RU2805201C1 - Nozzle tube system for reagent mixing - Google Patents
Nozzle tube system for reagent mixing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805201C1 RU2805201C1 RU2020102657A RU2020102657A RU2805201C1 RU 2805201 C1 RU2805201 C1 RU 2805201C1 RU 2020102657 A RU2020102657 A RU 2020102657A RU 2020102657 A RU2020102657 A RU 2020102657A RU 2805201 C1 RU2805201 C1 RU 2805201C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reagents
- nozzle
- mixing
- reagent
- nozzle tube
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross reference to related applications
Настоящая заявка испрашивает приоритет патентной заявки США № 15/841098, поданной 13 декабря 2017 г., которая испрашивает приоритет патентной заявки США № 62/442765, поданной 5 января 2017 г., а также приоритет патентной заявки Великобритании № 1704760.6, поданной 24 марта 2017 г., которая также испрашивает приоритет патентной заявки США № 62/442765, причем содержание всех этих предшествующих заявок в полном объеме включено в настоящий документ посредством ссылок.This application claims benefit from US Patent Application No. 15/841098, filed December 13, 2017, which claims benefit from US Patent Application No. 62/442765, filed January 5, 2017, as well as UK Patent Application No. 1704760.6, filed March 24, 2017 g., which also claims priority to US Patent Application No. 62/442,765, all of which prior applications are incorporated herein by reference in their entirety.
Уровень техникиState of the art
В рассматриваемой области техники были разработаны и продолжают появляться инструменты для секвенирования изучаемых молекул, в частности, ДНК, РНК и других биологических образцов. До выполнения операций секвенирования, осуществляют приготовление образцов изучаемых молекул для формирования библиотеки или матрицы, которая затем будет смешана с реактивами и, в конечном итоге, введена в проточную кювету, где будет происходить прикрепление отдельных молекул на участках и их амплификация для повышения обнаружительной способности. Операция секвенирования предусматривает повторение цикла этапов для связывания молекул на указанных участках, мечения связанных компонентов, получения изображения компонентов на указанных участках и обработки результирующих данных изображения.In this field of technology, tools have been developed and continue to appear for sequencing the molecules under study, in particular, DNA, RNA and other biological samples. Prior to sequencing operations, samples of the molecules of interest are prepared to form a library or matrix, which will then be mixed with reagents and ultimately introduced into a flow cell, where individual molecules will be attached to sites and amplified to increase detection power. The sequencing operation involves repeating a cycle of steps to bind molecules at specified sites, label the associated components, image the components at specified sites, and process the resulting image data.
В таких системах секвенирования, системы (или подсистемы) текучей среды обеспечивают поток веществ (например, реактивов) под управлением некоторой управляющей системы, например, компьютера с хранимой программой и подходящих интерфейсов.In such sequencing systems, fluid systems (or subsystems) provide the flow of substances (eg, reagents) under the control of some control system, such as a stored program computer and suitable interfaces.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Различные особенности одного или более вариантов реализации объекта, раскрытого в настоящем изобретении, проиллюстрированы на прилагаемых чертежах и изложены в нижеследующем описании. Другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при изучении описания, чертежей и формулы изобретения.Various features of one or more embodiments of the subject matter disclosed in the present invention are illustrated in the accompanying drawings and set forth in the description that follows. Other features, aspects and advantages of the present invention will become apparent upon examination of the specification, drawings and claims.
В некоторых вариантах реализации может быть предложена система, содержащая проточный канал, выполненный с возможностью соединения по текучей среде с проточной кюветой для удержания анализируемых веществ в аналитической системе; систему текучей среды для всасывания реактивов из приемников реактивов, смешивания реактивов, выбрасывания смешанных реактивов в целевой приемник и подачи смешанных реактивов из целевого приемника в проточный канал; и сопловую трубку, выполненную с возможностью сообщения по текучей среде с системой текучей среды, причем сопловая трубка имеет вытянутое тело, имеющее центральную полость, проходящую между ее концами, и сопловый вкладыш, расположенный на дистальном конце центральной полости, причем сопловая трубка предназначена как для всасывания смешанных реактивов из приемника, так и для выбрасывания смешанных реактивов обратно в целевой приемник через сопловый вкладыш.In some embodiments, a system may be provided comprising a flow channel configured to be fluidly coupled to a flow cell for retaining analytes in an analytical system; a fluid system for sucking reagents from the reagent receptacles, mixing the reagents, discharging the mixed reagents into a target receptacle, and supplying the mixed reagents from the target receptacle into a flow channel; and a nozzle tube configured to be in fluid communication with the fluid system, the nozzle tube having an elongated body having a central cavity extending between its ends, and a nozzle liner located at a distal end of the central cavity, the nozzle tube being configured to both suction mixed reagents from the receiver, and to eject the mixed reagents back to the target receiver through the nozzle insert.
В некоторых вариантах реализации системы сопло и полость могут иметь такие размеры, чтобы способствовать вихреобразованию, обеспечивающему смешивание в целевом приемнике, при удалении реактивов из сопловой трубки через сопловый вкладыш и в целевой приемник.In some embodiments of the system, the nozzle and cavity may be sized to promote vortex formation to provide mixing at the target receptacle while removing reagents from the nozzle tube through the nozzle liner and into the target receptacle.
В некоторых вариантах реализации системы полость может иметь номинальный внутренний диаметр, равный примерно 0,5 мм, а сопловый вкладыш может представлять собой трубчатый вкладыш, имеющий номинальный внутренний диаметр, равный примерно 0,25 мм.In some embodiments of the system, the cavity may have a nominal internal diameter of about 0.5 mm, and the nozzle liner may be a tubular liner having a nominal internal diameter of about 0.25 mm.
В некоторых вариантах реализации системы дистальный конец сопловой трубки может иметь клиновидную форму с гранями, пересекающимися в вершине, которая смещена относительно центральной оси сопловой трубки.In some embodiments of the system, the distal end of the nozzle tube may be wedge-shaped with edges intersecting at an apex that is offset from the central axis of the nozzle tube.
В некоторых вариантах реализации системы сопловый вкладыш может содержать дистальный конец, имеющий форму, соответствующую клиновидной форме дистального конца сопловой трубки.In some embodiments of the system, the nozzle insert may include a distal end having a shape corresponding to the wedge-shaped shape of the distal end of the nozzle tube.
В некоторых вариантах реализации системы клиновидная форма может предусматривать наличие четырех граней, пересекающихся в указанной вершине.In some embodiments of the system, the wedge shape may include four edges intersecting at a specified vertex.
В некоторых вариантах реализации системы сопловая трубка может проходить на номинальное расстояние в 2 мм от нижней поверхности целевого приемника.In some embodiments of the system, the nozzle tube may extend a nominal distance of 2 mm from the bottom surface of the target receiver.
В некоторых вариантах реализации системы предлагаемая система может содержать множество других трубок для всасывания соответствующих реактивов, причем указанные другие трубки не имеют сопловых вкладышей.In some embodiments of the system, the proposed system may include a plurality of other tubes for suctioning the respective reagents, wherein said other tubes do not have nozzle liners.
В некоторых вариантах реализации системы сопло трубки может быть предназначено для ускорения движения смешанных реактивов до скорости потока, равной по меньшей мере примерно 1600 мм/с при расходе, составляющем по меньшей мере примерно 5000 мкл/мин.In some embodiments of the system, the tube nozzle may be configured to accelerate the mixed reagents to a flow rate of at least about 1600 mm/s at a flow rate of at least about 5000 μL/min.
В некоторых вариантах реализации может быть предложена система, содержащая проточную кювету для удержания анализируемых веществ в аналитической системе; систему текучей среды для всасывания реактивов, смешивания реактивов, выбрасывания смешанных реактивов в целевой приемник и подачи смешанных реактивов из целевого приемника в проточную кювету; сопловую трубку, выполненную с возможностью сообщения по текучей среде с системой текучей среды, причем сопловая трубка имеет вытянутое тело, имеющее центральную полость, проходящую между ее концами, и сопло, расположенное на дистальном конце вытянутого тела, причем сопло уменьшает номинальный внутренний диаметр центральной полости; и схему управления, функционально соединенную с системой текучей среды, причем схема управления выполнена с возможностью управления системой текучей среды так, чтобы система текучей среды выполняла следующие действия: всасывание некоторого набора реактивов поочередно, выбрасывание реактивов из набора реактивов в целевой приемник через сопло, всасывание набора реактивов из целевого приемника через сопло для смешивания, и выбрасывание набора смешанных реактивов обратно в целевой приемник через сопло.In some embodiments, a system may be provided that includes a flow cell for retaining analytes in the analytical system; a fluid system for sucking in reagents, mixing the reagents, discharging the mixed reagents into a target receiver, and supplying the mixed reagents from the target receiver into a flow cell; a nozzle tube configured to be in fluid communication with a fluid system, the nozzle tube having an elongated body having a central cavity extending between its ends and a nozzle located at a distal end of the elongated body, the nozzle reducing the nominal internal diameter of the central cavity; and a control circuit operably connected to the fluid system, wherein the control circuit is configured to control the fluid system so that the fluid system performs the following actions: sucking a certain set of reagents in turn, ejecting reagents from the reagent set into a target receiver through a nozzle, sucking the set reagents from the target receiver through the mixing nozzle, and expelling the set of mixed reagents back to the target receiver through the nozzle.
В некоторых вариантах реализации системы сопло может иметь вкладыш, вставленный в центральную полость на дистальном конце сопловой трубки.In some embodiments of the system, the nozzle may have a liner inserted into a central cavity at the distal end of the nozzle tube.
В некоторых вариантах реализации системы целевой приемник может содержать анализируемое вещество, подлежащее секвенированию.In some embodiments of the system, the target receiver may contain the analyte to be sequenced.
В некоторых вариантах реализации системы центральная полость может иметь номинальный внутренний диаметр, равный 0,5 мм, а сопло может иметь номинальный внутренний диаметр, равный 0,25 мм.In some embodiments of the system, the central cavity may have a nominal internal diameter of 0.5 mm and the nozzle may have a nominal internal diameter of 0.25 mm.
В некоторых вариантах реализации системы дистальный конец сопловой трубки может иметь клиновидную форму с гранями, пересекающимися в вершине, которая смещена относительно центральной оси сопловой трубки.In some embodiments of the system, the distal end of the nozzle tube may be wedge-shaped with edges intersecting at an apex that is offset from the central axis of the nozzle tube.
В некоторых вариантах реализации системы сопло может иметь дистальный конец, форма которого соответствует клиновидной форме дистального конца сопловой трубки.In some embodiments of the system, the nozzle may have a distal end that is shaped to match the wedge-shaped shape of the distal end of the nozzle tube.
