同じタイプ（例えば、Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃ）の塩基であってもなくてもよい。
複数のヌクレオチドのうちの１つ以上のヌクレオチドは、（例えば、可逆的に終端される）終結され得る。例えば、ヌクレオチドは、可逆的ターミネータ、又はプライマー伸長を可逆的に終結させることができる部分を含み得る。可逆的ターミネータを含むヌクレオチドは、ポリメラーゼによって受け入れられ、非可逆的に末端化されたヌクレオチドと同様に成長中の核酸配列に組み込まれ得る。ポリメラーゼは、天然に存在する任意の変異体（すなわち、天然又は野生型）又はポリメラーゼの操作された変異体（例えば、ＤＮＡポリメラーゼ、Ｔａｑポリメラーゼなど）であり得る。可逆的ターミネータを含むヌクレオチド類似体を核酸鎖に組み込んだ後、可逆的ターミネータを除去して、核酸鎖の更なる伸長を可能にすることができる。可逆的ターミネータは、ヌクレオチド又はヌクレオチド類似体の糖部分（例えば、ペントース）の３’－酸素原子に結合しているブロッキング基又はキャッピング基を含み得る。そのような部分は、３’－Ｏ－ブロック可逆的ターミネータと呼ばれる。３’－Ｏ－ブロック可逆的ターミネータの例としては、例えば、３’－ＯＮＨ２可逆的ターミネータ、３’－Ｏ－アリル可逆的ターミネータ及び３’－Ｏ－アジオメチル可逆的ターミネータが挙げられる。或いは、可逆的ターミネータは、ヌクレオチド類似体のリンカー（例えば、切断可能なリンカー）及び／又は色素部分にブロッキング基を含み得る。３’非ブロック可逆的ターミネータは、ヌクレオチド類似体の塩基並びに蛍光基（例えば、本明細書に記載されるような標識）の両方に結合し得る。３’非ブロック化可逆的ターミネータの例としては、例えば、Ｈｅｌｉｃｏｓ ＢｉｏＳｃｉｅｎｃｅｓ Ｃｏｒｐ．によって開発された「仮想ターミネータ」及びＭｉｃｈａｅｌ Ｌ．Ｍｅｔｚｋｅｒらによって開発された「雷ターミネータ」が挙げられる。可逆的ターミネータの切断は、例えば、可逆的ターミネータを含む核酸分子を照射することによって達成され得る。幾つかの例において、複数のヌクレオチドは、末端ヌクレオチドを含まなくてもよい。
複数のヌクレオチドのうちの１つ以上のヌクレオチドは、色素、フルオロフォア又は量子ドットで標識化され得る。例えば、溶液は、標識ヌクレオチドを含み得る。別の例では、溶液は非標識ヌクレオチドを含み得る。別の例では、溶液は、標識ヌクレオチドと非標識ヌクレオチドの混合物を含み得る。色素の非限定的な例としては、ＳＹＢＲグリーン、ＳＹＢＲブルー、ＤＡＰＩ、プロピジウムヨウ素、ヘキスト、ＳＹＢＲゴールド、臭化エチジウム、アクリジン、プロフラビン、アクリジンオレンジ、アクリフラビン、フルオロクマニン、エリプチシン、ダウノマイシン、クロロキン、ジスタマイシンＤ、クロモマイシン、ホミジウム、ミトラマイシン、ルテニウムポリピリジル、アントラマイシン、フェナントリジン及びアクリジン、臭化エチジウム、ヨウ化プロピジウム、ヨウ化ヘキシジウム、ジヒドロエチジウム、エチジウムホモダイマー－１及び－２、エチジウムモノアジド、及びＡＣＭＡ、Ｈｏｅｃｈｓｔ ３３２５８、Ｈｏｅｃｈｓｔ ３３３４２、Ｈｏｅｃｈｓｔ ３４５８０、ＤＡＰＩ、アクリジンオレンジ、７－ＡＡＤ、アクチノマイシンＤ、ＬＤＳ７５１、ヒドロキシスチルバミジン、ＳＹＴＯＸブルー、ＳＹＴＯＸグリーン、ＳＹＴＯＸオレンジ、ＰＯＰＯ－１、ＰＯＰＯ－３、ＹＯＹＯ－１、ＹＯＹＯ－３、ＴＯＴＯ－１、ＴＯＴＯ－３、ＪＯＪＯ－１、ＬＯＬＯ－１、ＢＯＢＯ－１、ＢＯＢＯ－３、ＰＯ－ＰＲＯ－１、ＰＯ－ＰＲＯ－３、ＢＯ－ＰＲＯ－１、ＢＯ－ＰＲＯ－３、ＴＯ－ＰＲＯ－１、ＴＯ－ＰＲＯ－３、ＴＯ－ＰＲＯ－５、ＪＯ－ＰＲＯ－１、ＬＯ－ＰＲＯ－１、ＹＯ－ＰＲＯ－１、ＹＯ－ＰＲＯ－３、ＰｉｃｏＧｒｅｅｎ、ＯｌｉＧｒｅｅｎ、ＲｉｂｏＧｒｅｅｎ、ＳＹＢＲ Ｇｏｌｄ、ＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ Ｉ、ＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ ＩＩ、ＳＹＢＲ ＤＸ、ＳＹＴＯ－４０、－４１、－４２、－４３、－４４、－４５（青）、ＳＹＴＯ－１３、－１６、－２４、－２１、－２３、－１２、－１１、－２０、－２２、－１５、－１４、－２５（緑）、ＳＹＴＯ－８１、－８０、－８２、－８３、－８４、－８５（オレンジ）、ＳＹＴＯ－６４、－１７、－５９、－６１、－６２、－６０、－６３（赤）、フルオレセイン、フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）、テトラメチルローダミンイソチオシアネート（ＴＲＩＴＣ）、ローダミン、テトラメチルローダミン、Ｒ－フィコエリトリン、Ｃｙ－２、Ｃｙ－３、Ｃｙ－３．５、Ｃｙ－５、Ｃｙ５．５、、Ｃｙ－７、テキサスレッド、ファーレッド、アロフィコシアニン（ＡＰＣ）、Ｓｙｂｒ Ｇｒｅｅｎ Ｉ、Ｓｙｂｒ Ｇｒｅｅｎ ＩＩ、Ｓｙｂｒ Ｇｏｌｄ、ＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ Ｇｒｅｅｎ、７－ＡＡＤ、エチジウムホモダイマーＩ、エチジウムホモダイマーＩＩ、エチジウムホモダイマーＩＩＩ、エチジウムブロマイド、アンベリフェロン、エオシン、緑色蛍光タンパク質、エリスロシン、クマリン、メチルクマリン、ピレン、マラカイトグリーン、スチルベン、ルシファーイエロー、カスケードブルー、ジクロロトリアジニルアミンフルオレセイン、ダンシルクロリド、ユーロピウムやテルビウムなどの蛍光ランタニド錯体、カルボキシテトラクロロフルオレセイン、５及び／又は６－カルボキシフルオレセイン（ＦＡＭ）、ＶＩＣ、５－（又は６－）ヨードアセトアミドフルオレセイン、５－｛［２（及び３）－５－（アセチルメルカプト）－スクシニル］アミノ｝フルオレセイン（ＳＡＭＳＡ－フルオレセイン）、リサミンローダミンＢスルホニル塩化物、５及び／又は６カルボキシローダミン（ＲＯＸ）、７－アミノ－メチル－クマリン、７－アミノ－４－メチルクマリン－３－酢酸（ＡＭＣＡ）、ＢＯＤＩＰＹフルオロフォア、８－メトキシピレン－１，３，６－トリスルホン酸三ナトリウム塩、３，６－ジスルホネート－４－アミノ－ナフタルイミド、フィコビリプロテイン、Ａｔｔｏ ３９０、４２５、４６５、４８８、４９５、５３２、５６５、５９４、６３３、６４７、６４７Ｎ、６６５、６８０及び７００色素、ＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ ３５０、４０５、４３０、４８８、５３２、５４６、５５５、５６８、５９４、６１０、６３３、６３５、６４７、６６０、６８０、７００、７５０、及び７９０色素、ＤｙＬｉｇｈｔ ３５０、４０５、４８８、５５０、５９４、６３３、６５０、６８０、７５５及び８００色素、又はその他のフルオロフォア、ＢＨ１－０、ＢＨＱなどのブラックホール消光剤色素（Ｂｉｏｓｅａｒｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）－１、ＢＨＱ－３、ＢＨＱ－１０）；ＱＳＹ７、ＱＳＹ９、ＱＳＹ２１、ＱＳＹ３５などのＱＳＹ色素蛍光消光剤（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ／Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ製）、及びＤａｂｃｙｌやＤａｂｓｙｌなどの他の消光剤、Ｃｙ５Ｑ及びＣｙ７Ｑ及びダークシアニン色素（ＧＥヘルスケア）；ＤＹＱ－６６０やＤＹＱ－６６１などのＤｙ－Ｑｕｅｎｃｈｅｒｓ（Ｄｙｏｍｉｃｓ）、及び、ＡＴＴＯ５４０Ｑ、５８０Ｑ、６１２ＱなどのＡＴＴＯ蛍光消光剤（ＡＴＴＯ－ＴＥＣ ＧｍｂＨ）が挙げられる。場合によっては、標識はリンカーを有するものであってもよい。例えば、標識は、標識に結合したジスルフィドリンカーを有し得る。そのような標識の非限定的な例としては、Ｃｙ５－アジド、Ｃｙ－２－アジド、Ｃｙ－３－アジド、Ｃｙ－３．５－アジド、Ｃｙ５．５－アジド及びＣｙ－７－アジドが挙げられる。幾つかの場合、リンカーは切断可能なリンカーであり得る。ある場合には、標識は、自己消光しないか又は近接消光を示すタイプであってもよい。自己消光又は近接消光を示さない標識タイプの非限定的な例としては、モノブロモビマンなどのビマン誘導体が挙げられる。或いは、標識は、自己消光又は近接消光を示すタイプであり得る。そのような標識の非限定的な例としては、Ｃｙ５－アジド、Ｃｙ－２－アジド、Ｃｙ－３－アジド、Ｃｙ－３．５－アジド、Ｃｙ５．５－アジド及びＣｙ－７－アジドが挙げられる。幾つかの例では、可逆的ターミネータのブロッキング基は色素を含み得る。
溶液は、１つ以上のノズルを使用してアレイに向けられてもよい。場合によっては、汚染を防ぐなどのために、異なるノズルを介して異なる試薬（例えば、異なるタイプのヌクレオチド溶液、洗浄溶液など）を分注することができる。各ノズルは、汚染を更に防止することができる専用の流体ライン又は流体弁に接続することができる。ある種の試薬は、１つ以上のノズルを介して分注されてもよい。１つ以上のノズルは、基板の中心に、又は基板の中心に近接して向けられてもよい。或いは、１つ以上のノズルは、基板の中心以外の基板上の位置に、又はその近くに向けられてもよい。２つ以上のノズルを組み合わせて動作させて、流体をより効率的に基板に送出することができる。
溶液は、基板が静止している間に基板上に分注されてもよい。次いで、溶液の分注に続いて基板を回転させることができる。或いは、溶液を分注する前に基板を回転させてもよい。次いで、基板が回転している間に溶液を基板上に分注することができる。基板の回転は、溶液に遠心力（又は軸から離れる方向に向けられた慣性力）を生じさせ、溶液をアレイ上で半径方向外側に流すことができる。
第３の工程２３０において、方法は、核酸分子をプライマー伸長反応に供することを含み得る。プライマー伸長反応は、複数のヌクレオチドからの少なくとも１つのヌクレオチドを核酸分子に相補的な成長鎖に組み込むのに十分な条件下で行われ得る。組み込まれたヌクレオチドは標識化されていてもされていなくてもよい。
場合によっては、工程２３０は、少なくとも１つのヌクレオチドを修飾することを更に含み得る。ヌクレオチドを修飾することは、ヌクレオチドを標識することを含み得る。例えば、ヌクレオチドは、色素、フルオロフォア、又は量子ドットなどで標識化され得る。ヌクレオチドは、切断可能に標識化され得る。幾つかの例では、ヌクレオチドを修飾することは、ヌクレオチドの標識を活性化すること（例えば、刺激すること）を含み得る。
第４の工程２４０において、本方法は、少なくとも一つのヌクレオチドの取り込みを示す信号を検出することを含み得る。信号は光信号であってもよい。信号は、蛍光信号であり得る。信号は、基板の回転中に検出されてもよい。信号は、回転の終了後に検出することができる。信号は、配列決定される核酸分子が溶液と流体接触している間に検出され得る。信号は、核酸分子と溶液との流体接触後に検出され得る。工程２４０は、少なくとも一つのヌクレオチドの標識を修飾することを更に含み得る。例えば、工程２４０は、ヌクレオチドの標識を切断すること（例えば、検出後）を更に含み得る。ヌクレオチドは、化学物質、酵素、光（例えば、紫外線）又は熱への曝露などの１つ以上の刺激によって切断され得る。標識が切断されると、組み込まれたヌクレオチドを示す信号は、１つ以上の検出器で検出できない可能性がある。
方法２００は、工程２２０、２３０及び／又は２４０を１回又は複数回繰り返して、１つ以上の追加のヌクレオチドの取り込みを示す１つ以上の追加の信号を同定し、それによって核酸分子を配列決定することを更に含み得る。方法２００は、反復的に工程２２０、２３０及び／又は２４０を繰り返すことを含むことができる。反復ごとに、追加の信号は、追加のヌクレオチドの取り込みを示し得る。追加のヌクレオチドは、前の反復で検出されたのと同じヌクレオチドであり得る。追加のヌクレオチドは、前の反復で検出されたヌクレオチドとは異なるヌクレオチドであり得る。幾つかの例では、少なくとも１つのヌクレオチドは、工程２２０、２３０又は２４０の各反復間で修飾（例えば、標識及び／又は切断）され得る。例えば、方法は、工程２２０、２３０及び／又は２４０を少なくとも１回、少なくとも２回、少なくとも５回、少なくとも１０回、少なくとも２０回、少なくとも５０回、少なくとも１００回、少なくとも２００回、少なくとも５００回、少なくとも１，０００回、少なくとも２，０００回、少なくとも５，０００回、少なくとも１万回、少なくとも２万回、少なくとも５万回、少なくとも１０万回、少なくとも２０万回、少なくとも５０万回、少なくとも１００万回、少なくとも２００万回、少なくとも５００万回、少なくとも１０００万回、少なくとも２０００万回、少なくとも５０００万回、少なくとも１億回、少なくとも２億回、少なくとも５億回、又は少なくとも１０億回繰り返すことを含んでもよい。この方法は、前述の値のうちの任意の２つによって定義された範囲内にある回数だけ工程２２０、２３０及び／又は２４０を繰り返すことを含むことができる。したがって、方法２００は、任意のサイズの核酸分子の配列決定をもたらし得る。
本方法は、基板の回転中に異なる溶液を周期的にアレイに導くステップを含むことができる。例えば、この方法は、第１のタイプのヌクレオチド（例えば、第１のタイプの複数のヌクレオチドにおいて）を含む第１の溶液をアレイに導き、続いて第２のタイプのヌクレオチドを含む第２の溶液、続いて第３のタイプのヌクレオチド、続いて第４のタイプのヌクレオチドなどを導くことを含み得る。別の例では、異なる溶液は、異なるタイプのヌクレオチドの組合せを含み得る。例えば、第１の溶液は、第１のカノニカル型のヌクレオチド（例えば、Ａ）及び第２のカノニカル型のヌクレオチド（例えば、Ｃ）を含んでもよく、第２の溶液は、第１のカノニカル型のヌクレオチド（例えば、Ａ）及び第３のカノニカル型のヌクレオチド（例えば、Ｔ）を含んでもよく、第３の溶液は、第１のカノニカル型、第２のカノニカル型、第３のカノニカル型、及び第４のカノニカル型（例えば、Ｇ）のヌクレオチドを含み得る。別の例では、第１の溶液は標識ヌクレオチドを含んでもよく、第２の溶液は非標識ヌクレオチドを含んでもよく、第３の溶液は標識ヌクレオチドと非標識ヌクレオチドの混合物を含み得る。この方法は、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、少なくとも２，０００、少なくとも５，０００、少なくとも１万、少なくとも２万、少なくとも５万、少なくとも１０万、少なくとも２０万、少なくとも５０万、少なくとも１００万、少なくとも２００万、少なくとも５００万、少なくとも１０，０００，０００、少なくとも２０００万、少なくとも５０００万、少なくとも１億、少なくとも２億、少なくとも５億、又は少なくとも１０億個の溶液をアレイに導くステップを含むことができる。本方法は、前述の値のうちの任意の２つによって定義される範囲内にある幾つかの溶液をアレイに導くステップを含むことができる。溶液は異なっていてもよい。溶液は同一であってもよい。
この方法は、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、少なくとも２，０００、少なくとも５，０００、少なくとも１万、少なくとも２万、少なくとも５万、少なくとも１０万、少なくとも２０万、少なくとも５０万、少なくとも１００万、少なくとも２００万、少なくとも５００万、少なくとも１０，０００，０００、少なくとも２０００万、少なくとも５０００万、少なくとも１億、少なくとも２億、少なくとも５億、又は少なくとも１０億個の洗浄溶液を基板に導くことを含んでもよい。例えば、洗浄溶液は、各タイプのヌクレオチドが基板に向けられた後に基板に向けられてもよい。洗浄溶液は異なっていてもよい。洗浄溶液は同一であってもよい。洗浄溶液は、回転中にパルスで分注され、本明細書に記載の環状波を生成することができる。洗浄溶液は、回転中に流れが基板の回転軸に対して半径方向に移動する間に連続的な流れで分注され、それによって洗浄溶液を螺旋状のパターンに分注することができる。
この方法は、（１又は複数の）溶液が基板と接触した後、（１又は複数の）溶液のサブセット又は全体をリサイクルすることを更に含んでもよい。リサイクルは、溶液のサブセット又は全体を収集、フィルタリング、及び再利用することを含み得る。フィルタリングは、分子フィルタリングであってもよい。
工程２２０及び２３０は、第１の位置で行われてもよく、工程２４０は、第２の位置で行われてもよい。第１及び第２の位置は、本明細書に記載のように、それぞれ第１及び第２の処理ベイを備えることができる（例えば、図２３Ｈに関して）。第１及び第２の位置は、本明細書で説明するように、それぞれ第１及び第２の回転スピンドルを備えることができる（例えば、図２４に関して）。第１の回転スピンドルは、第２の回転スピンドルの外部又は内部にあってもよい。第１及び第２の回転スピンドルは、異なる角速度で回転するように構成されてもよい。或いは、工程２２０は第１の位置で行われてもよく、工程２３０及び２４０は第２の位置で行われてもよい。
本方法は、第１の位置と第２の位置との間で基板を移送するステップを更に含むことができる。工程２２０及び２３０は、基板が第１の角速度で回転している間に行われてもよく、工程２４０は、基板が第２の角速度で回転している間に行われてもよい。第１の角速度は、第２の角速度よりも小さくてもよい。第１の角速度は、約０ｒｐｍ～約１００ｒｐｍであってもよい。第２の角速度は、約１００ｒｐｍ～約１，０００ｒｐｍであってもよい。或いは、工程２２０は、基板が第１の角速度で回転されている間に行われてもよく、工程２３０及び２４０は、基板が第２の角速度で回転されている間に行われてもよい。
本明細書で提供される方法２００に基づく多くの変形、変更、及び適合が可能である。例えば、方法２００の工程の順序は変更されてもよく、工程の一部は削除され、工程の一部は複製され、追加の工程が適宜追加されてもよい。一部の工程は連続して実行されてもよい。これらの工程の一部は、並列に実行されてもよい。また、一部の工程を１回行ってもよい。一部の工程は、複数回実行されてもよい。工程の幾つかは、副工程を含み得る。工程の一部は自動化されてもよい。一部の工程は手動であってもよい。工程の幾つかは、例えば、異なる位置で、又は異なるステップ及び／又はプロセス中に、別々に実行されてもよい。例えば、複数のプローブを含む溶液を基板に導くことは、反応及び検出プロセスとは別に行われてもよい。
例えば、幾つかの場合、第３の工程２３０において、プライマー伸長反応を促進する代わりに、核酸分子は、複数のヌクレオチドからのヌクレオチドの核酸分子への一時的な結合を可能にする条件に供され得る。一過性に結合したヌクレオチドは標識化され得る。一時的に結合したヌクレオチドは、検出後（例えば、工程２４０を参照）などに除去され得る。次いで、第２の溶液のヌクレオチドが（例えば、核酸分子にハイブリダイズした成長鎖に）組み込まれるように、このときプライマー伸長反応を促進する条件下で、第２の溶液を基板に向けることができる。組み込まれたヌクレオチドは、標識化されていなくてもよい。洗浄後、検出せずに、標識化されたヌクレオチドの別の溶液を、例えば一過性結合の別のサイクルのために、基板に向けてもよい。
場合によっては、例えばライゲーションによる配列決定を行うために、溶液は異なるプローブを含み得る。例えば、溶液は、複数のオリゴヌクレオチド分子を含み得る。例えば、オリゴヌクレオチド分子は、約２塩基、３塩基、４塩基、５塩基、６塩基、７塩基、８塩基、９塩基、１０塩基又はそれを超える長さを有し得る。オリゴヌクレオチド分子は、本明細書の他の箇所に記載されるように、色素（例えば、蛍光色素）で標識化され得る。幾つかの例では、例えばホモポリマー反復配列、ジヌクレオチド反復配列及びトリヌクレオチド反復配列などの核酸分子中の反復配列を検出するために、溶液は、反復配列に結合するように構成された標的化プローブ（例えば、ホモポリマープローブ）を含み得る。溶液は、１タイプのプローブ（例えば、ヌクレオチド）を含み得る。溶液は、異なるタイプのプローブ（例えば、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド分子など）を含み得る。溶液は、異なるタイプの検体（例えば、核酸分子、タンパク質など）と相互作用するための異なるタイプのプローブ（例えば、オリゴヌクレオチド分子、抗体など）を含み得る。異なるタイプのプローブを含む異なる溶液は、処理のタイプに応じて、核酸分子を配列決定又は他の方法で処理するために、連続サイクル（例えば、検出は、幾つかの連続サイクルの間で実行されてもよいが、幾つかの他のサイクルの間では実行されなくてもよい）間で検出の有無にかかわらず、基板に何度も導かれ得る。
図３は、核酸分子の配列決定又は検体の処理のためのシステム３００を示す。システムは、方法２００又は１４００を実施するように構成され得る。システム（例えば、３００、４００、５００ａ、５００ｂなど）は、核酸分子を処理することに関して記載されているが、システムは、本明細書に記載の任意の他のタイプの生物学的検体を処理するために使用されてもよい。
システムは、基板３１０を備えることができる。基板は、図２に関して本明細書に記載される任意の基板など、本明細書に記載される任意の基板を含み得る。基板はアレイを備えてもよい。基板は、開放していてもよい。アレイは、１つ以上の核酸分子又は検体を固定するように構成された１つ以上の位置３２０を含み得る。アレイは、方法２００に関して本明細書に記載された任意のアレイなど、本明細書に記載された任意のアレイを含むことができる。例えば、アレイは、複数の個別にアドレス可能な位置を含むことができる。アレイは、配列決定される核酸分子に結合されたリンカー（例えば、本明細書に記載の任意のバインダ）を含み得る。或いは、又は組み合わせて、配列決定される核酸分子は、ビーズにカップリングされ得る。前記ビーズは、前記アレイに固定されていてもよい。アレイはテクスチャード加工されてもよい。アレイは、パターン化されたアレイであってもよい。アレイは平面であってもよい。
基板は、軸３０５に対して回転するように構成されてもよい。軸は、基板の中心を通る軸であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。基板は、方法２００又は１４００に関して本明細書に記載される任意の回転速度など、本明細書に記載される任意の回転速度で回転するように構成されてもよい。
基板は、第１又は第２の長手方向軸３１５及び３２５に対する相対位置の変化を受けるように構成されてもよい。例えば、基板は、（図３に示すように）第１及び／又は第２の長手方向軸に沿って並進可能であってもよい。或いは、基板は、第１及び／又は第２の長手方向軸に沿って静止していてもよい。代替的に又は組み合わせて、基板は、（図４に示すように）軸に沿って並進可能であってもよい。代替的に又は組み合わせて、基板は軸に沿って静止していてもよい。基板の相対位置は、位置の間で交互になるように構成されてもよい。基板の相対位置は、長手方向軸又は軸の１つ以上に対する位置の間で交互になるように構成されてもよい。基板の相対位置は、本明細書に記載の流体チャネルのいずれかに対する位置の間で交互になるように構成されてもよい。例えば、基板の相対位置は、第１の位置と第２の位置との間で交互になるように構成されてもよい。基板の相対位置は、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも１１、少なくとも１２、少なくとも１３、少なくとも１４、少なくとも１５、少なくとも１６、少なくとも１７、少なくとも１８、少なくとも１９、又は少なくとも２０の位置の間で交互になるように構成されてもよい。基板の相対位置は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にある幾つかの位置の間で交互になるように構成されてもよい。第１又は第２の長手方向軸は、軸と実質的に垂直であってもよい。第１又は第２の長手方向軸は、軸と実質的に平行であってもよい。第１又は第２の長手方向軸は、軸と一致してもよい。
システムは、第１の流体チャネル３３０を備えてもよい。第１の流体チャネルは、第１の流体出口ポート３３５を含むことができる。第１の流体出口ポートは、第１の流体をアレイに分注するように構成されてもよい。第１の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液など、本明細書に記載の任意の流体を分注するように構成されてもよい。第１の流体出口ポートは、基板の外部にあってもよい。第１の流体出口ポートは、基板に接触しなくてもよい。第１の流体出口ポートはノズルであってもよい。第１の流体出口ポートは、軸と実質的に一致する軸を有することができる。第１の流体出口ポートは、軸に実質的に平行な軸を有することができる。
システムは、第２の流体チャネル３４０を備えてもよい。第２の流体チャネルは、第２の流体出口ポート３４５を含むことができる。第２の流体出口ポートは、第２の流体をアレイに分注するように構成されてもよい。第２の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液など、本明細書に記載の任意の流体を分注するように構成されてもよい。第２の流体出口ポートは、基板の外部にあってもよい。第２の流体出口ポートは、基板に接触しなくてもよい。第２の流体出口ポートはノズルであってもよい。第２の流体出口ポートは、軸と実質的に一致する軸を有することができる。第２の流体出口ポートは、軸に実質的に平行な軸を有することができる。
第１及び第２の流体は、異なるタイプの試薬を含んでもよい。例えば、第１の流体は、第１のタイプのヌクレオチド、例えば本明細書に記載の任意のヌクレオチド、又はヌクレオチド混合物を含み得る。第２の流体は、第２のタイプのヌクレオチド、例えば本明細書に記載の任意のヌクレオチド、又はヌクレオチド混合物を含み得る。或いは、第１及び第２の流体は、同じタイプの試薬（例えば、コーティング速度を高めるために、同じタイプの流体が複数の流体出口ポート（例えば、ノズル）を通って分注される）を含んでもよい。代替的に又は組み合わせて、第１又は第２の流体は洗浄試薬を含んでもよい。第１の流体チャネル３３０と第２の流体チャネル３４０とは流体的に隔離されていてもよい。有益なことに、第１及び第２の流体が異なるタイプの試薬を含む場合、異なる試薬の各々は、分注中に他の試薬からの汚染がないままであり得る。
第１の流体出口ポートは、基板の回転中に第１の流体を分注するように構成されてもよい。第２の流体出口ポートは、基板の回転中に第２の流体を分注するように構成されてもよい。第１及び第２の流体出口ポートは、重複しない時間に分注するように構成されてもよい。或いは、第１及び第２の流体出口ポートは、第１の流体及び第２の流体が同じタイプの試薬を含む場合など、重複する時間に分注するように構成されてもよい。基板は、第１及び第２の出口ポートが分注するときに異なる速度又は異なる回転数で回転するように構成されてもよい。或いは、基板は、第１及び第２の出口ポートが分注するときに同じ速度及び回転数で回転するように構成されてもよい。回転中、アレイは、第１の流体を軸から離れて実質的に半径方向に導くように構成されてもよい。第１の流体出口ポートは、基板の少なくとも１回、少なくとも２回、少なくとも５回、少なくとも１０回、少なくとも２０回、少なくとも５０回、少なくとも１００回、少なくとも２００回、少なくとも５００回、少なくとも１，０００回、少なくとも２，０００回、少なくとも５，０００回、少なくとも１万回、少なくとも２万回、少なくとも５万回、少なくとも１０万回、少なくとも２０万回、少なくとも５０万回、又は少なくとも１００万回の完全な回転中に第１の流体をアレイに導くように構成されてもよい。第１の流体出口ポートは、前述の値のうちの任意の２つによって定義される範囲内にある多数の完全な回転中に第１の流体をアレイに導くように構成されてもよい。
システムは、第３の流体を分注するように構成された第３の流体出口ポート３５５を備える第３の流体チャネル３５０を備えることができる。システムは、第４の流体を分注するように構成された第４の流体出口ポート３６５を備える第４の流体チャネル３６０を備えることができる。第３及び第４の流体チャネルは、本明細書に記載の第１及び第２の流体チャネルと同様であってもよい。第３及び第４の流体は、第１及び／又は第２の流体と同じ又は異なる流体であってもよい。場合によっては、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０以上の流体（又は試薬）を使用することができる。例えば、５～１０流体（又は試薬）を使用することができる。
図３は基板の位置の変化を示しているが、代替として、又はそれに加えて、第１、第２、第３、及び第４の流体チャネルの１つ以上は、位置の変化を受けるように構成されてもよい。例えば、第１、第２、第３、又は第４の流体チャネルのいずれかは、第１及び／又は第２の長手方向軸に沿って並進可能であってもよい。或いは、第１、第２、第３、又は第４の流体チャネルのいずれかは、第１及び／又は第２の長手方向軸に沿って静止していてもよい。これに代えて又は加えて、第１、第２、第３、又は第４の流体チャネルのいずれかは、軸に沿って並進可能であってもよい。これに代えて又は加えて、第１、第２、第３、又は第４の流体チャネルのいずれかは、軸に沿って静止していてもよい。
第１、第２、第３、及び第４の流体チャネルの１つ以上の相対位置は、長手方向軸又は軸の１つ以上に対して位置を交互に繰り返すように構成されてもよい。例えば、第１、第２、第３、又は第４の流体チャネルのいずれかの相対位置は、第１の位置と第２の位置との間で交互になるように構成されてもよい（例えば、そのようなチャネルを移動させることによって、基板を移動させることによって、又はチャネル及び基板を移動させることによって）。第１、第２、第３、又は第４の流体チャネルのいずれかの相対位置は、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも１１、少なくとも１２、少なくとも１３、少なくとも１４、少なくとも１５、少なくとも１６、少なくとも１７、少なくとも１８、少なくとも１９、少なくとも２０以上の位置の間で交互になるように構成されてもよい。第１、第２、第３、又は第４の流体チャネルのいずれかの相対位置は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にある幾つかの位置の間で交互になるように構成されてもよい。第１又は第２の長手方向軸は、軸に対して実質的に垂直であってもよい。第１又は第２の長手方向軸は、軸に実質的に平行であってもよい。第１又は第２の長手方向軸は、軸と一致してもよい。
場合によっては、システムは、基板（図３には示されていない）から流体を受け取るための１つ以上の流体チャネルを備えることができる。図４Ａ～図４Ｂを参照すると、第５の流体チャネル４３０は、第１の流体入口ポート４３５を含むことができる。第１の流体入口ポートは、（図４に示すように）軸の第１のレベルに配置されてもよい。幾つかの例では、第１流体入口ポートは、基板３１０の周囲を取り囲んでもよい（例えば、円形）。第１の流体入口ポートは、基板が軸線に対してなど第１の位置にあるとき、基板３１０の下流にあって基板と流体連通してもよい。第５の流体チャネルは、（図３に示すように）第１の流体チャネル３３０と流体連通してもよい。例えば、第１の流体入口ポートは、第１の流体出口ポートから基板に通過し、その後基板から出る溶液を受け取るように構成されてもよい（例えば、基板の回転中の慣性力に起因して）。例えば、第１の流体入口ポートは、方法２００又は１４００に関して本明細書に記載のリサイクルプロセスなどのリサイクルプロセスで溶液を受け取るように構成されてもよい。幾つかの例では、第１の流体入口ポートを介して第５の流体チャネルによって受け取られた溶液は、第１の流体出口ポートを介して基板に分注されるように第１の流体チャネルにフィードバック（例えば、フィルタリング後）され得る。第５の流体チャネル及び第１の流体チャネルは、第１の周期的な流体流路の少なくとも一部を画定することができる。第１の周期的流体流路は、方法２００又は１４００に関して本明細書に記載のフィルタなどのフィルタを含むことができる。フィルタは分子フィルタであってもよい。他の例では、第５の流体チャネルによって受け入れられた溶液は、異なる流体出口ポートを介して分注される異なる流体チャネル（第１の流体チャネル以外）にフィードバック（例えば、フィルタリング後）されてもよい。
システムは、第６の流体チャネル４４０を備えてもよい。第６の流体チャネルは、第２の流体入口ポート４４５を含むことができる。第２の流体入口ポートは、（図４に示すように）軸の第２のレベルに配置されてもよい。場合によっては、第２の流体入口ポートは、基板３１０の周囲を取り囲んでもよい。第２の流体入口ポートは、基板が軸線に対してなどの第２の位置にあるとき、基板３１０の下流にあり、基板と流体連通してもよい。第６の流体流路は、第２の流体流路３４０と流体連通してもよい。例えば、第２の流体入口ポートは、第２の流体出口ポートから基板に通過し、その後基板から出る溶液を受け取るように構成されてもよい。例えば、第２の流体入口ポートは、方法２００又は１４００に関して本明細書に記載のリサイクルプロセスなどのリサイクルプロセスで溶液を受け取るように構成されてもよい。幾つかの例では、第２の流体入口ポートを介して第６の流体チャネルによって受け入れられた溶液は、第２の流体出口ポートを介して基板に分注されるように第２の流体チャネルにフィードバック（例えば、フィルタリング後）され得る。第６の流体チャネル及び第２の流体チャネルは、第２の周期的な流体流路の少なくとも一部を画定することができる。第２の周期的な流体流路は、方法２００又は１４００に関して本明細書に記載のフィルタなどのフィルタを含むことができる。フィルタは分子フィルタであってもよい。
システムは、基板が第１の位置にあるときに基板と第２の流体入口ポートとの間の、及び基板が第２の位置にあるときに基板と第１の流体入口ポートとの間の流体連通を防止するシールド（図示せず）を備えることができる。
システムは、１つ以上の検出器３７０を更に備えることができる。検出器は、１つ以上の光検出器、１つ以上のフォトダイオード、１つ以上のアバランシェフォトダイオード、１つ以上の光電子増倍管、１つ以上のフォトダイオードアレイ、１つ以上のアバランシェフォトダイオードアレイ、１つ以上のカメラ、１つ以上の電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ、又は１つ以上の相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラなどの光検出器であってもよい。カメラは、例えばＴＤＩラインスキャンカメラを含む、本明細書に記載のＴＤＩ又は他の連続領域走査検出器であってもよい。検出器は蛍光検出器であってもよい。検出器は、アレイと感知通信することができる。例えば、検出器は、アレイからの信号を検出するように構成されてもよい。信号は光信号であってもよい。信号は、蛍光信号であり得る。検出器は、基板の回転中に基板からの信号を検出するように構成されてもよい。検出器は、基板が回転していないときに基板からの信号を検出するように構成されてもよい。検出器は、基板の回転の終了後に基板からの信号を検出するように構成されてもよい。図３は、検出器に光学的にマッピングされた基板上の例示的な領域３７５を示す。
システムは、電磁放射線を基板に送出するように構成された１つ以上のソース（図３には図示せず）を備えることができる。光源は、１つ以上の光源（例えば、照明源）を含むことができる。光源は、１つ以上のインコヒーレント又はコヒーレントな光源を含むことができる。光源は、１つ以上の狭帯域又は広帯域の光源を含むことができる。光源は、最大１ヘルツ（Ｈｚ）、最大２Ｈｚ、最大５Ｈｚ、最大１０Ｈｚ、最大２０Ｈｚ、最大５０Ｈｚ、最大１００Ｈｚ、最大２００Ｈｚ、最大５００Ｈｚ、最大１キロヘルツ（ｋＨｚ）、最大２ｋＨｚ、最大５ｋＨｚ、最大１０ｋＨｚ、最大２０ｋＨｚ、最大５０ｋＨｚ、最大１００ｋＨｚ、最大２００ｋＨｚ、最大５００ｋＨｚ、最大１メガヘルツ（ＭＨｚ）、最大２ＭＨｚ、最大５ＭＨｚ、最大１０ＭＨｚ、最大２０ＭＨｚ、最大５０ＭＨｚ、最大１００ＭＨｚ、最大２００ＭＨｚ、最大５００ＭＨｚ、最大１ギガヘルツ（ＧＨｚ）、最大２ＧＨｚ、最大５ＧＨｚ、最大１０ＧＨｚ、最大２０ＧＨｚ、最大５０ＧＨｚ、最大１００ＧＨｚ又は前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にある帯域幅の帯域幅を有する光放射を放射するように構成されてもよい。光源は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えてもよい。光源は、１つ以上のレーザを含むことができる。光源は、１つ以上のシングルモードレーザ光源を含むことができる。光源は、１つ以上のマルチモードレーザ光源を含むことができる。光源は、１つ以上のレーザダイオードを含むことができる。レーザは、連続波レーザ又はパルスレーザであってもよい。レーザによって放射される光ビームは、ガウスビーム又はほぼガウスビームであってもよく、ビームは、１つ以上の光学素子（例えば、ミラー、レンズ、プリズム、波長板などである）を使用して操作することができる。例えば、ビームはコリメートされてもよい。場合によっては、ビームを操作してレーザ線（例えば、１つ以上のパウエルレンズ又は円柱レンズを使用すること）を提供することができる。図１１Ａは、レーザ線を提供するために円柱レンズを使用するビーム整形の一例を示す。半径ｒ０を有するコリメートビームは、焦点距離－ｆを有する円筒形の平凹レンズに入射する。ビームは、ｒ０／ｆに相当する半角θで拡大する。レーザ線は、レンズからの距離ｚにおいて、約２ｒ０の厚さ及び約２（ｒ０／ｆ）（ｚ＋ｆ）の長さＬを有する。幾つかの実施形態では、図１１Ｂに示すように、ビーム厚さは、単一の軸、例えばｙ軸に沿って拡大されてもよく、ビーム厚さは、第２の軸、例えばｘ軸に沿って実質的に変化しないままである。単一の軸に沿った拡大は、円柱レンズ、例えば拡大軸に沿って－ｆの焦点距離を有する平凹型円柱レンズを使用して達成することができる。ビーム整形レンズは、図１１Ｃに示すように、ラインシェーパ要素の一部であってもよい。ラインシェーパ要素は、単一の軸に沿ってビームを拡大するように構成された１つ以上の光学素子を備えてもよい。ラインシェーパ要素は、拡大ビームをコリメートするための１つ以上の光学素子、例えば第２の円柱レンズを更に備えてもよい。幾つかの実施形態では、第２の円柱レンズは、平凸円柱レンズである。拡大されたビームは、図１１Ｂに示すように、レーザ線をもたらすことができる。レーザ線は、基板に直接衝突してもよく、又は開放基板が回転し得る中心軸に対してほぼ垂直であるように基板上に投影されてもよい。
システムのソース（例えば、光学又は照明源）は、電磁スペクトルの紫外（約１００ｎｍ～約４００ｎｍ）、可視（約４００ｎｍ～約７００ｎｍ）、又は赤外（約７００ｎｍ～約１万ｎｍ）領域の１つ以上の波長を含む光、又はそのための任意の組合せを放射するように構成されてもよい。例えば、光源は、６００ｎｍ～７００ｎｍの範囲の１つ以上の波長を含む放射線を放出することができる。光源は、個別に又は組み合わせて、少なくとも０．０５ワット（Ｗ）、少なくとも０．１Ｗ、少なくとも０．２Ｗ、少なくとも０．５Ｗ、少なくとも１Ｗ、少なくとも２Ｗ、少なくとも５Ｗ、少なくとも１０Ｗの光パワー、又は前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の光パワーを有する放射線を放出することができる。光源は、基板上の分子と相互作用して、光検出器によって検出され得る検出可能な光信号を生成するように構成され得る。例えば、光源は、光吸収、光反射率、散乱、燐光、蛍光、又は本明細書に記載の任意の他の光学信号を生成するように構成されてもよい。
システムは、第７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、第１５、第１６、第１７、第１８、第１９、又は第２０の流体チャネルを備えることができる。各流体チャネルは、基板と流体連通する流体出口ポート又は流体入口ポートを含むことができる。例えば、第９、第１０、第１３、第１４、第１７、又は第１８の流体チャネルは、流体出口ポートを備えてもよい。第７、第８、第１１、第１２、第１５、第１６、第１９、又は第２０の流体チャネルは、流体入口ポートを備えてもよい。或いは、システムは、流体出口ポート又は流体入口ポートを含む２０を超える流体チャネルを含んでもよい。
したがって、システムは、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートを備えることができる。第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートは、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体をアレイに分注するように構成されてもよい。第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液などの本明細書に記載の任意の流体を分注するように構成されてもよい。第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートは、本明細書に記載の第１、第２、第３、又は第４の流体出口ポートと同様であってもよい。或いは、システムは、１０を超える流体出口ポートを備えてもよい。
流体チャネルは、互いに流体的に隔離されてもよい。例えば、流体チャネルは、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートの上流で流体的に隔離されてもよい。第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートは、基板の外部にあってもよい。第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートは、基板に接触しなくてもよい。第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートは、ノズルであってもよい。
システムは、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体入口ポートを備えることができる。第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体入口ポートは、基板がそれぞれ第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の位置（例えば、軸に対して、）にあるときに基板と流体連通することができる。或いは、システムは、１０を超える流体入口ポートを備えてもよい。
第９、第１０、第１３、第１４、第１７、又は第１８の流体チャネルは、それぞれ第７、第８、第１１、第１２、第１５、又は第１６の流体チャネルと流体連通してもよい。各対の流体チャネルは、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の環状流体流路の少なくとも一部をそれぞれ画定することができる。各環状流体流路は、本明細書に記載の第１又は第２の環状流体流路と同様に構成することができ、環状流体流路の流体入口ポートは、環状流体流路の流体出口ポートから基板に通過する溶液を受け取るように構成される。各循環流体流路は、本明細書に記載のリサイクルプロセスで溶液を受け取るように構成されてもよい。各環状流体流路は、本明細書に記載のフィルタを含むことができる。
第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体は、異なるタイプの試薬を含んでもよい。例えば、第５、第６、第７、第８、第９又は第１０の流体は、それぞれ、本明細書に記載される任意のヌクレオチドなどの第５、第６、第７、第８、第９又は第１０のタイプのヌクレオチドを含み得る。代替的に又は組み合わせて、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体は洗浄試薬を含んでもよい。
第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートは、基板の回転中にそれぞれ第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体を分注するように構成されてもよい。第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートは、重複又は非重複時間に分注するように構成されてもよい。
図４Ａは、第１の垂直レベルで核酸分子を配列決定するためのシステム４００を示す。システムは、本明細書に記載のシステム３００と実質的に同様であってもよく、又はその要素のうちの１つ以上の配置がシステム３００と異なっていてもよい。システム４００は、本明細書に記載の基板３１０を含むことができる。システム４００は、軸３０５に平行な垂直動作を利用して、基板３１０を異なる流体チャネルに露出させる（例えば、流体連通を利用可能にする）ことができる。システムは、本明細書に記載の第１の流体チャネル３３０及び第１の流体出口ポート３３５を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第２の流体チャネル３４０及び第２の流体出口ポート３４５を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第３の流体チャネル３５０及び第３の流体出口ポート３５５を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第４の流体チャネル３６０及び第４の流体出口ポート３６５を備えることができる。システムは、本明細書に記載の検出器３７０を備えることができる。検出器は、図示の領域と光学的に連通していてもよい。システムは、本明細書に記載の任意の光源（図４Ａには図示せず）を備えることができる。
第５の流体チャネル４３０及び第１の流体入口ポート４３５は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、垂直軸に沿って第１のレベルに配置されてもよい。第６の流体チャネル４４０及び第２の流体入口ポート４４５は、垂直軸に沿って第２のレベルに配置されてもよい。このようにして、システムは、第１及び第２の流体流路を含むものとみなすことができ、各流体流路は異なる垂直レベルに配置される。基板３１０は、第１レベルと第２レベルとの間、第１レベルから第２レベルへ、及び第２レベルから第１レベルへ、垂直方向に移動可能であってもよい。代替として、基板は垂直に固定されてもよいが、レベルは基板３１０に対して垂直に移動可能であってもよい。別の代替形態として、基板及びレベルは、垂直に移動可能であってもよい。
システム４００は、複数のレベルを含むことができる。レベルは、互いに対して垂直に配向されてもよい。システムは、少なくとも２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、１００以上のレベルを含むことができる。各レベルは、１つ以上のサブレベル（例えば、任意の２つのレベル間の増分レベル）を含むことができる。各レベルは、異なる流体（又は試薬）を分注及び／又は回収するためのものであってもよい。幾つかのレベルは、同じ流体（又は試薬）を分注するためのものであり得る。
第１の垂直レベルにある間、基板は、第５の流体チャネル及び第１の流体入口ポートと流体連通することができるが、第６の流体チャネル及び第２の流体入口ポートとは流体連通しない。基板は、本明細書で説明するように、シールド（図示せず）によって第６の流体チャネル及び第２の流体入口ポートから隔離することができる。本明細書に記載の第１の流体又は第１の溶液は、基板がこの第１の垂直レベルにある間に基板に分注されてもよい。例えば、基板が第１の垂直レベルにある間に、基板から紡出する第１の溶液の任意の過剰量が第１の流体入口ポートによって受け取られてもよい。別の例では、基板が第１の垂直レベルにある間に、第１の流体の一部と共に基板から放出される洗浄溶液（例えば、第１の流体とは異なる流体出口ポートから分注される。）が第１の流体入口ポートによって受け入れられ得る。次いで、基板を垂直に移動させることによって、基板を第２の垂直レベルに移動させることができる。或いは、第５又は第６の流体チャネルを垂直に移動させることができる。これに代えて又は加えて、基板及び１つ以上の流体チャネルは、他方に対して移動されてもよい（例えば、軸に沿って）。
図４Ｂは、第２の垂直レベルで核酸分子を配列決定するためのシステム４００を示す。第２の垂直レベルにある間、基板は、第６の流体チャネル及び第２の流体入口ポートと流体連通することができるが、第５の流体チャネル及び第１の流体入口ポートとは流体連通しない。基板は、本明細書に記載されるように、シールド（図示せず）によって第５の流体チャネル及び第１の流体入口ポートから隔離されてもよい。本明細書に記載の第２の流体又は第２の溶液は、基板がこの第２の垂直位置にある間に基板に分注されてもよい。或いは、第１の溶液は、基板が第２の垂直位置にある間に除去されてもよい。場合によっては、第１の溶液は、基板が第２の垂直位置にある間にリサイクルされてもよい。次いで、基板を垂直に移動させることによって、基板を第１の垂直レベルに、又は本明細書に記載の別の垂直レベルに戻すことができる。或いは、第５又は第６の流体チャネルを垂直に移動させることができる。これに代えて又は加えて、基板及び１つ以上の流体チャネルは、他方に対して移動されてもよい（例えば、軸に沿って）。
第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体入口ポートは、それぞれ第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の垂直レベルに配置されてもよい。基板は、基板を垂直に移動させることによって、又は第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、第１５、第１６、第１７、第１８、第１９、もしくは第２０の流体流路を垂直に移動させることによって、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、もしくは第１０の垂直レベルに移動させることができる。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０又はそれ以上の垂直レベルのいずれにおいても、本明細書に記載の任意の流体溶液を基板に分注することができる。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０又はそれ以上の垂直レベルのいずれにおいても、本明細書に記載の任意の流体溶液を基板から除去することができる。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０又はそれ以上の垂直レベルのいずれにおいても、本明細書に記載の任意の流体溶液を基板からリサイクルすることができる。
図５Ａは、流体流路のアレイを使用して核酸分子を配列決定するためのシステム５００ａの第１の例を示す。システムは、本明細書に記載のシステム３００又は４００と実質的に同様であってもよく、その要素のうちの１つ以上の配置がシステム３００又は４００と異なっていてもよい。システム５００ａは、複数の流体流路の幾何学的配置を利用して、基板を異なる流体に曝露することができる。システム５００ａは、本明細書に記載の基板３１０を含むことができる。システムは、本明細書に記載の第１の流体チャネル３３０及び第１の流体出口ポート３３５を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第２の流体チャネル３４０及び第２の流体出口ポート３４５を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第５の流体チャネル４３０及び第１の流体入口ポート４３５（図５Ａには図示せず）を含むことができる。システムは、本明細書に記載の第６の流体チャネル４４０及び第２の流体入口ポート４４５（図５Ａには図示せず）を含むことができる。システムは、本明細書に記載の検出器３７０（図５Ａには図示せず）を備えることができる。システムは、本明細書に記載の任意の照明源（図５Ａには図示せず）を備えることができる。
第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートは、図５Ａに示すように、第１の位置に配置されてもよい。第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートは、第２の位置に配置されてもよい。システムは、第１の流体を第１の流体出口ポートから分注し、第２の流体を第２の流体出口ポートから分注するように構成されてもよい。
システムは、本明細書に記載の第３、第４、第７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、第１５、第１６、第１７、第１８、第１９、又は第２０の流体チャネルのいずれかを含むことができる。システムは、本明細書に記載の第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートのいずれかを備えることができる。システムは、本明細書に記載の第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体入口ポートのいずれかを含むことができる。
第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートは、それぞれ第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の位置に配置されてもよい。システムは、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体をそれぞれ第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートから分注するように構成されてもよい。
第１、第２、第３、第４、第７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、第１５、第１６、第１７、第１８、第１９、第２０、又はそれ以上の流体チャネルのうちの任意の２つ以上は、流体流路のアレイを形成することができる。流体流路のアレイは移動可能であってもよい。或いは、流体流路のアレイは、基板に対して固定された位置にあってもよい。流体流路のアレイの各流体流路は、流体流路の長手方向軸が基板の回転軸と角度を形成するように配置されてもよい。角度は、少なくとも０度、少なくとも５度、少なくとも１０度、少なくとも１５度、少なくとも２０度、少なくとも２５度、少なくとも３０度、少なくとも３５度、少なくとも４０度、少なくとも４５度、少なくとも５０度、少なくとも５５度、少なくとも６０度、少なくとも６５度、少なくとも７０度、少なくとも７５度、少なくとも８０度、少なくとも８５度、又は少なくとも９０度の値を有することができる。角度は、前述の値のうちの任意の２つによって定義される範囲内の値を有することができる。流体チャネルのアレイの各流体チャネルは、基板と同様の角度を成してもよい。或いは、１つ以上の流体チャネルは、基板と異なる角度を成してもよい。
図５Ｂは、流体流路のアレイを使用して核酸分子を配列決定するためのシステム５００ｂの第２の例を示す。
システムは、本明細書に記載のシステム３００又は４００と実質的に同様であってもよく、その要素のうちの１つ以上の配置がシステム３００又は４００と異なっていてもよい。システム５００ｂは、基板を異なる流体に曝露するために基板に対して移動するように構成された複数の流体流路を利用することができる。システム５００ｂは、本明細書に記載の基板３１０を含むことができる。システムは、本明細書に記載の第１の流体チャネル３３０及び第１の流体出口ポート３３５を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第２の流体チャネル３４０及び第２の流体出口ポート３４５を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第５の流体チャネル４３０及び第１の流体入口ポート４３５（図５Ｂには図示せず）を含むことができる。システムは、本明細書に記載の第６の流体チャネル４４０及び第２の流体入口ポート４４５（図５Ｂには図示せず）を含むことができる。システムは、本明細書に記載の検出器３７０（図５Ｂには図示せず）を備えることができる。システムは、本明細書に記載の任意の光源（図５Ｂには図示せず）を備えることができる。
第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートは、流体ディスペンサ５１０に取り付けられてもよい。流体ディスペンサは、図５Ｂに示すように、可動ガントリアームを含むような可動流体ディスペンサであってもよい。代替として、流体ディスペンサは固定又は固定されてもよい。流体ディスペンサは、第１の流体出口ポートから第１の流体を分注するために第１の位置に移動するように構成されてもよい。第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートはまた、流体ディスペンサに取り付けられてもよい。流体ディスペンサは、第２の流体出口ポートから第２の流体を分注するために第２の位置に移動するように構成されてもよい。
システムは、本明細書に記載の第３、第４、第７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、第１５、第１６、第１７、第１８、第１９、又は第２０の流体チャネルのいずれかを含むことができる。システムは、本明細書に記載の第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートのいずれかを備えることができる。システムは、本明細書に記載の第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体入口ポートのいずれかを含むことができる。
第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートは、流体ディスペンサに取り付けられてもよい。流体ディスペンサは、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の位置に移動して、それぞれ第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体出口ポートから第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の流体を分注するように構成されてもよい。或いは、流体ディスペンサを静止状態に維持し、基板３１０を異なる位置に移動させて異なる流体を受け取ることができる。
図６は、核酸分子を配列決定するためのコンピュータ化されたシステム６００を示す。システムは、方法２００もしくは１４００に関して本明細書に記載の基板などの基板３１０、又はシステム３００を含むことができる。システムは、流体流ユニット６１０を更に備えることができる。流体流ユニットは、システム３００、４００、５００ａ、又は５００ｂに関して本明細書に記載の要素３３０、３３５、３４０、３４５、３５０、３５５、３６０、３６５、４３０、４３５、４４０、４４５、及び３７０のいずれか又は全てなど、本明細書に記載の流体流に関連する任意の要素を含むことができる。流体流ユニットは、基板の回転前又は回転中に、本明細書に記載の複数のヌクレオチドを含む溶液を基板のアレイに導くように構成され得る。流体流ユニットは、基板の回転前又は回転中に、本明細書に記載の洗浄溶液を基板のアレイに導くように構成されてもよい。場合によっては、流体流ユニットは、流体流を第１の位置から第２の位置に導くためのポンプ、圧縮機、及び／又はアクチュエータを備えることができる。方法１４００に関して、流体流システムは、任意の溶液を基板３１０に導くように構成されてもよい。方法１４００に関して、流体流システムは、基板３１０から任意の溶液を収集するように構成されてもよい。システムは、システム３００又は４００に関して本明細書に記載された任意の検出器などの検出器３７０を更に備えることができる。検出器は、基板のアレイと感知通信することができる。
システムは、更に、一つ以上のコンピュータプロセッサ６２０を備えてもよい。１つ以上のプロセッサは、本明細書に記載の方法のいずれかを実施するように個別に又は集合的にプログラムすることができる。例えば、１つ以上のプロセッサは、方法２００又は１４００などの本開示の方法のいずれか又は全ての動作を実施するように個別に又は集合的にプログラムされてもよい。特に、１つ以上のプロセッサは、（ｉ）基板の回転中又は回転前に、アレイを横切って複数のヌクレオチドを含む溶液を方向付けるように流体流ユニットに指示する、（ｉｉ）前記複数のヌクレオチドからの少なくとも１つのヌクレオチドを前記核酸分子に相補的な成長鎖に組み込むのに十分な条件下で核酸分子をプライマー伸長反応に晒す、（ｉｉｉ）検出器を使用して、少なくとも１つのヌクレオチドの取り込みを示す信号を検出し、それにより、核酸分子を配列決定するように個別に又は共同でプログラムされてもよい。
回転システムは配列決定用途に関して説明されているが、そのような回転方式は、テンプレート播種及び表面増幅プロセスなどの他の用途（例えば、プレ配列決定適用、サンプル調製など）に使用されてもよい。例えば、基板の回転中又は回転前に分注される試薬は、他の用途に合わせて調整することができる。回転システムにおいて基板に分注される試薬はヌクレオチドに関して記載されているが、プローブ、アダプタ、酵素及び標識試薬など、基板に固定された核酸分子（又は任意の他の分子もしくは細胞）と反応し得る任意の試薬は、分注された試薬による基板の高速コーティングを達成するために、回転前、回転中又は回転後に基板に分注され得る。
本明細書に記載のシステム（例えば、システム３００、４００、５００ａ、又は５００ｂのいずれか、又は本明細書に記載の任意の他のシステム）、又はその任意の要素は、環境的に制御されてもよい。例えば、システムは、指定された温度又は湿度に維持されてもよい。システム（又はその任意の要素）は、少なくとも摂氏２０度（℃）、少なくとも２５℃、少なくとも３０℃、少なくとも３５℃、少なくとも４０℃、少なくとも４５℃、少なくとも５０℃、少なくとも５５℃、少なくとも６０℃、少なくとも６５℃、少なくとも７０℃、少なくとも７５℃、少なくとも８０℃、少なくとも８５℃、少なくとも９０℃、少なくとも９５℃、少なくとも１００℃、最大１００℃、最大９５℃、最大９０℃、最大８５℃、最大８０℃、最大７５℃、最大７０℃、最大６５℃、最大６０℃、最大５５℃、最大５０℃、最大４５℃、最大４０℃、最大３５℃、最大３０℃、最大２５℃、最大２０℃の温度、又は前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の温度に維持されてもよい
システムの異なる要素は、異なる温度に、又は本明細書に記載の温度又は温度範囲などの異なる温度範囲内に維持されてもよい。システムの要素は、結露を防止するために露点より高い温度に設定されてもよい。システムの要素は、結露を収集するために露点未満の温度に設定されてもよい。
図７は、開放基板システムにおける異なる環境条件を有するシステムを示す図である。開放基板システムは、基板３５０２と、基板を囲む容器３５０４とを備えることができる。基板３５０２は、本明細書に記載の任意の基板であってもよい。容器３５０４は、基板３５０２の周囲環境を画定することができる。場合によっては、周囲環境は、限定及び／又は閉鎖されてもよい。場合によっては、周囲環境は密閉されてもよい（例えば、密封、摩擦密封、空気圧など）。場合によっては、周囲環境は、圧力差（例えば、空気圧、機械的圧力など）を使用して密閉されてもよい。開放基板システムは、異なる環境条件を有する少なくとも２つの重なり合わない領域、すなわち第１の領域３５２２及び第２の領域３５２４を備えてもよい。幾つかの例では、基板３５０２の表面、例えば本明細書に記載の１つ以上の検体を含む表面に接触又は近接する第１の領域３５２２は、温度の第１のセット及び湿度の第１のセットに維持され得る。場合によっては、容器３５０４の上部（又は本明細書では蓋又はカバーとも呼ばれる）に接触又は近接する第２の領域３５２４は、温度の第２のセット及び湿度の第２のセットに維持されてもよい。温度の第１のセット及び湿度の第１のセットは、基板の表面上の１つ以上の試薬の蒸発を防止又は最小化するように制御することができる。例えば、温度の第１のセット及び湿度の第１のセットは、被覆されない表面上に分注された溶液層の体積の８０％未満、７０％未満、６０％未満、５０％未満、４０％未満、３０％未満、２０％未満、１０％未満、５％未満、４％未満、３％未満、２％未満、又は１％未満の蒸発を防止するように構成され得る。温度の第２のセット及び湿度の第２のセットはまた、凝縮を強化又は制限するように制御されてもよい。例えば、温度の第１のセットは、開放基板システムの周囲環境内の最低温度であってもよい。例えば、温度の第２のセットは、開放基板システムの周囲環境内の最高温度であってもよい。場合によっては、異なる領域の環境条件は、筐体の温度を制御することによって達成することができる。幾つかの例では、異なる領域の環境条件は、容器の選択された部分又は全体の温度を制御することによって達成され得る。幾つかの例では、異なる領域の環境条件は、基板の選択された部分又は全体の温度を制御することによって達成され得る。幾つかの例では、異なる領域の環境条件は、基板に分注される試薬の温度を制御することによって達成され得る。これらの任意の組合せを使用して、異なる領域の環境条件を制御することができる。熱伝達は、例えば、導電性、対流性、及び放射性の方法を含む任意の方法によって達成することができる。例えば、第１の領域３５２２は、基板３５０２の温度を制御することによってより低温に維持されてもよく、第２の領域３５２４は、伝導によって容器３５０４の上部の温度を制御することによってより高温に維持されてもよい。
システムは、基板３５２２（図７には示されていない）の下にリザーバを更に備えてもよい。リザーバは、流体を保持するように構成されてもよい。リザーバは、他の表面、例えば基板３５２２又は容器３５０４の上部から流体、沈殿、又は凝縮物を収集するように構成されてもよい。流体をリザーバから除去することができる。場合によっては、流体を体積測定的にリザーバから除去することができる。例えば、流体は、システムに添加される流体の量のバランスをとるために容積測定的にリザーバから除去されてもよい。場合によっては、流体はシステムに連続的に追加され、流体はリザーバから連続的に除去される。添加される流体の量は、除去される流体の量に等しくてもよい。場合によっては、リザーバ内の流体の体積は一定に保持される。リザーバ内の流体の体積は、システムの相対湿度に基づいて決定することができる。システムの相対湿度は、リザーバ内の流体の量、システム内の流体の量、システムの温度、又はそれらの任意の組合せに依存し得る。
本開示の開放基板システムは、流体バリアを維持するように構成されたバリアシステムを備えてもよい。図４７Ａは、流体バリア４７１３を維持するバリアシステム４７００の部分断面図を示す。図４７Ｂは、バリアシステム４７００のチャンバ４７１５の斜視図を示す。バリアシステム４７００及び／又はそのそれぞれの構成要素は、図７に示す異なる環境条件を有するシステム及び／又はそのそれぞれの構成要素に対応することができる。例えば図１５～図２４に示す基板３１０は、バリアシステム４７００内に配置されてもよい。
バリアシステム４７００は、プレート４７０３、チャンバ４７１５、及び流体バリア４７１３によって画定されるサンプル環境４７０５を含む。チャンバ４７１５及びプレート４７０３は、物理的な間隙によって分離されてもよい。サンプル環境４７０５は、外部環境４７０７から隔離（及び／又は絶縁）されてもよい。
流体バリア４７１３は、サンプル環境４７０５と外部環境４７０７との間の移行領域として作用することができる。基板（例えば、図１５～図２４に示す基板３１０）をサンプル環境４７０５内に配置することができる。流体バリア４７１３は、サンプル環境４７０５、外部環境４７０７、又はその両方からの流体（例えば、空気）を含むことができる。流体バリア４７１３は、低圧領域であってもよい。流体バリア４７１３は、サンプル環境、外部環境、又はその両方よりも低い圧力を有することができる。流体バリア４７１３は、圧力変更装置４７１１などの流体流れユニットを介して維持されてもよい。流体バリア４７１３は、コヒーレント動作又はバルク動作の流体を含むことができる。
圧力変更装置４７１１は、チャンバ４７１５と一体であってもよい。例えば、図４７Ａ及び図４７Ｂに示すように、圧力変更装置は、チャンバ４７１５の壁に流体チャネル４７２０として一体化されてもよい。例えば、流体チャネル４７２０を通して吸引を適用して、外部環境４７０７、又はサンプル環境４７０５、又はその両方から流体を引き込み、部分真空カーテン（例えば、コヒーレント動作、バルク動作など）を生成し、それによって流体バリア４７１３を作成することができる。或いは、流体は負圧にさらされてもよい。流体排出物は、流体チャネルの他端で排出されてもよい。これに代えて又は加えて、装置はチャンバ４７１５と一体でなくてもよい。流体流ユニット及び／又は圧力変更装置４７１１は、移行領域においてより低い圧力を提供するために、１つ以上の圧縮機（例えば、負圧を生成するために）、ポンプ（例えば、正圧を生成するために）、吸引装置、及び／又は他の装置を介して動作することができる。チャンバ４７１５は、本開示の流体障壁を実施するための１つ以上の流体チャネル４７２０を備えることができる。
図４７Ａ及び図４７Ｂには２つの圧力変更装置４７１１が示されているが、任意の数のそのような装置が存在してもよいことが理解されよう。例えば、少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０又はそれ以上のそのような装置があってもよい。これに代えて又は加えて、最大で約５０、４０、３０、２０、１０、９、８、７、６、５、４、３、又は２つのそのような装置が存在してもよい。場合によっては、一又は複数の圧力変更装置４７１１は、サンプル環境領域を取り囲む環状流体チャネル、又はサンプル環境領域の周囲もしくは境界に沿った他の流体チャネルとして実装されてもよい。幾つかの例では、過剰な流体（例えば、液体、気体）をサンプル環境領域から引き込むために、１つ以上の追加の流体流路（例えば、４７３３）をチャンバの底部近くに設けることができる。
有益には、流体バリア４７１３は、サンプル環境４７０５と外部環境４７０７との間に低摩擦又はゼロ摩擦シールを提供することができる。場合によっては、流体バリア４７１３を通る流体流量は、少なくとも約５リットル／分（Ｌ／分）、５．５Ｌ／分、６Ｌ／分、６．５Ｌ／分、７Ｌ／分、７．５Ｌ／分、８Ｌ／分、８．５Ｌ／分、９Ｌ／分、９．５Ｌ／分、１０Ｌ／分、１０．５Ｌ／分、１１Ｌ、１１．５Ｌ／分、１２Ｌ／分、１２．５Ｌ／分、１３Ｌ／分、１３．５Ｌ／分、１４Ｌ／分、１４．５Ｌ／分、１５Ｌ／分、又はそれ以上であってもよい。これに代えて又は加えて、流体流量は、最大で約１５Ｌ／分、１４．５Ｌ／分、１４Ｌ／分、１３．５Ｌ／分、１３Ｌ／分、１２．５Ｌ／分、１２Ｌ／分、１１．５Ｌ／分、１１Ｌ／分、１０．５Ｌ／分、１０Ｌ／分、９．５Ｌ／分、９Ｌ／分、８．５Ｌ／分、８Ｌ／分、７．５Ｌ／分、７Ｌ／分、６．５Ｌ／分、６Ｌ／分、５．５Ｌ／分、５Ｌ／分、又はそれ以下であってもよい。理解されるように、流体流量は、異なるパラメータ（例えば、プレートとチャンバとの間の最小距離、圧力、温度など）によって変化し得る。幾つかの例では、プレート４７０３とチャンバ４７１５との間の約５００ミクロンの間隙の場合、流体流量は、約０．４２メートル／秒（ｍ／ｓ）の速度で円周に沿って約１０Ｌ／分又は約１３ミリリットル／分（ｍＬ／分）／ミリメートル（ｍｍ）とすることができる。本開示の開放基板システムで使用することができるバリアシステム、方法、及び装置は、米国特許第１０，５１２，９１１号明細書及び２０１９年１２月６日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１９／６４９１６号明細書に記載されており、これらの各々は、参照により本明細書に完全に組み込まれる。
システムは温度制御されてもよい。場合によっては、システムの要素は異なる温度に保持されてもよい。システム内の個々の要素の温度差は、システムの個々の要素上の凝縮又は沈殿の蓄積を制御することができる。容器３５０４の上部は、基板３５０２、対物レンズ（例えば、図１５に示すように、）、又はリザーバとは異なる温度に保持されてもよい。これに代えて又は加えて、基板は、容器の上部、対物レンズ、又はリザーバとは異なる温度に保持されてもよい。これに代えて又は加えて、リザーバは、容器の上部、対物レンズ、又は基板とは異なる温度に保持されてもよい。これに代えて又は加えて、対物レンズは、容器の上部、リザーバ、又は基板とは異なる温度に保持されてもよい。場合によっては、容器の上部は、容器の上面上の凝縮物の蓄積を防止するために、システム内の少なくとも１つの他の要素よりも高い温度に保持される。例示的な構成では、容器の頂部は最高温度に保持され、基板は最低温度に保持され、リザーバ及び対物レンズは中間温度に保持され、それにより、容器の頂部上に結露が形成されること、又は対物レンズ上に結露又は滴下することが防止される。別の例では、対物レンズは最高温度に保持され、容器の上部は中間温度に保持され、基板及びリザーバは容器の上部よりも低い温度に保持され、それにより、凝縮物が容器の上部に形成されること、又は対物レンズ上に形成又は滴下することが防止される。場合によっては、対物レンズは、シールによって完全に又は部分的に囲まれていてもよい。シールは、基板（例えば、図７に示すように）を取り囲む容器からの水分がシステム内の他の光学部品（例えば、図４１に関して説明したように）に到達するのを防止するように構成されてもよい。シールは、可撓性材料を含むことができる。可撓性シールは、シールを維持しながらシステムの個々の要素の相対動作を可能にするように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、可撓性シールは、伸張、拡大、又は収縮することができる。例えば、可撓性シールは、図２９Ｆ～図２９Ｇに関して説明したように、２つ以上の撮像ヘッドの独立した動きを可能にするように構成されてもよい。これに代えて又は加えて、シールは、防水材料を含んでもよい。例えば、シールは、ゴム、シリコーン、ラテックス、プラスチック、テフロン、ニトリル、エラスチン、エラストマー、又はポリマーであってもよい。シールは、対物レンズを取り囲み、容器の上部に接触してもよい。場合によっては、前レンズを含む対物レンズの一部は、シールによって覆われていない。対物レンズの前レンズは、基板を取り囲む容器に露出されてもよい。場合によっては、対物レンズの前レンズは、基板と流体接触していてもよい。
システム（又はその任意の要素）は、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも１００％、多くとも１００％、多くとも９５％、多くとも９０％、多くとも８５％、多くとも８０％、多くとも７５％、多くとも７０％、多くとも６５％、多くとも６０％、多くとも５５％、多くとも５０％、多くとも４５％、多くとも４０％、多くとも３５％、多くとも３０％、多くとも２５％、多くとも２０％、多くとも１５％、多くとも１０％、多くとも５％の相対湿度、又は前述の値のうちの任意の２つによって定義される範囲内の相対湿度に維持され得る。システム（又はその任意の要素）は、覆われていない表面上に分注された溶液層の体積の８０％未満、７０％未満、６０％未満、５０％未満、４０％未満、３０％未満、２０％未満、１０％未満、５％未満、４％未満、３％未満、２％未満、又は１％未満が蒸発するように構成され得る。
システム（又はその任意の要素）は、システム（又はその任意の要素）を外部環境又は大気から絶縁する密閉容器、ハウジング、又はチャンバ内に収容することができ、温度又は湿度の制御を可能にする。環境ユニット（例えば、加湿器、ヒータ、熱交換器、圧縮機など）は、各環境における１つ以上の動作条件を調整するように構成することができる。場合によっては、各環境は、独立した環境ユニットによって規制されてもよい。場合によっては、単一の環境ユニットが複数の環境を調節してもよい。幾つかの例では、複数の環境ユニットは、個別に又は集合的に、異なる環境を調整することができる。環境ユニットは、動作条件を調整するために能動的方法又は受動的方法を使用することができる。例えば、温度は、加熱又は冷却要素を使用して制御されてもよい。湿度は、加湿器又は除湿器を使用して制御することができる。場合によっては、容器又はチャンバ内の内部環境の一部は、内部環境の他の部分から更に制御されてもよい。異なる部品は、異なる局所的な温度、圧力、及び／又は湿度を有し得る。例えば、内部環境は、シールによって分離された第１の内部環境及び第２の内部環境を含むことができる。
代替的に又は併せて、本明細書に記載のシステム又は方法は、蒸発を低減し得る薬剤を含む溶液を含み得る。例えば、溶液は、溶液の蒸発を防止することができるグリセロールを含んでもよい。
場合によっては、シールは、本明細書の他の箇所で更に詳細に説明される浸漬対物レンズを含むことができる。例えば、浸漬対物レンズは、容器内の内部環境を、湿度１００％（又は実質的に１００％）を有する第１の内部環境と、周囲温度、圧力又は湿度のうちの１つ以上を有する第２の環境とに分離するシールの一部であってもよい。浸漬対物レンズは、検出器及び撮像レンズのうちの１つ以上と接触していてもよい。
基板の準備及び汚染物質耐性基板
上述のように、基板は、それに結合された複数のバインダを含む表面を含むことができる。幾つかの場合、複数のバインダは、複数の核酸分子（例えば、本明細書中に記載されるように、表面に直接カップリングされているか、又は複数のリンカーを介して表面に間接的にカップリングされている複数の核酸分子）を含み得る。オリゴヌクレオチド（例えば、核酸分子）でコーティングされた表面（例えば、実質的に平坦な基板及び／又は複数の粒子が固定された基板を含む粒子）は、例えば、ハイブリダイゼーション捕捉（遺伝子アレイ）による遺伝子発現分析、一塩基多型（ＳＮＰ）遺伝子タイピング、配列決定ライブラリのサブセット（例えば、標的捕捉又はエクソームシーケンシング）の捕捉、オリゴｄＴ捕捉によるｍＲＮＡからのｃＤＮＡの合成、及び次世代配列決定などの下流分析のための核酸分子の表面上増幅のための核酸分子の特定の配列の捕捉を含む、様々な用途に使用することができる。オリゴヌクレオチド被覆表面は、任意のそのような用途におけるその使用の前に調製されてもよく、その生成とその最終的な使用（例えば、製造現場から手術現場への輸送中、サンプルの処理及び調製など）との間で保管され得る。オリゴヌクレオチドでコーティングされた表面は、少なくとも１時間保管されてもよく、場合によっては、数ヶ月又は数年保管されてもよい。保管中、オリゴヌクレオチド被覆表面は、汚染物質と考えられ得る核酸分子を含有し得る１つ以上の溶液又は他の材料と接触し得る。汚染核酸分子は、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドにハイブリダイズし、下流分析（例えば、本明細書に記載されるような用途での使用中に）における効率の低下及び／又は下流分析における誤った結果をもたらし得る。例えば、配列決定分析に使用するために調製されたオリゴヌクレオチド被覆表面は、配列決定分析に使用する前の表面の取り扱い中に、関連性のない配列決定ライブラリで汚染される可能性がある（例えば、表面を含む基板を配列決定機器に配置する前に、又はクローン増幅プロセスなどの増幅プロセスを開始する前に）。
