TWI761409B - 試劑混合的系統和方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種方法，其包括在實施一種混合方案之控制電路的控制下，將試劑自多個不同試劑儲集器吸入至貯藏通道中。基於由該控制電路實施之該混合方案，藉由對應吸管自該等對應試劑儲集器自動地吸入指定量的該等試劑。該方法亦包括將該等試劑自該貯藏通道排出至混合儲集器中，及在該混合儲集器內混合該等試劑以形成試劑混合物。

Description

試劑混合的系統和方法 〔相關申請案之交叉參考〕
本申請案主張2017年1月5日申請之美國臨時申請案第62/442,647號之權益，且主張2017年3月24日申請之大不列顛(Great Britain，GB)專利申請案第1704747.3號之優先權，其本身主張2017年1月5日申請之美國臨時申請案第62/442,647號之優先權，其中每一者之內容係以全文引用之方式併入本文中。
本申請案係關於用於混合試劑之方法、系統及儀器。
已開發出儀器且其繼續演變以用於對所關注之分子定序，所關注之分子特別為脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)、核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)及其他生物樣品。在定序操作之前，製備所關注分子之樣品以形成庫或模板，庫或模板將與試劑混合且最終被引入至流量槽中，在流量槽中，個別分子將附著在位點處且經放大以增強可偵測性。定序操作因而包括以下步驟之循環：在位點處結合分子，標記結合之成分，對位點處之成分成像，以及處理所得影像資料。
在此等定序系統中，試劑可人工地彼此混合以產生試劑混合，且試劑混合物接著人工地與樣品模板混合且裝載至群集台中以待流過流量槽。定序操作之效能可受諸如以下各項的各種試劑因素影響：試劑混合物中之試劑中之每一者的量；用來混合試劑之次序；試劑混合在一起及與樣品模板混合的良好程度；試劑混合物之溫度；自混合試劑之時間及組合的試劑混合物及樣品模 板被裝載至群集台中之時間累積的時間量；以及類似因素。試劑之人工轉移及混合的使用引入試劑因素中之變化性，此對定序操作之效能不利。舉例而言，試劑與樣品模板之混合不足會導致效能降低，其特徵在於流量槽上的用於定序之分子的品質群集之較低產率。
在一個實例中，提供一種(例如，用於混合試劑之)方法，該方法包括在實施一種混合方案之控制電路的控制下，將試劑自多個不同試劑儲集器吸入至貯藏通道中。基於由該控制電路實施之該混合方案，藉由對應吸管自該等對應試劑儲集器自動地吸入指定量的該等試劑。該方法亦包括將該等試劑自該貯藏通道排出至混合儲集器中，及在該混合儲集器內混合該等試劑以形成試劑混合物。
在一個實例中，該方法進一步包含將該試劑混合物輸送至流量槽，該試劑混合物在該流量槽上與樣品模板反應以在該流量槽上生成去氧核糖核酸(DNA)分子之純系群體。
在該方法之一個實例中，在將該等試劑自該貯藏通道排出至該混合儲集器中之前，該混合儲集器於其中含有樣品模板。
在另一實例中，藉由以下操作來混合該混合儲集器中之該等試劑：將一定體積的該試劑混合物吸入至延伸至該混合儲集器中之一種噴嘴吸管中，且隨後將該體積的該試劑混合物自該噴嘴吸管排回至該混合儲集器中。在此實例中，該噴嘴吸管於其中含有緩衝流體，且該方法進一步包含在將該體積的該試劑混合物吸入至該噴嘴吸管中之前，引入空氣至該噴嘴吸管中，以在該緩衝流體與吸入至該噴嘴吸管中的該試劑混合物之間界定一個氣隙，從而避免該緩衝流體與該試劑混合物之間的混合。
在該方法之一個實例中，該等試劑係以有序序列一次一種地吸入 至該貯藏通道中。為回應將該等試劑吸入至該貯藏通道中，該貯藏通道包括沿著該貯藏通道之長度、指定量的該等不同試劑之交替圖案。
在該方法之另一實例中，該等試劑係以有序序列一次一種地自該等不同試劑儲集器吸入至該貯藏通道中，在該貯藏通道中的該等試劑經排出至該混合儲集器中之前，重複該有序序列至少一次。
在一個實例中，第一體積的該等試劑經吸入至該貯藏通道中，且較小之第二體積的該等試劑經排出至該混合儲集器中，以使得在將該等試劑排出至該混合儲集器中之後，界定上游緩衝區之殘餘體積的該等試劑仍在該貯藏通道中。
在該方法之一個實例中，該等試劑係使用延伸至該等對應試劑儲集器中之吸管自該等對應試劑儲集器吸入，該等吸管經由流體歧管上之對應通口及流體通道而流體地連接至該貯藏通道。
該方法之一個實例進一步包含引入一種界面活性劑至該等試劑中以減小該等試劑之間的混溶性差異。
在一個實例中，該等試劑中之至少一些相對於彼此具有不同比重。
該方法之另一實例進一步包含引入具有小於10,000道爾頓之分子量的擁擠劑至該等試劑中，以減小該等試劑之黏度。
應理解，該方法之任何特徵可以任何所期望的方式及/或組態組合在一起。
在另一實例中，提供一種(例如，用於混合試劑之)系統，其包括多種吸管、貯藏通道及控制電路。該多種吸管包括一種噴嘴吸管及多種試劑吸管。該等試劑吸管延伸至當中含有不同試劑的不同對應試劑儲集器中，以使得該等試劑吸管的個別遠端尖口接觸該等試劑儲集器中之該等試劑。該噴嘴吸 管延伸至混合儲集器中。該貯藏通道在泵端與儲集器端之間延伸。該貯藏通道之該泵端操作性連接至泵。該貯藏通道之該儲集器端經由試劑選擇器閥及對應的流體通道而流體地連接該等吸管。該控制電路操作性連接至該泵及該試劑選擇器閥。該控制電路藉由控制該泵及該試劑選擇器閥來實施一種混合方案，以基於該混合方案，將該等試劑以該等對應試劑之指定量經由該等對應試劑吸管自動地吸入至該貯藏通道中。該控制電路隨後控制該泵及該試劑選擇器閥，以經由該噴嘴吸管將該等試劑自該貯藏通道排出至該混合儲集器中且在該混合儲集器內混合該等試劑以形成試劑混合物。
在該系統之一個實例中，該控制電路控制該泵以藉由以下操作在該混合儲集器內混合該等試劑：將一定體積的該試劑混合物吸入至該噴嘴吸管中，且隨後將該體積的該試劑混合物自該噴嘴吸管返回排出至該混合儲集器中。在此實例中，該控制電路控制該泵及該試劑選擇器閥以在該混合儲集器內吸入且隨後排出該試劑混合物多次，從而混合該等試劑。在此實例中，其中該噴嘴吸管於其中含有緩衝流體，該控制電路控制該泵以在將該試劑混合物吸入至該噴嘴吸管中之前，引入空氣至該噴嘴吸管中，從而在該緩衝流體與吸入至該噴嘴吸管中的該試劑混合物之間界定一個氣隙，以避免該緩衝流體與該試劑混合物之混合。
在該系統之一個實例中，該噴嘴吸管之內徑小於該等試劑吸管的個別內徑。
在該系統之一個實例中，該控制電路進一步控制該泵及該試劑選擇器閥，以將該試劑混合物輸送至流量槽，該流量槽經由該噴嘴吸管及該試劑選擇器閥而流體地連接至該混合儲集器，該試劑混合物在該流量槽上與樣品模板反應以在該流量槽上生成DNA分子之純系群體。
在該系統之一個實例中，該控制電路控制該泵及該試劑選擇器 閥，從而以有序序列一次一種地將該等不同試劑吸入至該貯藏通道中，且在該貯藏通道中的該等試劑經排出至該混合儲集器中之前，使該有序序列重複至少一次。
在該系統之另一實例中，該控制電路控制該泵及該試劑選擇器閥，從而將第一體積的該等試劑吸入至該貯藏通道中，且隨後將較小之第二體積的該等試劑自該貯藏通道排出至該混合儲集器中，以使得在將該等試劑排出至該混合儲集器中之後，界定上游緩衝區之殘餘體積的該等試劑仍在該貯藏通道中。
應理解，該系統之任何特徵可以任何所期望的方式組合在一起。此外，應理解，該系統及/或該方法之特徵的任何組合可一起使用，及/或來自此等態樣中之任一者或兩者的任何特徵可與本文中所揭示之實例中之任一者組合。
在另一實例中，提供一種(例如，用於混合試劑之)系統，其包括流體歧管、試劑選擇器閥及泵。該流體歧管包括多種吸管及貯藏通道。該等吸管包括多個試劑吸管及一種噴嘴吸管。該等試劑吸管延伸至當中含有不同試劑的不同對應試劑儲集器中，以使得該等試劑吸管的遠端尖口接觸該等試劑。該噴嘴吸管延伸至混合儲集器中。該貯藏通道在泵端與儲集器端之間延伸。該儲集器端經由沿著該流體歧管的對應流體通道而流體地連接該等吸管。該試劑選擇器閥操作性連接於該貯藏通道與該等吸管之間。該泵操作性連接至該貯藏通道之該泵端。該泵及該試劑選擇器閥根據一種混合方案自動受控制，以基於該混合方案而將該等試劑以該等對應試劑之指定量經由該等對應試劑吸管自該等試劑儲集器吸入至該貯藏通道中。該泵及該試劑選擇器閥自動受控制以隨後將該等試劑經由該噴嘴吸管自該貯藏通道排出至該混合儲集器中，且藉由以下操作在該混合儲集器內混合該等試劑以形成試劑混合物：將一定體積的該試劑 混合物自該混合儲集器吸入至該噴嘴吸管中，且隨後將該體積的該試劑混合物自該噴嘴吸管排回至該混合儲集器中。
在此系統之一個實例中，該泵及該試劑選擇器閥自動受控制，從而以有序序列一次一種地將該等試劑自該試劑儲集器吸入至該貯藏通道中且在將該等試劑自該貯藏通道排出至該混合儲集器中之前，使該有序序列重複至少一次。
在此系統之一個實例中，該流體歧管、該試劑選擇器閥及該泵通常安置於儀器的外殼內。
應理解，此實例系統之任何特徵可以任何所期望的方式組合在一起。此外，應理解，此實例系統及/或另一實例系統及/或該方法之特徵的任何組合可一起使用，及/或來自此等態樣中之一者或任一者的任何特徵可與本文中所揭示之實例中之任一者組合。