В некоторых вариантах реализации может быть предложен способ, включающий этапы, на которых: а) приводят в действие насос для всасывания, поочередно, множества реактивов из соответствующего множества приемников реактивов; b) приводят в действие насос для выбрасывания реактивов в целевой приемник через сопловую трубку, сообщающуюся по текучей среде с насосом, причем сопловая трубка имеет вытянутое тело, имеющее центральную полость, проходящую между ее концами, и сопло, расположенное на дистальном конце вытянутого тела, причем сопло уменьшает номинальный внутренний диаметр центральной полости; с) приводят в действие насос для всасывания реактивов из целевого приемника и через сопловую трубку для дополнительного смешивания реактивов; и d) приводят в действие насос для выбрасывания реактивов из сопловой трубки обратно в целевой приемник.In some embodiments, a method may be provided including the steps of: a) operating a pump to draw, in turn, a plurality of reagents from a corresponding plurality of reagent receivers; b) driving a pump to eject the reagents into a target receptacle through a nozzle tube in fluid communication with the pump, the nozzle tube having an elongated body having a central cavity extending between its ends and a nozzle located at a distal end of the elongated body, wherein the nozzle reduces the nominal internal diameter of the central cavity; c) actuating a pump to draw reagents from the target receiver and through the nozzle tube to further mix the reagents; and d) operating a pump to expel the reagents from the nozzle tube back to the target receiver.
В некоторых вариантах реализации способа сопло и полость могут иметь такие размеры, чтобы способствовать вихреобразованию, обеспечивающему смешивание в целевом приемнике, при удалении реактивов из сопловой трубки через сопло в целевой приемник.In some embodiments of the method, the nozzle and cavity may be sized to promote vortex formation to provide mixing at the target receptacle as reagents are removed from the nozzle tube through the nozzle into the target receptacle.
В некоторых вариантах реализации способа центральная полость может иметь номинальный внутренний диаметр, равный 0,5 мм, причем сопло может содержать вкладыш, вставленный в центральную полость и имеющий номинальный внутренний диаметр, равный 0,25 мм.In some embodiments of the method, the central cavity may have a nominal internal diameter of 0.5 mm, and the nozzle may include a liner inserted into the central cavity and having a nominal internal diameter of 0.25 mm.
В некоторых вариантах реализации способа дистальный конец сопловой трубки может иметь клиновидную форму с гранями, пересекающимися в вершине, которая смещена относительно центральной оси сопловой трубки.In some embodiments of the method, the distal end of the nozzle tube may be wedge-shaped with edges intersecting at an apex that is offset relative to the central axis of the nozzle tube.
В некоторых вариантах реализации способа реактивы могут включать в себя по меньшей мере три реактива с различной относительной плотностью.In some embodiments of the method, the reagents may include at least three reagents with different relative densities.
В некоторых вариантах реализации способа предлагаемый способ может дополнительно включать осуществление одного или более повторений этапов (b) и (с) перед выполнением этапа (d).In some embodiments of the method, the proposed method may further include performing one or more repetitions of steps (b) and (c) before performing step (d).
Различные особенности одного или более вариантов реализации объекта, раскрытого в настоящем изобретении, проиллюстрированы на прилагаемых чертежах и изложены в нижеследующем описании. Другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при изучении описания, чертежей и формулы изобретения. Следует отметить, что относительные размеры на нижеследующих чертежах могут быть показаны не в масштабе.Various features of one or more embodiments of the subject matter disclosed in the present invention are illustrated in the accompanying drawings and set forth in the description that follows. Other features, aspects and advantages of the present invention will become apparent upon examination of the specification, drawings and claims. It should be noted that relative dimensions in the following drawings may not be to scale.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятными после прочтения нижеследующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые номера позиций относятся к схожим частям на всех чертежах, причем на чертежах изображено следующее.These and other features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent upon reading the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like parts throughout the drawings, the drawings showing the following.
На фиг. 1 представлена общая схема примерной системы секвенирования, в которой могут быть применены раскрытые в настоящем изобретении технологии.In fig. 1 is a general diagram of an exemplary sequencing system in which the technologies disclosed herein can be applied.
На фиг. 2 представлена общая схема примерной системы текучей среды, предусмотренной в системе секвенирования с фиг. 1.In fig. 2 is a general diagram of an exemplary fluid system provided in the sequencing system of FIG. 1.
На фиг. 3 представлена общая схема примерной системы обработки и управления, предусмотренной в системе секвенирования с фиг. 1.In fig. 3 is a general diagram of an exemplary processing and control system provided in the sequencing system of FIG. 1.
На фиг. 4 в аксонометрии показан пример коллектора для реактивов с селекторными клапанами.In fig. Figure 4 shows an axonometric view of an example of a reagent manifold with selector valves.
На фиг. 5 на виде сверху показан пример узла коллектора и клапанов с фиг. 4.In fig. 5 is a top view showing an example of the manifold and valve assembly of FIG. 4.
На фиг. 6А схематично показан примерный узел для всасывания и смешивания реактивов и матрицы образцов; а на фиг. 6В показано то, как реактивы и матрица образцов будут наслаиваться друг на друга до смешивания.In fig. 6A is a schematic diagram of an exemplary reagent and sample matrix suction and mixing assembly; and in fig. Figure 6B shows how the reagents and sample matrix will be layered on top of each other before mixing.
На фиг. 7 схематично проиллюстрирован пример того, как реактивы, подлежащие смешиванию, по-отдельности всасываются в объем для смешивания.In fig. 7 schematically illustrates an example of how the reagents to be mixed are individually drawn into the mixing volume.
На фиг. 8 схематично в сечении показан пример целевого приемного сосуда для смешанных реактивов и матрицы образцов, причем также показана сопловая трубка, выбрасывающая смешанные реактивы в приемник.In fig. 8 is a schematic cross-sectional view of an example target receiving vessel for mixed reagents and a sample matrix, also showing a nozzle tube ejecting the mixed reagents into the receiver.
На фиг. 9А – 9D показан примерный сопловая трубка, которая может быть использована при смешивании реактивов.In fig. 9A - 9D show an exemplary nozzle tube that may be used when mixing reagents.
На фиг. 10 представлен график примерных циклов при всасывании и смешивании реактивов и матрицы образцов.In fig. Figure 10 shows a graph of example cycles during aspiration and mixing of reagents and sample matrix.
На фиг. 11 показана блок-схема, иллюстрирующая примерную логическую схему для всасывания и смешивания реактивов и матрицы образцов.In fig. 11 is a block diagram illustrating an example logic circuit for aspirating and mixing reagents and a sample matrix.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
На фиг. 1 показан вариант реализации системы 10 секвенирования, предназначенной для обработки молекулярных образцов, которые могут быть подвержены секвенированию для определения их компонентов, порядка следования компонентов и, в целом, структуры образца. Система содержит инструмент 12, который принимает и обрабатывает биологический образец. Источник 14 образцов предоставляет образец 16, который во многих случаях будет содержать образец ткани. Источник образцов может представлять собой, например, физическое лицо или субъект, такой как человек, животное, микроорганизм, растение, или другой донор (в том числе, образцы окружающей среды), или любой другой субъект, который содержит представляющие интерес органические молекулы, последовательность которых необходимо определить. Система может быть использована в отношении образцов, отличных от тех, что взяты у организмов, в том числе, в отношении синтезированных молекул. Во многих случаях, молекулы будут содержать ДНК, РНК или другие молекулы, имеющие пары оснований, последовательность которых может задавать гены и их варианты, имеющие конкретные функции, составляющие наибольший интерес.In fig. 1 shows an embodiment of a
Образец 16 вводят в систему 18 приготовления образцов/библиотеки. Данная система может изолировать, расщеплять и иным образом подготавливать образец для анализа. Результирующая библиотека содержит представляющие интерес молекулы с длинами, которые способствуют операции секвенирования. Далее, результирующую библиотеку подают в инструмент 12, где осуществляется операция секвенирования. На практике, библиотеку, которая иногда именуется матрицей, связывают с реактивами в ходе автоматического или полуавтоматического процесса, и далее вводят в проточную кювету до секвенирования.