基板の表面に結合したオリゴヌクレオチド（例えば、バインダ）の非関連相互作用は、表面に結合したオリゴヌクレオチド（例えば、結合オリゴヌクレオチド）を、表面に結合したオリゴヌクレオチドの配列に完全に又は部分的に相補的な配列を含むオリゴヌクレオチドでブロックすることによって低減され得る。ブロッキングオリゴヌクレオチドは溶液中に提供されてもよく、「遊離」オリゴヌクレオチドとみなされてもよい。例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドの全部又はサブセットに完全に又は部分的にハイブリダイズし、それにより、結合オリゴヌクレオチド及びブロッキングオリゴヌクレオチドを含む部分的に二本鎖の核酸分子を提供し得る。そのような部分二本鎖核酸分子は、最終的な核酸配列決定などの最終的な分析に関連しない可能性がある潜在的な汚染核酸分子を含む、表面が接触する可能性がある核酸分子へのハイブリダイゼーションに耐性であり得る。ブロッキング用オリゴヌクレオチドをオリゴヌクレオチド被覆表面（例えば、化学的又は熱的刺激などの適切な刺激の適用を介して、又は酵素分解を介して）から除去して、分析プロセスで使用する準備ができているオリゴヌクレオチド被覆表面を提供することができる。（例えば、本明細書に記載されるように）表面は、ブロッキングオリゴヌクレオチドを除去するために１つ以上の洗浄プロセス（例えば、１つ以上の洗浄流）を経てもよい。ブロッキングオリゴヌクレオチドを除去することにより、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドを、目的の相補的又は部分的に相補的な核酸分子の捕捉を含む様々な反応に関与し得る遊離オリゴヌクレオチドとして提供することができる。
オリゴヌクレオチド被覆表面は、任意の有用な時間にわたって保管され得る。例えば、オリゴヌクレオチド被覆表面は、少なくとも１時間、例えば少なくとも２時間、６時間、１２時間、２４時間、３６時間、２日間、３日間、４日間、５日間、６日間、１週間、１ヶ月間、２ヶ月間、３ヶ月間、４ヶ月間、５ヶ月間、６ヶ月間、１年間又はそれを超えて保管され得る。オリゴヌクレオチド被覆表面は、任意の有用な条件下で保管され得る。例えば、オリゴヌクレオチドでコーティングされた表面は、標準的な温度及び圧力条件下（例えば、室温）、例えば約１８℃～約３０℃、例えば約２０℃～約２５℃及び約１気圧で保管され得る。オリゴヌクレオチドでコーティングされた表面は、乾燥環境（例えば、空気中、又は窒素もしくはアルゴンが豊富な環境で）又は溶液（例えば、生理食塩水クエン酸ナトリウムなどの緩衝溶液）に保管され得る。
オリゴヌクレオチドでコーティングされた表面は、パッケージ又は容器に保管されてもよく、このパッケージ又は容器は、１つ以上のそのようなオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面を含んでもよい。例えば、複数のオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面が、所定のパッケージ又は容器に提供され得る。１つ以上のオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面を含むパッケージ又は容器は、剛性のパッケージ又は容器、又は可撓性のパッケージ又は容器であってもよい。例えば、１つ以上のオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面、例えば、１つ以上のオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面を含む１つ以上の実質的に平坦な基板は、可撓性パッケージ内に提供されてもよい。パッケージ又は容器は、例えば、ガラス、プラスチックポリマー、金属（例えば、金属箔）、又は任意の他の材料を含むか、又はそれらから形成されてもよい。１つ以上のオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面を含むパッケージ又は容器を密封することができる（例えば、気密封止される）。１つ以上のオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面を含むパッケージ又は容器は、開封時に再密封可能であり得る。例えば、第１のオリゴヌクレオチド被覆表面をパッケージ又は容器から取り出してもよく、第２のオリゴヌクレオチド被覆表面をパッケージ又は容器内に保持してもよい。オリゴヌクレオチドでコーティングされた表面はまた、一定期間、例えば少なくとも約１時間、２時間、６時間又はそれ以上（例えば、本明細書に記載されるように、）、パッケージ又は容器の外部に保管するように構成されてもよい。
オリゴヌクレオチド被覆表面は、製造及び／又は出荷現場で調製され得る。或いは、オリゴヌクレオチド被覆表面は、配列決定装置の使用者などの使用者によって調製され得る。幾つかの場合、オリゴヌクレオチド被覆表面にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドにカップリングされた（例えば、ハイブリダイズした）複数のブロッキングオリゴヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド被覆表面を製造及び／又は出荷現場で調製することができる。或いは、オリゴヌクレオチド被覆表面にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドにカップリングされた（例えば、ハイブリダイズした）複数のブロッキングオリゴヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド被覆表面は、配列決定装置の使用者などの使用者によって調製され得る。オリゴヌクレオチド被覆表面にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドにカップリングされた複数のブロッキングオリゴヌクレオチドは、配列決定装置の使用者などの使用者によって除去され得る。例えば、オリゴヌクレオチド被覆表面にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドにカップリングされた複数のブロッキングオリゴヌクレオチドは、ユーザがオリゴヌクレオチド被覆表面を使用する直前に（例えば、本明細書中に記載されるように、例えば、配列決定用途のために）ユーザによって除去され得る。
オリゴヌクレオチド被覆表面は、１つ以上の用途のために１回以上使用され得る。例えば、オリゴヌクレオチドでコーティングされた表面は、１回の使用のために構成され得る。或いは、オリゴヌクレオチド被覆表面は、同じ及び／又は異なる用途のために複数回使用されるように構成されてもよい。例えば、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、その後の用途で使用するために「再装填」されてもよく、又は表面はきれいに洗浄されてもよく、新しいオリゴヌクレオチドは、その後の用途で使用するために表面にカップリングされてもよい。別の例では、オリゴヌクレオチド被覆表面は、それに結合した１つ以上の異なるオリゴヌクレオチド（例えば、バインダ）を含む１つ以上の異なる領域（例えば、本明細書に記載されるように）を含み得る。１つ以上の異なるオリゴヌクレオチドは、１つ以上の異なる用途での使用のために構成され得る。一例では、オリゴヌクレオチド被覆表面は、第１の領域に結合した第１の複数のオリゴヌクレオチドと、第２の領域に結合した第２の複数のオリゴヌクレオチドとを含み、第１の複数のオリゴヌクレオチドと第２の複数のオリゴヌクレオチドとは異なる核酸配列を有する。第１の複数のオリゴヌクレオチドは、第１の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドに少なくとも部分的にハイブリダイズするように構成されてもよく、第２の複数のオリゴヌクレオチドは、第２の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドに少なくとも部分的にハイブリダイズするように構成されてもよく、第１の複数のブロッキングオリゴヌクレオチド及び第２の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドは、異なる核酸配列を有する。表面にカップリングされた第１の複数のオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした第１の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドは、第１の刺激（例えば、本明細書に記載されるように、）を加えると除去可能であってもよく、表面にカップリングされた第２の複数のオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした第２の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドは、第２の刺激を加えると除去可能であってもよく、第２の刺激は第１の刺激とは異なる。したがって、第１及び第２の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドをオリゴヌクレオチド被覆表面（例えば、同じ時間又は異なる時間に）に提供して、二重処理表面を提供することができる。表面にカップリングされた第１の複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした第１の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドを、第１の刺激の適用によって除去して（例えば、第１の記憶期間の後に）、第１の領域にカップリングされた第１の複数のオリゴヌクレオチドが、第１の配列決定アッセイなどの第１の適用に自由に関与することができるようにしてもよい。第１の刺激の適用は、第２の領域にカップリングされた第２の複数のオリゴヌクレオチドにカップリングされた第２の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドに影響を与えなくてもよい。したがって、表面にカップリングされた第２の複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした第２の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドは、第１の塗布の期間中保持され得る。表面にカップリングされた第２の複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした第２の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドを、第２の刺激の適用によって除去して（例えば、第２の保管期間の後に）、第２の領域にカップリングされた第２の複数のオリゴヌクレオチドが、第２のシーケンシングアッセイなどの第２の適用に自由に関与することができるようにしてもよい。
オリゴヌクレオチドは、例えば、非特異的相互作用（例えば、親水性相互作用、疎水性相互作用、静電相互作用、物理的相互作用（例えば、ピラーへの接着又はウェル内の沈降）などのうちの１つ以上）又は特異的相互作用（例えば、本明細書に記載されるように）を含む任意の有用な機構を介してオリゴヌクレオチド被覆表面にカップリングされ得る。
オリゴヌクレオチドは、オリゴヌクレオチド被覆表面にランダム又は半ランダムにカップリングされ得る。或いは、オリゴヌクレオチドを所定のパターン（例えば、本明細書に記載されるように、）でオリゴヌクレオチド被覆表面にカップリングさせてもよい。幾つかの場合、オリゴヌクレオチド被覆表面を含む基板は、１つ以上の異なるバインダ（例えば、複数のオリゴヌクレオチドで分散されるか、又は基板の異なる領域に配置される）を含み得る。例えば、オリゴヌクレオチド被覆表面を含む基板は、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドの第１のセットと、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドの第２のセットとを含んでもよく、オリゴヌクレオチドの第１のセットのオリゴヌクレオチドは、オリゴヌクレオチドの第２のセットのオリゴヌクレオチドの核酸配列とは異なる核酸配列を有する。一例において、オリゴヌクレオチドの第１のセットのオリゴヌクレオチドは、第１の核酸配列を含んでもよく、オリゴヌクレオチドの第２のセットのオリゴヌクレオチドは、第１の核酸配列とは異なる第２の核酸配列を含み得る。幾つかの場合、オリゴヌクレオチドの第１のセットのオリゴヌクレオチド及びオリゴヌクレオチドの第２のセットのオリゴヌクレオチドは、ポリ（Ｔ）配列などの共通の第３の核酸配列を含み得る。
オリゴヌクレオチドは、基板の表面に固定された１つ以上の粒子にカップリングされてもよい。例えば、基板の表面は、それに固定された複数の粒子（例えば、ビーズ）（例えば、本明細書に記載されるように）を含んでもよく、複数の粒子は、それに結合した複数のオリゴヌクレオチドを含む。場合により、各粒子は、それにカップリングされた異なる複数のオリゴヌクレオチド（例えば、異なる粒子にカップリングされた別の複数のオリゴヌクレオチドの核酸配列とは異なる核酸配列を含む複数のオリゴヌクレオチド）を含む。例えば、基板の表面に対する複数の粒子の各粒子は、それに結合した複数のオリゴヌクレオチドを含んでもよく、所定の粒子に結合したオリゴヌクレオチドの全てが共通のバーコード配列を含み、複数の粒子の各異なる粒子に結合した各複数のオリゴヌクレオチドが異なるバーコード配列を含む（例えば、本明細書に記載されるように）。
オリゴヌクレオチド被覆表面は、それにカップリングされた任意の有用な数のオリゴヌクレオチドを含み得る（例えば、本明細書に記載されるように）。例えば、オリゴヌクレオチド被覆表面は、少なくとも１０、１００、１，０００、１万、１０万、１００万、１０００万、１億個以上のオリゴヌクレオチドを含み得る。幾つかの場合、オリゴヌクレオチド被覆表面は、複数の異なる複数のオリゴヌクレオチドを含む複数の領域を含み、これらの異なる複数のオリゴヌクレオチドは、同じ又は異なる核酸配列を有してもよく、同じ又は異なる数のオリゴヌクレオチドを含み得る。例えば、オリゴヌクレオチド被覆表面は、第１の複数のオリゴヌクレオチドを含む第１の領域と、第２の複数のオリゴヌクレオチドを含む第２の領域とを含んでもよく、第１の複数のオリゴヌクレオチド及び／又は第２の複数のオリゴヌクレオチドは、少なくとも１０、１００、１０００、１万、１０万、１００万、１０００万、１億個、又はそれ以上のオリゴヌクレオチドを含む。表面の領域に結合したオリゴヌクレオチドの密度は、例えば、少なくとも約１，０００分子／ｍｍ２、例えば少なくとも約１万分子／ｍｍ２、１０万分子／ｍｍ２、１００万分子／ｍｍ２、１０００万分子／ｍｍ２以上であり得る。表面に結合したオリゴヌクレオチドの密度は、領域によって異なり得る。例えば、表面は、それに結合した第１の密度のオリゴヌクレオチドを含む第１の領域と、それに結合した第２の密度のオリゴヌクレオチドを含む第２の領域とを含んでもよく、第１の密度は第２の密度よりも高い。
基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、１つ以上の異なる核酸配列を含み得る。例えば、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、バーコード配列、アダプタ配列、プライマー配列（例えば、ユニバーサルプライマー配列）、ポリ（Ｔ）配列、ランダムＮ－ｍｅｒ配列、フローセルアダプタ配列、配列決定プライマー、ユニーク分子識別子、キー配列、インデックス配列、又は任意の他の有用な配列を含み得る。表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドの１つ以上の配列は、特定のサンプル分子又はその集団を捕捉するように構成され得る。幾つかの場合、オリゴヌクレオチド被覆表面は、それにカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドを含んでもよく、複数のオリゴヌクレオチドの各オリゴヌクレオチドは、少なくとも１つの共通又は共有配列を含む。例えば、オリゴヌクレオチド被覆表面又はその所定の領域にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドの各オリゴヌクレオチドは、共通のバーコード配列を含み得る。これに代えて、又はこれに加えて、オリゴヌクレオチド被覆表面又はその所定の領域にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドの各オリゴヌクレオチドは、ポリ（Ｔ）配列（例えば、ｍＲＮＡ分子などのポリ（Ａ）配列を含むサンプル核酸分子の捕捉のために）又は別の特異的捕捉配列を含み得る。幾つかの場合、オリゴヌクレオチド被覆表面又はその領域にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドの各オリゴヌクレオチドは、１つ以上の共通の配列（例えば、本明細書に記載されるように、）及び異なるユニーク分子識別子又はキー配列を含み得る。
基板の表面に結合したオリゴヌクレオチドは、任意の有用な長さを有し得る。例えば、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、少なくとも６塩基、例えば７、８、９、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２５、３０、３５又はそれ以上の塩基を含み得る。幾つかの場合、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドの塩基の一部のみが、ブロッキング又は他のオリゴヌクレオチドにアクセス可能であり得る。例えば、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドの１つ以上のヌクレオチドは、ブロッキング部分を含んでもよく、及び／又はオリゴヌクレオチドを表面に固定する部分などの他の部分にカップリングされ得る。幾つかの場合、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、１つ以上の可逆的ターミネータを含み得る。
同様に、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、任意の有用な長さを有し得る。例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、少なくとも６塩基、例えば７、８、９、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２５、３０、３５又はそれ以上の塩基を含み得る。幾つかの場合、ブロッキングオリゴヌクレオチドの塩基の一部のみが、オリゴヌクレオチド被覆表面に結合したオリゴヌクレオチドにハイブリダイズするために利用可能であり得る。例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドの１つ又はそれを超えるヌクレオチドは、ブロッキング部分を含んでもよく、及び／又は他の部分にカップリングされ得る。幾つかの場合、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、実質的に不活性又は非反応性（例えば、緩衝溶液中で）であり得る１つ以上の基を含み得る。幾つかの場合、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、１つ以上の可逆的ターミネータを含み得る。
基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、任意の有用な組成を有し得る。表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、ヌクレオチド、ヌクレオチド類似体、非標準ヌクレオチド、及び／又は修飾類似体（例えば、本明細書に記載されるように）を含み得る。例えば、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、ＤＮＡヌクレオチド、ＲＮＡヌクレオチド、及び／又はそれらの混合物を含み得る。同様に、表面にカップリングされたブロッキングオリゴヌクレオチドは、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドに完全に又は部分的に相補的な核酸配列を含む限り、任意の有用な組成物を有し得る。ブロッキングオリゴヌクレオチドは、ＤＮＡヌクレオチド、ＲＮＡヌクレオチド、及び／又はそれらの混合物を含み得る。一例では、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、ＤＮＡヌクレオチドを含み、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドに部分的又は完全にハイブリダイズするように構成されたブロッキングオリゴヌクレオチドは、ＤＮＡヌクレオチドを含む。別の例では、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、ＲＮＡヌクレオチドを含み、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドに部分的又は完全にハイブリダイズするように構成されたブロッキングオリゴヌクレオチドは、ＲＮＡヌクレオチドを含む。
表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、アダプタ又はその相補体を含み得る。例えば、オリゴヌクレオチドは、サンプル核酸分子（例えば、一本鎖サンプルＲＮＡ分子などの一本鎖サンプル核酸分子）に結合したアダプタの配列に相補的な配列を含み得る。アダプタは、一本鎖アダプタであってもよく、任意の有用な組成を有してもよい。例えば、アダプタは、ＤＮＡヌクレオチド、ＲＮＡヌクレオチド、又はそれらの組合せを含み得る。アダプタは、任意の有用な長さ及び他の特性を有することができる。アダプタは、オリゴヌクレオチドが結合している表面から遠位にあるオリゴヌクレオチドの末端に配置され得る。アダプタは、バーコード配列（例えば、本明細書に記載されるように）を含むことができる。
表面及び／又はブロッキングオリゴヌクレオチドにカップリングされたオリゴヌクレオチドは、ターミネータ（例えば、可逆的ターミネータ）、ブロッキング部分、又は標識もしくはレポーター部分などの機能的特徴を含み得る。例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、蛍光標識（例えば、本明細書中に記載されるような色素）などの標識部分を含み得る。標識部分又は他の機能的特徴は、リンカー部分を介してオリゴヌクレオチドのヌクレオチドに連結され得る。例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドのヌクレオチドは、リンカー部分を介してヌクレオチドの塩基に連結された標識部分（例えば、色素）を含み得る。ヌクレオチドは、ブロッキングオリゴヌクレオチドの末端に配置され得る。これに代えて、又はこれに加えて、ブロッキングオリゴヌクレオチドのヌクレオチドは、ターミネータ（例えば、可逆的ターミネータ）を含み得る。ターミネータは、リンカー部分を介してヌクレオチドの糖に連結され得る。ヌクレオチドは、ブロッキングオリゴヌクレオチドの末端に配置され得る。そのような機能的特徴は、ブロッキングオリゴヌクレオチドと基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドとの間の相互作用の制御を容易にし、及び／又はブロッキングオリゴヌクレオチドが表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした場所を同定するための機構を提供し得る。代替において、又は加えて、表面にカップリングされるオリゴヌクレオチドは、標識又はレポーター部分を含む場合があり、この標識又はレポーター部分は、オリゴヌクレオチドがカップリングされていないときには第１の信号を、オリゴヌクレオチドがブロッキングオリゴヌクレオチドにカップリングされているときには第２の信号を放出する場合がある。例えば、第２の信号は、第１の信号に対して減衰、減少、クエンチ、又は増幅されてもよい。幾つかの場合、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドがブロッキングオリゴヌクレオチドにハイブリダイズすると、検出可能な信号が標識又はレポーター部分によって放出されない場合がある。このようにして、表面にカップリングしたオリゴヌクレオチドとブロッキングオリゴヌクレオチドとの間のカップリングをモニターすることができる（例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドのブロッキング効率を測定するために）。例えば、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドはそれぞれ、オリゴヌクレオチドが「遊離」しているときに信号を放出する色素を含んでいてもよく、この信号は、オリゴヌクレオチドが（例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした）「ブロックされている」ときに激しく減衰される。ブロッキングオリゴヌクレオチドを提供する前後に表面を光学的に調べることによって、ブロッキングオリゴヌクレオチドのブロッキング効率（したがって、処理表面の汚染耐性）を測定することができる。場合によっては、表面の異なる領域（例えば、表面の異なる領域にカップリングされ得る異なる核酸配列を有するオリゴヌクレオチドの場合）に異なる蛍光色素を使用することができる。
複数のオリゴヌクレオチドが固定されて成る及び複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドにカップリングされた複数のブロッキングオリゴヌクレオチドを含む処理表面は、任意の程度の「汚染耐性」を有し得る。複数のブロッキングオリゴヌクレオチドのブロッキングオリゴヌクレオチドにカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドのパーセンテージは、処理表面の汚染に対する耐性を示し得る。幾つかの場合、複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドの少なくとも５０％が、ブロッキングオリゴヌクレオチドにカップリングされ得る。例えば、複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドの少なくとも５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％又はそれ以上が、ブロッキングオリゴヌクレオチドにカップリングされ得る。表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドとブロッキングオリゴヌクレオチドとの間のカップリングは、光学検出（例えば、本明細書に記載されるように）又は任意の他の有用な方法によって監視され得る。
図３８Ａ～図３８Ｄは、ブロッキングオリゴヌクレオチド方式を示す。図３８Ａでは、結合オリゴヌクレオチドを含む基板が提供される。図３８Ｂでは、結合したオリゴヌクレオチドを、ブロッキングオリゴヌクレオチド（例えば、本明細書に記載されるように）を使用してブロックする。図３８Ｃに示すように、ブロッキングオリゴヌクレオチドが結合オリゴヌクレオチドにカップリングされている間、汚染核酸分子は結合オリゴヌクレオチドに結合することができない。図３８Ｄは、熱変性、化学変性、化学分解、及び酵素分解を含む様々な機構を使用したブロッキングオリゴヌクレオチドの除去を示す。ブロッキングオリゴヌクレオチドが除去された後、関連する標的核酸分子（例えば、配列決定などの様々な用途のためのサンプルから）は、基板に結合したオリゴヌクレオチド（例えば、本明細書に記載の標的核酸分子に少なくとも部分的に相補的な配列を含む基板結合オリゴヌクレオチド）に結合することができる。
一態様では、本開示は、核酸分子でコーティングされた表面を含む基板を保管する方法を提供する。固定された核酸分子の第１のセットを含む表面を有する基板が提供され得る。核酸分子の第１のセットの核酸分子は、１つ以上の核酸サンプル（例えば、配列決定のための核酸サンプル）に由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され得る。核酸分子の第１のセットを含む表面を含む基板は、核酸分子の第１のセットの核酸分子の少なくとも７０％（例えば、少なくとも７５％、８０％、８５％、９０％、又はそれ以上）が核酸分子の第２のセットの核酸分子にハイブリダイズし得る処理表面を得るのに十分な条件下で、核酸分子の第２のセットと接触させることができ、核酸分子の第２のセットはサンプル核酸分子ではない。核酸分子の第２のセットの過剰な核酸分子を洗い流すことができる。処理表面を有する基板は、少なくとも１時間、６時間、１２時間、２４時間、２日間又はそれ以上などの期間保管され得る。処理表面は、任意の有用な条件下（例えば、本明細書に記載されるように、）で保管され得る。処理表面の保管中、核酸分子の第２のセットの核酸分子にハイブリダイズする核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、別の核酸分子にハイブリダイズしなくてもよい。
核酸分子の第２のセットは、溶液中で基板の表面に提供され得る。核酸分子の第２のセットの各核酸分子は、核酸分子の第１のセットの配列に実質的に相補的な配列を含み得る。核酸分子の第１のセットの配列は、少なくとも６塩基、例えば少なくとも１０塩基、２０塩基、又はそれ以上を含み得る。核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、少なくとも６塩基、例えば少なくとも１０塩基、２０塩基、又はそれ以上を含み得る。核酸分子の第１のセット及び／又は核酸分子の第２のセットは、ＤＮＡヌクレオチド、ＲＮＡヌクレオチド、又はそれらの組合せを含み得る。核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、同じ核酸配列を含み得る。幾つかの場合、核酸分子の第１のセットは、１つ以上の異なる核酸配列を含み得る。核酸分子の第１のセットは、第１の核酸配列を含む核酸分子の第１のサブセットと、第２の核酸配列を含む核酸分子の第２のサブセットとを含んでもよく、第１及び第２の核酸配列は異なる。核酸分子の第１のサブセット及び核酸分子の第２のサブセットは両方とも、第３の核酸配列を含み得る。第３の核酸配列は、ポリ（Ｔ）配列を含み得る。
核酸分子の第１のセットの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で表面に固定され得る。独立してアドレス可能な位置は、実質的に平面であってもよく、１つ以上のウェルを含んでもよい。核酸分子の第１のセットの核酸分子は、所定のパターンに従って基板の表面に固定され得る。表面上の核酸分子の第１のセットの密度は、少なくとも１万分子／ｍｍ２、例えば少なくとも１０万、１００万、１０００万、又はそれ以上の分子／ｍｍ２であり得る。基板の表面は、実質的に平面であってもよい。基板は、基板に固定された１つ以上の粒子を含み得る。
この方法は、処理表面の保管期間の後、処理表面から核酸分子の第２のセットの核酸分子を除去することを更に含み得る。核酸分子は、例えば、酵素分解によって、又は化学的もしくは熱的刺激（例えば、水酸化ナトリウムなどの化学刺激の適用）による変性によって除去され得る。これらの核酸分子を除去した後、表面に固定された核酸分子の第１のセットは、例えば、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型（ＳＮＰ）遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析、又はそれらの組合せに使用され得る。
別の態様では、本開示は、核酸処理に使用するための処理表面を有する基板を調製する方法を提供する。処理表面を有する基板が提供されてもよく、その基板は、それに固定された核酸分子の第１のセットを含む。核酸分子の第１のセットの核酸分子の少なくとも７０％（例えば、少なくとも８０％、８５％、９０％、９５％、又はそれ以上）が、核酸分子の第２のセットの核酸分子にハイブリダイズし得る。核酸分子の第１のセットの核酸分子は、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され得る。核酸分子の第２のセットは、サンプル核酸分子とは異なる。処理された基板を有する基板は、少なくとも１時間、例えば少なくとも６時間、１２時間、２４時間、２日間又はそれ以上の期間保管されていてもよい。処理表面は、任意の有用な条件下（例えば、本明細書に記載されるように）で保管されていてもよい。処理表面の保管中、核酸分子の第２のセットの核酸分子にハイブリダイズする核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、別の核酸分子にハイブリダイズしなくてもよい。
処理表面からの核酸分子の第２のセットの核酸分子を除去することができる（例えば、本明細書に記載されるように）。例えば、核酸分子は、酵素分解によって、又は化学的もしくは熱的刺激（例えば、水酸化ナトリウムなどの化学刺激の適用）による変性によって、処理表面から除去され得る。これらの核酸分子を除去した後、表面に固定された核酸分子の第１のセットは、例えば、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型（ＳＮＰ）遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析、又はそれらの組合せに使用され得る。
核酸分子の第２のセットの各核酸分子は、核酸分子の第１のセットの配列に実質的に相補的な配列を含み得る。核酸分子の第１のセットの配列は、少なくとも６塩基、例えば少なくとも１０塩基、２０塩基、又はそれ以上を含み得る。核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、少なくとも６塩基、例えば少なくとも１０塩基、２０塩基、又はそれ以上を含み得る。核酸分子の第１のセット及び／又は核酸分子の第２のセットは、ＤＮＡヌクレオチド、ＲＮＡヌクレオチド、又はそれらの組合せを含み得る。核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、同じ核酸配列を含み得る。幾つかの場合、核酸分子の第１のセットは、１つ以上の異なる核酸配列を含み得る。核酸分子の第１のセットは、第１の核酸配列を含む核酸分子の第１のサブセットと、第２の核酸配列を含む核酸分子の第２のサブセットとを含んでもよく、第１及び第２の核酸配列は異なる。核酸分子の第１のサブセット及び核酸分子の第２のサブセットは両方とも、第３の核酸配列を含み得る。第３の核酸配列は、ポリ（Ｔ）配列を含み得る。
核酸分子の第１のセットの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で表面に固定され得る。独立してアドレス可能な位置は、実質的に平面であってもよく、１つ以上のウェルを含んでもよい。核酸分子の第１のセットの核酸分子は、所定のパターンに従って基板の表面に固定され得る。表面上の核酸分子の第１のセットの密度は、少なくとも１万分子／ｍｍ２、例えば少なくとも１０万、１００万、１０００万、又はそれ以上の分子／ｍｍ２であり得る。基板の表面は、実質的に平面であってもよい。基板は、基板に固定された１つ以上の粒子を含み得る。
別の態様では、本開示は、核酸分子でコーティングされた表面を含む基板を保管する方法であって、固定された核酸分子の第１のセットを含む表面を有する基板を用意することを含む方法を提供する。核酸分子の第１のセットの核酸分子は、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され得る。核酸分子の第１のセットの核酸分子の各核酸分子は、第１の核酸配列を含み得る。核酸分子の第２のセットも提供されてもよく、核酸分子の第２のセットの各核酸分子は、第１の核酸配列に実質的に相補的であり得る第２の核酸配列を含む。核酸分子の第２のセットは、サンプル核酸分子とは異なり得る。核酸分子の第１のセットを含む表面を核酸分子の第２のセットと接触させて、核酸分子の第１のセットの核酸分子の少なくとも７０％（例えば、少なくとも７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、又はそれ以上）が核酸分子の第２のセットの核酸分子にハイブリダイズし得る処理表面を生成し得る。核酸分子の第２のセットの核酸分子にハイブリダイズし核酸分子の第１のセットの各核酸分子について、第１の核酸配列を第２の核酸配列にハイブリダイズさせることができる。第２の核酸配列にハイブリダイズした第１の核酸配列は、約４０℃～６０℃、例えば約５０℃～６０℃で少なくとも部分的に変性し得る。次いで、処理表面は、ある期間、例えば少なくとも１時間、２時間、６時間、１２時間、２４時間、２日又はそれを超える期間保管され得る。処理表面は、任意の有用な条件下（例えば、本明細書に記載されるように、）で保管され得る。処理表面の保管中、核酸分子の第２のセットの核酸分子にハイブリダイズする核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、別の核酸分子にハイブリダイズしなくてもよい。
核酸分子の第２のセットは、溶液中で基板の表面に提供され得る。第１の核酸配列及び第２の核酸配列はそれぞれ、少なくとも６塩基、例えば少なくとも１０塩基、２０塩基又はそれ以上を含み得る。核酸分子の第２のセットの各核酸分子は、少なくとも６塩基、例えば少なくとも１０塩基、２０塩基、又はそれ以上を含み得る。同様に、核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、少なくとも６塩基、例えば少なくとも１０塩基、２０塩基、又はそれ以上を含み得る。核酸分子の第１のセットの所定の核酸分子及び核酸分子の第２のセットの所定の核酸分子は、同じ数のヌクレオチドを含み得る。或いは、核酸分子の第１のセットの所定の核酸分子及び核酸分子の第２のセットの所定の核酸分子は、異なる数のヌクレオチドを含み得る。核酸分子の第１のセット及び／又は核酸分子の第２のセットは、ＤＮＡヌクレオチド、ＲＮＡヌクレオチド、又はそれらの組合せを含み得る。幾つかの場合、核酸分子の第１のセットは、１つ以上の異なる核酸配列を含み得る。核酸分子の第１のセットは、第１の核酸配列を含む核酸分子の第１のサブセットと、第１及び第３の核酸配列が異なる第３の核酸配列を含む核酸分子の第２のサブセットとを含み得る。核酸分子の第１のサブセット及び核酸分子の第２のサブセットは両方とも第４の核酸配列を含み得る。第４の核酸配列は、ポリ（Ｔ）配列を含み得る。
核酸分子の第１のセットの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で表面に固定され得る。独立してアドレス可能な位置は、実質的に平面であってもよく、１つ以上のウェルを含んでもよい。核酸分子の第１のセットの核酸分子は、所定のパターンに従って基板の表面に固定され得る。表面上の核酸分子の第１のセットの密度は、少なくとも１万分子／ｍｍ２、例えば少なくとも１０万、１００万、１０００万、又はそれ以上の分子／ｍｍ２であり得る。基板の表面は、実質的に平面であってもよく、複数のウェルを含んでもよい。基板は、基板に固定された１つ以上の粒子を含み得る。
この方法は、処理表面の保管期間の後、処理表面から核酸分子の第２のセットの核酸分子を除去することを更に含み得る。核酸分子は、例えば、酵素分解によって、又は化学的もしくは熱的刺激（例えば、水酸化ナトリウムなどの化学刺激の適用）による変性によって除去され得る。核酸分子の第２のセットの核酸分子は、第２の核酸配列とハイブリダイズした前記第１の核酸配列を変性させることによって、例えば処理表面又は処理表面と接触している溶液を約４０℃～６０℃に加熱することによって、前記処理表面から除去され得る。これらの核酸分子を除去した後、表面に固定された核酸分子の第１のセットは、例えばハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型（ＳＮＰ）遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析、又はそれらの組合せに使用され得る。
幾つかの場合、単一の核酸分子は、表面に結合した核酸分子とブロッキング核酸分子の両方の役割を果たし得る。例えば、表面に結合した核酸分子は、第１の配列及び第２の配列を含んでもよく、この第２の配列は、第１の配列に相補的であり得る。第２の配列は、第１の配列にハイブリダイズして、表面に固定されたヘアピン分子を提供し得る。そのような方式は、より高いブロッキング効率、したがってより高い汚染耐性を提供することができる。第２の配列を含む核酸分子の部分は、第１の配列を含む核酸分子の固定部分から分離されてもよく（例えば、第１の配列と第２の配列との間に配置された切断部位で分子を切断することによって）、第２の配列を含む核酸分子の部分は、除去され（例えば、変性又は酵素分解を介して）洗い流され得る。
したがって、別の態様では、本開示は、核酸分子でコーティングされた表面を含む基板を保管する方法であって、固定された核酸分子の第１のセットを含む表面を有する基板を提供することを含み、核酸分子の第１のセットの核酸分子は、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され得る、方法を提供し得る。核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、第１の核酸配列及び第２の核酸配列を含んでもよく、第２の核酸配列は、第１の核酸配列に実質的に相補的である。第１の配列及び第２の配列はそれぞれ、少なくとも６個の塩基、例えば少なくとも１０個の塩基、１２個の塩基、１５個の塩基、２０個の塩基又はそれ以上を含み得る。処理表面は、表面を、核酸分子の第１のセットの核酸分子の第１の核酸配列を核酸分子の第２の核酸配列に結合して固定ヘアピン分子を提供するのに十分な条件に供することによって生成され得る。次いで、処理表面を有する基板は、少なくとも１時間、例えば少なくとも２時間、６時間、１２時間、２４時間、２日間又はそれ以上の期間保管され得る。処理表面は、任意の有用な条件下（例えば、本明細書に記載されるように、）で保管され得る。処理表面の保管中、核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、別の核酸分子にハイブリダイズしない場合がある。核酸分子の第１のセットの核酸分子の少なくとも７０％（例えば、少なくとも７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、又はそれ以上）は、処理表面の保管中に固定ヘアピン分子として存在し得る。
核酸分子の第１のセットの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で表面に固定され得る。独立してアドレス可能な位置は、実質的に平面であってもよく、１つ以上のウェルを含んでもよい。核酸分子の第１のセットの核酸分子は、所定のパターンに従って基板の表面に固定され得る。表面上の核酸分子の第１のセットの密度は、少なくとも１万分子／ｍｍ２、例えば少なくとも１０万、１００万、１０００万、又はそれ以上の分子／ｍｍ２であり得る。基板の表面は、実質的に平面であってもよく、及び／又は複数のウェルを含んでもよい。基板は、基板に固定された１つ以上の粒子を含み得る。
核酸分子の第１のセットは、１つ以上の異なる核酸配列を含み得る。例えば、核酸分子の第１のセットは、第１の核酸配列及び第２の核酸配列を含む核酸分子の第１のサブセットと、第３の核酸配列及び第４の核酸配列を含む核酸分子の第２のサブセットとを含み得る。第３の核酸配列は、第４の核酸配列と実質的に相補的であり得る。第１の核酸配列は、第３及び第４の核酸配列と異なっていてもよい。核酸分子の第１のサブセット及び核酸分子の第２のサブセットは両方とも第５の核酸配列を含んでもよく、この第５の核酸配列はポリ（Ｔ）配列を含み得る。
この方法は、処理表面を一定期間保管した後、固定ヘアピン分子の第１の配列から第２の配列を分離することを更に含み得る。第１及び第２の配列の分離は、化学的又は熱的刺激（例えば、水酸化ナトリウムなどの化学的刺激）を用いた酵素分解又は変性によって達成され得る。これらの配列を分離した後、表面に固定された核酸分子の第１のセットは、例えば、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型（ＳＮＰ）遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析、又はそれらの組合せに使用され得る。核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、切断可能な塩基を含み得る。切断可能な塩基は、核酸分子の第１及び第２の配列の間に配置され得る。固定ヘアピン分子の第１及び第２の配列を分離した後、核酸分子を切断可能な塩基で切断し、それによって核酸分子の第２の配列を表面から除去することができる。
本開示はまた、処理表面を含むキット及び処理表面を調製するためのキットを提供する。キットは、処理表面と、処理表面を処理するための１つ以上の試薬（例えば、処理表面からブロッキングオリゴヌクレオチドを除去し、その後の用途で使用するために表面を調製するために）とを含む基板を含み得る。キットは、表面と、基板にカップリングするための複数のオリゴヌクレオチドとを含む基板を含み得る。キットはまた、複数のオリゴヌクレオチドにハイブリダイズするように構成された複数のブロッキングオリゴヌクレオチド、並びにブロッキングオリゴヌクレオチドを除去するため及び／又はその後の用途で使用するために表面を調製するための試薬を含み得る。本明細書で提供されるキットはまた、後続の用途で使用するための試薬、及び／又は基板の表面を保管、調製、非ブロッキング、又は他の方法で利用するための説明書を含み得る。
一態様では、本開示は、処理表面を含む基板を含むキットを提供し、処理表面は、結合した核酸分子の複数の対を含み、複数の対の各対は、第２の核酸分子のセットの第２の核酸分子に少なくとも部分的にハイブリダイズした核酸分子の第１のセットの第１の核酸分子を含む。核酸分子の第１のセットは、表面に固定され得る。核酸分子の第１のセットの核酸分子の少なくとも７０％（例えば、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、又はそれ以上）は、核酸分子の第２のセットの核酸分子と対をなしていてもよい。核酸分子の第１のセットの核酸分子は、核酸分子の第１のセットの核酸分子が核酸分子の第２のセットの核酸分子と対になっていない場合、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され得る。
処理表面は、少なくとも６時間、１２時間、２４時間、２日間又はそれ以上の期間保管されてもよい。処理表面は、任意の有用な条件下（例えば、本明細書に記載されるように、）で保管され得る。処理表面の保管中、複数の対の各対中の核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、別の核酸分子（例えば、サンプル核酸分子）にハイブリダイズしなくてもよい。
キットは、核酸分子を処理するための１つ以上の試薬を含み得る。例えば、キットは、処理表面から第２の核酸分子を除去するように構成された化学刺激（例えば、水酸化ナトリウム）を更に含むキットを含み得る。
基板の表面は、実質的に平面であってもよく、及び／又は複数のウェルを含んでもよい。幾つかの場合、基板は、それに固定された１つ以上の粒子（例えば、ビーズ）を含み得る。核酸分子の第１のセットの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で表面に固定され得る。独立してアドレス可能な位置は、実質的に平面であってもよく、及び／又は１つ以上のウェルを含んでもよい。幾つかの場合、表面上の核酸分子の第１のセットの密度は、少なくとも１万分子／ｍｍ２、例えば少なくとも１０万、１００万、１０００万、又はそれ以上の分子／ｍｍ２であり得る。核酸分子の第１のセットの核酸分子は、所定のパターンに従って表面に固定されてもよく、又は表面上にランダムに分布していてもよい。
第２の核酸分子は、第１の核酸分子の配列に実質的に相補的な配列を含み得る。第１の核酸分子及び／又は第２の核酸分子の配列は、少なくとも６塩基、例えば少なくとも１０、１２、１６、２０又はそれ以上の塩基を含み得る。幾つかの場合、第１の核酸分子及び第２の核酸分子は、同じ数のヌクレオチドを含み得る。或いは、第１の核酸分子及び第２の核酸分子は、異なる数のヌクレオチドを含み得る。核酸分子の第２のセットの各核酸分子は、少なくとも６個の塩基を含み得る。第１及び／又は核酸分子の第２のセットは、ＤＮＡヌクレオチド、ＲＮＡヌクレオチド、又はそれらの混合物を含み得る。
核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、同じ核酸配列を含み得る。或いは、核酸分子の第１のセットは、１つ以上の異なる核酸配列を含み得る。例えば、核酸分子の第１のセットは、第１の核酸配列を含む核酸分子の第１のサブセット及び第２の核酸配列を含む核酸分子の第２のサブセットを含み得る。第１及び第２の核酸配列は異なっていてもよい。核酸分子の第１及び第２のサブセットは両方とも第３の核酸配列を含んでもよく、この第３の核酸配列はポリ（Ｔ）配列を含み得る。
別の態様では、本開示は、固定された核酸分子の第１のセットを含む表面を含む基板を含むキットを提供し、核酸分子の第１のセットは１つ以上の第１の核酸分子を含む。１つ以上の第１の核酸分子は、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され得る。キットはまた、核酸分子の第２のセットを含む溶液を含んでもよく、核酸分子の第２のセットは１つ以上の第２の核酸分子を含み、１つ以上の第２の核酸分子は前記サンプル核酸分子ではない。核酸分子の第２のセットは、溶液を表面と接触させると、１つ以上の第１の核酸分子（例えば、少なくとも７５％、８０％、８５％、９０％、９０％、又はそれ以上）の少なくとも７０％が核酸分子の第２のセットの第２の核酸分子に結合して、結合核酸分子の１つ以上の対を生成するように選択され得る。１つ以上の対の各対は、（ｉ）核酸分子の第１のセットの第１の核酸分子及び核酸分子の第２のセットの第２の核酸分子、並びに（ｉｉ）実質的に相補的な配列の部分を含み得る。１つ以上の対の各対中の核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、別の核酸分子（例えば、処理表面の保管中に）にハイブリダイズしなくてもよい。例えば、対になった核酸分子は、サンプル核酸分子にハイブリダイズしない場合がある。
処理表面は、少なくとも６時間、１２時間、２４時間、２日間又はそれ以上の期間保管されてもよい。処理表面は、任意の有用な条件下（例えば、本明細書に記載されるように、）で保管され得る。
キットは、核酸分子を処理するための１つ以上の試薬を含み得る。例えば、キットは、処理表面から第２の核酸分子を除去するように構成された化学刺激（例えば、水酸化ナトリウム）を更に含むキットを含み得る。
基板の表面は、実質的に平面であってもよく、及び／又は複数のウェルを含んでもよい。幾つかの場合、基板は、それに固定された１つ以上の粒子（例えば、ビーズ）を含み得る。核酸分子の第１のセットの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で表面に固定され得る。独立してアドレス可能な位置は、実質的に平面であってもよく、及び／又は１つ以上のウェルを含んでもよい。幾つかの場合、表面上の核酸分子の第１のセットの密度は、少なくとも１万分子／ｍｍ２、例えば少なくとも１０万、１００万、１０００万、又はそれ以上の分子／ｍｍ２であり得る。核酸分子の第１のセットの核酸分子は、所定のパターンに従って表面に固定されてもよく、又は表面上にランダムに分布していてもよい。
１つ以上の対の各対の実質的に相補的な配列の部分は、１つ以上の第１の核酸分子の第１の核酸分子の第１の配列及び１つ以上の第２の核酸分子の第２の核酸分子の第２の配列を含み得る。第１の配列は、第２の配列と実質的に相補的であり得る。第１及び第２の配列は、それぞれ同じ数の塩基を含み得る。幾つかの場合、第１及び第２の配列はそれぞれ、約６～２０塩基を含み得る。１つ以上の第１の核酸分子の第１の核酸分子及び１つ以上の第２の核酸分子の第２の核酸分子は、同じ数のヌクレオチドを含み得る。或いは、１つ以上の第１の核酸分子の第１の核酸分子及び１つ以上の第２の核酸分子の第２の核酸分子は、異なる数のヌクレオチドを含み得る。核酸分子の第２のセットの各核酸分子は、少なくとも６個の塩基を含み得る。第１及び／又は核酸分子の第２のセットは、ＤＮＡヌクレオチド、ＲＮＡヌクレオチド、又はそれらの混合物を含み得る。第１の核酸分子の核酸分子及び／又は第２の核酸分子の核酸分子の配列は、少なくとも６塩基、例えば少なくとも１０、１２、１６、２０又はそれ以上の塩基を含み得る。
核酸分子の第１のセットの各核酸分子は、同じ核酸配列を含み得る。或いは、核酸分子の第１のセットは、１つ以上の異なる核酸配列を含み得る。例えば、核酸分子の第１のセットは、第１の核酸配列を含む核酸分子の第１のサブセット及び第２の核酸配列を含む核酸分子の第２のサブセットを含み得る。第１及び第２の核酸配列は異なっていてもよい。核酸分子の第１及び第２のサブセットは両方とも第３の核酸配列を含んでもよく、この第３の核酸配列はポリ（Ｔ）配列を含み得る。
回転する基板を撮像するための光学系
滑らかで安定した回転動作を示す基板の場合、直線動作システムの代わりに回転動作システムを使用して基板を撮像することがより簡単又はより費用効果的であり得る。本明細書で使用される回転動作は、一般に、角度成分φと、主に角度方向φである半径方向成分ｒとを含む極座標系における動作を指すことができる。従来の光学撮像システムは、高いデューティサイクル及びフィールドポイントごとの最大積分時間を達成するために時間遅延及び積分（ＴＤＩ）カメラを利用してきた。ＴＤＩカメラ（例えば、ＴＤＩラインスキャンカメラ）は、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラと同様の検出原理を使用することができる。ＣＣＤカメラと比較して、ＴＤＩカメラは、画像がカメラの焦点面を横切るのと同じ速度でセンサにわたって電荷を行ごとにシフトさせることができる。このようにして、ＴＤＩカメラは、そうでなければ長い画像露光時間に関連し得るぼけなどのアーチファクトを低減しながら、より長い画像積分時間を可能にすることができる。ＴＤＩカメラは、同時に読み出しながら積分を実行することができ、したがって、これらの機能をシリアル方式で実行するカメラよりも高いデューティサイクルを有することができる。積分時間を延長するためのＴＤＩカメラの使用は、蛍光寿命によって信号生成が制限され得るハイスループット蛍光サンプルにとって重要であり得る。例えば、点走査などの代替のイメージング技術は、色素分子の蛍光寿命によって課される制限のために高速に必要とされる限られた量の積分時間の点から十分な数の光子を取得することができない可能性があるため、高スループットシステムでの使用を妨げる可能性がある。
図８Ａ～図８Ｄは、ラインスキャンカメラのための例示的な方式を示す。図８Ａに示すように、ＴＤＩラインスキャンカメラは、２つ以上の垂直に配置された画素の行（例えば、３、４、５、６、７、８、９、１０、２４、３６、４８、５０、６０、７２、８４、９６、１００、１０８、１２０、１２８、１３２、１５０、２００、２５６、５１２、１０２４、２０００、２０４８、４０００、４０９６、８０００、８１９２、１２０００、１６０００、１６３８４、又はそれ以上の画素）を含むことができる。カメラ（例えば、開放基板に対するカメラの移動）の動作中、所定の行の各画素からの光電子は、画素行間で蓄積電荷をシフトすることによって所定の行の下の行（例えば、相対的な物体の動きの方向において）に合計され得る。図８Ｂ及び図８Ｃは、カラーラインスキャンカメラで使用するための画素方式を示す。そのようなカメラは、異なる波長の光を検出及び／又は遮断するための異なるカラーフィルタを有する画素の行を含むことができる。例えば、図８Ｂは、赤色、緑色、及び青色フィルタの行を含む三線画素方式を示す。この三線画素方式は、ＴＤＩ適用を容易にするために１回又は複数回複製することができる。図８Ｃは、交互に配置された赤色フィルタ及び青色フィルタの行と緑色フィルタの行とを含む二線画素方式を示す。図８Ｄは、複数のベイヤーパターン（例えば、青色画素と緑色画素とが交互に並ぶ第１の行と、緑色画素と赤色画素とが交互に並ぶ第２の行とを含む２×２画素アレイ）を含む代替の二線画素方式を示す。三線方式と同様に、二線パターンは、ＴＤＩ適用を容易にするために１回又は複数回複製することができる。図８Ｂ～図８Ｄに示すカラーラインスキャン方式は、シアン、イエロー、グリーン、及びマゼンタを含む代替の色の組合せで置き換えることができる。赤、緑、青、及びエメラル；シアン、マゼンタ、イエロー、及びホワイト；又は任意の他の色の組合せ、任意の配置（例えば、交互、非交互）である。
従来のＴＤＩ検出方式は、本明細書に記載の回転核酸配列決定システムなどの回転システムの撮像への適用性が制限され得る。本明細書に記載の回転システムによって生成された湾曲経路などの湾曲経路を走査するとき、ＴＤＩセンサは、単一の速度に対して正しい速度で電荷をシフトさせる（一般にクロッキング又はライントリガと呼ばれる）ことしかできない。例えば、ＴＤＩセンサは、回転中心から特定の距離に位置する円弧に沿って正しい速度でクロックすることしかできない。回転中心からの距離がより小さい位置は、速すぎる場合があり、回転中心からの距離がより小さい位置は、遅すぎる場合がある。いずれの場合も、回転システムの回転速度とＴＤＩセンサのクロック速度との間の不整合は、回転システムの中心からの位置の距離と共に変化するぼけを引き起こす可能性がある。この効果は、接線速度ブラーと呼ばれることがある。接線速度ぼけは、式（２）によって定義される大きさσの画像歪みを生成することができる。
（２）
Figure 2022526715000004
ここで、ｈ、ｗ、及びＡはそれぞれ、物体平面に投影されたＴＤＩセンサの有効高さ、幅、及び面積である。これらの値は、１つ以上の光学素子（例えば、レンズ、プリズム、ミラーなどである。）を使用して調整することができる。Ｒは、回転システムの中心からのフィールドの中心の距離である。センサの有効な高さ、幅、及び面積は、それぞれ信号を生成する高さ、幅、及び面積である。蛍光イメージングの場合、センサの有効な高さ、幅、及び面積は、それぞれ、サンプル上の照射領域に対応する高さ、幅、及び面積であり得る。接線速度ぼかし効果に加えて、式（２）は、多くの撮像システムの目標であり得るセンサ面積の増加が、回転システムのＴＤＩ撮像のための撮像の複雑さをもたらし得ることを意味する。その結果、従来のＴＤＩシステムは、回転システムを撮像するために小型の画像センサを必要とする可能性があり、したがって、そのようなシステムの同時の高感度及び高スループット撮像には適さない可能性がある。
少なくとも上述の問題に対処することができる回転システムを撮像するためのシステム及び方法が本明細書に記載される。本明細書に記載のシステム及び方法は、より速い撮像時間など、より高い効率から利益を得ることができる。
図９は、基板の回転動作中の基板の連続領域走査のための光学系７００を示す。本明細書で使用される「連続領域走査（ＣＡＳ）」という用語は、一般に、検出平面（焦点面）内の物体の動きを補償する速度でアレイセンサを繰り返し、電子的又は計算的に前進させる（クロック又はトリガする）ことによって、相対動作する物体が撮像される方法を指す。ＣＡＳは、光学系の視野よりも大きい走査寸法を有する画像を生成することができる。ＴＤＩ走査は、クロック制御が信号積分中にエリアセンサ上の光電荷をシフトさせることを伴うＣＡＳの一例であり得る。ＴＤＩセンサの場合、各クロッキングステップにおいて、電荷を１行分シフトさせることができ、最後の行が読み出されてデジタル化される。他のモダリティは、連続的又は段階的な連続走査を合成するために、高速エリア撮像及びデジタルデータの同時付加によって同様の機能を達成することができる。
光学系は、一つ以上のセンサ７１０を備えてもよい。図９に示すように、センサは、サンプルから光学的に投影された画像を検出することができる。光学系は、図８の文脈で説明した光学素子８１０などの１つ以上の光学素子を含むことができる。光学素子は、例えば、レンズ、プリズム、ミラー、波長板、フィルタ、減衰器、格子、絞り、ビームスプリッタ、拡散器、偏光子、偏光子除去器、再帰反射器、空間光変調器、又は任意の他の光学素子であってもよい。システムは、少なくとも２個、少なくとも５個、少なくとも１０個、少なくとも２０個、少なくとも５０個、少なくとも１００個、少なくとも２００個、少なくとも５００個、又は少なくとも１，０００個のセンサなどの複数のセンサを備えることができる。システムは、少なくとも２個、少なくとも４個、少なくとも８個、少なくとも１６個、少なくとも３２個、少なくとも６４個、少なくとも１２８個、少なくとも２５６個、少なくとも５１２個、又は少なくとも１，０２４個のセンサを備えることができる。複数のセンサは、同種のセンサであってもよいし、異種のセンサであってもよい。或いは、システムは、最大で約１０００、５００、２００、１００、５０、２０、１０、５、２、又はそれより少ないセンサを備えてもよい。或いは、システムは、最大で約１０２４、５１２、２５６、１２８、６４、３２、１６、８、４、２、又はそれより少ないセンサを備えてもよい。システムは、前述の値のうちの任意の２つによって定義される範囲内にある幾つかのセンサを備えることができる。センサは、画像センサを備えることができる。センサは、ＣＣＤカメラを備えることができる。センサは、ＣＭＯＳカメラを備えてもよい。センサは、ＴＤＩカメラ（例えば、ＴＤＩラインスキャンカメラ）を備えることができる。センサは、擬似ＴＤＩ高速フレームレートセンサを備えることができる。センサは、ＣＭＯＳＴＤＩ又はハイブリッドカメラを含むことができる。センサは、単一のパッケージに一体化されてもよい。センサは、単一の半導体基板に一体化されてもよい。システムは、本明細書に記載の任意の光源（図９には示されていない）を更に備えてもよい。
センサは、基板の回転動作中に、本明細書に記載の基板３１０などの基板から画像を検出するように構成されてもよい。回転動作は、基板の軸に対するものであってもよい。軸は、基板の中心を通る軸であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。基板は、本明細書に記載の任意の回転速度で回転するように構成されてもよい。回転動作は、複合動作を含み得る。複合動作は、回転及び径方向動作の追加の成分を含むことができる。複合動作は、螺旋（又は実質的に螺旋）であってもよい。複合動作は、リング（又は実質的にリング状）であってもよい。
各センサは、基板に対して共役焦点面に配置されてもよい。各センサは、基板と光学的に連通していてもよい。共役焦点面は、基板の領域の画像が形成される撮像システム（例えば、ＣＡＳセンサ）における近似平面であってもよい。センサは、基板（例えば、画像平面）を含む平面と共役な平面に配置されてもよい。共役焦点面は、少なくとも２つ、少なくとも５つ、少なくとも１０個、少なくとも２０個、少なくとも５０個、少なくとも１００個、少なくとも２００個、少なくとも５００個、又は少なくとも１０００個の領域などの複数の領域にセグメント化することができる。共役焦点面は、少なくとも２、少なくとも４、少なくとも８、少なくとも１６、少なくとも３２、少なくとも６４、少なくとも１２８、少なくとも２５６、少なくとも５１２、又は少なくとも１，０２４個の領域にセグメント化することができる。共役焦点面は、前述の値のうちの任意の２つによって定義される範囲内にある幾つかの領域にセグメント化することができる。共役焦点面は、回転動作の投影方向に実質的に垂直な軸に沿って複数の領域に分割することができる。回転動作の軸と投影方向との間の角度は、法線から１度以下、２度以下、３度以下、４度以下、５度以下、６度以下、７度以下、８度以下、９度以下、１０度以下、１１度以下、１２度以下、１３度以下、１４度以下、もしくは１５度以下、又は前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の角度であり得る。共役焦点面は、回転動作の投影方向に平行な軸に沿って複数の領域に分割することができる。共役焦点面は、空間的にセグメント化されてもよい。例えば、共役焦点面は、複数のセンサを単一の焦点面に当接させるか、そうでなければ配置し、各センサを独立してクロックすることによってセグメント化することができる。
代替的に又は組み合わせて、共役焦点面は、共役焦点面を複数の別個の焦点路に光学的に分割することによってセグメント化することができ、その各々は、複数のセンサのうちの独立したセンサ上にサブ画像を形成することができ、独立してクロック制御することができる。焦点経路は、レンズアレイ、ミラー、又はプリズムなどの１つ以上の光学素子を使用して光学的に分割されてもよい。複数のセンサの各センサは、回転基板の異なる領域と光学的に連通してもよい。例えば、各センサは、回転基板の異なる領域を撮像することができる。複数のセンサの各センサは、センサによって撮像された回転基板の領域に適した速度でクロックされてもよく、これは、回転基板の中心からの領域の距離又は領域の接線速度に基づいてもよい。例えば、回転基板の回転軸からより遠くに配置された第１の対物レンズを介して第１の領域を撮像する第１のセンサ（例えば、ラインスキャンカメラ）は、回転基板の回転軸により近くに配置された第２の対物レンズを介して第２の領域を撮像する第２のセンサよりも速い速度でクロックされてもよい。
１つ以上のセンサは、共役焦点面内の複数の領域のうちの少なくとも２つと光学的に連通するように構成されてもよい。センサのうちの１つ以上は、複数のセグメントを備えることができる。複数のセグメントの各セグメントは、複数の領域の領域と光学的に連通していてもよい。複数のセグメントの各セグメントは、独立してクロックされてもよい。セグメントの独立したクロッキングは、焦点面の関連領域内の画像の速度にリンクすることができる。独立したクロッキングは、ＴＤＩラインレート又は擬似ＴＤＩフレームレートを含むことができる。
システムは、コントローラ（図示せず）を更に備えることができる。コントローラは、１つ以上のセンサに動作可能に結合されてもよい。コントローラは、回転基板の各領域からの光信号を処理するようにプログラムされてもよい。例えば、コントローラは、回転動作中に独立したクロッキングで各領域からの光信号を処理するようにプログラムされてもよい。独立したクロッキングは、軸の投影からの各領域の距離及び／又は回転動作の接線速度に少なくとも部分的に基づくことができる。独立したクロッキングは、回転動作の角速度に少なくとも部分的に基づいてもよい。単一のコントローラが説明されているが、複数のコントローラは、個別に又は集合的に、本明細書に記載の動作を実行するように構成されてもよい。
図１０Ａは、調整された光学歪みを使用して基板の回転動作中に基板を撮像するための光学系８００を示す。光学系は、一つ以上のセンサ７１０を備えてもよい。１つ以上のセンサは、本明細書に記載の任意のセンサを含むことができる。光学系は、本明細書に記載の任意の光源（図１０Ａには図示せず）を備えてもよい。図１０Ｂは、調整された光学歪みを使用して基板の回転動作中に基板を撮像するための光学系８０１を示す。光学系は、一つ以上のセンサ７１０を備えてもよい。１つ以上のセンサは、本明細書に記載の任意のセンサを含むことができる。光学系は、本明細書に記載の任意の光源（図１０Ｂには図示せず）を備えてもよい。光学系は、レンズ８１０、例えば平凸レンズを備えてもよい。幾つかの実施形態では、基板３１０は、レンズ８１０及び検出器７１０に対して傾斜している。幾つかの実施形態では、レンズ８１０は、検出器７１０に対して傾斜しており、それにより、基板からの光（例えば、蛍光又は散乱光）のアナモフィック拡大を生成する。アナモフィック倍率は、基板８２０の第１の領域及び基板８３０の第２の領域からの光の差倍率をもたらし得る。基板の第１の領域からの光は、検出器８２５上の第１の位置で第１量だけ拡大されてもよく、基板の第２の領域からの光は、検出器８３５上の第２の位置で第２量だけ拡大されてもよい。幾つかの実施形態では、アナモフィック拡大は、単一の軸に沿って行われてもよい。幾つかの実施形態では、円柱レンズを使用して、単軸に沿ってアナモフィック倍率を生成することができる。
センサは、基板の回転動作中に、本明細書に記載の基板３１０などの基板から画像を検出するように構成されてもよい。回転動作は、基板の軸に対するものであってもよい。軸は、基板の中心を通る軸であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。基板は、本明細書に記載の任意の回転速度で回転するように構成されてもよい。
システム８００は、光学素子８１０を更に備えることができる。光学素子は、センサと光学的に連通していてもよい。光学素子は、基板からセンサに光信号を導くように構成されてもよい。光学素子は、センサを横切る光学倍率勾配を生成することができる。光学素子及びセンサの少なくとも一方は調整可能であってもよい。例えば、光学素子及びセンサの少なくとも１つは、センサにわたって光学倍率勾配を生成するように調整可能であってもよい。光学倍率勾配は、基板の回転動作の投影方向に実質的に垂直な方向に沿っていてもよい。光学素子は、回転、傾斜、又は光学倍率勾配を操作するように配置されるように構成されてもよい。光学素子は、基板の軸までの距離の逆数にほぼ比例する倍率を生成することができる。倍率勾配は、基板、光学素子、及びセンサの相対的な向きを選択することによって生成することができる。例えば、拡大勾配は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように物体及び画像平面を傾斜させることによって生成することができる。拡大勾配は、幾何学的特性を表示することができる。例えば、基板の中心からの最大距離における第１の領域８２０の第１光学倍率と、基板の中心からの最小距離における第２の領域８３０の第２光学倍率との比は、最大距離と最小距離との比に実質的に等しくてもよい。このように、第１及び第２の光学倍率は、それぞれのサンプル領域の半径と同じ比率であってもよい。図示のシステム８００及びシステム８０１は単一の光学素子８１０を含むが、システム８００又はシステム８０１は、少なくとも２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、１００個、又はそれ以上の光学素子などの複数の光学素子を含むことができる。光学素子の様々な配置又は構成を使用することができる。例えば、システム８００は、光を導くためのレンズ及びミラーを含むことができる。
光学素子は、レンズであってもよい。レンズは、フィールドレンズであってもよい。レンズは、円柱レンズ（例えば、図１０Ｃに示すように、）であってもよい。円柱レンズは、平円柱であってもよい。レンズは、平凹面又は平凸面であってもよい。円柱レンズは、正又は負の曲率を有することができる。円柱レンズの曲率は変化してもよい。円柱レンズの曲率は、投影された回転動作方向に垂直な方向に変化してもよい。レンズの表面の形状は、円錐形であってもよい。レンズは、センサに対して傾斜していてもよく、それによってアナモフィックな倍率勾配を生成する。レンズの傾斜は調整可能であってもよく、それによって調整可能なアナモフィック拡大勾配を生成する。
図１０Ｃは、円柱レンズを使用して誘発された調整された光学歪みの一例を示す。図１０Ｃに示すように、円柱レンズは、第１の側面Ａ及び第２の側面Ｂを有することができる。第１の側面Ａは、第２の側面Ｂよりも画像センサ（本明細書に記載のＴＤＩカメラセンサなど）の近くに配置され得る。そのような構成は、画像センサに対して円柱レンズを傾斜させることによって達成され得る。このようにして、円柱レンズは、光を画像センサ上の異なる位置に向けることができ、側面Ｂを通過する光は、側面Ａを通過する光よりも発散的に導かれる。このようにして、円柱レンズは、図１０Ｃに示すように、画像センサ全体にアナモフィックな倍率勾配を提供することができる。
レンズの傾きは、センサ全体にアナモフィックな倍率勾配を提供し得る。傾斜、したがってアナモフィック勾配は、センサ上の画像の動きに対して実質的に垂直な方向であってもよい。レンズの傾きは調整可能であってもよい。調整は、コントローラを使用することによって自動であってもよい。調整は、基板回転軸に対する走査基板領域の半径に結合されてもよい。最小アナモフィック倍率と最大アナモフィック倍率との比は、正確に又はほぼ基板回転軸に対する最小投影半径と最大投影半径との比であってもよい。
代替的に又は組み合わせて、レンズの曲率半径の勾配は、センサ全体にアナモフィックな倍率勾配を提供することができる。曲率勾配は、センサ上の画像の動きに実質的に垂直な方向であってもよい。
システムは、コントローラ（図示せず）を更に備えることができる。コントローラは、センサ及び光学素子に動作可能に結合されてもよい。コントローラは、センサ及び光学素子の少なくとも一方の調整を指示して、センサにわたって光学倍率勾配を生成するようにプログラムすることができる。拡大勾配は、回転動作の投影方向に実質的に垂直な方向に沿って生成することができる。コントローラは、センサ及び／又は光学素子の調整を指示して、アナモフィックな光学倍率勾配を生成するようにプログラムされてもよい。光学倍率勾配は、回転動作の投影方向に実質的に垂直な方向にセンサを横切ることができる。コントローラは、光学素子の回転又は傾斜を指示するようにプログラムされてもよい。コントローラは、倍率勾配の調整を指示するようにプログラムされてもよい。例えば、コントローラは、基板の軸の周りの投影に対する視野寸法の半径方向範囲に少なくとも部分的に拡大勾配の調整を指示するようにプログラムされてもよい。コントローラは、回転動作を基板に加えるようにプログラムされてもよい。単一のコントローラが説明されているが、複数のコントローラは、個別に又は集合的に、本明細書に記載の動作を実行するように構成されてもよい。
本明細書に記載の光学系は、複数の走査ヘッドを利用することができる。複数の走査ヘッドは、異なる撮像経路に沿って並列に動作することができる。例えば、走査ヘッドは、インターリーブ螺旋走査、入れ子螺旋走査、インターリーブリング走査、入れ子リング走査、又はそれらの組合せを生成するように操作されてもよい。走査ヘッドは、カメラ（例えば、ＴＤＩラインスキャンカメラ）などの検出素子、照明源（例えば、本明細書に記載されるように）、及び１つ以上の光学素子のうちの１つ以上を備えることができる（例えば、本明細書に記載されるように）。
図１３Ａは、インターリーブ螺旋撮像走査の第１の例を示す。走査ヘッドの第１の領域は、第１の螺旋経路９１０ａに沿って動作してもよい。走査ヘッドの第２の領域は、第２の螺旋経路９２０ａに沿って動作してもよい。走査ヘッドの第３の領域は、第３の螺旋経路９３０ａに沿って動作してもよい。第１、第２、及び第３の領域の各々は、独立してクロック制御されてもよい。走査ヘッドは、本明細書に記載の任意の光学系を備えることができる。複数の撮像走査経路の使用は、撮像速度を増加させることによって撮像スループットを増加させることができる。
図１３Ｂは、インターリーブ螺旋撮像走査の第２の例を示す。第１の走査ヘッドは、第１の螺旋経路９１０ｂに沿って動作してもよい。第２の走査ヘッドは、第２の螺旋経路９２０ｂに沿って動作してもよい。第３の走査ヘッドは、第３の螺旋経路９３０ｂに沿って動作してもよい。第１の走査ヘッド、第２の走査ヘッド、及び第３の走査ヘッドの各々は、独立してクロックされてもよいし、一斉にクロックされてもよい。第１、第２、及び第３の走査ヘッドの各々は、本明細書に記載の任意の光学系を備えることができる。複数の撮像走査経路の使用は、正味の撮像速度を増加させることによって撮像スループットを増加させることができる。フィールド幅の多数の走査ヘッドを並列に動作させることにより、光学系のスループットを高めることができる。例えば、各走査ヘッドは、基板回転の中心に対して異なる角度で固定されてもよい。
図１３Ｃは、入れ子式螺旋状撮像走査の一例を示す。第１の走査ヘッドは、第１の螺旋経路９１０ｃに沿って動作してもよい。第２の走査ヘッドは、第２の螺旋経路９２０ｃに沿って動作してもよい。第３の走査ヘッドは、第３の螺旋経路９３０ｃに沿って動作してもよい。第１、第２、及び第３の走査ヘッドの各々は、独立してクロック制御されてもよい。第１、第２、及び第３の走査ヘッドの各々は、本明細書に記載の任意の光学系を備えることができる。複数の撮像走査経路の使用は、撮像速度を増加させることによって撮像スループットを増加させることができる。走査ヘッドは、半径方向に一緒に移動することができる。フィールド幅の多数の走査ヘッドを並列に動作させることにより、光学系のスループットを高めることができる。例えば、各走査ヘッドは、異なる角度で固定されてもよい。走査は、螺旋ではなく離散リングであってもよい。
図１３Ａ～図１３Ｃは３つの撮像経路を示しているが、任意の数の撮像経路及び任意の数の走査ヘッドが存在してもよい。例えば、少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、１０個、又はそれ以上の撮像経路又は走査ヘッドがあってもよい。或いは、最大で約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、又はそれより少ない撮像経路又は走査ヘッドが存在してもよい。各走査ヘッドは、所定の波長範囲内の波長を有する光を受光するように構成され得る。例えば、第１の走査ヘッドは、第１の波長範囲内の波長を有する第１の光を受光するように構成されてもよい。第２の走査ヘッドは、第２の波長範囲内の波長を有する第２の光を受光するように構成されてもよい。第３の走査ヘッドは、第３の波長範囲内の波長を有する第３の光を受光するように構成されてもよい。同様に、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の走査ヘッドは、それぞれ、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の波長範囲内の波長を有する第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の光をそれぞれ受光するように構成されてもよい。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の波長範囲は、同一であってもよい。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の波長範囲は、部分的に重複してもよい。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の波長範囲の任意の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０は異なっていてもよい。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の波長範囲は、電磁スペクトルの紫外、可視、又は近赤外領域内にあってもよい。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の波長範囲の各々は、本明細書に記載のフルオロフォア、色素、又は量子ドットによって放出される波長を含み得る。このようにして、システムは、複数のフルオロフォア、色素、又は量子ドットからの光信号を検出するように構成され得る。