在另一實例中，提供一種(例如，用於混合試劑之)儀器，其包括外殼、流體歧管、泵、試劑選擇器閥及流量槽。該流體歧管安置於該外殼內，且包括流體地連接至延伸至不同對應儲集器中之吸管的多個通道。該泵安置於該外殼內且操作性連接至該流體歧管之該等通道中之至少一者。該試劑選擇器閥安置於該外殼內且操作性連接至該流體歧管之該等通道中的至少兩個通道。該流量槽安置於該外殼內且流體地連接該流體歧管之該等通道中之至少一者。該泵及該試劑選擇器閥根據一種混合方案自動受控制，以基於該混合方案而將該等儲集器中之至少一些儲集器內所含的試劑以該等對應試劑之指定量經由該等吸管自該等對應儲集器轉移至該流體歧管的該等通道中。該泵及該試劑選擇器閥自動受控制以混合該等試劑，該等試劑經轉移至該流體歧管以形成試劑混合物，且隨後將該試劑混合物自該流體歧管輸送至該流量槽。
應理解，該儀器之任何特徵可以任何所期望的方式組合在一起。 此外，應理解，該儀器及/或該等實例系統及/或該方法之特徵的任何組合可一起使用，及/或來自此等態樣中之一者或任一者的任何特徵可與本文中所揭示之實例中之任一者組合。
10‧‧‧定序系統
12‧‧‧儀器
14‧‧‧樣品源
16‧‧‧樣品
18‧‧‧樣品/庫準備系統
20‧‧‧流量槽
22‧‧‧可移動載台
24‧‧‧方向
26‧‧‧光學偵測系統
28‧‧‧輻射或光
30‧‧‧試劑
32‧‧‧閥控件
34‧‧‧流動路徑
36‧‧‧退出或流出流動路徑
38‧‧‧泵
40‧‧‧額外閥控件
42‧‧‧處置器皿或儲集器
44‧‧‧控制管理系統
46‧‧‧控制電路
48‧‧‧資料獲取及分析系統
50‧‧‧記憶體電路
52‧‧‧介面
54‧‧‧外部網路或系統
55‧‧‧流體系統
56A‧‧‧通路
56B‧‧‧通路
58‧‧‧第一共用線路
60‧‧‧第二共用線路
62‧‧‧旁路線路
64‧‧‧器皿或儲集器
66‧‧‧閥
68‧‧‧閥
70‧‧‧注射器
72‧‧‧致動器
74A‧‧‧壓力感測器
74B‧‧‧壓力感測器
74C‧‧‧壓力感測器
76‧‧‧試劑選擇器/選擇閥
78‧‧‧試劑容器
80‧‧‧流量計
82‧‧‧試劑容器
84‧‧‧閥介面
86‧‧‧泵介面
88‧‧‧輸入/輸出電路
90A‧‧‧方案
90B‧‧‧方案
90C‧‧‧方案
92‧‧‧載台控制方案
94‧‧‧光學件控制方案
96‧‧‧影像獲取及處理方案
98‧‧‧其他方案
100‧‧‧處理器
101‧‧‧操作者介面
102‧‧‧閥總成
104‧‧‧歧管
105‧‧‧遠端尖口
106‧‧‧馬達
108‧‧‧馬達
110‧‧‧馬達介面或連接件
112‧‧‧吸管
114‧‧‧流體通道
115‧‧‧試劑吸管
116‧‧‧噴嘴吸管
118‧‧‧貯藏通道
120‧‧‧通口
122‧‧‧參考數字/通口
124‧‧‧儲集器或器皿
126‧‧‧儲集器或器皿
128‧‧‧儲集器或器皿
130‧‧‧試劑
132‧‧‧試劑
134‧‧‧試劑
136‧‧‧儲集器或器皿
138‧‧‧模板儲集器或基因庫
142‧‧‧流體通道
144‧‧‧180度迴路或轉向
146‧‧‧試劑
148‧‧‧試劑
150‧‧‧試劑
152‧‧‧試劑
154‧‧‧試劑
158‧‧‧噴嘴插入件
162‧‧‧標稱內徑
164‧‧‧標稱內徑
168‧‧‧方向
170‧‧‧箭頭
172‧‧‧儲集器
180‧‧‧圖形表示
182‧‧‧y軸
184‧‧‧x軸
186‧‧‧轉移序列
188‧‧‧負壓力或吸入事件
190‧‧‧負壓力事件
192‧‧‧正壓力事件
194‧‧‧負壓力事件
196‧‧‧混合序列
198‧‧‧循環
204‧‧‧方法及控制邏輯
206‧‧‧方法及控制邏輯204可自吸入空氣以自流動路徑移除現存液體開始
208‧‧‧充裝序列
210‧‧‧可吸入緩衝劑
212‧‧‧可在第一充裝事件中吸入第一試劑
214‧‧‧吸入任何數目個其他試劑至吸入最後試劑
218‧‧‧轉移序列之剩餘部分
220‧‧‧吸入第一試劑
222‧‧‧吸入最後試劑
224‧‧‧判定是否已吸入所有試劑組
226‧‧‧將試劑混合物自貯藏通道噴出或排出至混合儲集器中
228‧‧‧可執行吸入
230‧‧‧方法/邏輯204之流程繼續，且可將空氣吸入至系統中
234‧‧‧執行混合序列
236‧‧‧吸入定義群集混合物的經組合之試劑及模板
238‧‧‧將吸入體積的群集混合物噴回至混合儲集器中
240‧‧‧判定是否執行包括吸入及噴出步驟之另一混合循環
242‧‧‧混合之群集混合物可噴出或輸送至目的地接收器
250‧‧‧泵端
252‧‧‧儲集器端
256‧‧‧液體緩衝流體
258‧‧‧流體界面
260‧‧‧氣隙
262‧‧‧群集混合物
264‧‧‧體積
參考以下實施方式及附圖，本發明之實例之特徵將變得顯而易見，在附圖中，類似的圖式元件符號對應於類似但或許不相同的組件。出於簡潔起見，具有先前所描述功能之圖式元件符號或特徵可以或不可結合出現該等圖式元件符號或特徵之其他附圖來描述。
圖1為所揭示技術可用於其中的實例定序系統之圖形概述；圖2為圖1之定序系統之實例流體系統的圖解概述；圖3為圖1之定序系統之實例處理及控制系統的圖解概述；圖4說明根據一個實例之圖2中所示之流體系統的閥總成；圖5為圖4中所示之閥總成的俯視圖；圖6說明根據一個實例之試劑混合系統；圖7說明根據一個實例之試劑混合系統的示意圖；圖8說明在將試劑混合物之部分排出至模板儲集器中之後的圖7中所示之試劑混合系統的示意圖；圖9說明根據一個實例之處於混合階段期間之試劑混合系統的示意圖；圖10根據一個實例說明混合儲集器內之噴嘴吸管的特寫部分；圖11為根據一個實例之吸入及混合試劑與樣品模板之實例循環的圖形表示；且圖12為說明根據一個實例之用於吸入及混合試劑與樣品模板之方法及實例邏輯的流程圖。
圖1說明用以處理分子樣品之定序系統10的實例，該等分子樣品可經定序以判定其成分、成分排序且大體而言，樣品之結構。系統10包括儀器12，其接收且處理樣品16，該樣品包括呈應設法判定之序列的所關注之分子。樣品16可包括來自生物體之有機分子或在實驗室中創造之合成分子。所關注之分子可包括DNA、RNA或具有鹼基對的其他分子，該等分子之序列可定義具有最終關注之特定功能的基因及變異體。樣品16係由樣品源14提供或來源於該樣品源。樣品源14可包括例如個體或受試者，諸如人類、動物、微生物、植物或其他供體(包括環境樣品)。
樣品16被引入至樣品/庫準備系統18中。系統18準備樣品16以供分析。準備可包括分隔、破壞及以其他方式準備樣品16以供分析。所得庫包括長度有助於定序操作的所關注之分子。接著將所得庫提供至儀器12，定序操作在該儀器中執行。在本文中被稱作樣品模板之庫係在自動或半自動處理程序中與試劑組合，且接著在定序之前被引入至流量槽20。在一些實例中，庫可在經傳送至流量槽之前與試劑預混合，例如，庫可經由諸如下文所描述之選擇器閥系統來傳送，且在經轉移至流量槽之前在目的地接收器中與試劑混合。
在圖1中所說明之實例中，儀器12包括接收樣品模板之流量槽20。流量槽20包括允許定序化學反應發生之一或多個流體通道或通路，包括庫之分子的附著，及在定序操作期間可偵測到之位置或位點處的放大。舉例而言，流量槽20可包括在放大位置或位點處固定在一或多個表面上的定序模板。流量槽20可包括放大位點之圖案化陣列，諸如微陣列、奈米陣列等。在實踐中，放大位點可以有規則的重複圖案、複雜的非重複圖案或隨機配置安置於支撐體之一或多個表面上。為了使定序化學反應能夠發生，流量槽20亦允許引入用於反應、沖洗等之物質，諸如各種試劑、緩衝劑及其他反應介質。該等物質流動通 過流量槽20且可在個別放大位點處接觸所關注之分子。
在儀器12中，流量槽20可安裝於可移動載台22上，在一實例中，該可移動載台可在如參考數字24所指示之一或多個方向上移動。流量槽20可例如以可卸除且可替換之匣的形式提供，該匣可與系統10之可移動載台22或其他組件上之通口介接，以便允許試劑及其他流體被輸送至流量槽20或自該流量槽輸送。載台22與光學偵測系統26相關聯，該光學偵測系統可在定序期間將輻射或光28引導至流量槽20。光學偵測系統26可將各種方法，諸如螢光顯微法方法，用於偵測安置於流量槽20之位點處的被分析物。舉例來說，光學偵測系統26可使用共焦列掃描產生漸進像素化影像資料，該漸進像素化影像資料可經分析以定位流量槽20中之個別位點且判定大部分新近附接或結合至每一位點的核苷酸之類型。亦可適當地使用其他成像技術，諸如沿著樣品掃描一或多個輻射點之技術，或使用「步進拍攝(step and shoot)」成像方法之技術。光學偵測系統26及載台22可合作以在獲得區域影像同時使流量槽20及偵測系統26保持靜態關係，或者，如所述，流量槽20可以任何合適模式(例如，點掃描、列掃描、「步進拍攝」掃描)經掃描。
雖然許多不同技術可用於成像，或更一般而言，用於偵測位點處之分子，但目前預期之實例可利用導致螢光標記激發之波長下的共焦光學成像。借助吸收光譜激發之標記借助其發射光譜來傳回螢光信號。光學偵測系統26經配置以捕捉此等信號、以允許對信號發射位點進行分析之解析度處理像素化影像資料且處理及儲存所得影像資料(或自其導出之資料)。
在定序操作中，循環操作或處理程序係以自動或半自動方式實施，其中諸如用單核苷酸或用寡核苷酸促進反應，繼而沖洗、成像及解塊以為後續循環作準備。在自樣品模板提取出有用資訊之前，為定序準備且固定在流量槽20上之樣品模板可經受許多此等循環。光學偵測系統26可藉由使用電子偵 測電路(例如，攝影機或成像電子電路或晶片)根據在定序操作之每一循環期間對流量槽20(及其位點)之掃描產生影像資料。所得影像資料接著可經分析，以定位影像資料中之個別位點且分析及特性化存在於位點處之分子，諸如參考在特定位置處所偵測到的特定色彩或波長之光(特定螢光標記之特性發射光譜)，如該位置處的影像資料中之像素之群組或群集所指示。在DNA或RNA定序應用中，例如，四個普遍核苷酸可由可區分的螢光發射光譜(光之波長或波長範圍)來表示。每一發射光譜接著可被指派對應於彼核苷酸之值。基於此分析，且追蹤針對每一位點所確定之循環值，個別核苷酸及其次序可針對每一位點確定。接著可進一步處理該等序列以聚集(assemble)包括基因、染色體等之較長片段。如本發明中所使用，術語「自動」及「半自動」意謂，一旦操作經起始，或一旦包括操作之處理程序經起始，該等操作即由與人的交互作用很少或不存在之系統程式設計或組態來執行。