В варианте реализации, проиллюстрированном на фиг. 1, инструмент содержит проточную кювету или массив 20, куда помещается библиотека образцов. Проточная кювета имеет один или более каналов для текучей среды, обеспечивающих возможность осуществления химического секвенирования, в том числе крепления молекул библиотеки и амплификации на местах или участках, которые могут быть обнаружены во время операции секвенирования. Например, проточная кювета/массив 20 может содержать матрицы секвенирования, иммобилизованные на одной или более поверхностях в указанных местах или на указанных участках. «Проточная кювета» может содержать структурированный массив, например, микрорешетку, нанорешетку и т.д. На практике, места или участки могут быть расположены в виде регулярного, повторяющегося рисунка, сложного неповторяющегося рисунка или случайной структуры на одной или более поверхностях основы. Для обеспечения возможности осуществления химического секвенирования, в проточную кювету также могут быть введены различные вещества, в том числе, различные реактивы, буферы и другие реакционные среды, используемые для реакций, промывки и т.д. Вещества протекают через проточную кювету и могут контактировать с представляющими интерес молекулами на отдельных участках.In the embodiment illustrated in FIG. 1, the instrument contains a flow cell or
В инструменте проточная кювета 20 установлена на подвижном столе 22, который, в данном варианте реализации, выполнен с возможностью движения в одном или более направлениях, обозначенных номером позиции 24. Проточная кювета 20 может, например, быть предусмотрена в виде съемного и сменного картриджа, который может взаимодействовать с отверстиями на подвижном столе 22 или другими компонентами системы для обеспечения возможности подачи реактивов и других текучих сред в или из проточной кюветы 20. Указанный стол сопряжен с оптической системой 26 обнаружения, которая может направлять излучение или свет 28 в проточную кювету во время секвенирования. Оптическая система обнаружения может применять различные способы, такие как способы флуоресцентной микроскопии, для обнаружения анализируемых веществ, находящихся на участках проточной кюветы. В качестве неограничивающего примера, оптическая система 26 обнаружения может применять конфокальное строчное сканирование для создания данных прогрессивного пиксельного изображения, которые можно проанализировать для определения местоположения отдельных участков в проточной кювете и определения типа нуклеотида, который недавно прикрепился или связался с каждым участком. Также возможно применение других подходящих технологий получения изображений, например, технологий, в которых выполняют сканирование одной или более точек излучения вдоль образца, или технологий, применяющих метод пошагового получения изображения «step-and-shoot». Оптическая система 26 обнаружения и стол 22 могут взаимодействовать друг с другом для удержания проточной кюветы и системы обнаружения в статическом отношении с получением при этом изображения области, или, как отмечено, проточная кювета может быть отсканирована в любом подходящем режиме (например, в ходе точечного сканирования, строчного сканирования, пошагового сканирования «step-and-shoot»).In the instrument, flow
Хотя для получения изображений, или в более общем смысле, для обнаружения молекул на участках, могут быть использованы различные технологии, в предлагаемом изобретении возможно применение технологии конфокального формирования оптических изображений при длинах волн, которые обеспечивают возбуждение флуоресцентных меток. Метки, возбуждаемые в соответствии с их спектром поглощения, возвращают флуоресцентные сигналы согласно их спектру излучения. Оптическая система 26 обнаружения выполнена с возможностью перехвата таких сигналов, обработки данных пиксельного изображения при разрешении, которое позволяет анализировать излучающие сигналы участки, и обрабатывать и сохранять результирующие данные изображения (или данные, полученные на его основе).Although various technologies can be used to obtain images, or more generally to detect molecules at sites, the present invention may employ confocal optical imaging technology at wavelengths that excite fluorescent tags. Tags excited according to their absorption spectrum return fluorescent signals according to their emission spectrum. The
В ходе операции секвенирования, циклические операции или процессы реализуются автоматически или полуавтоматически, когда реакции ускоряются, например, с единичными нуклеотидами или с олигонуклеотидами, с последующей промывкой, получением изображений и разблокировкой при подготовке к следующему циклу. Библиотека образцов, приготовленная для секвенирования и иммобилизованная в проточной кювете, может претерпеть целый ряд таких циклов перед тем, как вся полезная информация будет извлечена из библиотеки. Оптическая система обнаружения может создавать данные изображения на основании сканов проточной кюветы (и ее участков) во время каждого цикла операции секвенирования с использованием электронных схем обнаружения (например, съемочных камер или электронных схем или чипов для формирования изображений). Далее, результирующие данные изображения могут быть проанализированы для определения местоположений отдельных участков в данных изображения, и для анализа и получения характеристик молекул, присутствующих на указанных участках, например, с учетом конкретного цвета или длины волны света (характеристического спектра излучения конкретной флуоресцентной метки), обнаруженных для конкретного местоположения, на что указывает группа или кластер пикселей в данных изображения в указанном месте. В случае секвенирования ДНК или РНК, например, четыре обычных нуклеотида могут быть представлены в виде различаемого спектра флуоресцентного излучения (длин волн или диапазона длин волн света). Затем, каждому спектру излучения может быть присвоено значение, соответствующее тому нуклеотиду. На основании этого анализа и за счет отслеживания циклических значений, определенных для каждого участка, можно определить для каждого участка отдельные нуклеотиды и их порядок. Далее эти последовательности могут быть дополнительно обработаны для сбора более длинных сегментов, в том числе, генов, хромосом и т.д. Используемые в данном описании понятия «автоматический» и «полуавтоматический» означают, что операции осуществляются посредством программирования системы или за счет конфигурации системы с незначительным взаимодействием или при отсутствии взаимодействия с человеком после запуска операций, или после запуска процессов, включающих в себя такие операции.During a sequencing operation, cycling operations or processes are performed automatically or semi-automatically where reactions are accelerated, for example with single nucleotides or oligonucleotides, followed by washing, imaging and unblocking in preparation for the next cycle. A sample library prepared for sequencing and immobilized in a flow cell may undergo a number of such cycles before all useful information is extracted from the library. The optical detection system can generate image data from scans of the flow cell (and portions thereof) during each cycle of the sequencing operation using detection electronics (eg, imaging cameras or imaging circuits or chips). Further, the resulting image data can be analyzed to determine the locations of individual regions in the image data, and to analyze and obtain characteristics of the molecules present at these regions, for example, taking into account the specific color or wavelength of light (the characteristic emission spectrum of a particular fluorescent label) detected for a specific location, as indicated by a group or cluster of pixels in the image data at a specified location. In the case of DNA or RNA sequencing, for example, four common nucleotides can be represented as a distinguishable spectrum of fluorescent emission (wavelengths or range of wavelengths of light). Each emission spectrum can then be assigned a value corresponding to that nucleotide. Based on this analysis and by tracking the cyclic values determined for each region, the individual nucleotides and their order can be determined for each region. These sequences can then be further processed to collect longer segments, including genes, chromosomes, etc. As used herein, the terms “automatic” and “semi-automatic” mean that operations are performed through system programming or system configuration with little or no human interaction once the operations have been initiated, or after processes involving such operations have been initiated.
В проиллюстрированном варианте реализации, реактивы 30 втягиваются или всасываются в проточную кювету через клапанную систему 32. Клапанная система может получить доступ к реактивам из приемников или сосудов, в которых они хранятся, например, через пипетки или трубки (англ. sippers) (не показаны на фиг. 1). Клапанная система 32 может обеспечить возможность выбора реактивов на основании заданной последовательности осуществляемых операций. Клапанная система может дополнительно принимать команды для направления реактивов через проточные каналы 34 в проточную кювету 20. Выходные или отходящие проточные каналы 36 направляют использованные реактивы из проточной кюветы. В проиллюстрированном варианте реализации, насос 38 предназначен для обеспечения движения реактивов через систему. Насос может также выполнять другие полезные функции, например, измерение реактивов или других текучих сред через систему, всасываемого воздуха или других текучих сред, и т.д. Дополнительная клапанная система 40 ниже по потоку от насоса 38 обеспечивает возможность надлежащего направления использованного реактива в сосуды или приемники 42 для сбора отходов.In the illustrated embodiment,
Инструмент дополнительно содержит разные электронные схемы, которые способствуют управлению работой различных компонентов системы, мониторингу их функционирования за счет обратной связи от датчиков, сбору данных изображений, и по меньшей мере частичной обработке данных изображения. В варианте реализации, проиллюстрированном на фиг. 1, система 44 управления/наблюдения содержит управляющую систему 46 и систему 48 получения и анализа данных. Обе системы содержат один или более процессоров (например, схем цифровой обработки данных, таких как микропроцессоры, многоядерные процессоры, программируемые пользователем вентильные матрицы, или любых других подходящих схем обработки) и схем 50 ассоциативной памяти (например, полупроводниковых запоминающих устройств, динамических запоминающих устройств, внутренних и/или внешних запоминающих устройств, и т.д.), которые могут хранить исполняемые машиной инструкции для управления, например, одним или более компьютерами, процессорами или другими похожими логическими устройствами для обеспечения конкретных функциональных возможностей. Специализированные или универсальные компьютеры могут по меньшей мере частично составлять управляющую систему и систему получения и анализа данных. Управляющая система может содержать, например, схему, предназначенную для (например, запрограммированную на) обработки команд для струйной автоматики, оптических приборов, управления столом и выполнения любых других полезных функций инструмента. Система 48 получения и анализа данных взаимодействует с оптической системой обнаружения для управления движением оптической системы обнаружения или указанного стола, или ими обоими, излучением света для циклического обнаружения, приемом и обработкой отраженных сигналов, и т.д. Инструмент также может содержать различные интерфейсы, обозначенные номером позиции 52, например, интерфейс оператора, который позволяет управлять и контролировать инструмент, переносить образцы, запускать автоматические или полуавтоматические операции секвенирования, составлять отчеты, и т.д. И наконец, в варианте реализации, показанном на фиг. 1, к инструменту могут быть подключены или с ним могут взаимодействовать внешние сети или системы 54, например, для анализа, управления, мониторинга, обслуживания или других операций.The instrument further comprises various electronic circuits that assist in controlling the operation of various system components, monitoring their performance through feedback from sensors, collecting image data, and at least partially processing the image data. In the embodiment illustrated in FIG. 1, control/
Следует отметить, что хотя на фиг. 1 показана единственная проточная кювета и каналы для текучих сред, а также единственная оптическая система обнаружения, в некоторых инструментах может быть предусмотрено несколько проточных кювет и каналов для текучих сред. Например, в одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения, предусмотрены две такие компоновки, для улучшения процесса секвенирования и повышения производительности. На практике, может быть предусмотрено любое количество проточных кювет и проточных каналов. Они могут использовать одни и те же или разные приемники реактивов, приемники для сбора отходов, управляющие системы, системы анализа изображений, и т.д. В случаях, где это предусмотрено, множеством систем текучей среды можно управлять индивидуально или можно управлять согласованно. Следует понимать, что выражение «соединенный по текучей среде» может быть использовано в данном документе для описания соединений между двумя или более компонентами, которые обеспечивают жидкостное сообщение между такими компонентами, в принципе так же, как и выражение «электрически соединенный» может быть использовано для описания электрического соединения между двумя или более компонентами. Выражение «расположенный по текучей среде между» может быть использовано, например, для описания конкретного порядка следования компонентов. Например, если компонент B расположен по текучей среде между компонентами A и C, то текучая среда, протекающая от компонента A к компоненту C, будет протекать через компонент B перед достижением компонента С.It should be noted that although in FIG. 1 shows a single flow cell and fluid channels and a single optical detection system; some instruments may have multiple flow cells and fluid channels. For example, in one embodiment of the present invention, two such arrangements are provided to improve the sequencing process and increase productivity. In practice, any number of flow cells and flow channels may be provided. They may use the same or different reagent receivers, waste collection receivers, control systems, image analysis systems, etc. Where provided, a plurality of fluid systems may be controlled individually or may be controlled in concert. It should be understood that the expression "fluidly coupled" may be used herein to describe connections between two or more components that provide fluid communication between such components, in principle, just as the expression "electrically coupled" may be used to descriptions of the electrical connection between two or more components. The expression "fluidically interposed" may be used, for example, to describe a particular order of components. For example, if component B is located in a fluid between components A and C, then fluid flowing from component A to component C will flow through component B before reaching component C.