表面を走査することは、検出器に対する表面の焦点を検出することを含むことができる。幾つかの実施形態では、表面を走査することは、検出器に対する表面の焦点を調整することを含む。本開示の光学系は、本明細書の他の箇所で説明されるように、対物レンズに対する表面の位置を検出するための１つ以上のオートフォーカスシステムを更に備えることができる。オートフォーカスシステムは、オートフォーカス照明源を備えてもよい。オートフォーカスシステムは、表面が検出器に対して焦点から外れたときを検出することができる。オートフォーカスシステムは、対物レンズに対する表面の位置を調整するために集束システムに信号を送信し、それによって表面を検出器に対する集束位置に戻すように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、オートフォーカスシステムは、表面を走査して表面のオートフォーカスマップを生成する前に、表面の一部又は全部をマッピングすることができる。表面のオートフォーカスマップは、焦点に影響を与える可能性がある表面テクスチャ、凹凸、又は傾斜を含むことができる。表面のオートフォーカスマップを使用して、表面の焦点位置を予測し、対物レンズに対する表面の位置を調整して、表面テクスチャ、凹凸、又は傾きを補正することができる。幾つかの実施形態では、オートフォーカスシステムは、表面の第１の部分を走査する前に、表面の第１の部分（例えば、第１のリング）をマッピングすることができる。表面の第１の部分のマップは、表面の第１の部分を走査しながら表面の焦点を予測及び調整するために使用され得る。表面の第１の部分のマップは、表面の第２の部分（例えば、第２のリング）を走査しながら表面の焦点を予測するために使用され得る。表面の第２の部分は、表面の第１の部分のマップが表面の第２の部分のマップに近似し得るように、表面の第１の部分に近接し得る。オートフォーカスシステムは、表面の第２の部分を走査しながら、表面の第２の部分をマッピングすることができる。表面の第２の部分のマップは、表面の第３の部分（例えば、第３のリング）を走査しながら表面の焦点を予測及び調整するために使用され得る。幾つかの実施形態では、表面の第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、又はそれ以上の部分を走査しながら生成されたマップを使用して、それぞれ表面の第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第３０、又はそれ以上の部分を走査しながら表面の焦点を予測及び調整することができる。連続する表面部分は、表面の先行部分のマップが表面の後続部分のマップに近似し得るように、互いに近接して配置され得る。幾つかの実施形態では、オートフォーカスシステムは、走査前に表面全体をマッピングすることができる。幾つかの実施形態では、オートフォーカスシステムは、マップを生成することなく走査しながら焦点を調整する。
図１４は、入れ子式円形撮像走査を示す。第１の走査ヘッド１００５は、第１の略円形経路１０１０に沿って動作してもよい。第２の走査ヘッド１０１５は、第２の略円形経路１０２０に沿って動作されてもよい。第３の走査ヘッド１０２５は、第３の略円形経路１０３０に沿って動作されてもよい。第４の走査ヘッド１０３５は、第４の略円形経路１０４０に沿って動作することができる。第５の走査ヘッド１０４５は、第５の略円形経路１０５０に沿って動作されてもよい。第６の走査ヘッド１０５５は、第６の略円形経路１０６０に沿って動作することができる。第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の走査ヘッドの各々は、独立してクロック制御されてもよい。第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の走査ヘッドの各々は、本明細書に記載の任意の光学系を備えることができる。第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の走査ヘッドの各々は、基板の走査中に固定位置に留まるように構成されてもよい。或いは、第１、第２、第３、第４、第５、及び第６の走査ヘッドのうちの１つ以上は、基板の走査中に移動するように構成されてもよい。ほぼ円形の撮像経路に沿って撮像する複数の走査ヘッドの使用は、撮像スループットを大幅に増加させることができる。例えば、図１４に示す走査ヘッドの構成は、基板の単一の回転中に基板上の全てのアドレス可能な位置を撮像することを可能にすることができる。そのような構成は、ただ１つの走査動作（例えば、基板の回転）を必要とすることによって撮像システムの機械的複雑さを単純化するという追加の利点を有することができる。
図１４は６つの撮像経路及び６つの走査ヘッドを示しているが、任意の数の撮像経路及び任意の数の走査ヘッドが存在してもよい。例えば、少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、１０個、又はそれ以上の撮像経路又は走査ヘッドがあってもよい。或いは、最大で約１０、９、８、７、６、５、４、３、２又はそれ未満の撮像経路又は走査ヘッドが存在してもよい。各走査ヘッドは、所定の波長範囲内の波長を有する光を受光するように構成され得る。例えば、第１の走査ヘッドは、第１の波長範囲内の波長を有する第１の光を受光するように構成されてもよい。第２の走査ヘッドは、第２の波長範囲内の波長を有する第２の光を受光するように構成されてもよい。第３の走査ヘッドは、第３の波長範囲内の波長を有する第３の光を受光するように構成されてもよい。第４の走査ヘッドは、第４の波長範囲内の波長を有する第４の光を受光するように構成されてもよい。第５の走査ヘッドは、第５の波長範囲内の波長を有する第５の光を受光するように構成されてもよい。第６の走査ヘッドは、第６の波長範囲内の波長を有する第６の光を受光するように構成されてもよい。同様に、第７、第８、第９、又は第１０の走査ヘッドは、それぞれ、第７、第８、第９、又は第１０の波長範囲内の波長を有する第７、第８、第９、又は第１０の光をそれぞれ受光するように構成されてもよい。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の波長範囲は、同一であってもよい。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の波長範囲は、部分的に重複してもよい。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の波長範囲の任意の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０は異なっていてもよい。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の波長範囲は、電磁スペクトルの紫外、可視、又は近赤外領域内にあってもよい。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の波長範囲の各々は、本明細書に記載のフルオロフォア、色素、又は量子ドットによって放出される波長を含み得る。このようにして、システムは、複数のフルオロフォア、色素、又は量子ドットからの光信号を検出するように構成され得る。
図２９Ａ～図２９Ｄ、図３０Ａ～図３０Ｄ、及び図３１Ａ～図３１Ｂは、複数の撮像ヘッドを含む撮像方式の追加の例を示す。例えば、図３１Ｂは、基板の非径方向動作による複数の撮像ヘッドの回転走査方向を示す。
図１５は、浸漬光学系１１００の断面図を示す。システム１１００は、本明細書に記載の基板を光学的に撮像するために使用され得る。システム１１００は、本明細書に記載の核酸配列決定のための任意の他の光学系もしくはシステム（例えば、システム３００、４００、５００ａ、５００ｂ、７００、又は８００のいずれか）、又はその任意の要素と統合されてもよい。システムは、光学撮像対物レンズ１１１０を備えてもよい。光学撮像対物レンズは、浸漬光学撮像対物レンズであってもよい。光学撮像対物レンズは、本明細書に記載の基板３１０などの基板と光学的に連通するように構成されてもよい。光学撮像対物レンズは、本明細書に記載の任意の他の光学素子と光学的に連通するように構成されてもよい。光学撮像対物レンズは、筐体１１２０によって部分的に又は完全に囲まれてもよい。筐体は、光学撮像対物レンズのサンプルに面する端部を部分的に又は完全に取り囲むことができる。筐体及び流体は、基板と接触する雰囲気と周囲雰囲気との間の界面を含むことができる。基板と接触する雰囲気と周囲雰囲気とは、相対湿度、温度、及び／又は圧力が異なっていてもよい。筐体は、略カップ状の形状又は形態を有してもよい。筐体は、任意の容器であってもよい。筐体は、光学撮像対物レンズが浸漬される流体又は浸漬流体１１４０（水又は水溶液もしくは有機溶液など）を収容するように構成されてもよい。筐体は、基板の回転中に筐体と基板との間の接触を回避するために、基板と筐体との間の最小距離１１５０を維持するように構成されてもよい。場合によっては、最小距離を維持するために空気又は圧力差を使用することができる。最小距離は、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも５００ｎｍ、少なくとも１μｍ、少なくとも２μｍ、少なくとも５μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも２０μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも５００μｍ、少なくとも１ｍｍ、又は前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内の距離であり得る。最小距離であっても、筐体は、表面張力効果のために流体を収容することができる。システムは、筐体の内側に流体を送出するように構成された流体流管１１３０を備えることができる。流体流管は、アダプタ１１３５を介して筐体に接続することができる。アダプタは、ねじ付きアダプタ、圧縮アダプタ、又は任意の他のアダプタを備えてもよい。電場印加ユニット（図示せず）は、例えば電場を印加することによって、容器の１つ以上の表面の疎水性を調節して、浸漬対物レンズ及び開放基板に接触する流体の少なくとも一部を保持するように構成することができる。
本明細書で使用される場合、浸漬対物レンズに接触する流体は、「浸漬流体」又は「流体」と呼ばれることがある。浸漬流体は、撮像のための任意の適切な浸漬媒体を含んでもよい。例えば、浸漬媒体は水溶液を含み得る。水性浸漬流体の非限定的な例としては、水が挙げられる。場合によっては、水溶液は、塩、界面活性剤、油及び／又は撮像に有用な任意の他の化学物質もしくは試薬を含み得る。場合によっては、浸漬媒体は有機溶液を含む。有機浸漬流体の非限定的な例としては、油、過フッ素化ポリエーテル、パーフルオロカーボン、及びヒドロフルオロカーボンが挙げられる。場合によっては、浸漬流体は、本明細書の他の箇所に記載されている洗浄緩衝剤、又は本明細書に記載の方法で使用される任意の緩衝液と実質的に同じであってもよい。浸漬流体は、本明細書に記載のシステム及び方法の光学的要件に基づいて調整することができる。例えば、高い開口数（ＮＡ）が必要とされる場合、適切な浸漬流体（例えば、油）を撮像に使用することができる。場合によっては、浸漬流体は、基板（例えば、バッファ）、表面（例えば、カバースリップ又は基板）、又は光学部品（例えば、対物レンズ）上の溶液の屈折率と一致するように選択されてもよい。
光学撮像対物レンズは、開放基板と流体接触していてもよい。開放基板は、基板の表面を覆う流体の層を備えてもよい。光学撮像対物レンズは、流体の層を含む表面を走査するように構成されてもよい。表面上の流体の層は、浸漬流体と同じ流体を含んでもよい。表面上の流体の層は、浸漬流体とは異なる流体を含んでもよい。表面上の流体の層は浸漬流体と混和性であってもよく、又は表面上の流体の層は浸漬流体と混和性でなくてもよい。場合によっては、流体の層は、表面上の他の点よりも光学撮像対物レンズと接触する場所がより深い。流体の層の一部は、光学撮像対物レンズに接着することができる。場合によっては、流体層の一部は、走査中に基板に対して光学撮像対物レンズと共に移動することができる。光学撮像対物レンズは、走査中に基板と流体接触したままであってもよい。光学撮像対物レンズは、基板に対して垂直方向に長い移動距離を有するように構成されてもよい。場合によっては、光学撮像対物レンズは、光学撮像対物レンズがもはや基板と流体接触しないように、基板から離れるように持ち上げられるように構成されてもよい。例えば、流体が基板上に分注されている間に、光学撮像対物レンズを基板から離してもよい。流体の層、浸漬流体、又はその両方の一部は、基板との流体接触を離れると、光学撮像対物レンズに付着することができる。光学撮像対物レンズに付着した流体の層の一部は、光学撮像対物レンズが基板との流体接触に再び入るときに、基板と光学撮像対物レンズとの間に気泡が形成又は蓄積するのを防止することができる。
光学撮像対物レンズは、流体の層を含まない基板の側面を走査するように構成されてもよい。例えば、光学撮像対物レンズは、基板の底面を走査するように構成されてもよい。場合によっては、光学撮像対物レンズは、基板と流体接触していなくてもよい。例えば、光学撮像対物レンズは空気対物レンズであってもよい。
流体は、基板と接触していてもよい。光学撮像対物レンズ及び筐体は、化学処理動作が実行される第１の位置と検出動作が実行される第２の位置との間に物理的障壁を提供するように構成されてもよい。このようにして、化学処理操作及び検出操作を独立した操作条件で実行することができ、検出器の汚染を回避することができる。第１及び第２の位置は、異なる湿度、温度、圧力、又は大気混合物を有してもよい。
本開示のシステムは、容器又は他の閉鎖環境に収容されてもよい。例えば、容器は、内部環境１１６０を外部環境１１７０から隔離することができる。内部環境１１６０は、本明細書の他の箇所で説明するように、温度、圧力、及び／又は湿度を局所化するように制御することができる。場合によっては、外部環境１１７０を制御することができる。場合によっては、内部環境１１６０は、筐体１１２０を介して、又はそれを用いてなど、内部環境の一部（例えば、化学処理操作のための第１の内部環境、検出操作のための第２の内部環境など）を別々に制御するように更に区画化されてもよい。内部環境の異なる部分は、シールを介して隔離されてもよい。例えば、シールは、本明細書に記載の浸漬対物レンズを備えてもよい。
本開示のシステムは、静止検出器システムを使用して動的（例えば、回転又は他の方法で移動する）開放基板（例えば、本明細書に記載されるように）を分析するように構成されてもよい。これに代えて又は加えて、検出器システムの１つ以上の構成要素が動いていてもよい。例えば、検出器システムは、センサ（例えば、カメラ）及び照明源を備えることができる。光学素子（例えば、プリズム）が静止している間、センサは動いていてもよい。照明源は、センサと連動して移動することができる。例えば、センサはラインスキャンカメラ（例えば、ＴＤＩラインスキャンカメラ）であってもよく、照明源はＬＥＤラインライト又はレーザ（例えば、線に拡大されたビームを有するレーザ）であってもよく、照明源はセンサによって検出されている領域を照明してもよい。センサ（及び照明源であってもよい）は、開放基板と同じ又は異なる速度で回転することができる。場合によっては、センサ（照明源であってもよい）は、螺旋状のパターンなどの所定のパターンで開放基板を横切って並進することができる。或いは、センサ（照明源であってもよい）は、開放基板を横切って半径方向に並進することができる。場合によっては、センサ（照明源であってもよい）は、同じ物理的位置に留まることができるが、検出器システム又は（１又は複数の）その構成要素の中心軸の周りを回転することができる。他の場合では、照明源は、所定の走査又は走査の集合においてセンサによって検出可能な面積よりも大きくなり得る開放基板の面積を照明することができる。しかしながら、開放基板の広い帯状幅にわたる照明は、開放基板上に配置され得るビーズ及び／又はフルオロフォアの漂白を促進し得る。したがって、照明源は、所定の時間（例えば、センサによって検出可能な領域であり得るか、少なくとも部分的に重なり得るか、又はその中にある領域）に開放基板の限られた領域のみを照明するように構成されてもよい。
別の例では、検出器システムは、センサ（例えば、カメラ）、照明源、及び１つ以上の光学素子（例えば、レンズ、ミラー、プリズムなど）を備えてもよく、センサ及び照明源は、光学素子（例えば、プリズム）が動いている間は静止したままであってもよい。例えば、光学素子は、開放基板と同じ速度で回転してもよく、又は光学素子は、開放基板を横切って並進してもよい（例えば、半径方向に、又は螺旋状のパターンなどの所定のパターンで）。場合によっては、光学素子は、同じ物理的位置に留まることができるが、中心軸（例えば、光学素子又は検出器システム）の周りを回転することができる。移動中の開放基板に対する検出器システムの光学素子の動きは、開放基板の１つ以上の異なる領域での検出を可能にする効果を有することができる。例えば、検出器システムの１つ以上の光学素子の移動は、開放基板の異なる領域に関連する信号の検出を可能にするために、開放基板の異なる領域の照明をもたらすことができる。照明の歪み（例えば、レーザ光）及び開放基板の異なる領域にわたる検出感度の変動は、後続の処理（例えば、本明細書で説明するように、プロセッサを使用して）によって補償することができる。
或いは、本開示のシステムは、１つ以上の動的構成要素を含む検出器システムを使用して固定開放基板を分析するように構成されてもよい。例えば、検出器システムは、センサ（例えば、カメラ）及び照明源を備えることができる。光学素子（例えば、プリズム）が静止している間、センサは動いていてもよい。照明源は、センサと連動して移動することができる。例えば、センサはラインスキャンカメラ（例えば、ＴＤＩラインスキャンカメラ）であってもよく、照明源はＬＥＤラインライト又はレーザ（例えば、線に拡大されたビームを有するレーザ）であってもよく、照明源はセンサによって検出されている領域を照明してもよい。センサ（照明源であってもよい）は、回転（例えば、開放基板の中心軸を中心として）することができる。場合によっては、センサ（照明源であってもよい）は、螺旋状のパターンなどの所定のパターンで開放基板を横切って並進することができる。或いは、センサ（照明源であってもよい）は、開放基板を横切って半径方向に並進することができる。場合によっては、センサ（照明源であってもよい）は、同じ物理的位置に留まることができるが、検出器システム又は（１又は複数の）その構成要素の中心軸の周りを回転することができる。
別の例では、検出器システムは、センサ（例えば、カメラ）、照明源、及び１つ以上の光学素子（例えば、レンズ、ミラー、プリズムなど）を備えてもよく、センサ及び照明源は、光学素子（例えば、プリズム）が動いている間は静止したままであってもよい。例えば、光学素子は、開放基板（例えば、半径方向に、又は螺旋状のパターンなどの所定のパターンで）を横切って回転（例えば、開放基板の中心軸の周りに、又は光学素子もしくは検出器システムの中心軸の周りに）又は並進することができる。固定された開放基板に対する検出器システムの光学素子の動きは、開放基板の１つ以上の異なる領域での検出を可能にする効果を有することができる。例えば、検出器システムの１つ以上の光学素子の移動は、開放基板の異なる領域に関連する信号の検出を可能にするために、開放基板の異なる領域の照明をもたらすことができる。照明の歪み（例えば、レーザ光）及び開放基板の異なる領域にわたる検出感度の変動は、後続の処理（例えば、本明細書で説明するように、プロセッサを使用して）によって補償することができる。
システムは、本明細書で提供される任意の検出方式を容易にするために較正（例えば、検体を含まないか、又は既知の検体もしくはその集合を含む開放基板を使用すること）され得る。
前述の例のいずれにおいても、複数のセンサ及び／又は照明源を使用することができる（例えば、本明細書に記載されるように、開放基板の異なる領域を検出するために）。複数のセンサ及び／又は照明源は、全て静止したままであってもよく、又は検出プロセス中に全て動いていてもよい。他の場合には、特定のセンサ及び／又は照明源が動いていてもよく、他のセンサ及び／又は照明源が検出プロセス中に静止していてもよい。一部又は全てのセンサは、基板を分析することができる。例えば、動いているセンサのみ、又は静止しているセンサのみが、開放基板からの信号を検出することができる。
１つ以上の検出器システム（例えば、撮像ヘッド）の走査方向は、基板に対する検出器システムの非径方向動作に起因して回転することができる。例えば、検出器システムは、基板に沿った異なる半径方向位置で異なる撮像経路を追跡しながら、基板に対して異なる接線速度ベクトルを有することができ、接線速度ベクトルは実質的に異なる方向を指すことができる。そのような効果は、第１の検出器システムが第１のセットの撮像経路をトレースするとき、又は第２の検出器システムが第２のセットの撮像経路をトレースするときの撮像視野の回転として現れることができる（例えば、図３１Ａ及び図３１Ｂを参照）。
本開示は、開放基板上の検体の処理及び検体に関連する信号の検出が同じ環境で行われる装置を提供する。例えば、開放基板は、検体の処理及びその後の処理された検体に関連する信号の検出中に、同じ又はほぼ同じ物理的位置に保持され得る。検出器システム又はその構成要素が検出中に動いているシステムの場合、装置は、その構成要素の検出器システムの動きに影響を及ぼすように構成された機械的構成要素を含むことができる。
本開示はまた、開放基板上の検体の処理及び検体に関連する信号の検出が異なる環境で行われる装置を提供する。例えば、開放基板は、検体の処理中に第１の物理的位置に保持され、処理された検体に関連する信号の検出中に第２の物理的位置に保持され得る。開放基板は、例えば機械的構成要素を介して様々な物理的位置の間で移送されてもよい。場合によっては、開放基板は、ロボットアーム、エレベータ機構、又は別の機構を使用して様々な物理的位置の間で移送されてもよい。第１の物理的位置は、例えば、第２の物理的位置の上方、下方、隣接して、又はそれを横切って配置されてもよい。例えば、第１の物理的位置は、第２の物理的位置の上方に配置されてもよく、開放基板は、検体処理と検出との間でこれらの位置の間で移送されてもよい。別の例では、第１の物理的位置は、第２の物理的位置に隣接して配置されてもよく、開放基板は、検体処理と検出との間でこれらの位置の間で移送されてもよい。第１及び第２の物理的位置は、格納式バリアなどのバリアによって分離されてもよい。
図１２Ａ～図１２Ｃは、様々な検出方式を示す。図１２Ａは、開放基板３９１０が回転し、検出器システム３９２０が検出中に静止したままであるシステム３９００を含む方式を示す。検出器システム３９２０は、ラインスキャンカメラ（例えば、ＴＤＩラインスキャンカメラ）３９３０及び照明源３９４０を備えることができる。図１２Ｂは、開放基板３９１０が静止したままであり、検出中に検出器システム３９２０が回転するシステム３９００を含む代替方式を示す。図１２Ｃは、開放基板３９１０が検体処理に供される第１のシステム３９５０を含む装置を含む方式を示す。図３に示すように、第１のシステム３９５０は、複数の流体チャネル３９６０、３９７０、３９８０、及び３９９０を含むことができ、複数の流体チャネルは、複数の流体出口ポート３９６５、３９７５、３９８５、及び３９９５を含むことができる。装置は、開放基板３９１０を第２のシステム３９００に移送するように構成されてもよく、開放基板３９１０は静止したままであるように構成され、検出器システム３９２０は検出中に回転するように構成される。本明細書に記載の例は、基板及び／又は検出器システムの相対回転動作を提供するが、基板及び／又は検出器システムは、これに代えて又は加えて、相対直線動作、相対非直線動作（例えば、湾曲、弓形、角度など）、及び任意の他のタイプの相対動作などの相対非回転動作を受けることができる。
一態様では、本開示は、中心軸（例えば、本明細書に記載されるように、）を含む開放基板を提供することを含む、検体検出又は分析のための方法を提供する。開放基板は、例えば、その表面をパターニングする１つ以上の物質を有するウェハ又はディスクなどのウェハ又はディスクであってもよい。開放基板は、実質的に平面であってもよい。開放基板は、その上に固定された検体のアレイを有し得る（例えば、本明細書に記載されるように）。固定された検体は、１つ以上のバインダを介してアレイに固定されてもよい。アレイは、少なくとも１０万個のそのようなバインダを含むことができる。場合によっては、固定された検体の固定された検体はビーズに結合されてもよく、ビーズはアレイに固定されてもよい。固定された検体は、核酸分子を含み得る。
複数のプローブを有する溶液は、溶液を開放基板に導入するために、中心軸に近位の領域に送出（例えば、本明細書に記載されるように）され得る。溶液は、複数のプローブのうちの少なくとも１つのプローブが固定された検体のうちの少なくとも１つの固定された検体に結合して結合プローブを形成し得るように、開放基板にわたって分散され得る。複数のプローブは、複数のオリゴヌクレオチド分子を含み得る。或いは、複数のプローブは、複数のヌクレオチド又はヌクレオチド類似体を含み得る。複数のヌクレオチド又はヌクレオチド類似体の全部又はサブセットは、蛍光標識化され得る。一例では、固定された検体は核酸分子を含んでもよく、複数のプローブは、蛍光標識ヌクレオチドの少なくとも１つの蛍光標識ヌクレオチドがヌクレオチド相補性結合を介して核酸分子の少なくとも１つの核酸分子に結合するように、蛍光標識ヌクレオチドを含み得る。複数のヌクレオチド又はヌクレオチド類似体の全部又はサブセットは、同じ塩基（例えば、同じカノニカル核酸塩基、例えば、Ａ、Ｔ、Ｃ又はＧ）を含み得る。同様に、複数のヌクレオチド又はヌクレオチド類似体の全て又はサブセットが可逆的に終結し得る。可逆的ターミネータ及び場合によっては色素などの蛍光部分は、開裂剤を使用してヌクレオチド（例えば、成長中の核酸鎖へのそれらの組み込みに続いて）から開裂されてもよく、開裂剤は、開放基板に提供される別の溶液に含まれ得る（例えば、本明細書に記載されるように）。開放基板にはまた、過剰なプローブ及び他の試薬を除去するための洗浄溶液を提供することができ、この洗浄溶液は、開放基板にわたって分散させることができる（例えば、本明細書に記載されるように、少なくとも遠心力を使用して開放基板を回転させる間に）。
結合プローブの生成後、検出器システムを使用して、結合プローブからの少なくとも１つの信号を検出することができる。検出器システムは、ラインスキャンカメラ（例えば、ＴＤＩラインスキャンカメラ）及び照明源（例えば、ＬＥＤライン光、又は連続波レーザなどのレーザ）を備えることができる。場合によっては、照明源はレーザを備えてもよく、検出器システムは、レーザ（例えば、本明細書に記載されるように）によって放射されるビーム（例えば、ガウシアンビーム）の形状を変化させるように構成された光学素子（例えば、円柱レンズ）を備えてもよい。開放基板は、第１の領域及び第２の領域を含むことができ、第１の領域及び第２の領域は、固定された検体のアレイのサブセットを含み、中心軸に対して開放基板の異なる半径方向位置にあり、検出器システムによって空間的に分解可能である。結合プローブは、開放基板の第１の領域に配置されてもよい。検出器システムは、開放基板の非線形走査を実行することができる。照明源及び検出器システムは、図４１に関してより詳細に説明される。
分散及び送出プロセス中、開放基板は回転していてもよい（例えば、第１の物理的位置において）。検出器システム（例えば、センサ及び照明源）は、これらのプロセス中は静止していてもよい。
検出プロセス中、開放基板は静止していてもよい。検出器システムのセンサ及び／又は照明源は、検出中に動いていてもよい。例えば、センサ及び照明源は、検出中、同じ速度で回転していてもよい。センサ及び／又は照明源は、開放基板の中心軸の周りを回転することができる。或いは、センサ及び／又は照明源は、検出器システム又はその構成要素の中心軸の周りを回転し、同じ物理的位置に留まることができる。センサ及び／又は照明源は、螺旋状のパターンなどの所定のパターンで開放基板に対して並進することができる。或いは、ラインスキャンカメラ及び／又は照明源は、開放基板を横切って（例えば、半径方向に平行移動する）並進することができる。検出器システムは、検出プロセス（例えば、開放基板の中心軸の周りに、又は同じ物理的位置に留まりながら検出器システムもしくはその構成要素の中心軸の周りに）中に回転することができるプリズム（例えば、ダブプリズム）を更に備えることができる。一例では、プリズムは、センサ及び照明源が静止したままで、開放基板に対して回転又は並進することができる。そのようなプリズムは、開放基板との間で光を分散させるために、例えば、照明源からの光を開放基板に分散させ、蛍光などの開放基板からの光学信号を検出するために使用され得る。
検出器システムは、照明源を使用して開放基板の領域を照明し、続いてセンサ（例えば、ラインスキャンカメラ）を使用して領域からの信号を検出するように構成され得る。例えば、照明源は、センサによる検出の前に開放基板（例えば、固定された開放基板）の領域を照明することができる。そのような状況では、センサ及び照明源は、開放基板に対してタンデムに移動することができる。１つ以上のレンズ、ミラー、フィルタ、又は他の光学素子などの１つ以上の光学素子は、検出器システムのこれらの他の構成要素（例えば、開放基板に供給される、又は開放基板から検出される光を操作するために）と連動して移動することができる。
分散及び／又は送出プロセスの間に、追加のプローブを形成することができ、この追加の結合プローブは、開放基板の第２の領域に配置することができる。検出中、少なくとも１つの信号は、結合プローブからの少なくとも１つの信号と同時に、更なる結合プローブから検出され得る。これらの信号は、異なる感度で検出されてもよい。
検出器システムは、走査領域内の中心軸に対するアレイの異なる半径方向位置における速度差を補償することができる。検出器システムは、開放基板に沿った走査方向を実質的に横断するアナモフィック拡大勾配を有する光学撮像システムを備えることができ、アナモフィック拡大勾配は、走査方向に実質的に垂直な接線速度差を少なくとも部分的に補償することができる。検出は、２つ以上の領域における接線速度差を少なくとも部分的に補償するために、それぞれ２つ以上の異なる走査速度で開放基板上の２つ以上の領域を読み取ることを含むことができる。検出は、少なくとも１つの信号（例えば、本明細書に記載されるように）を検出するために、検出器システム及び開放基板と光学的に連通している浸漬対物レンズを使用することを更に含むことができる。浸漬対物レンズは、開放基板と接触している流体と接触していてもよい。流体は容器内にあってもよく、電界を使用して容器の１つ以上の表面の疎水性を調節して、浸漬対物レンズ及び開放基板に接触する流体の少なくとも一部を保持することができる。
送出及び／又は分散プロセスは、第１の動作条件を有する第１の環境で実行されてもよく、検出プロセスは、第１の動作条件とは異なる第２の動作条件を有する第２の環境で実行されてもよい。第１及び第２の環境は、同じ物理的位置に配置されてもよい。例えば、送出及び／又は分散プロセスは、開放基板が第１の物理的位置に保持されている間に第１の条件セットの下で実行されてもよく、検出プロセスは、開放基板が同じ物理的位置に保持されている間に第２の条件セットの下で実行されてもよい。或いは、第１の環境は、送出及び／又は分散プロセス中に開放基板を回転させるように構成された回転ユニットが開放基板にアクセス可能な第１の物理的位置を含み得る。第２の環境は、開放基板が検出器システムにアクセス可能な第２の物理的位置を含むことができる。上述したように、検出器システム及び／又は開放基板の１つ以上の構成要素は、検出プロセス中に動いていてもよい。第２の物理的位置は、開放基板を静止状態に保持しながら支持するための機構、並びに検出器システム又はその構成要素を開放基板（例えば、本明細書に記載されるように）に対して移動させるための機構（例えば、回転ユニット）を含むことができる。第１及び第２の環境は、互いに物理的に近接していてもよい。一例では、第１の環境は、第２の環境の一部である装置の第２の物理的位置の上に位置する装置の第１の物理的位置に配置されてもよい。別の例では、第１の環境は、第２の環境の一部である装置の第２の物理的位置に隣接又は幾分隣接して位置する装置の第１の物理的位置に配置されてもよい。第１及び第２の環境は、１つ以上の障壁によって分離可能であってもよい。一例では、スライドドアなどの格納式バリアは、第１及び第２の環境を分離する。引き込み可能なバリアは、送出及び／又は分散プロセス中に閉じた状態のままであってもよく、その後、引き込まれて、その後の検出のために第１の環境から第２の環境への開放基板の並進を可能にしてもよい。格納式バリアは、検出プロセス中に閉状態で保持されてもよい。開放基板は、容器内に保持されてもよく、この容器は、第１の環境と第２の環境との間で開放基板と共に移送される。
第１及び第２の環境は、１つ以上の異なる動作条件を含むことができる。例えば、第１の環境は、第１の温度、湿度、及び圧力を含むことができ、第２の環境は、第２の温度、湿度、及び圧力を含むことができ、温度、湿度、及び圧力のうちの少なくとも１つは、第１の環境と第２の環境との間で異なる。所定の環境は、複数の温度、湿度、及び／又は圧力ゾーンを含むことができ、１つ以上のそのようなゾーンは、第１及び第２の環境において異なり得る。
本開示はまた、本明細書で提供される方法を実施するための装置及びコンピュータ可読媒体を提供する。例えば、本開示は、実行されると、１つ以上のコンピュータプロセッサに本明細書で提供される方法を実施させる、記憶された持続性命令を含むコンピュータ可読媒体を提供する。本開示はまた、その上に固定された検体のアレイを有する開放基板（例えば、本明細書に記載されるように）を受容するように構成されたハウジングを含む、検体検出又は分析のための装置を提供する。装置は、複数のプローブを有する溶液を開放基板の中心軸に近い領域に送出するように構成された１つ以上のディスペンサを備えてもよい。装置はまた、複数のプローブのうちの少なくとも１つのプローブが固定された検体のうちの少なくとも１つの固定された検体に結合して結合プローブを形成するように、開放基板を中心軸の周りで回転させて、少なくとも遠心力によって開放基板にわたって溶液を分散させるように構成された回転ユニットを含み得る。回転ユニットは、装置の第１の領域に配置されてもよく、第１の領域は、装置の第２の領域とは異なる。装置はまた、検出器システムを備えてもよく、検出器システムは、センサ（例えば、ラインスキャンカメラ）及び照明源（例えば、本明細書に記載されるように）を備えてもよい。検出器システムは、装置の第２の領域に配置されてもよい。或いは、検出器システムは、装置の第１の領域に配置されてもよい。開放基板は、第１の領域及び第２の領域を含むことができ、第１の領域及び第２の領域は、固定された検体のアレイのサブセットを含み、中心軸に対して開放基板の異なる半径方向位置にあり、検出器システムによって空間的に分解される。結合プローブは、開放基板の第１の領域に配置されてもよく、検出器システムは、開放基板の非線形走査を実行し、開放基板の第１の領域で結合プローブからの少なくとも１つの信号を検出するようにプログラムされてもよい。装置は、例えば、開放基板への１つ以上の溶液の分散及び送出を指示するか、又は開放基板からの１つ以上の信号を検出するように検出器システムを指示するように構成された１つ以上のプロセッサを備えることができる。プロセッサは、走査領域内の開放基板の中心軸に対するアレイの異なる半径方向位置における速度差を補償するように検出器システムに指示するようにプログラムされてもよい。例えば、プロセッサは、２つ以上の領域における接線速度差を少なくとも部分的に補償するために、それぞれ２つ以上の異なる走査速度で開放基板の２つ以上の領域を走査するように検出器システムに指示するようにプログラムされてもよい。装置は、例えば、開放基板に沿った走査方向を実質的に横断するアナモフィック拡大勾配を生成するように構成された１つ以上の光学系などの１つ以上の光学系を更に備えてもよい（例えば、本明細書に記載されるように）。プロセッサは、開放基板の中心軸に対する異なる撮像された半径方向位置を補償するように勾配を調整するようにプログラムされてもよい。
高スループット処理のためのシステムアーキテクチャ
本明細書に記載の核酸配列決定システム及び光学系（又はその任意の要素）は、様々なアーキテクチャで組み合わせることができる。
図２３Ａは、固定基板と、移動する流体及び光学素子とを備えるシステム１２００ａのアーキテクチャを示す。システム１２００ａは、本明細書に記載の基板３１０を含むことができる。基板は、本明細書に記載されるように、回転するように構成されてもよい。基板は、本明細書に記載されるように、チャック（図２３Ａには図示せず）に接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、本明細書に記載の流体チャネル３３０及び流体出口ポート３３５、並びに／又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネル及び流体出口ポートを更に備えることができる。流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。流体チャネル及び流体出口ポートは、基板に対して移動する１２１５ａように構成されてもよい。例えば、流体チャネル及び流体出口ポートは、流体チャネル及び流体出口ポートが溶液を分注している期間中に基板の上方（例えば、中心付近）の位置に移動するように構成されてもよい。流体チャネル及び流体出口ポートは、流体チャネル及び流体出口ポートが溶液を分注していない期間中に基板から離れた位置に移動するように構成されてもよい。或いは、逆も適用され得る。システムは、本明細書に記載の光学撮像対物レンズ１１１０を更に備えることができる。光学撮像対物レンズは、基板に対して相対的に移動する１２１０ａように構成されてもよい。例えば、光学撮像対物レンズは、基板が撮像されている期間中に基板の上方（例えば、基板の中心付近）の位置に移動するように構成されてもよい。光学撮像対物レンズは、基板が撮像されていない期間中に基板から離れた位置に移動するように構成されてもよい。このシステムは、溶液の分注と撮像とを交互に行うことができ、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して基板に付着した核酸の迅速な配列決定を可能にする。
図２３Ｂは、移動基板並びに静止流体及び光学素子を含むシステム１２００ｂのアーキテクチャを示す。システム１２００ｂは、本明細書に記載の基板３１０を含むことができる。基板は、本明細書に記載されるように、回転するように構成されてもよい。基板は、本明細書に記載されるように、チャック（図２３Ｂには図示せず）に接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、本明細書に記載の流体チャネル３３０及び流体出口ポート３３５、又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネル及び流体出口ポートを更に備えることができる。流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、本明細書に記載の光学撮像対物レンズ１１１０を更に備えることができる。流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズは、静止していてもよい。基板は、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズに対して１２１０ｂ移動するように構成されてもよい。例えば、基板は、流体チャネル及び流体出口ポートが溶液を分注している期間中に、流体チャネル及び流体出口ポートが基板の上方（中心付近など）にあるような位置に移動するように構成されてもよい。基板は、流体チャネル及び流体出口ポートが溶液を分注していない期間中に、流体チャネル及び流体出口ポートから離れた位置に移動するように構成されてもよい。基板は、基板が撮像されている期間中に基板上で対物レンズを半径方向に走査するように構成されてもよい。基板は、基板が撮像されていない期間中に光学撮像対物レンズから離れた位置に移動するように構成されてもよい。このシステムは、溶液の分注と撮像とを交互に行うことができ、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して基板に付着した核酸の迅速な配列決定を可能にする。
図２３Ｃは、複数の固定基板並びに移動する流体及び光学素子を含むシステム１２００ｃのアーキテクチャを示す。システム１２００ｃは、第１及び第２の基板３１０ａ及び３１０ｂを備えてもよい。第１及び第２の基板は、本明細書に記載の基板３１０と同様であってもよい。本明細書で説明するように、第１及び第２の基板は回転するように構成されてもよい。第１及び第２の基板は、本明細書で説明するように、第１及び第２のチャック（図２３Ｃには図示せず）に接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、第１の流体チャネル３３０ａ及び第１の流体出口ポート３３５ａを更に備えてもよい。第１の流体チャネル３３０ａは、本明細書に記載の流体チャネル３３０又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第１の流体出口ポート３３５ａは、本明細書に記載の流体出口ポート３３５又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。システムは、第２の流体チャネル３３０ｂ及び第２の流体出口ポート３３５ｂを更に備えてもよい。第２の流体チャネル３３０ｂは、本明細書に記載の流体チャネル３３０又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第２の流体出口ポート３３５ａは、本明細書に記載の流体出口ポート３３５又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。
システムは、光学撮像対物レンズ１１１０を更に備えてもよい。光学撮像対物レンズ１１１０は、第１及び第２の基板に対して１２１０ｃを移動させるように構成されてもよい。例えば、光学撮像対物レンズは、第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートが第２の基板に溶液を分注していない期間中に（例えば、中心付近、又は半径方向に走査する）第１の基板の上方の位置に移動するように構成されてもよい（その間に第１の基板が撮像される）。光学撮像対物レンズは、第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートが溶液を分注している期間中に、第１の基板から離れた位置に移動するように構成されてもよい。光学撮像対物レンズは、第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートが第２の基板に溶液を分注していない期間中に（例えば、中心付近、又は半径方向に走査する）第２の基板の上方の位置に移動するように構成されてもよい（第２の基板が撮像される）。光学撮像対物レンズは、第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートが溶液を分注している期間中に、第２の基板から離れた位置に移動するように構成されてもよい。
溶液の分注と基板の撮像とのタイミングを同期させてもよい。例えば、溶液は、第２の基板が撮像されている期間中に第１の基板に分注されてもよい。溶液が第１の基板に分注され、第２の基板が撮像されると、光学撮像対物レンズは、第２の基板から第１の基板に移動され得る。次いで、第１の基板が撮像されている期間中に、溶液を第２の基板に分注することができる。この分注と撮像の交互パターンを繰り返すことにより、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、第１及び第２の基板に結合した核酸の迅速な配列決定が可能になる。分注及び撮像の交互パターンは、撮像プロセス又は溶液分注プロセスのデューティサイクルを増加させることによってシーケンシングを高速化することができる。
図２３Ｃでは、２つの基板、２つの流体チャネル、２つの流体出口ポート、及び１つの光学撮像対物レンズを含むものとして示されているが、システム１２００ｃは、基板、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズのそれぞれの任意の数を含むことができる。例えば、システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の基板を含み得る。各基板は、本明細書に記載されるようにチャックに接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の流体チャネル、及び／又は、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の流体出口ポートを備えてもよい。各流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載のように溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の光学撮像対物レンズを備えることができる。各光学撮像対物レンズは、本明細書に記載されるように基板間で移動されてもよい。
図２３Ｄは、回転ステージ上の複数の移動基板と、静止流体及び光学素子とを備えるシステム１２００ｄのアーキテクチャを示す。システム１２００ｄは、第１及び第２の基板３１０ａ及び３１０ｂを備えてもよい。第１及び第２の基板は、本明細書に記載の基板３１０と同様であってもよい。本明細書で説明するように、第１及び第２の基板は回転するように構成されてもよい。第１及び第２の基板は、本明細書で説明するように、第１及び第２のチャック（図２３Ｄには図示せず）に接着又は他の方法で固定されてもよい。第１及び第２の基板は、回転ステージ１２２０ｄ（例えば、回転ステージのほぼ対向する端部）に固定されてもよい。回転ステージは、軸を中心に回転するように構成されてもよい。軸は、基板の中心を通る軸であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。回転ステージは、基板３１０ｂの半径をほぼ走査することができる。システムは、流体チャネル３３０及び流体出口ポート３３５を更に備えることができる。流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、光学撮像対物レンズ１１１０を更に備えてもよい。撮像対物レンズ１１１０の長手方向軸は、第２の基板３１０ｂの中心軸と一致しなくてもよい（図２３Ｄではこれを区別することは困難であるが）。撮像対物レンズ１１１０は、第２の基板３１０ｂの中心からある距離に配置されてもよい。
回転ステージは、第１及び第２の基板の相対位置を変更して、異なる配列決定操作を実行するように構成され得る。例えば、回転ステージは、流体チャネル及び流体出口ポートが第１の基板に溶液を分注していない（かつ第１の基板が撮像されるべきである）期間中に、光学撮像対物レンズが第１の基板の上方の位置にあるか又は第１の基板と光学的に連通するように回転するように構成され得る。回転ステージは、流体チャネル及び流体出口ポートが第１の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第１の基板から離れるように回転するように構成されてもよい。回転ステージは、流体チャネル及び流体出口ポートが第２の基板に溶液を分注していない（かつ第２の基板が撮像されるべきである）期間中に、光学撮像対物レンズが第２の基板の上方の位置にあるか、又は第２の基板と光学的に連通するように回転するように構成され得る。回転ステージは、流体チャネル及び流体出口ポートが第２の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第２の基板から離れるように回転するように構成されてもよい。
溶液の分注と基板の撮像とのタイミングを同期させてもよい。例えば、溶液は、第２の基板が撮像されている期間中に第１の基板に分注されてもよい。溶液が第１の基板に分注され、第２の基板が撮像されると、回転ステージは、第１の基板が撮像されている期間中に溶液が第２の基板に分注され得るように回転され得る。この分注と撮像の交互パターンを繰り返すことにより、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、第１及び第２の基板に結合した核酸の迅速な配列決定が可能になる。分注及び撮像の交互パターンは、撮像プロセス又は溶液分注プロセスのデューティサイクルを増加させることによってシーケンシングを高速化することができる。
図２３Ｄでは２つの基板、１つの流体チャネル、１つの流体出口ポート、及び１つの光学撮像対物レンズを含むものとして示されているが、システム１２００ｄは、基板、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズのそれぞれの任意の数を含むことができる。例えば、システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の基板を含み得る。各基板は、本明細書に記載されるようにチャックに接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の流体チャネル、並びに、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の流体出口ポートを備えてもよい。各流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載のように溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の光学撮像対物レンズを備えることができる。回転ステージを回転させて、任意の基板を任意の流体チャネル、流体出口ポート、又は光学撮像対物レンズの下にいつでも配置することができる。
図２３Ｅは、複数の固定基板及び移動光学系を備えるシステム１２００ｅのアーキテクチャを示す。システム１２００ｄは、第１及び第２の基板３１０ａ及び３１０ｂを備えてもよい。第１及び第２の基板は、本明細書に記載の基板３１０と同様であってもよい。本明細書で説明するように、第１及び第２の基板は回転するように構成されてもよい。第１及び第２の基板は、本明細書で説明するように、第１及び第２のチャック（図２３Ｅには図示せず）に接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、第１の流体チャネル３３０ａ及び第１の流体出口ポート３３５ａを更に備えてもよい。第１の流体チャネル３３０ａは、本明細書に記載の流体チャネル３３０又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第１の流体出口ポート３３５ａは、本明細書に記載の流体出口ポート３３５又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、第２の流体チャネル３３０ｂ及び第２の流体出口ポート３３５ｂを更に備えてもよい。第２の流体チャネル３３０ｂは、本明細書に記載の流体チャネル３３０又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第２の流体出口ポート３３５ｂは、本明細書に記載の流体出口ポート３３５又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。
システムは、光学撮像対物レンズ１１１０を更に備えてもよい。光学撮像対物レンズは、撮像アーム１２３０ｅに取り付けられてもよい。光学撮像対物レンズは、第１又は第２の基板の全領域を撮像するために光学撮像アームに沿って移動する１２２０ｅように構成されてもよい。光学撮像アームは、１２１０ｅを回転させるように構成されてもよい。光学撮像アームは、第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートが第１の基板に溶液を分注していない（かつ第１の基板が撮像されるべきである）期間中に、光学撮像対物レンズが第１の基板の上方の位置にあるか又は第１の基板と光学的に連通するように回転するように構成され得る。光学撮像アームは、第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートが第１の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第１の基板から離れるように回転するように構成されてもよい。光学撮像アームは、第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートが第２の基板に溶液を分注していない（かつ第２の基板が撮像されるべきである）期間中に、光学撮像対物レンズが第２の基板の上方の位置にあるか又は第２の基板と光学的に連通するように回転するように構成され得る。光学撮像アームは、第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートが第２の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第２の基板から離れるように回転するように構成されてもよい。
溶液の分注と基板の撮像とのタイミングを同期させてもよい。例えば、溶液は、第２の基板が撮像されている期間中に第１の基板に分注されてもよい。溶液が第１の基板に分注され、第２の基板が撮像されると、光学撮像アームは、第１の基板が撮像されている期間中に溶液が第２の基板に分注され得るように回転され得る。この分注と撮像の交互パターンを繰り返すことにより、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、第１及び第２の基板に結合した核酸の迅速な配列決定が可能になる。分注及び撮像の交互パターンは、撮像プロセス又は溶液分注プロセスのデューティサイクルを増加させることによってシーケンシングを高速化することができる。
図２３Ｅでは、２つの基板、２つの流体チャネル、２つの流体出口ポート、及び１つの光学撮像対物レンズを含むものとして示されているが、システム１２００ｅは、基板、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズのそれぞれの任意の数を含むことができる。例えば、システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の基板を含み得る。各基板は、本明細書に記載されるようにチャックに接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の流体チャネル、並びに、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の流体出口ポートを備えてもよい。各流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載のように溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の光学撮像対物レンズを備えることができる。光学撮像アームを回転させて、任意の基板を任意の流体チャネル、流体出口ポート、又は光学撮像対物レンズの下にいつでも配置することができる。
図２３Ｆは、複数の移動基板並びに静止流体及び光学素子を含むシステム１２００ｆのアーキテクチャを示す。システム１２００ｆは、第１及び第２の基板３１０ａ及び３１０ｂを備えてもよい。第１及び第２の基板は、本明細書に記載の基板３１０と同様であってもよい。本明細書で説明するように、第１及び第２の基板は回転するように構成されてもよい。第１及び第２の基板は、本明細書で説明するように、第１及び第２のチャック（図２３Ｆには図示せず）に接着又は他の方法で固定されてもよい。第１及び第２の基板は、移動ステージ１２２０ｆの対向する端部に貼り付けられてもよい。移動ステージは、１２１０ｆを移動させるように構成されてもよい。システムは、第１の流体チャネル３３０ａ及び第１の流体出口ポート３３５ａを更に備えてもよい。第１の流体チャネル３３０ａは、本明細書に記載の流体チャネル３３０又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第１の流体出口ポート３３５ａは、本明細書に記載の流体出口ポート３３５又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、第２の流体チャネル３３０ｂ及び第２の流体出口ポート３３５ｂを更に備えてもよい。第２の流体チャネル３３０ｂは、本明細書に記載の流体チャネル３３０又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第２の流体出口ポート３３５ｂは、本明細書に記載の流体出口ポート３３５又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、光学撮像対物レンズ１１１０を更に備えてもよい。
移動ステージは、第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートが第１の基板に溶液を分注していない（かつ第１の基板が撮像されるべきである）期間中に、光学撮像対物レンズが第１の基板の上方の位置にあるか又は第１の基板と光学的に連通するように移動するように構成され得る。移動ステージは、第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートが第１の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第１の基板から離れるように移動するように構成されてもよい。移動ステージは、第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートが第２の基板に溶液を分注していない（かつ第２の基板が撮像されるべきである）期間中に、光学撮像対物レンズが第２の基板の上方の位置にあるか又は第２の基板と光学的に連通するように移動するように構成され得る。移動ステージは、第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートが第２の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第２の基板から離れるように移動するように構成されてもよい。
溶液の分注と基板の撮像とのタイミングを同期させてもよい。例えば、溶液は、第２の基板が撮像されている期間中に第１の基板に分注されてもよい。溶液が第１の基板に分注され、第２の基板が撮像されると、移動ステージは、第１の基板が撮像されている期間中に溶液が第２の基板に分注され得るように移動し得る。この分注と撮像の交互パターンを繰り返すことにより、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、第１及び第２の基板に結合した核酸の迅速な配列決定が可能になる。分注及び撮像の交互パターンは、撮像プロセス又は溶液分注プロセスのデューティサイクルを増加させることによってシーケンシングを高速化することができる。
図２３Ｆでは、２つの基板、２つの流体チャネル、２つの流体出口ポート、及び１つの光学撮像対物レンズを含むものとして示されているが、システム１２００ｆは、基板、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズのそれぞれの任意の数を含むことができる。例えば、システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の基板を含み得る。各基板は、本明細書に記載されるようにチャックに接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の流体チャネル、並びに、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の流体出口ポートを備えてもよい。各流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載のように溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の光学撮像対物レンズを備えることができる。移動ステージは、任意の基板を任意の流体チャネル、流体出口ポート、又は光学撮像対物レンズの下にいつでも配置するように移動することができる。
図２３Ｇは、複数の移動基板並びに静止流体及び光学素子を含むシステム２３００ｇのアーキテクチャを示す。システム２３００ｇは、第１及び第２の基板３１０ａ及び３１０ｂを備えてもよい。第１及び第２の基板は、本明細書に記載の基板３１０と同様であってもよい。本明細書で説明するように、第１及び第２の基板は回転するように構成されてもよい。第１及び第２の基板は、本明細書で説明するように、第１及び第２のチャック（図２３Ｇには図示せず）に接着又は他の方法で固定されてもよい。第１及び第２の基板は、固定ステージ２３２０ｇに沿って並進するように構成されてもよい。第１及び第２の基板は、第１の流体チャネル３３０ａ及び第１の流体出口ポート３３５ａを備える第１の流体ステーションと、第２の流体チャネル３３０ｂ及び第２の流体出口ポート３３５ｂを備える第２の流体ステーションと、光学撮像対物レンズ１１１０を備える撮像ステーションとの間を移動するように構成されてもよい。図２３Ｇは、第１の基板が第１の流体ステーションに配置され、第２の基板が撮像ステーションに配置される構成を示す。別の構成では、第１及び第２の基板は、第１の基板が撮像ステーションに配置され、第２の基板が第２の流体ステーションに配置されるように、光学ヘッドに対して相対的に並進することができる。第１及び第２の並進基板は、第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートが第１の基板に溶液を分注していない（かつ第１の基板が撮像されるべきである）期間中に光学撮像対物レンズが第１の基板の上方の位置にあるか又は第１の基板と光学的に連通するように移動するように構成されてもよい。第１及び第２の並進基板は、第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートが第１の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第１の基板から離れるように移動するように構成されてもよい。第１及び第２の並進基板は、第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートが第２の基板に溶液を分注していない期間（及びその間に第２の基板が撮像されるべき期間）に、光学撮像対物レンズが第２の基板の上方の位置にあるか又は第２の基板と光学的に連通するように移動するように構成されてもよい。第１及び第２の並進基板は、第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートが第２の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第２の基板から離れるように移動するように構成されてもよい。
溶液の分注と基板の撮像とのタイミングを同期させてもよい。例えば、溶液は、第２の基板が撮像されている期間中に第１の基板に分注されてもよい。溶液が第１の基板に分注され、第２の基板が撮像されると、移動ステージは、第１の基板が撮像されている期間中に溶液が第２の基板に分注され得るように移動し得る。この分注と撮像の交互パターンを繰り返すことにより、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、第１及び第２の基板に結合した核酸の迅速な配列決定が可能になる。分注及び撮像の交互パターンは、撮像プロセス又は溶液分注プロセスのデューティサイクルを増加させることによってシーケンシングを高速化することができる。
図２３Ｇでは、２つの基板、２つの流体チャネル、２つの流体出口ポート、及び１つの光学撮像対物レンズを含むものとして示されているが、システム２３００ｇは、基板、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズのそれぞれの任意の数を含むことができる。例えば、システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の基板を含み得る。各基板は、本明細書に記載されるようにチャックに接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の流体チャネル、並びに、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の流体出口ポートを備えてもよい。各流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載のように溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の光学撮像対物レンズを備えることができる。並進する基板は、いつでも任意の流体チャネル、流体出口ポート、又は光学撮像対物レンズの下に任意の基板を配置するように移動することができる。
図２３Ｈは、複数の処理ベイ間で移動される複数の基板を備えるシステム１２００ｇのアーキテクチャを示す。システム１２００ｇは、それぞれ第１、第２、第３及び第４の基板３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ及び３１０ｅを備えてもよい。第１、第２、第３、第４及び第５の基板は、本明細書に記載の基板３１０と同様であってもよい。第１、第２、第３、第４、及び第５の基板は、本明細書で説明するように、回転するように構成されてもよい。第１、第２、第３、第４、及び第５の基板は、本明細書で説明するように、それぞれ第１、第２、第３、第４、及び第５のチャック（図２３Ｈには図示せず）に接着又は他の方法で固定することができる。
システムは、第１の流体チャネル３３０ａ及び第１の流体出口ポート３３５ａを更に備えてもよい。第１の流体チャネル３３０ａは、本明細書に記載の流体チャネル３３０又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第１の流体出口ポート３３５ａは、本明細書に記載の流体出口ポート３３５又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。第１の流体チャネル及び第１の流体出口ポートは、第１の処理ベイとみなすことができる。第１の処理ベイは、第１、第２、第３、第４、又は第５の基板のいずれかへの第１の溶液の分注などの第１の処理工程を実行するように構成されてもよい。
システムは、第２の流体チャネル３３０ｂ及び第２の流体出口ポート３３５ｂを更に備えてもよい。第２の流体チャネル３３０ｂは、本明細書に記載の流体チャネル３３０又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第２の流体出口ポート３３５ｂは、本明細書に記載の流体出口ポート３３５又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。第２の流体チャネル及び第２の流体出口ポートは、第２の処理ベイ又は処理ステーションとみなすことができる。第２の処理ベイは、第１、第２、第３、第４、又は第５の基板のいずれかへの第２の溶液の分注などの第２の処理工程を実行するように構成されてもよい。
システムは、第３の流体チャネル３３０ｃ及び第３の流体出口ポート３３５ｃを更に備えることができる。第３の流体チャネル３３０ｃは、本明細書に記載の流体チャネル３３０又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第３の流体出口ポート３３５ｃは、本明細書に記載の流体出口ポート３３５又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第３の流体チャネル及び第３の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。第３の流体チャネル及び第３の流体出口ポートは、第３の処理ベイ又は処理ステーションとみなすことができる。第３の処理ベイは、第１、第２、第３、第４、又は第５の基板のいずれかへの第３の溶液の分注などの第３の処理工程を実行するように構成されてもよい。
システムは、第４の流体チャネル３３０ｄ及び第４の流体出口ポート３３５ｄを更に備えることができる。第４の流体チャネル３３０ｄは、本明細書に記載の流体チャネル３３０又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第４の流体出口ポート３３５ｄは、本明細書に記載の流体出口ポート３３５又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第４の流体チャネル及び第４の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。第４の流体チャネル及び第４の流体出口ポートは、第４の処理ベイ又は処理ステーションとみなすことができる。第４の処理ベイは、第１、第２、第３、第４、又は第５の基板のいずれかへの第４の溶液の分注などの第４の処理工程を実行するように構成されてもよい。
システムは、走査光学撮像対物レンズ１１１０を更に備えてもよい。光学撮像対物レンズは、第５の処理ベイ又は処理ステーションとみなすことができる。
システムは、移動アーム１２２０ｇを更に備えることができる。移動アームは、横方向に１２１０ｇ移動するか、又は１２１５ｇ回転するように構成されてもよい。移動アームは、第１、第２、第３、第４、又は第５の基板のいずれかを異なる処理ステーション間で（例えば、基板をピックアップし、それらを新しい位置に移動させることによって）移動させるように構成することができる。例えば、第１の時点で、第１の基板は第１の処理ベイで第１の工程（第１の溶液の分注など）を受けてもよく、第２の基板は第２の処理ベイで第２の工程（第２の溶液の分注など）を受けてもよく、第３の基板は第１の処理ベイで第３の工程（第３の溶液の分注など）を受けてもよく、第４の基板は第４の処理ベイで第４の工程（第４の溶液の分注など）を受けてもよく、第５の基板は第５の処理ベイで撮像されてもよい。第１、第２、第３、もしくは第４の工程のうちの１つ以上、又は撮像が完了すると、移動アームは、第１、第２、第３、第４、もしくは第５の基板のうちの１つ以上を第１、第２、第３、第４、もしくは第５の処理ベイのうちの１つ以上に移動させることができ、別の工程を完了することができる。１つ以上の操作を完了し、１つ以上の基板を別の処理ベイに移動させて別の操作を完了するパターンを繰り返すことができ、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、第１、第２、第３、第４及び第５の基板に結合した核酸の迅速な配列決定を可能にする。分注及び撮像の交互パターンは、撮像プロセス又は溶液分注プロセスのデューティサイクルを増加させることによってシーケンシングを高速化することができる。
図２３Ｈでは、５つの基板、４つの流体チャネル、４つの流体出口ポート、及び１つの光学撮像対物レンズを含むものとして示されているが、システム１２００ｇは、基板、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズのそれぞれの任意の数を含むことができる。例えば、システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の基板を含み得る。各基板は、本明細書に記載されるようにチャックに接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の流体チャネル、並びに、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の流体出口ポートを備えてもよい。各流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載のように溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の光学撮像対物レンズを備えることができる。移動アームは、任意の基板を任意の流体チャネル、流体出口ポート、又は光学撮像対物レンズの下にいつでも配置するように移動することができる。
図２３Ｉは、並進軸及び回転軸を共有し、独立して回転する視野を走査する複数の撮像ヘッドを含むシステム１２００ｈのアーキテクチャを示す。システムは、基板３１０を撮像するように構成された第１及び第２読み取りヘッド１００５及び１０１５をそれぞれ備えてもよい。第１及び第２読み取りヘッドは、（例えば、図１４に関して）本明細書に記載される任意の読み取りヘッドと同様であってもよい。特定の時点において、第１及び第２読み取りヘッドは、それぞれ第１及び第２の経路１０１０，１０２０を撮像するように構成されてもよい。第１及び第２の経路は、（図１４に関してなど）本明細書で説明される任意の経路と同様であってもよい。第１及び第２読み取りヘッドは、スピンする基板上で実質的に半径方向に１２１０ｈ移動し、それによって基板を走査するように構成されてもよい。第１又は第２読み取りヘッドのいずれかが正確に半径方向に移動しない場合、読み取りヘッドの画像フィールド又はセンサは、図３４に関して説明したように、実質的に接線方向の走査方向を維持するように回転することができる。フィールド回転は、回転プリズムを使用して達成することができる。これに代えて又は加えて、ミラー又は他の光学素子が使用されてもよい。
図２３Ｉでは２つの読み出しヘッド及び２つの撮像経路を含むものとして示されているが、システム１２００ｈは、任意の数の読み出しヘッド又は撮像経路を含んでもよい。例えば、システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の読み取りヘッドを備えることができる。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０つの撮像経路を含むことができる。
図２３Ｊは、並進及び回転軸を共有し、独立して回転フィールドを有する走査する複数の撮像ヘッドを備えるシステム２３００ｊのアーキテクチャを示す。システムは、基板３１０を撮像するように構成された第１、第２、第３、及び第４読み取りヘッド１００５、１０１５、１０２５、及び１０３５をそれぞれ備えてもよい。第１、第２、第３、及び第４読み取りヘッドは、（図１４に関してなど）本明細書に記載される任意の読み取りヘッドと同様であってもよい。特定の時点において、第１、第２、第３、及び第４読み取りヘッドは、それぞれ第１、第２、第３、及び第４経路１０１０、１０２０、１０３０、及び１０４０を撮像するように構成されてもよい。第１、第２、第３、及び第４経路は、（図１４に関してなど）本明細書に記載された任意の経路と同様であってもよい。第１、第２、第３、及び第４読み取りヘッドは、紡糸基板上で実質的に半径方向に１２１０ｈ移動し、それによって基板を走査するように構成されてもよい。第１、第２、第３、及び第４の読み取りヘッドが正確に半径方向に移動しない場合、読み取りヘッドの画像フィールド又はセンサは、実質的に接線方向の走査方向を維持するように回転することができる。フィールド回転は、回転プリズムを使用して達成することができる。これに代えて又は加えて、ミラー又は他の光学素子が使用されてもよい。
図２３Ｊでは４つの読み出しヘッド及び４つの撮像経路を備えるものとして示されているが、システム２３００ｊは、任意の数の読み出しヘッド又は撮像経路を備えることができる。例えば、システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の読み取りヘッドを備えることができる。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０つの撮像経路を含むことができる。
図２３Ｋは、共有光学検出システムで走査する複数のスピンドルを含むシステム１２００ｉのアーキテクチャを示す。システムは、それぞれ第１及び第２の基板３１０ａ及び３１０ｂを備えてもよい。第１及び第２の基板は、本明細書に記載の基板３１０と同様であってもよい。第１及び第２の基板は、それぞれ第１及び第２のスピンドルに取り付けられてもよい。第１及び第２のスピンドルは、それぞれ第１及び第２の基板に回転動作を付与することができる。システムは、それぞれ第１及び第２の光学撮像対物レンズ１１１０ａ及び１１１０ｂを備えてもよい。第１及び第２の光学撮像対物レンズは、本明細書に記載の光学撮像対物レンズ１１１０と同様であってもよい。第１及び第２の光学撮像対物レンズは、それぞれ第１及び第２の基板から光を収集するように構成されてもよい。第１及び第２の光学撮像対物レンズは、それぞれ第１及び第２の基板から収集された光をそれぞれ第１及び第２のミラー１２８０ａ及び１２８０ｂに送ることができる。場合によっては、第１及び第２の光学撮像対物レンズの一方のみが、特定の瞬間に光を収集する。
第１及び第２のミラーは、共有された可動ミラーに光を通過させることができる。第１の構成１２８５ａでは、共有可動ミラーは、第１の基板からの光をビームスプリッタ１２９５に向けてもよい。ビームスプリッタは、ダイクロイックミラーを備えてもよい。例えば、図２３Ｋに示すように、ビームスプリッタは、励起光源１２９０からの励起光を基板に向けて反射し、基板からの光を検出器３７０に向けて伝送するように構成されてもよい。代替的な構成（図２３Ｋには図示せず）では、ビームスプリッタは、励起光源１２９０からの励起光を基板に向けて透過させ、基板からの光を検出器３７０に向けて反射するように構成されてもよい。ビームスプリッタは、検出器３７０に光を通過又は反射し、第１の基板を撮像することを可能にし得る。第１の基板は、並進１２１０ｉされるように構成されてもよく、第１の基板上の異なる位置が撮像されることを可能にする。
第２の構成１２８５ｂの場合、共有可動ミラーは、第２の基板からの光をビームスプリッタ１２９５に向けてもよい。ビームスプリッタは、検出器３７０に光を通過又は反射し、第２の基板を撮像することを可能にし得る。第２の基板は、並進１２１０ｉされるように構成されてもよく、第２の基板上の異なる位置が撮像されることを可能にする。このように、可動ミラーを移動させることにより、第１及び第２の基板を共通の光学系で撮像することができる。
