WO2022068681A1 - 流动路径选择阀、系统、方法、存储介质及应用 - Google Patents

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吴平
姜泽飞
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    • B01L7/00Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples

Definitions

  • FIG. 1 is an exploded schematic diagram of a flow path selection valve according to an embodiment of the present application
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the flow path selection valve of FIG. 9 along the A-A direction;
  • 31 is a schematic plan view of the first valve core of the embodiment of the present application.
  • FIG. 37 is a schematic structural diagram of a flow cell assembly according to an embodiment of the present application.
  • an embodiment of the present application provides a flow path selection valve 10 , the flow path selection valve 10 is provided with a plurality of flow channels, and the flow path selection valve 10 can be applied to the liquid circuit system 12 , or , the liquid circuit system 12 includes a flow path selection valve 10, which realizes confluence, diversion, flow path switching and/or flow control.
  • the number of the common port 16 is one, and the common port 16 can be used as the liquid inlet or outlet of the flow path selection valve 10 .
  • the liquid can enter or flow out of the flow path selection valve 10 from the common port 16, thereby achieving split flow or co-flow.
  • the common port 16 serves as a liquid inlet of the flow path selection valve 10 , and liquid can enter the flow path selection valve 10 from the common port 16 .
  • the shape of the common port 16 may be a regular shape such as a circle or a polygon, or an irregular shape. In the embodiment of the present application, in order to facilitate the formation, manufacture and/or connection of the common port 16 with common pipes, the common port 16 is circular.
  • the flow path selection valve 10 includes a valve head 36, the valve head 36 covers the stator 24 and is disposed on the valve body 34, the valve head 36 has a first interface 38, a second The interface 40 and the third interface 42 , the first interface 38 communicates with the common port 16 , the second interface 40 communicates with the first port 18 , and the third interface 42 communicates with the second port 20 .
  • the interface of the valve head 36 can be connected to external piping so that the flow path selector valve 10 can control the dispensing of the liquid.
  • the reaction device 62 is a sandwich-like structure with three upper, middle and lower layers, or a structure with two upper and lower layers, the upper layer (near the objective lens) is a light-transmitting glass layer, and the middle or lower layer is light-transmitting
  • the glass layer is either an opaque base layer, and the middle or lower layer is provided with multiple channels arranged in an array.
  • the channels can accommodate liquids and provide physical space for the reaction.
  • Each channel has an independent liquid inlet and outlet.
  • the number is equal to the number of the first ports 18, and a plurality of biological sample solutions can simultaneously and fluidly independently enter a channel of the reaction device 62 through a second port 20 and a first port 18.
  • the liquid circuit system 12 includes a liquid collector 89 that collects the liquid flowing out of the reaction device 62 .
  • the liquid collector 89 collects the liquid after the first reaction and the second reaction.
  • the current second-generation high-throughput sequencing platform or single-molecule sequencing platform generally needs to process the sample to be tested before sequencing on the machine. Sequencing the library of the platform and loading the library into a designated area such as the reaction device 62 to place the reaction device 62 containing the sample to be tested into the sequencer for automated sequencing.
  • the processing of samples to be tested prior to on-board sequencing is generally separate from on-board sequencing, such as manual sample processing/library preparation in reagent tubes, or processing and loading of samples to be tested on sample processing equipment .
  • the controller 94 is configured to turn the flow path selector valve 10 provided with the first flow passage and the second flow passage to the first valve position to communicate the first reservoir 66 carrying the first reaction with the reaction device 62 liquid, the first reaction liquid contains nucleic acid molecules; and is configured to cause the first reaction liquid to enter the reaction device 62 through the first flow channel when the flow path selection valve 10 is in the first valve position to carry out the first reaction, the first reaction including connecting at least a portion of the nucleic acid molecules to the reaction device 62; and being configured to rotate the flow path selector valve 10 to a second valve position to communicate the second reservoir 68 and the reaction device 62, the second reservoir 68 carrying the second reaction solution, the first
  • the second reaction solution contains components required for nucleic acid sequencing; and is configured to allow the second reaction solution to enter the reaction device 62 through the second flow channel to perform the second reaction when the flow path selection valve 10 is in the second valve position,
  • the second reaction includes making the nucleic acid molecules in the reaction device 62 after the first reaction interact with the second
  • a computer-readable storage medium of an embodiment of the present application is used to store a program for a computer to execute, and executing the program includes completing the method for determining a nucleic acid sequence in any of the foregoing embodiments. It should be pointed out that the explanations of the technical features in the method for determining a nucleic acid sequence in the above-mentioned embodiment are also applicable to the computer-readable storage medium for realizing this embodiment. The specific description of the computer-readable storage medium for the embodiment of this application is in This is not expanded.