На фиг. 2 показан пример системы текучей среды, предусмотренной в системе секвенирования с фиг. 1. В варианте реализации, проиллюстрированном на данном чертеже, проточная кювета 20 содержит группу путей или дорожек 56А и 56В, которые могут быть сгруппированы парами для приема жидких веществ (например, реактивов, буферов, реакционных сред) во время операций секвенирования. Дорожки 56А соединены с общей линией 58 (первой общей линией), а дорожки 56В соединены со второй общей линий 60. Также предусмотрена обводная линия 62, обеспечивающая возможность перепуска текучих сред в обход проточной кюветы без вхождения в нее. Как упомянуто выше, группа сосудов или приемников 64 обеспечивают возможность хранения реактивов и других текучих сред, которые могут быть использованы во время операции секвенирования. Селекторный клапан 66 для реактивов механически соединен с двигателем или исполнительным механизмом (не показан) для обеспечения возможности выбора одного или более реактивов для их введения в проточную кювету. Далее, выбранные реактивы направляются в селекторный клапан 68 общей линии, который по аналогии содержит двигатель (не показан). В селекторный клапан общей линии может быть подана команда на выбор одной или более общих линий 58 и 60, или обеих линий, для обеспечения течения реактивов 64 в дорожки 56А и/или 56В управляемым образом, или обводной линии 62 для обеспечения течения одного или более реактивов через указанную обводную линию. Следует отметить, что обводная линия также может быть использована для выполнения других полезных операций, например, для обеспечения возможности заправки всех реактивов (и жидкостей) в селекторный клапан для реактивов (или селекторный клапан общей линии) без пропускания воздуха через проточную кювету, обеспечения возможности осуществления промывки (например, автоматической или полуавтоматической промывки) каналов для реактивов и трубок независимо от проточной кюветы, и обеспечения возможности выполнения диагностических функций (испытаний на подвод давления и объем подачи) в системе.In fig. 2 shows an example of a fluid system provided in the sequencing system of FIG. 1. In the embodiment illustrated in this drawing, flow
Использованные реактивы выходят из проточной кюветы через линии, соединенные между проточной кюветой и насосом 38. В проиллюстрированном варианте реализации, насос представляет собой шприцевой насос, имеющий пару шприцев 70, управляемых и совершающих движение посредством исполнительного механизма 72 для всасывания реактивов и других текучих сред и для выброса реактивов и текучих сред во время различных испытаний, циклов верификации и секвенирования. Насосный узел может содержать различные другие части и компоненты, в том числе клапанную систему, контрольно-измерительные приборы, исполнительные механизмы и т.д. (не показаны). В проиллюстрированном варианте реализации, датчики 74А и 74В давления измеряют давление на входных линиях насоса, а датчик 74С давления предназначен для измерения давлений на выходе шприцевого насоса.The used reagents exit the flow cell through lines connected between the flow cell and the
Использованные в системе текучие среды попадают из насоса в селекторный клапан 76 для использованных реактивов. Это клапан обеспечивает возможность выбора одного из множества проточных каналов для использованных реактивов и других текучих сред. В проиллюстрированном варианте реализации, первый проточный канал ведет к первому приемнику 78 для использованных реактивов, а второй проточный канал ведет через расходомер 80 во второй приемник 82 для использованных реактивов. В зависимости от использованных реактивов, целесообразно предусмотреть сбор реактивов, или конкретных из реактивов, в отдельные сосуды для сбора отходов, при этом селекторный клапан 76 для использованных реактивов обеспечивает возможность такого управления.The fluids used in the system flow from the pump to the
Следует отметить, что клапанная система внутри насосного узла может обеспечить возможность всасывания, посредством насоса, различных текучих сред, в том числе, реактивов, растворителей, очистителей, воздуха и т.д., и их впрыскивания или циркуляции через одну или более общих линий, обводную линию и проточную кювету. Кроме того, как отмечено выше, в одном из вариантов реализации настоящего изобретения предусмотрено два параллельных варианта исполнения системы текучей среды, показанной на фиг. 2, которые находятся под общим управлением. Каждая из указанных систем текучей среды может являться частью единственного инструмента секвенирования, и может параллельно выполнять функции, в том числе операции секвенирования, в различных проточных кюветах и с разными библиотеками образцов.It should be noted that the valve system within the pump assembly may be capable of drawing, through the pump, various fluids, including reagents, solvents, cleaners, air, etc., and injecting or circulating them through one or more common lines, bypass line and flow cell. Additionally, as noted above, in one embodiment of the present invention there are two parallel embodiments of the fluid system shown in FIG. 2, which are under common management. Each of these fluid systems can be part of a single sequencing instrument, and can perform functions in parallel, including sequencing operations, in different flow cells and with different sample libraries.
Системы текучей среды могут работать под управлением управляющей системы 46, которая реализует предписанные протоколы для испытания, верификации, секвенирования и т.д. Предписанные протоколы будут созданы заранее и будут содержать ряд событий или операций для осуществления таких действий, как всасывание реактивов, всасывание воздуха, всасывание других текучих сред, выбрасывание таких реактивов, воздуха и текучих сред, и т.д. Протоколы обеспечат возможность согласования таких операций с текучими средами с другими операциями инструмента, такими как развитие реакций в проточной кювете, получение изображений проточной кюветы и ее участков, и т.д. В проиллюстрированном варианте реализации, управляющая система 46 использует один или более интерфейсов 84 клапанов, которые выполнены с возможностью выдачи командных сигналов для клапанов, а также интерфейс 86 насоса, предназначенный для управления работой исполнительного механизма насоса. Также могут быть предусмотрены различные схемы 88 ввода/вывода для приема сигналов обратной связи и обработки таких сигналов обратной связи, например, из датчиков 74А – 74С давления и расходомера 80.The fluid systems may be operated under the control of a
На фиг. 3 показаны конкретные функциональные компоненты системы 44 управления/наблюдения. Как показано на чертеже, схема 50 памяти хранит предписанные маршруты, которые исполняются во время операций испытания, подготовки к эксплуатации, диагностики неисправностей, обслуживания и секвенирования. Многие такие протоколы и маршруты могут быть реализованы и сохранены в схеме памяти, причем они могут обновляться или меняться время от времени. Как показано на фиг. 3, они могут включать в себя протокол 90 управления струйной автоматикой для управления различными клапанами, насосами или любыми другими исполнительными механизмами струйной автоматики, а также для приема и обработки сигналов обратной связи из датчиков струйной автоматики, например, клапанов, и датчиков давления и расходомеров. Протокол 92 управления столом обеспечивает возможность движения проточной кюветы по желанию, например, во время получения изображения. Протокол 94 управления оптической системой обеспечивает возможность выдачи команд в формирующие изображение компоненты для освещения частей проточной кюветы и приема отраженных сигналов для обработки. Протокол 96 получения и обработки изображений обеспечивает возможность по меньшей мере частичной обработки данных изображения для извлечения полезной информации для секвенирования. Другие протоколы и маршруты могут быть предусмотрены в одной и той же или в разных схемах памяти, как обозначено номером позиции 98. На практике, схема памяти может быть выполнена в виде одного или более запоминающих устройств, таких как энергозависимое и энергонезависимое запоминающие устройства. Это запоминающее устройство может быть предусмотрено внутри инструмента, при этом некоторые запоминающие устройства могут быть внешними.In fig. 3 shows specific functional components of the control/
Один или более процессоров 100 получают доступ к сохраненным протоколам и исполняют их в инструменте. Как отмечено выше, схема обработки данных может являться частью специализированных компьютеров, универсальных компьютеров или любой подходящей аппаратной, программно-аппаратной и программной платформы. Процессорами и работой инструмента может управлять человек-оператор посредством интерфейса 101 оператора. Интерфейс оператора может обеспечить возможность осуществления испытаний, подготовки к эксплуатации, диагностики неисправностей и обслуживания, а также составления отчетов о любых проблемах, которые могут возникнуть в инструменте. Интерфейс оператора может также обеспечить возможность запуска и мониторинга операций секвенирования.One or
На фиг. 4 показан клапанный узел, предназначенный для выведения реактивов и текучих сред из приемников и подачи их в проточную кювету. Клапанный узел 102 содержит коллекторную структуру 104, в которой сформированы канавки для задания проточных каналов для реактивов и других текучих сред. Как можно видеть на фиг. 4, клапаны 66 и 68 приводятся в действие и управляются посредством двигателей 106 и 108. Один или более интерфейсов двигателя или соединений 110 подают питание и, при необходимости, выдают сигналы в или из двигателей. Как отмечено выше, двигателями (и, соответственно, клапанами) управляют посредством схемы управления во время испытания, подготовки к эксплуатации и обслуживания, а также во время операции секвенирования.In fig. 4 shows a valve assembly designed to remove reagents and fluids from the receivers and supply them to the flow cell.