システムは、励起光源１２９０を更に備えてもよい。光源は、（蛍光イメージングなどのための）励起光を第１又は第２の基板に提供するように構成されてもよい。励起光は、本明細書に記載の検出と同様の方法で可動ミラーを使用して第１又は第２の基板に選択的に送出され得る。
図２３Ｋでは、２つの基板、２つの結像光学対物レンズ、及び２つのミラーを含むものとして示されているが、システム１２００ｉは、任意の数の基板、結像光学対物レンズ、又はミラーを含むことができる。例えば、システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の基板を含み得る。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個の撮像光学対物レンズを備えることができる。システムは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、少なくとも９つ、又は少なくとも１０個のミラーを備えることができる。
図２３Ｉは、並進軸及び回転軸を共有し、独立して回転する視野を走査する複数の撮像ヘッドを備えるシステムのアーキテクチャを示す図である。
図２３Ｋは、共有光学検出システムで走査する複数のスピンドルを含むシステムのアーキテクチャを示す。
図２４は、複数の回転スピンドルを備えるシステム１３００のアーキテクチャを示す。システム１３００は、本明細書に記載の基板３１０を含むことができる。基板は、本明細書に記載されるように、回転するように構成されてもよい。システムは、本明細書に記載の流体チャネル３３０及び流体出口ポート３３５、又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネル及び流体出口ポートを更に備えることができる。流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。流体チャネル及び流体出口ポートは、基板に対して移動する１３１５ａように構成されてもよい。例えば、流体チャネル及び流体出口ポートは、流体チャネル及び流体出口ポートが溶液を分注している期間中に基板の上方（例えば、中心付近）の位置に移動するように構成されてもよい。流体チャネル及び流体出口ポートは、流体チャネル及び流体出口ポートが溶液を分注していない期間中に基板から離れた位置に移動するように構成されてもよい。システムは、本明細書に記載の光学撮像対物レンズ１１１０を更に備えることができる。光学撮像対物レンズは、基板に対して相対的に移動する１３１０ａように構成されてもよい。例えば、光学撮像対物レンズは、基板が撮像されている期間中に基板の上方（例えば、中心付近、又は半径方向に走査する）の位置に移動するように構成されてもよい。光学撮像対物レンズは、基板が撮像されていない期間中に基板から離れた位置に移動するように構成されてもよい。
システムは、第１スピンドル１３０５ａ及び第２スピンドル１３０５ｂを更に備えてもよい。第１のスピンドルは、第２のスピンドルの内部にあってもよい。第１のスピンドルは、第２のスピンドルの外部にあってもよい。第２のスピンドルは、第１のスピンドルの内部にあってもよい。第２のスピンドルは、第１のスピンドルの外部にあってもよい。第１及び第２のスピンドルはそれぞれ、互いに独立して回転するように構成されてもよい。第１及び第２のスピンドルは、異なる角速度で回転するように構成されてもよい。例えば、第１のスピンドルは、第１の角速度で回転するように構成されてもよく、第２のスピンドルは、第２の角速度で回転するように構成されてもよい。第１の角速度は、第２の角速度よりも小さくてもよい。第１のスピンドルは、溶液が基板に分注されている期間中、比較的低い角速度（約０ｒｐｍ～約１００ｒｐｍの角速度など）で回転するように構成されてもよい。第２のスピンドルは、基板が撮像されている期間中に比較的高い角速度（約１００ｒｐｍ～約１，０００ｒｐｍの角速度など）で回転するように構成されてもよい。或いは、逆も適用され得る。基板は、分注動作及び撮像動作の各々を完了するために、第１のスピンドルと第２のスピンドルとの間で移送されてもよい。
システムは、任意の数のスピンドルを備えることができる。例えば、システムは、少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０個、又はそれ以上のスピンドルを備えることができる。これに代えて又は加えて、システムは、最大で約２０、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、又は１つのスピンドルを備えてもよい。所定のスピンドルは、システム内の１つ以上の他のスピンドルに対して内側又は外側にあってもよい。場合によっては、スピンドルの各々は互いに独立して回転することができる。場合によっては、スピンドルの少なくともサブセットは、互いに独立して回転することができる。場合によっては、スピンドルの少なくともサブセットは、互いに依存して回転することができる（例えば、同時に同じ角速度で）。スピンドルは、同じ軸又は異なる軸に対して回転することができる。場合によっては、各スピンドルは異なる角速度で回転することができる。場合によっては、スピンドルの少なくともサブセットは、異なる角速度で回転することができる。
図２４には移動する流体チャネル及び光学撮像対物レンズを利用するものとして示されているが、システム１３００は、本明細書に記載の他の方法で構成されてもよい。例えば、システムは、流体チャネル及び光学撮像対物レンズが静止し、基板が移動するように構成されるように構成されてもよい。システムは、本明細書に記載の任意の他の方法で構成されてもよい。
核酸増幅及び配列決定の用途
本明細書の方法及びシステムは、様々な配列決定及び適用技術及び方法に適用され得る。本明細書に開示される開放基板システム、溶液分注方法、回転アレイシステム、基板システム、基板調製方法、光学系、走査システム、もしくは走査方法、又はそれらの任意の組合せは、例えば、非末端配列決定、可逆的ターミネータ配列決定、ローリングサークル増幅配列決定、ＤＮＡナノボール配列決定、大規模並列配列決定を含む様々な配列決定方法に適用され得る。本明細書に開示される基板は、核酸を結合又は増幅するのに適した１つ以上の配列決定成分（例えば、アダプタ、プライマー、ビーズ、抗体、ＤＮＡナノボール、核酸鋳型、ポリメラーゼ、ヌクレオチド、蛍光ヌクレオチド、終止ヌクレオチド、又は可逆的に終止ヌクレオチド）を含み得る。配列決定構成要素は、基板に固定され得る。幾つかの例では、配列決定構成要素を基板上にパターン化することができる。幾つかの例では、配列決定構成要素は、パターニングすることなく基板に固定され得る。基板は、表面化学によって区別される離散領域を含むパターンを含み得る。例えば、基板は、１つ又はそれを超える配列決定成分を動員する１つ又はそれを超える領域と、１つ又はそれを超える配列決定成分を排除する１つ又はそれを超える領域とを含むパターンを含み得る。幾つかの例において、第１の配列決定成分が基板に動員されてもよく、第２の配列決定成分が第１の配列決定成分に動員されてもよい。更なる配列決定成分が動員され、それによって核酸が配列決定され得る。
本明細書に開示される溶液分注方法を使用して、１つ以上の配列決定成分を基板上に分注することができる。例えば、配列決定構成要素は、サンプル、処理されたサンプル、支持体又は粒子（例えば、ビーズなど）、増幅試薬及び／又は配列決定試薬（例えば、洗浄溶液、緩衝液、プライマー、酵素、触媒、クエンチャー、ヌクレオチド又はその類似体、色素、プローブ、タグ、標識など）、流体構成要素（例えば、界面活性剤、緩衝剤など）、及び／又は光学構成要素（例えば、参照ビーズ、染料など。）を含み得る。例えば、配列決定成分を含む溶液は、螺旋状のパターンで基板上に分注され得る。幾つかの例では、配列決定成分を含む溶液は、円形経路、楕円経路、線形経路、又は非線形経路で分注され得る。配列決定成分は、回転基板上に分注され得る。本明細書に開示されるように、配列決定成分は、配列決定成分と接触する基板の各領域で一貫した反応時間を確保するためのパターンで基板上に分注され得る。或いは、配列決定成分は、ランダム又は半ランダム分注を含む任意の態様で分注され得る。配列決定成分を含む基板は、本明細書に開示される走査システムを使用して走査され得る。配列決定成分、例えば蛍光成分（例えば、蛍光ヌクレオチド又は蛍光抗体）を含む基板は、本明細書に開示される光学系を使用して撮像され得る。配列決定成分を含む基板は、基板が回転している間に走査され得る。幾つかの例では、基板は、１つ以上の対物レンズを含む光学系を使用して走査され得る。１つ以上の対物レンズは、本明細書に開示されるように、基板の効率的な走査を可能にするように構成されてもよい。
可逆的ターミネータ配列決定
本明細書に開示されるシステム及び方法は、可逆的ターミネータ配列決定方法と適合し得る。幾つかの例では、可逆的ターミネータ配列決定方法は、複数のアダプタを基板に接着させることを含み得る。アダプタは、ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片に結合し得る。アダプタは、パターン化基板に固定されてもよい。アダプタは、パターニングせずに基板に固定されてもよい。パターン化基板は、アダプタを動員する１つ以上の領域と、アダプタを排除する１つ以上の領域とを含み得る。ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片の有無にかかわらず、アダプタを基板に送出することができる。例えば、ＤＮＡ鋳型又はその断片を含むアダプタは、パターン化された基板又はパターンを欠く基板に送出され得る。別の例では、ＤＮＡ鋳型又はその断片を欠くアダプタは、パターン化された基板又はパターンを欠く基板に送出され得る。ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片を含む溶液は、アダプタを含む基板に分注されてもよく、それらのＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片はアダプタに付着してもよい。ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片を含む溶液は、本明細書に開示される分注方法又はパターンのいずれかを使用して基板上に分注され得る。例えば、ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ断片を含む溶液は、基板の標的領域に局所的に分注され得る。別の例では、ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ断片を含む溶液を局所的に分注し、基板（例えば、スピンコーティングされた）全体に広く分散させることができる。別の例では、ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ断片を含む溶液は、パターン（例えば、螺旋状のパターン、円形パターン、楕円状パターン、線形パターン、又は非線形パターン）で基板上に分注され得る。ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ断片を含む溶液は、基板が回転している間に分注され得る。
幾つかの例では、可逆的ターミネータ配列決定方法は、複数のプライマーを基板に接着することを含み得る。幾つかの例では、プライマーはアダプタに付着し得る。プライマーは、ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片に結合し得る。プライマーは、パターン化基板に固定されてもよい。プライマーは、パターニングせずに基板に固定されてもよい。パターン化基板は、プライマーを動員する１つ以上の領域と、プライマーを除外する１つ以上の領域とを含み得る。ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片を含む溶液は、本明細書に開示される分注方法又はパターンのいずれかを使用して、プライマーを含む基板上に分注され得る。ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片は、基板（例えば、プライマー又はアダプタに結合することによって）に動員され得る。ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片は、基板上で増幅され得る。幾つかの例では、ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片は、ある領域へのＤＮＡ結合速度がその領域における増幅倍加速度よりも遅くなるように、基板上に分注され得る。例えば、ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片の増幅倍加速度は、ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片の基板の領域への到達速度の約２、約３、約４、約５、約６、約７、約８、約９、又は約１０倍であり得る。これにより、別のＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片が同じ領域に到達する前に、ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片が十分に増幅されることが保証され得る。
ＤＮＡ分子を含む溶液は、基板に付着する基板上に分注されたＤＮＡ分子の画分によって決定される播種効率で、基板（例えば、本明細書に開示される基板又はパターン化基板のいずれか）上に分注され得る。幾つかの例では、ＤＮＡ分子を含む溶液は、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％、約１０％、約１１％、約１２％、約１３％、約１４％、約１５％、約２０％、又は約２５％の播種効率で分注され得る。幾つかの例では、ＤＮＡ分子は、約１万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約２万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約３万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約４万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約５万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約１０万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約２０万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約３０万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約４０万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約５０万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約１００万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約２００万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約３００万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約４００万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約５００万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約６００万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約７００万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約８００万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、約９００万ＤＮＡ分子／ｍｍ２、又は約１０００万ＤＮＡ分子／ｍｍ２の密度で基板に付着し得る。
基板に付着したＤＮＡ分子は、モノクローナル増幅され得る。幾つかの場合、基板に接着したＤＮＡ分子の少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、又は少なくとも約９９％が増幅され得る。
１つ以上のＤＮＡ分子（例えば、１つ以上のＤＮＡ鋳型又は１つ以上のＤＮＡ鋳型断片）が増幅され得る。増幅は、ＤＮＡ分子が基板に接着している間に起こり得る。増幅は、ＤＮＡ分子が基板上に分注されている間に起こり得る。ＤＮＡ分子は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＰＡ）、ブリッジ増幅、核酸配列に基づく増幅（ＮＡＳＢＡ）、ループ媒介等温増幅（ＬＡＭＰ）、ヘリカーゼ依存性増幅（ＨＤＡ）、ローリングサークル増幅（ＲＣＡ）、又は多置換増幅（ＭＤＡ）を含むがこれらに限定されない様々な増幅手段を使用して増幅され得る。ＤＮＡ分子は、可逆的ターミネータを含む核酸を使用して増幅され得る。幾つかの例では、核酸は、塩基、塩基に共有結合した切断可能なリンカー、及び切断可能なリンカーを介して塩基に共有結合した蛍光分子を含み得る。幾つかの例では、核酸は、核酸に共有結合した可逆的に終結する基（例えば、３’ヒドロキシル基で）を含み得る。可逆的ターミネータは、３’－Ｏ－アジドミー可逆的ターミネータ、３’－ＯＮＨ２可逆的ターミネータ、３’－ＯＮＨ２可逆的ターミネータ又は３’－ＯＨ非ブロック可逆的ターミネータ（例えば、仮想ターミネータ又はライトニングターミネータ）を含み得る。
増幅されたＤＮＡ分子（例えば、蛍光分子を含む）は、本明細書に開示される光学系又は走査方法を使用して撮像され得る。場合によっては、撮像は、複数の光学的に分解可能なスポットを撮像することを含むことができる。スポットは、ＤＮＡ分子（例えば、蛍光分子を含むＤＮＡ分子）を含み得る。幾つかの場合、ＤＮＡ分子を含むスポットの少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、又は少なくとも約９９％は、単一のＤＮＡ種（例えば、モノクローナルである）を含む。
大規模並列配列決定
本明細書に開示されるシステム及び方法は、大規模並列処理配列決定法と互換性があり得る。１つ以上のＤＮＡ分子（例えば、１つ以上のＤＮＡ鋳型又は１つ以上のＤＮＡ鋳型断片）が増幅され得る。増幅は、ＤＮＡ分子が基板に接着している間に起こり得る。増幅は、ＤＮＡ分子が基板上に分注されている間に起こり得る。ＤＮＡ分子は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅（ＲＣＡ）、ブリッジ増幅、核酸配列に基づく増幅（ＮＡＳＢＡ）、ループ媒介等温増幅（ＬＡＭＰ）、ヘリカーゼ依存性増幅（ＨＤＡ）、ローリングサークル増幅（ＲＰＡ）、又は多置換増幅（ＭＤＡ）を含むがこれらに限定されない様々な増幅手段を使用して増幅され得る。幾つかの例では、大規模並列配列決定は、増幅されたＤＮＡ分子（例えば、ＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片）を抗体（例えば、蛍光標識抗体）で標識することを含み得る。抗体は、末端ヌクレオチドに結合し得る。例えば、抗体は、本明細書に開示される可逆的に末端化されたヌクレオチドのいずれかに結合し得る。抗体は、末端ヌクレオチド配列（例えば、末端Ａ、末端Ｔ、末端Ｃ又は末端Ｇ）に選択的に結合し得る。幾つかの例では、抗体は複数の蛍光分子を含み得る。
ＤＮＡ分子は、本明細書に開示される方法又はシステムのいずれかを使用して基板上に分注され得る。ＤＮＡ分子は、本明細書に開示される基板（例えば、パターン化された基板又はパターンを欠く基板）のいずれかに分注され得る。抗体は、本明細書に開示されるパターン（例えば、螺旋状のパターン、円形パターン、楕円状パターン、線形パターン、又は非線形パターン）のいずれかで基板上に分注され得る。抗体は、本明細書に開示される方法又はシステムのいずれかを使用して基板上に分注され得る。抗体は、本明細書に開示される基板（例えば、パターン化された基板又はパターンを欠く基板）のいずれかに分注され得る。抗体は、本明細書に開示されるパターン（例えば、螺旋状のパターン、円形パターン、楕円状パターン、線形パターン、又は非線形パターン）のいずれかで基板上に分注され得る。
ＤＮＡ分子及び抗体を含む基板は、本明細書に開示される光学系又は走査方法を使用して撮像され得る。場合によっては、撮像は、複数の光学的に分解可能なスポットを撮像することを含むことができる。スポットはＤＮＡ分子を含み得る。スポットは、抗体（例えば、蛍光分子を含む抗体）を含み得る。幾つかの場合、ＤＮＡ分子を含むスポットの少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、又は少なくとも約９９％が、単一の蛍光抗体を含む。
ＤＮＡナノボール配列決定
本明細書に開示されるシステム及び方法は、ＤＮＡナノボール配列決定法と適合性であり得る。ＤＮＡナノボール配列決定方法は、ローリングサークル複製を使用してＤＮＡ鋳型又はＤＮＡ鋳型断片を増幅することを含み得る。ＤＮＡ鋳型断片（例えば、約１００塩基対～約３５０塩基対を含むフラグメント）は、アダプタ配列に連結され得る。アダプタ配列を断片に連結し、それによって断片を環状化することができる。環状断片は、ローリングサークル増幅を使用して増幅することができる。幾つかの態様では、ライゲーションされた断片のローリングサークル増幅により、断片の一本鎖コピーが生成され得る。連結された増幅断片を含む増幅された核酸分子は、ＤＮＡナノボールに圧縮され得る。
ＤＮＡ断片は、本明細書に開示される方法又はシステムのいずれかを使用して基板上に分注され得る。ＤＮＡ断片は、本明細書に開示される基板（例えば、パターン化された基板又はパターンを欠く基板）のいずれかに分注され得る。ＤＮＡナノボールは、本明細書に開示される方法又はシステムのいずれかを使用して基板上に分注され得る。ＤＮＡナノボールは、本明細書に開示される基板（例えば、パターン化された基板又はパターンを欠く基板）のいずれかに分注され得る。幾つかの例では、ＤＮＡ断片は、基板に接着している間に増幅され得る。
ＤＮＡ断片又はＤＮＡナノボールを含む基板は、本明細書に開示される光学系又は走査方法を使用して撮像され得る。場合によっては、撮像は、複数の光学的に分解可能なスポットを撮像することを含むことができる。スポットは、ＤＮＡナノボールを含み得る。スポットはＤＮＡ断片を含み得る。場合によっては、ＤＮＡナノボール又はＤＮＡ断片を含むスポットの少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、又は少なくとも約９９％が、ＤＮＡナノボール又はＤＮＡ断片の単一の蛍光種を含み得る。
本明細書で提供されるシステム及び方法は、本明細書に記載されるものなどの任意の配列決定又は増幅スキームに適用可能であり得る。任意の配列決定スキーム又は増幅について、１つ以上の操作を基板から実行することができ、及び／又は１つ以上の操作を基板上で実行することができる。例えば、配列決定スキームでは、増幅が基板から実行され、増幅産物（例えば、支持体に取り付けられる）がその後、配列決定のために基板上に堆積される。例えば、増幅スキームでは、基板からライブラリ調製を行い、増幅のために鋳型核酸分子のライブラリを基板上に堆積させる。別の例では、増幅及びその後の配列決定の両方が基板に対して行われる。本明細書の他の箇所に記載されているように、任意の配列決定成分を基板に装填し、基板に固定し、及び／又は基板に固定された対象物に分注することができる。
他の検体への適用
核酸の配列決定に有用であるとして本明細書に記載されているが、本明細書のシステム及び方法は、他の検体及び／又はそのような検体を処理する他の用途に適用することができる。図２５は、検体を処理するための方法１４００の一例のフローチャートを示す。
第１の工程１４１０において、方法は、検体が固定された平面アレイを含む基板を提供することを含んでもよく、基板は軸に対して回転するように構成される。軸は、基板の中心を通る軸であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。基板は、本明細書の任意の基板であってもよい。幾つかの例では、平面アレイは、単一のタイプの検体を含み得る。他の例では、平面アレイは、２タイプ以上の検体を含んでもよい。２タイプ以上の検体は、ランダムに配置されていてもよい。２タイプ以上の検体は、規則的なパターンで配置されていてもよい。例えば、２タイプの検体を半径方向に交互に配置することができる。検体は、本明細書の任意の生物学的サンプル又はその誘導体であり得る。例えば、検体は、単一細胞検体であってもよい。検体は核酸分子であり得る。検体はタンパク質分子であり得る。検体は単一細胞であってもよい。検体は粒子であってもよい。検体は生物であってもよい。検体はコロニーの一部であり得る。幾つかの場合、検体は、非生物学的サンプルであり得るか、又は非生物学的サンプルに由来し得る。検体は、平面アレイ上の個別にアドレス可能な位置に固定されてもよい。検体は、検体に結合するように構成されたリンカーを介して基板に固定されてもよい。例えば、リンカーは炭水化物分子を含み得る。リンカーは、親和性結合タンパク質を含み得る。リンカーは親水性であってもよい。リンカーは疎水性であってもよい。リンカーは静電的であってもよい。リンカーは標識化されていてもよい。リンカーは、基板と一体であってもよい。リンカーは、基板上の独立した層であり得る。
第２の工程１４２０において、方法は、基板の回転中に平面アレイにわたって複数の反応物を含む溶液を導くことを含んでもよい。溶液は、本明細書の任意の溶液又は試薬を含み得る。複数の反応物は、平面アレイに固定された検体と相互作用するように構成されてもよい。例えば、検体が核酸分子である場合、複数の反応物は複数のプローブを含み得る。複数のプローブの所定のプローブは、ホモポリマー配列又は二塩基もしくは三塩基反復配列などのランダム配列又は標的配列を含み得る。幾つかの例では、プローブはジベースプローブであり得る。幾つかの例において、プローブは、約１～１０塩基長であり得る。幾つかの例において、プローブは、約１０～２０塩基長であり得る。幾つかの例では、プローブは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、３０、４０、５０、又はそれ以上の塩基であり得る。代替的又は組み合わせて、プローブは、最大で約５０、４０、３０、２０、１９、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１塩基であり得る。別の例では、検体がタンパク質分子である場合、複数の反応物は複数の抗体を含み得る。複数の抗体のうちの所定の抗体は、１つ以上のタイプのタンパク質に対する結合特異性を有し得る。他の例では、複数の反応物は、複数のオリゴヌクレオチド分子、炭水化物分子、脂質分子、親和性結合タンパク質、アプタマー、抗体、酵素、又は他の試薬の任意の組合せを含み得る。複数の反応物は親水性であってもよい。複数の反応物は疎水性であってもよい。複数の反応物は静電的であってもよい。複数の反応物は標識されていてもよい。複数の反応物は、標識された成分と標識されていない成分との混合物を含み得る。幾つかの例では、複数の反応物は標識されなくてもよい。
工程１４３０において、方法は、検体を、検体と複数の反応物との間の反応又は相互作用を引き起こすのに十分な条件に供することを含み得る。工程１４４０において、本方法は、検体と複数の反応物との間の反応を示す信号を検出し、それによって検体を分析することを含み得る。場合によっては、反応物質は検体と反応することがある。これに代えて又は加えて、反応物質は、検体に結合又は相互作用し得る。検体又は反応物の１つ以上は、検体との相互作用時に、配座変化、化学変化、状態変化、又はそれらの任意の組合せを受けることができる。
この方法は、工程１４１０の前に、リンカーを含む基板を横切って検体を導くことを更に含み得る。例えば、検体の分注の前又は間に、基板を回転させて、基板表面及び／又は平面アレイを検体でコーティングすることができる。幾つかの例では、検体はビーズに結合され得、このビーズは平面アレイに固定される。
本方法は、本明細書の他の箇所に記載されているように、基板と接触した溶液のサブセットをリサイクルすることを更に含み得る。リサイクルは、溶液のサブセットを収集、フィルタリング、及び再利用することを含むことができる。フィルタリングは、分子フィルタリングを含み得る。分子フィルタリングは、特定の核酸フィルタリング（すなわち、特定の核酸のフィルタリング）を含み得る。核酸濾過は、汚染ヌクレオチド又は核酸に特異的に結合し得るオリゴヌクレオチド伸長化合物のアレイへの溶液の曝露を含み得る。
信号は光信号であってもよい。信号は、蛍光信号であり得る。信号は、光吸収信号であってもよい。信号は、光散乱信号であってもよい。信号は発光信号であってもよい。信号は燐光信号であってもよい。信号は電気信号であってもよい。信号は音響信号であってもよい。信号は磁気信号であってもよい。信号は、任意の検出可能な信号であってもよい。本明細書の光学センサに代えて又は加えて、システムは、検出可能な信号を検出するように構成された１つ以上の他の検出器（例えば、音響検出器など）を備えてもよい。
幾つかの例では、方法は、工程１４２０の前に、基板を中心軸に対して回転させることを更に含むことができる。
場合によっては、方法は、工程１４４０において信号を検出する前に基板の回転を終了させることを更に含むことができる。他の例では、基板が回転している間に工程１４４０において信号を検出することができる。
信号は、標識が検体に結合することによって生成され得る。標識は、分子、粒子、細胞又は生物に結合し得る。標識は、工程１４１０の前に分子、粒子、細胞、又は生物に結合され得る。標識は、工程１４１０に続いて分子、粒子、細胞、又は生物に結合され得る。信号は、化学反応による検出可能な生成物の形成によって生成され得る。反応は酵素反応を含み得る。信号は、物理的会合による検出可能な生成物の形成によって生成され得る。信号は、近接会合による検出可能な生成物の形成によって生成され得る。近接会合によって生成された信号は、フェルスター共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）を含むことができる。近接会合は、相補酵素との会合を含み得る。信号は、単一の反応によって生成され得る。信号は、複数の反応によって生成され得る。複数の反応は、直列に行われてもよい。複数の反応は並行して行われてもよい。複数の反応は、反応の１回以上の繰り返しを含み得る。例えば、反応は、ハイブリダイゼーション反応又はライゲーション反応を含み得る。反応は、ハイブリダイゼーション反応及びライゲーション反応を含み得る。
この方法は、工程１４２０、１４３０、及び１４４０を１回又は複数回繰り返すことを更に含むことができる。異なる解決策は、連続サイクルのための基板の回転中に平面アレイに向けられてもよい。
本明細書で提供される方法１４００に基づく多くの変形、変更、及び適合が可能である。例えば、方法１４００の工程の順序は変更されてもよく、工程の一部は削除され、工程の一部は複製され、更なる工程が適宜追加されてもよい。一部の工程は連続して実行されてもよい。これらの工程の一部は、並列に実行されてもよい。また、一部の工程を１回行ってもよい。一部の工程は、複数回実行されてもよい。工程の幾つかは、副工程を含み得る。工程の一部は自動化されてもよい。一部の工程は手動であってもよい。
図２６は、検体を単離するためのシステム１５００の第１の例を示す。システムは、複数のリンカー１５１０ａ、１５１０ｂ、１５１０ｃ、及び１５１０ｄを含むことができる。複数のリンカーは、本明細書の基板３１０に接着又は他の方法で固定されてもよい。例えば、各リンカーは、本明細書の複数の個別にアドレス可能な位置のうちの特定の個別にアドレス可能な位置に結合され得る。リンカー１５１０ａ、１５１０ｂ、１５１０ｃ及び１５１０ｄは、本明細書の任意のリンカーを含み得る。リンカー１５１０ａ、１５１０ｂ、１５１０ｃ及び１５１０ｄの一部又は全部は、同じであってもよい。リンカー１５１０ａ、１５１０ｂ、１５１０ｃ及び１５１０ｄの一部又は全部は異なっていてもよい。リンカーは、検体１５２０ａ及び１５２０ｂと相互作用するように構成されてもよい。例えば、リンカーは、本明細書の任意の相互作用を介して検体１５２０ａ及び１５２０ｂに結合するように構成されてもよい。検体１５２０ａ及び１５２０ｂは、本明細書の任意の検体を含み得る。検体１５２０ａ及び１５２０ｂは同じであってもよい。検体１５２０ａ及び１５２０ｂは異なっていてもよい。リンカーは、特定の検体及び／又はそのタイプと特異的に相互作用するように構成され得る。例えば、リンカー１５１０ｂは、検体１５２０ａと特異的に相互作用するように構成され得る。リンカー１５１０ｄは、検体１５２０ｂと特異的に相互作用するように構成されてもよい。任意のリンカーは、任意の検体と相互作用するように構成され得る。このようにして、特定の検体を基板上の特定の位置に結合させることができる。図２６では４つのリンカー及び２つの検体を含むものとして示されているが、システム１５００は任意の数のリンカー及び検体を含んでもよい。例えば、システム１５００は、少なくとも１個、少なくとも２個、少なくとも５個、少なくとも１０個、少なくとも２０個、少なくとも５０個、少なくとも１００個、少なくとも２００個、少なくとも５００個、少なくとも１，０００個、少なくとも２，０００個、少なくとも５，０００個、少なくとも１万個、少なくとも２万個、少なくとも５万個、少なくとも１０万個、少なくとも２０万個、少なくとも５０万個、少なくとも１００万個、少なくとも２００万個、少なくとも５００万個、少なくとも１０００万個、少なくとも２０００万個、少なくとも５０００万個、少なくとも１億個、少なくとも２億個、少なくとも５億個、少なくとも１０億個のリンカー、又は前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にある幾つかのリンカーを含み得る。システム１５００は、少なくとも１個、少なくとも２個、少なくとも５個、少なくとも１０個、少なくとも２０個、少なくとも５０個、少なくとも１００個、少なくとも２００個、少なくとも５００個、少なくとも１，０００個、少なくとも２，０００個、少なくとも５，０００個、少なくとも１万個、少なくとも２万個、少なくとも５万個、少なくとも１０万個、少なくとも２０万個、少なくとも５０万個、少なくとも１００万個、少なくとも２００万個、少なくとも５００万個、少なくとも１０００万個、少なくとも２０００万個、少なくとも５０００万個、少なくとも１億個、少なくとも２億個、少なくとも５億個、少なくとも１０億個の検体、又は前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にある検体の数を含み得る。
図２７は、検体を単離するためのシステム１６００の第２の例を示す。システムは、粒子を物理的に捕捉するように構成されたウェルを含み得る。ウェルは、本明細書の複数の個別にアドレス可能な位置のうちの個別にアドレス可能な位置を含むことができる。ウェルは、検体を捕捉するように構成されてもよい。例えば、ウェルは、血液の液滴１６３０を捕捉するように構成されてもよい。例えば、血液の液滴は、白血球１６４０、赤血球１６５０、及び循環腫瘍細胞１６６０を含み得る。ウェルは、本明細書の任意の他の検体を捕捉するように構成されてもよい。ウェルは、微細加工材料及び技術を使用して層状に構成することができる。例えば、ウェルはベース層１６０５を含むことができる。ベース層はシリコンを含むことができる。ウェルは酸化物層１６１０を含み得る。酸化物層は酸化ケイ素を含み得る。ウェルは、金属層１６１５を含むことができる。金属は、ニッケル又はアルミニウムを含んでもよい。ウェルは、ナノチューブ層１６２０を含んでもよい。ナノチューブ層は、１つ以上のカーボンナノチューブを含んでもよい。ウェルは、閉じ込め層１６２５を含むことができる。閉じ込め層はフォトレジストを含んでもよい。フォトレジストはＳＵ－８を含んでもよい。ナノチューブ層及び閉じ込め層は、セルを一緒に捕捉するように構成されてもよい。
図２８は、走査中の速度勾配を補償するための制御システムの例を示す。そのような制御システムは、速度勾配をアルゴリズム的に補償することができる。制御システムは、接線速度勾配を予測的又は適応的に補償することができる。図２８の左側に示す第１の制御システムでは、制御システムは、回転基板の走査に基づいて、走査中の残留（補正されていない）速度誤差を測定し、補償補正係数を計算し、補償補正係数を使用して、後続の走査結果の速度誤差を低減するために補償係数を設定（又は調整）することができる。第１の制御システムは、速度誤差を除去する（又は低減する）閉ループ制御システムであってもよい。図２８の右側に示される第２の制御システムでは、制御システムは、基板に対する走査の幾何学的形状及び相対位置の知識に基づいて、予想される速度勾配を直接計算（又は予測）し、予想される勾配を除去するようにシステムを設定（又は調整）することができる。
共通の直線動作を使用するマルチヘッド撮像
本明細書のシステム及び方法は、複数の撮像ヘッド（例えば、検出器システム、そのような検出器システムは、センサ及び照明源を備える）を利用することができ、各撮像ヘッドは、本明細書の基板上の異なる位置の撮像を担当する。例えば、本明細書に記載されるように、第１の撮像ヘッドは、第１の撮像経路に沿って基板を撮像することができる。第１の撮像経路は、第１の一連の（１つ以上の）リング、第１の一連の（１つ以上の）螺旋、又は異なる第１の撮像経路を含むことができる。第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９又は第１０の撮像ヘッドは、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９又は第１０の撮像経路に沿って基板を撮像してもよい。第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の撮像経路は、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の一連のリング、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の螺旋、又は異なる第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、又は第１０の撮像経路を含むことができる。撮像経路又は走査経路は、基板上又はサンプル上の撮像経路又は走査経路であってもよい。
そのようなマルチヘッド撮像システム及び方法は、基板の撮像速度を増大させ、及び／又は基板を撮像するために必要とされ得る時間量を減少させることができる。場合によっては、複数の撮像ヘッドは、撮像ヘッドの各々の動きを独立して制御することなどによって、基板に対して独立して移動することができる。場合によっては、第１のセンサは、第１の速度で基板の第１の領域を撮像することができ、第２のセンサは、第２の速度で基板の第２の領域を撮像することができる。センサの撮像速度は、センサを備える撮像ヘッドに対して撮像されている領域の線速度に基づいて決定することができる。例えば、第１のセンサは、基板の回転軸に近い第２の領域を撮像する第２のセンサよりも速い速度で基板の回転軸から遠い第１の領域を撮像することができる。
本明細書で説明するように、基板又はその領域の検出（例えば、撮像）中、基板は静止していてもよく、１つ以上の検出器システム又はその構成要素は動いていてもよい（例えば、回転）。例えば、基板は静止していてもよく、検出器システムのセンサ（例えば、ラインスキャンカメラ）と照明源の両方が検出中に動いていてもよい（例えば、回転）。或いは、基板は動いていてもよく（例えば、回転）、１つ以上の検出器システム又はその構成要素は静止していてもよい。場合によっては、基板及び検出器システム又はその構成要素は動いていてもよい。例えば、基板は回転していてもよく、検出器システムのセンサ及び照明源は動いていてもよい。例えば、センサ及び照明源は、基板を横切って並進（例えば、径方向に並進）してもよく、又はセンサ及び照明源は、同じ物理的位置に配置されたままであってもよいが、検出器システムの中心軸の周りを回転してもよい。
撮像ヘッドの各々が基板に対して単一の直線動作を共有するように、撮像ヘッドの各々に対して基板を移動させることによって、撮像ヘッドの必要な動作を低減することができる。そのような改善は、各走査ヘッドを基板の中心から異なる初期距離（例えば、半径方向距離）に配置し、各走査ヘッドを基板の中心からの走査ヘッドの初期距離に依存する異なる走査速度で動作させることによって達成され得る。単一の共有線形動作は、線形ベクトルに沿っていてもよい。例えば、単一の共有直線動作は、１つ以上の走査ヘッドの半径方向動作（例えば、回転軸を通って導かれる。）又は非半径方向動作（例えば、回転軸を通って方向付けられていない）をもたらし得る。場合によっては、撮像ヘッドは、半径方向成分ｒ及び角度成分φを含む極座標系において、基板に対して半径方向ｒに移動するように構成されてもよい。場合によっては、撮像ヘッドは、完全に半径方向ではない基板に対して直線方向、例えばｒ成分とφ成分の両方を含む方向に移動するように構成されてもよい。撮像ヘッドは、基板の回転軸の同じ側で、又は基板の回転軸の反対側で動作することができる。１つ以上のヘッドの非半径方向直線動作の場合、各撮像ヘッドの走査方向は、回転軸に対する角度の変化に起因して回転することができる。そのような回転は、各撮像ヘッドに対して固定された走査方向を可能にするために逆回転（例えば、プリズムを用いて）によって補償され得る。
図２９Ａは、基板の回転軸の同じ側に配置された２つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。基板３１０は、本明細書の任意の基板であってもよい。第１の撮像ヘッド１００５は、本明細書の任意の第１の撮像ヘッドと同様であってもよい。第２の撮像ヘッド１０１５は、本明細書の任意の第２の撮像ヘッドと同様であってもよい。第１の時点において、第１の撮像ヘッド１００５及び第２の撮像ヘッド１０１５は、基板の回転軸３０５の同じ側に配置されてもよく、第１の撮像ヘッド１００５は基板の回転中に第１の撮像経路１０１０をたどり、第２の撮像ヘッド１０１５は基板の回転中に第２の撮像経路１０２０をタドル。基板は、第１及び第２の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向１８１０に移動するように構成されてもよい。例えば、基板は、半径方向成分ｒ及び角度成分φを含む極座標系において半径方向ｒに移動するように構成されてもよい。場合によっては、基板は、完全に半径方向ではない直線方向、例えばｒ成分とφ成分の両方を含む方向に移動するように構成されてもよい。したがって、第１及び第２の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化し得る。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第１及び第２の撮像ヘッドは、それぞれ第１及び第２の撮像視野と光学的に連通してもよい。本明細書の他の箇所で説明するように、第１及び第２の撮像視野の各々は、基板に対して回転するように構成されてもよい。第１及び第２の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第１、第２、第３、もしくは第４の撮像視野の回転は調整されてもよい。
図２９Ｂは、基板の回転軸の両側に位置する２つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。図２９Ａと比較して、第１の時点において、第１の撮像ヘッド１００５及び第２の撮像ヘッド１０１５は、第１の撮像ヘッド１００５が基板の回転中に第１の撮像経路１０１０をたどり、第２の撮像ヘッド１０１５が基板の回転中に第２の撮像経路１０２０をたどるように、基板の回転軸３０５の両側に位置してもよい。基板は、第１及び第２の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向１８１０に移動するように構成されてもよい。したがって、第１及び第２の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化し得る。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第１及び第２の撮像ヘッドは、それぞれ第１及び第２の撮像視野と光学的に連通してもよい。本明細書の他の箇所で説明するように、第１及び第２の撮像視野の各々は、基板に対して回転するように構成されてもよい。第１及び第２の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第１、第２、第３、もしくは第４の撮像視野の回転は調整されてもよい。
図２９Ｃは、３つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。第３の撮像ヘッド１０２５は、本明細書の任意の第３の撮像ヘッドと同様であってもよい。第１の時点において、第１の撮像ヘッド１００５は、回転軸を含む平面に対して、基板の回転軸３０５の一方の側に配置されてもよく、第２の撮像ヘッド１０１５及び第３の撮像ヘッド１０２５は、基板の回転軸の反対側に配置されてもよく、それにより、第１の撮像ヘッド１００５は、基板の回転中に第１の撮像経路１０１０をたどり、第２の撮像ヘッド１０１５は、基板の回転中に第２の撮像経路１０２０をたどり、第３の撮像ヘッド１０２５は、基板の回転中に第３の撮像経路１０３０をたどる。基板は、第１、第２、及び第３の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向１８１０に移動するように構成されてもよい。したがって、第１、第２、及び第３の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化し得る。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第１、第２、及び第３の撮像ヘッドは、それぞれ第１、第２、及び第３の撮像視野と光学的に連通することができる。本明細書の他の箇所で説明するように、第１、第２、及び第３の撮像視野の各々は、基板に対して回転するように構成されてもよい。第１、第２、及び第３の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第１、第２、及び第３の撮像視野の回転は調整されてもよい。
図２９Ｄは、４つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。第４の撮像ヘッド１０３５は、本明細書の任意の第４の撮像ヘッドと同様であってもよい。第１の時点において、第１の撮像ヘッド１００５及び第４の撮像ヘッド１０３５は、回転軸を含む平面に対して基板の回転軸３０５の一方側に位置してもよく、第２の撮像ヘッド１０１５及び第３の撮像ヘッド１０２５は、基板の回転軸の反対側に位置してもよく、それにより、第１の撮像ヘッド１００５は基板の回転中に第１の撮像経路１０１０をたどり、第２の撮像ヘッド１０１５は基板の回転中に第２の撮像経路１０２０をたどり、第３の撮像ヘッド１０２５は第３の撮像経路１０３０をたどり、第４の撮像ヘッド１０２５は基板の回転中に第４の撮像経路１０３０をたどる。基板は、第１、第２、第３、及び第４の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向１８１０に移動するように構成されてもよい。したがって、第１、第２、第３、及び第４の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化し得る。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第１、第２、第３、及び第４の撮像ヘッドは、それぞれ第１、第２、第３、及び第４の撮像視野と光学的に連通することができる。第１、第２、第３、及び第４の撮像視野の各々は、本明細書の他の箇所で説明するように、基板に対して回転するように構成することができる。第１、第２、第３、又は第４の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第１、第２、第３、又は第４の撮像視野の回転は調整されてもよい。
図２９Ｅは、４つの撮像ヘッドに対する基板の動きの更なる実施形態を示す。第１、第２、第３、及び第４の撮像ヘッド１００５、１０１５、１０２５、及び１０３５はそれぞれ、本明細書の任意の撮像ヘッドと同様であってもよい。第１の時点において、第１の撮像ヘッド１００５及び第２の撮像ヘッド１０１５は、回転軸を含む平面に対して、基板の回転軸３０５の一方側に位置してもよく、第３の撮像ヘッド１０２５及び第４の撮像ヘッド１０３５は、基板の回転軸の反対側に位置してもよく、それにより、基板３１０の回転中に、第１の撮像ヘッド１０１５及び第４の撮像ヘッド１０３５は、第１の撮像経路１０１０の前半及び後半をそれぞれたどり、第２の撮像ヘッド１０１５及び第３の撮像ヘッド１０２５は、第２の撮像経路１０２０の前半及び後半をそれぞれたどる。基板は、第１、第２、第３、及び第４の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向１８１０に移動するように構成されてもよい。したがって、第１、第２、第３、及び第４の撮像ヘッドは、続いて、第３の撮像経路１０３０及び第４の撮像経路１０４０の第１及び第２半部をたどってもよい。第１、第２、第３、及び第４の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化してもよい。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第１、第２、第３、及び第４の撮像ヘッドは、それぞれ第１、第２、第３、及び第４の撮像視野と光学的に連通することができる。第１、第２、第３、及び第４の撮像視野の各々は、本明細書の他の箇所で説明するように、基板に対して回転するように構成することができる。第１、第２、第３、又は第４の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第１、第２、第３、又は第４の撮像視野の回転は調整されてもよい。
図２９Ｆは、４つの撮像ヘッドに対する基板の動きの更なる実施形態を示す。第１、第２、第３、及び第４の撮像ヘッド１００５、１０１５、１０２５、及び１０３５はそれぞれ、本明細書の任意の撮像ヘッドと同様であってもよい。第１の時点において、第１の撮像ヘッド１００５及び第２の撮像ヘッド１０１５は、回転軸を含む平面に対して基板の回転軸３０５の一方側に位置してもよく、第３の撮像ヘッド１０２５及び第４の撮像ヘッド１０３５は、基板の回転中に第１の撮像ヘッド１００５が第１の撮像経路１０１０をたどり、第２の撮像ヘッド１０１５が第２の撮像経路１０２０をたどり、第３の撮像ヘッド１０２５が第３の撮像経路１０３０をたどり、第４の撮像ヘッド１０３５が第４の撮像経路１０４０をたどるように、基板の回転軸の反対側に位置してもよい。ヘッドは、直線方向に並進するように構成されてもよい。並進は半径方向であってもよく、又は並進は半径方向でなくてもよい。第１、第２、第３、又は第４の撮像ヘッドの１つ以上の並進が結合されてもよい。これに代えて又は加えて、第１、第２、第３、又は第４の撮像ヘッドの並進は独立していてもよい。幾つかの実施形態では、第１及び第２の撮像ヘッドの並進が結合されてもよく、第３及び第４の撮像ヘッドの並進が結合されてもよい。したがって、第１、第２、第３、及び第４の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化し得る。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第１、第２、第３、及び第４の撮像ヘッドは、それぞれ第１、第２、第３、及び第４の撮像視野と光学的に連通することができる。第１、第２、第３、及び第４の撮像視野の各々は、本明細書の他の箇所で説明するように、基板に対して回転するように構成することができる。第１、第２、第３、又は第４の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第１、第２、第３、又は第４の撮像視野の回転は調整されてもよい。
図２９Ｇは、４つの撮像ヘッドに対する基板の動きの更なる実施形態を示す。第１、第２、第３、及び第４の撮像ヘッド１００５、１０１５、１０２５、及び１０３５はそれぞれ、本明細書の任意の撮像ヘッドと同様であってもよい。第１の瞬間に、第１の撮像ヘッド１００５、第２の撮像ヘッド１０１５、第３の撮像ヘッド１０２５、及び第４の撮像ヘッド１０３５は、回転軸を含む平面に対して、基板の回転軸３０５の同じ側に位置してもよい。基板の回転中、第１の撮像ヘッド１００５は第１の撮像経路１０１０をたどってもよく、第２の撮像ヘッド１０１５は第２の撮像経路１０２０をたどってもよく、第３の撮像ヘッド１０２５は第３の撮像経路１０３０をたどってもよく、第４の撮像ヘッド１０３５は第４の撮像経路１０４０をたどってもよい。ヘッドは、直線方向に並進するように構成されてもよい。並進は半径方向であってもよく、又は並進は半径方向でなくてもよい。第１、第２、第３、又は第４の撮像ヘッドの並進は独立していてもよい。したがって、第１、第２、第３、及び第４の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化し得る。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第１、第２、第３、及び第４の撮像ヘッドは、それぞれ第１、第２、第３、及び第４の撮像視野と光学的に連通することができる。第１、第２、第３、及び第４の撮像視野の各々は、本明細書の他の箇所で説明するように、基板に対して回転するように構成することができる。第１、第２、第３、又は第４の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第１、第２、第３、又は第４の撮像視野の回転は調整されてもよい。
図３０Ａは、基板の回転軸の同じ側に位置する２つの撮像ヘッドの連続するリング経路を示す。第１の時点で、第１の撮像ヘッド（図３０Ａには図示せず）及び第２の撮像ヘッド（図３０Ａには図示せず）は、基板３１０の回転軸３０５の同じ側に配置されてもよく、それにより、第１の撮像ヘッドは、基板の回転中の第１の時点で第１の撮像経路１０１０ａをたどり、第２の撮像ヘッドは、基板の回転中の第１の時点で第２の撮像経路１０２０ａをたどる。例えば、２つの撮像ヘッドは、図２９Ａのように配置及び構成されてもよい。基板が第１及び第２の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向１８１０に移動すると、第１及び第２の撮像ヘッドは、基板の回転中に一連の撮像経路をたどり得る。例えば、第１及び第２の撮像ヘッドが基板の回転軸の同じ側に位置する場合、第１の撮像ヘッドは、第２の時点で撮像経路１０１０ｂ、第３の時点で撮像経路１０１０ｃ、及び第４の時点で撮像経路１０１０ｄをたどってもよく、一方、第２の撮像経路は、第２の時点で撮像経路１０２０ｂ、第３の時点で撮像経路１０２０ｃ、及び第４の時点で撮像経路１０２０ｄをたどってもよい。第１及び第２の撮像ヘッドが回転軸の同じ側に位置するとき、一連の撮像経路｛１０１０ａ，１０１０ｂ，１０１０ｃ，１０１０ｄ｝及び｛１０２０ａ，１０２０ｂ，１０２０ｃ，１０２０ｄ｝は、基板に対して同じ方向に進むことができる。例えば、図３０Ａに示すように、一連の撮像経路｛１０１０ａ，１０１０ｂ，１０１０ｃ，１０１０ｄ｝及び｛１０２０ａ，１０２０ｂ，１０２０ｃ，１０２０ｄ｝は、両方とも基板の中心に向かう方向に進むことができる。
図３０Ｂは、基板の回転軸の両側に位置する２つの撮像ヘッドの連続するリング経路を示す。図３０Ａと比較して、第１の時点において、第１の撮像ヘッド（図３０Ｂには図示せず）及び第２の撮像ヘッド（図３０Ｂには図示せず）は、第１の撮像ヘッドが基板の回転中の第１の時点において第１の撮像経路１０１０ａをたどり、第２の撮像ヘッドが基板の回転中の第１の時点において第２の撮像経路１０２０ａをたどるように、基板の回転軸３０５の両側に配置されてもよい。例えば、２つの撮像ヘッドは、図２９Ｂのように配置及び構成されてもよい。基板が第１及び第２の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向１８１０に移動すると、一方のヘッドは中心軸に向かって移動し、他方のヘッドは中心軸から離れるように移動し、第１及び第２の撮像ヘッドはそれぞれ基板の回転中に一連の撮像経路をたどる。例えば、第１及び第２の撮像ヘッドが基板の回転軸の両側に位置する場合、第１の撮像ヘッドは、第２の時点で撮像経路１０１０ｂ、第３の時点で撮像経路１０１０ｃ、及び第４の時点で撮像経路１０１０ｄをたどってもよく、一方、第２の撮像経路は、第２の時点で撮像経路１０２０ｂ、第３の時点で撮像経路１０２０ｃ、及び第４の時点で撮像経路１０２０ｄをたどってもよい。第１及び第２の撮像ヘッドが回転軸の反対側に位置するとき、一連の撮像経路｛１０１０ａ，１０１０ｂ，１０１０ｃ，１０１０ｄ｝及び｛１０２０ａ，１０２０ｂ，１０２０ｃ，１０２０ｄ｝は、基板に対して反対方向に進むことができる。例えば、図３０Ｂに示すように、一連の撮像経路｛１０１０ａ，１０１０ｂ，１０１０ｃ，１０１０ｄ｝は基板の中心に向かう方向に進むことができ、一連の撮像経路｛１０２０ａ，１０２０ｂ，１０２０ｃ，１０２０ｄ｝は基板の中心から離れる方向に進むことができる。
図３０Ｃは、基板の回転軸の同じ側に位置する２つの撮像ヘッドの互い違いのリング経路を示す。第１の時点で、第１の撮像ヘッド（図３０Ｃには図示せず）及び第２の撮像ヘッド（図３０Ｃには図示せず）は、基板３１０の回転軸３０５の同じ側に配置されてもよく、それにより、第１の撮像ヘッドは、基板の回転中の第１の時点で第１の撮像経路１０１０ａをたどり、第２の撮像ヘッドは、基板の回転中の第１の時点で第２の撮像経路１０２０ａをたどる。基板が第１及び第２の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向１８１０に移動すると、第１及び第２の撮像ヘッドは、基板の回転中に一連の撮像経路をたどり得る。例えば、第１及び第２の撮像ヘッドが基板の回転軸の同じ側に位置する場合、第１の撮像ヘッドは、第２の時点で撮像経路１０１０ｂ、第３の時点で撮像経路１０１０ｃ、及び第４の時点で撮像経路１０１０ｄをたどってもよく、一方、第２の撮像経路は、第２の時点で撮像経路１０２０ｂ、第３の時点で撮像経路１０２０ｃ、及び第４の時点で撮像経路１０２０ｄをたどってもよい。撮像経路｛１０１０ａ，１０１０ｂ，１０１０ｃ，１０１０ｄ｝及び｛１０２０ａ，１０２０ｂ，１０２０ｃ，１０２０ｄ｝の連続は、交互の撮像ヘッドによって基板の中心に向かう又は中心から離れる連続撮像経路がたどられるように、互い違いになっていてもよい。第１及び第２の撮像ヘッドが回転軸の同じ側に位置するとき、一連の撮像経路｛１０１０ａ，１０１０ｂ，１０１０ｃ，１０１０ｄ｝及び｛１０２０ａ，１０２０ｂ，１０２０ｃ，１０２０ｄ｝は、基板に対して同じ方向に進むことができる。例えば、図３０Ｃに示すように、一連の撮像経路｛１０１０ａ，１０１０ｂ，１０１０ｃ，１０１０ｄ｝及び｛１０２０ａ，１０２０ｂ，１０２０ｃ，１０２０ｄ｝は、両方とも基板の中心に向かう方向に進むことができる。
図３０Ｄは、基板の回転軸の両側に位置する２つの撮像ヘッドの互い違いのリング経路を示す。第１の時点で、第１の撮像ヘッド（図３０Ｄには図示せず）及び第２の撮像ヘッド（図３０Ｄには図示せず）は、基板３１０の回転軸３０５の対向する両側に配置されてもよく、第１の撮像ヘッドは、基板の回転中の第１の時点で第１の撮像経路１０１０ａをたどり、第２の撮像ヘッドは、基板の回転中の第１の時点で第２の撮像経路１０２０ａをたどる。基板が第１及び第２の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向１８１０に移動すると、一方のヘッドは中心軸に向かって移動し、他方のヘッドは中心軸から離れるように移動し、第１及び第２の撮像ヘッドはそれぞれ基板の回転中に一連の撮像経路をたどる。例えば、第１及び第２の撮像ヘッドが基板の回転軸の両側に位置する場合、第１の撮像ヘッドは、第２の時点で撮像経路１０１０ｂ、第３の時点で撮像経路１０１０ｃ、及び第４の時点で撮像経路１０１０ｄをたどってもよく、一方、第２の撮像経路は、第２の時点で撮像経路１０２０ｂ、第３の時点で撮像経路１０２０ｃ、及び第４の時点で撮像経路１０２０ｄをたどってもよい。撮像経路｛１０１０ａ，１０１０ｂ，１０１０ｃ，１０１０ｄ｝及び｛１０２０ａ，１０２０ｂ，１０２０ｃ，１０２０ｄ｝の連続は、交互の撮像ヘッドによって基板の中心に向かう又は中心から離れる連続撮像経路がたどられるように、互い違いになっていてもよい。第１及び第２の撮像ヘッドが回転軸の反対側に位置するとき、一連の撮像経路｛１０１０ａ，１０１０ｂ，１０１０ｃ，１０１０ｄ｝及び｛１０２０ａ，１０２０ｂ，１０２０ｃ，１０２０ｄ｝は、基板に対して反対方向に進むことができる。例えば、図３０Ｄに示すように、一連の撮像経路｛１０１０ａ，１０１０ｂ，１０１０ｃ，１０１０ｄ｝は基板の中心に向かう方向に進むことができ、一連の撮像経路｛１０２０ａ，１０２０ｂ，１０２０ｃ，１０２０ｄ｝は基板の中心から離れる方向に進むことができる。
図３１Ａ～図３１Ｂは、基板（例えば、極座標系におけるｒ成分とφ成分の両方を含む動き）に対するヘッドの非半径方向動作による撮像ヘッドの回転走査方向を示す。例えば、図３１Ａに示すように、ヘッドは、中心軸を通らない基板に対して方向３１６に沿って移動してもよい。第１の時点で、第１の撮像ヘッド（図３１Ａには図示せず）又は第２の撮像ヘッド（図３１Ａには図示せず）は、基板３１０の長手方向軸３１５から軸外に配置されてもよい。そのような場合、第１又は第２の撮像ヘッドは、基板が第１又は第２の撮像ヘッドに対して移動するにつれて方向が変化する基板に対する接線速度を有することができる。例えば、図３１Ａに示すように、第２の撮像ヘッドは、撮像経路１０２０ａをたどりながら基板に対して接線速度ベクトル２０２０ａと、撮像経路１０２０ｃをたどりながら基板に対して接線速度ベクトル２０２０ｂとを有することができる。図３１に示すように、接線速度ベクトル２０２０ａ及び２０２０ｂは、実質的に異なる方向を指すことができる。そのような効果は、第１の撮像ヘッドが一連の撮像経路｛１０１０ａ，１０１０ｂ，１０１０ｃ，１０１０ｄ｝をたどるとき、又は第２の撮像ヘッドが一連の撮像経路｛１０２０ａ，１０２０ｂ，１０２０ｃ，１０２０ｄ｝をたどるときの撮像場の回転として現れることができる。
図３１Ｂは、基板に対する撮像ヘッドの非半径方向動作による撮像視野の回転走査方向を示す。例えば、第１の視野３１０１を撮像する第１の撮像ヘッド（図３１Ｂには図示せず）、及び第３の視野３１０３を撮像する第３の撮像ヘッド（図３１Ｂには図示せず）は、中心軸を通らない方向３１１１及び３１１３にそれぞれ基板３１０に対して並進することができる。第１時点において、第１の撮像視野３１０１又は第３の撮像視野３１０３は、基板３１０の長手方向軸３１５から軸外に位置してもよい。そのような場合、第１又は第３の撮像視野は、基板が第１又は第２の撮像ヘッドに対して移動するにつれて方向が変化する基板に対する接線速度を有することができる。非半径方向並進に続いて、第１及び第３の撮像視野は、もはや基板の接線方向の動きに対して垂直に配置されなくてもよい（灰色の長方形で示す）。幾つかの実施形態では、第１及び第３の撮像視野は、第１及び第３の撮像視野が基板の接線方向動作に対して垂直に配置され得るように、非半径方向並進後に基板に対して逆回転を受けることができる（破線の長方形で示される）。逆回転は、図３４Ａ～図３４Ｃに関して説明したものなど、本明細書に開示された方法のいずれかを使用して達成することができる。
図３４Ａ～図３４Ｃは、撮像視野を回転させるための例示的な光学系を示す。撮像場のそのような回転は、撮像場を逆回転させることによって補償することができる。例えば、撮像視野は、デルタ回転子プリズム、シュミット回転子、又はダブプリズムなどのプリズムシステムを使用して逆回転されてもよい。ダブプリズムを使用して撮像視野を反転させるための例示的な光学系を図３４Ｂに示す。これに代えて又は加えて、補償は、本明細書に記載されるように、１つ以上のミラー又は他の光学素子（例えば、ビームスプリッタ（例えば、ダイクロイックミラー））を使用することによって達成されてもよい。これに代えて又は加えて、補償は、（１又は複数の）光学ヘッド内の１つ以上のセンサを回転させることによって達成されてもよい。例えば、検出器（例えば、ラインスキャンカメラ）及びライン整形要素（例えば、円柱レンズ）を回転させることによって補償を達成することができる。検出器及びライン整形要素を回転させるための例示的な光学系が図３４Ａ及び図３４Ｃに示されている。図３３に示すように、撮像視野は、表面の回転軸と交差しない可能性がある相対並進動作を補償するために、表面の回転軸と反対であり得る回転軸の周りで回転され得る。
図３５Ａ～図３５Ｃは、撮像ヘッドを備える光学系３５００の例示的な光路軌跡を示す。図３５Ａに示すように、各々が対物レンズを含む２つの撮像ヘッド３５０１及び３５０２を、基板３５０３の対応する領域を撮像するように配置することができる。撮像ヘッドは、半径方向線３５０４の両側に配置されてもよい。幾つかの実施形態では、２つの撮像ヘッドは、半径方向線から異なる距離に配置されてもよい。径方向線からの距離は、対物レンズの直径及び撮像ヘッドの光路軌跡によって決定されてもよい。基板は、回転軸３５０５を中心に回転し、撮像ヘッドに対して並進軸３５０６に沿って並進するように構成されてもよい。基板は、２つの撮像ヘッドが円形の光路軌跡を描くように回転軸を中心に回転させることができる。表面の外側領域全体が重なり合うことなく走査される理想的な光路軌跡は、図３５Ａ～図３５Ｃにおいて実線で概説されている。光路軌跡が部分的に重なり合う２つの撮像ヘッドの協調動作から生じる光路軌跡は、図３５Ａ～図３５Ｃにおいて破線で概説されている。明確にするために、撮像ヘッド３５０１及び３５０２の初期位置のみが図３５Ａ～図３５Ｃに示されている。
第１の撮像ヘッド３５０１の第１の光路３５１１は、図３５Ｃに示されるように、第２の撮像ヘッド３５０２の第１の光路３５２１と同心であってもよい。基板が並進軸に沿って並進すると、第１及び第２の撮像ヘッドは、第２の光路３５１２及び３５２２、第３の光路３５１３及び３５２３、第３の光路、第４の光路３５１４及び３５２４、第五の光路３５１５及び３５２５、第六の光路３５１６及び３５２６、第七の光路３５１７及び３５２７、又はそれ以上の光路に移動してもよい。幾つかの実施形態では、２つの撮像ヘッドの光路軌跡は部分的に重なり合い、基板の回転軸に近い光路では重なり量が増大する。光路軌跡及び半径方向線からの撮像ヘッドの距離は、図３５Ｂに示すように、２つの撮像ヘッドの光路軌跡の重複を最小限にするように最適化することができる。光路軌跡は、０．１０％以下、０．２０％以下、０．５０％以下、１％以下、２％以下、３％以下、４％以下、５％以下、６％以下、７％以下、８％以下、９％以下、１０％以下、１５％以下、２０％以下、３０％以下、４０％以下、又は５０％以下だけ重なり合ってもよい。
幾つかの実施形態では、２つの撮像ヘッドの光路軌跡は実質的に重ならない。幾つかの実施形態では、２つの撮像ヘッドの光路軌跡は部分的に分離され、基板の回転軸に近い光路では分離量が減少する。光路軌道及び半径方向線からの撮像ヘッドの距離は、２つの撮像ヘッドの光路軌道の実質的な重複なしに走査されない基板の量を減らすように最適化することができる（図３２には示されていない）。幾つかの例では、基板の未走査部分は、基板表面全体の０．１０％以下、０．２０％以下、０．５０％以下、１％以下、２％以下、３％以下、４％以下、５％以下、６％以下、７％以下、８％以下、９％以下、１０％以下、１５％以下、２０％以下、３０％以下、４０％以下、又は５０％以下を構成し得る。場合によっては、トウ撮像ヘッドの光路軌跡は、基板又は基板上の試薬に対する光損傷の量を減少させるために、オーバーラップの量を減少させるように構成され得る。
本明細書の基板の動き、例えば図２９～図３１に関して説明したものを使用して、検体を含む表面を走査することができる。場合によっては、表面を走査することは、表面上の検体を検出することを含み得る。図３２は、検体検出又は分析のための方法２１００の一例のフローチャートを示す。第１の工程２１１０において、方法２１００は、開放基板を中心軸の周りで回転させることを含んでもよく、開放基板は、その上に固定された検体のアレイを有する。
第２の工程２１２０において、方法２１００は、複数のプローブを有する溶液を中心軸に近位の領域に送出して、溶液を開放基板に導入することを含んでもよい。
第３の工程２１３０において、方法２１００は、複数のプローブのうちの少なくとも一つが固定された検体のうちの少なくとも一つに結合して結合プローブを形成するように、開放基板（例えば、少なくとも遠心力によって）にわたって溶液を分散させることを含み得る。
第４の工程２１４０において、方法２１００は、開放基板の回転中に、第１検出器を使用して、１つ以上の走査経路の第１のセットに沿って開放基板の第１走査を実行すると同時に、第２検出器を使用して、１つ以上の走査経路の第２のセットに沿って開放基板の第２走査を実行することを含んでもよい。１つ以上の走査経路の第１のセット及び１つ以上の走査経路の第２のセットは異なっていてもよい。第１の検出器又は第２の検出器は、結合プローブからの少なくとも１つの信号を検出することができる。第１の検出器は、中心軸に対して第１の半径方向位置に配置されてもよい。第２の検出器は、中心軸に対して第２の半径方向位置に配置される。第１の検出器及び第２の検出器は、それぞれ１つ以上の走査経路の第１のセット及び１つ以上の走査経路の第２のセットを生成するために、同じ直線ベクトルに沿って中心軸に対して相対動作を受けることができる。
第１の検出器及び第２の検出器は、異なる走査速度で動作することができる。例えば、第１の検出器及び第２の検出器の異なる走査速度は、それぞれ第１の半径方向位置及び第２の半径方向位置の関数であってもよい。或いは、検出器は、固定ラインレートで動作してもよい。例えば、アルゴリズム処理は、内側半径位置に配置された光学ヘッドのオーバーサンプリングを解決することができる。
１つ以上の走査経路の第１のセットは、異なる半径を有する１つ以上の円形走査経路を含むことができる。例えば、１つ以上の走査経路の第１のセットは、少なくとも約１、少なくとも約２、少なくとも約３、少なくとも約４、少なくとも約５、少なくとも約６、少なくとも約７、少なくとも約８、少なくとも約９、少なくとも約１０、少なくとも約２０、少なくとも約３０、少なくとも約４０、少なくとも約５０、少なくとも約６０、少なくとも約７０、少なくとも約８０、少なくとも約９０、少なくとも約１００、又はそれ以上の円形走査経路、最大約１００、最大約９０、最大約８０、最大約７０、最大約６０、最大約５０、最大約４０、最大約３０、最大約２０、最大約１０、最大約９、最大約８、最大約７、最大約６、最大約５、最大約４、最大約３、最大約２、又は最大約１の円形走査経路、又は、前述の値のいずれか２つによって定義された範囲内にある数の円形走査経路を含んでもよい。
１つ以上の走査経路の第２のセットは、異なる半径を有する１つ以上の円形走査経路を含むことができる。例えば、１つ以上の走査経路の第２のセットは、少なくとも約１、少なくとも約２、少なくとも約３、少なくとも約４、少なくとも約５、少なくとも約６、少なくとも約７、少なくとも約８、少なくとも約９、少なくとも約１０、少なくとも約２０、少なくとも約３０、少なくとも約４０、少なくとも約５０、少なくとも約６０、少なくとも約７０、少なくとも約８０、少なくとも約９０、少なくとも約１００、又はそれ以上の円形走査経路、最大約１００、最大約９０、最大約８０、最大約７０、最大約６０、最大約５０、最大約４０、最大約３０、最大約２０、最大約１０、最大約９、最大約８、最大約７、最大約６、最大約５、最大約４、最大約３、最大約２、又は最大約１の円形走査経路、又は、前述の値のいずれか２つによって定義された範囲内にある数の円形走査経路を含んでもよい。
１つ以上の走査経路の第１のセットは、１つ以上の螺旋走査経路を含むことができる。例えば、１つ以上の走査経路の第１のセットは、少なくとも約１、少なくとも約２、少なくとも約３、少なくとも約４、少なくとも約５、少なくとも約６、少なくとも約７、少なくとも約８、少なくとも約９、少なくとも約１０、少なくとも約２０、少なくとも約３０、少なくとも約４０、少なくとも約５０、少なくとも約６０、少なくとも約７０、少なくとも約８０、少なくとも約９０、少なくとも約１００、又はそれ以上の螺旋状走査経路、最大約１００、最大約９０、最大約８０、最大約７０、最大約６０、最大約５０、最大約４０、最大約３０、最大約２０、最大約１０、最大約９、最大約８、最大約７、最大約６、最大約５、最大約４、最大約３、最大約２、又は最大約１の螺旋状走査経路、又は前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にある数の螺旋状走査経路を含んでもよい。
１つ以上の走査経路の第２のセットは、１つ以上の螺旋走査経路を含むことができる。例えば、１つ以上の走査経路の第２のセットは、少なくとも約１、少なくとも約２、少なくとも約３、少なくとも約４、少なくとも約５、少なくとも約６、少なくとも約７、少なくとも約８、少なくとも約９、少なくとも約１０、少なくとも約２０、少なくとも約３０、少なくとも約４０、少なくとも約５０、少なくとも約６０、少なくとも約７０、少なくとも約８０、少なくとも約９０、少なくとも約１００、又はそれ以上の螺旋状走査経路、最大約１００、最大約９０、最大約８０、最大約７０、最大約６０、最大約５０、最大約４０、最大約３０、最大約２０、最大約１０、最大約９、最大約８、最大約７、最大約６、最大約５、最大約４、最大約３、最大約２、又は最大約１の螺旋状走査経路、又は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にある数の螺旋状走査経路を含んでもよい。
同じ線形ベクトルは、中心軸を通る半径方向にあってもよい。同じ線形ベクトルは、半径方向（例えば、中心軸を通っていない）でなくてもよい。本方法は、中心軸に対して異なる半径方向位置における異なる領域の速度差（例えば、図３１に関して本明細書で説明されるような接線速度差など）を補償するステップを更に含むことができる。１つ以上の走査経路の第１のセットの所定の走査経路は、異なる領域を含むことができる。１つ以上の走査経路の第２のセットの所定の走査経路は、異なる領域を含むことができる。補償は、１つ以上のデルタローテータプリズム、シュミット回転器、又はダブプリズムなどの１つ以上のプリズムを使用することを含んでもよい。
第１の検出器及び第２の検出器は、相対動作中に実質的に静止していてもよい。開放基板は、相対動作中に回転動作及び並進動作の両方を受けることができる。第１の検出器及び第２の検出器は、相対動作中に動作を受けることができる。開放基板は、第１の検出器及び第２の検出器に対して回転動作を受けることができ、第１の検出器及び第２の検出器は、中心軸に対して直線動作を受けることができる。第１の検出器は、開放基板の回転中に相対動作を受けることができる。第２の検出器は、開放基板の回転中に相対動作を受けることができる。第１の検出器は、開放基板が実質的に静止しているときに相対動作を受けることができる。第２の検出器は、開放基板が実質的に静止しているときに相対動作を受けることができる。
１つ以上の走査経路の第１のセットの所定の走査経路は、相対動作中に走査される領域を含むことができる。１つ以上の走査経路の第２のセットの所定の走査経路は、相対動作中に走査される領域を含むことができる。１つ以上の走査経路の第１のセットの所定の走査経路は、相対動作中に走査される領域を含まなくてもよい。１つ以上の走査経路の第２のセットの所定の走査経路は、相対動作中に走査される領域を含まなくてもよい。
第１の検出器及び第２の検出器は、中心軸に対して同じ角度位置を有してもよい。第１の検出器及び第２の検出器は、中心軸に対して異なる角度位置を有してもよい。第１の検出器及び第２の検出器は、中心軸に対して反対の角度位置（例えば、１８０度の分離を有する）を有してもよい。
第１の検出器は、中心軸に対して少なくとも約１度、少なくとも約２度、少なくとも約３度、少なくとも約４度、少なくとも約５度、少なくとも約６度、少なくとも約７度、少なくとも約８度、少なくとも約９度、少なくとも約１０度、少なくとも約１５度、少なくとも約２０度、少なくとも約２５度、少なくとも約３０度、少なくとも約３５度、少なくとも約４０度、少なくとも約４５度、少なくとも約５０度、少なくとも約５５度、少なくとも約６０度、少なくとも約６５度、少なくとも約７０度、少なくとも約７５度、少なくとも約８０度、少なくとも約８１度、少なくとも約８２度、少なくとも約８３度、少なくとも約８４度、少なくとも約８５度、少なくとも約８６度、少なくとも約８７度、少なくとも約８８度、少なくとも約８９度、又はそれ以上、中心軸に対して最大約８９度、最大約８８度、最大約８７度、最大約８６度、最大約８５度、最大約８４度、最大約８３度、最大約８２度、最大約８１度、最大約８０度、最大約７５度、最大約７０度、最大約６５度、最大約６０度、最大約５５度、最大約５０度、最大約４５度、最大約４０度、最大約３５度、最大約３０度、最大約２５度、最大約２０度、最大約１５度、最大約１０度、最大約９度、最大約８度、最大約７度、最大約６度、最大約５度、最大約４度、最大約３度、最大約２度、最大約１度、又はそれ以下、或いは、上記の値のいずれか２つで定義された範囲内にある中心軸に対する角度位置を有してもよい。
第２の検出器は、中心軸に対して少なくとも約１度、少なくとも約２度、少なくとも約３度、少なくとも約４度、少なくとも約５度、少なくとも約６度、少なくとも約７度、少なくとも約８度、少なくとも約９度、少なくとも約１０度、少なくとも約１５度、少なくとも約２０度、少なくとも約２５度、少なくとも約３０度、少なくとも約３５度、少なくとも約４０度、少なくとも約４５度、少なくとも約５０度、少なくとも約５５度、少なくとも約６０度、少なくとも約６５度、少なくとも約７０度、少なくとも約７５度、少なくとも約８０度、少なくとも約８１度、少なくとも約８２度、少なくとも約８３度、少なくとも約８４度、少なくとも約８５度、少なくとも約８６度、少なくとも約８７度、少なくとも約８８度、少なくとも約８９度、又はそれ以上、中心軸に対して最大約８９度、最大約８８度、最大約８７度、最大約８６度、最大約８５度、最大約８４度、最大約８３度、最大約８２度、最大約８１度、最大約８０度、最大約７５度、最大約７０度、最大約６５度、最大約６０度、最大約５５度、最大約５０度、最大約４５度、最大約４０度、最大約３５度、最大約３０度、最大約２５度、最大約２０度、最大約１５度、最大約１０度、最大約９度、最大約８度、最大約７度、最大約６度、最大約５度、最大約４度、最大約３度、最大約２度、最大約１度、又はそれ以下、或いは、上記の値のいずれか２つで定義された範囲内にある中心軸に対する角度位置を有してもよい。