在所說明實例中，試劑30係經由閥控件(valving)32而抽出或吸入至流量槽20中。閥控件32可諸如經由吸液管或吸管(圖1中未示出)自試劑儲存所在之儲集器或器皿獲取試劑30。閥控件32可允許根據儲存於記憶體中之方案中所執行的操作之指定序列而對試劑30進行選擇。閥控件32可進一步接收用於經由流動路徑34將試劑30引導至流量槽20中之命令。退出或流出流動路徑36引導來自流量槽20之已使用試劑30。在所說明實例中，泵38用以使試劑30移動通過系統10。泵38亦可提供其他有用功能，諸如量測通過系統10之試劑30或其他流體、吸入空氣或其他流體等。在泵38下游之額外閥控件40允許將所有試劑30適當地引導至處置(disposal)器皿或儲集器42。
儀器12進一步包括一系列電路系統，其幫助掌控各種系統組件之操作、藉由來自感測器之回饋而監視此操作、收集影像資料及至少部分地處理影像資料。在圖1中所說明之實例中，控制管理系統44包括控制電路46、資料獲 取及分析系統48、記憶體電路50及介面52。控制電路46及資料獲取及分析系統48均包括操作性連接至記憶體電路50(例如，固態記憶體裝置、動態記憶體裝置、機載及/或非機載記憶體裝置等)之一或多個處理器(例如，圖3中所示之處理器100，其實例包括數位處理電路，諸如微處理器、多核處理器、FPGA或任何其他合適的處理電路)，記憶體電路可儲存用於控制例如一或多個電腦、處理器或其他類似邏輯裝置以提供特定功能性的機器可執行指令。轉用或通用電腦可至少部分地組成控制電路46及資料獲取及分析系統48。控制電路46可包括例如經配置(例如，經程式設計)以處理針對儀器12之流體、光學件、載台控制及任何其他有用功能之命令的電路。資料獲取及分析系統48與光學偵測系統26介接以掌控光學偵測系統26及/或載台24的移動、用於循環偵測之光的發射、對傳回信號的接收及處理等。儀器12亦可包括各種介面52(例如，介面裝置)，諸如准許控制及監視儀器12、轉移樣品、啟動自動或半自動定序操作、產生報告等的操作者介面。最後，在圖1之實例中，外部網路或系統54可耦接至儀器12且與之合作以用於分析、控制、監視、服務及/或其他操作。
在本文中所描述之一或多個實例中，儀器12用以在使經組合試劑及樣品模板混合物流動至流量槽20上以產生群集之前，提供試劑30之機載自動轉移及混合。儀器12控制各種試劑因素，包括要混合在一起的試劑30之量、自對應試劑儲集器抽出試劑30之次序、溫度及時序(例如，試劑30在與樣品模板混合之前處於預混合狀態下的持續時間)，控制之精確度及再現性比經由人工轉移及混合試劑30能夠達成的大。儀器12另外混合試劑30與樣品模板，以使得在本文中被稱作群集混合物之所得混合物足夠均質以在流量槽20上達成分子群集之臨限品質及數量從而實現所要定序效能。
應注意，雖然在圖1中說明了單一流量槽20及流體路徑及單一光學偵測系統26，但在一些儀器12中，可容納多於一個的流量槽20及流體路徑。 舉例而言，可提供兩個或更多個此等配置以增強定序及產出量。在實踐中，可提供任何數目個流量槽20及路徑。此等配置可利用同一或不同的試劑容器、處置容器、控制系統、影像分析系統等。多個流量槽20及流體路徑可個別地受控制或以協調方式受控制。應理解，片語「流體地連接」可在本文中使用以描述兩個或更多個組件之間的使此等組件彼此流體連通之連接，大致相同地，「電連接」可用以描述兩個或更多個組件之間的電連接。片語「流體插入」可例如用以描述組件之特定排序。舉例而言，若組件B流體插入於組件A與組件C之間，則自組件A流動至組件C之流體在到達組件C之前將流動通過組件B。
圖2說明圖1之定序系統10之實例流體系統55。流體系統55可安置在圖1所示之儀器12上。在所說明之實例中，流量槽20包括一系列路徑或通路56A及56B，該等路徑或通路可成對地分組以用於在定序操作期間接收流體物質(例如，試劑、緩衝劑、反應介質)。通路56A耦接至第一共用線路58，而通路56B耦接至第二共用線路60。亦提供旁路線路62以允許流體繞過流量槽20而不進入其中。在所說明實例中，旁路線路62包括沿著旁路線路62之長度的貯藏通道118，其可用於試劑之臨時儲存及試劑之初步混合，如本文中所更詳細地描述。如上文所提及，一系列器皿或儲集器64允許儲存試劑(例如，圖1中之試劑30)及在定序操作期間可利用之其他流體。
試劑選擇器/選擇閥66耦接至馬達或致動器(圖中未示)以允許選擇對應儲集器64中的待引入至流量槽20中之試劑中的一或多種。選定試劑接著前進至類似地包括馬達(圖中未示)之共用線路選擇器/選擇閥68。共用線路選擇器閥68可受掌控以選擇共用線路58及60中之一者或兩者，以使得試劑以受控方式流動至通路56A及/或56B。共用線路選擇器閥68可受掌控以使得試劑流動通過旁路線路62而進入貯藏通道118中。應注意，其他有用操作可藉由旁路線路62實現，諸如能夠將所有試劑(及液體)充裝至試劑選擇器閥66(及共用線路 選擇器閥68)而不經由流量槽20抽出空氣，能夠獨立於流量槽20執行對各種流動路徑34之清洗(例如，自動或半自動清洗)，及能夠在系統55上執行診斷功能(例如，壓力及輸送量測試)。
流體系統55之組件中的至少一些可含於結構歧管104中或安置於該結構歧管上。舉例而言，歧管104可包括或固持試劑選擇器閥66、共用線路選擇器閥68、共用線路58、60、包括貯藏通道118之旁路線路62及/或類似物。根據一個實例之歧管104展示於圖4及圖5中。
已使用試劑經由耦接於流量槽20與泵38之間的流動路徑36退出流量槽20。在所說明實例中，泵38為具有一對注射器70之注射泵，該等注射器由致動器72來控制及移動，以在測試、驗證及定序循環之不同操作期間吸入試劑及其他流體及射出該等試劑及流體。泵38可包括各種其他部件及組件，包括閥控件、儀錶、致動器等(圖中未示)。在所說明實例中，壓力感測器74A及74B感測泵38之入口線路上的壓力，而壓力感測器74C經提供以感測由泵38輸出之壓力。
由系統55使用之流體自泵38進入已用試劑選擇器/選擇閥76。閥76允許針對已用試劑及其他流體選擇多個流動路徑中之一者。在所說明實例中，第一流動路徑通向第一已用試劑容器78，而第二流動路徑經由流量計80通向第二已用試劑容器82。視所使用之試劑而定，將該等試劑或該等試劑中之某些收集在單獨器皿中以供處置可為有利的，且已用試劑選擇器閥76允許此控制。
應注意，泵38內之閥控件可允許各種流體，包括試劑、溶劑、清潔劑、空氣等，由泵38吸入且經由共用線路58、60、旁路線路62及流量槽20中之一或多者來注入或循環。
流體系統55根據實施針對混合、測試、驗證、定序等之規定方案之控制電路46的命令而操作。該等規定方案將預先確定，且包括針對各種活動 之一系列事件或操作，諸如吸入試劑、將試劑轉移至混合儲集器、混合試劑、使試劑混合物流動至流量槽20上、在流量槽20上對分子定序、獲得關於定序之資料、分析該資料及其類似操作。該等方案係儲存於記憶體電路系統50(展示於圖1中)中，且允許協調諸如試劑轉移及混合的流體操作與儀器12之其他操作，諸如在流量槽20中發生之反應、對流量槽20及其位點成像等。在所說明實例中，控制電路46包括經配置以為閥66、68提供命令信號的一或多個閥介面84，以及經配置以(例如，經由致動器72)掌控泵38之操作的泵介面86。由閥介面84及泵介面86產生之命令信號係根據來自記憶體電路50的由控制電路46實施之特定方案而產生。亦可提供各種輸入/輸出電路88以用於接收回饋及處理此回饋，回饋諸如來自壓力感測器74A至74C及流量計80。
圖3說明控制管理系統44之某些功能組件。如所說明，記憶體電路50儲存方案，該等方案係在混合、測試、調測、故障處理、服務及定序操作期間所執行的規定例行工作。許多此等方案可實施且儲存於記憶體電路50中，且該等方案可不時地更新或更改。如圖3中所說明，該等方案可包括用於自動地控制儀器12中之各種閥(例如，閥66及68)、泵(例如，泵38)及任何其他流體致動器的流體控制方案90。流體控制方案90可表示用於自動地控制吸入試劑至貯藏器中、排出試劑至混合儲集器中、在混合儲集器中混合試劑與樣品模板及使組合的試劑樣品混合物流動至流量槽20的不同例行工作。流體控制方案90引導閥66及68以及泵38之操作以控制試劑之轉移及混合。流體控制方案90可包括用於根據不同預設例行工作來控制試劑之選擇、吸入、轉移及混合的多個方案90A至90C(被稱為混合方案)。舉例而言，方案90A至90C可包括用於以下操作之例行工作：以指定量及/或指定序列將試劑自多個不同試劑儲集器吸入至貯藏通道中；接著將該等試劑自該貯藏通道排出至混合儲集器中；及在該混合儲集器內混合該等試劑與樣品模板以形成一群集混合物。