Пути для реактивов и текучих сред внутри коллектора соединены с трубками 112, которые, во время функционирования, выводят реактивы и другие текучие среды из соответствующих приемников (не показаны). Приточные каналы для реактивов и текучих сред, обозначенные, в целом, номером позиции 114 на фиг. 4, могут быть получены в ходе литья под давлением, травления или любого другого подходящего процесса для обеспечения возможности движения реактивов и текучих сред из трубок в клапаны, когда в описанный выше насос поступает команда на всасывание реактивов и текучих сред. По меньшей мере одна из трубок выполнена в виде сопловой трубки 116, которая способствует смешиванию реактивов во время операции секвенирования (например, до реакций и получения изображений). Кроме того, на фиг. 4 также показан объем для смешивания, выполненный в виде канала 118, в который реактивы и текучие среды могут быть поданы и перемещены для смешивания. В некоторых вариантах реализации, объем для смешивания может представлять собой часть или всю обводную линию 62. Например, реактивы можно всасывать в обводную линию 62 в требуемой последовательности, но так, чтобы реактивы не пересекали всю длину обводной линии (что может привести к тому, что они будут направлены в сосуд для сбора отходов). После загрузки в обводную линию (или ее часть, служащую в качестве объема для смешивания) требуемой последовательности реактивов, конец обводной линии, через который были введены реактивы, может быть переключен, с использованием клапана, для соединения его по текучей среде с проточным каналом, ведущим, например, в целевой приемник, так что весь набор реактивов, загруженных в обводную линию, может быть далее вытеснен обратно из обводной линии в целевой приемник. В других вариантах реализации, объем для смешивания может, например, представлять собой целевой приемник, например, целевой приемник, из которого подаются предварительно смешанные текучие среды, или отдельный целевой приемник, например, приемник, который является полностью пустым до подачи в него выбранных реактивов.The reagent and fluid paths within the manifold are connected to
На фиг. 5 на виде сверху показан клапанный узел 102. Здесь снова, клапаны 66 и 68 видны в коллекторе и соединены с проточными каналами для реактивов и текучих сред. Селекторный клапан 66 для реактивов принимает реактивы из трубок, и направляет всасываемые текучие среды в селекторный клапан 68 общей линии. Канал 118 для смешивания соединен с селекторным клапаном общей линии для смешивания реактивов, как раскрыто ниже. Также, на фиг. 5 показаны отверстия 120, предусмотренные в коллекторе, для обеспечения возможности соединения коллектора с трубками. Одно из отверстий 120 (обозначенное номером позиции 122) будет соединено с сопловой трубкой для обеспечения возможности впрыскивания реактивов в целевой приемник, и для выведения реактивов из целевого приемника для смешивания. Целевой приемник, например, может представлять собой контейнер, трубку, или другой сосуд, предназначенный для вмещения реактивов. Целевой приемник может, например, быть использован в качестве временного рабочего объема, в который реактивы и/или другие материалы могут быть перенесены для подготовки их к подаче, например, путем смешивания, в проточную кювету. Таким образом, реактивы и другие текучие среды, после их подготовки в целевом приемнике, могут быть перенесены из целевого приемника в проточные кюветы.In fig. 5 is a top view of
Один из вариантов реализации канала 118 для смешивания и проточных каналов для реактивов согласно настоящему изобретению показан на фиг. 6А. Как отмечено выше, канал 118 для смешивания соединен с селекторным клапаном 68 общей линии, который, в свою очередь, соединен с выходом селекторного клапана 66 для реактивов. Канал 118 для смешивания также соединен с насосом 38 для обеспечения возможности всасывания и выбрасывания реактивов и текучих сред, как раскрыто ниже. В варианте реализации, проиллюстрированном на фиг. 6А, приемники или сосуды 124, 126 и 128 для реактивов содержат реактивы 130, 132 и 134, соответственно. Дополнительный или целевой приемник 136 содержит, в данном примере, предварительно подготовленную матрицу или библиотеку 138 образцов. Для операции смешивания реактивы 130, 132 и 134 предварительно смешиваются и далее связываются с матрицей 138. Для обеспечения такого предварительного смешивания, реактивы всасываются поочередно в канал 118 для смешивания через соответствующие проточные каналы, обозначенные на фиг. 6А номером позиции 140. Дополнительный проточный канал 142 обеспечивает возможность внесения реактивов в целевой приемник 136 совместно с матрицей. В проиллюстрированном варианте реализации, канал 118 для смешивания образует змеевидный внутренний объем, имеющий петли 144, которые обеспечивают возможность всасывания и смешивания требуемых количеств реактивов в относительно компактной области коллектора.One embodiment of mixing
В одном из вариантов осуществления предлагаемого изобретения, реактивы 130, 132 и 134 имеют различные свойства текучих сред, которые создают проблему для смешивания. Например, плотности реактивов отличаются, причем могут существовать значительные различия между вязкостями и поверхностными натяжениями на границе с маслом для реактивов. В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения, например, вязкости различаются примерно в диапазоне от 1,5 сП до 50 сП, например, равны 2,4 сП, при температуре 25°С, а поверхностные натяжения на границе с маслом варьируются от примерно 5,0 до примерно 19,2 дин/см. Матрица, для сравнения, может иметь другую плотность и меньшую вязкость (например, порядка 1 сП при температуре 25°С) и другое поверхностное натяжение на границе с маслом (например, порядка примерно 9,8 дин/см). На фиг. 6В проиллюстрирована слоистость реактивов и матрицы в целевом приемнике 136, когда они не смешаны. В проиллюстрированном варианте реализации, матрица составляет примерно 30% от общего объема, реактив 130 составляет примерно 22%, реактив 132 составляет примерно 42%, а реактив 134 составляет примерно 6%. В данном контексте, понятие «примерно» означает, что приведенные значения не являются точными, и что фактическое значение может отличаться от этих приведенных значений в той мере, которая существенно не меняет рассматриваемую операцию.In one embodiment of the present invention, the
Для автоматического смешивания реактивов и матрицы, система текучей среды и ее управление обеспечивают возможность выборочного всасывания реактивов поочередно в канал для смешивания, их впрыскивания в целевой приемник, и их циклического выведения и повторного впрыскивания для смешивания. На фиг. 7 представлена предлагаемая в настоящем изобретении технология для всасывания реактивов. Как показано на чертеже, реактивы 130, 132 и 134 всасываются поочередно за счет управления клапаном 66. Посредством селекторного клапана общей линии, направляющего реактивы в канал для смешивания, происходит всасывание нескольких наборов объемов каждого реактива, обозначенных номерами позиций 146, 148, 150, 152 и 154. Для обеспечения возможности снижения скачков давления во время смешивания, насос может также всасывать некоторый объем воздуха до всасывания реактивов. Указанный объем воздуха обеспечивает подушку, которая ограничивает положительные и отрицательные скачки давления во время смешивания. В варианте реализации, проиллюстрированном на фиг. 7, всасываемый воздух будет располагаться сверху слева от наборов реактивов. Кроме того, возможно всасывание жидкого буфера, который будет способствовать заправке, промывке и выгрузке реактивов. После всасывания, как показано на фиг. 7, клапанной системой можно управлять так, чтобы позволить насосу осуществить впрыскивание реактивов к матрице 138, которая будет предварительно загружена в приемник 136 матрицы, раскрытый выше.To automatically mix reagents and matrix, the fluid system and its control enable the reagents to be selectively sucked one at a time into the mixing channel, injected into a target receptacle, and cyclically withdrawn and reinjected for mixing. In fig. 7 shows the technology proposed in the present invention for the absorption of reagents. As shown in the drawing,
В другой технологии, в которой три или более реактивов могут быть выбраны для смешивания в целевом приемнике, по меньшей мере два реактива, выбранные для смешивания, могут неоднократно вводиться поочередно в канал для смешивания, причем по меньшей мере один другой реактив, выбранный для смешивания, находиться в резерве, до тех пор пока реактивы, неоднократно вводимые поочередно в канал для смешивания, не будут полностью поданы в канал для смешивания. Далее, находящийся в резерве реактив может быть добавлен весь сразу в канал для смешивания. Например, если реактивы А и В подлежат неоднократному введению поочередно в канал для смешивания, с последующим введением находящегося в резерве реактива С, то реактивы в канале для смешивания будут, в целом, насаливаться в виде АВАВАВАВАВС, в отличие от последовательности АВСАВСАВСАВСАВС (которая будет получена, например, с помощью технологии, аналогичной той, что была рассмотрена со ссылкой на фиг. 7). Полагают, что такая технология является предпочтительной, поскольку она предотвращает или снижает вероятность образования для некоторых реактивов нежелательных побочных продуктов реакции. Например, находящийся в резерве реактив может конкретным образом вступать в реакцию с одним из остальных реактивов по-отдельности, но может иначе реагировать с двумя или более из остальных реактивов в сочетании. Последняя реакция может оказаться желательной и может возникнуть после тщательного смешивания реактивов, а первая реакция может происходить во время предварительного смешивания, когда реактивы могут быть по-прежнему относительно разделены на слои и способны смешиваться только с непосредственно примыкающим соседним реактивом. В другом примере, находящийся в резерве реактив может вступать в реакцию с материалом, который образует структуру канала для смешивания с образованием при этом нежелательного побочного продукта. Поскольку повторяющееся поочередное введение реактивов в канал для смешивания может потребовать несколько минут, например, 5 минут, 10 минут, 15 минут и больше, в зависимости от числа и количества каждого требуемого реактива, перенос на более поздний срок введения потенциально проблематичных реактивов до тех пор, пока остальные реактивы не будут поочередно введены в канал для смешивания, может существенно снизить количество времени, в течение которого находящийся в резерве реактив контактирует с другими реактивами и со структурой канала для смешивания, что, в свою очередь, уменьшает вероятность образования нежелательных побочных продуктов реакции. Очевидно, что в таких вариантах реализации, находящийся в резерве реактив может не воспользоваться преимуществами предварительного смешивания, как это происходит с другими реактивами, но снижение вероятности образования нежелательных побочных продуктов реакции может оказаться важнее отсутствия предварительного смешивания в отношении находящегося в резерве реактива. В частности, если находящийся в резерве реактив представляет собой жидкость с более низкой вязкостью, то отсутствие предварительного смешивания в отношении находящегося в резерве реагента может, по сути, иметь небольшое влияние.In another technology in which three or more reagents may be selected for mixing in a target receptacle, at least two reagents selected for mixing may be repeatedly introduced alternately into the mixing channel, with at least one other reagent selected for mixing remain in reserve until the reagents, repeatedly introduced alternately into the mixing channel, are completely supplied to the mixing channel. Next, the reagent in reserve can be added all at once to the mixing channel. For example, if reagents A and B are to be repeatedly introduced alternately into a mixing channel, followed by the introduction of a reserve reagent C, then the reagents in the mixing channel will generally be mixed in the form ABAWAWAWAWS, as opposed to the sequence ABCAWSAWSAWSABC (which will be obtained , for example, using technology similar to that discussed with reference to Fig. 7). This technology is believed to be advantageous because it prevents or reduces the likelihood of some reagents from forming undesirable reaction by-products. For example, a reserve reagent may react in a particular way with one of the other reagents individually, but may react differently with two or more of the remaining reagents in combination. The latter reaction may be desirable and may occur after the reagents have been thoroughly mixed, while the former reaction may occur during premixing when the reagents may still be relatively layered and only able to mix with the immediately adjacent adjacent reagent. In another example, the stored reagent may react with the material that forms the mixing channel structure to form an undesirable by-product. Since repeated, alternating introduction of reagents into the mixing channel may require several minutes, such as 5 minutes, 10 minutes, 15 minutes or more, depending on the number and quantity of each reagent required, delaying the introduction of potentially problematic reagents until until the remaining reagents are introduced one at a time into the mixing channel can significantly reduce the amount of time that the reserve reagent is in contact with other reagents and with the mixing channel structure, which in turn reduces the likelihood of unwanted reaction by-products forming. Obviously, in such embodiments, the reserve reagent may not benefit from premixing as does other reagents, but reducing the likelihood of unwanted reaction byproducts may be more important than not premixing the reserve reagent. In particular, if the reserve reagent is a liquid with a lower viscosity, then the lack of premixing with respect to the reserve reagent may, in fact, have little effect.