１つ以上の走査経路の第１のセットの所定の走査経路は、第１の領域及び第２の領域を含むことができる。第１の領域及び第２の領域は、中心軸に対して開放基板の異なる半径方向位置にあってもよい。第１の領域及び第２の領域は、第１の検出器によって空間的に分解されてもよい。１つ以上の走査経路の第２のセットの所定の走査経路は、第１の領域及び第２の領域を含むことができる。第１の領域及び第２の領域は、中心軸に対して開放基板の異なる半径方向位置にあってもよい。第１の領域及び第２の領域は、第２の検出器によって空間的に分解されてもよい。
生物学的検体のリール間処理
幾つかの例では、本開示の開放基板システムは、実質的に可撓性の基板を含むことができる。例えば、実質的に可撓性の基板はフィルムを含んでもよい。実質的に可撓性の基板は、任意の程度の変形可能性を有することができる。幾つかの例では、本開示の開放基板システムは、試薬リザーバ又は溶液との接触を介して分注を達成することができる。幾つかの例では、実質的に可撓性の基板を試薬リザーバ又は溶液と共に使用することができる。幾つかの例では、実質的に剛性の基板を試薬リザーバ又は溶液と共に使用することができる。場合によっては、実質的に可撓性の基板を、本明細書の他の分注機構（例えば、ノズル）と共に使用することができる。場合によっては、実質的に剛性の基板を本明細書の他の分注機構（例えば、ノズル）と共に使用することができる。
一態様では、生物学的検体を処理するための方法であって、（ａ）生物学的検体が固定されるアレイを含む可撓性基板を用意するステップであって、可撓性基板がリールを通じて移動することができる、ステップと、（ｂ）可撓性基板を、複数のプローブを含む溶液を含むリザーバと接触させるステップと、（ｃ）生物学的検体を、複数のプローブのうちの少なくとも１つのプローブと生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に供して、少なくとも１つのプローブを生物学的検体に結合させるステップと、（ｄ）生物学的検体に結合された少なくとも１つのプローブからの１つ以上の信号を検出し、それにより、生物学的検体を分析するステップとを含む、方法が本明細書中で提供される。
幾つかの実施形態では、方法は、再循環タンクを使用することを更に含む。
場合によっては、可撓性基板の寸法は、撮像方法の視野の幅である。
幾つかの実施形態では、可撓性基板をリザーバと接触させるプロセス及び／又は生物学的検体を反応を行うのに十分な条件に供するプロセスは、可撓性基板がリールを通じて移動している間に行われる。
幾つかの実施形態では、可撓性基板をリールに通じて移動させて、溶液を生物学的検体と接触させる。幾つかの実施形態では、可撓性基板は、第２のリールを通って更に移動して、可撓性基板を第２の溶液を含む第２のリザーバと接触させる。場合によっては、第２の溶液は洗浄緩衝剤を含む。場合によっては、第２の溶液は複数のプローブを含み、溶液と第２の溶液は異なる。
幾つかの実施形態では、可撓性基板をリザーバと接触させ、生物学的検体を反応を行うのに十分な条件に供し、検出するプロセスを、任意の回数、例えば、アッセイを完了するのに十分な回数繰り返すことができる（例えば、核酸分子の配列を決定すること）。
幾つかの実施形態では、方法は、可撓性基板をリザーバと接触させ、生物学的検体を反応を行うのに十分な条件に供し、複数のプローブとは異なる追加の複数のプローブで検出するプロセスを繰り返すことを更に含む。場合によっては、複数のプローブは、本明細書の他の箇所に記載されている任意のプローブを含むことができる。例えば、プローブは、任意の長さを有するオリゴヌクレオチド分子を含み得る。例えば、プローブは、１～１０塩基長のオリゴヌクレオチドを含み得る。所定のプローブは、ジベースプローブであり得る。所定のプローブは、１０～２０塩基長であり得る。幾つかの例では、複数のプローブを標識することができる。
幾つかの実施形態では、生物学的検体は核酸分子であり、生物学的検体を分析することは、核酸分子の配列を同定することを含む。幾つかの態様において、複数のプローブは複数のヌクレオチドである。幾つかの実施形態において、複数のプローブは、複数のオリゴヌクレオチド分子である。幾つかの場合、生物学的検体を反応を行うのに十分な条件に供することは、核酸分子を、複数のヌクレオチドからの少なくとも１つのヌクレオチドを核酸分子に相補的な成長鎖に組み込むのに十分な条件下でプライマー伸長反応に供することを含む。幾つかの態様において、１つ以上の信号は、少なくとも１つのヌクレオチドの組み込みを示す。幾つかの態様において、複数のヌクレオチドはヌクレオチド類似体を含む。幾つかの態様において、本方法は、可撓性基板をリザーバと接触させ、生物学的検体を、第２のカノニカル塩基タイプである更なる複数のヌクレオチドとの反応を行うのに十分な条件に供するプロセスを繰り返すステップを更に含み、第２のカノニカル塩基タイプは第１のカノニカル塩基タイプとは異なる。幾つかの実施形態において、複数のプローブは、複数のオリゴヌクレオチド分子である。幾つかの実施形態では、生物学的検体は核酸分子であり、供することは、検出において少なくとも１つのプローブと生物学的検体との間の相同性の存在を同定するために、少なくとも１つのプローブと核酸分子との間で相補性結合反応を行うことを含む。
幾つかの実施形態では、検出は、アレイを連続的に走査するセンサを使用して行われる。幾つかの実施形態では、検出は、アレイを直線的に走査するセンサを使用して行われる。場合によっては、検出は、本明細書の任意のセンサ又は検知機構を使用して行われる。
幾つかの実施形態では、方法は、リールを通ってリザーバと接触するように可撓性基板を移動させるために引張機構を使用することを更に含み、それによって可撓性基板上に溶液を分注する。可撓性基板を作動させるために、任意の他の動作ユニット又は機構を使用することができる。
幾つかの実施形態では、溶液の流体粘度又は可撓性基板の速度は、アレイに隣接する溶液の層の所定の厚さをもたらすように選択される。幾つかの実施形態では、基板の近くのスキージを使用して、層の所定の厚さを得ることができる。幾つかの実施形態では、可撓性基板はテクスチャード加工又はパターニングされる。幾つかの実施形態では、可撓性基板は実質的に平面である。
幾つかの実施形態では、可撓性基板は、複数の個別にアドレス可能な位置を含むアレイを含み、生物学的検体は、複数の個別にアドレス可能な位置のうちの所定の個別にアドレス可能な位置に配置される。幾つかの実施形態では、アレイは、１つ以上の追加の生物学的検体を固定されている。
幾つかの実施形態では、可撓性基板をリザーバと接触させることは、可撓性基板とリザーバとの間の接触領域で接触を達成することを含む。幾つかの実施形態では、可撓性基板をリザーバと接触させることは、基板とリザーバとの間の接触線に沿って接触を達成することを含む。
場合によっては、生物学的検体は、本明細書の他の箇所に記載される任意の検体を含むことができる。検体は、単一細胞検体であってもよい。検体は、核酸分子又は核酸のクローン集団であり得る。検体はタンパク質分子であり得る。検体は単一細胞であってもよい。検体は粒子であってもよい。検体は生物であってもよい。検体はコロニーの一部であり得る。検体は、平面アレイ上の個別にアドレス可能な位置に固定されてもよい。可撓性基板上のアレイは、２タイプ以上の検体を含んでもよい。２タイプ以上の検体は、ランダムに配置されていてもよい。２タイプ以上の検体は、規則的なパターンで配置されていてもよい。
幾つかの例では、検体は、リンカーを介して可撓性基板に固定することができる。可撓性基板は、検体に結合されたリンカーを含み得る。リンカーは、本明細書の任意のリンカーであり得る。リンカーは炭水化物分子を含み得る。リンカーは、親和性結合タンパク質を含み得る。リンカーは親水性であってもよい。リンカーは疎水性であってもよい。リンカーは静電的であってもよい。リンカーは標識化されていてもよい。リンカーは、基板と一体であってもよい。リンカーは、基板上の独立した層であり得る。幾つかの実施形態では、生物学的検体はビーズに結合され、このビーズは可撓性基板に固定される。この方法は、可撓性基板を提供する前に、リンカーを含む可撓性基板にわたって生物学的検体を導くことを更に含み得る。生物学的検体はビーズに結合されてもよく、このビーズは基板に固定される。幾つかの例では、例えば、リンカーを含む可撓性基板を、生物学的検体を含む溶液を含むリザーバと接触させてもよい。これに代えて又は加えて、生物学的検体は、本明細書の任意の他の分注機構に従って可撓性基板上に分注されてもよい。
方法は、基板と接触した溶液のサブセットをリサイクルすることを更に含み得る。リサイクルは、溶液のサブセットを収集、フィルタリング、及び再利用することを含むことができる。フィルタリングは分子フィルタリングであってもよい。例えば、リザーバ内の溶液（基板が通過した後）をリサイクルすることができる。
信号は光信号であってもよい。信号は、蛍光信号であり得る。信号は、光吸収信号であってもよい。信号は、光散乱信号であってもよい。信号は発光信号であってもよい。信号は燐光信号であってもよい。信号は電気信号であってもよい。信号は音響信号であってもよい。信号は磁気信号であってもよい。信号は、標識が検体に結合することによって生成され得る。標識は、分子、粒子、細胞又は生物に結合し得る。標識は、基板上への堆積の前に検体（例えば、分子、粒子、細胞又は生物）に結合され得る。標識は、基板上への堆積後に検体に結合され得る。信号は、化学反応による検出可能な生成物の形成によって生成され得る。反応は酵素反応を含み得る。信号は、物理的会合による検出可能な生成物の形成によって生成され得る。信号は、近接会合による検出可能な生成物の形成によって生成され得る。近接会合によって生成された信号は、フェルスター共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）を含むことができる。近接会合は、相補酵素との会合を含み得る。信号は、単一の反応によって生成され得る。信号は、複数の反応によって生成され得る。複数の反応は、直列に行われてもよい。複数の反応は並行して行われてもよい。複数の反応は、反応の１回以上の繰り返しを含み得る。反応は、ハイブリダイゼーション反応又はライゲーション反応を含み得る。反応は、ハイブリダイゼーション反応及びライゲーション反応を含み得る。
本明細書の方法の１つ以上のプロセスは、連続的に繰り返すことができる。本明細書の１つ以上の方法は、試薬使用においてより高い効率を提供し得る。本明細書の１つ以上の方法は、アレイに沿った複数の位置で同時に１つ以上の信号の検出を可能にすることができる。場合によっては、可撓性基板の寸法を変更することによってスループットを変更することができる。例えば、可撓性基板は矩形フィルムであってもよく、より広いフィルムはスループットの向上を可能にする。別の例では、リールの長さは、検出方法に一致するように変更されてもよい。
図３６Ａ～図３６Ｂは、図３６Ａ及び図３６Ｂに示すように、生物学的検体を処理するための方法を概略的に示す。生物学的検体は、フィルム２７１０などの可撓性基板に固定されている。場合によっては、生物学的検体は、個別にアドレス可能な位置に配列されたパターンでフィルムに固定される。他の実施形態において、生物学的検体は、ランダムな配向でフィルムに固定される。生物学的検体が固定されたフィルム２７１０は、リール又は一連のリールを通って移動することができる。プロセス２７１２において、固定された生物学的検体を含むフィルム２７１０は、リールを通って移動し、複数の標識プローブなどの複数のプローブを含むリザーバ２７３０と接触させる。幾つかの場合、標識プローブは蛍光標識ヌクレオチドである。標識プローブは、例えば配列相補性に基づいて、生物学的検体を含む個別にアドレス可能な位置のサブセットに結合することができる。次いで、プロセス２７１４において、フィルムを第２リールに通して移動させ、洗浄緩衝剤を含むリザーバ２７４０と接触させる。洗浄緩衝剤は、フィルムに結合していない又はハイブリダイズしていないプローブなどの非カップリング型プローブの除去を可能にし得る。生物学的検体に結合された少なくとも１つのプローブからの１つ以上の信号の検出を実行することができる。プロセス２７１５において、フィルムの画像が撮影される撮像装置２７５０などのセンサを使用して検出を行うことができる。場合によっては、画像の視野はフィルムの寸法（例えば、幅）の１つである。場合によっては、処理中に複数回検出が行われてもよい。例えば、図３６Ａに示すように、検出は、プローブ（例えば、ｄＡＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＴＴＰ、ｄＧＴＰ、又はｄＵＴＰ）での処理後の１つ以上の洗浄ステップの後に行われ得る。場合によっては、図３６Ｂに示すように、プローブで処理する前に表面を撮像することができる。プロセス２７１６において、フィルム２７１０は、第３リールを通って移動され、複数の標識プローブなどの複数のプローブを含むリザーバ２７６０と接触させられる。リザーバ２７６０内の標識プローブは、リザーバ２７３０内の標識プローブと異なっていてもよい。プロセス２７１２と同様に、リザーバ２７６０内の標識プローブは、例えば配列相補性に基づいて、生物学的検体を含む個別にアドレス可能な位置のサブセットに結合することができる。次いで、プロセス２７１４、２７１５を繰り返すことができる。場合によっては、１つ以上のプロセスを反復的に実行することができる。
場合によっては、生物学的検体は核酸分子又は核酸分子のクローン集団であり、フィルム２７１０は第１リールを通って移動して、フィルムを複数のアデニン（例えば、蛍光標識アデニン）分子を含む第１リザーバと接触させる。次いで、アデニン分子は、生物学的検体内のチミン分子とハイブリダイズすることができる。次いで、フィルムをリールに通してフィルムを洗浄リザーバと接触させて、ハイブリダイズしていないプローブを除去することができる。ハイブリダイズした分子の検出が起こり得る。プローブ分子の配列は既知であるため、１つ以上の信号の検出は、生物学的検体の配列の知識をもたらし得る。その後、フィルムは、次いで、標識されたシトシン、標識されたグアニン、又は標識されたチミンなどを含むリザーバと接触させることができる。ここでも、プローブの各配列が知られているので、１つ以上の信号の検出は、生物学的検体の配列の知識をもたらし得る。理解されるように、各リザーバに付加される特異的ヌクレオチドは、様々であり得る。例えば、第１のリザーバは、アデニン、シトシン、グアニン、チミンなどを含み得、次のリザーバは、アデニン、シトシン、グアニン、チミンなどを含み得る。
理解されるように、本明細書の方法内の任意のプロセスは、任意の好都合なステップで行われてもよい。例えば、検出前に、可撓性基板を最初に第１のリザーバと接触させ、続いて洗浄リザーバと接触させ、続いて第２のリザーバと接触させてもよい。他の例では、可撓性基板は、検出前にプローブを含む複数のリザーバと接触させてもよい。他の例では、可撓性基板を任意の数のリザーバと接触させる前又は後に、可撓性基板を検出器と接触させることができる。更に、任意の数のリールを使用することができる。例えば、操作に単一のリールを使用することが望ましい場合がある。場合によっては、２つ以上のリールが使用されてもよい。例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００個以上のリールを用いてもよい。
場合によっては、検出方法は、マルチチャネルイメージングを含み得る。
浸漬光学素子
本明細書では、特定の実施形態において、光学撮像対物レンズなどの光学センサを使用するためのシステムが開示される。本開示は、本開示の１つ以上のシステム又は方法のための温度の調節及び管理のためのシステムを提供する。本明細書の１つ以上のシステム及び方法の幾つかの実施形態では、検出方法の間に光学撮像対物レンズが使用される。場合によっては、光学撮像対物レンズは基板と接触する流体に浸漬され、光学撮像対物レンズは検出器と光学的に連通している。幾つかの実施形態では、基板は、非周囲温度（例えば、摂氏約５０度）で最適に機能する。場合によっては、光学撮像対物レンズは周囲温度に近くてもよい。そのような場合、より高い温度（例えば、摂氏約５０度）で動作している基板は、周囲温度（約２０℃）で動作する対物レンズと接触することができ、それによって基板と光学撮像対物レンズとの間に温度勾配を生成する。場合によっては、温度勾配位置及び温度勾配の大きさを制御することが望ましい場合がある。したがって、本明細書では、温度調節のための方法及びシステムが提供される。
図１６は、光学撮像対物レンズと基板との間に生じ得る例示的な温度勾配を概略的に示す。光学撮像対物レンズ１１１０（例えば、図１５に関して説明したように、）は、第１の要素２８１０と、第２の要素２８３０と、第３の要素２８４０と、場合によっては、一つ以上のスペーサ２８２０とを備えてもよい。例えば、第１の要素２８１０はフロントレンズ又はメニスカスレンズを含んでもよく、第２の要素２８３０はトリプレットレンズ群などの第１のレンズ群を含んでもよく、第３の要素２８４０はダブレットレンズ群などの第２のレンズ群を含んでもよい。これに代えて又は加えて、第１の要素２８１０は平凸レンズを備えてもよく、第２の要素２８３０はメニスカスレンズを備えてもよく、第３の要素２８４０は無彩色レンズを備えてもよい。光学撮像対物レンズ１１１０は、周囲温度であってもよい。基板３１０は、本明細書の基板であってもよく、生物学的検体を含んでもよい。場合によっては、基板３１０は、周囲温度よりも高い温度に加熱される。場合によっては、基板３１０と光学撮像対物レンズ１１１０との間の温度差は、温度勾配２８５０を生成し得る。温度勾配２８５０は、基板と光学撮像対物レンズ１１１０及び周囲環境との間の熱伝達をもたらし得る。場合によっては、基板が一定の温度を維持するように、システム又は基板の温度を調節又は調節することが望ましい場合がある。
図１７Ａ～図１７Ｅは、基板の温度を調整するための例示的な方法を概略的に示す。図１７Ａは、システムのそのような温度調節方法の一実施形態を示す。システムは、本明細書の任意の基板とすることができる基板３１０と、本明細書の光学撮像対物レンズ１１１０と、浸漬流体１１４０とを備えることができる。幾つかの実施形態では、システムの他の構成要素（例えば、２８３０、２８４０、２８２０）を周囲温度に保ちながら、基板３１０を高温（例えば、摂氏５０度）に維持することが望ましい。場合によっては、熱２９２０が基板３１０に加えられてもよい。熱は、浸漬流体１１４０及び光学撮像対物レンズ１１１０の一部などのシステムの他の構成要素に伝達することができる。場合によっては、光学撮像対物レンズ１１１０の第１の要素２８１０は、大きな温度勾配に対して堅牢であってもよく、光路又は検出方法にとって重要でなくてもよい。非限定的な一例では、第１の要素２８１０は、実質的に平坦な（例えば、平面）表面であってもよい。そのような場合、第１の要素２８１０は、大きな温度勾配に対して堅牢であってもよく、基板又はその配置された内容物の光路、検出、又は倍率に影響を与え得ない。場合によっては、基板３１０に加えられた熱２９２０は、光学撮像対物レンズ１１１０から導電的に移動することができる。例えば、基板３１０に加えられた熱２９２０は、浸漬流体１１４０に、第１の要素２８１０に、一以上のスペーサ２８２０に、次いで光学撮像対物レンズの外層２９３０に向かって伝達され得る。次いで、伝達された熱は、光学撮像対物レンズ１１１０から対流的に離れるように移動することができる。場合によっては、熱は、光学撮像対物レンズから離れて伝達されてもよく、基板３１０から浸漬流体１１４０、第１の要素２８１０に移動してもよい。熱は、第２の要素２８３０及び一つ以上のスペーサ２８２０に対流的に移動してもよく、光学撮像対物レンズ１１１０から離れて対流的に移動してもよい。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ１１１０の１つ以上の構成要素の熱抵抗を変調することができる。例えば、撮像光学撮像対物レンズ１１１０の外層２９３０は、熱（例えば、真鍮又は低抵抗材料の使用、薄層の設計など）を最適に分散させるように構成されてもよい。
幾つかの実施形態では、方法は、浸漬流体を加熱することを含んでもよい。場合によっては、基板が高温（例えば、摂氏５０度）を維持するように、浸漬流体１１４０を予熱して基板３１０に塗布することができる。浸漬流体は、連続的に補充されてもよい。例えば、システムは、密閉システム内に浸漬流体を送出するように構成された流体流通管（例えば、図１５の１１３０）を備えてもよい。そのような場合、熱は、対流及び伝導によって光学撮像対物レンズから離れるように伝達され得る。場合によっては、ファンなどの冷却要素２９１０ａを使用して追加の熱を光学撮像対物レンズから移動させることができ、冷却要素は、熱（例えば、対流的に）を光学撮像対物レンズ１１１０から移動させ、光学撮像対物レンズ１１１０の構成要素の温度を低下させることができる。
図１７Ｂは、システムの温度調節方法の別の実施形態を概略的に示す。システムは、本明細書の基板３１０と、本明細書の光学撮像対物レンズ１１１０と、浸漬流体１１４０とを備えることができる。幾つかの実施形態では、浸漬流体１１４０を加熱してもよい。幾つかの実施形態では、熱２９２０が基板３１０に加えられる。幾つかの実施形態では、システムは、高温領域（例えば、第１の要素２８１０、浸漬流体１１４０、及び基板３１０）から絶縁された第２の要素２８３０及び第３の要素２８４０を含む絶縁領域２９４０を生成するように構成され得る絶縁スペーサ２９３５を備える。このような場合、第１の要素２８１０と第２の要素２８３０との間の空間に最大の温度勾配が生じ得る。場合によっては、絶縁スペーサ２９３５は、ガラスよりも高い熱抵抗を有してもよい。幾つかの実施形態では、冷却要素２９１０ａを使用して、光学撮像対物レンズ１１１０を更に冷却することができる。幾つかの実施形態では、第１の要素２８１０は、熱（例えば、薄くてもよい）を急速に分散させるように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、絶縁スペーサ２９３５は、第１の要素２８１０よりも高い抵抗を有することができ、第２の要素２８３０及び第３の要素２８４０への熱伝達を低減することができる。絶縁スペーサに代えて、又は絶縁スペーサに加えて、第１の要素２８１０と対物レンズ１１１０の残りの部分との間に間隙（例えば、空隙）が配置されてもよい。幾つかの実施形態では、第１の要素２８１０は、温度に反応しない光学特性を有してもよい。幾つかの実施形態では、第１の要素２８１０は、ゼロ又は非常に低い光パワーを有してもよく、例えば、窓又は実質的に平坦な（例えば、平面）要素であってもよく、それにより、温度又は熱誘起寸法変動に対する第１の要素２８１０の感度を低下させる。
図１７Ｃは、システムの温度調節方法の別の実施形態を概略的に示す。システムは、本明細書の基板３１０と、本明細書の光学撮像対物レンズ１１１０と、浸漬流体１１４０と、加熱要素２９１０ｂとを備えることができる。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ１１１０は、所望の温度（例えば、摂氏５０度）又は基板３１０の所望の温度に適合する温度に加熱されてもよい。場合によっては、抵抗ヒータを光学撮像対物レンズに使用することができる。光学撮像対物レンズの加熱は、基板３１０への熱伝達をもたらし得る。場合によっては、熱２９２０が基板３１０に加えられてもよい。幾つかの実施形態では、加熱要素２９１０ｂを使用して、例えば対流によって光学撮像対物レンズに熱を加えることができる。
図１７Ｄは、システムの温度調節方法の別の実施形態を概略的に示す。システムは、本明細書の基板３１０と、本明細書の光学撮像対物レンズ１１１０と、浸漬流体１１４０とを備えることができる。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ１１１０は冷却されてもよい。例えば、冷却された浸漬流体１１４０は、光学撮像対物レンズ１１１０と基板３１０との間で連続的に循環させることができる。場合によっては、本明細書の他の箇所に記載されているように、浸漬流体１１４０は、試薬の使用を最小限に抑えるために再利用されてもよい。幾つかの実施形態では、熱２９２０を基板３１０に加えることができる。
図１７Ｅは、システムの温度調節方法の別の実施形態を概略的に示す。システムは、本明細書の基板３１０と、本明細書の光学撮像対物レンズ１１１０と、浸漬流体１１４０とを備えることができる。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ１１１０は、基板３１０が加熱されている間に冷却されてもよい。例えば、冷却された浸漬流体１１４０は、光学撮像対物レンズ１１１０と基板３１０との間で連続的に循環させることができる。場合によっては、浸漬流体１１４０の流量は、温度勾配２８５０が主に浸漬流体１１４０中に存在し、基板に近い浸漬流体１１４０は高温であるが、光学撮像対物レンズ１１１０に近い浸漬流体１１４０は冷却されるように制御されてもよい。場合によっては、本明細書の他の箇所に記載されているように、浸漬流体１１４０は、試薬の使用を最小限に抑えるために再利用されてもよい。
理解されるように、温度調節及び／又は調節のための機構の任意の組合せを使用することができる。例えば、光学撮像対物レンズは、（ｉ）光学撮像対物レンズから熱を運び去ることができる外層と、（ｉｉ）温度に対して堅牢であるゼロ又は低い光パワーを有する平坦又は平面の第１の要素とを備えることができる。場合によっては、浸漬流体は、導電性外層及び／又は平坦な第１の要素を有する光学撮像対物レンズを使用することに加えて、又はその代わりに加熱されてもよい。同様に、冷却要素は、説明した方法及びシステムのいずれかで実施することができる。温度変調方法の任意の適切な組合せを、本明細書のシステム及び方法と併せて使用することができる。
特定の実施形態では、光学検出システムにおける流体及び気泡の制御のための方法も本明細書に開示される。幾つかの実施形態では、検出方法中に光学撮像対物レンズが使用される。場合によっては、光学撮像対物レンズは基板と接触する流体に浸漬され、光学撮像対物レンズは検出器と光学的に連通している。場合によっては、光学撮像対物レンズは、カメラを備えてもよく、又はカメラに接続されてもよい。場合によっては、カメラ又はカメラを備える光学撮像対物レンズは、基板と流体連通していてもよい。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ又はカメラは、基板から適切な作動距離に配置される。場合によっては、光学撮像対物レンズは流体に浸漬されてもよい。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ又はカメラは、光学撮像対物レンズ又はカメラの出口の周りに流体で満たされたキャビティを維持するように構成されたアダプタを備える。場合によっては、アダプタは、より長い作動距離での基板（又はその被覆されない表面）の撮像を可能にすることができる。アダプタは、光学撮像対物レンズ又はカメラに取り付けられてもよく、又はこれらを包み込んでもよい。場合によっては、アダプタは、浸漬流体と接触する領域などの疎水性領域を含む。疎水性領域は、流体が光学撮像対物レンズの撮像領域に向けられ、又はその近くに留まることを可能にすることができる。例えば、疎水性領域は、光学撮像対物レンズ又はカメラと基板（又はその被覆されない表面）の撮像領域との間に流体の体積を保持するように構成されてもよい。場合によっては、アダプタは、浸漬流体と接触する領域などの親水性領域を含む。親水性領域は、流体が光学撮像対物レンズの撮像領域に向けられ、又はその近くに留まることを可能にすることができる。例えば、親水性領域は、光学撮像対物レンズ又はカメラと基板（又はその被覆されない表面）の撮像領域との間に流体の体積を保持するように構成されてもよい。場合によっては、アダプタは、流体が光学撮像対物レンズ又はカメラの撮像領域に向けられ、又はその近くに留まることを可能にし得る親水性領域及び疎水性領域の両方を含む。
図１９は、光学撮像対物レンズに取り付けられ得る、又は光学撮像対物レンズを収容し得る例示的なアダプタを概略的に示す。アダプタ３１００は、より大きい作動距離（例えば、５００ミクロン超）での基板の撮像を可能にすることができる。場合によっては、アダプタは、光学撮像対物レンズ１１１０の周りに流体で満たされたキャビティを形成することによって、より短い作動距離をシミュレートする。幾つかの実施形態では、アダプタ３１００は、浸漬流体を分注することができる１つ以上の入口ポート３１１０を備える。幾つかの実施形態では、アダプタ３１００はまた、（例えば、出口ポート、追加の入口ポートなど）１つ以上の他のポート３１２０を備える。流体は、光学撮像対物レンズ１１１０を取り囲むキャビティ３１３０に導かれてもよい。場合によっては、流体は浸漬流体であってもよく、基板３１０上に分注されてもよい。場合によっては、アダプタ３１００は、例えば表面張力を介して、アダプタと基板３１０との間に一定量の浸漬流体を保持する。アダプタの使用は、光学撮像対物レンズ１１１０の浸漬流体への浸漬を維持しながら、より大きな作動距離を可能にすることができる。場合によっては、アダプタは、浸漬流体が残っているか、又は光学撮像対物レンズ１１１０の撮像経路に向けられることを可能にする疎水性領域を備えてもよい。
光学撮像対物レンズと基板との間の適切な作動距離は、基板を撮像するための任意の適切な距離であってもよい。場合によっては、１００～５００ミクロン（μｍ）の作動距離が適切である。例えば、適切な作動距離は１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００ミクロンであり得る。場合によっては、作動距離は１００ミクロン未満であり得る。例えば、作動距離は、１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、又は９５ミクロンであり得る。場合によっては、作動距離は５００ミクロンより大きくてもよい。例えば、適切な作動距離は、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０又は１０００ミクロン以上であってもよい。場合によっては、適切な作動距離は、１０００、１５００、２０００、２５００、３０００、３５００、４０００、４５００ミクロン以上であってもよい。場合によっては、光学撮像対物レンズは、長い作動距離の対物レンズであってもよい。例えば、光学撮像対物レンズは、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５ミリメートル（ｍｍ）を超える作動距離を有することができる。
場合によっては、作動距離は、浸漬流体が光学撮像対物レンズと基板との間に保持（例えば、表面張力を介して）され得るように十分に小さくてもよい。場合によっては、浸漬流体が光学撮像対物レンズ又は基板に接触しないように、作動距離を大きくすることができる。場合によっては、浸漬流体が光学撮像対物レンズ及び／又はアダプタと基板との間に保持（例えば、表面張力を介して）され得るように、対物レンズの周りに流体で満たされたキャビティを形成することができるアダプタが対物レンズに追加されてもよい。
幾つかの実施形態では、浸漬流体中に気泡が形成されることがあり、これはシステムの光学性能及び／又は検出性能に影響を及ぼし得る。例えば、光学撮像対物レンズの光路内に気泡が形成される可能性があり、これにより、結像、集束、及び光路（例えば、レーザ、ＬＥＤ、透過光など）の性能が低下する可能性がある。場合によっては、気泡の形成を防止し、及び／又は光路から気泡を除去することが望ましい。したがって、本明細書では、気泡の形成を防止し、光路から気泡を除去するための方法及びシステムが提供される。
図１８は、浸漬流体中の気泡の形成を概略的に示す。本明細書の光学撮像対物レンズ１１１０は、回転可能な基板、平面基板、及び／又は本明細書の任意の基板などの基板３１０の上に配置することができる。本明細書で説明するように、光学撮像対物レンズ１１１０と基板３１０との間に浸漬流体１１４０が配置されている。場合によっては、浸漬流体は気泡３０１０を含んでもよい。気泡３０１０は、光学撮像対物レンズ１１１０の光路に沿って発生する可能性があり、検出方法の撮像性能を低下させる可能性がある。
幾つかの実施形態では、この方法は、気泡形成を防止するための基板改質を含み得る。場合によっては、方法は、撮像に使用する前に浸漬流体を脱気することを含む。場合によっては、基板修正は液浸リソグラフィを含むことができる。場合によっては、レジストなどの疎水性材料を基板の表面上に堆積させることができる。基板の疎水性を高めると、基板の表面上の流体の接触角が増大し、気泡形成が減少し得る。
場合によっては、例えば液浸リソグラフィでは、基板への浸漬流体の曝露を最小限に抑えることが望ましい場合がある。したがって、この方法は、基板との浸漬流体接触の面積及び持続時間を最小限に抑える方法を含むことができる。幾つかの実施形態では、本方法は、浸漬流体を基板上に分注し、浸漬流体を基板からそれぞれ除去する分注ポート及び回収ポートを含む。流体の回収は、圧力又は吸引、重力、遠心力、毛細管力、電気力、磁力などの印加などの様々な手段によって得ることができる。場合によっては、分注及び回収部品を使用して、試薬の使用を最小限に抑えることができる（例えば、浸漬流体）。そのような場合、本明細書の他の箇所に記載されているように、浸漬流体をリサイクルすることができる。
図２１は、基板上に浸漬流体を分注して除去する方法を概略的に示す。基板３１０は、本明細書の任意の基板であってもよい。浸漬流体１１４０は、撮像バッファを含んでもよい。場合によっては、浸漬流体の量の最小化が所望され得るか、又は基板３１０の浸漬流体１１４０への曝露の最小化が所望される。幾つかの実施形態では、この方法は、分注ポート３２１０を通して浸漬流体１１４０を分注することと、回収ポート３２２０を通して浸漬流体１１４０を回収することとを含む。場合によっては、分注ポートは、光学撮像対物レンズ１１１０の近くに配置される。場合によっては、回収ポートは、光学撮像対物レンズ１１１０及び分注ポート３２１０の外側、すなわち半径方向外側に位置する。場合によっては、複数の分注及び回収部品が使用されてもよい。理解されるように、任意の数の分注及び除去ポートを使用することができる。例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００又はそれ以上の分注ポート又は除去ポートを使用することができる。幾つかの実施形態では、使用される分注ポートの数は、使用される除去ポートの数と等しくない場合がある。場合によっては、除去ポートよりも多くの分注ポートを使用することができる。他の場合には、分注ポートよりも多くの除去ポートが使用される。幾つかの実施形態では、分注ポート及び除去ポートは、アダプタ３１００（図１９参照）の一部であってもよい。
幾つかの実施形態では、浸漬流体の流量を制御することにより、気泡の発生を最小限に抑えることができる。場合によっては、例えば液浸リソグラフィでは、流体分注の流量を最適化することができる。例えば、流体分注の流量は、１ピコリットル／分、１０ピコリットル／分、１００ピコリットル／分、１ナノリットル／分、１０ナノリットル／分、１００ナノリットル／分、１マイクロリットル／分、１０マイクロリットル／分、１００マイクロリットル／分、１ミリリットル／分、１０ミリリットル／分、１００ミリリットル／分、又は最大１リットル／分であってもよい。流体分注の流量は、これらの流量のいずれかの間であってもよい。或いは、流体分注の流量は、これらの流量のうちの最大でもいずれでもよい。流速は、気泡の発生が最小限に抑えられるように十分に低くてもよい。幾つかの実施形態では、流量は、空気又は気泡が対物レンズの上方に上昇して光路から離れることを可能にし得る。
幾つかの実施形態では、本方法は、基板上に流体を分注し、次いで光学撮像対物レンズを使用して気泡を移動させることを含むことができる。図２０Ａ－図２０Ｂは、気泡を変位させる方法を概略的に示す。図２０Ａでは、本明細書で説明するように、基板３１０に浸漬流体１１４０が分注されていてもよい。浸漬流体１１４０は、気泡３０１０を含んでもよい。図２０Ｂでは、光学撮像対物レンズ１１１０を浸漬流体１１４０と接触させて、気泡３０１０を移動させることができる。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ１１１０にはアダプタ３１００（図示せず）が取り付けられていてもよい。場合によっては、アダプタ３１００は、複数の分注ポート及び回収ポートを備えてもよい。そのような場合、分注ポート又は回収ポートを使用して、流体（例えば、圧力差、毛管力などを介して）をアダプタ内に、したがって光学撮像対物レンズから引き離すことができる。
幾つかの実施形態では、方法は、気泡形成を防止するため、又は気泡を捕捉又は捕捉するためにアダプタを使用することを含み得る。本明細書に記載されるように、アダプタは、光学撮像対物レンズに取り付けられてもよい。場合によっては、アダプタは浸漬流体とインタフェースすることができる。場合によっては、アダプタは、浸漬流体を基板上に分注することができる分注ポートを備える。幾つかの実施形態では、浸漬流体と接触するアダプタの表面は平坦であってもよい。場合によっては、気泡形成を最小限に抑えるために閉じたキャビティを形成するために、光学撮像対物レンズと基板との間にガラスの薄層を配置することができる。そのような実施形態では、ガラスの薄層を対物レンズとウェハとの間に配置して、閉じたキャビティを形成することができる。閉じたキャビティは、気泡のない浸漬流体で満たされてもよい。ガラスの薄層の他端では、流体をガラスの薄層と基板との間に導入することができる。
幾つかの実施形態では、アダプタを使用して浸漬流体から気泡を除去することができる。場合によっては、アダプタは、１つ以上の分注ポート及び／又は回収ポートを備える。幾つかの実施形態では、分注ポートを使用して浸漬流体を基板上に迅速に流し、それによって、より大きな気泡をより小さな気泡に破壊又は破壊することができ、これは別個の機構によって除去されてもよく、又は破壊されてもよい。また、高速フラッシュは、気泡をアダプタから又は光学撮像対物レンズから押し出すことができる。
幾つかの実施形態では、アダプタは、気泡を除去するために使用され得るポートを備えてもよい。例えば、吸引（すなわち、負圧）ポートを、光学撮像対物レンズに取り付けることができるアダプタ内に配置することができる。幾つかの実施形態では、吸引ポートを使用して、近傍の気泡を除去することができる。他の場合には、アダプタは、基板の別の領域に向かって気泡を移動させるために基板上に流体を迅速に分注する分注ポートを備えてもよい。場合によっては、アダプタは、気泡を吸引するための吸引ポートを備えてもよい。理解されるように、アダプタの特徴（例えば、分注ポート、回収ポート、吸引ポート）の任意の組合せを使用することができる。
幾つかの実施形態では、アダプタは、例えば図２２Ａに示すように、アダプタが浸漬流体と接触する平面に対して平坦であってもよい。幾つかの実施形態では、アダプタは、例えば図２２Ｂに示すように、浸漬流体と接触する平面又は領域に沿って凸状であってもよい。場合によっては、アダプタの底面は浸漬流体と接触してもよく、部分的に、例えば円錐形状に傾斜していてもよい。傾斜した形状は、浸漬流体とアダプタとの間の接触面積を減少させることができる。場合によっては、傾斜形状は、流体を光路に案内又は誘導することができる。場合によっては、光学撮像対物レンズは、基板及び／又は浸漬流体に最も近い部分であってもよい。幾つかの実施形態では、アダプタは、浸漬流体と接触するアダプタの面積を減少させるために、形状が非対称であってもよい。
アダプタが傾斜している幾つかの実施形態では、アダプタと浸漬流体との間の角度は、任意の適切な角度であってもよい。角度は、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０度であってもよい。場合によっては、角度は、最大で１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０度であってもよい。場合によっては、角度は、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０度であってもよい。場合によっては、角度は非整数角度であってもよい。
幾つかの実施形態では、アダプタは、光路から気泡を捕捉して除去することができるトラップを備えることができる。例えば、アダプタは、アダプタの内部領域に気泡を導くことができるキャビティを含むことができる。或いは、キャビティは、気泡の破壊又は気泡の除去を可能にする出口ポートに接続されてもよい。
図２２Ａ－図２２Ｂは、気泡を捕捉するための方法を概略的に示す。図２２Ａは、本明細書の光学撮像対物レンズ１１１０を収容する、本明細書の例示的なアダプタ３１００を示す。アダプタ３１００は、平坦であってもよく、又は傾斜していてもよい（図２２Ｂを参照）。アダプタ３１００は、気泡３０１０を含むことができる浸漬流体１１４０と接触することができる。アダプタ３１００は、同伴気泡３０１０を捕捉することができるキャビティを含むことができる。場合によっては、気泡は、キャビティ内で破壊、破壊、又は破裂する可能性がある。他の場合には、キャビティはポート（図示せず）に接続されてもよい。図２２Ｂでは、アダプタは、傾斜した底部を有することができ、浸漬流体１１４０とアダプタ３１００との間の接触面積を減少させることができる。角度θは、任意の適切又は有用な角度であり得る。
場合によっては、システムの１つ以上の構成要素を（例えば、翻訳される）移動させて気泡を除去することができる。１つの非限定的な例では、光学撮像対物レンズは、基板から離れるように垂直に移動され、次いで撮像位置に再配置されてもよく、それによって同伴気泡が変位及び／又は破損することを可能にする。場合によっては、基板を対物レンズに対して移動させることにより、混入した気泡を変位及び／又は破壊することができる。別の非限定的な例では、基板は、平面内で、例えば円動作又は直線動作で（例えば、図２３Ａ～図２３Ｊに示すように）移動されてもよい。場合によっては、基板の動作は、気泡を変位及び／又は破壊させる剪断力及び速度場を生成し得る。場合によっては、動作平面の組合せを使用することができる。例えば、光学撮像対物レンズ又は基板のいずれか、又は両方は、垂直方向及び平面方向の両方に移動されてもよい。動きの任意のステップにおいて、浸漬流体を基板上に分注することができる。
幾つかの実施形態では、浸漬流体を回収して再利用（又は再循環）することができる。場合によっては、浸漬流体は、リサイクル又は再循環の前に処理されてもよい。処理は、破片の除去、検体（例えば、ヌクレオチド、タンパク質、脂質、炭水化物など）の除去、ビーズの除去、又は任意の他の汚染物質を含み得る。処理は、脱気、脱泡、又は同伴空気の除去を含み得る。理解されるように、任意の処理は、任意の好都合な順序でこれらのプロセスの任意の組合せを含み得る。
光学レイアウト
本開示は、本開示の方法を実施するように設計された光学系を提供する。図４１は、本明細書に開示されるような基板、例えば回転基板を走査するために使用され得る例示的な光学系を示す。光学系は、１つ以上の別個の光路を含むことができる。１つ以上の光路は、鏡像化された光学レイアウトを含むことができる。幾つかの実施形態では、光学系は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５個の異なる光路を含むことができる。例えば、光学系は、図４１に示すように、２つの別個の光路を含むことができる。
光路は、励起経路及び発光経路を含むことができる。励起経路及び発光経路はそれぞれ、基板と光学的に連通する複数の光学素子を備えてもよい。幾つかの実施形態では、励起経路は、励起光源、ビームエキスパンダ素子、ラインシェーパ素子、ダイクロイック、及び対物レンズのうちの１つ以上を含む。幾つかの実施形態では、放出経路は、対物レンズ、ダイクロイック、チューブレンズ、及び検出器のうちの１つ以上を含むことができる。励起経路内の対物レンズは、発光経路内の対物レンズと同じであってもよい。対物レンズは浸漬対物レンズであってもよく、対物レンズは空気対物レンズであってもよい。幾つかの実施形態では、対物レンズは、水、緩衝液、水溶液、油、有機溶媒、屈折率整合流体、又は他の浸漬流体に浸漬される。対物レンズは、１０倍、２０倍、５０倍、又は１００倍の対物レンズであってもよい。
励起経路におけるダイクロイックは、発光経路におけるダイクロイックと同じであってもよい。ダイクロイックは、ショートパスダイクロイックであってもよいし、ロングパスダイクロイックであってもよい。幾つかの実施形態では、ダイクロイックは励起光を通過させ、発光光を反射する。他の実施形態では、ダイクロイックは励起光を反射し、発光光を通過させる。ダイクロイックは、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約３５０ｎｍ、約４００ｎｍ、約４５０ｎｍ、約５００ｎｍ、約５５０ｎｍ、約６００ｎｍ、約６５０ｎｍ、約７００ｎｍ、約７５０ｎｍ、約８００ｎｍ、約８５０ｎｍ、約９００ｎｍ、約９５０ｎｍ、約１０００ｎｍ、約１０５０ｎｍ、又は約１１００ｎｍのカットオフ波長を有し得る。ダイクロイックは、２５０ｎｍ～３００ｎｍ、３００ｎｍ～３５０ｎｍ、３５０ｎｍ～４００ｎｍ、４００ｎｍ～４５０ｎｍ、４５０ｎｍ～５００ｎｍ、５００ｎｍ～５５０ｎｍ、５５０ｎｍ～６００ｎｍ、６００ｎｍ～６５０ｎｍ、６５０ｎｍ～７００ｎｍ、７００ｎｍ～７５０ｎｍ、７５０ｎｍ～８００ｎｍ、８００ｎｍ～８５０ｎｍ、８５０ｎｍ～９００ｎｍ、９００ｎｍ～９５０ｎｍ、９５０ｎｍ～１０００ｎｍ、１０００ｎｍ～１０５０ｎｍ、１０５０ｎｍ～１１００ｎｍ、２５０ｎｍ～４００ｎｍ、３５０ｎｍ～５００ｎｍ、４５０ｎｍ～６００ｎｍ、５５０ｎｍ～７００ｎｍ、６５０ｎｍ～８００ｎｍ、７５０ｎｍ～９００ｎｍ、８５０ｎｍ～１０００ｎｍ、又は９５０ｎｍ～１１００ｎｍのカットオフ波長を有し得る。
励起光源は、光、例えばコヒーレント光を放射するように構成されてもよい。励起光源は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えてもよい。励起光源は、１つ以上のレーザを含んでもよい。励起光源は、１つ以上のシングルモードレーザ源を備えてもよい。励起光源は、１つ以上のマルチモードレーザ源を備えてもよい。励起光源は、１つ以上のレーザダイオードを備えてもよい。レーザは、連続波レーザ又はパルスレーザであってもよい。レーザによって放射される光ビームは、ガウスビーム又はほぼガウスビームであってもよく、ビームは、１つ以上の光学素子（例えば、ミラー、レンズ、プリズム、波長板などである）を使用して操作することができる。例えば、ビームはコリメートされてもよい。場合によっては、ビームを操作してレーザ線（例えば、１つ以上のパウエルレンズ又は円柱レンズを使用すること）を提供することができる。励起光源は、光ファイバに結合されてもよい。
ラインシェーパは、例えば図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、励起光源を１つの軸に沿って拡張するように構成されてもよい。ラインシェーパは、１つ以上のレンズを備えてもよい。幾つかの実施形態では、ラインシェーパは、１つ以上の円柱レンズを含む。１つ以上の円柱レンズは、凸状円柱レンズ、凹状円柱レンズ、又はそれらの任意の組合せであってもよい。幾つかの実施形態では、ラインシェーパは、回転マウント、例えば電動回転マウントに配置される。回転マウントは、励起光源の中心点を実質的にずらすことなく、中心軸を中心として拡張された励起光源を回転させるように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、ラインシェーパ要素は、光学系に対する基板の並進に応答して、それと同時に、又はそれを予期して、中心軸の周りを回転するように構成されてもよい。例えば、ラインシェーパ要素は、回転軸に直接向かっても回転軸から離れてもいない方向に基板が光軸に対して並進すると、拡張された励起光の軸が基板の回転軸に対して定義された配向を維持するように、中心軸の周りを回転することができる。
ビームエキスパンダは、１つ以上のレンズを含むことができる。例えば、ビームエキスパンダは、２つのレンズを備えてもよい。レンズは、異なる焦点距離を有してもよい。幾つかの実施形態では、励起光源により近いレンズは、レンズが励起光源からより遠くにあるより短い焦点距離を有してもよい。ビームエキスパンダは、励起光源を約２倍、約３倍、約４倍、約５倍、約１０倍、約１５倍、又は約２０倍に拡張するように構成されてもよい。ビームエキスパンダは、励起光源をコリメートするように構成されてもよい。ビームエキスパンダは、励起光源を集束させるように構成されてもよい。
チューブレンズは、１つ以上のレンズを含むことができる。例えば、チューブレンズは２つのレンズを含むことができる。レンズは異なる焦点距離を有してもよく、又は２つのレンズは異なる焦点距離を有してもよい。チューブレンズは、励起光源を約２倍、約３倍、約４倍、約５倍、約１０倍、約１５倍、又は約２０倍に拡張するように構成されてもよい。チューブレンズは、出射光をコリメートするように構成されてもよい。チューブレンズは、出射光を集束させるように構成されてもよい。
検出器は、カメラ（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、又はラインスキャン）、フォトダイオード（例えば、アバランシェフォトダイオード）、フォトレジスタ、フォトトランジスタ、又は当技術分野で知られている他の任意の光検出器の任意の組合せを含むことができる。幾つかの実施形態では、検出器は１つ以上のカメラを含むことができる。例えば、カメラは、ＴＤＩラインスキャンカメラなどのラインスキャンカメラを含むことができる。幾つかの実施形態では、ＴＤＩラインスキャンカメラは、図８Ａ～図８Ｄに関して示すように、２つ以上の垂直に配置された画素の行を含むことができる。検出器は、本明細書に記載されるように、接線速度のぼやけを補正するために基板に対して回転するように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、検出器は、光学系に対する基板の並進に応答して、それと同時に、又はそれを予期して回転するように構成されてもよい。例えば、検出器は、回転軸に直接向かっても回転軸から離れてもいない方向に光軸に対して基板を並進させると、撮像視野の軸が基板の回転軸に対して規定の配向を維持するように回転することができる。検出器は、撮像視野が拡張された励起光の軸に対して規定された配向を維持するように、ラインシェーパ素子の回転と同時に回転するように構成されてもよい。検出器は、ライン整形器要素とは独立して回転するように構成されてもよい。
光路は、図４１に示されていない追加の光学部品を含んでもよい。例えば、光路は、追加の分割、反射、集束、拡大、フィルタリング、成形、回転、偏光、又は他の光学素子を含むことができる。
光路内の１つ以上の光学素子は、マウント内に配置されてもよい。マウントは、回転マウントであってもよい。マウントは、キネマティックマウントであってもよい。マウントは、並進マウントであってもよい。マウントは、固定マウントであってもよい。幾つかの実施形態では、マウントは、１つ以上の自由度を有することができる。例えば、マウントは、１次元並進、２次元並進、３次元並進、１次元回転、２次元回転、又は３次元回転のうちの１つ以上を有することができる。
本開示の光学系は、一つ以上のオートフォーカスシステム（図４１には図示せず）を更に備えてもよい。幾つかの実施形態では、光学系内の各光路は、オートフォーカスシステムを含む。オートフォーカスシステムは、オートフォーカス光を対物レンズを通して表面に向けるように構成されたオートフォーカス照明源を備えてもよい。幾つかの実施形態では、オートフォーカス照明源は、赤外線（ＩＲ）レーザ、例えばスペックルフリーＩＲレーザを含んでもよい。オートフォーカス光は、光路内の１つ以上の光学素子を通過してもよい。幾つかの実施形態では、光路は、励起光、発光光、又はオートフォーカス光のうちの１つ以上を差動的に反射又は合成するための１つ以上の光学素子を備える。１つ以上の光学素子は、１つ以上の二色性を備えてもよい。オートフォーカス光は、オートフォーカス検出器に向かって表面から反射、屈折、又は散乱することができる。オートフォーカス検出器は、位置感知検出器であってもよい。オートフォーカス光は、表面が発光検出器（例えば、図４１に示すカメラ）に焦点を合わせているときに、離散位置で自動焦点検出器と一致することができる。オートフォーカス照明源及びオートフォーカス検出器は、対物レンズに対する表面の位置の変化がオートフォーカス検出器上のオートフォーカス照明の位置の変化をもたらすように構成され得る。例えば、表面と対物レンズとの間の距離の変化又は対物レンズに対する表面の傾斜は、オートフォーカス検出器上のオートフォーカス照明位置の変位を引き起こす可能性がある。オートフォーカスシステムは、オートフォーカス検出器上のオートフォーカス照明の位置の変化に応答して、集束システムに信号を送信することができる。集束システムは、表面が発光検出器に焦点を合わせているときに、オートフォーカス検出器上のオートフォーカス照明の位置が離散位置に戻るように、対物レンズに対する表面の位置を調整することができる。
本開示の光学系は、励起光及び出射光が光学素子の略中心を通過するように位置合わせされてもよい。幾つかの実施形態では、励起光は、ラインシェーパを通過した後の励起光の位置がラインシェーパの回転時に実質的に変化しないように、ラインシェーパ要素に対して位置合わせされてもよい。ラインシェーパは、位置合わせ中に回転されてもよく、励起光源、ラインシェーパ、又はその両方の位置は、ラインシェーパの回転時にラインシェーパを通過した後の励起光の位置の動きを最小にするように調整されてもよい。幾つかの実施形態では、検出器の位置は、回転マウントに対して位置合わせされる。例えば、検出器は、検出器の中心を照明し、回転マウントを回転させ、回転マウントの回転時に照明の位置が移動しないようにマウント内の検出器の位置を調整することによって、回転マウント内の中心に置かれる。幾つかの実施形態では、励起光の位置は、２つ以上の点で整列され、それによって位置と角度の両方を規定する。幾つかの実施形態では、出射光の位置は、２つ以上の点で整列され、それによって位置と角度の両方を画定する。
本開示の１つ以上の撮像ヘッドは、基板に対して位置合わせされてもよい。幾つかの実施形態では、１つ以上の撮像ヘッドの位置は、０、１、２、又は３つの並進寸法（例えば、ｘ、ｙ、及びｚ）及び０、１、２、又は３つの回転寸法（例えば、α、β、及びγ）で調整される。幾つかの実施形態では、１つ以上の光学素子の位置は、並進寸法又は回転寸法の任意の組合せで調整することができる。本開示の光学系は、低励起パワーで粗配向されてもよい。本開示の光学系のアライメントは、より高い励起パワーで正確にアライメントされ得る。幾つかの実施形態では、光学系のアライメントは、励起パワーの増大時に変化し得る。幾つかの実施形態では、光学系は、基板の回転、基板の並進、又は１つ以上の撮像ヘッドの並進のうちの１つ以上の間に位置合わせされてもよい。本開示の光学系は、当技術分野で知られている任意のアライメント方法を使用してアライメントされてもよい。
コンピュータ制御システム
本開示は、本開示の方法を実施するようにプログラムされるコンピュータシステムを提供する。図１は、核酸サンプルを配列決定するようにプログラム又は他の方法で構成されたコンピュータシステム１０１を示す。コンピュータシステム１０１は、本開示の方法及びシステムの様々な態様を調整することができる。
コンピュータシステム１０１は、シングルコア又はマルチコアプロセッサ、或いは、並列処理のための複数のプロセッサとなり得る中央処理ユニット（ＣＰＵ、本明細書では「プロセッサ」及び「コンピュータプロセッサ」でもある）１０５を含む。また、コンピュータシステム１０１は、メモリ又は記憶場所１１０（例えば、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、フラッシュメモリ）、電子ストレージユニット１１５（例えば、ハードディスク）、１つ以上の他のシステムと通信するための通信インタフェース１２０（例えば、ネットワークアダプタ）、及び、キャッシュ、他のメモリ、データストレージ、及び／又は、電子ディスプレイアダプタなどの周辺装置１２５も含む。メモリ１１０、ストレージユニット１１５、インタフェース１２０、及び、周辺装置１２５は、マザーボードなどの通信バス（実線）を介してＣＰＵ１０５と通信している。ストレージユニット１１５は、データを記憶するためのデータストレージユニット（又はデータリポジトリ）となり得る。コンピュータシステム１０１は、通信インタフェース１２０の助けを借りて、コンピュータネットワーク（「ネットワーク」）１３０に動作可能に結合することができる。ネットワーク１３０は、インターネット、インターネット及び／又はエクストラネット、或いは、インターネットと通信しているイントラネット及び／又はエクストラネットとなり得る。ネットワーク１３０は、場合によっては、電気通信及び／又はデータネットワークである。ネットワーク１３０は、クラウドコンピューティングなどの分散コンピューティングを可能にし得る１つ以上のコンピュータサーバを含むことができる。ネットワーク１３０は、場合によっては、コンピュータシステム１０１の助けを借りて、ピアツーピアネットワークを実装することができ、これにより、コンピュータシステム１０１に結合されたデバイスがクライアント又はサーバとして動作することが可能になる。
ＣＰＵ１０５は、プログラム又はソフトウェアで具体化することができる一連の機械可読命令を実行することができる。命令は、メモリ１１０などの記憶場所に記憶することができる。命令をＣＰＵ１０５に向けることができ、該命令は、その後、本開示の方法を実施するようにＣＰＵ１０５をプログラムする或いはさもなければ構成することができる。ＣＰＵ１０５によって実行される動作の例としては、フェッチ、デコード、実行、及び、ライトバックを挙げることができる。
ＣＰＵ１０５は、集積回路などの回路の一部となり得る。システム１０１の他の１つ以上の構成要素を回路に含めることができる。場合によっては、回路が特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。
ストレージユニット１１５は、ドライバ、ライブラリ、及び、保存されたプログラムなどのファイルを記憶することができる。ストレージユニット１１５は、ユーザデータ、例えば、ユーザ選択及びユーザプログラムを記憶することができる。コンピュータシステム１０１は、場合によっては、イントラネット又はインターネットを介してコンピュータシステム１０１と通信しているリモートサーバ上に位置されるようなコンピュータシステム１０１の外部にある１つ以上の更なるデータストレージユニットを含むことができる。
コンピュータシステム１０１は、ネットワーク１３０を介して１つ以上のリモートコンピュータシステムと通信することができる。例えば、コンピュータシステム１０１は、ユーザのリモートコンピュータシステムと通信することができる。リモートコンピュータシステムの例としては、パーソナルコンピュータ（ポータブルＰＣなど）、スレート又はタブレットＰＣ（Ａｐｐｌｅ（登録商標）ｉＰａｄ、Ｓａｍｓｕｎｇ（登録商標）Ｇａｌａｘｙ Ｔａｂなど）、電話、スマートフォン（Ａｐｐｌｅ（登録商標）ｉＰｈｏｎｅ、Ａｎｄｒｏｉｄ対応装置、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標）など）又は携帯情報端末が挙げられる。ユーザは、ネットワーク１３０を介してコンピュータシステム１０１にアクセスすることができる。
本明細書の方法は、例えば、メモリ１１０又は電子ストレージユニット１１５などの、コンピュータシステム１０１の電子記憶場所に記憶された機械（例えば、コンピュータプロセッサ）実行可能コードによって実施することができる。機械実行可能コード又は機械可読コードは、ソフトウェアの形で提供できる。使用中、コードはプロセッサ１０５によって実行することができる。場合によっては、コードは、ストレージユニット１１５から取り出され、プロセッサ１０５による即時アクセスのためにメモリ１１０に記憶され得る。状況によっては、電子ストレージユニット１１５を排除することができ、また、機械実行可能命令がメモリ１１０に記憶される。
コードは、事前にコンパイルして、コードを実行するようになっているプロセッサを有するマシンで使用するように構成することもでき、また、実行時にコンパイルすることもできる。コードが事前にコンパイルされた又はコンパイル済みの態様で実行できるようにするべく選択され得るプログラミング言語でコードを供給することができる。
コンピュータシステム１０１など、本明細書で提供されるシステム及び方法の態様は、プログラミングで具体化することができる。技術の様々な態様は、典型的には機械（又はプロセッサ）実行可能コード及び／又はあるタイプの機械可読媒体に保持又は組み込まれる関連データの形の「製品」又は「製造品」と考えることができる。機械実行可能コードは、メモリ（例えば、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ）又はハードディスクなどの電子記憶ユニットに記憶することができる。「ストレージ」タイプの媒体としては、コンピュータ、プロセッサなどの有形メモリのいずれか又は全て、或いは、ソフトウェアプログラミングのためにいつでも持続性ストレージを提供できる、様々な半導体メモリ、テープドライブ、ディスクドライブなどの関連モジュールを挙げることができる。ソフトウェアの全て又は一部は、インターネット又はその他の様々な通信ネットワークを通じて通信される場合がある。そのような通信は、例えば、あるコンピュータ又はプロセッサから別のコンピュータへの、例えば、管理サーバ又はホストコンピュータからアプリケーションサーバのコンピュータプラットフォームへのソフトウェアのロードを可能にし得る。したがって、ソフトウェア要素を担うことができる別のタイプの媒体は、有線及び光の地上回線ネットワークを介して、及び様々なエアリンクを介して、ローカルデバイス間の物理インタフェース全体で使用されるような、光、電気及び電磁波を含む。有線又は無線リンク、光リンクなど、そのような波を運ぶ物理的要素も、ソフトウェアを搭載したメディアとみなすことができる。本明細書中で使用されるコンピュータ又は機械「読み取り可能媒体」などの用語は、持続性の有形な「記憶」媒体に限定されなければ、実行のためにプロセッサに命令を与えることに関与する任意の媒体を指す。
したがって、コンピュータ実行可能コードなどの機械可読媒体は、有形の記憶媒体、搬送波媒体、又は物理的伝送媒体を含むがこれらに限定されない多くの形態をとることができる。不揮発性記憶媒体は、例えば、図面に示されるデータベースなどを実装するために使用され得るような、（１又は複数の）任意のコンピュータなどの任意の記憶装置などの、光ディスク又は磁気ディスクを含む。揮発性記憶媒体は、そのようなコンピュータプラットフォームのメインメモリなどのダイナミックメモリを含む。有形の伝送媒体としては、同軸ケーブル、コンピュータシステム内のバスを構成する配線を含めて、銅線及び光ファイバが挙げられる。搬送波伝送媒体は、電気信号又は電磁信号、又は無線周波数（ＲＦ）及び赤外線（ＩＲ）データ通信中に生成されるような音響波又は光波の形をとることがある。したがって、コンピュータ可読媒体の一般的な形式としては、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、その他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ又はＤＶＤ－ＲＯＭ、その他の光学媒体、パンチカード紙テープ、穴のパターンがある任意の他の物理的な記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ及びＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップ又はカートリッジ、データ又は命令を伝送する搬送波、そのような伝送波を伝送するケーブル又はリンク、又は、コンピュータがプログラミングコード及び／又はデータを読み取ることができるようにする任意の他の媒体が挙げられる。これらの形態のコンピュータ可読媒体の多くは、実行のためにプロセッサに１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを担持することに関与し得る。
コンピュータシステム１０１は、例えば、核酸配列情報をユーザに提供するためのユーザインタフェース（ＵＩ）１４０を備える電子ディスプレイ１３５を含むか、又はそれと通信することができる。ＵＩの例としては、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）やウェブベースのユーザインタフェースが挙げられるが、これらに限定されない。
本開示の方法及びシステムは、１つ以上のアルゴリズムによって実装することができる。アルゴリズムは、中央処理ユニット１０５による実行時にソフトウェアを介して実装することができる。
番号付けされた実施形態
以下の実施形態は、本明細書中に開示される特徴の組合せの非限定的な順列を列挙する。特徴の組合せの他の順列も考えられる。特に、これらの番号付けされた実施形態のそれぞれは、列挙されたそれらの順序とは無関係に、前又は後の全ての番号付けされた実施形態に従属する又は関連すると考えられる。１．表面を走査するための方法において、（ａ）走査システムを使用して表面の一部を含む走査視野を走査するステップであって、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を有する、ステップと、（ｂ）（ｉ）表面を該表面の回転軸を中心に回転させるとともに、（ｉｉ）走査視野に対する表面の並進前、並進中、又は、並進後に、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を実質的に維持するように走査視野を該走査視野の回転軸を中心に回転させるステップとを含む方法。２．走査視野が実質的に直線形状を有する、実施形態１の方法。３．走査視野が長軸を有し、方向性は、表面の回転軸を通過する走査視野の長軸と一致する線を含む、実施形態１の方法。４．走査視野が表面上の円弧をたどる、実施形態１の方法。５．表面を走査するステップは、表面を撮像するステップを含む、実施形態１の方法。６．走査視野が撮像視野を含む、実施形態１の方法。７．走査視野が表面上の走査経路をたどり、走査経路が撮像経路を含む、実施形態１の方法。８．走査システムが撮像システムを備える、実施形態１の方法。９．方向性が走査視野の長軸を含み、長軸は、（ｉ）表面の回転軸及び（ｉｉ）走査視野の回転軸を通過する径方向線と平行である、実施形態１の方法。１０．走査視野に対する表面の並進は、表面の回転軸へ直接に向かわない又は表面の回転軸から離れない方向で並進することを含む、実施形態１の方法。１１．走査視野に対する表面の並進は、並進経路に沿って並進することを含み、並進経路に沿う正味の移動を含む線は、走査視野と表面の回転軸との両方と交差しない、実施形態１の方法。１２．走査視野は、走査視野の回転軸を中心に表面に対して回転する、実施形態１の方法。１３．走査視野の回転軸が表面に対して略垂直である、実施形態１２の方法。１４．走査視野の回転軸が表面の回転軸と略平行である、実施形態１２の方法。１５．走査視野の回転軸が走査視野の対称軸を通過する、実施形態１２の方法。１６．走査視野が対物レンズを回転させることによって回転される、実施形態１の方法。１７．走査視野がレンズを回転させることによって回転される、実施形態１の方法。１８．走査視野がプリズムを回転させることによって回転される、実施形態１の方法。１９．走査視野がミラーを回転させることによって回転される、実施形態１の方法。２０．走査視野がカメラを回転させることによって回転される、実施形態１の方法。２１．走査視野は、回折光学素子（ＤＯＥ）を回転させることによって回転される、実施形態１の方法。２２．走査視野がモータを使用して回転される、実施形態１の方法。２３．表面が略円形であり、走査視野が表面の弦に沿って並進される、実施形態１の方法。２４．表面が略円形であり、走査視野の回転軸が表面の弦に沿って並進される、実施形態１２の方法。２５．弦が表面の回転軸を通過しない、実施形態２４の方法。２６．走査視野が表面を移動させることによって並進される、実施形態１の方法。２７．走査視野が走査システムを移動させることによって並進される、実施形態１の方法。２８．走査視野が表面上の円をたどる、実施形態１の方法。２９．走査視野が表面上の螺旋をたどる、実施形態１の方法。３０．表面を回転させるステップ及び表面を並進させるステップが同時に行われる、実施形態１の方法。３１．表面の並進は、表面の回転軸に対して直線状である、実施形態１の方法。３２．表面の並進は、表面に対して略円形ではない、実施形態１の方法。３３．表面の並進は、走査視野の回転軸と表面の回転軸との間の距離を増大又は減少させる、実施形態１の方法。３４．走査システムは、表面と光学的に連通する対物レンズを備える、実施形態１の方法。３５．走査システムがカメラを備える、実施形態１の方法。３６．走査視野がカメラと光学的に連通する、実施形態１の方法。３７．カメラがラインレートを有する時間遅延積分（ＴＤＩ）カメラである、実施形態３５の方法。３８．カメラがマルチラインＴＤＩカメラである、実施形態３５の方法。３９．カメラがセンサのアレイを備え、走査視野の回転軸がセンサアレイの中心を通過する、実施形態３５の方法。４０．ラインレートは、走査視野が表面に沿って第１の位置から第２の位置まで進んだときにカメラが画像を撮影するように設定され、第２の位置が第１の位置に隣接する、実施形態３７の方法。４１．ラインレートが可変である、実施形態３７の方法。４２．ラインレートは、対物レンズが表面の回転軸からより遠くに位置されるときにより高い、実施形態３７の方法。４３．走査システムがチューブレンズを更に備える、実施形態１の方法。４４．走査システムは、表面と光学的に連通している２つの対物レンズ、すなわち、前記対物レンズ及び第２の対物レンズを備える、実施形態３４の方法。４５．２つの対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の同じ側にある、実施形態４４の方法。４６．２つの対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の反対側にある、実施形態４４の方法。４７．２つの対物レンズが表面上の円形経路をたどる、実施形態４４の方法。４８．円形経路が同心である、実施形態４７の方法。４９．対物レンズ及び第２の対物レンズが交互の円形経路をたどる、実施形態４８の方法。５０．対物レンズは、回転軸により近い円形経路をたどり、第２の対物レンズは、表面の回転軸から遠い円形経路をたどる、実施形態４８の方法。５１．２つの対物レンズは、表面上の個々の螺旋経路をたどる、実施形態４４の方法。５２．螺旋経路が交互に配置される、実施形態５１の方法。５３．螺旋経路が同心であり、対物レンズは、表面の回転軸により近い螺旋経路をたどり、第２の対物レンズは、表面の回転軸からより遠い螺旋経路をたどる、実施形態５１の方法。５４．対物レンズが第１の経路をたどり、第１の経路が走査視野の第１の幅に対応する第１の幅を有し、第２の対物レンズが第２の経路をたどり、第２の経路が第２の走査視野の第２の幅に対応する第２の経路幅を有する、実施形態４４の方法。５５．第１の経路幅及び第２の経路幅は、３０％以下、２０％以下、１０％以下、５％以下、１％以下だけ重なり合う、実施形態５４の方法。５６．走査システムは、表面と光学的に連通する４つの対物レンズを備える、実施形態３４の方法。５７．４つの対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の同じ側に位置される、実施形態５６の方法。５８．４つの対物レンズのうちの最初の２つが表面の第１の側に位置され、４つの対物レンズのうちの２番目の２つは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して第１の側とは反対の表面の第２の側に位置される、実施形態５６の方法。５９．走査システムは、表面と光学的に連通する５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３個、又はそれ以上の対物レンズを備える、実施形態３４の方法。６０．表面が一定の角速度で回転される、実施形態１の方法。６１．カメラは、所定の周波数で画像を撮影するように構成され、表面は、可変角速度で対物レンズに対して回転される、実施形態３５の方法。６２．角速度は、所定の周波数において、走査視野が第１の位置にあるとき及び走査視野が第２の位置にあるときにカメラが画像を撮影するように変更され、第２の位置が第１の位置に隣接する、実施形態３５の方法。６３．照明視野によって画定される表面の一部を照明するステップを更に含む、実施形態１の方法。６４．照明視野がレーザを使用して照明される、実施形態６３の方法。６５．照明視野が発光ダイオード（ＬＥＤ）又はランプを使用して照明される、実施形態６３の方法。６６．レーザの出力は、表面上で一定の輝度を維持するように及び／又はカメラを飽和させないように調整される、実施形態６４の方法。６７．照明視野は、走査視野と少なくとも部分的に重なり合う、実施形態６３の方法。６８．走査視野が照明視野を包含する、実施形態６３の方法。６９．照明視野は、走査視野と実質的に同様の形状を有する、実施形態６３の方法。７０．照明視野が略直線形状である、実施形態６３の方法。７１．照明視野が長軸を有する、実施形態６３の方法。７２．走査システムが複数の照明視野を更に含む、実施形態６３の方法。７３．複数の照明視野のうちの１つ以上が略直線状である形状を有する、実施形態７２の方法。７４．照明視野が表面の回転軸に対して所定の方向性を維持するように照明視野を回転させるステップを更に含む、実施形態６３の方法。７５．照明視野は、走査視野に対して所定の方向性を維持する、実施形態６３の方法。７６．所定の方向性は、表面の回転軸を通過する照明視野の長軸と一致する線を含む、実施形態７４の方法。７７．所定の方向性は、径方向線と平行な照明視野の長軸を含み、径方向線は、表面の回転軸及び照明視野の回転軸を通過する、実施形態７４の方法。７８．走査視野及び照明視野が一緒に回転される、実施形態６３の方法。７９．照明視野の長軸が走査視野の長軸と平行である、実施形態７１の方法。８０．照明視野は、照明視野の回転軸を中心に回転する、実施形態６３の方法。８１．照明視野の回転軸が表面に対して略垂直である、実施形態８０の方法。８２．照明視野の回転軸が表面の回転軸と略平行である、実施形態８０の方法。８３．照明視野の回転軸が照明視野の対称軸を通過する、実施形態８０の方法。８４．照明視野の回転軸が走査視野の回転軸と同じである、実施形態８０の方法。８５．照明視野は、レンズを回転させることによって回転される、実施形態６３の方法。８６．照明視野は、回折光学素子（ＤＯＥ）を回転させることによって回転される、実施形態６３の方法。８７．照明視野は、プリズムを回転させることによって回転される、実施形態６３の方法。８８．照明視野は、ミラーを回転させることによって回転される、実施形態６３の方法。８９．照明視野は、レーザを回転させることによって回転される、実施形態６３の方法。９０．照明視野は、モータを使用して回転される、実施形態６３の方法。９１．第２の走査視野によって画定される表面の第２の部分を走査するステップを更に含む、実施形態１の方法。９２．第２の走査視野が第２の走査システムを使用して走査される、実施形態９１の方法。９３．第２の走査システムは、表面と光学的に連通する第２の対物レンズを備える、実施形態９１の方法。９４．第２の対物レンズが第１の対物レンズとは無関係に合焦される、実施形態９３の方法。９５．第２の対物レンズが第１の対物レンズに対して固定された位置を有する、実施形態９３の方法。９６．第２の走査視野が表面の回転軸に対して方向性を有する、実施形態９１の方法。９７．第２の走査視野が走査視野に径方向で隣接している、実施形態８４の方法。９８．走査視野及び第２の走査視野は、表面の回転軸に対して同じ方向性を有する、実施形態９１の方法。９９．第２の走査視野は、第２の走査視野が表面の回転軸に対して方向性を維持するように、走査視野とは無関係に回転される、実施形態９１の方法。１００．第２の走査視野が走査視野と協調して回転される、実施形態９１の方法。１０１．第１の対物レンズ及び第２の対物レンズは走査モジュールの一部であり、走査モジュールは、表面の回転軸から径方向に延びる線に沿って表面に対して並進される、実施形態９３の方法。１０２．表面が略円形であり、第１の対物レンズ又は第２の対物レンズの少なくともいずれか一方は、表面の回転軸を通過する弦に沿って並進されない、実施形態９３の方法。１０３．第１の対物レンズ及び第２の対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の同じ側にあり、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズはいずれも、表面の回転軸に向かって又は表面の
回転軸から離れるように一緒に並進される、実施形態９３の方法。１０４．第１の対物レンズ及び第２の対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の反対側にある、実施形態９３の方法。１０５．（ｉ）第２の対物レンズが表面の回転軸から離れるように並進されるときに第１の対物レンズが表面の回転軸に向かって並進され、又は、（ｉｉ）第２の対物レンズが表面の回転軸に向かって並進されるときに第１の対物レンズが表面の回転軸から離れるように並進される、実施形態１０４の方法。１０６．表面が略円形であり、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差して表面の回転軸から等距離にある平面の両側で平行な弦に沿って並進される、実施形態９３の方法。１０７．表面が回転モジュールに装着される、実施形態１の方法。１０８．回転モジュールが走査システムに対して並進される、実施形態１０７の方法。１０９．回転モジュールが静止しており、走査モジュールが並進可能である、実施形態１０７の方法。１１０．走査モジュールが静止しており、回転モジュールが並進可能である、実施形態１０７の方法。１１１．回転モジュールがトラックに装着される、実施形態１０７の方法。１１２．走査モジュールが走査モジュールトラックに装着される、実施形態１の方法。１１３．走査モジュールトラックが直線状である、実施形態１１２の方法。１１４．複数の表面が複数の回転モジュールに装着され、複数の回転モジュールがステージに装着され、ステージは、回転モジュールのそれぞれを走査モジュールと光学的に連通させるように回転される、実施形態１０７の方法。１１５．表面を走査した後、回転モジュールが化学モジュールに移動される、実施形態１０７の方法。１１６．第２の表面が走査モジュールと光学的に連通するように第２の回転モジュールを並進させるステップを更に含む、実施形態１０７の方法。１１７．表面が核酸コロニーのアレイを備える、実施形態１の方法。１１８．核酸コロニーがフルオロフォアで標識化される、実施形態１１７記載の方法。１１９．フルオロフォアの強度が核酸コロニーの配列を示す、実施形態１１７の方法。１２０．レーザが第１の波長のフルオロフォアを励起し、カメラが第２の波長のフルオロフォアからの発光を検出する、実施形態１の方法。１２１．レーザが照明視野を照明し、カメラが走査視野を走査する、実施形態１の方法。１２２．走査、表面の回転、走査視野の回転、及び、並進のうちの２つ以上が同時に行われる、実施形態１の方法。１２３．走査、表面の回転、走査視野の回転、及び、並進の３つ以上が同時に行われる、実施形態１の方法。１２４．走査、表面の回転、走査視野の回転、及び、並進が独立して行われる、実施形態１の方法。１２５．ステップ（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップを更に含む、実施形態１の方法。１２６．ステップ（ａ）及び（ｂ）が核酸重合反応においてそれぞれの塩基ごとに繰り返され、それにより、核酸が配列決定される、実施形態１２５の方法。