  • the present application does not limit the number of second ports 220, and the number of second ports 220 may be 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or more.
  • the number of the second ports 220 is 82 to accommodate the components or devices upstream or downstream of the flow path selection valve 120 including 82 outlets or inlets, as shown in FIG. 26 .
  • the flow cell 622 downstream of the flow path selection valve 120 includes 82 channels or 82 reaction areas, so as to realize parallel control of the liquid feeding into the 82 channels or 82 reaction areas of the flow cell 622 .
  • the number of the second ports 220 is equal to the number of the first ports 182 .
  • FIG. 33 After entering the flow path selection valve 120 from the second port 220 , the liquid flows out from the first port 182 after passing through the second passage 322 , the first communication groove 222 and the first passage 320 in sequence.
  • the first communication groove 222 is inclined and extends linearly with respect to the width direction of the first valve core 262
  • the second communication groove 232 extends linearly along the width direction of the first valve core 262 .
  • the housing 582 is provided with a guide groove 592
  • the slider 572 includes a connecting portion 620 and a guide rail portion 612 connected to the connecting portion 620 .
  • the connection portion 620 is connected to the first valve body 262 .
  • the guide rail portion 612 cooperates with the guide groove 592 to guide the slider 572 to drive the first valve core 262 to slide. In this way, the cooperation of the guide rail portion 612 and the guide groove 592 can make the slider 572 slide along the predetermined track, so as to drive the first valve core 262 to slide between the first position and the second position.
  • the substrate can be any solid support that can be used to immobilize nucleic acid sequences, such as nylon membranes, glass slides, plastics, silicon wafers, magnetic beads, and the like. Probes may be randomly distributed on the surface of the substrate, and the probes may be a DNA and/or RNA sequence, etc., and the probes may also be called primers, capture strands or immobilized strands.
  • the first reaction can immobilize the attachment of the biomolecule to the probe, eg, based on the principle of base complementarity, to ligate the biomolecule into the flow cell 622 .
  • the present application also provides a method for controlling a system to implement sequencing.
  • the system can be the above liquid circuit system 122.
  • the system includes multiple flow paths 12022, a flow cell 622 connected to the multiple flow paths 12022, and a flow path selection valve. 120 , pump 142 , first storage 662 and second storage 682 .
  • the flow path selector valve 120 includes a manifold 242 and a first spool 262 .
  • the manifold 242 is provided with a common port 162 , a plurality of first ports 182 and a plurality of second ports 220 .
  • the first valve core 262 is provided with a communication groove 212 .
  • the method further includes performing (before the first reaction) the following step before performing step S1220: controlling the pump 142 to operate to communicate with the flow cell 622 when the flow path selection valve 120 is in the first valve position into the air.
  • step S1220 controlling the pump 142 to operate to communicate with the flow cell 622 when the flow path selection valve 120 is in the first valve position into the air.
  • the cleavable blocking group can prevent/inhibit the binding of other nucleotides (first nucleotides) in the reaction system to the next position of the nucleic acid molecule to be tested, which can be a physical block such as the 3' band of the sugar group There is an azide group (-N 3 ), and it can also be a non-physical block (virtual block).
  • the blocking group can form a spatial conformation that blocks the extension reaction in the extension reaction solution system.