Использование объема для смешивания в виде канала, например, объема, который намного больше в длину, чем в ширину (например, его длина по меньшей мере в 10, 100, от 150 до 170, 160, 200 или 500 раз больше, чем его ширина), может обеспечить возможность сохранения относительно слоистой структуры периодически подаваемых реактивов относительно другу друга внутри канала за счет уменьшения площади межповерхностного контактного сопряжения между каждым слоем реактивов (реактивы представляют собой жидкости и, в связи с этим, вероятно, что с течением времени они будут в некоторой степени диффундировать друг в друга через эту границу, так что понятия «граница/площади контактного сопряжения», упомянутые в настоящем документе, следует рассматривать как теоретические по своей природе; однако, уменьшение таких теоретических площадей приведет к замедлению скорости диффузии). Более того, для реактивов, до некоторой степени являющихся неспособными к смешиванию друг с другом, объем для смешивания, который, например, имеет сферическую форму или который имеет большее отношение ширина/длина, может способствовать тому, что разные дозы реактивов, подаваемые в объем для смешивания, смогут свободно плавать внутри объема для смешивания и потенциально воссоединяться с ранее введенными дозами того же самого реактива, в результате чего они теряют слоистость, которая может быть получена в объеме для смешивания в виде канала. Например, канал для смешивания с диаметром приблизительно 2,25 мм или шириной приблизительно 360 мм его длины, может обеспечить предпочтительную слоистость в поданных реактивах во время процесса предварительного смешивания. После загрузки в объем для смешивания требуемых количеств многочисленных наборов реактивов, содержимое объема для смешивания может быть подано в целевой приемник (некоторая часть текучих сред в объеме для смешивания может быть потеряна в мертвом пространстве системы текучей среды; общий объем реактивов, поданных в объем для смешивания, может быть откалиброван с учетом такой потери). После подачи в целевой приемник, поданные предварительно смешанные реактивы могут неоднократно всасываться из и выбрасываться обратно в целевой приемник для содействия дальнейшему смешиванию. В некоторых вариантах реализации, предварительно смешанные (или предварительно смешанные впоследствии) реактивы могут всасываться из целевого приемника и выталкиваться обратно в объем для смешивания до их выбрасывания обратно в целевой приемник. В результате, в таких вариантах реализации, предварительно смешанные реактивы имеют возможность многократного движения в и из объема для смешивания во время операции смешивания при всасывании/выбрасывании.Using a mixing volume in the form of a channel, for example, a volume that is much longer than it is wide (for example, its length is at least 10, 100, 150 to 170, 160, 200, or 500 times its width ), can provide the ability to maintain the relatively layered structure of periodically supplied reagents relative to each other inside the channel by reducing the area of intersurface contact interface between each layer of reagents (reagents are liquids and, in this regard, it is likely that over time they will be in some degree to diffuse into each other across that boundary, so the interface/contact area concepts mentioned herein should be considered theoretical in nature; however, reducing such theoretical areas will result in a slower rate of diffusion). Moreover, for reagents that are somewhat incapable of mixing with each other, a mixing volume that is, for example, spherical in shape or that has a larger width/length ratio may cause different doses of reagents to be supplied to the mixing volume. mixing volumes will be able to float freely within the mixing volume and potentially recombine with previously administered doses of the same reagent, causing them to lose the layering that can be achieved in the channel-like mixing volume. For example, a mixing channel with a diameter of approximately 2.25 mm or a width of approximately 360 mm of its length can provide preferential layering in the feed reagents during the premixing process. After the required quantities of multiple sets of reagents are loaded into the mixing volume, the contents of the mixing volume can be fed to the target receiver (some of the fluids in the mixing volume may be lost in the dead space of the fluid system; the total volume of reagents supplied to the mixing volume , can be calibrated to account for such loss). Once supplied to the target receptacle, the supplied premixed reagents may be repeatedly sucked from and released back into the target receptacle to facilitate further mixing. In some embodiments, premixed (or subsequently premixed) reagents may be drawn from the target receptacle and pushed back into the mixing volume before being released back into the target receptacle. As a result, in such embodiments, the premixed reagents are allowed to move in and out of the mixing volume multiple times during the suction/ejection mixing operation.
Было обнаружено, что использование канала для смешивания с сопловой трубкой способствует вихреобразованию в целевом приемнике и обеспечивает отличное смешивание реактивов и матрицы образцов, несмотря на существенные различия в свойствах текучих сред реактивов. Кроме того, такие структуры и технологии обеспечивают возможность автоматического смешивания при незначительном взаимодействии с человеком или при его отсутствии. Пример сопловой трубки для использования в этих технологиях показан на фиг. 8 и 9А – 9С. Как показано на фиг. 8, сопловая трубка имеет вытянутое тело с центральной полостью (просветом), проходящим вдоль его длины, и наконечник 156 на его дистальном конце. Сопло предусмотрено на указанном наконечнике для уменьшения внутреннего диаметра трубки в этом месте и увеличения, тем самым, скорости текучих сред, всасываемых и выбрасываемых через трубку. В проиллюстрированном варианте реализации, сопло выполнено в виде вкладыша 158, зафиксированного в дистальном конце или наконечнике трубки. Другие структуры, такие как колпачки, обработанные механически, отформованные элементы, высаженные области и т.д., также могут образовывать указанное сопло.The use of a mixing channel with a nozzle tube was found to promote vortex formation in the target receiver and provide excellent mixing of the reagents and sample matrix, despite significant differences in the properties of the reagent fluids. In addition, such structures and technologies enable automatic mixing with little or no human interaction. An example of a nozzle tube for use in these technologies is shown in FIG. 8 and 9A – 9C. As shown in FIG. 8, the nozzle tube has an elongated body with a central cavity (lumen) extending along its length and a tip 156 at its distal end. A nozzle is provided at said tip to reduce the internal diameter of the tube at that location and thereby increase the speed of fluids drawn in and expelled through the tube. In the illustrated embodiment, the nozzle is configured as a
В проиллюстрированном варианте реализации, трубка имеет номинальный наружный диаметр 160, равный примерно 0,125 дюйма (3,175 мм), и номинальный внутренний диаметр 162, равный 0,02 дюйма ± 0,001 дюйма (0,508 мм). Сопло, с другой стороны, имеет номинальный внутренний диаметр 164, равный 0,01 дюйма ± 0,001 дюйма (0,254 мм, хотя в некоторых вариантах реализации внутренний диаметр сопла может составлять в диапазоне от 0,2 до 0,28 мм). Очевидно, что для обеспечения требуемого смешивания могут быть использованы другие размеры и габариты. Кроме того, в проиллюстрированном варианте реализации, сопловая трубка 116 расположена на высоте 166 над дном приемника 138, равной примерно 2 мм. При впрыскивании реактивов в приемник, как обозначено номером позиции 168, завихрение внутри приемника увеличивается за счет повышения скорости движения реактивов через сопло, что способствует процессу смешивания в приемнике, как обозначено стрелкой 170 на фиг. 8. Затем, предусматривается возможность подъема смешанных реактивов в приемнике, как показано номером позиции 172.In the illustrated embodiment, the tube has a nominal
На фиг. 9А показан более подробно дистальный конец сопловой трубки. Как можно увидеть на чертеже, номинальный внутренний диаметр 162 трубки уменьшен за счет соплового вкладыша 158, в данном случае приблизительно до половины внутреннего диаметра трубки (сопловый вкладыш, в данном примере, имеет трубчатую форму). Предлагаемая в данном изобретении форма дистального конца наиболее хорошо показана на фиг. 9В, 9С и 9D. Как показано на этих чертежах, сопловая трубка имеет многогранный нижний край, содержащий четыре грани 174, что внешне придает наконечнику сопловой трубки клиновидную форму. Трубка имеет среднюю линию 176, а грани пересекаются в вершине 178, которая смещена или является эксцентричной относительно средней линии 176. Такая геометрия дистального конца снижает или исключает волочение или царапание приемника при опускании трубки в приемник, или при подъеме приемника вокруг трубки. Можно отметить, однако, что в проиллюстрированном варианте реализации, вкладыш имеет нижний контур, который совпадает с контуром наконечника (например, одной или более наклоненными гранями). Иначе говоря, вкладыш имеет форму, согласующуюся с многогранной или клиновидной формой дистального конца сопловой трубки. Кроме того, можно отметить, что в одном из вариантов предлагаемого изобретения трубка и сопло изготовлены из конструкционной пластмассы, например, полиээфирэфиркетона (ПЭЭК). Такие материалы могут обеспечить химическую устойчивость к реактивам и любым растворителям, используемым в процессе.In fig. 9A shows the distal end of the nozzle tube in more detail. As can be seen in the drawing, the nominal
На фиг. 10 приведено графическое представление примерных циклов при всасывании, смешивании и выбрасывании реактивов и матрицы образцов, а на фиг. 11 показана блок-схема, иллюстрирующая примерную логическую схему для всасывания и смешивания реактивов и матрицы образцов. На фиг. 10, цикл всасывания, смешивания и выбрасывания реактивов обозначен номером позиции 180, причем давление, созданное насосом, обозначено осью 182, и время цикла обозначено осью 184. Отрицательные давления указывают на всасывание одного или более реактивов, а положительные давления указывают на выбрасывание. Можно считать, что процесс включает в себя последовательность 186 «переноса», за которой идет последовательность 196 «смешивания», как будет рассмотрено ниже.In fig. 10 is a graphical representation of exemplary cycles for suction, mixing and ejection of reagents and sample matrix, and FIG. 11 is a block diagram illustrating an example logic circuit for aspirating and mixing reagents and a sample matrix. In fig. 10, the cycle of suction, mixing and ejection of reagents is indicated by
Исходя из блок-схемы с фиг. 11, управляющая логика 204 может начаться с всасывания воздуха на этапе 206 для удаления имеющейся жидкости из проточных каналов, через которые могли быть направлены предыдущие смеси реактивов. Например, любая оставшаяся жидкость, находящаяся в проточном канале 142, связывающем селекторный клапан 66 для реактивов с целевым приемником 136, может всасываться в присутствии воздуха (то есть, в результате этого жидкость заменяется воздухом), так что любая новая смесь реактивов, которая впоследствии вводится в целевой приемник через проточный канал 142, не смешивается с оставшейся жидкостью. Далее осуществляется последовательность «переноса», которая начинается с последовательности «заправки», как обозначено номером позиции 208 на фиг. 11. На эту последовательность «заправки» указывает серия отрицательных давлений или событий всасывания, обозначенных совместно номером позиции 188 на фиг. 10. В целом, эти события обеспечивают возможность изначального введения реактивов в систему. Как более подробно продемонстрировано на фиг. 11, может быть осуществлено всасывание буфера, что обозначено номером позиции 210. Этот буфер может содержать жидкость, выбранную так, чтобы она была нереактивной или относительно инертной в отношении указанных реактивов, и могла быть использована в качестве несжимаемой рабочей текучей среды, проходящей, по меньшей мере частично, между насосом и реактивами, для обеспечения возможности более точного измерения реактивов в объеме для смешивания на следующих этапах, в случае если это требуется. Далее, возможно всасывание первого реактива во время события заправки, что обозначено номером позиции 212 на фиг. 11, с последующим всасыванием любого количества других реактивов, до всасывания последнего реактива на этапе 214. В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения, например, во время последовательности «заправки» осуществляется всасывание трех таких реактивов.Based on the block diagram of Fig. 11,
В соответствии с логической схемой, проиллюстрированной на фиг. 11, далее реактивы, подлежащие смешиванию, всасываются в ходе последовательности 218 «переноса». Последовательность «переноса» продолжается всасыванием первого реактива, что обозначено номером позиции 220, с последующим всасыванием, поочередно, каждого из дополнительных реактивов до тех пор, пока не произойдет всасывание последнего реактива, что обозначено номером позиции 222. Как было упомянуто выше, в одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения, три реактива всасываются в ходе данной последовательности. Как отмечено выше, в одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения, целый ряд наборов реактивов всасывается относительно небольшими количествами для создания некоторой последовательности реактивов, и содействия, тем самым, предварительному смешиванию. Таким образом, на этапе 214 логической схемы можно определить, произошло ли всасывание всех наборов реактивов, и если нет, осуществляется возврат на этап 220 для продолжения всасывания дополнительных наборов. Также можно отметить, что в рассматриваемом варианте реализации, все наборы содержат все реактивы, выбранные для смешивания, однако это не всегда так. Кроме того, в разных наборах реактивы могут всасываться в различных объемах или количествах. После всасывания всех реактивов, управление может пойти дальше и выйти за пределы последовательности «переноса». Последовательность «переноса» проиллюстрирована в виде событий с отрицательным давлением, совместно обозначенных номером позиции 190 на фиг. 10.According to the logic diagram illustrated in FIG. 11, the reagents to be mixed are then drawn in during a "transfer"
Как показано на фиг. 11, и как будет понятно на основании отдельных событий с отрицательным (и положительным) давлением с фиг. 10, каждое последовательное всасывание (или выбрасывание) реактивов или предварительно смешанных реактивов предусматривает управление одним или более клапанами, раскрытыми выше, а также насосом. То есть, для всасывания отдельных реактивов, селекторный клапан для реактивов будет переключен для направления отрицательного давления в трубку для соответствующего приемника выбранного реактива. Насосом будут управлять по аналогии, для забора реактива (или воздуха или буфера или матрицы), и отправки всасываемых текучих сред в соответствии с предписанным протоколом. Этот протокол смешивания будет предварительно определен и сохранен в схеме памяти, раскрытой выше, и исполнен автоматически или полуавтоматически на основании операции секвенирования, также заданной в схеме памяти. Эти протоколы исполняются посредством схемы обработки и управления, которая, посредством подходящей интерфейсной схемы, управляет работой клапанов и насоса.As shown in FIG. 11, and as will be clear from the individual negative (and positive) pressure events of FIG. 10, each successive intake (or ejection) of reagents or premixed reagents involves controlling one or more of the valves disclosed above as well as a pump. That is, to suction individual reagents, the reagent selector valve will be switched to direct negative pressure into the tube for the corresponding receiver of the selected reagent. The pump will be controlled in a similar fashion to draw in a reagent (or air or buffer or matrix) and send out the sucked fluids according to a prescribed protocol. This mixing protocol will be predefined and stored in the memory circuit disclosed above, and executed automatically or semi-automatically based on the sequencing operation also defined in the memory circuit. These protocols are executed by means of a processing and control circuit which, through suitable interface circuitry, controls the operation of the valves and pump.