１２７．表面であって、該表面の回転軸を中心に回転するように構成される表面と、表面と光学的に連通する検出器であって、該検出器が表面の第１の部分を備える走査視野を有する、検出器と、表面の第２の部分を備える照明領域を照明するように構成される照明源であって、照明領域と走査視野とが少なくとも部分的に重なり合い、検出器が、（ｉ）回転軸を中心とした表面の回転中及び（ｉｉ）走査視野に対する表面の並進中に表面の回転軸に対する走査視野の方向性を維持するように構成される、照明源と、を備える走査システム。１２８．走査視野が表面上の円弧をたどる、実施形態１２７の走査システム。１２９．表面を走査することが表面を撮像することを含む、実施形態１２７の走査システム。１３０．走査視野が撮像視野を含む、実施形態１２７の走査システム。１３１．走査視野が表面に沿って走査経路をたどり、走査経路が撮像経路を含む、実施形態１２７の走査システム。１３２．走査システムが撮像システムを備える、実施形態１２７の走査システム。１３３．検出器がラインスキャンカメラを備える、実施形態１２７の走査システム。１３４．ラインスキャンカメラがＴＤＩラインスキャンカメラを備える、実施形態１３３の走査システム。１３５．ＴＤＩラインスキャンカメラが第１のカメラ領域上の第１の走査視野を撮像する、実施形態１３４の走査システム。１３６．ＴＤＩラインスキャンカメラが第２のカメラ領域上の第２の走査視野を撮像する、実施形態１３５の走査システム。１３７．ＴＤＩラインスキャンカメラは、第１のカメラ領域上の第１の走査視野を撮像し、第２のカメラ領域上の第１の走査視野を撮像する、実施形態１３４の走査システム。１３８．第１のカメラ領域及び第２のカメラ領域が異なる波長を検出する、実施形態１３７の走査システム。１３９．第１のカメラ領域及び第２のカメラ領域が異なるダイナミックレンジを検出する、実施形態１３７の走査システム。１４０．表面は、走査視野に対して並進軸に沿って並進するように構成される、実施形態１２７の走査システム。１４１．並進軸は、表面の回転軸及び走査視野の中心点と交差する、実施形態１４０の走査システム。１４２．並進軸は、表面の回転軸及び走査視野の中心点と交差しない、実施形態１４０の走査システム。１４３．走査視野の方向性は、表面の並進時に表面の回転軸に対して第１の方向性から第２の方向性へ変化する、実施形態１４２の走査システム。１４４．走査視野は、表面の回転軸に対して走査視野の回転軸を中心に回転して、表面の回転軸に対して走査視野の方向性を第２の方向性から第１の方向性へ補正するように構成される、実施形態１４３の走査システム。１４５．走査視野は、対物レンズを回転させることによって回転するように構成される、実施形態１４４の走査システム。１４６．走査視野は、レンズを回転させることによって回転するように構成される、実施形態１４４の走査システム。１４７．走査視野は、プリズムを回転させることによって回転するように構成される、実施形態１４４の走査システム。１４８．走査視野は、ミラーを回転させることによって回転するように構成される、実施形態１４４の走査システム。１４９．走査視野は、検出器を回転させることによって回転するように構成される、実施形態１４４の走査システム。１５０．走査視野は、回折光学素子（ＤＯＥ）を回転させることによって回転するように構成される、実施形態１４４の走査システム。１５１．照明源がレーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、実施形態１２７の走査システム。１５２．照明源が略円形の照明プロファイルを含む、実施形態１２７の走査システム。１５３．略円形の照明プロファイルが単一の軸に沿って拡大される、実施形態１２７の走査システム。１５４．略円形の照明プロファイルは、円柱レンズを使用して単一の軸に沿って拡大される、実施形態１５３の走査システム。１５５．略円形の照明プロファイルを有する複数の照明源を更に備え、略円形の照明プロファイルが単一の軸に沿って拡大される、実施形態１５３の走査システム。１５６．照明源が格子を通過する、実施形態１２７の走査システム。１５７．表面の第１の部分は、走査視野に対して移動するように構成される、実施形態１２７の走査システム。１５８．表面の第１の部分の第１の領域は、走査視野に対して第１の速度で移動するように構成され、表面の第１の部分の第２の領域は、走査視野に対して第２の速度で移動するように構成される、実施形態１５７の走査システム。１５９．第１の領域が第２の領域よりも表面の回転軸に近く、第１の速度が第２の速度よりも遅い、実施形態１５８の走査システム。１６０．第１の領域の画像が検出器上で第１の倍率だけ拡大され、第２の領域の画像が検出器上で第２の倍率だけ拡大される、実施形態１５８の走査システム。１６１．第１の倍率及び第２の倍率が異なる、実施形態１６０の走査システム。１６２．レンズ軸が走査視野と検出器との間の光路中に位置されるレンズを更に備え、レンズ軸が表面に対して垂直ではない、実施形態１６１の走査システム。１６３．走査視野と検出器との間の光路中に位置される対物レンズを更に備える、実施形態１２７の走査システム。１６４．対物レンズが表面と流体接触している、実施形態１６３の走査システム。１６５．対物レンズと表面とが異なる温度である、実施形態１６３の走査システム。１６６．表面と対物レンズとに接触する流体の全体にわたって温度勾配を更に含む、実施形態１６３の走査システム。１６７．対物レンズが流体と接触する絶縁スペーサを備える、実施形態１６６の走査システム。１６８．絶縁スペーサが空隙を備える、実施形態１６７の走査システム。１６９．対物レンズが温度勾配を低減するように加熱される、実施形態１６３の走査システム。１７０．対物レンズが温度勾配を増大させるように冷却される、実施形態１６３の走査システム。１７１．流体が回転中に交換するように構成される、実施形態１６３の走査システム。１７２．（ｉ）オートフォーカスシステムを使用して表面の焦点領域を走査して、焦点領域の焦点マップを生成するステップと、（ｉｉ）走査視野を走査しながら、焦点マップに基づいて走査システムに対する表面の焦点を調整するステップとを更に含む、実施形態１の方法。１７３．オートフォーカスシステムを使用して表面の焦点領域を走査しながら、表面が走査視野に対して表面の回転軸を中心に回転する、実施形態１７２の方法。１７４．焦点領域が走査視野を含む、実施形態１７２の方法。１７５．焦点領域は、走査視野に近接した視野を含む、実施形態１７２の方法。１７６．焦点領域が走査視野を含まない、実施形態１７５の方法。１７７．焦点領域が走査の前に走査される、実施形態１７２の方法。１７８．焦点領域が走査中に走査される、実施形態１７２の方法。１７９．対物レンズは、表面が対物レンズに対して表面の回転軸を中心に回転される間、表面との流体接触を維持するように構成される、実施形態１６４の走査システム。１８０．対物レンズは、表面との流体接触から離れて再び流体接触に突入するように表面に対してほぼ垂直な方向に移動するべく構成される、実施形態１６４の走査システム。１８１．対物レンズは、対物レンズが表面との流体接触から離れるときに対物レンズに付着した流体の液滴を保持するように構成される、実施形態１８０の走査システム。１８２．対物レンズは、対物レンズが表面との流体接触に再び突入するときに表面と対物レンズとの間で気泡を移動させるように構成される、実施形態１８１の走査システム。１８３．対物レンズに取り付けられるとともに気泡の移動を促進するように構成されるアダプタを更に備える、実施形態１８２の走査システム。１８４．表面を取り囲むチャンバと、チャンバの外側と比較してチャンバ内でより高い湿度を維持するように構成される対物レンズとを更に備える、実施形態１６３の走査システム。１８５．チャンバは、流体を収集するように構成されるリザーバを表面の下方に備える、実施形態１８４の走査システム。１８６．リザーバが流体レベルを含み、リザーバがほぼ一定の流体レベルを維持するように構成される、実施形態１８５の走査システム。１８７．リザーバは、リザーバによって収集される流体の量にほぼ等しい量の流体を分注するように構成される、実施形態１８６の走査システム。１８８．チャンバの上部が第１の温度に保持され、対物レンズが第２の温度に保持され、表面が第３の温度に保持され、リザーバが第４の温度に保持される、実施形態１８５の走査システム。１８９．第１の温度が第２の温度よりも高い、実施形態１８８の走査システム。１９０．第３の温度が第４の温度よりも低い、実施形態１８８の走査システム。第２温度は、第３の温度よりも高く、第１の温度よりも低い、実施形態１８８の走査システム。
更なる番号付けさられた実施形態
以下の実施形態は、本明細書中に開示される特徴の組合せの非限定的な順列を列挙する。特徴の組合せの他の順列も考えられる。特に、これらの番号付けされた実施形態のそれぞれは、列挙されたそれらの順序とは無関係に、前又は後の全ての番号付けされた実施形態に従属する又は関連すると考えられる。１．核酸分子を配列決定するための方法であって、ａ．被覆されない表面上に核酸分子のアレイを設けるステップと、ｂ．摂氏２５度の温度で測定されるときに少なくとも１ナノリットル／秒の速度で被覆されない表面上にわたって溶液の層を分散させるステップであって、溶液が、核酸分子アレイの核酸分子に対して相補的である成長中の核酸鎖に組み込む少なくとも１つのヌクレオチドを含む試薬を含む、ステップと、ｃ．成長中の核酸鎖に組み込まれるヌクレオチドを示す１つ以上の信号を検出するステップとを含む、方法。２．被覆されない表面が大気に晒される、実施形態１の方法。３．層が第１の表面及び第２の表面を備え、第１の表面が被覆されない表面と接触し、第２の表面がガスと接触する、実施形態１又は２の方法。４．被覆されない表面がフローセルではない、実施形態１から３のいずれか１つの方法。５．被覆されない表面は、被覆されない表面に面する表面を有さない、実施形態１から４のいずれか１つの方法。６．被覆されない表面が略平面である、実施形態１から５のいずれか１つの方法。７．層は、被覆されない表面上で約１００マイクロメートル（μｍ）未満の厚さを有する、実施形態１から６のいずれか１つの方法。８．（ｂ）は、非固体隙間の全体にわたって被覆されない表面に溶液を分散させるステップを含む、実施形態１から７のいずれか１つの方法。９．複数の異なる溶液を用いて（ｂ）を繰り返すステップを更に含み、複数の異なる溶液の各溶液は、それ自体の専用の流体を使用して被覆されない溶液上にわたって分散される、実施形態１から８のいずれか１つの方法。１０．溶液の層は、被覆されない表面を回転させることによって被覆されない表面上にわたって分散される、実施形態１から９のいずれか１つの方法。１１．覆われない表面は、回転中心軸から離れる方向に沿って溶液を方向付ける第１の角速度で回転される、実施形態１から１０のいずれか１つの方法。１２．溶液がチキソトロピー性である流体を含む、実施形態１から１１のいずれか１つの方法。１３．被覆されない表面は、（ｂ）における外縁を越えて流れる溶液の量が減少されるように、被覆されない表面の外縁付近にリムを備える、実施形態１から１２のいずれか１つの方法。１４．溶液の粘度は、（ｂ）において分注された溶液の約５０％未満が（ｂ）の外縁を越えて流れるように選択される、実施形態１から１３のいずれか１つの方法。１５．（ｃ）は、被覆されない表面がカメラに近接している間に被覆されない表面を第２の角速度で回転させることによって実行される、実施形態１から１４のいずれか１つの方法。１６．被覆されない表面が折り曲げ又は屈曲可能である、実施形態１から１５のいずれか１つの方法。１７．被覆されない表面がテクスチャード加工又はパターン形成される、実施形態１から１６のいずれか１つの方法。１８．溶液の層は、被覆されない表面を溶液のリザーバに通して溶液のリザーバと接触させることによって被覆されない表面上にわたって分散される、実施形態１から１７のいずれか１つの方法。１９．（ｃ）は、被覆されない表面をカメラ下に通すことによって実行される、実施形態１から１８のいずれか１つの方法。２０．被覆されない表面は、複数の回転リールに逆らって移動することにより、溶液を含む一連の溶液を通じて移動する、実施形態１から１９のいずれか１つの方法。２１．一連の溶液は、ヌクレオチドのうちの１つ（Ａ、Ｔ／Ｕ、Ｃ又はＧ）を成長中の核酸鎖に組み込むのに十分な試薬を有する一連のヌクレオチド溶液を含む、実施形態２０の方法。２２．被覆されない表面は、ヌクレオチド溶液のそれぞれの後に洗浄溶液に通されて洗浄溶液と接触する、実施形態２１の方法。２３．被覆されない表面は、洗浄溶液のそれぞれを通過した後に撮像される、実施形態２２の方法。２４．溶液の層は、表面上にわたって溶液を噴射することによって被覆されない表面上に分散される、実施形態１から２３のいずれか１つの方法。２５．溶液の層は、被覆されない表面を振動に晒すことによって被覆されない表面上にわたって分散される、実施形態１から２４のいずれか１つの方法。２６．溶液の層は、被覆されない表面上にわたって所定量の溶液を移動させるべくガスを吹き付けることによって被覆されない表面上にわたって分散される、実施形態１から２５のいずれか１つの方法。２７．溶液を固体表面と接触させて固体表面を被覆されない表面の全体にわたって移動させることによって溶液の層が被覆されない表面上にわたって分散される、実施形態１から２６のいずれか１つの方法。２８．被覆されない表面が大気を取り囲むハウジング内に収容され、大気が周囲大気よりも高い湿度を有する、実施形態１から２７のいずれか１つの方法。２９．被覆されない表面上に分散された溶液の層の量における約５０％未満が（ｃ）の前に蒸発する、実施形態１から２８のいずれか１つの方法。３０．溶液は、溶液の蒸発速度を低下させるように構成される試薬を含む、実施形態１から２９のいずれか１つの方法。３１．溶液がグリセロールを含む、実施形態３０の方法。３２．被覆されない表面が露点付近の温度に維持される、実施形態１から３１のいずれか１つの方法。３３．ハウジングは、被覆されない表面とは別個の第２の表面を含み、第２の表面は、（ｉ）第２の表面上の凝縮を促進される、及び／又は、（ｉｉ）被覆されない表面上又は表面の上方の凝縮を抑制する温度を有する、実施形態２８から３２のいずれか１つの方法。３４．ハウジングは、凝縮物を被覆されない表面から離れるように方向付けるべく成形される壁を備える、実施形態３３の方法。３５．流体は、凝縮物を被覆されない表面から離れるように方向付けるべくハウジング内で流れる、実施形態３３から３４のいずれか１つの方法。３６．（ｃ）は、被覆されない表面と流体連通するカメラによって実行される、実施形態１から３５のいずれか１つの方法。３７．カメラは、カメラと被覆されない表面との間に浸漬流体を保持及び／又は補充するように構成されるアダプタを含む、実施形態３６の方法。３８．アダプタの疎水性又は親水性は、カメラと被覆されない表面との間に所定量の流体を保持するように選択される、実施形態３７の方法。３９．カメラと被覆されない表面との間に捕捉される１つ以上の気泡を除去するステップを更に含む、実施形態３６から３８のいずれか１つの方法。４０．カメラが少なくとも約０．１０の開口数を有する、実施形態３６から３９のいずれか１つの方法。４１．カメラが単一波長を検出する、実施形態３６から４０のいずれか１つの方法。４２．カメラが意図的なぼけを有する、実施形態３６から４１のいずれか１つの方法。４３．（ｂ）及び（ｃ）を繰り返すステップを更に含む、実施形態１から４２のいずれか１つの方法。４４．（ｂ）及び（ｃ）は、（ｂ）の最中に分散された４つのヌクレオチド溶液のそれぞれごとに繰り返される、実施形態１から４３のいずれか１つの方法。４５．（ｂ）は、約３０秒（ｓ）未満の期間内に少なくとも２回繰り返される、実施形態１から４４のいずれか１つの方法。４６．（ｂ）が約３０秒（ｓ）未満の期間内に行われる、実施形態１から４５のいずれか１つの方法。４７．溶液は、可逆的に終結するヌクレオチドではない複数のヌクレオチドを含む、実施形態１から４６のいずれか１つの方法。４８．溶液は、標識化される複数のヌクレオチドを含む、実施形態１から４７のいずれか１つの方法。４９．（ｃ）の後に標識化される複数のヌクレオチドのうちの１つのヌクレオチドから標識を切断するステップを更に含む、実施形態４８記載の方法。５０．溶液は、標識化されない複数のヌクレオチドを含む、実施形態１から４９のいずれか１つの方法。５１．（ｂ）と（ｃ）との間で、溶液から組み込まれないヌクレオチドを被覆されない表面から洗い落とすステップを更に含む、実施形態１から５０のいずれか１つの方法。５２．（ｂ）の後に溶液の少なくとも一部を収集するステップを更に含む、実施形態１から５１のいずれか１つの方法。５３．（ｂ）の後に溶液から試薬を回収するステップを更に含む、実施形態１から５２のいずれか１つの方法。５４．溶液が複数のヌクレオチドを含み、ヌクレオチドの少なくとも５０％が天然ヌクレオチドである、実施形態１から５３のいずれか１つの方法。５５．１つ以上の信号が蛍光信号である、実施形態１から５４のいずれか１つの方法。５６．溶液がポリメラーゼを含み、ポリメラーゼが天然である、実施形態１から５５のいずれか１つの方法。５７．溶液がポリメラーゼを含み、（ｂ）及び（ｃ）のそれぞれの反復後にポリメラーゼが補充されない、実施形態１から５６のいずれか１つの方法。５８．溶液がポリメラーゼを含み、ポリメラーゼが（ｃ）の後に核酸分子に付着されたままである、実施形態１から５７のいずれか１つの方法。５９．核酸分子のアレイが被覆されない表面に付着される、実施形態１から５８のいずれか１つの方法。６０．核酸分子のアレイの核酸が、被覆されない表面上に配置されるビーズに付着される、実施形態１から５９のいずれか１つの方法。６１．複数の核酸サンプルを処理するための方法であって、（ａ）前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルが、核酸分子の第１のセットを含む第１の核酸サンプルと、核酸分子の第２のセットを含む第２の核酸サンプルとを含み、前記複数の核酸サンプルの各サンプルが識別可能なサンプル源を有する、ステップと、（ｂ）前記第１の核酸サンプルを核酸分子の前記第１のセットの第１のアレイとして基板の第１の領域に装填するとともに、前記第２の核酸サンプルを核酸分子の前記第２のセットの第２のアレイとして前記基板の第２の領域に装填するステップであって、前記第１の領域が前記第２の領域とは異なる、ステップと、（ｃ）前記基板の全体にわたって溶液を分散させるステップであって、前記溶液が前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、（ｄ）前記試薬と前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子との間の反応を示す１つ以上の信号を検出するステップと、（ｅ）少なくとも部分的に、（ｉ）前記１つ以上の信号、及び、（ｉｉ）前記第１の領域及び前記第２の領域からの位置であって、該位置から前記１つ以上の信号が検出される、位置に基づいて、前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルを分析するとともに、（１）前記第１の核酸サンプルに由来するものとして前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第１のサブセットを決定する、及び、（２）前記第２の核酸サンプルに由来するものとして前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第２のサブセットを決定するステップとを含む方法。６２．前記核酸サンプルは、ビーズに付着される核酸分子を含む、実施形態６１の方法。６３．（ｅ）における前記決定は、前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子のバーコード配列を決定することなく実行される、実施形態６１の方法。６４．核酸分子の前記第１のセット及び核酸分子の前記第２のセットは、起源核酸サンプルを示すバーコード配列を有さない、実施形態６３の方法。６５．前記第１の領域及び前記第２の領域が前記基板の同じ表面上にある、実施形態６１の方法。６６．（ｅ）における前記分析は、前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子を配列決定するステップを含む、実施形態６１の方法。６７．前記溶液は、前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子のうちの１つの核酸分子に対して相補的な成長中の核酸鎖に少なくとも一つのヌクレオチドを組み込むのに十分な試薬を含む、実施形態６６の方法。６８．前記核酸分子に関する配列決定情報を与えるために、前記溶液中に様々なヌクレオチドを伴って（ｃ）～（ｅ）を繰り返
すステップを更に含む、実施形態６７の方法。６９．前記複数の核酸サンプルがｎ個の数の核酸サンプルを含み、（ｂ）は、前記ｎ個の数の核酸サンプルを前記基板のｎ個の数の別個の領域に装填するステップを含む、実施形態６１の方法。７０．ｎが少なくとも３である、実施形態６９の方法。７１．ｎが少なくとも５である、実施形態６９の方法。７２．ｎが少なくとも１０である、実施形態６９の方法。７３．前記第１の核酸サンプル又は前記第２の核酸サンプルが１０００個の核酸分子を含む、実施形態６１の方法。７４．前記第１の核酸サンプル又は前記第２の核酸サンプルが１００００個の核酸分子を含む、実施形態７３の方法。７５．前記第１の核酸サンプル又は前記第２の核酸サンプルが１０００００個の核酸分子を含む、実施形態７４の方法。７６．（ｂ）は、ディスペンサから空隙を通じて前記基板に前記第１の核酸サンプルを堆積させるステップを含む、実施形態６１の方法。７７．（ｂ）は、閉鎖されたフローセルを介して前記基板に前記第１の核酸サンプルを堆積させるステップを含む、実施形態６１の方法。７８．前記第１の領域及び前記第２の領域が異なるサイズを有する、実施形態６１の方法。７９．前記第１の領域及び前記第２の領域が同じサイズを有する、実施形態６１の方法。８０．前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記基板上に異なる数の個別にアドレス可能な位置を含む、実施形態６１の方法。８１．前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記基板上の同じ数の個別にアドレス可能な位置を含む、実施形態６１の方法。８２．（ｂ）に続いて、核酸分子の前記第１のセットが複数のビーズに付着され、これらの複数のビーズが前記基板に固定される、実施形態６１の方法。８３．前記複数のビーズのうちの１つのビーズは、それに付着された複数の核酸分子を備え、前記複数の核酸分子が核酸分子のコロニーを備える、実施形態８２の方法。８４．前記核酸分子のコロニーは、核酸分子の前記第１のセットの核酸分子に由来する増幅産物である、実施形態８３の方法。８５．前記複数の核酸分子が（ｂ）の前に前記ビーズに付着され、（ｂ）は、前記複数のビーズを前記基板に分注するステップを含む、実施形態８３の方法。８６．（ｂ）に続いて、核酸分子の前記第２のセットが第２の複数のビーズに付着され、これらの第２の複数のビーズが前記基板に固定される、実施形態８２の方法。８７．前記基板は、複数の個別にアドレス可能な位置を含む、実施形態６１の方法。８８．前記複数の個別にアドレス可能な位置のうちの１つの個別にアドレス可能な位置は、前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子のうちの１つの核酸分子と会合するように構成される、実施形態８７の方法。８９．前記個別にアドレス可能な位置がビーズと会合するように構成され、前記ビーズがそれに付着された前記核酸分子を含む、実施形態８８の方法。９０．前記ビーズは、それに付着された前記核酸分子を含む、複数の核酸分子を備える、実施形態８９の方法。９１．前記複数の核酸分子は、前記核酸分子に由来する増幅産物である核酸分子のコロニーを備える、実施形態９０の方法。９２．核酸分子の前記第１のセットが第１の複数のビーズに付着され、核酸分子の前記第２のセットが第２の複数のビーズに付着され、前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズが前記複数の個別にアドレス可能な位置に会合される、実施形態８９の方法。９３．前記第１の複数のビーズと前記第２の複数のビーズとが区別可能である、実施形態９２の方法。９４．前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズが異なる波長の信号を放出する、実施形態９３の方法。９５．前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズが異なる強度の信号を放出する、実施形態９３の方法。９６．（ｂ）に続いて、前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズと会合されない個別にアドレス可能な位置を、前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズと会合されない前記個別にアドレス可能な位置に対する後続のサンプルビーズの会合を不可能にするのに十分な条件に供するステップを更に含む、実施形態９２の方法。９７．（ｂ）に続いて、前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズと会合されない個別にアドレス可能な位置がブランクビーズと会合されるように、前記基板を複数のブランクビーズと接触させるステップを更に含む、実施形態９６の方法。９８．前記複数のブランクビーズは、前記複数の個別にアドレス可能な位置に関して、前記第１の複数のビーズ又は前記第２の複数のビーズよりも高い親和性を有する、実施形態９７の方法。９９．前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルが蛍光色素によって区別可能である、実施形態６１の方法。１００．前記核酸分子がそれぞれ、６塩基長以下の合成配列を備える、実施形態６１の方法。１０１．前記合成配列が４塩基長以下である、実施形態１００の方法。１０２．前記合成配列が２塩基長以下である、実施形態１０１の方法。１０３．前記合成配列が、１塩基長以下である、実施形態１０２の方法。１０４．前記核酸分子の総数は、固有合成配列の総数よりも多い、実施形態１００の方法。１０５．前記複数の核酸サンプルの同じ核酸サンプルに由来する核酸分子のサブセットがそれぞれ共通の合成配列を備え、この共通の合成配列は、異なる核酸サンプルに由来する核酸分子の他のサブセットの合成配列とは異なる、実施形態１００の方法。１０６．前記基板を前記基板の基準軸に対して回転させるステップを更に含む、実施形態６１の方法。１０７．前記回転は、（ｃ）における前記分散の後に実行される、実施形態１０６の方法。１０８．前記回転は、（ｃ）における前記分散中に実行される、実施形態１０６の方法。１０９．前記回転が、（ｃ）における前記分散の前に実行される、実施形態１０６の方法。１１０．（ｃ）における前記分散は、前記回転からの遠心力に起因する前記基板上の第１の位置から前記基板上の第２の位置への前記溶液の移動を含み、前記第１の位置及び前記第２の位置が前記基準軸から異なる径方向距離を有する、実施形態１０６の方法。１１１．前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記基板上に前記基準軸から少なくとも１ミリメートル（ｍｍ）の距離を隔てて配置される、実施形態１０６の方法。１１２．前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記基板上に前記基準軸から少なくとも１センチメートル（ｃｍ）の距離を隔てて配置される、実施形態１１１の方法。１１３．前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記基板の中心軸に対して前記基板の周りに径方向で配置される、実施形態６１の方法。１１４．前記基板は、前記第１の領域及び前記第２の領域を含む、複数の径方向に交互に配置された領域を備え、前記複数の径方向に交互に配置された領域は、第１のタイプの領域の第１のセット及び第２のタイプの領域の第２のセットを備える、実施形態１１３の方法。１１５．領域の前記第１のセットは、領域の前記第２のセットとは化学的に異なる、実施形態１１３の方法。１１６．領域の前記第１のセットと領域の前記第２のセットとがバリアによって分離される、実施形態１１３の方法。１１７．領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のタイプは、領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のセットに装填された核酸サンプルによってのみ区別可能である、実施形態１１３の方法。１１８．前記第１の領域と前記第２の領域とが直接に隣接している、実施形態６１の方法。１１９．前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記基板上の他の領域によって分離される、実施形態６１の方法。１２０．前記第１の領域と前記第２の領域とが重なり合う、実施形態６１の方法。１２１．（ｅ）において、前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットは、前記第１の領域と前記第２の領域との境界の０．５ミリメートル（ｍｍ）以内に近接して位置される前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第３のサブセットを含まない、実施形態６１の方法。１２２．（ｂ）は、（ｃ）又は（ｄ）が実行される第２のステーションとは異なる第１のステーションで実行される、実施形態６１の方法。１２３．前記基板が物理的境界を備え、前記物理的境界は、前記基板を空間的に指標付けするための基準として使用される、実施形態６１の方法。１２４．前記境界は、前記基板上の窪み、切り欠き、物理的特徴、色素、及び、インクのうちの１つ以上を備える、実施形態１２３の方法。１２５．前記境界が対照核酸サンプルを備える、実施形態１２３の方法。１２６．前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記基板上のバリアによって分離される、実施形態６１の方法。１２７．前記バリアは、（ｃ）又は（ｄ）の間、前記基板に固定されたままである、実施形態１２６の方法。１２８．前記バリアは、（ｃ）及び（ｄ）の間、前記基板に固定されたままである、実施形態１２７の方法。１２９．前記バリアが除去可能である、実施形態１２６の方法。１３０．（ｂ）の後に前記バリアを除去するステップを更に含む、実施形態１２９の方法。１３１．前記バリアが溶解する、実施形態１３０の方法。１３２．前記バリアが蒸発する、実施形態１３０の方法。１３３．前記バリアが昇華する、実施形態１３０の方法。１３４．前記バリアが溶融する、実施形態１３０の方法。１３５．前記バリアが射出成形ガイドを備える、実施形態１２６の方法。１３６．前記バリアがポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含む、実施形態１２６の方法。１３７．前記バリアが粘性溶液を含む、実施形態１２６の方法。１３８．前記粘度が温度に比例して変化する、実施形態１３７の方法。１３９．前記バリアは、前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルを含む装填溶液と混和しない流体を含む、実施形態１２６の方法。１４０．前記バリアが疎水性領域を含み、前記第１の領域及び前記第２の領域が親水性領域を含む、実施形態１２６の方法。１４１．前記バリアがエアナイフを備える、実施形態１２６の方法。１４２．（ｂ）の前に、前記基板は、前記基板が１つ以上のマスキングされた領域のサブセット及び１つ以上のマスキングされない領域のサブセットを備えるように、１つ以上のマスクでマスキングされ、１つ以上のマスキングされない領域の前記サブセットが前記第１の領域及び前記第２の領域を備える、実施形態６１の方法。１４３．（ｂ）の前に前記基板を前記１つ以上のマスクでマスキングするステップを更に含む、実施形態１４２の方法。１４４．（ｂ）に続いて、前記基板を前記１つ以上のマスクから脱マスキングするステップと、第３の核酸サンプルを前記１つ以上のマスキングされた領域の第３の領域に装填するステップとを更に含む、実施形態１４２の方法。１４５．（ｂ）は、（ｉ）前記基板が１つ以上のマスキングされた領域のサブセット及び１つ以上のマスキングされない領域のサブセットを備えるように、前記基板を前記１つ以上のマスクでマスキングするステップであって、１つ以上のマスキングされない領域の前記サブセットが前記第１の領域を備え、１つ以上のマスキングされた領域の前記サブセットが前記第２の領域を備える、ステップと、（ｉｉ）前記第１の核酸サンプルを装填するステップと、（ｉｉｉ）前記１つ以上のマスクから前記基板を脱マスキングするステップと、（ｉｖ）前記第２の核酸サンプルを装填するステップとを含む、実施形態６１の方法。１４６．（ｂ）は、前記基板を、前記第１の核酸サンプルを含む第１の装填流体及び前記第２の核酸サンプルを含む第２の装填流体と接触させるステップを含み、前記第１の装填流体と前記第２の装填流体とが混和しない、実施形態６１の方法。１４７．（ｂ）は、前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルを同時に装填するステップを含む、実施形態６１の方法。１４８．（ｂ）は、前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルを別個の時間に装填するステップを含む、実施形態６１の方法。１４９．前記第１の核酸サンプルは、前記第２の核酸サンプルの装填前に装填される、実施形態１４８の方法。１５０．前記第１の核酸サンプルの装填と前記第２の核酸サンプルの装填との間に前記基板が乾燥される、
実施形態１４９の方法。１５１．（ｂ）は、磁場を印加して前記第１の核酸サンプルを前記基板へ方向付けるステップを含む、実施形態６１の方法。１５２．前記磁場が１つ以上の磁石によって印加される、実施形態１５１の方法。１５３．核酸分子の前記第１のセットが複数の磁性ビーズに付着される、実施形態１５１の方法。１５４．前記第１の核酸サンプルを含む装填流体が強磁性流体を含む、実施形態１５１の方法。１５５．（ｂ）の前に、温度を使用して前記第１の領域又は前記第２の領域を装填のために活性化させるステップを更に含む、実施形態６１の方法。１５６．（ｂ）の前に、電磁放射線を使用して前記第１の領域又は前記第２の領域を装填のために活性化させるステップを更に含む、実施形態６１の方法。１５７．前記第１の領域が前記第１の核酸サンプルを引き付ける、実施形態６１の方法。１５８．前記第２の領域が前記第１の核酸サンプルを反発させる、実施形態６１の方法。１５９．前記基板は、前記第１の核酸サンプルを反発させる第３の領域を備える、実施形態６１の方法。１６０．（ｂ）に続いて、前記第１の領域又は前記第２の領域と会合されない核酸分子を前記基質から洗浄するステップを更に含む、実施形態６１の方法。１６１．前記洗浄が吸引を含む、実施形態１６０の方法。１６２．複数の核酸サンプルを処理するための方法であって、（ａ）前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルが、核酸分子の第１のセットを含む第１の核酸サンプルと、核酸分子の第２のセットを含む第２の核酸サンプルとを含む、ステップと、（ｂ）前記第１の核酸サンプルを基板上に装填して、核酸分子の前記第１のセットを個別にアドレス可能な位置の第１のアレイに会合させるステップと、（ｃ）個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイを識別するために前記基板を撮像するステップと、（ｄ）前記第２の核酸サンプルを基板上に装填して、核酸分子の前記第２のセットを、個別にアドレス可能な位置の第２のアレイに会合させるステップと、（ｅ）個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイを識別するために前記基板を撮像するステップと、（ｆ）前記溶液を前記基板の全体にわたって分散させるステップであって、前記溶液が、前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、（ｇ）前記試薬と前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子との間の反応を示す１つ以上の信号を検出するステップと、（ｈ）（ｉ）前記１つ以上の信号、及び、（ｉｉ）前記１つ以上の信号が検出される、個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイからの位置に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルを分析するとともに、（１）前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第１のサブセットを前記第１の核酸サンプルに由来するものとして決定し、及び、（２）前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第２のサブセットを前記第２の核酸サンプルに由来するものとして決定する、ステップとを含む方法。１６３．（ｈ）における前記分析は、前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子を配列決定することを含む、実施形態１６２の方法。１６４．前記溶液は、前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子のうちの１つの核酸分子に対して相補的な成長中の核酸鎖に少なくとも１つのヌクレオチドを組み込むのに十分な試薬を含む、実施形態１６３の方法。１６５．前記核酸分子に関する配列決定情報を提供するために前記溶液中に様々なヌクレオチドを伴って（ｆ）～（ｈ）を繰り返すステップを更に含む、実施形態１６４の方法。１６６．前記複数の核酸サンプルがｎ個の数の核酸サンプルを含み、（ｂ）は、前記ｎ個の数の核酸サンプルを前記基板のｎ個の数の別個の領域に装填するステップを含む、実施形態１６２の方法。１６７．ｎが少なくとも３である、実施形態１６６の方法。１６８．ｎが少なくとも５である、実施形態１６６の方法。１６９．ｎが少なくとも１０である、実施形態１６６の方法。１７０．前記第１の核酸サンプル又は前記第２の核酸サンプルが１０００個の核酸分子を含む、実施形態１６２の方法。１７１．前記第１の核酸サンプル又は前記第２の核酸サンプルが１００００個の核酸分子を含む、実施形態１７０の方法。１７２．前記第１の核酸サンプル又は前記第２の核酸サンプルが１０００００個の核酸分子を含む、実施形態１７１の方法。１７３．（ｂ）は、ディスペンサから空隙を通じて前記基板に前記第１の核酸サンプルを堆積させるステップを含む、実施形態１６２の方法。１７４．（ｂ）は、閉鎖されたフローセルを介して前記基板に前記第１の核酸サンプルを堆積させるステップを含む、実施形態１６２の方法。１７５．個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイと個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイとが異なるサイズを有する、実施形態１６２の方法。１７６．個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイと個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイとが同じサイズを有する、実施形態１６２の方法。１７７．個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイは、前記基板上に異なる数の個別にアドレス可能な位置を含む、実施形態１６２の方法。１７８．個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイは、前記基板上に同じ数の個別にアドレス可能な位置を含む、実施形態１６２の方法。１７９．（ｂ）に続いて、核酸分子の前記第１のセットが複数のビーズに付着され、これらの複数のビーズが前記基板に固定される、実施形態１６２の方法。１８０．前記複数のビーズのうちの１つのビーズは、それに付着された複数の核酸分子を備え、前記複数の核酸分子が核酸分子のコロニーを備える、実施形態１７９の方法。１８１．前記核酸分子のコロニーは、核酸分子の前記第１のセットの核酸分子に由来する増幅産物である、実施形態１８０の方法。１８２．前記複数の核酸分子が（ｂ）の前に前記ビーズに付着され、（ｂ）は、前記複数のビーズを前記基板に分注するステップを含む、実施形態１８０の方法。１８３．（ｂ）に続いて、核酸分子の前記第２のセットが第２の複数のビーズに付着され、これらの第２の複数のビーズが前記基板に固定される、実施形態１７９の方法。１８４．前記基板は、複数の個別にアドレス可能な位置を含む、実施形態１６２の方法。１８５．前記複数の個別にアドレス可能な位置のうちの１つの個別にアドレス可能な位置は、前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子のうちの１つの核酸分子と会合するように構成される、実施形態１８４の方法。１８６．前記個別にアドレス可能な位置がビーズと会合するように構成され、前記ビーズがそれに付着された前記核酸分子を含む、実施形態１８５の方法。１８７．前記ビーズは、それに付着された前記核酸分子を含む、複数の核酸分子を備える、実施形態１８６の方法。１８８．前記複数の核酸分子は、前記核酸分子に由来する増幅産物である核酸分子のコロニーを備える、実施形態１８７の方法。１８９．核酸分子の前記第１のセットが第１の複数のビーズに付着され、核酸分子の前記第２のセットが第２の複数のビーズに付着され、前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズが前記複数の個別にアドレス可能な位置に会合される、実施形態１８６の方法。１９０．前記第１の複数のビーズと前記第２の複数のビーズとが区別可能である、実施形態１８９の方法。１９１．前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズが異なる波長の信号を放出する、実施形態１９０の方法。１９２．前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズが異なる強度の信号を放出する、実施形態１９０の方法。１９３．（ｂ）に続いて、前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズと会合されない個別にアドレス可能な位置を、前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズと会合されない前記個別にアドレス可能な位置に対する後続のサンプルビーズの会合を不可能にするのに十分な条件に供するステップを更に含む、実施形態１８９の方法。１９４．（ｂ）に続いて、前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズと会合されない個別にアドレス可能な位置がブランクビーズと会合されるように、前記基板を複数のブランクビーズと接触させるステップを更に含む、実施形態１８９の方法。１９５．前記複数のブランクビーズは、前記複数の個別にアドレス可能な位置に関して、前記第１の複数のビーズ又は前記第２の複数のビーズよりも高い親和性を有する、実施形態１９０の方法。１９６．前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルが蛍光色素によって区別可能である、実施形態１６２の方法。１９７．前記核酸分子がそれぞれ、６塩基長以下の合成配列を備える、実施形態１６２の方法。１９８．前記合成配列が４塩基長以下である、実施形態１９７の方法。１９９．前記合成配列が２塩基長以下である、実施形態１９８の方法。２００．前記合成配列が、１塩基長以下である、実施形態１９９の方法。２０１．前記核酸分子の総数は、固有合成配列の総数よりも多い、実施形態１９７の方法。２０２．前記複数の核酸サンプルの同じ核酸サンプルに由来する核酸分子のサブセットがそれぞれ共通の合成配列を備え、この共通の合成配列は、異なる核酸サンプルに由来する核酸分子の他のサブセットの合成配列とは異なる、実施形態１９７の方法。２０３．前記基板を前記基板の基準軸に対して回転させるステップを更に含む、実施形態１６２の方法。２０４．前記回転は、（ｆ）における前記分散の後に実行される、実施形態２０３の方法。２０５．前記回転は、（ｆ）における前記分散中に実行される、実施形態２０３の方法。２０６．前記回転が、（ｆ）における前記分散の前に実行される、実施形態２０３の方法。２０７．（ｆ）における前記分散は、前記回転からの遠心力に起因する前記基板上の第１の位置から前記基板上の第２の位置への前記溶液の移動を含み、前記第１の位置及び前記第２の位置が前記基準軸から異なる径方向距離を有する、実施形態２０３の方法。２０８．個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイは、前記基板上で前記基準軸から少なくとも１ミリメートル（ｍｍ）の距離を隔てて配置される、実施形態２０３の方法。２０９．個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイは、前記基板上で前記基準軸から少なくとも１センチメートル（ｃｍ）の距離を隔てて配置される、実施形態２０８の方法。２１０．個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイは、前記基板の中心軸に対して前記基板の周りに径方向で配置される、実施形態１６２の方法。２１１．前記基板は、個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイを含む、個別にアドレス可能な位置の複数の径方向に交互に配置されるアレイを備え、個別にアドレス可能な位置の前記複数の径方向に交互に配置されるアレイは、第１のタイプの領域の第１のセット及び第２のタイプの領域の第２のセットを備える、実施形態２１０の方法。２１２．領域の前記第１のセットは、領域の前記第２のセットとは化学的に異なる、実施形態２１０の方法。２１３．領域の前記第１のセットと領域の前記第２のセットとがバリアによって分離される、実施形態２１０の方法。２１４．領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のタイプは、領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のセットに装填された核酸サンプルによってのみ区別可能である、実施形態２１０の方法。２１５．個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイと個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイとが直接に隣接している、実施形態１６２の方法。２１６．個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイは、前記基板上の個別にアド
レス可能な位置の他のアレイによって分離される、実施形態１６２の方法。２１７．個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイと個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイとが重なり合う、実施形態１６２の方法。２１８．（ｈ）において、前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットは、個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイの境界の０．５ミリメートル（ｍｍ）以内に近接して位置される前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第３のサブセットを含まない、実施形態１６２の方法。２１９．（ｂ）は、（ｆ）又は（ｇ）が実行される第２のステーションとは異なる第１のステーションで実行される、実施形態１６２の方法。２２０．前記基板が物理的境界を備え、前記物理的境界は、前記基板を空間的に指標付けするための基準として使用される、実施形態１６２の方法。２２１．前記境界は、前記基板上の窪み、切り欠き、物理的特徴、色素、及び、インクのうちの１つ以上を備える、実施形態２２０の方法。２２２．前記境界が対照核酸サンプルを備える、実施形態２２０の方法。２２３．個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイは、前記基板上のバリアによって分離される、実施形態１６２の方法。２２４．前記バリアは、（ｆ）又は（ｇ）の間、前記基板に固定されたままである、実施形態２２３の方法。２２５．前記バリアは、（ｆ）及び（ｇ）の間、前記基板に固定されたままである、実施形態２２４の方法。２２６．前記バリアが除去可能である、実施形態２２３の方法。２２７．（ｂ）の後に前記バリアを除去するステップを更に含む、実施形態２２６の方法。２２８．前記バリアが溶解する、実施形態２２７の方法。２２９．前記バリアが蒸発する、実施形態２２７の方法。２３０．前記バリアが昇華する、実施形態２２７の方法。２３１．前記バリアが溶融する、実施形態２２７の方法。２３２．前記バリアが射出成形ガイドを備える、実施形態２２３の方法。２３３．前記バリアがポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含む、実施形態２２３の方法。２３４．前記バリアが粘性溶液を含む、実施形態２２３の方法。２３５．前記粘度が温度に比例して変化する、実施形態２３４の方法。２３６．前記バリアは、前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルを含む装填溶液と混和しない流体を含む、実施形態２２３の方法。２３７．前記バリアが疎水性領域を含み、前記第１の領域及び前記第２の領域が親水性領域を含む、実施形態２２３の方法。２３８．前記バリアがエアナイフを備える、実施形態２２３の方法。２３９．（ｂ）の前に、前記基板は、前記基板が１つ以上のマスキングされた領域のサブセット及び１つ以上のマスキングされない領域のサブセットを備えるように、１つ以上のマスクでマスキングされ、１つ以上のマスキングされない領域の前記サブセットは、個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイを備える、実施形態１６２の方法。２４０．（ｂ）の前に前記基板を前記１つ以上のマスクでマスキングするステップを更に含む、実施形態２３９の方法。２４１．（ｂ）に続いて、前記基板を前記１つ以上のマスクから脱マスキングするステップと、第３の核酸サンプルを前記１つ以上のマスキングされた領域の個別にアドレス可能な位置の第３のアレイ上に装填するステップとを更に含む、実施形態２３９の方法。２４２．（ｂ）は、（ｉ）前記基板が１つ以上のマスキングされた領域のサブセット及び１つ以上のマスキングされない領域のサブセットを備えるように、前記基板を前記１つ以上のマスクでマスキングするステップであって、１つ以上のマスキングされない領域の前記サブセットが、個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイを含み、１つ以上のマスキングされた領域の前記サブセットが、個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイを含む、ステップと、（ｉｉ）前記第１の核酸サンプルを装填するステップと、（ｉｉｉ）前記１つ以上のマスクから前記基板を脱マスキングするステップと、（ｉｖ）前記第２の核酸サンプルを装填するステップとを含む実施形態１６２の方法。２４３．（ｂ）は、前記基板を、前記第１の核酸サンプルを含む第１の装填流体及び前記第２の核酸サンプルを含む第２の装填流体と接触させるステップを含み、前記第１の装填流体と前記第２の装填流体とが混和しない、実施形態１６２の方法。２４４．（ｂ）は、前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルを同時に装填するステップを含む、実施形態１６２の方法。２４５．（ｂ）は、前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルを別個の時間に装填するステップを含む、実施形態１６２の方法。２４６．前記第１の核酸サンプルは、前記第２の核酸サンプルの装填前に装填される、実施形態２４５の方法。２４７．前記第１の核酸サンプルの装填と前記第２の核酸サンプルの装填との間に前記基板が乾燥される、実施形態２４６の方法。２４８．（ｂ）は、磁場を印加して前記第１の核酸サンプルを前記基板へ方向付けるステップを含む、実施形態１６２の方法。２４９．前記磁場が１つ以上の磁石によって印加される、実施形態２４８の方法。２５０．核酸分子の前記第１のセットが複数の磁性ビーズに付着される、実施形態２４８の方法。２５１．前記第１の核酸サンプルを含む装填流体が強磁性流体を含む、実施形態２４８の方法。２５２．（ｂ）の前に、温度を使用して装填するために、個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ又は個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイを活性化させるステップを更に含む、実施形態１６２の方法。２５３．（ｂ）の前に、電磁放射を使用して装填するために、個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ又は個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイを活性化させるステップを更に含む、実施形態１６２の方法。２５４．個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイが前記第１の核酸サンプルを引き付ける、実施形態１６２の方法。２５５．個別にアドレス可能な位置の前記アレイが前記第１の核酸サンプルを反発させる、実施形態１６２の方法。２５６．前記基板は、前記第１の核酸サンプルを反発させる個別にアドレス可能な位置の第３のアレイを備える、実施形態１６２の方法。２５７．（ｂ）に続いて、個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ又は個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイと会合されない核酸分子を前記基板から洗浄するステップを更に含む、実施形態１６２の方法。２５８．前記洗浄が吸引を含む、実施形態２５７の方法。２５９．複数の拡散サンプルを処理するための方法において、（ａ）前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルのそれぞれが蛍光色素を含む、ステップと、（ｂ）前記複数の核酸サンプルを１つ以上のサンプルの第１のセットと１つ以上のサンプルの第２のセットとに分離するステップと、（ｃ）１つ以上のサンプルの前記第１のセットを基板上の領域の第１のセット上に、領域の前記第１のセット内の領域ごとに１つのサンプルを伴って装填するステップと、（ｄ）前記基板を撮像して、（ｉ）領域の前記第１のセット内の位置と、（ｉｉ）前記基板上の領域の第２のセット内の位置とを識別するステップであって、領域の前記第２のセットが、１つ以上のサンプルの前記第１のセットが会合される領域の前記第１のセットとは異なる、ステップと、（ｅ）１つ以上のサンプルの前記第２のセットを基板上の領域の前記第２のセット上に、領域の前記第２のセット内の領域ごとに１つのサンプルを伴って装填するステップと、（ｆ）前記基板を撮像して、（ｉ）領域の前記第１のセット内の位置と、（ｉｉ）１つ以上のサンプルの前記第２のセットが会合される領域の前記第２のセット内の位置とを識別するステップと、（ｇ）前記溶液を前記基板全体にわたって分散させるステップであって、前記溶液が、１つ以上のサンプルの前記第１のセット又は１つ以上のサンプルの前記第２のセットの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、（ｈ）前記試薬と前記核酸分子との間の反応を示す１つ以上の信号を検出するステップと、（ｉ）（ｉ）前記１つ以上の信号及び（ｉｉ）前記１つ以上の信号が検出される領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のセットからの位置に少なくとも部分的に基づき、前記複数の核酸サンプルの前記それぞれを分析するステップとを含む、方法。２６０．前記蛍光色素は、前記複数の核酸サンプルの前記それぞれの核酸分子の配列決定プライマーに付着される、実施形態２５９の方法。２６１．（ｊ）標識を含むプライマーを前記基板に装填するステップと、（ｉｉ）前記複数の核酸サンプルのうちの１つの核酸分子を、前記プライマーと相互作用するのに十分な条件に供するステップと、（ｉｉｉ）前記標識を使用して前記核酸分子の存在を検出するステップとを更に含む、実施形態２５９の方法。２６２．（ｉ）における前記分析は、領域の前記第１のセット又は領域の前記第２のセットの前記核酸分子を配列決定することを含む、実施形態２５９の方法。２６３．前記溶液は、領域の前記第１のセット又は領域の前記第２のセットの前記核酸分子のうちの１つの核酸分子に対して相補的な成長中の核酸鎖に少なくとも１つのヌクレオチドを組み込むのに十分な試薬を含む、実施形態２６２の方法。２６４．前記核酸分子に関する配列決定情報を提供するために前記溶液中に様々なヌクレオチドを伴って（ｇ）～（ｉ）を繰り返すステップを更に含む、実施形態２６３の方法。２６５．前記複数の核酸サンプルがｎ個の数の核酸サンプルを含み、（ｃ）は、前記ｎ個の数の核酸サンプルを前記基板のｎ個の数の別個の領域に装填するステップを含む、実施形態２５９の方法。２６６．ｎが少なくとも３である、実施形態２６５の方法。２６７．ｎが少なくとも５である、実施形態２６５の方法。２６８．ｎが少なくとも１０である、実施形態２６５の方法。２６９．前記核酸サンプルが１０００個の核酸分子を含む、実施形態２５９の方法。２７０．前記核酸サンプルが１００００個の核酸分子を含む、実施形態２６９の方法。２７１．前記核酸が１０００００個の核酸分子を含む、実施形態２７０の方法。２７２．（ｃ）は、ディスペンサから空隙を通じて前記基板に１つ以上のサンプルの前記第１のセットを堆積させるステップを含む、実施形態２５９の方法。２７３．（ｃ）は、閉鎖されたフローセルを介して前記基板に１つ以上のサンプルの前記第１のセットを堆積させるステップを含む、実施形態２５９の方法。２７４．領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のセットは、前記基板上の異なる数の個別にアドレス可能な位置を備える、実施形態２５９の方法。２７５．領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のセットは、前記基板上の同じ数の個別にアドレス可能な位置を備える、実施形態２５９の方法。２７６．（ｃ）に続いて、１つ以上のサンプルの前記第１のセットが複数のビーズに付着され、これらの複数のビーズが前記基板に固定される、実施形態２５９の方法。２７７．前記複数のビーズのうちの１つのビーズが、それに付着された複数の核酸分子を含み、前記複数の核酸分子が核酸分子のコロニーを含む、実施形態２７６の方法。２７８．前記核酸分子のコロニーは、核酸分子の前記第１のセットの核酸分子に由来する増幅産物である、実施形態２７７の方法。２７９．前記複数の核酸分子が（ｃ）の前に前記ビーズに付着され、（ｃ）は、前記複数のビーズを前記基板に分注するステップを含む、実施形態２７７の方法。２８０．（ｃ）に続いて、核酸分子の前記第２のセットが第２の複数のビーズに付着され、これらの第２の複数のビーズが前記基板に固定される、実施形態２７６の方法。２８１．前記基板が複数の個別にアドレス可能な位置を備える、実施形態２５９の方法。２８２．前記複数の個別にアドレス可能な位置のうちの１つの個別にアドレス可能な位置は、前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子のうちの１つの核酸分子と会合するように構成される、実施形態２８１の方法。２８３．
前記個別にアドレス可能な位置がビーズと会合するように構成され、前記ビーズがそれに付着された前記核酸分子を含む、実施形態２８２の方法。２８４．前記ビーズは、それに付着された前記核酸分子を含む、複数の核酸分子を備える、実施形態２８３の方法。２８５．前記複数の核酸分子は、前記核酸分子に由来する増幅産物である核酸分子のコロニーを備える、実施形態２８４の方法。２８６．核酸分子の前記第１のセットが第１の複数のビーズに付着され、核酸分子の前記第２のセットが第２の複数のビーズに付着され、前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズが前記複数の個別にアドレス可能な位置に会合される、実施形態２８３の方法。２８７．前記第１の複数のビーズと前記第２の複数のビーズとが区別可能である、実施形態２８６の方法。２８８．前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズが異なる波長の信号を放出する、実施形態２８７の方法。２８９．前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズが異なる強度の信号を放出する、実施形態２８７の方法。２９０．（ｂ）に続いて、前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズと会合されない個別にアドレス可能な位置を、前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズと会合されない前記個別にアドレス可能な位置に対する後続のサンプルビーズの会合を不可能にするのに十分な条件に供するステップを更に含む、実施形態２８６の方法。２９１．（ｂ）に続いて、前記第１の複数のビーズ及び前記第２の複数のビーズと会合されない個別にアドレス可能な位置がブランクビーズと会合されるように、前記基板を複数のブランクビーズと接触させるステップを更に含む、実施形態２８６の方法。２９２．前記複数のブランクビーズは、前記複数の個別にアドレス可能な位置に関して、前記第１の複数のビーズ又は前記第２の複数のビーズよりも高い親和性を有する、実施形態２８７の方法。２９３．前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルが蛍光色素によって区別可能である、実施形態２５９の方法。２９４．前記核酸分子がそれぞれ、６塩基長以下の合成配列を備える、実施形態２５９の方法。２９５．前記合成配列が４塩基長以下である、実施形態２９４の方法。２９６．前記合成配列が２塩基長以下である、実施形態２９５の方法。２９７．前記合成配列が、１塩基長以下である、実施形態２９６の方法。２９８．前記核酸分子の総数は、固有合成配列の総数よりも多い、実施形態２９４の方法。２９９．前記複数の核酸サンプルの同じ核酸サンプルに由来する核酸分子のサブセットがそれぞれ共通の合成配列を備え、この共通の合成配列は、異なる核酸サンプルに由来する核酸分子の他のサブセットの合成配列とは異なる、実施形態２９４の方法。３００．前記基板を前記基板の基準軸に対して回転させるステップを更に含む、実施形態２５９の方法。３０１．前記回転は、（ｇ）における前記分散の後に実行される、実施形態３００の方法。３０２．前記回転は、（ｇ）における前記分散中に実行される、実施形態３００の方法。３０３．前記回転が、（ｇ）における前記分散の前に実行される、実施形態３００の方法。３０４．（ｇ）における前記分散は、前記回転からの遠心力に起因する前記基板上の第１の位置から前記基板上の第２の位置への前記溶液の移動を含み、前記第１の位置及び前記第２の位置が前記基準軸から異なる径方向距離を有する、実施形態３００の方法。３０５．領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のセットは、前記基板上に前記基準軸から少なくとも１ミリメートル（ｍｍ）の距離を隔てて配置される、実施形態３００の方法。３０６．領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のセットは、前記基板上に前記基準軸から少なくとも１センチメートル（ｃｍ）の距離を隔てて配置される、実施形態３０５の方法。３０７．領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のセットは、前記基板の中心軸に対して前記基板の周りに径方向で配置される、実施形態２５９の方法。３０８．前記基板は、領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のセットを含む、個別にアドレス可能な位置の複数の径方向に交互に配置されたアレイを備え、個別にアドレス可能な位置の前記複数の径方向に交互に配置されたアレイは、第１のタイプの領域の第１のセット及び第２のタイプの領域の第２のセットを備える、実施形態３０７の方法。３０９．領域の前記第１のセットは、領域の前記第２のセットとは化学的に異なる、実施形態３０７の方法。３１０．領域の前記第１のセットと領域の前記第２のセットとがバリアによって分離される、実施形態３０７の方法。３１１．領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のタイプは、領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のセットに装填された核酸サンプルによってのみ区別可能である、実施形態３０７の方法。３１２．前記第１の領域と前記第２の領域とが直接に隣接している、実施形態２５９の方法。３１３．前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記基板上の他の領域によって分離される、実施形態２５９の方法。３１４．前記第１の領域と前記第２の領域とが重なり合う、実施形態２５９の方法。３１５．（ｅ）は、（ｇ）又は（ｈ）が実行される第２のステーションとは異なる第１のステーションで実行される、実施形態２５９の方法。３１６．前記基板が物理的境界を備え、前記物理的境界は、前記基板を空間的に指標付けするための基準として使用される、実施形態２５９の方法。３１７．前記境界は、前記基板上の窪み、切り欠き、物理的特徴、色素、及び、インクのうちの１つ以上を備える、実施形態３１６の方法。３１８．前記境界が対照核酸サンプルを備える、実施形態３１６の方法。３１９．前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記基板上のバリアによって分離される、実施形態２５９の方法。３２０．前記バリアは、（ｇ）又は（ｈ）の間、前記基板に固定されたままである、実施形態３１９の方法。３２１．前記バリアは、（ｇ）及び（ｈ）の間、前記基板に固定されたままである、実施形態３２０の方法。３２２．前記バリアが除去可能である、実施形態３１９の方法。３２３．（ｇ）の後に前記バリアを除去するステップを更に含む、実施形態３２０の方法。３２４．前記バリアが溶解する、実施形態３２１の方法。３２５．前記バリアが蒸発する、実施形態３２１の方法。３２６．前記バリアが昇華する、実施形態３２１の方法。３２７．前記バリアが溶融する、実施形態３２１の方法。３２８．前記バリアが射出成形ガイドを備える、実施形態３１９の方法。３２９．前記バリアがポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含む、実施形態３１９の方法。３３０．前記バリアが粘性溶液を含む、実施形態３１９の方法。３３１．前記粘度が温度に比例して変化する、実施形態３３０の方法。３３２．前記バリアは、１つ以上のサンプルの前記第１のセット及び前記第２の核酸サンプルを含む装填溶液と混和しない流体を含む、実施形態３１９の方法。３３３．前記バリアが疎水性領域を含み、前記第１の領域及び前記第２の領域が親水性領域を含む、実施形態３１９の方法。３３４．前記バリアがエアナイフを備える、実施形態３１９の方法。３３５．（ｇ）の前に、前記基板は、前記基板が１つ以上のマスキングされた領域のサブセット及び１つ以上のマスキングされない領域のサブセットを備えるように、１つ以上のマスクでマスキングされ、１つ以上のマスキングされない領域の前記サブセットが前記第１の領域及び前記第２の領域を備える、実施形態２５９の方法。３３６．（ｇ）の前に、前記基板を前記１つ以上のマスクでマスキングするステップを更に含む、実施形態３３５の方法。３３７．（ｇ）に続いて、前記基板を前記１つ以上のマスクから脱マスキングするステップと、１つ以上のサンプルの第３セットを前記１つ以上のマスキングされた領域の第３の領域上に装填するステップとを更に含む、実施形態３３４の方法。３３８．（ｇ）は、（ｉ）前記基板が１つ以上のマスキングされた領域のサブセット及び１つ以上のマスキングされない領域のサブセットを含むように、前記基板を前記１つ以上のマスクでマスキングするステップであって、１つ以上のマスキングされない領域の前記サブセットが前記第１の領域を含み、１つ以上のマスキングされた領域の前記サブセットが前記第２の領域を含む、ステップと、（ｉｉ）１つ以上のサンプルの前記第１のセットを装填するステップと、（ｉｉｉ）前記１つ以上のマスクから前記基板を脱マスキングするステップと、（ｉｖ）１つ以上のサンプルの前記第２のセットを装填するステップとを含む、実施形態２５９の方法。３３９．（ｇ）は、前記基板を、１つ以上のサンプルの前記第１のセットを含む第１の装填流体及び１つ以上のサンプルの前記第２のセットを含む第２の装填流体と接触させるステップを含み、前記第１の装填流体と前記第２の装填流体とが混和しない、実施形態２５９の方法。３４０．（ｇ）は、１つ以上のサンプルの前記第１のセット及び１つ以上のサンプルの前記第２のセットを同時に装填するステップを含む、実施形態２５９の方法。３４１．（ｇ）は、１つ以上のサンプルの前記第１のセット及び１つ以上のサンプルの前記第２のセットを別個の時間に装填するステップを含む、実施形態２５９の方法。３４２．（ｇ）は、１つ以上のサンプルの前記第１のセットは、１つ以上のサンプルの前記第２のセットの装填前に装填される、実施形態３４１の方法。３４３．前記基板は、１つ以上のサンプルの前記第１のセットの装填と１つ以上のサンプルの前記第２のセットの装填との間で乾燥される、実施形態３４２の方法。３４４．（ｇ）は、磁場を印加して、１つ以上のサンプルの前記第１のセットを前記基板へと方向付けるステップを含む、実施形態２５９の方法。３４５．前記磁場が１つ以上の磁石によって印加される、実施形態３４４の方法。３４６．核酸分子の前記第１のセットが複数の磁性ビーズに付着される、実施形態３４４の方法。３４７．１つ以上のサンプルの前記第１のセットを含む装填流体が強磁性流体を含む、実施形態３４４の方法。３４８．（ｇ）の前に、温度を使用して装填するために領域の前記第１のセット又は領域の前記第２のセットを活性化するステップを更に含む、実施形態２５９の方法。３４９．（ｇ）の前に、電磁放射線を使用して装填するために領域の前記第１のセット又は領域の前記第２のセットを活性化するステップを更に含む、実施形態２５９の方法。３５０．領域の前記第１のセットが、１つ以上のサンプル前記第１のセットを引き付ける、実施形態２５９の方法。３５１．領域の前記セットが、１つ以上のサンプルの前記第１のセットを反発させる、実施形態２５９の方法。３５２．前記基板は、１つ以上のサンプルの前記第１のセットを反発させる領域の第３のセットを備える、実施形態２５９の方法。３５３．（ｇ）に続いて、領域の前記第１のセット又は領域の前記第２のセットと会合されない核酸分子を前記基板から洗浄するステップを更に含む、実施形態２５９の方法。３５４．前記洗浄が吸引を含む、実施形態３５３の方法。３５５．生物学的検体を処理するための方法であって、（ａ）リールを通じて又はリールに沿って基板を移動させるステップであって、前記基板の表面が、前記生物学的検体が固定されたアレイを含む、ステップと、（ｂ）前記基板の前記表面を溶液を含むリザーバと接触させるステップであって、前記溶液が複数のプローブを含む、ステップと、（ｃ）前記生物学的検体を、前記複数のプローブのうちの１つのプローブと前記生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に供して、前記プローブを前記生物学的検体に結合させるステップと、（ｄ）前記生物学的検体に結合された前記プローブからの１つ以上の信号を検出し、それにより、前記生物学的検体を分析するステップであって、前記基板が、（ｂ）～（ｄ）の少なくとも２つの連続サイクルに関して同じ方向で前記リールを通じて又は前記リールに沿って移動される、ステップとを含む方法。３５６．再循環タンクを使用するステップを更に含む、実施形態３５５の方法。３５７．前記基板の寸法は、（ｄ）で使用される撮像システムの視野のサイズ