多個方案90A至90C可指定待吸入的特定試劑、在每一吸入循環期間被吸入的試劑之特定數量、將試劑自不同的對應試劑儲集器吸入所用的特定有序序列、在將所吸入試劑排出至混合儲集器中之前將執行的吸入循環之特定數目、試劑排出所至的用於混合之特定儲集器(例如，模板儲集器或不同的儲集器)、在試劑的吸入與排出之間流逝的特定時間量、用於混合試劑與樣品模板的吸入混合循環之特定數目、泵38在試劑轉移及混合操作期間的特定壓力輸出及其類似因素。第一種混合方案90A可在上文所列之態樣中之一或多者上不同於第二混合方案90B及第三混合方案90C，諸如吸入的試劑之類型、時序及/或泵壓輸出。待實施之流體控制方案90可基於以下各項加以選擇，以替代儲存於記憶體電路50中之其他方案：待使用之樣品模板的類型、所使用之流量槽20的類型、所要的特定試劑樣品混合物(在本文中被稱作群集混合物)或其類似因素。雖然三個流體控制(或混合)方案90A至90C展示於圖3中，但記憶體電路50可儲存多於或少於三個混合方案。流體控制方案90亦可包括用於接收及處理來自流體感測器之回饋的例行工作或操作，流體感測器諸如閥感測器、流量感測器及/或壓力感測器(例如，74A至74C)。
載台控制方案92允許流量槽20諸如在成像期間依照要求移動。光學件控制方案94允許命令被發出至成像組件，以照明流量槽20之部分及接收傳回信號以供處理。影像獲取及處理方案96允許影像資料至少部分地經處理以供提取用於定序之有用資料。其他方案98可提供於同一個或不同的記憶體電路50中。記憶體電路50可經提供作為一或多個記憶體裝置、可包括一或多個記憶體裝置或可含於一或多個記憶體裝置內，一或多個記憶體裝置諸如硬碟機、快閃儲存裝置或其他非暫時性之電腦可讀儲存媒體。數位記憶體裝置可包括揮發性及非揮發性記憶體電路兩者。雖然記憶體電路50展示為在圖1中之儀器12上，但替代地，電路50之至少某部分可為非機載的，且以通信方式連接至機載之控制 電路46以用於提供該等方案至控制電路46。
控制電路46之一或多個處理器100存取記憶體電路50中之已儲存方案且在儀器12上實施該等方案。如上文所提及，控制電路46可為特殊應用電腦、通用、電腦或任何合適的硬體、韌體及軟體平台之一部分。處理器100及對儀器12之操作可由人類操作者經由操作者介面101來掌控。操作者介面101可允許測試、調測、故障處理及服務，以及允許報告可能出現在儀器12中之任何問題操作者介面101亦可允許根據儲存於記憶體電路50中之一或多個選定方案而啟動及監視由控制儀器12之組件的控制電路46自動地執行的定序操作。
圖4根據一個實例說明圖2中所示之流體系統55的閥總成102。閥總成102自儲集器抽出試劑及其他流體(例如，緩衝流體、樣品模板及類似物)且將試劑及其他流體輸送至流量槽20(展示於圖2中)。閥總成102包括歧管104，其界定流體通道114以為試劑及其他流體提供流動路徑。試劑選擇器閥66及共用線路選擇器閥68連接至與流體通道114流體連接之歧管104(例如，整合至歧管104上)。如圖4中可見，試劑選擇器閥66及共用線路選擇器閥68分別由對應的馬達108及106來驅動及控制。一或多個馬達介面或連接件110將電力，且在必要時將信號提供至馬達106、108及自馬達106、108提供電力和信號。如上文所提及，馬達106、108(且從而閥68、66)在測試、調測、服務及定序操作(例如，針對試劑轉移及試劑混合)期間受控制電路46控制。
歧管104內之流體通道114流體地連接至吸管112。流體通道114在吸管112與閥66、68之間延伸。吸管112自歧管104伸長至個別遠端尖口105。吸管112經配置以延伸至不同的對應儲集器(例如，圖2中所示之儲集器64)中，如下文所更詳細地描述，以使得遠端尖口105接觸儲集器中之試劑或其他流體。在操作期間，吸管112自個別儲集器抽出試劑及其他流體進入歧管104之流體通道114中。流體通道114可藉由模製、蝕刻或任何其他合適製程形成，以允許試 劑及其他流體在泵38(展示於圖2中)受(控制電路46)掌控以吸入試劑及其他流體時自吸管112移動至閥66、68。吸管112中之至少一者經配置為噴嘴吸管116，以在使群集混合物在流量槽20上流動之前幫助混合試劑與樣品模板(該兩者一起定義群集混合物)。噴嘴吸管116與混合儲集器對準且延伸至混合儲集器中。其他吸管112中之至少一些經配置為試劑吸管115，該等試劑吸管與對應的試劑儲集器(例如，圖6中所示之試劑儲集器124、126及128)對準且延伸至試劑儲集器中，對應的試劑儲集器於其中預裝載有不同試劑。
混合儲集器可為預裝載有樣品模板之模板儲集器136(展示於圖6中)，或可為與模板儲集器136及試劑儲集器分散(且未預裝載樣品模板或試劑)的另一儲集器。在一些實例中，混合儲集器或空間可為旁路線路62之一部分或全部。舉例而言，試劑可按所要序列吸入至旁路線路62中，而使得試劑並不遍歷旁路線路之整個長度(此可導致試劑被傳送至處置容器)。一旦旁路線路62(或其充當混合儲集器或空間之一部分)已裝載有所要序列之試劑，則可使用閥切換引入試劑所經由的旁路線路62之末端，以便與通向例如目的地接收器之流動路徑流體地連接，使得裝載至旁路線路62中的整組試劑可接著自旁路線路噴出且進入目的地接收器中。在其他實施中，混合儲集器或空間可例如為：目的地接收器，例如，經預混合流體將輸送至的目的地接收器；或單獨目的地接收器，例如，在輸送選定試劑之前完全空白的目的地接收器。
歧管104亦包括經由閥66、68流體地連接至流體通道114之貯藏通道118。貯藏通道118沿著圖2中所示之旁路線路62安置，且可用以臨時儲存及/或至少部分地混合藉由閥66、68及泵38(展示於圖2中)抽出且移動至貯藏通道118中的試劑。
圖5為圖4中所示之閥總成102的俯視圖。在操作中，試劑選擇器閥66接收經由吸管112(展示於圖4中)自對應儲集器吸入(或抽出)之試劑， 且將吸入之流體引導至共用線路選擇器閥68。貯藏通道118流體地連接至共用線路選擇器閥68以允許試劑在貯藏通道中儲存及/或混合。貯藏通道118可為安置於共用線路選擇器閥68與泵38(展示於圖2中)之間。歧管104亦包括將歧管104(例如，其流體通道114)耦接至吸管112之通口120。通口120中之一者(由參考數字122指示)耦接至噴嘴吸管116，以允許試劑注入至目的地接收器(例如，混合儲集器、貯藏通道118等)中及允許自目的地接收器抽出試劑以進行混合。舉例而言，目的地接收器可為經設計以容納試劑之容器、管或其他器皿。舉例而言，目的地接收器可用作試劑及/或其他材料可轉移至的臨時加工空間，以便準備試劑及/或其他材料，例如藉由混合，以供輸送至流量槽。因此，試劑及其他流體可於在目的地接收器中準備好之後即自目的地接收器轉移至流量槽20。
圖6為展示根據一個實例之流體系統55之一部分的示意圖。於圖6中示出吸管112、流體通道114、貯藏通道118、試劑選擇器閥66、共用線路選擇器閥68、泵38以及控制電路46。流體系統55亦包括多個儲集器或器皿，該等儲集器或器皿可諸如在由操作者插入至儀器12中之匣(圖中未示)加入至儀器12(展示於圖1中)。貯藏通道118在泵端250與儲集器端252之間延伸。泵端250操作性連接至泵38。舉例而言，泵端250流體地連接泵38，以使得泵38能夠經由貯藏通道118以氣動方式施加正壓力及負壓力，以使試劑及其他流體移動通過貯藏通道118。儲集器端252經由閥66、68及流體通道114而流體地連接至吸管112。在所說明配置中，儲集器端252直接耦接至共用線路選擇器閥68，該共用線路選擇器閥耦接至試劑選擇器閥66之出口，以使得共用線路選擇器閥68安置於貯藏通道118與試劑選擇器閥66之間。
貯藏通道118設計成具有大於流體通道114的直徑以允許儲存更大體積之流體。在一個實例中，貯藏通道118具有約2mL之容積或容量，但在其他實例中可具有其他容積。較大直徑可允許其中之試劑在經排出至混合儲集器 中之前即開始混合在一起。然而，直徑應足夠小以允許流體緩衝形成，從而防止系統55中之緩衝流體在貯藏通道118中與試劑混合且稀釋該等試劑，如本文中所更詳細地描述。在所說明實例中，貯藏通道118具有蜿蜒蛇形形狀，其具有多個180度迴路或轉向(switch-back)144。蜿蜒蛇形形狀可允許相對大量的試劑儲存在相對緊湊區域中，而直徑足夠小以減少緩衝流體帶來之稀釋且保持能夠精確地計量來自通道118之試劑的量。在其他實例中，貯藏通道118可具有其他形狀。
在所說明實例中，儲集器包括當中分別儲存試劑130、132及134的三個試劑儲集器(或器皿)124、126及128，及當中儲存已準備之樣品模板(或基因庫)138的一個模板儲集器136。儲集器124、126、128及136經展示為具有連接之蓋的離散管，但儲集器124、126、128及136在其他實例中可以不同。舉例而言，替代可關閉的蓋，該等管可用經配置以由吸管112刺穿的箔片或箔片狀之材料來密封。當匣(圖中未示)耦接至歧管104時，儲集器124、126、128及136可插入至匣中，以將儲集器124、126、128及136保持在與歧管104之吸管112(展示於圖4中)對準的指定位置。視情況，替代離散的管或其他器皿，儲集器124、126、128及136中之至少一些可界定為整合至諸如匣的結構之空腔。儘管展示為具有大致相同的大小及當中大致相同預填量的流體(例如，試劑及樣品模板)，但儲集器124、126、128及136中之至少一些可以具有不同的大小、形狀及/或當前的流體量(在自儲集器提取流體之前)。此外，雖然在所說明實例中展示了三種試劑130、132及134，但其他實例可包括經混合以形成試劑混合物之僅兩種試劑或至少四種試劑。