После всасывания всех реактивов, всасываемые текучие среды могут быть выведены в целевой приемник, как обозначено номером позиции 226 на фиг. 11. Как отмечено выше, в рассматриваемом варианте реализации, это происходит через сопловую трубку, где начинается смешивание за счет увеличения скорости движения реактивов через сопло и получаемого завихрения в целевом приемнике. На такой выброс в целевой приемник указывает событие 192 с положительным давлением на фиг. 10. В конкретных вариантах реализации, всасывание может быть осуществлено дополнительно, что обозначено номером позиции 228 на фиг. 11. После этого, может быть обеспечено выбрасывание всасываемых реактивов в целевой приемник. За данной последовательностью может следовать всасывание воздуха, обозначенное номером позиции 230 на фиг. 11, и событие 194 с отрицательным давлением на фиг. 10 (например, для удаления как можно большего количества жидкости из обводной линии, канала для смешивания, канала для матрицы и трубки). Также можно отметить, что в некоторых вариантах реализации, сопловая трубка, или приемник, или они оба могут двигаться относительно друг друга (например, вертикально) во время всасывания и выбрасывания с тем, чтобы дополнительно способствовать смешиванию слоистых образцов и реактивов. After all reagents have been sucked in, the sucked fluids can be discharged to the target receptacle, as indicated by numeral 226 in FIG. 11. As noted above, in the embodiment under consideration, this occurs through the nozzle tube, where mixing begins due to an increase in the speed of movement of the reagents through the nozzle and the resulting vortex in the target receiver. Such a release into the target receiver is indicated by
После всасывания и частичного предварительного смешивания в объеме или канале для смешивания посредством раскрытых выше операций, осуществляют смешивание путем неоднократного движения реактивов в канале, и между каналом и целевым приемником через сопловую трубку. Для этого, в ходе последовательности 234 «смешивания» осуществляется ряд циклов смешивания. В этой последовательности, связанные реактивы и матрица всасываются на этапе 236 и выбрасываются обратно в целевой приемник на этапе 238. Логическая схема может многократно определять, выполнены ли на этапе 240 все из требуемых циклов смешивания, и продолжает до тех пор, пока все такие циклы не будут завершены. На графике, представленном на фиг. 10, эти циклы совместно обозначены номером позиции 198. Как можно видеть на чертеже, каждый из них включает в себя относительно короткое событие с отрицательным давлением, с последующим относительно коротким событием с положительным давлением. Эти события эффективным образом обеспечивают всасывание связанных реактивов и матрицы в объем или канал для смешивания через сопловую трубку, и возврат постепенно смешиваемых реактивов и матрицы в целевой приемник через сопло. Поскольку в ходе данного процесса может быть вытеснен любой требуемый объем, в рассматриваемом варианте реализации, примерно 2000 мкл, всасывается из и выбрасывается в целевой приемник в каждом цикле смешивания, хотя в других вариантах реализации возможно перекачивание примерно 500 мкл или 1500 мкл, в зависимости от размера используемых проточных камер. В конце процесса смешивания, смешанные реактивы и матрица могут быть возвращены в целевой приемник для возобновления операции секвенирования.After suction and partial premixing in the mixing volume or channel through the operations disclosed above, mixing is carried out by repeatedly moving the reagents in the channel, and between the channel and the target receiver through the nozzle tube. To do this, a number of mixing cycles are performed during the "mixing"
Следует отметить, что в одном из вариантов реализации настоящего изобретения, сопловая трубка эффективным образом увеличивает скорость движения реактивов (и смешанных реактивов) во время их смешивания в ходе всасывания и выбрасывания. Такое увеличение скорости приводит к повышению кинетической энергии, что способствует смешиванию. Например, в одном из предлагаемых вариантов реализации настоящего изобретения сопло ускоряет движение смеси примерно до по меньшей мере 1600 мм/с при расходе, равном по меньшей мере примерно 5000 мкл/мин.It should be noted that in one embodiment of the present invention, the nozzle tube effectively increases the speed of movement of the reagents (and mixed reagents) during their mixing during suction and ejection. This increase in speed results in increased kinetic energy, which promotes mixing. For example, in one embodiment of the present invention, the nozzle accelerates the mixture to about at least 1600 mm/s at a flow rate of at least about 5000 μL/min.
Следует понимать, что использование, в случае наличия, порядковых индикаторов, например, (а), (b), (с), …, и т.д. в данном описании и формуле изобретения, не передает какой-либо конкретный порядок или последовательность, за исключением случаев, когда такой порядок или последовательность указана явно. Например, если имеется три этапа, обозначенные как (i), (ii) и (iii), то следует понимать, что эти этапы могут быть осуществлены в любом порядке (или даже одновременно, если нет противопоказаний), если не указано иное. Например, если этап (ii) предусматривает работу с элементом, созданным на этапе (i), то этап (ii) можно рассматривать как происходящий в некоторый момент после этапа (i). По аналогии, если этап (i) предусматривает работу с элементом, который создается на этапе (ii), то имеет место обратное.It should be understood that the use, if available, of ordinal indicators, for example, (a), (b), (c), ..., etc. in this specification and claims does not convey any particular order or sequence unless such order or sequence is expressly indicated. For example, if there are three steps identified as (i), (ii) and (iii), then it should be understood that these steps can be performed in any order (or even simultaneously, unless contraindicated) unless otherwise noted. For example, if step (ii) involves working with an element created in step (i), then step (ii) can be viewed as occurring at some point after step (i). By analogy, if step (i) involves working with an element that is created in step (ii), then the opposite is true.
Также следует понимать, что использование предлога «для», например, «клапан для переключения между двумя проточными каналами», можно заменить таким выражением как «предназначенный для», например, «клапан, предназначенный для переключения между двумя проточными каналами», и т.д.It should also be understood that the use of the preposition "for", for example, "a valve for switching between two flow channels", can be replaced by an expression such as "intended for", for example, "a valve intended for switching between two flow channels", etc. d.
Следует понимать, что такие понятия как «примерно», «приблизительно», «по существу», «номинальный» и т.д., в случае их применения в отношении количеств или аналогичных определяемых количественно свойств, включают в себя значения в пределах ±10% от приведенных значений, если не указано иное.It should be understood that terms such as “about”, “approximately”, “substantially”, “nominal”, etc., when applied to quantities or similar quantifiable properties, include values within ±10 % of given values unless otherwise stated.
Следует понимать, что дополнительно к заявленным объектам, перечисленным в данном описании, под объем защиты настоящего изобретения также подпадают дополнительные варианты реализации.It should be understood that in addition to the claimed objects listed in this description, additional embodiments also fall within the scope of protection of the present invention.
Вариант реализации № 1: Система, содержащая: проточную кювету для удержания анализируемых веществ в аналитической системе; систему текучей среды для всасывания реактивов, смешивания реактивов и выбрасывания смешанных реактивов в целевой приемник; и сопловую трубку, выполненную с возможностью сообщения по текучей среде с системой текучей среды, причем сопловая трубка имеет вытянутое тело, имеющее центральную полость, проходящую между ее концами, и сопловый вкладыш, расположенный на дистальном конце, через который сопловая трубка всасывает реактивы из приемника и выбрасывает смешанные реактивы обратно в целевой приемник.Implementation option No. 1: A system containing: a flow cell for retaining analytes in the analytical system; a fluid system for sucking in reagents, mixing the reagents, and discharging the mixed reagents into a target receptacle; and a nozzle tube configured to be in fluid communication with the fluid system, the nozzle tube having an elongated body having a central cavity extending between its ends and a nozzle liner located at a distal end through which the nozzle tube draws reagents from the receiver and releases the mixed reagents back to the target receiver.
Вариант реализации № 2: Система в соответствии с вариантом реализации № 1, в которой сопло и полость имеют такие размеры, чтобы способствовать вихреобразованию, обеспечивающему смешивание в указанной полости, при всасывании реактивов в трубку через сопловый вкладыш.Embodiment No. 2: The system of Embodiment No. 1, wherein the nozzle and cavity are sized to promote vortex formation to provide mixing in said cavity as reagents are drawn into the tube through the nozzle liner.