に対応する、実施形態３５５の方法。３５８．（ａ）は、前記基板の前記表面を前記リザーバと接触させるために実行される、実施形態３５５の方法。３５９．前記基板を第２のリールを通じて又は第２のリールに沿って移動させるステップを更に含む、実施形態３５５の方法。３６０．前記基板の前記表面を、第２の溶液を含む第２のリザーバと接触させるステップを更に含む、実施形態３５５の方法。３６１．前記第２の溶液が洗浄緩衝剤を含む、実施形態３６０の方法。３６２．前記第２の溶液が第２のプローブを含み、前記方法は、前記第２のプローブと前記生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に前記生物学的検体を供して、前記第２のプローブを前記生物学的検体に結合させるステップを更に含む、実施形態３６０の方法。３６３．前記基板の前記表面を、ｎ個の数の溶液を含むｎ個の数の異なるリザーバと接触させるステップを更に含む、実施形態３６０の方法。３６４．前記生物学的検体の分析を完了するのに十分な回数で、異なる溶液を含む更なるリザーバを用いて（ａ）における前記移動中に（ｂ）～（ｄ）を繰り返すステップを更に含む、実施形態３５５の方法。３６５．前記生物学的検体が核酸分子であり、前記分析が前記核酸分子の配列を決定することを含む、実施形態３６４の方法。３６６．前記プローブがオリゴヌクレオチド分子を含む、実施形態３５５の方法。３６７．前記オリゴヌクレオチド分子が１～１０塩基長を含む、実施形態３６６の方法。３６８．前記オリゴヌクレオチド分子が１０～２０塩基長を含む、実施形態３６６の方法。３６９．前記プローブが二塩基プローブを含む、実施形態３６６の方法。３７０．前記プローブが標識化される、実施形態３５５の方法。３７１．前記生物学的検体が核酸分子を含む、実施形態３５５の方法。３７２．前記分析は、前記核酸分子の配列を同定することを含む、実施形態３７１の方法。３７３．前記複数のプローブが複数のオリゴヌクレオチド分子を含む、実施形態３７１の方法。３７４．（ｃ）は、前記プローブと前記生物学的検体との間の相同性の存在を同定するために、前記プローブと前記核酸分子との間で相補性結合反応を行うステップを含む、実施形態３７３の方法。３７５．前記複数のプローブが複数のヌクレオチドを含む、実施形態３７１記載の方法。３７６．（ｃ）は、前記複数のヌクレオチドからの少なくとも１つのヌクレオチドを核酸分子に対して相補的な成長鎖に組み込むのに十分な条件下で、前記核酸分子をプライマー伸長反応に供するステップを含む、実施形態３７５の方法。３７７．前記複数のヌクレオチドがヌクレオチド類似体を含む、実施形態３７５記載の方法。３７８．前記１つ以上の信号が、少なくとも１つのヌクレオチドの組み込みを示す、実施形態３７５の方法。３７９．前記検出は、前記アレイを連続的に走査するセンサを使用して行われる、実施形態３５５の方法。３８０．前記センサは、前記アレイを直線的に走査する、実施形態３７９の方法。３８１．前記リールを通じて又は前記リールに沿って前記基板を移動させるために引張機構を使用するステップを更に含む、実施形態３５５の方法。３８２．前記基板がテクスチャード加工又はパターニングされる、実施形態３５５の方法。３８３．前記基板が略平面である、実施形態３５５の方法。３８４．前記アレイは、複数の個別にアドレス可能な位置を含み、前記生物学的検体は、前記複数の個別にアドレス可能な位置のうちの１つの個別にアドレス可能な位置に配置される、実施形態３５５の方法。３８５．前記生物学的検体がビーズに付着され、前記ビーズが前記個別にアドレス可能な位置に固定される、実施形態３８４の方法。３８６．生物学的検体を分析するためのシステムにおいて、生物学的検体を含む基板であって、前記基板が、前記基板に晒された環境の周囲温度よりも高い第１の温度以上に維持される、基板と、前記基板と光学的に連通するとともに、前記環境に晒される光学撮像対物レンズであって、前記光学撮像対物レンズが、前記基板の前記第１の温度と前記環境の前記周囲温度との間の温度勾配に晒され、前記光学撮像対物レンズが、第１の光学素子と、前記第１の光学素子に隣接する第２の光学素子とを備え、前記第２の光学素子が、前記第１の光学素子よりも前記基板から遠くに配置され、前記第１の光学素子が、前記基板と接触する浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬されるように構成され、前記第２の光学素子が、前記第１の光学素子を介して前記基板と光学的に連通し、前記第１の光学素子が、前記第２の光学素子の第２の温度が所定の閾値以下に維持されるように構成される、光学結像対物レンズとを備える、システム。３８７．前記第１の光学素子は、前記基板と前記第２の光学素子との間の光学的な連通を可能にするように構成される窓である、実施形態３８６のシステム。３８８．前記窓が略平坦である、実施形態３８７のシステム。３８９．前記窓が平坦である、実施形態３８８のシステム。３９０．前記光学撮像対物レンズは、光学素子間の１つ以上のスペーサと、前記光学撮像対物レンズの前記光学素子を取り囲む外層とを備え、前記基板から前記光学撮像対物レンズを介した前記環境への一次熱流束経路は、前記基板から前記浸漬流体へ、前記第１の光学素子へ、前記１つ以上のスペーサへ、前記外層への伝導性熱伝達と、前記外層から前記環境への対流熱伝達とを含む、実施形態３８６のシステム。３９１．前記第１の温度が少なくとも摂氏４０度である、実施形態３８６のシステム。３９２．前記第１の温度が少なくとも摂氏５０度である、実施形態３８６のシステム。３９３．前記第１の温度が摂氏約５０度である、実施形態３８６のシステム。３９４．前記所定の閾値が周囲温度である、実施形態３８６のシステム。３９５．前記所定の閾値が最大で摂氏３０度である、実施形態３８６のシステム。３９６．前記所定の閾値が最大で摂氏２５度である、実施形態３８６のシステム。３９７．前記所定の閾値が摂氏約２０度である、実施形態３８６のシステム。３９８．前記温度勾配の少なくとも５０％が前記第１の光学素子内で生じ、前記温度勾配の少なくとも７０％が前記第１の光学素子内で生じる、実施形態３８６のシステム。３９９．前記温度勾配の少なくとも９０％が前記第１の光学素子内で生じる、実施形態３９８のシステム。４００．前記第１の光学素子の少なくとも一部は、少なくとも摂氏４０度の温度にある、実施形態３８６のシステム。４０１．前記第１の光学素子の少なくとも一部は、少なくとも摂氏５０度の温度にある、実施形態３８６のシステム。４０２．前記第１の光学素子の少なくとも一部は、摂氏約５０度の温度である、実施形態３８６のシステム。４０３．前記第１の光学素子の少なくとも一部は、周囲温度にある、実施形態３８６のシステム。４０４．前記第１の光学素子は、最大で摂氏３０度の温度である、実施形態３８６のシステム。４０５．前記第１の光学素子は、最大で摂氏２５度の温度にある、実施形態３８６のシステム。４０６．前記第１の光学素子は、摂氏約２０度の温度にある、実施形態３８６のシステム。４０７．前記浸漬流体は、前記基板が前記第１の温度以上に維持されかつ前記第２の光学素子の前記第２の温度が前記所定の閾値以下に維持されるように、第３の温度に維持される、実施形態３８６のシステム。４０８．前記基板と接触している所定量の前記浸漬流体の前記第３の温度を維持するために、前記基板及び前記第１の光学素子と接触している前記浸漬流体を補充するように構成される流体流ユニットを更に備える、実施形態４０７のシステム。４０９．前記第３の温度が少なくとも摂氏４０度である、実施形態４０７のシステム。４１０．前記第３の温度が少なくとも摂氏５０度である、実施形態４０７のシステム。４１１．前記第３の温度が約５０℃である、実施形態４０７のシステム。４１２．前記第３の温度は、前記第１の温度の摂氏５度以内である、実施形態４０７のシステム。４１３．前記第３の温度が周囲温度である、実施形態４０７のシステム。４１４．前記第３の温度が、最大で摂氏３０度である、実施形態４０７のシステム。４１５．前記第３の温度が最大で摂氏２５度である、実施形態４０７のシステム。４１６．前記第３の温度が最大で摂氏２０度である、実施形態４０７のシステム。４１７．前記光学撮像対物レンズは、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間に配置される絶縁スペーサを備え、前記絶縁スペーサは、前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子からの熱伝達を絶縁するように構成される、実施形態３８６のシステム。４１８．前記絶縁スペーサは、前記第１の光学素子の熱抵抗よりも高い熱抵抗を有する、実施形態４１７のシステム。４１９．前記光学撮像対物レンズは、前記光学撮像対物レンズの外層の温度を低下させるように構成される冷却要素を備える、実施形態３８６のシステム。４２０．前記浸漬流体を前記基板に分注するように構成される流体流ユニットを更に備える、実施形態３８６のシステム。４２１．前記流体流ユニットは、約１ミリリットル／秒未満の速度で前記浸漬流体を分注するように構成される、実施形態４２０のシステム。４２２．容器であって、前記光学撮像対物レンズと前記容器の壁との間にキャビティが配置される状態で前記光学撮像対物レンズを少なくとも部分的に取り囲むように構成される、容器と、前記光学撮像対物レンズが前記浸漬流体と接触した後に前記容器の外側に配置された所定量の前記浸漬流体を前記容器内に引き込むように構成される圧力ユニットとを更に備える、実施形態４２１のシステム。４２３．前記分注ユニットは、少なくとも毎秒１ナノリットルの速度で前記第１の光学素子と接触する前記浸漬流体を補充するように構成される、実施形態４２２のシステム。４２４．前記分注ユニットは、前記光学撮像対物レンズを前記浸漬流体と接触させる前に、前記基板に前記浸漬流体を分注するように構成される、実施形態４２０のシステム。４２５．容器であって、前記光学撮像対物レンズと前記容器の壁との間にキャビティが配置される状態で前記光学撮像対物レンズを少なくとも部分的に取り囲むように構成される、容器と、前記光学撮像対物レンズが前記浸漬流体と接触した後に前記容器の外側に配置された所定量の前記浸漬流体を前記容器内に引き込むように構成される圧力ユニットとを更に備える、実施形態４２４のシステム。４２６．前記光学撮像対物レンズを少なくとも部分的に取り囲むように構成される容器を更に備え、前記容器の表面は前記浸漬流体と界面を成し、前記表面は、前記浸漬流体と界面を成す前記第１の光学素子の表面に対して傾斜している、実施形態３８６のシステム。４２７．前記第１の光学素子を少なくとも部分的に囲むケーシングを更に備え、前記ケーシングは前記第１の光学素子に隣接するキャビティを備え、前記キャビティは、前記浸漬流体と界面を成すとともに、前記浸漬流体中の１つ以上の気泡を前記第１の光学素子から離れるように方向付けるべく構成される、実施形態３８６のシステム。４２８．前記キャビティは、環状である又は前記第１の光学素子を取り囲む、実施形態４２７のシステム。４２９．前記第１の光学素子が略平坦である、実施形態４２７のシステム。４３０．前記基板又は前記光学撮像対物レンズに動作可能に結合される移動ユニットを更に備え、前記移動ユニットは、前記基板を前記光学撮像対物レンズに対して移動させるように構成される、実施形態３８６のシステム。４３１．前記移動は、前記基板の平面に対して略垂直な垂直成分を含むベクトル内である、実施形態４３０のシステム。４３２．前記移動は、前記基板の平面と略平行な水平成分を含むベクトル内である、実施形態４３０のシステム。４３３．前記移動が直線的である、実施形態４３０のシステム。４３４．前記移動が非直線的である、実施形態４３０のシステム。４３５．前記移動ユニットは、前記基板への前記浸漬流体の分注中に前記基板を移動させるように構成される、実施形態４３０のシステム。４３６．前記光学撮像対物レンズ及び前記移動ユニットに動作可能に結合される１つ以上のコンピュータプロセッサを更に備え、前記１つ以上のコンピュータプロ
セッサは、（ｉ）前記光学撮像対物レンズによる前記基板の検出中に前記基板を前記光学撮像対物レンズに対して移動させるように前記移動ユニットに指示する、及び、（ｉｉ）前記光学撮像対物レンズを使用して前記生物学的検体からの１つ以上の信号を検出するように個別に又は共同でプログラムされる、実施形態４３０のシステム。４３７．生物学的検体を分析するための方法において、（ａ）生物学的検体を含む基板を用意するステップであって、前記基板が、前記基板に晒される環境の周囲温度よりも高い第１の温度にある、ステップと、（ｂ）前記基板と光学的に連通するとともに環境に晒される光学撮像対物レンズを用意するステップであって、前記光学撮像対物レンズが、前記基板の前記第１の温度と前記環境の前記周囲温度との間の温度勾配に晒され、前記光学撮像対物レンズが、第１の光学素子と、前記第１の光学素子に隣接する第２の光学素子とを備え、前記第２の光学素子が、前記第１の光学素子よりも前記基板から遠くに配置され、前記第１の光学素子が、前記基板と接触している浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬される、ステップと、（ｃ）前記第２の光学素子の第３の温度が所定の閾値未満に維持されるように、前記光学撮像対物レンズを通じて前記温度勾配の大きさ又は位置を調整するべく前記第１の光学素子の第２の温度を制御又は維持するステップと、（ｄ）前記光学撮像対物レンズを使用して、前記光学撮像対物レンズに対する前記基板の移動中に、前記生物学的検体からの１つ以上の信号を検出するステップとを含む、方法。４３８．前記第１の光学素子は、前記基板と前記第２の光学素子との間の光学的な連通を可能にするように構成される窓である、実施形態４３７の方法。４３９．前記窓が略平坦である、実施形態４３８の方法。４４０．前記窓が平坦である、実施形態４３９の方法。４４１．前記光学撮像対物レンズは、光学素子間の１つ以上のスペーサと、前記光学撮像対物レンズの前記光学素子を取り囲む外層とを備え、前記基板から前記光学撮像対物レンズを介した前記環境への一次熱流束経路は、前記基板から前記浸漬流体へ、前記第１の光学素子へ、前記１つ以上のスペーサへ、前記外層への伝導性熱伝達と、前記外層から前記環境への対流熱伝達とを含む、実施形態４３７の方法。４４２．前記第１の温度が少なくとも摂氏４０度である、実施形態４３７の方法。４４３．前記第１の温度が少なくとも摂氏５０度である、実施形態４３７の方法。４４４．前記第１の温度が摂氏約５０度である、実施形態４３７の方法。４４５．前記所定の閾値が周囲温度である、実施形態４３７の方法。４４６．前記所定の閾値が最大で摂氏３０度である、実施形態４３７の方法。４４７．前記所定の閾値が最大で摂氏２５度である、実施形態４３７の方法。４４８．前記所定の閾値が摂氏約２０度である、実施形態４３７の方法。４４９．前記温度勾配の少なくとも５０％が前記第１の光学素子内で生じ、前記温度勾配の少なくとも７０％が前記第１の光学素子内で生じる、実施形態４３７の方法。４５０．前記温度勾配の少なくとも９０％が前記第１の光学素子内で生じる、実施形態４４９の方法。４５１．前記第１の光学素子の少なくとも一部が少なくとも摂氏４０度の温度にある、実施形態４３７の方法。４５２．前記第１の光学素子の少なくとも一部が、少なくとも摂氏５０度の温度にある、実施形態４３７の方法。４５３．前記第１の光学素子の少なくとも一部が摂氏約５０度の温度にある、実施形態４３７の方法。４５４．前記第１の光学素子の少なくとも一部が周囲温度にある、実施形態４３７の方法。４５５．前記第１の光学素子が最大で摂氏３０度の温度にある、実施形態４３７の方法。４５６．前記第１の光学素子が最大で摂氏２５度の温度にある、実施形態４３７の方法。４５７．前記第１の光学素子が摂氏約２０度の温度にある、実施形態４３７の方法。４５８．前記浸漬流体は、前記基板が前記第１の温度以上に維持されかつ前記第２の光学素子の前記第２の温度が前記所定の閾値以下に維持されるように、第３の温度に維持される、実施形態４３７の方法。４５９．前記基板及び前記第１の光学素子と接触している前記浸漬流体を補充するように構成される流体流ユニットを使用して、前記基板と接触している所定量の前記浸漬流体の前記第３の温度を維持するステップを更に含む、実施形態４５８の方法。４６０．前記第３の温度が少なくとも摂氏４０度である、実施形態４５８の方法。４６１．前記第３の温度が少なくとも摂氏５０度である、実施形態４５８の方法。４６２．前記第３の温度が摂氏約５０度である、実施形態４５８の方法。４６３．前記第３の温度が前記第１の温度の摂氏５度以内である、実施形態４５８の方法。４６４．前記第３の温度が周囲温度である、実施形態４５８の方法。４６５．前記第３の温度が最大で摂氏３０度である、実施形態４５８の方法。４６６．前記第３の温度が最大で摂氏２５度である、実施形態４５８の方法。４６７．前記第３の温度が最大で摂氏２０度である、実施形態４５８の方法。４６８．前記光学撮像対物レンズは、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間に配置される絶縁スペーサを備え、前記絶縁スペーサは、前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子からの熱伝達を絶縁するように構成される、実施形態４３７の方法。４６９．前記絶縁スペーサは、前記第１の光学素子の熱抵抗よりも高い熱抵抗を有する、実施形態４６８の方法。４７０．前記光学撮像対物レンズは、前記光学撮像対物レンズの外層の温度を低下させるように構成される冷却要素を備える、実施形態４３７の方法。４７１．流体流ユニットを使用して前記浸漬流体を前記基板に分注するステップを更に含む、実施形態４３７の方法。４７２．前記流体流ユニットは、約１ミリリットル／秒未満の速度で前記浸漬流体を分注するように構成される、実施形態４７１の方法。４７３．容器であって、前記光学撮像対物レンズと前記容器の壁との間に配置されるキャビティを備える容器を用いて前記光学撮像対物レンズを少なくとも部分的に取り囲むステップと、前記光学撮像対物レンズが前記浸漬流体と接触した後に圧力ユニットを使用して前記容器の外側に配置された所定量の前記浸漬流体を前記容器内に引き込むステップとを更に含む、実施形態４７２の方法。４７４．前記分注ユニットは、少なくとも毎秒１ナノリットルの速度で前記第１の光学素子と接触する前記浸漬流体を補充するように構成される、実施形態４７３の方法。４７５．前記分注ユニットは、前記光学撮像対物レンズを前記浸漬流体と接触させる前に、前記基板に前記浸漬流体を分注するように構成される、実施形態４７１の方法。４７６．容器であって、前記光学撮像対物レンズと前記容器の壁との間に配置されるキャビティを備える容器を用いて前記光学撮像対物レンズを少なくとも部分的に取り囲むステップと、前記光学撮像対物レンズが前記浸漬流体と接触した後に圧力ユニットを使用して前記容器の外側に配置された所定量の前記浸漬流体を前記容器内に引き込むステップとを更に含む、実施形態４７５の方法。４７７．容器を用いて前記光学撮像対物レンズを少なくとも部分的に取り囲むステップを更に含み、前記容器の表面は前記浸漬流体と界面を成し、前記表面は、前記浸漬流体と界面を成す前記第１の光学素子の表面に対して傾斜している、実施形態４３７の方法。４７８．ケーシングを用いて前記第１の光学素子を少なくとも部分的に囲むステップを更に含み、前記ケーシングは前記第１の光学素子に隣接するキャビティを備え、前記キャビティは、前記浸漬流体と界面を成すとともに、前記浸漬流体中の１つ以上の気泡を前記第１の光学素子から離れるように方向付けるべく構成される、実施形態４３７の方法。４７９．前記キャビティは、環状である又は前記第１の光学素子を取り囲む、実施形態４７８の方法。４８０．前記第１の光学素子が略平坦である、実施形態４７８の方法。４８１．前記基板又は前記光学撮像対物レンズに移動ユニットを動作可能に結合し、前記移動ユニットは、前記基板を前記光学撮像対物レンズに対して移動させるように構成される、実施形態４３７の方法。４８２．前記移動は、前記基板の平面に対して略垂直な垂直成分を含むベクトル内である、実施形態４８１の方法。４８３．前記移動は、前記基板の平面と略平行な水平成分を含むベクトル内である、実施形態４８１の方法。４８４．前記移動が直線的である、実施形態４８１の方法。４８５．前記移動が非直線的である、実施形態４８１の方法。４８６．前記移動ユニットは、前記基板への前記浸漬流体の分注中に前記基板を移動させるように構成される、実施形態４８１の方法。４８７．前記光学撮像対物レンズ及び前記移動ユニットに動作可能に結合される１つ以上のコンピュータプロセッサを更に備え、前記１つ以上のコンピュータプロセッサは、（ｉ）前記光学撮像対物レンズによる前記基板の検出中に前記基板を前記光学撮像対物レンズに対して移動させるように前記移動ユニットに指示する、及び、（ｉｉ）前記光学撮像対物レンズを使用して前記生物学的検体からの１つ以上の信号を検出するように個別に又は共同でプログラムされる、実施形態４８１の方法。４８８．核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、（ａ）核酸分子の第１のセットが固定されて成る表面を有する前記基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、ステップと、（ｂ）核酸分子の前記第１のセットを含む前記表面を含む前記基板を、核酸分子の第２のセットと、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９０％が核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる処理表面をもたらすのに十分な条件下で接触させるステップであって、核酸分子の前記第２のセットが前記サンプル核酸分子でない、ステップと、（ｃ）前記処理表面を有する前記基板を少なくとも１時間の期間にわたって保管するステップとを含む、方法。４８９．（ｃ）に続いて、核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去するステップを更に含む、実施形態４８８の方法。４９０．前記除去に続いて、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型（ＳＮＰ）遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析又はそれらの組合せのために前記表面に固定された核酸分子の前記第１のセットを使用するステップを更に含む、実施形態４８９の方法。４９１．核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子が、酵素分解によって前記処理表面から除去される、実施形態４８９又は４９０の方法。４９２．核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子は、化学的又は熱的刺激による変性によって前記処理表面から除去される、実施形態４８９又は４９０の方法。４９３．化学的刺激を使用して、核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去する、実施形態４９２の方法。４９４．前記化学的刺激が水酸化ナトリウムを含む、実施形態４９３の方法。４９５．前記処理表面の保管中、核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる核酸分子の前記第１のセットの各核酸分子は、他の核酸分子にハイブリダイズされない、実施形態４８８～４９４のいずれか１つの方法。４９６．核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９５％は、核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる、実施形態４８８～４９５のいずれか１つの方法。４９７．前記処理表面は、約１８℃～約３０℃の温度で保管される、実施形態４８８～４９６のいずれか１つの方法。４９８．前記処理表面は、少なくとも６時間にわたって保管される、実施形態４８８～４９７のいずれか一つの方法。４９９．前記処理表面が少なくとも２４時間にわたって補間される、実施形態４９８の方法。５００．前記処理表面が少なくとも２日間にわたって保管される、実施形態４９９の方法。５０１．核酸分子の前記第２のセッ
トは、溶液中で前記基板の前記表面に対して与えられる、実施形態４８８～５００のいずれか１つの方法。５０２．核酸分子の前記第２のセットの各核酸分子は、核酸分子の前記第１のセットの配列に対して実質的に相補的な配列を含む、実施形態４８８～５０１のいずれか１つの方法。５０３．核酸分子の前記第１のセットの配列が少なくとも６塩基を含む、実施形態５０２の方法。５０４．核酸分子の前記第１のセットのうちの前記核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で前記表面に固定される、実施形態４８８～５０３のいずれか１つの方法。５０５．前記独立してアドレス可能な位置が略平面である、実施形態５０４の方法。５０６．前記独立してアドレス可能な位置が１つ以上のウェルを備える、実施形態５０４又は５０５の方法。５０７．核酸分子の前記第１のセットのうちの前記核酸分子は、所定のパターンにしたがって前記基板の前記表面に固定される、実施形態４８８～５０６のいずれか１つの方法。５０８．前記表面上の核酸分子の前記第１のセットの密度が少なくとも１００万分子／ｍｍ２である、実施形態４８８～５０７のいずれか一つの方法。５０９．核酸分子の前記第１のセットの各核酸分子が同じ核酸配列を含む、実施形態４８８～５０８のいずれか１つの方法。５１０．核酸分子の前記第１のセットが１つ以上の異なる核酸配列を含む、実施形態４８８～５０９のいずれか１つの方法。５１１．核酸分子の前記第１のセットは、第１の核酸配列を含む核酸分子の第１のサブセットと、第１及び第２の核酸配列が異なる第２の核酸配列を含む核酸分子の第２のサブセットとを含む、実施形態５１０の方法。５１２．核酸分子の前記第１のサブセット及び核酸分子の前記第２のサブセットがいずれも第３の核酸配列を含む、実施形態５１１の方法。５１３．前記第３の核酸配列がポリ（Ｔ）配列を含む、実施形態５１２の方法。５１４．核酸分子の前記第２のセットがＤＮＡヌクレオチドを含む、実施形態４８８～５１３のいずれか１つの方法。５１５．核酸分子の前記第２のセットがＲＮＡヌクレオチドを含む、実施形態４８８～５１３のいずれか１つの方法。５１６．核酸分子の前記第２のセットがＲＮＡヌクレオチドとＤＮＡヌクレオチドとの混合物を含む、実施形態４８８～５１３のいずれか１つの方法。５１７．核酸分子の前記第２のセットの各核酸分子が少なくとも６塩基を含む、実施形態４８８～５１６のいずれか１つの方法。５１８．前記基板の前記表面が略平面である、実施形態４８８～５１７のいずれか１つの方法。５１９．前記基板は、それに固定された１つ以上の粒子を備える、実施形態４８８～５１８のいずれか１つの方法。５２０．核酸処理のための方法において、（ａ）核酸分子の第１のセットが固定されて成る処理表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９０％が、核酸分子の第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされ、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第２のセットが前記サンプル核酸分子ではなく、前記処理基板を有する前記基板が少なくとも１時間の期間にわたって保管される、ステップと、（ｂ）核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去するステップとを含む方法。５２１．（ｂ）の後に、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型（ＳＮＰ）遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析、又はそれらの組合せのために前記表面に固定された核酸分子の前記第１のセットを使用するステップを更に含む、実施形態５２０の方法。５２２．核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子が、酵素分解によって前記処理表面から除去される、実施形態５２０又は５２１の方法。５２３．核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子は、化学的又は熱的刺激による変性によって前記処理表面から除去される、実施形態５２０－５２２のいずれか１つの方法。５２４．化学的刺激を使用して、核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去する、実施形態５２３の方法。５２５．前記化学的刺激が水酸化ナトリウムを含む、実施形態５２４の方法。５２６．前記処理表面の保管中、核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる核酸分子の前記第１のセットの各核酸分子は、他の核酸分子にハイブリダイズされない、実施形態５２０～５２５のいずれか１つの方法。５２７．核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９５％は、核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる、実施形態５２０～５２６のいずれか１つの方法。５２８．前記処理表面は、約１８℃～約３０℃の温度で保管されている、実施形態５２０～５２７のいずれか１つの方法。５２９．前記処理表面は、少なくとも６時間の期間にわたって保管されている、実施形態５２０～５２８のいずれか１つの方法。５３０．前記処理表面が少なくとも２４時間の期間にわたって保管されている、実施形態５２９の方法。５３１．前記処理表面が少なくとも２日の期間にわたって保管されている、実施形態５３０の方法。５３２．核酸分子の前記第２のセットの各核酸分子は、核酸分子の前記第１のセットの配列に対して実質的に相補的な配列を含む、実施形態５２０～５３１のいずれか１つの方法。５３３．核酸分子の前記第１のセットの配列が少なくとも６塩基を含む、実施形態５３２の方法。５３４．核酸分子の前記第１のセットのうちの前記核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で前記表面に固定される、実施形態５２０～５３３のいずれか１つの方法。５３５．前記独立してアドレス可能な位置が略平面である、実施形態５３４の方法。５３６．前記独立してアドレス可能な位置が１つ以上のウェルを備える、実施形態５３４又は５３５の方法。５３７．核酸分子の前記第１のセットのうちの前記核酸分子は、所定のパターンにしたがって前記基板の前記表面に固定される、実施形態５２０～５３６のいずれか１つの方法。５３８．前記表面上の核酸分子の前記第１のセットの密度が少なくとも１００万分子／ｍｍ２である、実施形態５２０～５３７のいずれか一つの方法。５３９．核酸分子の前記第１のセットの各核酸分子が同じ核酸配列を含む、実施形態５２０～５３８のいずれか１つの方法。５４０．核酸分子の前記第１のセットが１つ以上の異なる核酸配列を含む、実施形態５２０～５３９のいずれか１つの方法。５４１．核酸分子の前記第１のセットは、第１の核酸配列を含む核酸分子の第１のサブセットと、第１及び第２の核酸配列が異なる第２の核酸配列を含む核酸分子の第２のサブセットとを含む、実施形態５４０の方法。５４２．核酸分子の前記第１のサブセット及び核酸分子の前記第２のサブセットがいずれも第３の核酸配列を含む、実施形態５４１の方法。５４３．前記第３の核酸配列がポリ（Ｔ）配列を含む、実施形態５４２の方法。５４４．核酸分子の前記第２のセットがＤＮＡヌクレオチドを含む、実施形態５２０～５４３のいずれか１つの方法。５４５．核酸分子の前記第２のセットがＲＮＡヌクレオチドを含む、実施形態５２０～５４３のいずれか１つの方法。５４６．核酸分子の前記第２のセットがＲＮＡヌクレオチドとＤＮＡヌクレオチドとの混合物を含む、実施形態５２０～５４３のいずれか１つの方法。５４７．核酸分子の前記第２のセットの各核酸分子が少なくとも６塩基を含む、実施形態５２０～５４６のいずれか１つの方法。５４８．前記基板の前記表面が略平面である、実施形態５２０～５４７のいずれか１つの方法。５４９．前記基板は、それに固定された１つ以上の粒子を備える、実施形態５２０～５４８のいずれか１つの方法。５５０．処理表面を備える基板を備えるキットであって、前記処理表面が結合核酸分子の複数の対を備え、前記複数の対のうちの各対は、核酸分子の第２のセットのうちの第２の核酸分子に少なくとも部分的にハイブリダイズされる核酸分子の第１のセットのうちの第１の核酸分子を備え、核酸分子の前記第１のセットが前記表面に固定され、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９０％は、核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子と対にされ、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子は、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子と対にされないときに１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、キット。５５１．前記処理表面が少なくとも２４時間にわたって保管される、実施形態５５０のキット。５５２．前記処理表面が少なくとも２日間にわたって保管される、実施形態５５１のキット。５５３．前記処理表面の保管中、前記複数の対の前記各対中の核酸分子の前記第１のセットのうちの各核酸分子は、他の核酸分子にハイブリダイズしない、実施形態５５０～５５２のいずれか１つのキット。５５４．前記処理表面から第２の核酸分子を除去するように構成される化学的刺激を更に含む、実施形態５５０～５５３のいずれか１つのキット。５５５．前記化学的刺激が水酸化ナトリウムを含む、実施形態５５４のキット。５５６．核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９５％は、核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子に少なくとも部分的にハイブリダイズされる、実施形態５５０～５５５のいずれか１つのキット。５５７．前記処理表面が約１８℃～約３０℃の温度で保管される、実施形態５５０～５５６のいずれか１つのキット。５５８．前記第２の核酸分子は、前記第１の核酸分子の配列に対して実質的に相補的な配列を備える、実施形態５５０～５５７のいずれか１つのキット。５５９．前記第１の核酸分子の前記配列が少なくとも６個の塩基を含む、実施形態５５８のキット。５６０．前記第２の核酸分子の前記配列が少なくとも６個の塩基を含む、実施形態５５８又は５５９のキット。５６１．前記第１の核酸分子及び前記第２の核酸分子が同じ数のヌクレオチドを含む、実施形態５５０～５６０のいずれか１つのキット。５６２．前記第１の核酸分子及び前記第２の核酸分子が異なる数のヌクレオチドを含む、実施形態５５０～５６１のいずれか１つのキット。５６３．核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で前記表面に固定される、実施形態５５０～５６２のいずれか１つのキット。５６４．前記独立してアドレス可能な位置が略平面である、実施形態５６３のキット。５６５．前記独立してアドレス可能な位置が１つ以上のウェルを備える、実施形態５６３又は５６４のキット。５６６．前記表面上の核酸分子の前記第１のセットの密度が少なくとも１００万分子／ｍｍ２である、実施形態５５０～５６５のいずれか１つのキット。５６７．核酸分子の前記第１のセットのうちの各核酸分子が同じ核酸配列を含む、実施形態５５０～５６６のいずれか１つのキット。５６８．核酸分子の前記第１のセットが１つ以上の異なる核酸配列を含む、実施形態５５０～５６７のいずれか１つのキット。５６９．核酸分子の前記第１のセットは、第１の核酸配列を含む核酸分子の第１のサブセットと、第２の核酸配列を含む核酸分子の第２のサブセットとを含み、第１及び第２の核酸配列が異なる、実施形態５６８のキット。５７０．核酸分子の前記第１のサブセット及び核酸分子の前記第２のサブセットがいずれも第３の核酸配列を含む、実施形態５６９のキット。５７１．前記第３の核酸配列がポリ（Ｔ）配列を含む、実施形態５７０のキット。５７２．核酸分子の前記第２のセットがＤＮＡヌクレオチドを含む、実施形態５５０～５７１のいずれか１つのキット。５７３．核酸分子の前記第２のセットがＲＮＡヌクレオチドを含む、実施形態５５０～５７１のいずれか１つのキット。５７４．核酸分子の前記第２のセットがＲＮＡヌクレオチドとＤＮＡヌクレオチドとの混合物を含む、実施形態５５０～５７１のいずれか１つのキット。５７５．核酸分子の前記第２のセットのうちの各核酸分子が少
なくとも６塩基を含む、実施形態５５０～５７４のいずれか１つのキット。５７６．前記基板の前記表面が略平面である、実施形態５５０～５７５のいずれか１つのキット。５７７．前記基板の前記表面が複数のウェルを備える、実施形態５５０～５７６のいずれか１つのキット。５７８．前記基板は、それに固定された１つ以上の粒子を備える、実施形態５５０～５７７のいずれか１つのキット。５７９．核酸分子の第１のセットが固定されて成る表面を備える基板を備える、キットであって、核酸分子の前記第１のセットは、１つ以上の第１の核酸分子であって、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、１つ以上の第１の核酸分子と、核酸分子の第２のセットを含む溶液とを備え、核酸分子の前記第２のセットが１つ以上の第２の核酸分子を含み、該１つ以上の第２の核酸分子が前記サンプル核酸分子ではなく、核酸分子の前記第２のセットは、前記溶液を前記表面と接触させる際に前記１つ以上の第１の核酸分子の少なくとも７０％が核酸分子の前記第２のセットのうちの第２の核酸分子に結合して結合核酸分子の１つ以上の対を生成するように選択され、前記１つ以上の対の各対は、（ｉ）核酸分子の前記第１のセットのうちの第１の核酸分子及び核酸分子の前記第２のセットのうちの第２の核酸分子、及び、（ｉｉ）実質的に相補的な配列のセクションを備える、キット。５８０．前記表面から第２の核酸分子を除去するように構成される化学的刺激を更に含む、実施形態５７９のキット。５８１．前記化学的刺激が水酸化ナトリウムを含む、実施形態５８０のキット。５８２．前記溶液を前記表面と接触させると、核酸分子の前記第１のセットのうちの前記１つ以上の第１の核酸分子の少なくとも９０％が、核酸分子の前記第２のセットのうちの第２の核酸分子に結合する、実施形態５７９～５８１のいずれか１つのキット。５８３．前記１つ以上の対の各対における核酸分子の前記第１のセットのうちの各核酸分子が他の核酸分子にハイブリダイズしない、実施形態５７９～５８２のいずれか１つのキット。５８４．前記１つ以上の対の各対の実質的に相補的な配列の前記セクションが、前記１つ以上の第１の核酸分子のうちの第１の核酸分子の第１の配列と、前記１つ以上の第２の核酸分子のうちの第２の核酸分子の第２の配列とを含み、第１の配列が前記第２の配列に対して実質的に相補的である、実施形態５７９～５８３のいずれか１つのキット。５８５．前記第１の配列及び前記第２の配列がそれぞれ約６～２０塩基を含む、実施形態５８４のキット。５８６．前記１つ以上の第１の核酸分子のうちの１つの第１の核酸分子及び前記１つ以上の第２の核酸分子のうちの１つの第２の核酸分子が同じ数のヌクレオチドを有する、実施形態５７９～５８５のいずれか１つのキット。５８７．前記１つ以上の第１の核酸分子のうちの１つの第１の核酸分子及び前記１つ以上の第２の核酸分子のうちの１つの第２の核酸分子が異なる数のヌクレオチドを有する、実施形態５７９～５８６のいずれか１つのキット。５８８．核酸分子の前記第１のセットが、独立してアドレス可能な位置で前記表面に固定される、実施形態５７９～５８７のいずれか１つのキット。５８９．前記独立してアドレス可能な位置が略平面である、実施形態５８８のキット。５９０．前記独立してアドレス可能な位置が１つ以上のウェルを備える、実施形態５８８又は５８９のキット。５９１．核酸分子の前記第１のセットは、所定のパターンにしたがって前記表面に固定される、実施形態５７９～５９０のいずれか１つのキット。５９２．前記表面上の核酸分子の前記第１のセットの密度が少なくとも１００万分子／ｍｍ２である、実施形態５７９～５９１のいずれか１つのキット。５９３．核酸分子の前記第１のセットが１つ以上の異なる核酸配列を含む、実施形態５７９～５９２のいずれか１つのキット。５９４．核酸分子の前記第１のセットは、第１の核酸配列を含む核酸分子の第１のサブセットと、第２の核酸配列を含む核酸分子の第２のサブセットとを含み、第１の核酸配列と第２の核酸配列とが異なる、実施形態５９３のキット。５９５．核酸分子の前記第１のサブセット及び核酸分子の前記第２のサブセットがいずれも第３の核酸配列を含む、実施形態５９４のキット。５９６．前記第３の核酸配列がポリ（Ｔ）配列を含む、実施形態５９５のキット。５９７．核酸分子の前記第２のセットがＤＮＡヌクレオチドを含む、実施形態５７９～５９６のいずれか１つのキット。５９８．核酸分子の前記第２のセットがＲＮＡヌクレオチドを含む、実施形態５７９～５９６のいずれか一項のキット。５９９．核酸分子の前記第２のセットがＲＮＡヌクレオチドとＤＮＡヌクレオチドとの混合物を含む、実施形態５７９～５９６のいずれか一項のキット。６００．核酸分子の前記第２のセットのうちの各核酸分子が少なくとも６塩基を含む、実施形態５７９～５９９のいずれか１つのキット。６０１．前記基板の前記表面が略平面である、実施形態５７９～６００のいずれか１つのキット。６０２．前記基板の前記表面が複数のウェルを備える、実施形態５７９～６０１のいずれか１つのキット。６０３．前記基板は、それに固定された１つ以上の粒子を備える、実施形態５７９～６０２のいずれか１つのキット。６０４．核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、（ａ）核酸分子の第１のセットが固定されて成る表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第１のセットのうちの各核酸分子が第１の核酸配列及び第２の核酸配列を備え、第２の核酸配列が前記第１の核酸配列に対して実質的に相補的である、ステップと、（ｂ）固定ヘアピン分子をもたらすべく、前記表面を、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の前記第１の核酸配列を前記核酸分子の前記第２の核酸配列に結合するのに十分な条件に供することによって処理表面を生成するステップと、（ｃ）前記処理表面を有する前記基板を少なくとも１時間の期間にわたって保管するステップとを含む方法。６０５．（ｃ）に続いて、前記固定ヘアピン分子の前記第１の配列から前記第２の配列を分離するステップを更に含む、実施形態６０４の方法。６０６．前記分離は、化学的又は熱的刺激を使用した酵素的分解又は変性を含む実施形態６０５の方法。６０７．前記化学的刺激が水酸化ナトリウムを含む、実施形態６０６の方法。６０８．前記分離に続いて、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型（ＳＮＰ）遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析、又はそれらの組合せのために前記表面に固定された核酸分子の前記第１のセットを使用するシステムを更に含む、実施形態６０５～６０７のいずれか１つの方法。６０９．核酸分子の前記第１のセットのうちの各核酸分子が切断可能な塩基を含み、前記切断可能な塩基が前記核酸分子の前記第１の配列と前記第２の配列との間に配置される、実施形態６０５～６０８のいずれか１つの方法。６１０．前記固定ヘアピン分子の前記第１の配列から前記第２の配列を分離した後、前記切断可能な塩基で前記核酸分子を切断し、それにより、前記表面から前記核酸分子の前記第２の配列を除去するステップを更に含む、実施形態６０９の方法。６１１．前記処理表面の保管中に、核酸分子の前記第１のセットのうちの各核酸分子が他の核酸分子にハイブリダイズしない、実施形態６０４～６１０のいずれか１つの方法。６１２．前記処理表面の保管中、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも７０％が固定ヘアピン分子として存在する、実施形態６０４～６１１のいずれか１つの方法。６１３．前記処理表面が約１８℃～約３０℃の温度で保管される、実施形態６０４～６１２のいずれか１つの方法。６１４．前記処理表面が少なくとも６時間にわたって保管される、実施形態６０４～６１３のいずれか１つの方法。６１５．前記処理表面が少なくとも２４時間にわたって保管される、実施形態６１４の方法。６１６．前記第１の配列及び前記第２の配列がそれぞれ少なくとも６個の塩基を含む、実施形態６０４～６１５のいずれか１つの方法。６１７．核酸分子の前記第１のセットのうちの前記核酸分子が、独立してアドレス可能な位置で前記表面に固定される、実施形態６０４～６１６のいずれか１つの方法。６１８．前記独立してアドレス可能な位置が略平面である、実施形態６１７の方法。６１９．前記独立してアドレス可能な位置が１つ以上のウェルを備える、実施形態６１７又は６１８の方法。６２０．前記表面上の核酸分子の前記第１のセットの密度が少なくとも１００万分子／ｍｍ２である、実施形態６０４～６１９のいずれか１つの方法。６２１．核酸分子の前記第１のセットが１つ以上の異なる核酸配列を含む、実施形態６０４～６２０のいずれか１つの方法。６２２．核酸分子の前記第１のセットは、前記第１の核酸配列及び前記第２の核酸配列を含む核酸分子の第１のサブセットと、第３の核酸配列及び第４の核酸配列を含む核酸分子の第２のサブセットとを含み、前記第３の核酸配列が前記第４の核酸配列に対して実質的に相補的であり、前記第１の核酸配列が前記第３及び第４の核酸配列とは異なる、実施形態６２１の方法。６２３．核酸分子の前記第１のサブセット及び核酸分子の前記第２のサブセットとがいずれも第５の核酸配列を含む、実施形態６２２の方法。６２４．前記第５の核酸配列がポリ（Ｔ）配列を含む、実施形態６２３の方法。６２５．前記基板の前記表面が略平面である、実施形態６０４～６２４のいずれか１つの方法。６２６．前記基板の前記表面が複数のウェルを備える、実施形態６０４～６２５のいずれか１つの方法。６２７．前記基板が、それに固定された１つ以上の粒子を備える、実施形態６０４～６２６のいずれか１つの方法。６２８．核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、（ａ）核酸分子の第１のセットが固定されて成る表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第１のセットのうちの前記核酸分子の各核酸分子が第１の核酸配列を含む、ステップと、（ｂ）核酸分子の第２のセットを用意するステップであって、核酸分子の前記第２のセットのうちの各核酸分子が、前記第１の核酸配列に対して実質的に相補的な第２の核酸配列を備え、核酸分子の前記第２のセットが前記サンプル核酸分子ではない、ステップと、（ｃ）核酸分子の前記第１のセットを備える前記表面を核酸分子の前記第２のセットと接触させて、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも７０％が核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる処理表面を生成するステップと、（ｄ）前記処理表面を少なくとも１時間にわたって保管するステップであって、核酸分子の前記第２のセットのうちの１つの核酸分子にハイブリダイズされる核酸分子の前記第１のセットのうちのそれぞれの核酸分子ごとに、前記第１の核酸配列が前記第２の核酸配列にハイブリダイズされ、前記第２の核酸配列にハイブリダイズされる前記第１の核酸配列が約４０℃～６０℃の間で少なくとも部分的に変性する、ステップとを含む方法。６２９．前記第２の核酸配列にハイブリダイズされる前記第１の核酸配列が約５０℃～６０℃の間で少なくとも部分的に変性する、実施形態６２８の方法。６３０．（ｄ）に続いて、核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去するステップを更に含む、実施形態６２８又は６２９の方法。６３１．前記除去に続いて、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型（ＳＮＰ）遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析又はそれらの組合せのために前記表面に固定された核酸分子の前記第１のセットを使
用するステップを更に含む、実施形態６３０の方法。６３２．核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子が、酵素分解によって前記処理表面から除去される、実施形態６３０又は６３１の方法。６３３．核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子は、化学的又は熱的刺激による変性によって前記処理表面から除去される、実施形態６３０又は６３１の方法。６３４．前記第２の核酸配列にハイブリダイズされた前記第１の核酸配列を変性させることによって、核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子が前記処理表面から除去される、実施形態６３３の方法。６３５．核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子は、前記処理表面を約４０℃～６０℃に加熱することによって前記処理表面から除去される、実施形態６３３又は６３４の方法。６３６．核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子が、前記処理表面と接触している溶液を約４０℃～６０℃に加熱することによって前記処理表面から除去される、実施形態６３３～６３５のいずれか１つの方法。６３７．核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去するために化学的刺激が使用される、実施形態６３３～６３６のいずれか１つの方法。６３８．前記化学的刺激が水酸化ナトリウムを含む、実施形態６３７の方法。６３９．前記処理表面の保管中、核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる核酸分子の前記第１のセットの各核酸分子は、他の核酸分子にハイブリダイズされない、実施形態６２８～６３８のいずれか１つの方法。６４０．核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９０％は、核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる、実施形態６２８～６３９のいずれか１つの方法。６４１．前記処理表面は、約１８℃～約３０℃の温度で保管される、実施形態６２８～６４０のいずれか１つの方法。６４２．前記処理表面は、少なくとも６時間にわたって保管される、実施形態６２８～６４１のいずれか一つの方法。６４３．前記処理表面が少なくとも２４時間にわたって保管される、実施形態６４２の方法。６４４．前記処理表面が少なくとも２日間にわたって保管される、実施形態６４３の方法。６４５．核酸分子の前記第２のセットが溶液中で前記表面に与えられる、実施形態６２８～６４４のいずれか１つの方法。６４６．前記第１の核酸配列及び前記第２の核酸配列がそれぞれ少なくとも６個の塩基を含む、実施形態６２８～６４５のいずれか１つの方法。６４７．核酸分子の前記第１のセットの所定の核酸分子及び核酸分子の前記第２のセットの所定の核酸分子が同じ数のヌクレオチドを含む、実施形態６２８～６４６のいずれか１つの方法。６４８．核酸分子の前記第１のセットの所定の核酸分子及び核酸分子の前記第２のセットの所定の核酸分子が異なる数のヌクレオチドを含む、実施形態６２８～６４７のいずれか１つの方法。６４９．核酸分子の前記第１のセットは、独立してアドレス可能な位置で前記表面に固定される、実施形態６２８～６４８のいずれか１つの方法。６５０．前記独立してアドレス可能な位置が略平面である、実施形態６４９の方法。６５１．前記独立してアドレス可能な位置が１つ以上のウェルを備える、実施形態６４９又は６５０の方法。６５２．核酸分子の前記第１のセットは、所定のパターンにしたがって前記表面に固定される、実施形態６２８～６５１のいずれか１つの方法。６５３．前記表面上の核酸分子の前記第１のセットの密度が少なくとも１００万分子／ｍｍ２である、実施形態６２８～６５２のいずれか１つの方法。６５４．核酸分子の前記第１のセットが１つ以上の異なる核酸配列を含む、実施形態６２８～６５３のいずれか１つの方法。６５５．核酸分子の前記第１のセットは、前記第１の核酸配列を含む核酸分子の第１のサブセットと、第３の核酸配列を含む核酸分子の第２のサブセットとを含み、第１及び第３の核酸配列が異なる、実施形態６５４の方法。６５６．核酸分子の前記第１のサブセット及び核酸分子の前記第２のサブセットとがいずれも第４の核酸配列を含む、実施形態６５５の方法。６５７．前記第４の核酸配列がポリ（Ｔ）配列を含む、実施形態６５６の方法。６５８．核酸分子の前記第２のセットがＤＮＡヌクレオチドを含む、実施形態６２８～６５７のいずれか１つの方法。６５９．核酸分子の前記第２のセットがＲＮＡヌクレオチドを含む、実施形態６２８～６５７のいずれか１つの方法。６６０．核酸分子の前記第２のセットがＲＮＡヌクレオチドとＤＮＡヌクレオチドとの混合物を含む、実施形態６２８～６５７のいずれか１つの方法。６６１．核酸分子の前記第２のセットの各核酸分子が少なくとも６塩基を含む、実施形態６２８～６６０のいずれか１つの方法。６６２．前記基板の前記表面が略平面である、実施形態６２８～６６１のいずれか１つの方法。６６３．前記基板の前記表面が複数のウェルを備える、実施形態６２８～６６２のいずれか１つの方法。６６４．前記基板が、それに固定された１つ以上の粒子を備える、実施形態６２８～６６３のいずれか１つの方法。６６５．検体を検出又は分析するための方法において、（ａ）中心軸を備える開放基板を用意するステップであって、前記開放基板が、前記開放基板に隣接して固定された検体のアレイを備え、検体の前記アレイのうちの少なくとも１つの検体がプローブに結合される、ステップと、（ｂ）検出器システムを使用して前記開放基板の非線形走査を実行し、前記結合プローブからの少なくとも１つの信号又は信号変化を検出するステップであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第１の領域及び第２の領域を備え、前記第１の領域及び前記第２の領域が、（ｉ）検体の前記アレイの異なるサブセットを備え、（ｉｉ）前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、（ｉｉｉ）前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第１の領域に配置され、前記開放基板と（ｉ）前記ラインスキャンカメラ及び（ｉｉ）前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、ステップとを含む方法。６６６．前記照射領域は、最大で約２ミリメートルの最大寸法を有する、実施形態６６５の方法。６６７．前記照射領域は、最大で約０．５ミリメートルの最大幅を有する、実施形態６６５又は６６６の方法。６６８．前記ラインスキャンカメラが時間遅延積分ラインスキャンカメラである、実施形態６６５～６６７のいずれか１つの方法。６６９．前記照明源がレーザを備える、実施形態６６５～６６８のいずれか１つの方法。６７０．前記レーザが連続波レーザである、実施形態６６９の方法。６７１．前記検出器システムは、前記レーザによって放射された光ビームの形状を変化させるように構成される光学素子を備える、実施形態６６９又は６７０の方法。６７２．前記光学素子が円柱レンズを備える、実施形態６７１の方法。６７３．前記照明源が発光ダイオードを備える、実施形態６６５～６６８のいずれか１つの方法。６７４．（ｂ）の間、前記開放基板が回転している、実施形態６６５～６７３のいずれか１つの方法。６７５．（ｂ）の間、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが静止している、実施形態６７４の方法。６７６．（ｂ）の間、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが回転している、実施形態６７４の方法。６７７．（ｂ）の間、前記照射領域が回転している、実施形態６７５又は６７６の方法。６７８．（ｂ）の間、前記照射領域が前記ラインスキャンカメラと同じ速度で回転している、実施形態６７７の方法。６７９．（ｂ）の間、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが前記開放基板を横切って径方向に並進する、実施形態６７４の方法。６８０．（ｂ）の間、前記照射領域が前記開放基板を横切って径方向に並進する、実施形態６７４又は６７９の方法。６８１．（ｂ）の間、前記開放基板が静止している、実施形態６６５～６７３のいずれか１つの方法。６８２．（ｂ）の間、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが回転している、実施形態６８１の方法。６８３．（ｂ）の間、前記照射領域が回転している、実施形態６８１又は６８２の方法。６８４．（ｂ）の間、前記照明領域が前記ラインスキャンカメラと同じ速度で回転している、実施形態６８３の方法。６８５．（ｂ）の間、前記ラインスキャンカメラが静止している、実施形態６８１の方法。６８６．（ｂ）の間、前記検出器システムの前記照射領域が回転している、実施形態６８５の方法。６８７．前記検出器システムがプリズムを更に備え、前記プリズムが（ｂ）の間に回転している、実施形態６６５～６８６のいずれか１つの方法。６８８．前記検出器システムは、前記ラインスキャンカメラを使用して前記照射領域からの信号を検出するように構成される、実施形態６６５～６８７のいずれか１つの方法。６８９．検体の前記アレイは、更なるプローブに結合される第２の検体を含み、更なるプローブが前記開放基板の前記第２の領域に配置され、（ｂ）の間に、少なくとも１つの信号又は信号変化が、前記結合プローブから検出される前記少なくとも１つの信号又は信号変化と同時に、前記更なるプローブから検出される、実施形態６６５～６８８のいずれか１つの方法。６９０．前記検出器システムは、走査領域内の前記中心軸に対する前記アレイの異なる径方向位置における速度差を補償する、実施形態６６５～６８９のいずれか１つの方法。６９１．前記検出器システムは、前記開放基板に沿った走査方向を実質的に横断するアナモフィック拡大勾配を有する光学撮像システムを備え、前記アナモフィック拡大勾配は、前記走査方向に対して略垂直な接線速度差を少なくとも部分的に補償する、実施形態６６５～６９０のいずれか１つの方法。６９２．（ｂ）は、前記２つ以上の領域における接線速度差を少なくとも部分的に補償するために、前記開放基板上の２つ以上の領域を２つ以上の異なる走査速度でそれぞれ読み取ることを含む、実施形態６６５～６９１のいずれか１つの方法。６９３．（ｂ）は、前記少なくとも１つの信号又は信号変化を検出するために、前記検出器システム及び前記開放基板と光学的に連通する浸漬対物レンズを使用することを更に含み、前記浸漬対物レンズは、前記開放基板と接触している流体と接触している、実施形態６６５～６９２のいずれか１つの方法。６９４．前記流体が容器内にあり、前記浸漬対物レンズ及び前記開放基板に接触する前記流体の少なくとも一部を保持するために、前記容器の１つ以上の表面の疎水性を調節するために電界が使用される、実施形態６９３の方法。６９５．検体の前記アレイが核酸分子を含み、前記複数のプローブが蛍光標識ヌクレオチドを含み、前記蛍光標識ヌクレオチドの少なくとも１つの蛍光標識ヌクレオチドがヌクレオチド相補性結合を介して前記核酸分子の少なくとも１つの核酸分子に結合する、実施形態６６５～６９４のいずれか１つの方法。６９６．前記開放基板が略平面である、実施形態６６５～６９５のいずれか１つの方法。６９７．検体の前記アレイの検体が、１つ以上のバインダを介して前記開放基板に隣接して固定される、実施形態６６５～６９６のいずれか１つの方法。６９８．前記開放基板が少なくとも１０万個のバインダを備え、前記少なくとも１０万個のバインダのうちの１つのバインダが、前記開放基板に隣接して固定された検体の前記アレイのうちの１つの検体を固定する、実施形態６６５～６９７のいずれか１つの方法。６９９．前記検体のアレイのうちの１つの検体がビーズに結合され、前記ビーズが前記開放基板に固定される、実施形態６６５～６９８のいずれか１つの方法。７００．検体の前記アレイのうちの１つの検体が核酸分子を含む、実施形態６６５～６９９のいずれか１つの方法。７０１．前記複数のプローブが複数のオリゴヌクレオチド分子を含む、実施形態６６５～７００のいずれか１つの方法。７０２．前記複数のプローブが複数のヌクレオチド又はその類似体を含む、実
施形態６６５～７００のいずれか１つの方法。７０３．検体検出又は分析のための装置において、検体のアレイが隣接して固定された開放基板を受けるように構成されるハウジングであって、検体の前記アレイのうちの少なくとも１つの検体がプローブに結合される、ハウジングと、検出器システムであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第１の領域及び第２の領域を備え、前記第１の領域及び前記第２の領域が、（ｉ）固定された検体の前記アレイのサブセットを備え、（ｉｉ）前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、（ｉｉｉ）前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第１の領域に配置され、前記検出器システムが、前記開放基板の非線形走査を実行するとともに前記開放基板の前記第１の領域で前記結合プローブからの少なくとも１つの信号又は信号変化を検出するようにプログラムされ、前記開放基板と（ｉ）前記ラインスキャンカメラ及び（ｉｉ）前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、検出器システムとを備える装置。７０４．前記照射領域は、最大で約２ミリメートルの最大寸法を有する、実施形態７０３の装置。７０５．前記照射領域は、最大で約０．５ミリメートルの最大幅を有する、実施形態７０３又は７０４の装置。７０６．走査領域内の前記中心軸に対する前記アレイの異なる径方向位置における速度差を補償するように前記検出器システムに指示するべくプログラムされるプロセッサを更に備える、実施形態７０３～７０５のいずれか１つの装置。７０７．前記プロセッサは、前記２つ以上の領域における接線速度差を少なくとも部分的に補償するために、２つ以上の異なる走査速度でそれぞれ前記開放基板上の２つ以上の領域を走査するように前記検出器システムに指示するべくプログラムされる、実施形態７０６の装置。７０８．前記開放基板に沿って走査方向を実質的に横断するアナモフィック拡大勾配を生成するように構成される１つ以上の光学素子を更に備え、前記アナモフィック拡大勾配は、前記走査方向に対して略垂直な接線速度差を少なくとも部分的に補償する、実施形態７０３～７０７のいずれか１つの装置。７０９．前記中心軸に対する異なる撮像された径方向位置を補償するために前記アナモフィック倍率勾配を調整するようにプログラムされるプロセッサを更に備える、実施形態７０８の装置。７１０．前記ラインスキャンカメラが時間遅延積分ラインスキャンカメラである、実施形態７０３～７０９のいずれか１つの装置。７１１．前記照明源がレーザを備える、実施形態７０３～７１０のいずれか１つの装置。７１２．前記レーザが連続波レーザである、実施形態７１１の装置。７１３．前記検出器システムは、前記レーザによって放出される光ビームの形状を変化させるように構成される光学素子を備える、実施形態７１１又は７１２の装置。７１４．前記光学素子が円柱円柱レンズを備える、実施形態７１３の装置。７１５．前記照明源が発光ダイオードを備える、実施形態７０３～７１０のいずれか１つの装置。７１６．前記検出器システム及び前記回転ユニットは、前記装置の異なる領域に配置される、実施形態７０３～７１５のいずれか１つの装置。７１７．前記検出器システム又はその要素を回転させるように構成される回転ユニットを更に備え、前記検出器システムは、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが回転している間に前記結合プローブからの前記少なくとも１つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態７０３～７１６のいずれか１つの装置。７１８．前記検出器システムは、前記検出器システムの前記照射領域が回転している間に前記結合プローブからの前記少なくとも１つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態７１７の装置。７１９．前記検出器システムは、前記ラインスキャンカメラ及び前記照射領域が同じ速度で回転している間に前記結合プローブからの前記少なくとも１つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態７１８の装置。７２０．前記検出器システムは、前記開放基板が静止している間に前記結合プローブからの前記少なくとも１つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態７０３～７１９のいずれか１つの装置。７２１．前記検出器システムは、前記開放基板が回転している間に前記結合プローブからの前記少なくとも１つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態７０３～７１９のいずれか１つの装置。７２２．前記検出器システムは、前記ラインスキャンカメラが前記開放基板を横切って径方向に並進する間に前記結合プローブからの前記少なくとも１つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態７０３～７１６のいずれか１つの装置。７２３．前記検出器システムは、前記照射領域が前記開放基板を横切って径方向に並進する間に前記結合プローブからの前記少なくとも１つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態７２２の装置。７２４．前記検出器システムがプリズムを更に備え、前記検出器システムは、前記プリズムが回転している間に前記結合プローブからの前記少なくとも１つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態７０３～７１６のいずれか１つの装置。７２５．前記検出器システム及び前記開放基板と光学的に連通する浸漬浸漬対物レンズを更に備え、前記浸漬対物レンズは、前記開放基板と接触する流体と接触するように構成される、実施形態７０３～７２４のいずれか１つの装置。７２６．前記流体を保持するように構成される容器と、前記浸漬対物レンズ及び前記開放基板に接触する前記流体の少なくとも一部を保持するために前記容器の１つ以上の表面の疎水性を調整するように構成される電界印加ユニットとを更に備える、実施形態７２５の装置。７２７．前記浸漬対物レンズが第１の環境を第２の環境から分離し、前記第１の環境及び前記第２の環境が異なる動作条件を有する、実施形態７２５又は７２６の装置。７２８．前記浸漬対物レンズは、前記第１の環境と前記第２の環境との間にシールを形成する、実施形態７２７の装置。７２９．前記開放基板が略平面である、実施形態７０３～７２８のいずれか１つの装置。７３０．検体の前記アレイのうちの１つの検体が、１つ以上のバインダを介して前記開放基板に隣接して固定される、実施形態７０３～７２９のいずれか１つの装置。７３１．前記開放基板が少なくとも１０万個のバインダを備え、前記少なくとも１０万個のバインダのうちの１つのバインダが、前記開放基板に隣接して固定された検体の前記アレイのうちの１つの検体を固定する、実施形態７０３～７３０のいずれか１つの装置。７３２．検体の前記アレイのうちの１つの検体がビーズに結合され、前記ビーズが前記開放基板に固定される、実施形態７０３～７３１のいずれか１つの装置。７３３．検体の前記アレイのうちの１つの検体が核酸分子を含む、実施形態７０３～７３２のいずれか１つの装置。７３４．前記複数のプローブが複数のオリゴヌクレオチド分子を含む、実施形態７０３～７３３のいずれか１つの装置。７３５．前記複数のプローブが複数のヌクレオチド又はその類似体を含む、実施形態７０３～７３３のいずれか１つの装置。７３６．実行されるときに１つ以上のコンピュータプロセッサに検体を検出又は分析するための方法を実施させる、持続性命令が記憶されて成るコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、中心軸周りに開放基板を用意するステップであって、前記開放基板が、前記開放基板に隣接して固定された検体のアレイを備え、検体の前記アレイのうちの少なくとも１つの検体がプローブに結合される、ステップと、検出器システムを使用して前記開放基板の非線形走査を実行し、前記結合プローブからの少なくとも１つの信号又は信号変化を検出するステップであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第１の領域及び第２の領域を備え、前記第１の領域及び前記第２の領域が、（ｉ）検体の前記アレイの異なるサブセットを備え、（ｉｉ）前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、（ｉｉｉ）前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第１の領域に配置され、前記開放基板と（ｉ）前記ラインスキャンカメラ及び（ｉｉ）前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、ステップとを含む、コンピュータ可読媒体。７３７．前記ラインスキャンカメラが時間遅延積分ラインスキャンカメラである、実施形態７３６のコンピュータ可読媒体。７３８．前記照明源がレーザを備える、実施形態７３６又は７３７のコンピュータ可読媒体。７３９．前記レーザが連続波レーザである、実施形態７３８のコンピュータ可読媒体。７４０．前記検出器システムは、前記レーザによって放出される光ビームの形状を変化させるように構成される光学素子を備える、実施形態７３８又は７３９のコンピュータ可読媒体。７４１．前記光学素子が円柱レンズを備える、実施形態７４０のコンピュータ可読媒体。７４２．前記照明源が発光ダイオードを備える、実施形態７３６又は７３７のコンピュータ可読媒体。７４３．前記検出中、前記開放基板が静止している、実施形態７３６～７４２のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７４４．前記検出中、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが回転している、実施形態７４３のコンピュータ可読媒体。７４５．前記検出中、前記照射領域が回転している、実施形態７４４のコンピュータ可読媒体。７４６．前記検出中、前記照射領域が前記ラインスキャンカメラと同じ速度で回転している、実施形態７４５のコンピュータ可読媒体。７４７．前記検出中、前記ラインスキャンカメラが前記開放基板を横切って径方向に並進する、実施形態７４３のコンピュータ可読媒体。７４８．前記検出中、前記照射領域が前記開放基板を横切って径方向に並進する、実施形態７４７のコンピュータ可読媒体。７４９．前記検出中、前記開放基板が回転している、実施形態７３６～７４２のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７５０．前記検出中、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが静止している、実施形態７４９のコンピュータ可読媒体。７５１．前記検出中、前記検出器システムの前記照射領域が回転している、実施形態７５０のコンピュータ可読媒体。７５２．前記検出中、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが回転している、実施形態７４９のコンピュータ可読媒体。７５３．前記検出中、前記照射領域が回転している、実施形態７５２のコンピュータ可読媒体。７５４．前記検出中、前記照射領域が前記ラインスキャンカメラと同じ速度で回転している、実施形態７５３のコンピュータ可読媒体。７５５．前記検出中、前記ラインスキャンカメラが前記開放基板を横切って径方向に並進する、実施形態７４９のコンピュータ可読媒体。７５６．前記検出中、前記照射領域が前記開放基板を横切って径方向に並進する、実施形態７５５のコンピュータ可読媒体。７５７．前記検出器システムがプリズムを更に備え、前記プリズムが前記検出中に回転される、実施形態７３６～７５６のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７５８．前記検出器システムは、前記ラインスキャンカメラを使用して前記照射領域からの信号を検出するように構成される、実施形態７３６～７５７のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７５９．前記検出器システムは、走査領域内の前記中心軸に対する前記アレイの異なる径方向位置における速度差を補償する、実施形態７３６～７５８のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７６０．前記検出器システムは、前記開放基板に沿って走査方向を実質的に横断するアナモフィック拡大勾配を有する光学撮像システムを備え、前記アナモフィック拡大勾配は、前記走査方向に対して略垂直な接線速度差を少なくとも部分的に補償する、実施形態７３６～７５９のいずれか
１つのコンピュータ可読媒体。７６１．前記検出は、前記２つ以上の領域における接線速度差を少なくとも部分的に補償するために、前記開放基板上の２つ以上の領域を２つ以上の異なる走査速度でそれぞれ読み取ることを含む、実施形態７３６～７６０のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７６２．前記検出は、前記少なくとも１つの信号又は信号変化を検出するために、前記検出器システム及び前記開放基板と光学的に連通している浸漬対物レンズを使用することを更に含み、前記浸漬対物レンズは、前記開放基板と接触している流体と接触している、実施形態７３６～７６１のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７６３．前記流体が容器内にあり、前記浸漬対物レンズ及び前記開放基板に接触する前記流体の少なくとも一部を保持するために、前記容器の１つ以上の表面の疎水性を調整するために電界が使用される、実施形態７６２のコンピュータ可読媒体。７６４．検体の前記アレイが核酸分子を含み、前記複数のプローブが蛍光標識ヌクレオチドを含み、前記蛍光標識ヌクレオチドの少なくとも１つの蛍光標識ヌクレオチドがヌクレオチド相補性結合を介して前記核酸分子の少なくとも１つの核酸分子に結合する、実施形態７３６～７６３のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７６５．前記開放基板が略平面である、実施形態７３６～７６４のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７６６．検体の前記アレイのうちの１つの検体が、１つ以上のバインダを介して前記開放基板に隣接して固定される、実施形態７３６～７６５のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７６７．前記開放基板が少なくとも１０万個のバインダを備え、前記少なくとも１０万個のバインダのうちの１つのバインダが、前記開放基板に隣接して固定された検体のアレイのうちの１つの検体を固定する、実施形態７３６～７６６のいずれか一つのコンピュータ可読媒体。７６８．検体の前記アレイのうちの１つの検体がビーズに結合され、前記ビーズが前記開基板に固定される、実施形態７３６～７６７のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７６９．検体の前記アレイのうちの１つの検体が核酸分子を含む、実施形態７３６～７６８のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７７０．前記複数のプローブが複数のオリゴヌクレオチド分子を含む、実施形態７３６～７６９のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。７７１．前記複数のプローブが複数のヌクレオチド又はその類似体を含む、実施形態７３６～７６９のいずれか１つのコンピュータ可読媒体。
［実施例］
［実施例１］
核酸分子の配列決定のイメージング
図４２は、検体が固定された基板を撮像することによって生成された画像の一例を示す。実質的に平面アレイを含む基板３１０には、生物学的検体、例えば核酸分子が固定されている。実質的に平面アレイは、複数の個別にアドレス可能な位置３２０を含み、複数の個別にアドレス可能な位置は、生物学的検体、例えば、１つ以上の核酸分子を含む。個別にアドレス可能な位置３２０は、ランダムに配置されてもよく、又は順序付けられたパターンで配置されてもよい。生物学的検体は、アレイに固定されたビーズに付着され得る。単一のビーズは、少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、１００、１５０又はそれ以上の検体などの複数の検体を含み得る。ビーズは、個別にアドレス可能な位置に会合され得る。基板３１０上には、複数の蛍光プローブ（例えば、複数の蛍光標識された、Ａ、Ｔ、Ｃ、又はＧ）が分注されている。幾つかの実施形態では、基板は、中心軸に対して回転するように構成され、流体流ユニットは、複数のプローブを含む溶液を前記アレイに分注するように構成された流体チャネルを備え、基板の回転中、溶液は、中心軸から離れる方向に沿って遠心的に導かれ、生物学的検体と接触する。他の実施形態では、基板は回転されない。次いで、基板３１０は、複数のプローブのうちの少なくとも１つのプローブと生物学的検体との間で反応を行い、少なくとも１つのプローブを生物学的検体に結合するのに十分な条件に供される。結合していないプローブが洗い流される。少なくとも一つのプローブの生物学的検体への結合は、測光を使用して検出され、測光は、基板３１０の少なくとも一部（例えば、走査又は固定視野撮像を介して）を撮像することと、個別にアドレス可能な各位置３２０の信号を測定することとを含む。蛍光プローブに相補的なヌクレオチドを含む核酸分子は、個別にアドレス可能な位置３２０で蛍光性である。次いで、動作を繰り返してもよく、画像からの信号を同じ基板の以前の画像からの信号と照合して、個別にアドレス可能な各位置３２０の各生物学的検体について時間内に信号のトレースを生成する。複数の蛍光プローブの配列は、操作の反復ごとに既知であり、個別にアドレス可能な位置３２０のそれぞれに検体の既知の配列を生成する。
［実施例２］
核酸組み込みのための診断手順
診断手順を実行して、プローブが生物学的検体と結合したかどうかを決定する（例えば、核酸分子）。図４３は、約１億８３００万ビーズから約２９ギガ塩基対（Ｇｂｐ）で実行される、そのような診断手順の例示的なデータを示す。例えば図１５～図２３の３１０に示されるものと同様の基板は、生物学的検体を固定するように構成されたアレイを含む。生物学的検体は、アレイに固定されたビーズに付着され得る。単一のビーズは、少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、１００、１５０又はそれ以上の検体などの複数の検体を含み得る。生物学的検体は、場合によっては大腸菌由来のゲノムＤＮＡである。幾つかの場合、ヒトＤＮＡを生物学的検体として使用することができる。幾つかの場合、生物学的検体は、クローン集団からのＤＮＡのショットガンライブラリである。場合によっては、基板は、中心軸に対して回転するように構成される。他の実施形態では、基板は回転するように構成されず、静止していてもよい。他の実施形態では、基板は回転するように構成されず、本明細書の他の箇所で説明するように、横方向又は縦方向に移動可能であってもよい。場合によっては、複数のプローブ（例えば、蛍光標識ヌクレオチド）を含む溶液をアレイに分注するために、流体チャネルを含む流体流ユニットが使用され、基板の回転中、溶液は、中心軸から離れる方向に沿って遠心的に導かれ、複数のプローブのうちの少なくとも１つのプローブ（例えば、ヌクレオチド）を生物学的検体に結合するのに十分な条件下で生物学的検体と接触する。他の場合には、本明細書の他の箇所に記載されているように、プローブは、噴霧、スプレー、加圧ガス（例えば、吹込みガス）システムなどを介して基板上に分注されてもよい。次いで、基板３１０は、複数のプローブのうちの少なくとも１つのプローブと生物学的検体との間で反応を行い、少なくとも１つのプローブを生物学的検体に結合するのに十分な条件に供される。結合していないプローブが洗い流される。少なくとも１つのプローブの生物学的検体への結合は、基板の少なくとも一部を撮像することを含む測光法を使用して検出される。蛍光プローブに相補的なヌクレオチドを含む核酸分子は、個別にアドレス可能な位置で蛍光性である。プロセスのうちの１つ以上は、サイクル内で反復又は反復されてもよい。
画像から、個別にアドレス可能な各位置又は複数の個別にアドレス可能な位置の信号２３２０が測定される。複数の個別にアドレス可能な位置の平均信号２３３０も、各サイクルについて取得することができる。基板に適用されたプローブは各サイクルで既知であるため、平均信号２３３０は既知のヌクレオチド配列２３１０の関数としてプロットすることができる。更に、信号２３４０の標準偏差も、各サイクルについてプロットすることができる。次いで、プロット２３００は、生物学的検体の核酸配列に関する情報をもたらし得る。これらの動作のうちの１つ以上は、リアルタイムで実行することができる。
［実施例３］
生物学的検体の走査画像パターン
図４４は、走査撮像の品質管理メトリックを知らせる診断手順の例示的なデータを示す。基板は、３１０に示されているものと同様に、回転を受けることができる。基板は、場合によっては、中心軸に対して回転可能である。他の実施形態では、基板は回転可能でなくてもよく、又は回転されなくてもよい。基板は、ヒト及び大腸菌ショットガンライブラリなどの生物学的検体を含む。一例では、基板は、ショットガンライブラリと、サンプル中にスパイクされた約１５％の合成モノプレートとを含む。そのような例では、ショットガンライブラリ及び合成単調版は、（例えば、蛍光的に）標識化されてもよい。他の例では、ショットガンライブラリ及び合成単調なプレートは、基板（例えば、リンカーを介して）と会合し得るビーズと会合する。幾つかの場合、ビーズは、パターンで基板と会合し得る。場合によっては、基板上のビーズのサブセットは、（例えば、走査経路に従って）螺旋状のパターンなどのパターンで検出され得る。ライブラリ及び合成モノプレートは、光学測定を使用して直接検出することができる。他の例では、複数のプローブが基板に加えられ、基板は、少なくとも１つのプローブを生物学的検体に結合するために、複数のプローブのうちの少なくとも１つのプローブと生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に供される。生物学的検体に結合された少なくとも１つのプローブから１つ以上の信号が検出される。
撮像セグメントの診断メトリックを計算することができる。図４４Ａ～図４４Ｆは、異なる個別にアドレス可能な位置（例えば、円形基板上でＲ及びΘを変化させる）における画像又はプロセスメトリックを示すプロットを示す。各走査視野は、各プロット（パネルＡ～Ｆ）上に小さな円として示されている。次いで、画像を、画像あたりのリードの数（パネルＡ）、フィルタを通過するリードのパーセンテージ（パネルＢ）、ヌクレオチドの平均第１組み込み信号（パネルＣ）、ドループ（１サイクルあたりの信号損失、パネルＤ）、偽陰性を示し得る遅延フェージング、例えば、サイクルあたり進行しないクローン集団の割合（パネルＥ）、及び偽陽性を示し得るリードフェージング、例えば、サイクルあたり誤って進行するクローン集団の割合（パネルＦ）について分析することができる。Ｒ及びΘにわたる均一な信号レベル及びリード／ラグフェージングは、この場合、多くの組み込みサイクルの過程にわたって一貫した流体及び生化学反応を示し、高品質の配列リードを予測する。
［実施例４］
ホモポリマーの直線性及び精度