不同試劑130、132及134包括至少一些相對於彼此不同的試劑成分。由於來自長期曝露於其他試劑之穩定性問題，將試劑分開地儲存於不同試劑儲集器124、126及128中直至準備使用為止可增加試劑混合物之可用壽命及/ 或定序操作之可達成效能。在一個實例中，試劑可以是任何合適材料。舉例而言，第一試劑可為具有約1.01至約1.1之比重的任何混合物。第二試劑可為具有約1.05至約1.15之比重的任何混合物。第三試劑可為具有約1.01至約1.1之比重的任何混合物。在另一實例中，試劑可以是任何合適材料。舉例而言，第一試劑可為在25℃下具有約1.5cP至約4cP之黏度的任何混合物。第二試劑可為在25℃下具有約5cP至約10cP之黏度的任何混合物。第三試劑可為在25℃下具有約10cP至約50cP之黏度的任何混合物。
作為一個實例，儲集器124中之第一試劑130可包括至少一種生化分子。生物分子可包括核苷酸(例如，核苷三磷酸酯(NTP))及/或蛋白質。蛋白質可包括聚合酶、單股結合蛋白、解螺旋酶、拓樸異構酶、導引酶(primase)、端粒酶、接合酶、重組酶或其類似物。蛋白質可充當酵素。作為一實例，儲集器126中之第二試劑132可包括諸如蛋白質之生物分子。第二試劑132中之蛋白質可為前述蛋白質中之一或多者。作為一實例，儲集器128中之第三試劑134可包括鎂及擁擠劑。擁擠劑可為聚葡萄糖、Ficoll®(可自GE Healthcare Life Sciences獲得的中性多支鏈之高質量親水性多醣)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)或諸如血紅蛋白或卵白蛋白之蛋白質。擁擠劑更改溶液中的分子之性質，此係因為，由於擁擠劑之大小及/或濃度，溶液中可供用於其他分子之溶劑量減小。在其他實例中，試劑130、132及134可為前述分子中之任一者的任何組合且可包括不同成分及/或所列成分之不同分佈。三種試劑130、132、134可具有共同的一或多種成分，諸如水、界面活性劑及/或其類似物。
由於不同的成分配方，試劑130、132及134可具有不同的流體性質，此為試劑之自動轉移及混合帶來挑戰。舉例而言，試劑130、132、及134可具有不同的密度、黏度及油界面張力，以使得試劑之混溶性成為挑戰。作為一個實例，不同試劑之黏度在25℃下可在大致1.5cP至大致50cP之範圍內，而油界 面張力可在約5.0達因/公分至約19.2達因/公分之範圍內。因此，若試劑及樣品模板經組合而不混合，則不同試劑及樣品模板可在混合儲集器136中看見為獨特條紋。
具有相對較高黏度之試劑為試劑之自動轉移帶來挑戰，此係因為較高黏度之試劑使系統或儀器12(展示於圖1中)內之內壓力增加。較高壓力可導致泵38的輸出增加以使試劑移動通過系統，此可使能量利用率增加以及使封閉系統中的漏泄或損壞之風險增大(相對於與較低黏度試劑相關聯之較低壓力)。在一個實例中，試劑130、132、134中之至少一些係以相對於習知試劑減小之黏度配製。舉例而言，與分子量較大之擁擠劑相反，試劑130、132、134中之一或多者可包括低分子量擁擠劑。低分子量擁擠劑可為分子量小於約11,000道爾頓(Da)，諸如約10,000Da、諸如約9,000Da、諸如約8,000Da、諸如約7,000Da的分子。根據本文中所描述之實例中之一或多者的試劑130、132、134中之一或多者中所使用的擁擠劑可為聚葡萄糖、Ficoll®、聚乙二醇或諸如血紅蛋白或卵白蛋白之蛋白質。低分子量擁擠劑明顯小於一些已知試劑中所使用之擁擠劑的分子量，其可超過30,000Da。相對於具有較高分子量擁擠劑之已知試劑，使用低分子量擁擠劑可降低對應試劑之黏度。減小之黏度可使儀器12中的系統壓力且允許試劑130、132、134之經改良轉移及混合。
在一個實例中，界面活性劑經引入至試劑130、132及134中之一或多者以提高具有不同流體性質之試劑的混溶性。界面活性劑可添加至所有試劑儲集器124、126及128或含於該等試劑儲集器內。界面活性劑可為聚山梨醇酯20，通常被稱為Tween® 20(係Croda Americas之註冊商標)，及/或其他可購得之界面活性劑或清潔劑。在試劑中使用界面活性劑可改良試劑之混合效率，以使得相對於混合沒有界面活性劑之試劑，可用較少混合(例如，更少混合循環、較低混合強度、較少混合時間、較少蛋白質捕捉等)來達成實質上均質之混合 物。在試劑中使用界面活性劑亦可相對於形成沒有界面活性劑之試劑而減少試劑之分子與系統中之各種表面之間的摩擦，此可允許更好的流體輸送及較少的分子表面相互作用。
在轉移階段期間，流體系統55經配置以將試劑130、132及134自個別儲集器124、126及128轉移至臨時儲存容器以用於進行預混合以定義試劑混合物，接著將試劑混合物轉移至混合儲集器，試劑混合物在混合儲集器中與樣品模板138混合。控制電路46將命令或控制信號傳達至閥66、68及泵38，以根據儲存於記憶體電路50(圖3)中的混合方案90(展示於他3中)中之選定混合方案自動地控制試劑130、132、134經由系統55之轉移及混合。
在一個實例中，用於預混合試劑130、132及134之臨時儲存容器係貯藏通道118。舉例而言，試劑130、132及134經由延伸至儲集器中之對應吸管115而自個別儲集器124、126及128吸入(或抽出)至貯藏通道118中。泵38及試劑選擇器閥66受控制以經由對應吸管115沿著對應流體通道114經由儲集器端252而將每一試劑吸入至貯藏通道118。如下文所更詳細地描述，試劑130、132及134係以試劑之指定量吸入，該指定量在不同試劑之間可以相同或不同。試劑130、132、134可以有序序列一次一種地吸入，該有序序列可(根據將實施之方案)在將試劑自貯藏通道118排出之前或之後重複一或多次。結果，貯藏通道118可具有沿著貯藏通道118之長度的試劑130、132、134之交替圖案。
在指定量的每一種試劑130、132、134經吸入至貯藏通道118中之後，試劑混合物中之至少一些自貯藏通道118排出至混合儲集器中，試劑混合物在該混合儲集器中與樣品模板混合。在所說明實例中，混合儲集器係當中預裝載有樣品模板之模板儲集器136。然而，在一個替代實例中，混合儲集器可不同於模板儲集器136。舉例而言，混合儲集器可為試劑儲集器124、126或128中的一者，以使得試劑混合物自貯藏通道118排出至試劑儲集器中之一者中以進行混 合。在另一替代實例中，混合儲集器可為不同於試劑儲集器及模板儲集器的指定混合儲集器。在此實例中，樣品模板可類似於試劑130、132、134之吸入而自模板儲集器136吸入，隨後在將試劑混合物排出至混合儲集器中之前或之後被排出至指定混合儲集器中。
試劑混合物係藉由控制泵38及試劑選擇器閥66而排出至混合儲集器中，以經由流體通道142將試劑混合物推動至噴嘴吸管116，該流體通道將噴嘴吸管116連接至貯藏通道118之儲集器端252。在混合階段期間，試劑混合物在混合儲集器內與樣品模板混合，以形成隨後流動至流量槽20(展示於圖2中)之群集混合物。因此，流體系統55允許試劑被逐個地自動選擇性地吸入至貯藏通道118中、注射至混合儲集器中且在流動至流量槽20之前與樣品模板混合。
圖7說明根據一個實例之流體系統55的示意圖。為描述清楚起見，蜿蜒蛇形之貯藏通道118在該示意圖中說明為線性的。在一個實例中，在轉移(或輸送)階段期間，流體系統55潤濕，以使得貯藏通道118充滿用於以氣動方式操控(例如，推動)試劑且可亦用於引發、清洗及其類似處理的液體緩衝流體256。泵38及試劑選擇器閥66受控制電路46控制，且更具體言之，受其泵介面86及閥介面84控制，該等組件展示於圖2中。
在吸入操作中，控制電路46控制共用線路選擇器閥68(展示於圖6中)以將試劑130、132、134引導至貯藏通道118。控制電路46控制試劑選擇器閥66，從而以如由所實施之選定混合方案90指定的有序序列每次選擇不同試劑130、132、134中之一或多者。泵38受控制以提供將選定試劑或多種試劑抽吸或抽出至對應吸管115中的負壓力。在所說明實例中，選擇器閥66受控制，從而以包括第一試劑130，然後第二試劑132，然後第三試劑134的序列一次一種地吸入特定之經量測體積的試劑。按序列吸入試劑在貯藏通道118中產生一組數個體積的試劑。
在一個實例中，泵38及選擇器閥66受控制以使試劑按有序序列之吸入重複至少一次，從而同時在貯藏通道118中產生多個試劑組。舉例而言，在所說明實例中，將該序列額外重複四次，以使得貯藏通道118包括五個試劑組，如元件符號146、148、150、152及154所指示。組146為吸入之第一組，且位於緩衝流體256與組148之間。雖然試劑在圖7中係在五個回合或循環中吸入，但根據一個實例混合方案，泵38及選擇器閥66可根據其他方案受控制以執行更多或更少的吸入循環。舉例而言，根據另一方案，試劑可在七個回合中吸入，以使得在排出試劑之前，貯藏通道118同時保持七個試劑組。泵38及試劑選擇器閥66受控制以抽出指定量的試劑，該等指定量可以相等或不相等。舉例而言，在每一組中，第一試劑130的指定量可超過第二試劑132的指定量，如在組146、148、150、152及154中，表示試劑130之區段(標記為「1」)的長度比表示試劑132之區段(標記為「2」)的長度長所指示。
由於多個吸入循環，貯藏通道118含有沿著貯藏通道118之長度的試劑130、132、134之交替圖案。試劑130、132及134可開始在貯藏通道118內在該等量的不同試劑130、132及134之間的界面處混合在一起。因此，試劑130、132及134於在混合儲集器中混合之前可在貯藏通道118內預混合。在試劑130、132及134經吸入且保持在貯藏通道118中的時間期間，混合儲集器(其可為所說明實例中之模板儲集器136)僅含有樣品模板138。如上所述，樣品模板138包括DNA庫之核酸或其他遺傳物質。模板儲集器136可預裝載有樣品模板138。一旦如圖中7所說明地吸入，試劑選擇器閥66即可由控制電路46根據混合方案90進行控制，以允許泵38將試劑130、132及134自貯藏通道118注射或排出至模板儲集器136中以用於在模板儲集器中與樣品模板138混合。