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Abstract

一种液路系统(12),其包括流动路径选择阀(10)、泵组件(14)和流体网络(60),流体网络(60)包括存储器(64)、第一流道、第二流道和反应装置(62),第一流道和第二流道各自独立地流动连通存储器(64)和反应装置(62),泵组件(14)与流动路径选择阀(10)连通。泵组件(14)与流体网络(60)连通。流动路径选择阀(10)被构造成在第一阀位置和第二阀位置之间转动,在流动路径选择阀(10)处于第一阀位置的情况下,泵组件(14)诱导存储器(64)中的液体通过第一流道朝向反应装置(62)流动,在流动路径选择阀(10)处于第二阀位置的情况下,泵组件(14)诱导存储器(64)中的液体通过第二流道朝向反应装置(62)流动。

Description

流动路径选择阀、系统、方法、存储介质及应用 技术领域
本申请涉及机械和流体技术领域,更具体而言,尤其涉及一种流动路径选择阀、一种系统、一种方法、一种存储介质及应用。
背景技术
相关技术中,对置于固相基底上的核酸样本进行核酸检测,例如,基于芯片检测实现核酸序列测定(测序),通常包括一般所称的上机前的样本处理和上机,所称的上机前的样本处理为处理待测核酸样本使其满足上机要求,例如使待测核酸样本连接到固相基底表面,所称的上机指使处理后的待测核酸样本进入测序仪中进行测序。
当前的商业化测序平台通常包括两个或多个独立的或者功能衔接的设备来实现上述样本处理和测序。对于包括两个配套的设备的测序平台,通常地,其中的一个设备用于对待测核酸样本进行处理包括将其连接到反应装置例如芯片上,该设备常被称为杂交仪、进样仪、建库仪、样本处理仪或者样本制备仪;另一个设备对上一个设备输出的连接有待测核酸样本的芯片进行检测,从而实现核酸序列测定,该设备是测序平台最主要的硬件,亦即通常所称的测序仪。
当前商业化的测序平台,这些独立而又功能衔接的设备可以一起出售或购买,也可以单独/部分出售或购买;购买多个关联设备一般花费较高,而购买其中的一个或部分设备,比如只购买其中的测序仪,需要再结合人工操作或者选择商业化的样本处理服务,一般需要使用者操作更多或者参与更多。
随着测序技术和自动化等相关技术的发展,以及市场对操作简单等的期望,集成至少一部分的上机前样本处理和测序功能于一体的测序仪是一个发展方向(以下简称该种具集成功能的测序仪为集成型测序仪或者集成型测序平台),特别是与集成前的测序平台相比,性能不减弱、体积相当或更小、操作更简便的集成型测序仪。
而至少受阻于以下因素,当前少有成熟的集成功能的集成型测序仪商品:上机前的样本处理和测序一般都包括多个步骤和多种反应,涉及多种试剂的切换、多种串联或并行的进出液顺序控制和微流控操控。
因此,如何构建一套集成至少一部分的上机前的样本处理和测序多种功能的系统,并且该系统或者包含该系统的集成型测序仪,性能与集成前是相当的或者说具有一定的质量水准并且成本在一定范围内,是值得关注的问题。
发明内容
本申请发明人在进行上机前样本处理和上机测序的集成液路设计和测试的过程中发现,能精确控制微量液体的集成液路,特别是能独立或交错地控制多个反应器(反应装置/反应小室)上的反应、和/或控制一个反应器的不同区域的不同阶段的反应的液体环境的集成液路,涉及相当数量的阀体,因而关联管道的数目较多且相对交错复杂,构建得的集成液路相对来说比较占空间,而且,与其它功能模块或系统配合搭建整机(集成型测序仪)时,难以在预计体积下实现较好的配合。
因此,本申请实施方式提供一种流动路径选择阀、一种系统、一种方法、一种存储介质及应用。