Вариант реализации № 3: Система в соответствии с вариантом реализации № 1, в которой полость имеет номинальный внутренний диаметр, равный примерно 0,5 мм, а сопловый вкладыш имеет номинальный внутренний диаметр, равный примерно 0,25 мм.Embodiment No. 3: The system of Embodiment No. 1, wherein the cavity has a nominal inside diameter of about 0.5 mm and the nozzle liner has a nominal inside diameter of about 0.25 mm.
Вариант реализации № 4: Система в соответствии с вариантом реализации № 1, в которой дистальный конец сопловой трубки имеет клиновидную форму с вершиной, смещенной относительно центральной оси сопловой трубки.Embodiment No. 4: The system according to Embodiment No. 1, wherein the distal end of the nozzle tube is wedge-shaped with the apex offset from the central axis of the nozzle tube.
Вариант реализации № 5: Система в соответствии с вариантом реализации № 4, в которой сопловый вкладыш содержит дистальный конец, имеющий форму, соответствующую клиновидной форме дистального конца сопловой трубки.Embodiment No. 5: The system according to Embodiment No. 4, wherein the nozzle insert includes a distal end having a shape corresponding to the wedge-shaped shape of the distal end of the nozzle tube.
Вариант реализации № 6: Система в соответствии с вариантом реализации № 4, в которой клиновидная форма предусматривает наличие четырех граней, пересекающихся в указанной вершине.Embodiment No. 6: The system according to Embodiment No. 4, wherein the wedge shape has four edges intersecting at a specified vertex.
Вариант реализации № 7: Система в соответствии с вариантом реализации № 1, в которой сопловая трубка имеет длину, проходящую на номинальное расстояние в 2 мм от нижней поверхности приемника.Embodiment No. 7: The system according to Embodiment No. 1, wherein the nozzle tube has a length extending a nominal distance of 2 mm from the bottom surface of the receiver.
Вариант реализации № 8: Система в соответствии с вариантом реализации № 1, имеющая множество других трубок для всасывания соответствующих реактивов, причем указанные другие трубки не имеют сопловых вкладышей.Embodiment No. 8: The system of Embodiment No. 1 having a plurality of other tubes for suctioning respective reagents, said other tubes not having nozzle liners.
Вариант реализации № 9: Система в соответствии с вариантом реализации № 1, в которой сопло трубки ускоряет движение смешанных реактивов примерно до по меньшей мере 1600 мм/с при расходе, составляющем по меньшей мере примерно 5000 мкл/мин.Embodiment No. 9: The system of Embodiment No. 1, wherein the tube nozzle accelerates the mixed reagents to about at least 1600 mm/s at a flow rate of at least about 5000 μL/min.
Вариант реализации № 10: Система, содержащая: проточную кювету для удержания анализируемых веществ в аналитической системе; множество реактивов, расположенных в соответствующих приемниках; систему текучей среды для всасывания реактивов, смешивания реактивов и выбрасывания смешанных реактивов в целевой приемник; сопловую трубку, выполненную с возможностью сообщения по текучей среде с системой текучей среды; причем сопловая трубка имеет вытянутое тело, имеющее центральную полость, проходящую между ее концами, и сопло на дистальном конце; и схему управления, функционально соединенную с системой текучей среды, для управления системой текучей среды для всасывания ею множества реактивов поочередно, выбрасывания множества реактивов в целевой приемник через сопло, всасывания множества реактивов из целевого приемника через сопло для смешивания, и выбрасывания смешанных реактивов обратно в целевой приемник через сопло.Implementation option No. 10: A system containing: a flow cell for retaining analytes in the analytical system; a plurality of reagents located in appropriate receivers; a fluid system for sucking in reagents, mixing the reagents, and discharging the mixed reagents into a target receptacle; a nozzle tube configured to be in fluid communication with the fluid system; wherein the nozzle tube has an elongated body having a central cavity extending between its ends and a nozzle at the distal end; and a control circuit operatively coupled to the fluid system for controlling the fluid system to suck the plurality of reagents in turn, discharge the plurality of reagents into the target receiver through the nozzle, suck the plurality of reagents from the target receiver through the mixing nozzle, and discharge the mixed reagents back to the target receiver through the nozzle.
Вариант реализации № 11: Система в соответствии с вариантом реализации № 10, в которой сопло имеет вкладыш на дистальном конце сопловой трубки.Embodiment No. 11: The system of Embodiment No. 10, wherein the nozzle has a liner at the distal end of the nozzle tube.
Вариант реализации № 12: Система в соответствии с вариантом реализации № 10, в которой целевой приемник содержит анализируемое вещество, подлежащее секвенированию.Embodiment No. 12: The system of Embodiment No. 10, wherein the target receiver contains the analyte to be sequenced.
Вариант реализации № 13: Система в соответствии с вариантом реализации № 10, в которой полость имеет номинальный внутренний диаметр, равный 0,5 мм, а сопло имеет номинальный внутренний диаметр, равный 0,25 мм.Embodiment No. 13: The system of Embodiment No. 10, wherein the cavity has a nominal internal diameter of 0.5 mm and the nozzle has a nominal internal diameter of 0.25 mm.
Вариант реализации № 14: Система в соответствии с вариантом реализации № 10, в которой дистальный конец сопловой трубки имеет клиновидную форму с вершиной, смещенной относительно центральной оси сопловой трубки.Embodiment No. 14: The system according to Embodiment No. 10, wherein the distal end of the nozzle tube is wedge-shaped with the apex offset from the central axis of the nozzle tube.
Вариант реализации № 15: Система в соответствии с вариантом реализации № 14, в которой сопло имеет дистальный конец, форма которого соответствует клиновидной форме дистального конца сопловой трубки.Embodiment No. 15: The system of Embodiment No. 14, wherein the nozzle has a distal end whose shape corresponds to the wedge-shaped shape of the distal end of the nozzle tube.
Вариант реализации № 16: Способ, содержащий этапы, на которых: приводят в действие насос для всасывания множества реактивов из целевого приемника, содержащего анализируемое вещество, подлежащее анализу; всасывают множество реактивов через сопловую трубку, сообщающуюся по текучей среде с насосом, для смешивания множества реактивов, причем сопловая трубка имеет вытянутое тело, имеющее центральную полость, проходящую между ее концами, и сопло на дистальном конце, и приводят в действие насос для выбрасывания смешанных реактивов в целевой приемник.Embodiment No. 16: A method comprising the steps of: driving a pump to draw a plurality of reagents from a target receptacle containing an analyte to be analyzed; sucking a plurality of reagents through a nozzle tube in fluid communication with a pump to mix the plurality of reagents, the nozzle tube having an elongated body having a central cavity extending between its ends and a nozzle at a distal end, and driving the pump to eject the mixed reagents to the target receiver.
Вариант реализации № 17: Способ в соответствии с вариантом реализации № 16, в котором сопло и полость имеют такие размеры, чтобы способствовать вихреобразованию, обеспечивающему смешивание в полости, при всасывании реактивов в трубку через сопло.Embodiment No. 17: The method of Embodiment No. 16, wherein the nozzle and cavity are sized to promote vortex formation to provide mixing in the cavity as reagents are drawn into the tube through the nozzle.
Вариант реализации № 18: Способ в соответствии с вариантом реализации № 16, в котором полость имеет номинальный внутренний диаметр, равный 0,5 мм, а сопло содержит вкладыш, имеющий номинальный внутренний диаметр, равный 0,25 мм.Embodiment No. 18: The method of Embodiment No. 16, wherein the cavity has a nominal internal diameter of 0.5 mm and the nozzle includes a liner having a nominal internal diameter of 0.25 mm.
Вариант реализации № 19: Способ в соответствии с вариантом реализации № 16, в котором дистальный конец сопловой трубки имеет клиновидную форму с вершиной, которая смещена относительно центральной оси сопловой трубки.Embodiment No. 19: The method according to Embodiment No. 16, wherein the distal end of the nozzle tube is wedge-shaped with an apex that is offset from the central axis of the nozzle tube.
Вариант реализации № 20: Способ в соответствии с вариантом реализации № 16, в котором реактивы включают в себя по меньшей мере три реактива с различной относительной плотностью.Embodiment No. 20: The method according to Embodiment No. 16, wherein the reagents include at least three reagents with different relative densities.
Следует понимать, что все комбинации приведенных выше концепций (при условии, что такие концепции не являются взаимно несовместимыми) рассматриваются как часть объекта настоящего изобретения, раскрытого в данном описании. В частности, все комбинации заявленных объектов, фигурирующих в конце данного описания, рассматриваются как часть заявленного объекта настоящего изобретения, раскрытого в данном описании. Следует также понимать, что в термины, используемые в явном виде в данном описании, которые могут также фигурировать в любом описании, входящем в данный документ посредством ссылки, вкладывается значение, согласующееся с конкретными концепциями, раскрытыми в настоящем описании.It should be understood that all combinations of the above concepts (provided that such concepts are not mutually incompatible) are considered to be part of the subject matter of the present invention as disclosed herein. In particular, all combinations of claimed subject matter appearing at the end of this specification are considered to be part of the claimed subject matter of the present invention as disclosed in this specification. It should also be understood that terms used explicitly in this specification, which may also appear in any specification incorporated herein by reference, are intended to have a meaning consistent with the specific concepts disclosed herein.
Claims (34)
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018144857A Division RU2713086C1 (en) | 2017-01-05 | 2017-12-21 | System with nozzle tube for mixing reactants (versions) and corresponding method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2805201C1 true RU2805201C1 (en) | 2023-10-12 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030086823A1 (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-08 | Fernando C J Anthony | Fiber-optic dissolution systems, devices, and methods |
US20070202608A1 (en) * | 2001-06-13 | 2007-08-30 | Uffenheimer Kenneth F | Automated fluid handling system and method |
WO2012166742A2 (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | Genapsys, Inc. | Systems and methods for genetic and biological analysis |
US20150045234A1 (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-12 | Illumina, Inc. | Fluidic system for reagent delivery to a flow cell |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070202608A1 (en) * | 2001-06-13 | 2007-08-30 | Uffenheimer Kenneth F | Automated fluid handling system and method |
US20030086823A1 (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-08 | Fernando C J Anthony | Fiber-optic dissolution systems, devices, and methods |
WO2012166742A2 (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | Genapsys, Inc. | Systems and methods for genetic and biological analysis |
US20150045234A1 (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-12 | Illumina, Inc. | Fluidic system for reagent delivery to a flow cell |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2713089C1 (en) | Channel system for mixing reactants and corresponding method | |
RU2713067C1 (en) | System and methods of mixing reactants | |
RU2713086C1 (en) | System with nozzle tube for mixing reactants (versions) and corresponding method | |
RU2805201C1 (en) | Nozzle tube system for reagent mixing | |
RU2807247C1 (en) | Reagents mixing device | |
NZ747877B2 (en) | Reagent nozzle sipper mixing system and method |