圖8說明在將試劑混合物之部分排出至模板儲集器136中之後的圖7中所示之流體系統55的示意圖。為了將試劑混合物自貯藏通道118排出至儲 集器136中以用於根據選定混合方案90進行混合，泵38受控制電路46控制以產生朝向試劑選擇器閥66推動試劑混合物之正壓力。試劑選擇器閥66經致動以沿著流體通道142引導試劑混合物。試劑混合物係經由噴嘴吸管116排出至模板儲集器136中，且在儲集器136中與樣品模板138混合。試劑130、132及134與樣品模板138結合，以形成在後續混合處理程序之後完全混合且至少實質上均質的群集混合物262。
在所說明實例中，少於完全吸入量的試劑130、132及134將自貯藏通道118排出至模板儲集器136中。舉例而言，雖然試劑130、132及134之五個組146、148、150、152及154經抽出至貯藏通道118中，但並非所有五個組被排出至儲集器136中。如圖8中所示，兩個組146及148在將組150、152及154排出至儲集器136中之後仍在貯藏通道118中，且因此確定試劑130、132及134的殘餘量。組146及148被保留在貯藏通道118中以避免稀釋經排出至模板儲集器136中之試劑130、132及134的風險。由於組146在流體界面258處接觸緩衝流體256，因此存在緩衝流體256可與試劑130、132及134混合，從而稀釋試劑130、132及134的風險。為了保持注射至儲集器136中的試劑混合物中之試劑130、132及134之指定濃度，流體界面258處之組146及鄰近於組146的組148被犧牲且用以形成將緩衝流體256與排出至儲集器136中之一定體積的試劑混合物(例如，組150、152及154)隔開的上游緩衝區。在一個替代實例中，可犧牲試劑130、132及134之一個組或至少三個組以形成上游緩衝區。為了形成上游緩衝區所犧牲的試劑130、132及134之量可以與吸入至貯藏通道118中的試劑130、132及134之組的總數無關。舉例而言，若試劑130、132及134之七個組被吸入至貯藏通道118中，則七個組中的五個組可被排出至混合儲集器中，以用剩餘的兩個組形成上游緩衝區。
視情況，自不同試劑儲集器吸入試劑，接著隨後將吸入體積的試 劑之至少一些排出至混合儲集器中之處理程序可根據選定混合方案90重複。舉例而言，在一個實例中，在將組150、152及154內之一定量的試劑130、132及134排出至模板儲集器136中之後，泵38及試劑選擇器閥66可受控制而以圖7中所示之同一有序序列吸入試劑之一或多個額外組。在一個實例中，將多於兩個之組(圖中未示)抽出至貯藏通道118中，以使得通道118保持四個試劑組(例如，包括用於上游緩衝區之組146及148)。隨後，泵38及試劑選擇器閥66受控制，以將試劑之兩個額外組排出至模板儲集器136中(但不排出用作緩衝區之試劑)。在一個替代實例中，吸入試劑之處理程序僅執行一次，以使得待排出至混合儲集器中的總數個試劑組在先前單一時段期間被吸入至貯藏通道118。舉例而言，七個試劑組被吸入至貯藏通道118，從而將七個組中的五個組排出至混合儲集器，而非吸入五個組，接著在吸入及排出兩個額外組之前排出三個組。
每一組中所吸入的試劑之體積量及所吸入的組之數目可受控制以在模板儲集器136內產生預定義體積的試劑混合物。預定義體積的試劑混合物具有其中之不同試劑的預定義體積比。藉由將試劑自試劑儲集器吸入至混合儲集器中而非傾倒試劑儲集器，相對於依靠試劑儲集器內之試劑的預裝載體積，可在試劑混合物中達成試劑之更精確體積及比率。
圖9說明根據一個實例之處於混合階段期間之流體系統55的示意圖。由於試劑及樣品模板之不同流體性質，群集混合物262在模板儲集器136內根據選定混合方案90主動地混合，以使群集混合物262變得均質(或大體上均質)。在一個實例中，群集混合物262係藉由以下操作來混合：經由噴嘴吸管116將一定體積或量264的群集混合物262吸入至貯藏通道118中，隨後將體積264的群集混合物262排回至模板儲集器136中。吸入及排出處理程序提昇提供群集混合物262之有效混合的模板儲集器136中之渦旋度。
在吸入群集混合物262之前，泵38及閥66可受控制以用空氣對流 體系統55去充裝。去充裝處理程序可涉及使用泵38將空氣抽出至流體線路中，諸如在貯藏通道118、流體通道142及/或噴嘴吸管116中。如圖9中所示，當群集混合物262被抽出至貯藏通道118中時，群集混合物262由氣隙260與緩衝流體256間隔開。氣隙260將緩衝流體256與群集混合物262隔開，從而防止緩衝流體256與群集混合物262混合且稀釋該群集混合物。引入空氣至系統中之去充裝步驟可阻止系統準確地吸入特定體積的流體之能力，但此準確量測在混合階段期間係非必要的。舉例而言，體積264的群集混合物262未必為特定的經準確量測之量，此係因為體積264的群集混合物隨後被注射回至儲集器136中。因此，在一個實例中，系統可在吸入試劑所處之轉移階段期間進行充裝(或不含空氣)，且系統此後可在混合階段期間進行去充裝(以引入空氣)。空氣用以在氣隙260處提供緩衝，其防止稀釋群集混合物262。在體積264的群集混合物262排回至儲集器136期間，體積264之完全量以及來自氣隙260的空氣之一部分經由噴嘴吸管116噴出。注射至儲集器136中之空氣可使儲集器136中之渦旋度增加超過藉由排出液體混合物262提供的渦旋度。空氣用以為混合處理程序提供緩衝，而非藉由犧牲試劑混合物之一部分產生上游緩衝區，此處理在試劑轉移期間使用，此係因為所涉及之會引起混合的相對較高流體速度。舉例而言，替代使用試劑混合物之一部分作為緩衝，使用空氣作為緩衝可達成較高流體速度。
在可選擇三種或超過三種試劑在目的地接收器(例如，混合儲集器或貯藏通道118)中混合之另一技術中，經選擇用於混合之試劑中的至少兩種可逐個地反覆引入至混合通道中，而保留經選擇用於混合之至少一種另外試劑以備用，直至經逐個地反覆引入至混合儲集器中之試劑已全部輸送至混合儲集器。所保留之試劑接著可一次全部加入至混合儲集器。舉例而言，與ABCABCABCABCABC(其可由例如類似於關於圖7所論述之技術的技術產生)對照，若試劑A及B將被逐個地反覆引入至混合儲集器中，繼而引入保留之試劑 C，則混合儲集器中之試劑通常會分層為ABABABABABC。咸信此技術在防止或減少一些試劑的不當反應副產物出現方面有利。舉例而言，保留之試劑可與以一種特定方式隔離的其他試劑中之一種試劑反應，但可與以另一方式組合的其他試劑中之兩種或超過兩種試劑反應。較後者可為在試劑已充分混合後可能發生的所要反應，而前者可能在試劑仍然相對分層且僅可與直接鄰近的相鄰試劑混合的預混合期間發生。在另一實例中，保留之試劑可與形成混合儲集器之結構的材料反應且生成不當副產物。由於將試劑逐個地反覆引入至混合儲集器需要幾分鐘，例如，5分鐘、10分鐘、15分鐘或更久，此視所要之每一試劑的數目及數量而定，因此保留對可能有問題之試劑的引入，直至其他試劑已逐個輸送至混合儲集器之後可顯著減少保留之試劑用來與其他試劑及混合通道之結構接觸的時間量，從而減少非所要反應副產物產生之可能。當然，在此等實施中，保留之試劑可能不會受益於其他試劑受益於的預混合，但非所要反應副產物的減小可能可比缺少關於保留之試劑之預混合更重要。詳言之，若保留之試劑為較低黏度液體，則缺少關於保留之試劑的預混合最終幾乎無影響。
使用通道狀之混合體積，例如，長度比寬度長得多(例如，至少是寬度之10X、100X、150X至170X、160X、200X或500X)之體積可藉由減小試劑之每一層之間的表面間接觸界面區域而允許依序輸送的試劑在通道內保持相對於彼此相對分層之配置(該等試劑為液體且因此很可能隨時間過去而在一定程度上越過此邊界彼此擴散，因此本文中所提及之邊界/接觸界面區域實際上應從理論上來理解；然而，減小此等理論區域會減慢擴散之速率)。另外，對於彼此可能略微不可混溶之試劑，形狀為例如球體或具有較大的寬度對長度比之混合體積可允許輸送至混合體積中之各種試劑劑量在混合體積內浮動且可能與同一試劑之較早劑量再組合，從而失去以通道狀混合體積可達成之分層。舉例而言，直徑或寬度為大致2.25mm而長度為大致360mm之混合通道可在預混合處 理程序期間提供所輸送試劑之有利分層。一旦混合體積已裝載有所要量的多個試劑組，則混合體積之內含物可輸送至目的地接收器(混合體積中之流體的某部分可損失至流體系統之怠體積；輸送至混合體積之試劑的總體積可經校準以顧及此損耗)。在輸送至目的地接收器之後，已輸送的經預混合試劑可反覆地自目的地接收器吸入及噴回至目的地接收器中以促進進一步混合。在一些實施中，經預混合(或預混合後之)試劑可自目的地接收器吸入且在經噴回至目的地接收器中之前退回至混合體積中。因此，在此等實施中，經預混合試劑可在吸入/噴出混合操作期間反覆地移動進入及離開混合體積。