本申请实施方式的一种液路系统包括流体网络、与流体网络连通的泵组件和流动路径选择阀。流体网络包括存储器、第一流道、第二流道和反应装置,第一流道和第二流道各自独立地流动连通存储器和反应装置。流动路径选择阀被构造成在第一阀位置和第二阀位置之间转动,在流动路径选择阀处于第一阀位置的情况下,泵组件诱导存储器中的液体通过第一流道朝向反应装置流动,在流动路径选择阀处于第二阀位置的情况下,泵组件诱导存储器中的液体通过第二流道朝向反应装置流动。
上述任一实施方式的液路系统,利用流动路径选择阀可以对第一流道和第二流道独立或并行地三通控制,可以避免液路系统中同时设置多个三通阀,从而使得液路系统成本降低,体积减小,试剂消耗量减少,可靠性提高以及便于维护维修和操控。上述任一实施方式的液路系统特别适用于涉及多流道控制的流体网络、对流体控制和输送有高精度要求的系统,如测序系统(核酸序列测定系统)。
本申请实施方式的检测系统包括上述任一实施方式的液路系统、检测组件和控制器,检测组件构造成在进行指定反应的期间检测来自反应装置的信号,控制器构造成控制泵组件和流动路径选择阀以使存储器中的液体通过第一流道朝向反应装置流动,并且构造成控制泵组件和流动路径选择阀以使存储器中的液体通过第二流道朝向反应装置流动、以及控制检测组件在存储器的液体流过反应装置时或者在存储器的液体流过反应装置之后检测来自反应装置的信号。包含上述任一液路系统的检测系统,能实现对反应装置不同部分/区域的不同反应进程的独立操控,且制备成本低。
以上任一实施方式的液路系统或者任一实施方式的检测系统在核酸序列测定中的应用。
本申请实施方式提供一种流动路径选择阀,流动路径选择阀被构造成在第一阀位置和第二阀位置之间切换,流动路径选择阀设有公共端口、多个第一端口、多个第二端口和多个连通槽,连通槽可选择地连通公共端口和第一端口或者第一端口和第二端口,在流动路径选择阀处于第一阀位置的情况下,第一端口与第二端口通过连通槽连通,在流动路径选择阀处于第二阀位置的情况下,第一端口与公共端口通过连通槽连通。该流动路径选择阀可以实现对多条液路(流路/流动路径)的三通控制,特别适用于包含多条液路、需要独立或并行控制多条液路的系统。
上述任一实施方式的流动路径选择阀,流动路径选择阀位于第一阀位置情况下,每个第一端口与对应的第二端口通过对应的连通槽连通,流动路径选择阀位于第二阀位置的情况下,每个第一端口与公共端口通过对应的连通槽连通,这样使得流动路径选择阀具有两个或两个以上的通路;该流动路径选择阀,适用于任何的需要利用三通阀特别是多个三通阀的液路系统,例如涉及需改变一个或多个流动路径的方向和/或分配多种液体/溶液的液路系统。应用该流动路径选择阀于包含多条液路/流动路径的液路系统,能够实现对该些多条液路的独立或并行地三通控制,可以避免液路系统中同时设置多个三通阀,从而使得液路系统成本降低,体积减小,试剂消耗量减少,可靠性提高以及便于维护维修和操控。上述任一该流动路径选择阀和/或任一包含该流动路径选择阀的液路系统特别适用于包含多条流动路径、且对流体控制和输送有高精度要求的系统,如测序系统(核酸序列测定系统)。包含上述任一流动路径选择阀的测序系统,能实现对流动池不同部分/区域的不同反应进程的独立操控,且制备成本低。
本申请实施方式的液路系统包括:多条流动路径,在流动池安装于液路系统中时与流动池流体地连接,以支撑目标分析物;与流动路径连接的流动路径选择阀,流动路径选择阀包括歧管和第一阀芯,歧管设有公共端口、多个第一端口和多个第二端口,第一阀芯设有连通槽,第一阀芯可相对歧管转动或滑动,以使流动路径选择阀在第一阀位置和第二阀位置之间切换,从而在流动路径之间进行选择,在流动路径选择阀处于第一阀位置的情况下,第一端口与第二端口通过连通槽连通,在流动路径选择阀处于第二阀位置的情况下,第一端口与公共端口通过连通槽连通;泵,在流动池安装于液路系统中时与流动池流体地连接,并且在分析操作期间使液体流动通过流动路径选择阀所选择的流动路径;以及控制电路,操作性地耦合流动路径选择阀,控制电路用于控制流动路径选择阀选择指定的流动路径。