単一ヌクレオチドフローに基づく合成化学による配列決定では、配列を決定するために、合成されたホモポリマーの長さを決定する必要がある。ホモポリマーは、様々な長さのものであり得、同一のヌクレオチドの配列（例えば、一個のヌクレオチド、二個のヌクレオチド、三個のヌクレオチド、四個のヌクレオチド、五個のヌクレオチド、六個のヌクレオチド、七個のヌクレオチド、八個のヌクレオチド、九個のヌクレオチド及び１０個のヌクレオチドであり、ここで、ヌクレオチドは全て同じであり、すなわち、全てＡ、全てＴ、全てＣ、全てＧなど）を含み得る。図４５Ａは、合成によるフローベース配列決定の例示的なデータを示す。異なる長さの多くのホモポリマーを基板に結合させた。基板に相補的なプローブを添加し、基板を洗浄して撮像し、プロセスを繰り返した。各ビーズ位置から信号を測定した。プロットにおいて可視化され得るように、画像からの信号は、ここで試験される最大９ヌクレオチドまで、ホモポリマー長で非常に線形である。したがって、得られた画像（例えば、個別にアドレス可能な位置）からの信号を使用して、十分に高い精度及び低いノイズ（＞９９％の精度）で５塩基までのホモポリマー長を決定することができる。
［実施例５］
核酸分子の配列決定及び信号処理
実質的に平面アレイを含む基板に、生物学的検体、例えば大腸菌由来の核酸分子が固定されている。合成による配列決定は、フローベースの化学を用いて行った。本明細書の他の箇所に記載されているように、撮像を行った。図４５Ｂは、数百のコロニーのセットの信号分布を示し、各コロニーは、単一の合成された単調なプレートの複製である。ｘ軸は、各サイクル後の配列決定の長さで標識化される（例えば、各化学フローステップ）。図４５Ｃでは、同じデータがパラメトリックモデルで処理されている。パラメトリックモデルは、各コロニーについて異なるテンプレートカウント（振幅）及びバックグラウンドレベルを説明する。信号は、進み及び遅れフェージングのモデルでデコンボリューションされ、サイクルごとのグローバル信号損失も考慮する。ここに示されている例では、名目上のフェージングは、０．５４％の遅延、０．４１％のリード、及び０．４５％の信号損失であった。残留系統的変動は、シーケンスコンテキストを伴う信号変動に起因する可能性があり、他のアルゴリズム（図示せず）を使用して更に補正することができる。
［実施例６］
大腸菌からのショットガンライブラリの配列決定
実質的に平面アレイを含む基板に、生物学的検体、例えば大腸菌由来の核酸分子が固定されている。合成による配列決定は、フローベースの化学を用いて行った。本明細書の他の箇所に記載されているように、撮像を行った。次いで、画像を処理した。図４６Ａは、大腸菌参照ゲノムのセグメントに対する個々のアラインメントされたリードを示す。図４６Ｂは、ショットガンリードのセットについての大腸菌ゲノムにおける各位置についてのアラインメントされたリード深度の画像処理から得られたプロットを示す。ｘ軸は各大腸菌参照キー位置でのカバレッジレベルを示し、ｙ軸は周波数を示す。
［実施例７］
リール間寸法の計算
生物学的検体を含む可撓性基板は、核酸分子を処理するスループットが改善されるように設計され得る。一例では、生物学的検体は、複数のプローブを含む溶液を含むリザーバと可撓性基板を接触させるために第１のリールを通して引っ張られるフィルムなどの可撓性基板上にナノインプリントされる。フィルムの寸法は、検出器（例えば、光学センサ）と適合するように変調されてもよい。場合によっては、フィルムの長さをリールに巻き取ることができる。フィルムは、長さ約８５メートル、幅７ミリメートル（ｍｍ）であってもよく、約６０００平方センチメートル（ｃｍ２）の面積をもたらす。５．９センチメートル（ｃｍ）の直径を有する平坦な円形基板と比較して、フィルムの使用可能領域は、平坦な円形基板の使用可能領域よりも６０倍以上大きくてもよい。１０センチメートル／秒（ｃｍ／ｓ）の光学センサ速度を考えると、フィルム全体を約１４分以内に撮像することができる。或いは、フィルムの寸法（例えば、長さ及び幅）を変調して、検出率、インプリント率、接触面積などを改善することができる。
［実施例８］
配列決定のための基板の調製
核酸分子は、本明細書で提供される方法及びシステムを使用して配列決定され得る。配列決定プロセスで使用される基板は、基板３１０であり得る。基板は、複数の個別にアドレス可能な位置３２０を含むことができる実質的に平面アレイを含むことができる。複数の個別にアドレス可能な位置は、ランダムに配置されてもよく、又は順序付けられたパターンで配置されてもよい。複数の個別にアドレス可能な位置の少なくともサブセットは、配列決定プロセスの準備において複数の核酸分子に結合され得る。複数の個別にアドレス可能な位置のサブセットの個別にアドレス可能な位置は、ランダムに配置されてもよく、又は順序付けられたパターンで配置されてもよい。基板は、中心軸に対して回転するように構成されてもよい。流体チャネルを備える流体流ユニットは、基板に結合されてもよく、アレイに溶液を分注するように構成されてもよい。基板の回転中に溶液が分注されると、溶液は中心軸から離れる方向に沿って遠心的に導かれ、基板に結合された１つ以上の生物学的検体（例えば、核酸分子）と接触させることができる。しかし、配列決定の準備中又は配列決定プロセス中に、基板を回転させなくてもよい。場合によっては、基板は、配列決定プロセスの準備及び実行中に連続回転を受け得る。他の場合では、基板は、そのようなプロセスの少なくとも一部の間静止していてもよい。
核酸分子を配列決定するための基板の調製は、１つ以上の核酸分子を基板上に分注することを含み得る。基板上への核酸分子の分注は、秩序ある態様又はランダムな態様で行われ得る。基板に結合した核酸分子は、基板に直接的又は間接的に固定され得る。例えば、核酸分子は、複数の粒子にカップリングされてもよく、その複数の粒子は、基板に直接固定され得る（例えば、本明細書の１つ以上のオリゴヌクレオチド分子又は別の機構を介して）。複数の粒子は、複数のビーズを含み得る。複数の粒子の所定の粒子は、それに結合した１つ以上の核酸分子を含み得る。例えば、複数の粒子の所定の粒子は、それに結合した核酸分子のクローン集団を含み得る。一例では、複数の粒子は、それに結合された複数のプライマー分子を含み、複数のプライマー分子は、核酸分子のライブラリの核酸分子の配列にハイブリダイズするように構成されている。核酸分子のライブラリの核酸分子は、複数のプライマー分子の核酸分子の配列へのハイブリダイゼーションを介して複数の粒子に結合され得る。増幅プロセスを実施して、複数の粒子に結合した核酸分子を増幅することができ、このプロセスは、複数の粒子に結合した核酸分子の１つ以上のクローン集団を提供することができる。増幅プロセスは、エマルジョンＰＣＲを含み得る。増幅プロセスに続いて、（例えば、順序付き又はランダムな態様で）複数の粒子を基板上に分注することができる（例えば、本明細書に記載されるように）。或いは、核酸分子のライブラリの核酸分子との相互作用の前に複数の粒子を基板上に分注し、複数の粒子を基板に固定した状態で増幅プロセスを行ってもよい。
基板は、核酸分子を結合及び増幅するのに適した１つ以上のタイプのアダプタ又はプライマーを含み得る。これらのアダプタは、パターンで又はパターンなしで基板に取り付けられてもよい。パターンは、アダプタにとって魅力的な領域、並びにアダプタに対して反発性の領域を含むことができる。基板に適用され得るパターンの例には、螺旋状のパターン、単一又は同心リング、及び市松模様パターンが含まれる。一例では、基板は２つの部分に分割され（例えば、ディスク形状の基板は、２つの部分を提供するように二分される）、その一方は第１のアダプタタイプに引き付けられる第１の領域を含み、他方は第２のアダプタタイプに引き付けられる第２の領域を含み、第１及び第２のアダプタタイプは同じではない。アダプタは、所定のパターンで基板に特定の局所濃度の核酸分子を提供し得る分注ヘッドを介して基板上に分注され得る。連続プロセス増幅の場合、濃度は、局所体積（例えば、スポット）に対する核酸分子の結合速度が増幅倍加速度よりも実質的に小さくなるような濃度であり得る（少なくとも約４倍）。これにより、ほとんどのシードがスポット内の第２のシードの前に十分に増幅されることが保証され得る。装填は、約１０％の播種効率などの適度な播種効率で繰り返し行われてもよい。繰り返されるリング及び螺旋などのパターンを生成することができる。連続播種を使用して、ほとんどのスポットが播種され、ほぼ単クローン増幅されることを確実にすることができる（例えば、少なくとも約９０％のスポット、及び少なくとも約９０％のモノクローナル）。或いは、テンプレートは、播種密度が少なくとも約５０ｋ／ｍｍ２、１００ｋ／ｍｍ２、５００ｋ／ｍｍ２、１Ｍ、２Ｍ、４Ｍ又はそれ以上であるような濃度でパターン化されていない表面に播種されてもよい。播種中又は播種後に、固相増幅を行ってもよい。
核酸分子（例えば、基板に結合された複数の粒子などの複数の粒子に結合される）の増幅は、ＰＣＲ、ブリッジ増幅、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅、Ｗｉｌｄｆｉｒｅ増幅、鋳型ウォーキング増幅、鎖置換増幅、ローリングサークル増幅、又は任意の他の有用な方法を含み得る。増幅方法は、速度論的排除増幅を含み得る。例えば、増幅試薬は、所定の核酸分子からアンプリコンのクローン集団をそれぞれ有する産物増幅部位への反応を受けてもよく、この反応は、所定の核酸分子を含む核酸分子を平均輸送速度で部位に同時に輸送し、平均増幅速度で部位に輸送する核酸分子を増幅することを含んでもよく、平均増幅速度は平均輸送速度を超える。また、ナノボール配列決定法は、本明細書で提供される方法及びシステムと組み合わせて使用され得る。例えば、核酸分子は鋳型断片を含んでもよく、アダプタ配列は断片に連結されて断片の環状化をもたらし得る。次いで、環状断片は、ローリングサークル増幅を使用して増幅されてもよく、それにより、核酸ナノボールに圧縮され得る連結された増幅断片を提供し得る。
［実施例９］
ブロック又は末端ヌクレオチドを使用した核酸分子の配列決定
核酸分子は、本明細書で提供される方法及びシステムを使用して配列決定され得る。核酸分子は、基板に固定され得る（例えば、直接又はビーズなどの支持体を介して固定され、このビーズは、それに結合した複数の核酸分子、例えば核酸分子のクローン集団を含み得る）。基板（例えば、本明細書に記載されるような基板３１０）は、実質的に平面アレイを含むことができ、実質的に平面アレイは、複数の個別にアドレス可能な位置（例えば、本明細書に記載されるように、個別にアドレス可能な位置３２０）を含むことができる。複数の個別にアドレス可能な位置は、ランダムに配置されてもよく、又は順序付けられたパターンで配置されてもよい。核酸分子は、アレイの個別にアドレス可能な位置に会合され得る。例えば、核酸分子が結合しているビーズは、アレイの個別にアドレス可能な位置に会合され得る。核酸分子は、アダプタ又はプライマー分子などのオリゴヌクレオチドを介して（例えば、基板に結合された支持体を介して）アレイに結合され得る。基板は、中心軸に対して回転するように構成されてもよく、溶液を分注するように構成された流体チャネルを含む流体流ユニットは、基板の回転中に、溶液が中心軸から離れる方向に沿って遠心的に導かれ、生物学的検体（例えば、核酸分子）と接触するように、基板に結合され得る。或いは、基板を回転させなくてもよい。
核酸分子は二本鎖領域を含んでもよく、この二本鎖領域は、第１の鎖のアダプタ配列及び第２の鎖のアダプタ配列に相補的な配列を含み得る。核酸分子は、標的配列（例えば、ライブラリインサート配列）を含んでもよく、この標的配列は、１つ以上のアダプタ配列及び１つ以上の他の配列、例えば１つ以上のバーコード又は識別子配列、プライマー配列、又は他の配列に隣接し得る。核酸分子は、生体液（例えば、血液又は唾液）を含むサンプルなどのサンプルに由来し得る。核酸分子は、デオキシリボ核酸又はリボ核酸を含み得る。例えば、核酸分子はゲノムＤＮＡを含み得る。
核酸分子の配列決定は、核酸分子の利用可能な位置に相補的な第１のヌクレオチドを提供することによって進行し得る。第１のヌクレオチドは、可逆的ターミネータなどのブロッキング基又は終結基を含み得る。ブロック基又は終結基（例えば、可逆的ターミネータ）は、糖部分を介して、例えば糖部分の３’位に、第１のヌクレオチドにカップリングされ得る。ブロック基又は終結基は、アジド部分を含み得る。例えば、ブロッキング基又は終結基は、３’－Ｏ－アジドメチルブロッキング基であり得る。或いは、ブロッキング基又は終結基は、後続のヌクレオチドの鋳型への組み込みに有意に影響しない別の基、例えば小さい安定な基であり得る。第１のヌクレオチドは標識化され得る（例えば、蛍光標識に結合されていてもよい）。或いは、第１のヌクレオチドは、標識化されていなくてもよい（例えば、蛍光標識に結合していなくてもよい）。第１のヌクレオチドは、第１の溶液（例えば、反応混合物）中に提供されてもよき、この第１の溶液は、１つ又はそれを超える更なるヌクレオチドを含み得る。第１の溶液は、基板に結合された流体流ユニットの流体チャネルを介して基板に供給されてもよい（例えば、基板の回転中、又は基板が静止している間）。第１の溶液は、第１のヌクレオチドを含む複数の同一のヌクレオチドを含み得る。或いは、第１の溶液は、第１のヌクレオチド及び第２の複数の同一のヌクレオチドを含む第１の複数の同一のヌクレオチドを含んでもよく、第２の複数の同一のヌクレオチドの第１のヌクレオチド及び第２のヌクレオチドは、異なる化学構造を有し得る。例えば、第１のヌクレオチド及び第２のヌクレオチドは、異なる塩基（例えば、カノニカル塩基、例えば、Ａ、Ｇ、Ｃ及びＵ／Ｔ）、標識（例えば、蛍光標識）、リンカー（例えば、標識をヌクレオチドの塩基、糖又はリン酸部分に連結するリンカー）、糖部分（例えば、ブロック基又は終結基を含むか又は含まない糖部分）又はそれらの組合せを含み得る。一例では、第１の溶液は、第１のヌクレオチドを含む第１の複数の同一のヌクレオチド、第２の複数の同一のヌクレオチド、第３の複数の同一のヌクレオチド、及び第４の複数の同一のヌクレオチドを含み、各複数の同一のヌクレオチドは異なるカノニカル型（例えば、Ａ、Ｇ、Ｃ、及びＵ／Ｔ）の塩基を含む。各複数の同一のヌクレオチドの各ヌクレオチドは、ブロッキング又は終結部分を含んでもよく、このブロッキング又は終結部分は、異なるタイプのヌクレオチドについて同じであっても異なっていてもよい。複数の同一のヌクレオチドのそれぞれのヌクレオチドは、標識化されていなくてもよい。或いは、所定の複数の同一のヌクレオチドの各ヌクレオチドの全部又は一部を標識することができる（例えば、蛍光標識を用いて）。例えば、各複数の同一のヌクレオチドの各ヌクレオチドの全部又は一部が標識化され得る。第１の溶液は、緩衝液、陽イオン、酵素（例えば、ポリメラーゼ酵素）、又は他の試薬など、反応を行うための他の試薬を含み得る。
基板及び第１のヌクレオチドの実質的に平面アレイにカップリングされた核酸分子は、第１のヌクレオチドを核酸分子の利用可能な位置（例えば、標的配列を含む核酸鎖にカップリングされた成長鎖に）に組み込むのに十分な条件に供され得る。第１のヌクレオチドの遮断基又は終結基は、更なるヌクレオチド（例えば、ホモポリマー配列の場合など、同じタイプのもの、又は異なるタイプのもの）の組み込みを妨げ得る。
第１のヌクレオチドの核酸分子への組み込みは、撮像を介して、例えば第１のヌクレオチドに結合した標識又はレポーター部分の標識を撮像することによって検出され得る。アレイは、光学検出器などの検出器で調べることができる。撮像は、基板の回転中又は基板が静止している間に実行されてもよい。撮像は、走査又は固定場撮像を含むことができる。例えば、光学検出器は、撮像中に基板に対して並進及び／又は回転させることができる。撮像は、標識（例えば、第１のヌクレオチド又はそれに結合したレポーター部分）の信号（例えば、蛍光発光）を検出することができる。信号は、核酸分子に組み込まれたヌクレオチドのタイプを示し得る。或いは、信号は、核酸分子に結合したレポーター部分のタイプ、したがって核酸分子に組み込まれたヌクレオチドのタイプを示し得る。
そのような方法の更なる詳細は、以下の実施例に記載されている。核酸分子への第１のヌクレオチドの組み込みの検出後、核酸分子の配列を決定するために、第２のヌクレオチドなどを含む第２の溶液を使用してプロセスを繰り返すことができる。
［実施例１０］
非末端ヌクレオチドを使用した核酸分子の配列決定
核酸分子は、本明細書で提供される方法及びシステムを使用して配列決定され得る。核酸分子は、基板に固定され得る（例えば、直接又はビーズなどの支持体を介して固定され、このビーズは、それに結合した複数の核酸分子、例えば核酸分子のクローン集団を含み得る）。基板（例えば、本明細書に記載されるような基板３１０）は、実質的に平面アレイを含むことができ、実質的に平面アレイは、複数の個別にアドレス可能な位置（例えば、本明細書に記載されるように、個別にアドレス可能な位置３２０）を含むことができる。複数の個別にアドレス可能な位置は、ランダムに配置されてもよく、又は順序付けられたパターンで配置されてもよい。核酸分子は、アレイの個別にアドレス可能な位置に会合され得る。例えば、核酸分子が結合しているビーズは、アレイの個別にアドレス可能な位置に会合され得る。核酸分子は、アダプタ又はプライマー分子などのオリゴヌクレオチドを介して（例えば、基板に結合された支持体を介して）アレイに結合され得る。基板は、中心軸に対して回転するように構成されてもよく、溶液を分注するように構成された流体チャネルを含む流体流ユニットは、基板の回転中に、溶液が中心軸から離れる方向に沿って遠心的に導かれ、生物学的検体（例えば、核酸分子）と接触するように、基板に結合され得る。或いは、基板を回転させなくてもよい。
核酸分子は二本鎖領域を含んでもよく、この二本鎖領域は、第１の鎖のアダプタ配列及び第２の鎖のアダプタ配列に相補的な配列を含み得る。核酸分子は、標的配列（例えば、ライブラリインサート配列）を含んでもよく、この標的配列は、１つ以上のアダプタ配列及び１つ以上の他の配列、例えば１つ以上のバーコード又は識別子配列、プライマー配列、又は他の配列に隣接し得る。核酸分子は、生体液（例えば、血液又は唾液）を含むサンプルなどのサンプルに由来し得る。核酸分子は、デオキシリボ核酸又はリボ核酸を含み得る。例えば、核酸分子はゲノムＤＮＡを含み得る。
核酸分子の配列決定は、核酸分子の利用可能な位置に相補的な第１のヌクレオチドを提供することによって進行し得る。第１のヌクレオチドは、非末端ヌクレオチドであり得る（例えば、ブロッキング基又は終結基を含まなくてもよい）。第１のヌクレオチドは標識化され得る（例えば、蛍光標識に結合されていてもよい）。或いは、第１のヌクレオチドは、標識化されていなくてもよい（例えば、蛍光標識に結合していなくてもよい）。第１のヌクレオチドは、第１の溶液（例えば、反応混合物）中に提供されてもよき、この第１の溶液は、１つ又はそれを超える更なるヌクレオチドを含み得る。第１の溶液は、基板に結合された流体流ユニットの流体チャネルを介して基板に供給されてもよい（例えば、基板の回転中、又は基板が静止している間）。第１の溶液は、第１のヌクレオチドを含む複数の同一のヌクレオチドを含み得る。或いは、第１の溶液は、第１のヌクレオチド及び第２の複数の同一のヌクレオチドを含む第１の複数の同一のヌクレオチドを含んでもよく、第２の複数の同一のヌクレオチドの第１のヌクレオチド及び第２のヌクレオチドは、異なる化学構造を有し得る。例えば、第１のヌクレオチド及び第２のヌクレオチドは、異なる塩基（例えば、カノニカル塩基、例えば、Ａ、Ｇ、Ｃ及びＵ／Ｔ）、標識（例えば、蛍光標識）、リンカー（例えば、標識をヌクレオチドの塩基、糖又はリン酸部分に連結するリンカー）、糖部分、又はそれらの組合せを含み得る。一例では、第１の溶液は、第１のヌクレオチドを含む第１の複数の同一のヌクレオチド、第２の複数の同一のヌクレオチド、第３の複数の同一のヌクレオチド、及び第４の複数の同一のヌクレオチドを含み、各複数の同一のヌクレオチドは異なるカノニカル型（例えば、Ａ、Ｇ、Ｃ、及びＵ／Ｔ）の塩基を含む。複数の同一のヌクレオチドのそれぞれのヌクレオチドは、標識化されていなくてもよい。或いは、所定の複数の同一のヌクレオチドの各ヌクレオチドの全部又は一部を標識することができる（例えば、蛍光標識を用いて）。例えば、各複数の同一のヌクレオチドの各ヌクレオチドの全部又は一部が標識化され得る。一例では、第１の溶液は、第１のヌクレオチドを含む複数のヌクレオチドを含んでもよく、各ヌクレオチドは同じカノニカル塩基を含む。複数のヌクレオチドは、複数の標識ヌクレオチド及び複数の非標識ヌクレオチドを含み得る。例えば、第１の溶液の複数のヌクレオチドの少なくとも２０％が標識ヌクレオチドであり得る。複数のヌクレオチドの任意の％が標識ヌクレオチドであり得る。第１の溶液は、緩衝液、陽イオン、酵素（例えば、ポリメラーゼ酵素）、又は他の試薬など、反応を行うための他の試薬を含み得る。
基板及び第１のヌクレオチドの実質的に平面アレイにカップリングされた核酸分子は、第１のヌクレオチドを核酸分子の利用可能な位置（例えば、標的配列を含む核酸鎖にカップリングされた成長鎖に）に組み込むのに十分な条件に供され得る。ブロッキング基又は終結基の非存在は、第１のヌクレオチドが組み込まれる位置に隣接する位置への追加のヌクレオチド（例えば、ホモポリマー配列の場合など、同じタイプのもの、又は異なるタイプのもの）の組み込みを容易にし得る。
第１の溶液が同じ塩基（例えば、カノニカル塩基、例えば、Ａ、Ｇ、Ｃ及びＵ／Ｔ）を含むヌクレオチドを含む場合、第１のヌクレオチド及び場合によっては（例えば、標的配列がホモポリマー配列を含む場合）１つ以上の更なるヌクレオチドの組み込みの検出は、第１のヌクレオチド及び／又は１つ以上の更なるヌクレオチドにカップリングされた標識を撮像することによって、又は核酸分子に提供されたレポーター部分の標識を検出することによって検出され得る（例えば、所定のタイプのヌクレオチドに特異的に結合するように構成されたレポーター部分）。組み込まれたヌクレオチドにカップリングされた標識は、検出後、例えば核酸分子を第２のヌクレオチドを含む第２の溶液と接触させる前に除去され得る（例えば、組み込まれたヌクレオチドを切断試薬と接触させることによって）。レポーター部分にカップリングされた標識も同様に除去され得る。或いは、配列決定プロセスは、核酸分子に組み込まれたヌクレオチドと会合される標識を切断することなく進行し得る。
第１の溶液が異なる塩基を含むヌクレオチドを含む場合、第１のヌクレオチド及び場合によっては（例えば、標的配列がホモポリマー配列を含む場合）１つ以上の更なるヌクレオチドの組み込みの検出は、第１のヌクレオチド及び／又は１つ以上の更なるヌクレオチドに結合した標識を撮像することによって検出されてもよく、この標識は、異なるタイプの塩基を含むヌクレオチドに結合した他の標識とは異なり得る。例えば、第１のヌクレオチドは第１のタイプの標識を含んでもよく、第１の溶液に含まれる第２のヌクレオチドは第２のタイプの標識を含み得る。異なる標識は、第１のヌクレオチドにカップリングされた標識の蛍光シグネチャの検出が第２のヌクレオチドではなく第１のヌクレオチドの組み込みを示すように、異なる蛍光シグネチャなどの異なる信号を提供し得る。或いは、標識レポーター部分を使用して、所定のタイプのヌクレオチドの組み込みを検出することができる。
アレイは、光学検出器などの検出器で調べることができる。撮像は、基板の回転中又は基板が静止している間に実行されてもよい。撮像は、走査又は固定場撮像を含むことができる。例えば、光学検出器は、撮像中に基板に対して並進及び／又は回転させることができる。撮像は、標識（例えば、第１のヌクレオチド又はそれに結合したレポーター部分）の信号（例えば、蛍光発光）を検出することができる。信号は、核酸分子に組み込まれたヌクレオチドのタイプを示し得る。或いは、信号は、核酸分子に結合したレポーター部分のタイプ、したがって核酸分子に組み込まれたヌクレオチドのタイプを示し得る。
そのような方法の更なる詳細は、以下の実施例に記載されている。核酸分子への第１のヌクレオチドの組み込みの検出後、核酸分子の配列を決定するために、追加のヌクレオチドなどを含む第２の溶液を使用してプロセスを繰り返すことができる。
［実施例１１］
レポーター部分を使用したヌクレオチドの組み込みの検出
前述の実施例に記載されるように、核酸分子へのヌクレオチドの組み込みの検出は、ヌクレオチドにカップリングされた標識の検出を含み得る。或いは、ヌクレオチドの組み込みの検出は、レポーター部分にカップリングされた標識の検出を含み得る。
標識化された（例えば、蛍光標識された）レポーター部分は、基板（例えば、粒子を介して）の実質的に平面アレイにカップリングされた核酸分子に提供され得る。第１のヌクレオチドは、核酸分子に組み込まれ得る（例えば、前述の実施例に記載されているように）。第１のヌクレオチドは、ブロッキング又は終結部分を含み得る。或いは、第１のヌクレオチドは、非末端ヌクレオチドであり得る。第１のレポーター部分は、第１の溶液（例えば、その中に組み込むために第１のヌクレオチドを核酸分子に提供する第１の溶液）又は核酸分子に提供される第２の溶液で提供され得る（例えば、遠心作用による第１の溶液の除去及び任意選択の洗浄溶液の適用後）。第２の溶液は、基板の回転中又は基板が静止している間に提供されてもよい。第１のレポーター部分は抗体を含み得る。第１のレポーター部分は、蛍光標識を含み得る。第１のレポーター部分は、核酸分子に組み込まれたヌクレオチドに結合するように構成され得る。例えば、第１のレポーター部分は塩基特異的であり得る。第１のレポーター部分は、ブロッキング基又は終結基を含むヌクレオチドに結合するように構成され得る。例えば、第１のレポーター部分は、塩基特異的な３’ブロック依存性の第１のレポーター部分、例えば、塩基特異的な３’ブロック依存性の蛍光標識抗体であり得る。第１のレポーター部分は、第１のヌクレオチドに結合するように構成され得る。第１のレポーター部分は、第１のヌクレオチド以外のタイプのヌクレオチドに結合しないように構成され得る。第１のレポーター部分を含む溶液（例えば、第２の溶液）は、第１のレポーター部分を含む複数の同一の第１のレポーター部分を含み得る。また、第１のレポーター部分を含む溶液は、第２のヌクレオチドタイプ（例えば、第２の複数の同一のヌクレオチド）に特異的な複数の同一の第２のレポーター部分、第３のヌクレオチドタイプ（例えば、第３の複数の同一のヌクレオチド）に特異的な複数の同一の第３のレポーター部分、及び第４のヌクレオチドタイプ（例えば、第４の複数の同一のヌクレオチド）に特異的な複数の同一の第４のレポーター部分を含み得る。複数の同一のレポーター部分のそれぞれは、異なるタイプの標識を含み得る。第１のレポーター部分及び核酸分子は、第１のレポーター部分及び核酸分子に組み込まれた第１のヌクレオチドに結合するのに十分な条件に供され得る。結合していないレポーター部分を除去することができる（例えば、遠心作用による第２の溶液の除去及び洗浄溶液の任意選択の適用を介して）。アレイは、光学検出器などの検出器で調べることができる。撮像は、基板の回転中又は基板が静止している間に実行されてもよい。撮像は、走査又は固定場撮像を含むことができる。例えば、光学検出器は、撮像中に基板に対して並進及び／又は回転させることができる。撮像は、第１のレポーター部分の標識の信号（例えば、蛍光発光）を検出し得る。信号は、核酸分子に結合したレポーター部分のタイプ、したがって核酸分子に組み込まれたヌクレオチドのタイプを示し得る。
撮像に続いて、アレイにカップリングされた核酸分子は、第１のヌクレオチドにカップリングされた第１のレポーター部分を除去するのに十分な条件に供され得る。例えば、第１のヌクレオチドからブロッキング基又は終結基を切断し、第１のレポーター部分を除去するように構成された試薬を含み得る洗浄溶液が提供され得る。切断／洗浄プロセスに続いて、第１のヌクレオチドは、組み込み及び検出プロセスが１回又は複数回繰り返され得るように、もはやブロッキング基又は終結基を含まなくてもよい。このようにして、アレイに結合した核酸分子の配列を決定することができる。このプロセスは、アレイにカップリングされた核酸分子の１つ以上のクローン集団などの複数の核酸分子の配列を同定するために使用され得る。例えば、このプロセスは、基板の実質的に平面アレイの複数の個別にアドレス可能な位置に結合された複数のビーズに結合された核酸分子の複数の異なるクローン集団の配列を同定するために使用され得る。
本発明の好ましい実施形態について図示して本明細書中で説明してきたが、当業者に明らかなように、そのような実施形態は単なる一例として与えられる。本発明が、明細書中で提供される特定の例によって限定されることは意図されていない。前述の明細書を参照して本発明を説明してきたが、本明細書の実施形態の説明及び例示は、限定的な意味で解釈されることを意図していない。この時点では、本発明から逸脱することなく、数多くの変形、変更、及び、置換が当業者に想起される。更に、本発明の全ての態様は、様々な条件及び変数に依存する、本明細書中に記載された特定の描写、形態、又は、相対的比率に限定されないことが理解されるものとする。本明細書に記載された本発明の実施形態に対する様々な代替案が、本発明を実施する際に使用されてもよいことが理解されるべきである。したがって、本発明は、そのような代替、修正、変形、又は同等物もカバーするものとすることが企図されている。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲内の方法及び構造並びにそれらの均等物がそれによってカバーされることが意図されている。

Claims (137)

  1. 表面を走査するための方法において、
    （ａ）走査システムを使用して表面の一部を含む走査視野を走査するステップであって、前記走査視野が前記表面の回転軸に対して方向性を有する、ステップと、
    （ｂ）（ｉ）前記表面を前記表面の回転軸を中心に回転させるとともに、（ｉｉ）前記走査視野に対する前記表面の並進前、並進中、又は、並進後に、前記走査視野が前記表面の前記回転軸に対して前記方向性を実質的に維持するように前記走査視野を前記走査視野の回転軸を中心に回転させるステップと、
    を含む方法。
  2. 前記走査視野が長軸を有し、前記方向性は、前記表面の前記回転軸を通過する前記走査視野の前記長軸と一致する線を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記走査視野が前記表面上の円弧をたどる、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記方向性が前記走査視野の長軸を含み、前記長軸は、（ｉ）前記表面の前記回転軸及び（ｉｉ）前記走査視野の前記回転軸を通過する径方向線と平行である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記走査視野に対する表面の並進は、並進経路に沿って並進することを含み、前記並進経路に沿う正味の移動を含む線が、前記走査視野と前記表面の前記回転軸との両方と交差しない、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記走査視野は、前記走査視野の前記回転軸の周りで前記表面に対して回転し、前記走査視野の前記回転軸が前記表面に対して略垂直である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記走査視野は、対物レンズ、レンズ、プリズム、ミラー、カメラ、回折光学素子（ＤＯＥ）、又は、それらの任意の組合せを回転させることによって回転される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記走査視野がモータを使用して回転される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記表面が略円形であり、（ａ）前記走査視野が前記表面の弦に沿って並進され、（ｂ）前記走査視野の前記回転軸が前記表面の弦に沿って並進され、又は、（ｃ）これらの組合せである、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記弦が前記表面の前記回転軸を通過しない、請求項９に記載の方法。
  11. 前記走査視野は、（ａ）前記表面を移動させることによって、（ｂ）前記走査システムを移動させることによって、又は、（ｃ）これらの組合せによって並進される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記走査視野が前記表面上の円をたどる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記走査視野が前記表面上の螺旋をたどる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記表面の回転及び前記表面の並進が同時に行われる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記表面の前記並進が前記表面の前記回転軸に対して直線的である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記走査システムが前記表面と光学的に連通する対物レンズを備える、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記走査システムが前記走査視野と光学的に連通するカメラを備える、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記カメラがラインレートを有する時間遅延積分（ＴＤＩ）カメラである、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記カメラがセンサのアレイを備え、前記走査視野の前記回転軸がセンサアレイの中心を通過する、請求項１７又は１８に記載の方法。
  20. 前記ラインレートは、前記対物レンズが前記表面の前記回転軸からより遠くに位置されるときにより高い、請求項１８に記載の方法。
  21. 前記走査システムは、前記表面と光学的に連通している２つの対物レンズ、すなわち、前記対物レンズ及び第２の対物レンズを備える、請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記２つの対物レンズは、前記表面に対して垂直であるとともに前記表面の前記回転軸と交差する平面に対して前記表面の同じ側にある、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記２つの対物レンズは、前記表面に対して垂直であるとともに前記表面の前記回転軸と交差する平面に対して前記表面の同じ側にある、請求項２１に記載の方法。
  24. 前記２つの対物レンズが前記表面上の円形経路をたどる、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記円形経路が同心であり、前記対物レンズが前記回転軸により近い円形経路をたどり、前記第２の対物レンズが前記表面の回転軸から遠い円形経路をたどる、請求項２４に記載の方法。
  26. 前記対物レンズ及び前記第２の対物レンズが交互の円形経路をたどる、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記２つの対物レンズは、前記表面上の個々の螺旋経路をたどる、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の方法。
  28. 前記螺旋経路が交互に配置される、請求項２７に記載の方法。
  29. 前記螺旋経路が同心であり、前記対物レンズが前記表面の前記回転軸により近い螺旋経路をたどり、前記第２の対物レンズが前記表面の前記回転軸からより遠い螺旋経路をたどる、請求項２７に記載の方法。
  30. 前記対物レンズが第１の経路をたどり、前記第１の経路は、前記走査視野の第１の幅に対応する第１の幅を有し、前記第２の対物レンズが第２の経路をたどり、前記第２の経路は、第２の走査視野の第２の幅に対応する第２の経路幅を有し、前記第１の経路幅及び前記第２の経路幅は、３０％以下、２０％以下、１０％以下、５％以下、１％以下だけ重なり合う、請求項２１から２９のいずれか一項に記載の方法。
  31. 前記走査システムが前記表面と光学的に連通する４つの対物レンズを備える、請求項１から３０のいずれか一項に記載の方法。
  32. 前記４つの対物レンズは、前記表面に対して垂直であるとともに前記表面の前記回転軸と交差する平面に対して前記表面の同じ側に位置される、請求項３１に記載の方法。
  33. 前記４つの対物レンズのうちの最初の２つが前記表面の第１の側に位置され、前記４つの対物レンズのうちの２番目の２つは、前記表面に対して垂直であるとともに前記表面の前記回転軸と交差する平面に対して前記第１の側とは反対の前記表面の第２の側に位置される、請求項３１に記載の方法。
  34. 前記走査システムが前記表面と光学的に連通する５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３個又はそれ以上の対物レンズを備える、請求項１から３３のいずれか一項に記載の方法。
  35. 前記表面が一定の角速度で回転される、請求項１から３４のいずれか一項に記載の方法。
  36. 前記表面が可変角速度で前記対物レンズに対して回転され、前記カメラが所定の周波数で画像を撮影するように構成される、請求項１から３４のいずれか一項に記載の方法。
  37. 照明視野によって画定された前記表面の一部を照明するステップを更に含み、前記照明視野が前記走査視野と少なくとも部分的に重なり合う、請求項１から３６のいずれか一項に記載の方法。
  38. 前記照明視野は、レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ランプ、又は、それらの組合せを使用して照明される、請求項３７に記載の方法。
  39. 前記走査システムが複数の照明視野を更に備える、請求項１から３８のいずれか一項に記載の方法。
  40. 前記照明視野が前記表面の前記回転軸に対して所定の方向性を維持するように前記照明視野を回転させるステップを更に含み、前記照明視野が前記走査視野に対して所定の方向性を維持する、請求項３７から３９のいずれか一項に記載の方法。
  41. 前記走査視野及び前記照明視野が一緒に回転される、請求項３７から４０のいずれか一項に記載の方法。
  42. 前記照明視野の長軸が前記走査視野の長軸と平行である、請求項３７から４１のいずれか一項に記載の方法。
  43. 前記照明視野が前記照明視野の回転軸を中心に回転し、前記照明視野の前記回転軸が前記表面に対して略垂直である、請求項３７から４２のいずれか一項に記載の方法。
  44. 前記照明視野は、レンズ、回折光学素子（ＤＯＥ）、プリズム、ミラー、レーザ、又は、それらの組合せを回転させることによって回転される、請求項３７から４３のいずれか一項に記載の方法。
  45. 前記照明視野がモータを使用して回転される、請求項３７から４４のいずれか一項に記載の方法。
  46. 第２の走査視野によって画定される前記表面の第２の部分を走査するステップを更に含む、請求項１から４５のいずれか一項に記載の方法。
  47. 前記第２の走査視野は、前記表面と光学的に連通する第２の対物レンズを備える第２の走査システムを用いて走査される、請求項４６に記載の方法。
  48. 前記第２の対物レンズが第１の対物レンズとは無関係に合焦される、請求項４７に記載の方法。
  49. 前記第２の対物レンズが前記第１の対物レンズに対して所定の位置を有する、請求項４７に記載の方法。
  50. 前記第２の走査視野は、前記第２の走査視野が前記表面の前記回転軸に対して前記方向性を維持するように、前記走査視野とは無関係に回転される、請求項４７から４９のいずれか一項に記載の方法。
  51. 前記第２の走査視野が前記走査視野と協調して回転される、請求項４７から４９のいずれか一項に記載の方法。
  52. 前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズが走査モジュールの一部であり、前記走査モジュールは、前記表面の前記回転軸から径方向に延びる線に沿って前記表面に対して並進される、請求項４７から５１のいずれか一項に記載の方法。
  53. （ａ）前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズは、前記表面の前記回転軸に向けて一緒に並進され、（ｂ）前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズは、前記表面の前記回転軸から離れるように一緒に並進され、（ｃ）前記第１の対物レンズは、前記第２の対物レンズが前記表面の前記回転軸から離れるように並進される際に前記表面の前記回転軸に向けて並進され、又は、（ｄ）前記第１の対物レンズは、前記第２の対物レンズが前記表面の前記回転軸に向けて並進される際に前記表面の前記回転軸から離れるように並進される、請求項４７から５２のいずれか一項に記載の方法。
  54. 前記表面が略円形であり、前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズは、前記表面に対して垂直であるとともに前記表面の前記回転軸と交差して前記表面の前記回転軸から等距離にある平面の両側で平行な弦に沿って並進される、請求項４７から５３のいずれか一項に記載の方法。
  55. 前記表面が回転モジュールに装着され、前記回転モジュールは、（ａ）前記走査モジュールを並進させることによって、（ｂ）前記回転モジュールを並進させることによって、又は、（ｃ）これらの組合せによって前記走査システムに対して並進される、請求項１から５４のいずれか一項に記載の方法。
  56. 複数の表面が複数の回転モジュールに装着され、前記複数の回転モジュールがステージ上に装着され、前記ステージは、前記回転モジュールのそれぞれを前記走査モジュールと光学的に連通させるように回転される、請求項５５に記載の方法。
  57. 前記表面を走査した後、前記回転モジュールが化学モジュールに移動される、請求項５５又は５６に記載の方法。
  58. 第２の表面が前記走査モジュールと光学的に連通するように第２の回転モジュールを並進させるステップを更に含む、請求項５５から５７のいずれか一項に記載の方法。
  59. 前記表面は、複数の核酸を含む核酸コロニーのアレイを含み、前記複数の核酸のうちの１つの核酸がフルオロフォアで標識化される、請求項１から５８のいずれか一項に記載の方法。
  60. 前記フルオロフォアの強度が前記核酸の配列を示す、請求項５９に記載の方法。
  61. 走査、前記表面の回転、前記走査視野の回転、及び、並進のうちの２つ以上が同時に行われる、請求項１から６０のいずれか一項に記載の方法。
  62. 走査、前記表面の回転、前記走査視野の回転、及び、並進のうちの３つ以上が同時に行われる、請求項１から６１のいずれか一項に記載の方法。
  63. 走査、前記表面の回転、前記走査視野の回転、及び、並進が独立に行われる、請求項１から６２のいずれか一項に記載の方法。
  64. ステップ（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップを更に含む、請求項１から６３のいずれか一項に記載の方法。
  65. ステップ（ａ）及び（ｂ）が核酸重合反応においてそれぞれの塩基ごとに繰り返され、それにより、前記核酸が配列決定される、請求項１から６４のいずれか一項に記載の方法。
  66. 表面であって、前記表面の回転軸を中心に回転するように構成される表面と、
    前記表面と光学的に連通する検出器であって、該検出器が前記表面の第１の部分を備える走査視野を有する、検出器と、
    前記表面の第２の部分を備える照明領域を照明するように構成される照明源であって、前記照明領域と前記走査視野とが少なくとも部分的に重なり合う、照明源と、
    を備え、
    前記検出器は、（ｉ）前記回転軸を中心とした前記表面の回転中及び（ｉｉ）前記走査視野に対する前記表面の並進中に前記表面の前記回転軸に対する前記走査視野の方向性を維持するように構成される、
    走査システム。
  67. 前記走査視野は、前記表面上の円弧をたどるように構成される、請求項６６に記載の走査システム。
  68. 前記走査システムが撮像システムを備える、請求項６６又は６７に記載の走査システム。
  69. 前記検出器がカメラを備える、請求項６６から６８のいずれか一項に記載の走査システム。
  70. 前記ラインスキャンカメラがラインスキャンカメラを備える、請求項６９に記載の走査システム。
  71. 前記カメラは、第１のカメラ領域上の第１の走査視野を撮像するとともに、第２のカメラ領域上の第２の走査視野を撮像するように構成される、請求項６９又は７０に記載の走査システム。
  72. 前記カメラは、第１のカメラ領域上の第１の走査視野を撮像するとともに、第２のカメラ領域上の前記第１の走査視野を撮像するように構成される、請求項６９から７１のいずれか一項に記載の走査システム。
  73. 前記第１のカメラ領域及び前記第２のカメラ領域は、異なる波長、異なるダイナミックレンジ、又は、これらの両方を検出する、請求項７２に記載の走査システム。
  74. 前記表面は、前記走査視野に対して並進軸に沿って並進するように構成される、請求項６６から７３のいずれか一項に記載の走査システム。
  75. 前記並進軸は、前記表面の前記回転軸及び前記走査視野の中心点と交差する、請求項７４に記載の走査システム。
  76. 前記並進軸は、前記表面の前記回転軸及び前記走査視野の中心点と交差しない、請求項７４に記載の走査システム。
  77. 前記走査視野の方向性は、前記表面の並進時に前記表面の前記回転軸に対して第１の方向性から第２の方向性へ変化する、請求項７６に記載の走査システム。
  78. 前記走査視野は、前記表面の前記回転軸に対して前記走査視野の前記回転軸を中心に回転して、前記表面の前記回転軸に対して前記走査視野の方向性を前記第２の方向性から前記第１の方向性へ補正するように構成される、請求項７７に記載の走査システム。
  79. 前記走査視野は、対物レンズ、レンズ、プリズム、ミラー、回折光学素子（ＤＯＥ）、前記検出器、又は、それらの組合せを回転させることによって回転するように構成される、請求項６６から７８のいずれか一項に記載の走査システム。
  80. 前記照明源がレーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項６６から７９のいずれか一項に記載の走査システム。
  81. 前記照明源が略円形の照明プロファイルを備え、前記略円形の照明プロファイルが単一の軸に沿って拡大される、請求項６６から８０のいずれか一項に記載の走査システム。
  82. 前記略円形の照明プロファイルは、円柱レンズを使用して又は格子を通じて前記照明源を方向付けることによって単一の軸に沿って拡大される、請求項８１に記載の走査システム。
  83. 略円形の照明プロファイルを有する複数の照明源を更に備え、前記略円形の照明プロファイルが単一の軸に沿って拡大される、請求項６６から８２のいずれか一項に記載の走査システム。
  84. 前記表面の前記第１の部分は、前記走査視野に対して移動するように構成される、請求項６６から８３のいずれか一項に記載の走査システム。
  85. 前記表面の前記第１の部分の第１の領域が、前記走査視野に対して第１の速度で移動するように構成され、前記表面の前記第１の部分の第２の領域が、前記走査視野に対して第２の速度で移動するように構成され、前記第１の領域が前記第２の領域よりも前記表面の前記回転軸に近く、前記第１の速度が前記第２の速度よりも遅い、請求項８４に記載の走査システム。
  86. 前記第１の領域の画像が前記検出器上で第１の倍率だけ拡大され、前記第２の領域の画像が前記検出器上で第２の倍率だけ拡大される、請求項８５に記載の走査システム。
  87. 前記走査視野と前記検出器との間の光路中に位置される対物レンズを更に備える、請求項６６から８６のいずれか一項に記載の走査システム。
  88. 前記対物レンズが前記表面と流体接触している、請求項８７に記載の走査システム。
  89. 前記対物レンズと前記表面とが異なる温度である、請求項８７又は８８に記載の走査システム。
  90. 前記表面と前記対物レンズとに接触する流体の全体にわたって温度勾配を更に含む、請求項８７から８９のいずれか一項に記載の走査システム。
  91. 前記対物レンズが前記流体と接触する絶縁スペーサを備える、請求項８７から９０のいずれか一項に記載の走査システム。
  92. 前記絶縁スペーサが空隙を備える、請求項９１に記載の走査システム。
  93. 前記対物レンズが前記温度勾配を低減するように加熱される、請求項９０から９２のいずれか一項に記載の走査システム。
  94. 前記対物レンズが前記温度勾配を増大させるように冷却される、請求項９０から９２のいずれか一項に記載の走査システム。
  95. 前記流体が回転中に入れ替わるように構成される、請求項８８から９４のいずれか一項に記載の走査システム。
  96. （ｉ）オートフォーカスシステムを使用して前記表面の焦点領域を走査して、前記焦点領域の焦点マップを生成するステップと、（ｉｉ）前記走査視野を走査しながら、前記焦点マップに基づいて前記走査システムに対する前記表面の焦点を調整するステップとを更に含む、請求項６６から９５のいずれか一項に記載の方法。
  97. 前記オートフォーカスシステムを使用して前記表面の前記焦点領域を走査しながら、前記表面が前記走査視野に対して前記表面の前記回転軸を中心に回転する、請求項９６に記載の方法。
  98. 前記焦点領域が走査の前に走査される、請求項９６又は９７に記載の方法。
  99. 前記焦点領域が走査の間に走査される、請求項９６から９８のいずれか一項に記載の方法。
  100. 前記対物レンズは、前記表面が前記対物レンズに対して前記表面の前記回転軸を中心に回転される間、前記表面との流体接触を維持するように構成される、請求項８７から９９のいずれか一項に記載の走査システム。
  101. 前記対物レンズは、前記表面との流体接触から離れて再び流体接触に突入するように前記表面に対してほぼ垂直な方向に移動するべく構成される、請求項８７から１００のいずれか一項に記載の走査システム。
  102. 前記対物レンズは、前記対物レンズが前記表面との流体接触から離れるときに前記対物レンズに付着した流体の液滴を保持するように構成される、請求項１０１に記載の走査システム。
  103. 前記対物レンズは、前記対物レンズが前記表面との流体接触に再び突入するときに前記表面と前記対物レンズとの間で気泡を移動させるように構成される、請求項１０１又は１０２に記載の走査システム。
  104. 前記対物レンズに取り付けられるとともに気泡の移動を促進するように構成されるアダプタを更に備える、請求項１０３に記載の走査システム。
  105. 前記表面を取り囲むチャンバを更に備え、前記対物レンズは、前記チャンバの外側と比較して前記チャンバ内でより高い湿度を維持するように構成される、請求項８７から１０４のいずれか一項に記載の走査システム。
  106. 前記チャンバは、流体を収集するように構成されるリザーバを前記表面の下方に備える、請求項１０５に記載の走査システム。
  107. 前記リザーバが流体レベルを含み、前記リザーバがほぼ一定の流体レベルを維持するように構成される、請求項１０６に記載の走査システム。
  108. 前記チャンバの上部が第１の温度に保持され、前記対物レンズが第２の温度に保持され、前記表面が第３の温度に保持され、前記リザーバが第４の温度に保持される、請求項１０６又は１０７に記載の走査システム。
  109. 前記第１の温度が前記第２の温度よりも高く、前記第３の温度が前記第４の温度よりも低く、前記第２の温度は、前記第３の温度よりも高いとともに前記第１の温度よりも低い、又は、それらの組合せである、請求項１０８に記載の走査システム。
  110. 表面上で反応を行う方法であって、
    （ｉ）前記表面が回転軸を中心に回転している間に、前記表面上に第１の溶液を第１の分注パターンで分注するステップと、
    （ｉｉ）前記表面が前記回転軸を中心に回転している間に、前記表面上に第２の溶液を第２の分注パターンで分注するステップと、
    を含む方法。
  111. 前記第１の溶液、前記第２の溶液、又は、その両方が分注プローブから分注され、前記分注プローブは、分注中に前記表面に対して前記表面の前記回転軸に向けて径方向に移動する、請求項１１０に記載の方法。
  112. 前記第１の分注パターンが前記第２の分注パターンと実質的に同じである、請求項１１０又は１１１に記載の方法。
  113. 前記第１の分注パターンが螺旋状であり、前記第２の分注パターンが螺旋状であり、又は、その両方である、請求項１１０から１１２のいずれか一項に記載の方法。
  114. 前記表面の第１の領域に前記第１の溶液を分注してから前記表面の前記第１の領域に前記第２の溶液を分注するまでの時間は、前記表面の第２の領域に前記第１の溶液を分注してから前記表面の前記第２の領域に前記第２の溶液を分注するまでの時間と実質的に同じであり、前記第１の領域が前記第２の領域から空間的に分離されている、請求項１１０から１１３のいずれか一項に記載の方法。
  115. （ｉ）前記第１の溶液が前記反応を開始又は触媒し、前記第２の溶液が前記反応を停止又はクエンチし、（ｉｉ）前記第２の溶液が前記反応を開始又は触媒する、請求項１１０から１１４のいずれか一項に記載の方法。
  116. 前記第１の溶液、前記第２の溶液、又は、その両方が、前記表面上にエアロゾル噴霧、塗装、カーテンコーティング、スロットダイコーティング、又は、局所的に堆積される、請求項１１０から１１５のいずれか一項に記載の方法。
  117. 核酸分子を配列決定するための方法であって、
    （ｉ）被覆されない表面上に核酸分子のアレイを設けるステップと、
    （ｉｉ）摂氏２５度の温度で測定されるときに少なくとも１ナノリットル／秒の速度で前記被覆されない表面上にわたって溶液の層を分散させるステップであって、前記溶液が、核酸分子の前記アレイのうちの１つの核酸分子に対して相補的である成長中の核酸鎖に組み込む少なくとも１つのヌクレオチドを含む試薬を含む、ステップと、
    （ｉｉｉ）前記成長中の核酸鎖に組み込まれる前記ヌクレオチドを示す１つ以上の信号を検出するステップと、
    を含む、方法。
  118. 複数の核酸サンプルを処理するための方法であって、
    （ｉ）前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルが、核酸分子の第１のセットを含む第１の核酸サンプルと、核酸分子の第２のセットを含む第２の核酸サンプルとを含み、前記複数の核酸サンプルの各サンプルが識別可能なサンプル源を有する、ステップと、
    （ｉｉ）前記第１の核酸サンプルを核酸分子の前記第１のセットの第１のアレイとして基板の第１の領域に装填するとともに、前記第２の核酸サンプルを核酸分子の前記第２のセットの第２のアレイとして前記基板の第２の領域に装填するステップであって、前記第１の領域が前記第２の領域とは異なる、ステップと、
    （ｉｉｉ）前記基板の全体にわたって溶液を分散させるステップであって、前記溶液が前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、
    （ｉｖ）前記試薬と前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子との間の反応を示す１つ以上の信号を検出するステップと、
    （ｖ）少なくとも部分的に、（ａ）前記１つ以上の信号、及び、（ｂ）前記第１の領域及び前記第２の領域からの位置であって、該位置から前記１つ以上の信号が検出される、位置に基づいて、前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルを分析するとともに、（１）前記第１の核酸サンプルに由来するものとして前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第１のサブセットを決定する、及び、（２）前記第２の核酸サンプルに由来するものとして前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第２のサブセットを決定するステップと、
    を含む方法。
  119. 複数の核酸サンプルを処理するための方法であって、
    （ｉ）前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルが、核酸分子の第１のセットを含む第１の核酸サンプルと、核酸分子の第２のセットを含む第２の核酸サンプルとを含む、ステップと、
    （ｉｉ）前記第１の核酸サンプルを基板上に装填して、核酸分子の前記第１のセットを個別にアドレス可能な位置の第１のアレイに会合させるステップと、
    （ｉｉｉ）個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイを識別するために前記基板を撮像するステップと、
    （ｉｖ）前記第２の核酸サンプルを基板上に装填して、核酸分子の前記第２のセットを、個別にアドレス可能な位置の第２のアレイに会合させるステップと、
    （ｖ）個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイを識別するために前記基板を撮像するステップと、
    （ｖｉ）溶液を前記基板の全体にわたって分散させるステップであって、前記溶液が、前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、
    （ｖｉｉ）前記試薬と前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子との間の反応を示す１つ以上の信号を検出するステップと、
    （ｖｉｉｉ）（ａ）前記１つ以上の信号、及び、（ｂ）前記１つ以上の信号が検出される、個別にアドレス可能な位置の前記第１のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第２のアレイからの位置に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の核酸サンプル及び前記第２の核酸サンプルを分析するとともに、（１）前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第１のサブセットを前記第１の核酸サンプルに由来するものとして決定し、及び、（２０前記第１のアレイ又は前記第２のアレイの前記核酸分子の第２のサブセットを前記第２の核酸サンプルに由来するものとして決定する、ステップと、
    を含む方法。
  120. 複数の拡散サンプルを処理するための方法において、
    （ｉ）前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルのそれぞれが蛍光色素を含む、ステップと、
    （ｉｉ）前記複数の核酸サンプルを１つ以上のサンプルの第１のセットと１つ以上のサンプルの第２のセットとに分離するステップと、
    （ｉｉｉ）１つ以上のサンプルの前記第１のセットを基板上の領域の第１のセット上に、領域の前記第１のセット内の領域ごとに１つのサンプルを伴って装填するステップと、
    （ｉｖ）前記基板を撮像して、（ａ）領域の前記第１のセット内の位置と、（ｂ）前記基板上の領域の第２のセット内の位置とを識別するステップであって、領域の前記第２のセットが、１つ以上のサンプルの前記第１のセットが会合される領域の前記第１のセットとは異なる、ステップと、
    （ｖ）１つ以上のサンプルの前記第２のセットを基板上の領域の前記第２のセット上に、領域の前記第２のセット内の領域ごとに１つのサンプルを伴って装填するステップと、
    （ｖｉ）前記基板を撮像して、（ａ）領域の前記第１のセット内の位置と、（ｂ）１つ以上のサンプルの前記第２のセットが会合される領域の前記第２のセット内の位置とを識別するステップと、
    （ｖｉｉ）前記溶液を前記基板全体にわたって分散させるステップであって、前記溶液が、１つ以上のサンプルの前記第１のセット又は１つ以上のサンプルの前記第２のセットの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、
    （ｖｉｉｉ）前記試薬と前記核酸分子との間の反応を示す１つ以上の信号を検出するステップと、
    （ｉｘ）（ａ）前記１つ以上の信号及び（ｂ）前記１つ以上の信号が検出される領域の前記第１のセット及び領域の前記第２のセットからの位置に少なくとも部分的に基づき、前記複数の核酸サンプルの前記それぞれを分析するステップと、
    を含む方法。
  121. 生物学的検体を処理するための方法であって、
    （ｉ）リールを通じて又はリールに沿って基板を移動させるステップであって、前記基板の表面が、前記生物学的検体が固定されたアレイを含む、ステップと、
    （ｉｉ）前記基板の前記表面を溶液を含むリザーバと接触させるステップであって、前記溶液が複数のプローブを含む、ステップと、
    （ｉｉｉ）前記生物学的検体を、前記複数のプローブのうちの１つのプローブと前記生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に供して、前記プローブを前記生物学的検体に結合させるステップと、
    （ｉｖ）前記生物学的検体に結合された前記プローブからの１つ以上の信号を検出し、それにより、前記生物学的検体を分析するステップと、
    を含み、
    前記基板は、（ｉｉ）～（ｉｖ）の少なくとも２つの連続サイクルに関して同じ方向で前記リールを通じて又は前記リールに沿って移動される、方法。
  122. 生物学的検体を分析するためのシステムにおいて、
    生物学的検体を含む基板であって、前記基板が、前記基板に晒された環境の周囲温度よりも高い第１の温度以上に維持される、基板と、
    前記基板と光学的に連通するとともに、前記環境に晒される光学撮像対物レンズであって、前記光学撮像対物レンズが、前記基板の前記第１の温度と前記環境の前記周囲温度との間の温度勾配に晒され、前記光学撮像対物レンズが、第１の光学素子と、前記第１の光学素子に隣接する第２の光学素子とを備え、前記第２の光学素子が、前記第１の光学素子よりも前記基板から遠くに配置され、前記第１の光学素子が、前記基板と接触する浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬されるように構成され、前記第２の光学素子が、前記第１の光学素子を介して前記基板と光学的に連通し、前記第１の光学素子が、前記第２の光学素子の第２の温度が所定の閾値以下に維持されるように構成される、光学結像対物レンズと、
    を備える、システム。
  123. 生物学的検体を分析するための方法において、
    （ｉ）生物学的検体を含む基板を用意するステップであって、前記基板が、前記基板に晒される環境の周囲温度よりも高い第１の温度にある、ステップと、
    （ｉｉ）前記基板と光学的に連通するとともに環境に晒される光学撮像対物レンズを用意するステップであって、前記光学撮像対物レンズが、前記基板の前記第１の温度と前記環境の前記周囲温度との間の温度勾配に晒され、前記光学撮像対物レンズが、第１の光学素子と、前記第１の光学素子に隣接する第２の光学素子とを備え、前記第２の光学素子が、前記第１の光学素子よりも前記基板から遠くに配置され、前記第１の光学素子が、前記基板と接触している浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬される、ステップと、
    （ｉｉｉ）前記光学素子の第３の温度勾配が所定の閾値未満に維持されるように、前記光学撮像対物レンズを通じて前記温度勾配の大きさ又は位置を調整するべく前記第１の光学素子の第２の温度を制御又は維持するステップと、
    （ｉｖ）前記光学撮像対物レンズを使用して、前記光学撮像対物レンズに対する前記基板の移動中に、前記生物学的検体からの１つ以上の信号を検出するステップと、
    を含む方法。
  124. 核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、
    （ｉ）核酸分子の第１のセットが固定されて成る表面を有する前記基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、ステップと、
    （ｉｉ）核酸分子の前記第１のセットを含む前記表面を含む前記基板を、核酸分子の第２のセットと、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９０％が核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる処理表面をもたらすのに十分な条件下で接触させるステップであって、核酸分子の前記第２のセットが前記サンプル核酸分子でない、ステップと、
    （ｉｉｉ）前記処理表面を有する前記基板を少なくとも１時間の期間にわたって保管するステップと、
    を含む方法。
  125. 核酸処理のための方法において、
    （ｉ）核酸分子の第１のセットが固定されて成る処理表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９０％が、核酸分子の第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされ、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第２のセットが前記サンプル核酸分子ではなく、前記処理基板を有する前記基板が少なくとも１時間の期間にわたって保管される、ステップと、
    （ｉｉ）核酸分子の前記第２のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去するステップと、
    を含む方法。
  126. 処理表面を備える基板を備え、前記処理表面が結合核酸分子の複数の対を備え、前記複数の対のうちの各対は、核酸分子の第２のセットのうちの第２の核酸分子に少なくとも部分的にハイブリダイズされる核酸分子の第１のセットのうちの第１の核酸分子を備え、核酸分子の前記第１のセットが前記表面に固定され、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも９０％は、核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子と対にされ、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子は、前記核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子と対にされないときに１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、キット。
  127. 核酸分子の第１のセットが固定されて成る表面を備える基板であって、核酸分子の前記第１のセットが１つ以上の第１の核酸分子を含み、１つ以上の第１の核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、基板と、
    核酸分子の第２のセットを含む溶液であって、核酸分子の前記第２のセットが１つ以上の第２の核酸分子を含み、該１つ以上の第２の核酸分子が前記サンプル核酸分子ではない、溶液と、
    を備え、
    核酸分子の前記第２のセットは、前記溶液を前記表面と接触させる際に前記１つ以上の第１の核酸分子の少なくとも７０％が核酸分子の前記第２のセットのうちの第２の核酸分子に結合して結合核酸分子の１つ以上の対を生成するように選択され、前記１つ以上の対の各対は、（ｉ）核酸分子の前記第１のセットのうちの第１の核酸分子及び核酸分子の前記第２のセットのうちの第２の核酸分子、及び、（ｉｉ）実質的に相補的な配列のセクションを備える、キット。
  128. 核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、
    （ｉ）核酸分子の第１のセットが固定されて成る表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第１のセットのうちの各核酸分子が第１の核酸配列及び第２の核酸配列を備え、第２の核酸配列が前記第１の核酸配列に対して実質的に相補的である、ステップと、
    （ｉｉ）固定ヘアピン分子をもたらすべく、前記表面を、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の前記第１の核酸配列を前記核酸分子の前記第２の核酸配列に結合するのに十分な条件に供することによって処理表面を生成するステップと、
    （ｉｉｉ）前記処理表面を有する前記基板を少なくとも１時間の期間にわたって保管するステップと、
    を含む方法。
  129. 核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、
    （ｉ）核酸分子の第１のセットが固定されて成る表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子が、１つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第１のセットのうちの前記核酸分子の各核酸分子が第１の核酸配列を含む、ステップと、
    （ｉｉ）核酸分子の第２のセットを用意するステップであって、核酸分子の前記第２のセットのうちの各核酸分子が、前記第１の核酸配列に対して実質的に相補的な第２の核酸配列を備え、核酸分子の前記第２のセットが前記サンプル核酸分子ではない、ステップと、
    （ｉｉｉ）核酸分子の前記第１のセットを備える前記表面を核酸分子の前記第２のセットと接触させて、核酸分子の前記第１のセットのうちの核酸分子の少なくとも７０％が核酸分子の前記第２のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる処理表面を生成するステップと、
    （ｉｖ）前記処理表面を少なくとも１時間にわたって保管するステップであって、核酸分子の前記第２のセットのうちの１つの核酸分子にハイブリダイズされる核酸分子の前記第１のセットのうちのそれぞれの核酸分子ごとに、前記第１の核酸配列が前記第２の核酸配列にハイブリダイズされ、前記第２の核酸配列にハイブリダイズされる前記第１の核酸配列が約４０℃～６０℃の間で少なくとも部分的に変性する、ステップと、
    を含む方法。
  130. 検体を検出又は分析するための方法において、
    （ｉ）中心軸を備える開放基板を用意するステップであって、前記開放基板が、前記開放基板に隣接して固定された検体のアレイを備え、検体の前記アレイのうちの少なくとも１つの検体がプローブに結合される、ステップと、
    （ｉｉ）検出器システムを使用して前記開放基板の非線形走査を実行し、前記結合プローブからの少なくとも１つの信号又は信号変化を検出するステップであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第１の領域及び第２の領域を備え、前記第１の領域及び前記第２の領域が、
    （ａ）検体の前記アレイの異なるサブセットを備え、
    （ｂ）前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、
    （ｃ）前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第１の領域に配置され、前記開放基板と（１）前記ラインスキャンカメラ及び（２）前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、ステップと、
    を含む方法。
  131. 検体検出又は分析のための装置において、
    検体のアレイが隣接して固定された開放基板を受けるように構成されるハウジングであって、検体の前記アレイのうちの少なくとも１つの検体がプローブに結合される、ハウジングと、
    検出器システムであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第１の領域及び第２の領域を備え、前記第１の領域及び前記第２の領域が、
    （ａ）固定された検体の前記アレイのサブセットを備え、
    （ｂ）前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、
    （ｃ）前記検出器システムによって空間的に分解され、
    前記結合プローブが前記開放基板の前記第１の領域に配置され、
    前記検出器システムが、前記開放基板の非線形走査を実行するとともに前記開放基板の前記第１の領域で前記結合プローブからの少なくとも１つの信号又は信号変化を検出するようにプログラムされ、前記開放基板と（１）前記ラインスキャンカメラ及び（２）前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、検出器システムと、
    を備える装置。
  132. 実行されるときに１つ以上のコンピュータプロセッサに検体を検出又は分析するための方法を実施させる、持続性命令が記憶されて成るコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
    中心軸周りに開放基板を用意するステップであって、前記開放基板が、前記開放基板に隣接して固定された検体のアレイを備え、検体の前記アレイのうちの少なくとも１つの検体がプローブに結合される、ステップと、
    検出器システムを使用して前記開放基板の非線形走査を実行し、前記結合プローブからの少なくとも１つの信号又は信号変化を検出するステップであって、
    前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、
    前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、
    前記開放基板が第１の領域及び第２の領域を備え、前記第１の領域及び前記第２の領域が、
    （ａ）検体の前記アレイの異なるサブセットを備え、
    （ｂ）前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、
    （ｃ）前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第１の領域に配置され、前記開放基板と（１）前記ラインスキャンカメラ及び（２）前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、ステップと、
    を含む、
    コンピュータ可読媒体。
  133. 核酸サンプル処理のための方法において、
    （ｉ）核酸分子の第１のセットを含む第１の供給源と、核酸分子の第２のセットを含む第２の供給源とを用意するステップであって、前記第１の供給源が前記第２の供給源とは異なる、ステップと、
    （ｉｉ）核酸分子の前記第１のセットを前記第１の供給源から基板へと方向付けて、前記基板に隣接する第１のアレイにおける固定された核酸分子の前記第１のセットをもたらす、ステップと、
    （ｉｉｉ）前記基板を撮像して、前記基板に隣接する前記第１のアレイを伴う前記基板上の位置の第１のセットを識別する、ステップと、
    （ｉｖ）核酸分子の前記第２のセットを前記第２の供給源から前記基板へと方向付けて、前記基板に隣接する第２のアレイにおける固定された核酸分子の前記第２のセットをもたらす、ステップであって、前記第２のアレイが前記第１のアレイとは異なる、ステップと、
    （ｖ）前記基板を撮像して、前記基板に隣接する前記第２のアレイを伴う前記基板上の位置の第２のセットを識別する、ステップと、
    （ｖｉ）（ａ）前記第１のアレイ及び前記第２のアレイから検出される信号、及び、（ｂ）前記信号が検出される位置を使用して、（１）前記第１の供給源を用いて核酸分子又はその配列の前記第１のセットを識別する、及び、（２）前記第２の供給源を用いて核酸分子又はその配列の前記第２のセットを識別するステップと、
    を含み、
    位置の前記第１のセット及び位置の前記第２のセットがそれぞれ少なくとも１，０００，０００個の位置を備える、
    方法。
  134. 表面を走査するための方法において、
    （ｉ）走査システムを使用して表面の一部を含む走査視野を走査するステップであって、前記走査視野が前記表面の回転軸に対して方向性を有する、ステップと、
    （ｉｉ）（ａ）前記表面を前記表面の前記回転軸を中心に回転させるとともに、（ｂ）前記走査視野に対する前記表面の並進前、並進中、又は、並進後に、前記走査視野が前記表面の前記回転軸に対して前記方向性を実質的に維持するように前記走査視野を前記走査視野の回転軸を中心に回転させるステップと、
    を含む方法。
  135. 表面の一部を含む走査視野を走査するように構成されるスキャナであって、前記走査視野が前記表面の回転軸に対して方向性を有する、スキャナと、
    前記表面及び前記走査視野の互いに対する並進前、並進中、又は、並進後に前記表面の前記回転軸に対する前記走査視野の前記方向性を実質的維持するために（ｉ）前記表面の前記回転軸を中心とする前記表面の回転、及び、（ｉｉ）前記走査視野の回転軸を中心とする前記走査視野の回転を指示するように構成されるコントローラと、
    を備えるシステム。
  136. 生体物質を分析するための方法において、
    （ｉ）（ａ）前記生体物質を有する表面を備える基板であって、前記表面が周囲温度よりも高い第１の温度にある、基板と、（ｂ）前記表面と光学的に連通している光学撮像対物レンズであって、前記光学撮像対物レンズが、前記第１の温度と前記周囲温度との間の温度勾配を含み、前記光学撮像対物レンズが、（１）前記表面と接触している浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬される第１の光学素子と、（２）少なくとも前記第１の光学素子を介して前記表面と光学的に連通している第２の光学素子とを備え、前記第２の光学素子が、前記第１の温度とは異なる第２の温度以下に維持される、光学撮像対物レンズと、を備える装置を作動させるステップと、
    （ｉｉ）前記光学撮像対物レンズを使用して、前記生体物質を有する前記表面から信号を収集するステップと、
    を含む方法。
  137. 生体物質を分析するためのシステムにおいて、
    前記生体物質を有する表面を備える基板を支持するように構成されるプラットフォームであって、前記基板が前記プラットフォームによって支持されるときに周囲温度よりも高い第１の温度になるように前記表面が構成される、プラットフォームと、
    前記基板が前記プラットフォームによって支持されるときに前記表面と光学的に連通するように構成される光学撮像対物レンズであって、前記光学撮像対物レンズが、前記第１の温度と前記周囲温度との間の温度勾配を含むように構成され、前記光学撮像対物レンズが、（１）前記表面と接触する浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬されるように構成される第１の光学素子、及び、（２）少なくとも前記第１の光学素子を介して前記表面と光学的に連通する第２の光学素子を備え、前記第２の光学素子が、前記第１の温度とは異なる第２の温度以下に維持されるように構成される、光学撮像対物レンズと、
    少なくとも前記光学撮像対物レンズを使用して前記生体物質を有する前記表面からの信号の収集を指示するように個別に又は共同でプログラムされる１つ以上のコンピュータプロセッサと、
    を備えるシステム。
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