已發現，使用混合體積/具有噴嘴吸管116之通道提昇目的地接收器中之渦旋度且提供試劑與模板的極佳混合，即使試劑之流體性質存在顯著不同。此外，此等結構及技術能夠在與人的交互作用很少或不存在之情況下實現自動混合。圖10根據一個實例說明混合儲集器172內之噴嘴吸管116的特寫部分。噴嘴吸管116可具有細長主體，其具有沿著長度延伸之中心內腔(空腔、通道)。噴嘴吸管116可設計成以提供群集混合物之增強混合的速度將群集混合物排出至混合儲集器172中。舉例而言，噴嘴吸管116可具有與試劑吸管115之內徑相比較小的內徑，此允許通過噴嘴吸管116的增加之流動速率(相對於試劑吸管115)。在一個實例中，減小之內徑可由噴嘴插入件158提供，該噴嘴插入件係在遠端尖口105處裝入噴嘴吸管116之中心內腔中以減小通過吸管116之內腔/通道的大小。舉例而言，噴嘴吸管116可具有約0.020吋(0.508mm)之標稱內徑162，而噴嘴插入件158具有約0.010吋(0.254mm)之標稱內徑164。在一些實例中，噴嘴吸管116具有約0.125吋(3.175mm)之標稱外徑及0.020吋±0.001吋之標稱內徑162，而噴嘴插入件158具有0.010吋±0.001吋(0.254mm，雖然一些實施之特徵可為範圍介於0.20mm至0.28mm之噴嘴內徑164)的標稱內徑164。當然，其他大小及尺寸可用以提供所要混合。在一個替代實例中，噴嘴吸管116不包括其 中之噴嘴插入件158。
噴嘴插入件158可具有與噴嘴吸管116之遠端105之形狀相容的任何合適形狀。
在所說明實施方案中，噴嘴吸管116定位於儲集器172之底部上方的一定高度(諸如自底部起大致2mm)處。由於群集混合物係沿著方向168注射至儲集器172中，因此儲集器172內之混合物之渦旋度借助移動通過噴嘴158之混合物的增大之速度而增強，從而增強混合，如箭頭170所指示。
圖11為根據一個實例之吸入及混合試劑與樣品模板之實例循環的圖形表示180。圖12為說明根據一個實例之用於吸入及混合試劑與樣品模板之方法及控制邏輯204的流程圖。在圖11中，y軸182表示由泵38施加的以psi計之壓力，且x軸184表示以秒計之時間。負壓力指示吸入試劑中之一或多者，而正壓力指示噴出。可認為循環180包括「轉移」序列186，繼之以「混合」序列196，如下文所論述。圖12中所示之方法204可對應於儲存於記憶體電路50中之混合方案90的程序安排。儀器12之控制電路46可自記憶體電路50存取及擷取混合方案90。控制電路46可自動實施混合方案90，以藉由控制泵38、試劑選擇器閥66及共用線路選擇器閥68以及儀器12之其他組件的操作而在儀器12上執行方法204。
參考圖12中之流程圖，方法及控制邏輯204可在206自吸入空氣以自流動路徑移除現存液體開始，試劑之先前混合物已經由流動路徑投送。舉例而言，連結試劑選擇器閥66與目的地接收器(例如，模板或混合儲集器136)之流動路徑142中剩餘的任何殘餘液體可隨空氣吸入(亦即，以使得液體由空氣替換)，使得隨後將經由流動路徑142輸送至目的地接收器的試劑之任何新混合物不與殘餘液體共混。
轉移序列接著可在208自充裝序列開始。充裝序列由在圖11中由參考數字188總體指示的一系列負壓力或吸入事件來指示。一般而言，充裝序列 將諸如緩衝流體、試劑及其他流體的流體抽出至系統中。在210，可吸入緩衝劑。緩衝劑可包含經選擇而相對於試劑無反應性或相對惰性的液體，且可用作至少部分地在泵與試劑之間延伸的不可壓縮之工作流體，以允許更精確地計量視需要在隨後步驟中進入混合體積中的試劑。在212，接著可在充裝事件中吸入第一試劑，繼而吸入任何數目個其他試劑，至在214，吸入最後試劑。在一個實例中，按充裝序列吸入三種試劑，但其他實例可包括不同數目個按充裝序列吸入之試劑。
充裝序列208之後為在218的轉移序列之剩餘部分，在此期間，將待混合之試劑吸入至系統中。轉移序列由在圖11中由參考數字190總體指示的負壓力事件來說明按有序序列吸入試劑。舉例而言(在圖12中)，在220吸入第一試劑，繼而按指定序列逐個地吸入額外試劑中之每一者，直至如在222所指示，吸入最後試劑。在每一序列中所吸入的一定量之試劑形成組。在一個實例中，吸入三種試劑，但在其他實例中，可吸入不同數目個試劑。將試劑吸入至貯藏通道(例如，貯藏通道118)中。如上所述，可以相對較小數量或量吸入試劑，以在貯藏通道中形成試劑之交替圖案，且從而促進預混合。在224，判定是否已吸入所有試劑組。舉例而言，系統可受控制以吸入多個試劑組，諸如五個組。在吸入第一至第四組之後，判定並非所有組已被吸入，使得方法204之流程返回至220，以繼續吸入一或多個額外組。所有組可含有所有試劑，或替代地，組中之至少一些可不包括所有試劑。此外，在各種組中可吸入不同體積或數量之試劑。一旦已吸入所有試劑組，則方法204前進至226。如圖12中所示，且如圖11之單獨負(及正)壓力事件所說明，試劑之每一連續吸入(或噴出)涉及控制上文所描述之閥中之一或多者以及泵。亦即，為了吸入個別試劑，試劑選擇器閥應移位以將負壓力引導至選定試劑之對應儲集器的吸管。泵應類似地受掌控以抽出試劑(或空氣或緩衝劑或模板)，且根據指定方案壓出所吸入流體。此混 合方案可為預定的且儲存於上文所描述之記憶體電路系中，且根據亦定義於記憶體電路中之定序操作而以自動或半自動方式進行。此等方案係由經由適當介面電路系統來掌控閥及泵之操作的處理及控制電路執行。
在圖12中之226，將試劑混合物自貯藏通道噴出或排出至混合儲集器中。噴出至混合儲集器中由圖11中之正壓力事件192來指示。在噴出試劑混合物之前，混合儲集器於其中可含有樣品模板。舉例而言，混合儲集器視情況可為預裝載有樣品模板之模板儲集器，或替代地，可為樣品模板所轉移至的不同儲集器。在某些實例中，可進一步執行吸入，如圖12中之參考數字228所指示。舉例而言，在將已吸入試劑之組的一些排出至混合儲集器中之後，試劑之一或多個額外組可被抽出至貯藏通道中，接著隨後噴出至混合儲集器中。
一旦吸入完成，方法/邏輯204之流程繼續至230，且可將空氣吸入至系統中。空氣吸入(或去充裝)由圖11中之負壓力事件194說明。執行去充裝以自諸如旁路線路、貯藏通道及噴嘴吸管的流體線路移除至少一些液體。引入之空氣可形成一個氣隙，其防止試劑及樣品模板在線路內被緩衝流體稀釋。
在藉由上文所描述之操作進行的貯藏通道中之吸入及部分預混合之後，藉由使試劑及樣品模板經由噴嘴吸管在混合儲集器中反覆地移動，在234執行混合序列。在此序列234中，藉由經由噴嘴吸管將群集混合物抽出至諸如貯藏通道的流體線路中，在236吸入定義群集混合物的經組合之試劑及模板。如上所述，氣隙可提供防止群集混合物在系統中稀釋至緩衝流體中的緩衝。在238，將吸入體積的群集混合物噴回至混合儲集器中。在240，判定是否執行包括吸入及噴出步驟之另一混合循環。舉例而言，可執行多個混合循環以提供均質的群集混合物。在一個實例中，在混合完成之前，針對總共四個混合循環，混合要重複三次。在圖11之圖形說明中，該等循環總體由參考數字198來指示。每一混合循環涉及相對短的負壓力事件，繼之以相對短的正壓力事件。雖然任 何所要體積可在混合處理程序之每一循環中移位，在一個實例中，大致2mL(2,000μL)的群集混合物將在每一混合循環中自混合儲集器吸入且噴出至混合儲集器中，但視所使用之流量槽之大小而定，其他實施可施配約500μL至1500μL。在混合處理程序結束時，在242，混合之群集混合物可噴出或輸送至目的地接收器以供繼續進行定序操作。舉例而言，群集混合物可輸送至流量槽20(展示於圖2中)以在流量槽上生成來源於樣品模板中之核酸的DNA分子之純系群體。
在一個替代實例中，試劑係在混合儲集器內混合，而樣品模板不存在於混合儲集器中。因此，試劑混合物可在混合儲集器中吸入及排出至少一次。樣品模板可隨後諸如在流量槽上或在另一目的地接收器內引入至混合之試劑。
額外註釋
本文在說明書及申請專利範圍中所用之術語「包含(comprise)」、「包括(include)」、「含有(contain)」等以及其變化形式意欲為開放式的，不僅包括所敍述之要素，而且進一步涵蓋任何額外要素。說明書中對「一個實例(one example)」、「另一實例」、「一個實例(an example)」等之引用意謂結合實例所描述之特定要素(例如，特徵、結構及/或特性)包括於本文中所描述之至少一個實例中，且在其他實例中可以存在或不存在。另外，應理解，除非上下文另外明確規定，否則關於任何實例所描述之要素可在各種實例中以任何合適方式組合。
亦應理解，「用以」的使用(例如，「用以在兩條流動路徑之間切換的閥」)可用諸如「經配置以」(例如，「經配置以在兩條流動路徑之間切換的閥」)或其類似詞語之語言來替換。
應瞭解，前述概念及下文所更詳細地論述之額外概念的所有組合 (限制條件為此等概念並不彼此不相容)預期為本文中所揭示之發明標的之部分。詳言之，在本發明結尾處出現的所主張標的之所有組合預期為本文中所揭示之發明標的之部分。亦應瞭解，本文中明確採用的亦可出現在以引用方式併入之任何揭示內容中之術語應符合與本文中所揭示之特定概念大部分一致的含義。
應理解，本文中所提供之範圍包括陳述的範圍及陳述的範圍內之任何值或子範圍。舉例而言，約10cP至約50cP之範圍應解釋為不僅包括約10cP至約50cP的明確列舉之極限，而且包括諸如約16cP、37.5cP、49cP等的個別值，及諸如約25cP至約30cP等的子範圍。此外，當使用「約」、「大致」及/或「實質上」來描述值時，該等詞意謂涵蓋相對於所陳述之值的少量變化(至多+/-10%)。
雖然已詳細地描述了若干實例，但應理解，所揭示實例可加以修改。因此，先前描述應視為非限制性的。
10‧‧‧定序系統
12‧‧‧儀器
14‧‧‧樣品源
16‧‧‧樣品
18‧‧‧樣品/庫準備系統
20‧‧‧流量槽
22‧‧‧可移動載台
24‧‧‧方向
26‧‧‧光學偵測系統
28‧‧‧輻射或光
30‧‧‧試劑
32‧‧‧閥控件
34‧‧‧流動路徑
36‧‧‧退出或流出流動路徑
38‧‧‧泵
40‧‧‧額外閥控件
42‧‧‧處置器皿或儲集器