本申请实施方式的测序系统包括上述任一实施方式的液路系统。上述实施方式的液路系统,利用流动路径选择阀能够实现对该些多条液路的独立或并行地三通控制,可以避免液路系统中同时设置多个三通阀,从而使得液路系统成本降低,体积减小,试剂消耗量减少,可靠性提高以及便于维护维修和操控。上述的液路系统特别适用于包含多条流动路径、且对流体控制和输送有高精度要求的系统,如测序系统(核酸序列测定系统)。包含上述液路系统的测序系统,能实现对流动池不同部分/区域的不同反应进程的独立操控,且制备成本低。
本申请实施方式的控制系统实现测序的方法,系统包括多条流动路径、与该多条流动路径连接的流动池、流动路径选择阀和泵、第一存储器以及第二存储器,流动路径选择阀包括歧管和第一阀芯,歧管设有公共端口、多个第一端口和多个第二端口,第一阀芯设有连通槽,第一阀芯可相对歧管转动或滑动,以使连通槽选择性地连通公共端口和第一端口或者第一端口和第二端口,从而选择不同流动路径,第一存储器存储待测样品溶液,第一存储器与第二端口连接,第二存储器存储反应试剂,第二存储器与公共端口连接,第一存储器承载第一反应液,第一反应液包含核酸分子,第二存储器承载第二反应液,第二反应液包含进行核酸测序所需的成分,泵用于使液体流动通过流动路径选择阀所选择的流动路径,方法包括:使流动路径选择阀切换到第一阀位置,以使连通槽连通第一端口和第二端口以连通第一存储器和流动池;在流动路径选择阀处于第一阀位置的情况下,控制泵工作以使第一反应液进入流动池以进行第一反应,第一反应包括使至少一部分核酸分子连接到流动池;使流动路径选择阀切换至第二阀位置,以使连通槽连通第一端口和公共端口以连通第二存储器和流动池;在流动路径选择阀处于第二阀位置的情况下,控制泵工作以使第二反应液进入流动池以进行第二反应,第二反应包括使进行第一反应之后的流动池中的核酸分子与第二反应液相互作用发生聚合反应并检测来自该反应的信号,以实现该核酸分子的序列测定。
本申请实施方式的测定核酸序列的方法,包括:将设有第一流道和第二流道的流动路径选择阀转动至第一阀位置,以连通第一存储器和反应装置,第一存储器承载第一反应液,第一反应液包含核酸分子;在流动路径选择阀处于第一阀位置的情况下,使第一反应液经过第一流道进入反应装置以进行第一反应,第一反应包括使至少一部分核酸分子连接到反应装置;流动路径选择阀转动至第二阀位置,以连通第二存储器和反应装置,第二存储器承载第二反应液,第二反应液包含进行核酸测序所需的成分;在流动路径选择阀处于第二阀位置的情况下,使第二反应液经过第二流道进入反应装置以进行第二反应,第二反应包括使进行第一反应之后的反应装置中的核酸分子与第二反应液相互作用发生聚合反应并检测来自该 反应的信号,发生聚合反应并检测来自该反应的信号,以实现该核酸分子的序列测定。
上述任一实施方式的方法通过设计和控制液路系统,包括配置包含多个独立流道的流动路径选择阀并控制该流动路径选择阀处于第一阀位置或者第二阀位置来利用指定的流道连通溶液存储器和反应装置,来实现多种反应的进行;该方法通过配置特定的流动路径选择阀,集成并简化了多种反应的液路系统,使得简单操控流动路径选择阀或者包含该流动路径选择阀的液路系统就能够实现多种反应,特别适用于涉及多种反应的自动化生物分子检测系统,例如核酸测序系统。
该方法通过使流动路径选择阀处于指定的阀位置连通指定流道来进行多种反应,能够实现涉及固相载体的核酸测序,包括将核酸分子连接或固定到固相载体表面以及利用边合成边测序(Sequencing by Synthesis,SBS)或者边连接边测序(Sequencing by Ligation,SBL)对固相载体表面上的核酸分子进行序列测定。自动化实现该方法所要求的硬件配置简单且容易实现,利于批量制备和工业化。