44‧‧‧控制管理系統
46‧‧‧控制電路
48‧‧‧資料獲取及分析系統
50‧‧‧記憶體電路
52‧‧‧介面
54‧‧‧外部網路或系統

Claims (25)

  1. 一種用於混合試劑之方法，其包含：在實施一種混合方案之控制電路的控制下，將試劑自多個不同試劑儲集器以有序序列一次一種地吸入至貯藏通道中，其中基於由該控制電路實施之該混合方案，藉由對應吸管自該等對應試劑儲集器自動地吸入指定量的該等試劑；在該貯藏通道中保持該等試劑一段持續時間以起始預混合及形成試劑混合物；將該試劑混合物自該貯藏通道排出至混合儲集器中；及在該混合儲集器內混合該試劑混合物及樣品模板以形成群集混合物。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含將該群集混合物輸送至流量槽，以在該流量槽上生成去氧核糖核酸(DNA)分子之純系群體。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在將該試劑混合物自該貯藏通道排出至該混合儲集器中之前，該混合儲集器於其中含有該樣品模板。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中藉由以下操作來混合該混合儲集器中之該群集混合物：將一定體積的該群集混合物吸入至延伸至該混合儲集器中之噴嘴吸管中，且隨後將該體積的該群集混合物自該噴嘴吸管排回至該混合儲集器中。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該噴嘴吸管於其中含有緩衝流體，該方法進一步包含在將該體積的該群集混合物吸入至該噴嘴吸管中之前，引入空氣至該噴嘴吸管中，以在該緩衝流體與吸入至該噴嘴吸管中的該群集混合物之間界定一個氣隙，從而避免該緩衝流體與該群集混合物之間的混合。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中為回應將該等試劑吸入至該貯藏通道中，該貯藏通道包括沿著該貯藏通道之長度、指定量的該等不同試劑之交替圖案。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該有序序列在該貯藏通道中的該試劑混合物經排出至該混合儲集器中之前重複至少一次。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中第一體積的該等試劑經吸入至該貯藏通道中以製造上游緩衝區，將該貯藏通道中的緩衝流體與欲排出至該混合儲集器中的較小之第二體積的該試劑混合物隔開。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等試劑係使用延伸至該等對應試劑儲集器中之吸管，自該等對應試劑儲集器吸入，該等吸管經由流體歧管上之對應通口及流體通道而流體地連接至該貯藏通道。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含引入一種界面活性劑至該等試劑中，以減小該等試劑之間的混溶性差異。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等試劑中之至少一些相對於彼此具有不同比重。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含引入具有小於10,000道爾頓之分子量的擁擠劑至該等試劑中，以減小該等試劑之黏度。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等試劑包括三種不同試劑，且其中該有序序列包括第一及第二該等三種不同試劑的重複序列，然後第三該等三種不同試劑。
  14. 一種用於混合試劑之系統，其包含：包括一種噴嘴吸管及多種試劑吸管的多種吸管，該等試劑吸管延伸至當中含有不同試劑的不同對應試劑儲集器中，以使得該等試劑吸管的個別遠端尖口接觸該等試劑儲集器中之該等試劑，該噴嘴吸管延伸至混合儲集器中；在泵端與儲集器端之間延伸的貯藏通道，將該貯藏通道之該泵端操作性連接至泵，該貯藏通道之該儲集器端經由試劑選擇器閥及對應的流體通道而流體地連接至該等吸管；及 操作性方式連接至該泵及該試劑選擇器閥的控制電路，該控制電路藉由控制該泵及該試劑選擇器閥來實施一種混合方案，以基於該混合方案，將該等試劑以該等對應試劑之指定量、經由該等對應試劑吸管以有序序列一次一種地自動地吸入至該貯藏通道中，該控制電路經配置以在該貯藏通道中保持該等試劑一段持續時間以起始預混合及形成試劑混合物，且隨後控制該泵及該試劑選擇器閥，以經由該噴嘴吸管將該試劑混合物自該貯藏通道排出至該混合儲集器中，且在該混合儲集器內混合該試劑混合物及樣品模板以形成群集混合物。
  15. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該控制電路控制該泵，以藉由以下操作在該混合儲集器內混合該群集混合物：將一定體積的該群集混合物吸入至該噴嘴吸管中，且隨後將該體積的該群集混合物自該噴嘴吸管排回至該混合儲集器中。
  16. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該控制電路控制該泵及該試劑選擇器閥，以在該混合儲集器內吸入且隨後排出該群集混合物多次，從而混合該群集混合物。
  17. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該噴嘴吸管於其中含有緩衝流體，該控制電路控制該泵，以在將該群集混合物吸入至該噴嘴吸管中之前，引入空氣至該噴嘴吸管中，從而在該緩衝流體與吸入至該噴嘴吸管中的該群集混合物之間界定一個氣隙，以避免該緩衝流體與該群集混合物之混合。
  18. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該噴嘴吸管之內徑小於該等試劑吸管的個別內徑。
  19. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該控制電路進一步控制該泵及該試劑選擇器閥，以將該群集混合物輸送至流量槽，該流量槽經由該噴嘴吸管及該試劑選擇器閥而流體地連接至該混合儲集器，以在該流量槽上生成DNA分子之純系群體。
  20. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該控制電路控制該泵及該試劑選擇器閥，從而在該貯藏通道中的該試劑混合物經排出至該混合儲集器中之前，使該有序序列重複至少一次。
  21. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該控制電路控制該泵及該試劑選擇器閥，從而將第一體積的該等試劑吸入至該貯藏通道中，以製造上游緩衝區，將該貯藏通道中的緩衝流體與欲排出至該混合儲集器中的較小之第二體積的該試劑混合物隔開。
  22. 一種用於混合試劑之系統，其包含：包括多種吸管及貯藏通道之流體歧管，該等吸管包括多種試劑吸管及一種噴嘴吸管，該等試劑吸管延伸至當中含有不同試劑的不同對應試劑儲集器中，以使得該等試劑吸管的遠端尖口接觸該等試劑，該噴嘴吸管延伸至混合儲集器中，該貯藏通道在泵端與儲集器端之間延伸，該儲集器端經由沿著該流體歧管的對應流體通道而流體地連接該等吸管；試劑選擇器閥，其操作性連接於該貯藏通道與該等吸管之間；及泵，其操作性連接至該貯藏通道之該泵端，該泵及該試劑選擇器閥根據一種混合方案自動受控制，以基於該混合方案，將該等試劑以該等對應試劑之指定量、經由該等對應試劑吸管自該等試劑儲集器以有序序列一次一種地吸入至該貯藏通道中，在該貯藏通道中保持該等試劑一段持續時間以起始預混合及形成試劑混合物，該泵及該試劑選擇器閥自動受控制，以隨後將該試劑混合物經由該噴嘴吸管自該貯藏通道排出至該混合儲集器中，且在該混合儲集器內混合該試劑混合物及樣品模板以形成群集混合物，藉由以下操作在該混合儲集器內混合該群集混合物：將一定體積的該群集混合物自該混合儲集器吸入至該噴嘴吸管中，且隨後將該體積的該群集混合物自該噴嘴吸管排回至該混合儲集器中。
  23. 如申請專利範圍第22項之系統，其中該泵及該試劑選擇器閥自動受控制，從而在將該試劑混合物自該貯藏通道排出至該混合儲集器中之前，使該有序序列重複至少一次。
  24. 如申請專利範圍第22項之系統，其中該流體歧管、該試劑選擇器閥及該泵通常安置於儀器的外殼內。
  25. 一種用於混合試劑之儀器，其包含：外殼；流體歧管，其安置於該外殼內，該流體歧管包括流體地連接至延伸至不同對應儲集器中之吸管的多個通道；泵，其安置於該外殼內，且操作性連接至該流體歧管之該等通道中之至少一者；試劑選擇器閥，其安置於該外殼內，且操作性連接至該流體歧管之該等通道中的至少二者；及流量槽，其安置於該外殼內，且流體地連接該流體歧管之該等通道中之至少一者，該泵及該試劑選擇器閥根據一種混合方案自動受控制，以基於該混合方案，將該等儲集器中之至少一些儲集器內所含的試劑以該等對應試劑之指定量、經由該等吸管自該等對應儲集器以有序序列一次一種地轉移至該流體歧管的該等通道中，在該通道中保持該等試劑一段持續時間以起始預混合及形成試劑混合物，將該試劑混合物自該等通道排出至該混合儲集器中，且在該混合儲集器內混合該試劑混合物及樣品模板以形成群集混合物，且隨後將該群集混合物自該流體歧管輸送至該流量槽。
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