本申请实施方式的核酸序列测定系统包括相连接的液路系统、检测组件和控制器,所称的液路系统包括流体网络以及与流体网络连通的泵组件,所称的流体网络包括第一存储器、第二存储器、流动路径选择阀和反应装置,流动路径选择阀设有第一流道和第二流道,第一流道连通第一存储器和反应装置,第二流道连通第二存储器和反应装置,检测组件构造成在进行指定反应的期间检测来自反应装置的信号,控制器构造成控制所称的液路系统和检测组件以进行上述任一实施方式中的核酸序列测定方法的步骤。
本申请实施方式的一种计算机可读存储介质,用于存储供计算机执行的程序,执行程序包括完成上述任一实施方式中的核酸序列测定的方法。
本申请提供一种配置成执行上述任一实施方式中的核酸序列测定方法的系统。本申请实施方式的一种包含指令的计算机程序产品,计算机执行程序时,包括完成上述任一实施方式中的核酸序列测定的方法。本申请实施方式的一种核酸序列测定系统,包括上述任一实施方式中的计算机程序产品。
上述任一实施方式中的测定核酸序列的方法、系统、计算机可读存储介质和计算机程序产品,利用控制流动路径选择阀以对第一流道和第一流道进行独立地或并行地控制,特别适用于涉及多处三通控制的流体系统,可以有效地减少涉多处分流和合流的液路中所需配置的阀体数量,从而使得能够实现多种反应的同时也易于配置相应的硬件结构来实现自动化和产业化。一般地,能实现上述方法的包含该流动路径选择阀的液路系统或设备的制备成本低,体积小,试剂消耗量少,可靠性高而且便于维护维修和操控;利用包含上述任一流动路径选择阀或者任一液路系统的自动化测序系统,通过使流动路径选择阀处于不同的阀位置来控制和选择流道,可以实现对不同液体的流向进行独立控制、操作,使得核酸分子的序列测定更加容易实现。
本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实施方式的实践了解到。
附图说明
图1是本申请实施方式的流动路径选择阀的分解示意图;
图2是本申请实施方式的液路系统的结构示意图;
图3是本申请实施方式的定子和转子配合的立体示意图;
图4是本申请实施方式的转子位于第一阀位置的示意图;
图5是本申请实施方式的转子位于第二阀位置的示意图;
图6是本申请实施方式的定子的立体示意图;
图7是本申请实施方式的转子的立体示意图;
图8是本申请实施方式的流动路径选择阀部分内部的结构示意图;
图9是本申请实施方式的流动路径选择阀的平面示意图;
图10是图9的流动路径选择阀沿A-A向的截面示意图;
图11是本申请实施方式的流动路径选择阀的另一个分解示意图;
图12是本申请实施方式的流动路径选择阀的另一个剖面示意图;
图13是本申请实施方式的定子和阀头配合的底面示意图;
图14是本申请实施方式的定子和阀头配合的侧面示意图;
图15是本申请另一实施方式的定子的立体示意图;
图16是本申请另一实施方式的转子的立体示意图;
图17是本申请实施方式的液路系统的另一个结构示意图;
图18是本申请实施方式的液路系统的又一个结构示意图;
图19是本申请实施方式的液路系统的又一个结构示意图;
图20是本申请实施方式的测序方法的流程示意图;
图21是本申请实施方式的核酸序列测定系统的模块示意图;
图22是本申请实施方式的核酸序列测定系统的另一个模块示意图;
图23是本申请实施方式的测序方法另一个流程示意图;
图24是本申请实施方式的测序方法又一个流程示意图;
图25是本申请实施方式的流动路径选择阀的分解示意图;
图26是本申请实施方式的液路系统的结构示意图;
图27是本申请实施方式的流动路径选择阀的立体示意图;
图28是本申请实施方式的歧管的立体示意图;
图29是本申请实施方式的歧管的侧面示意图;
图30是图29的歧管沿A-A向的截面示意图;
图31是本申请实施方式的第一阀芯的平面示意图;
图32是本申请实施方式的第二阀芯的平面示意图;
图33是本申请实施方式的第一阀芯与第二阀芯配合并位于第一位置的示意图;
图34是本申请实施方式的第一阀芯与第二阀芯配合并位于第二位置的示意图;
图35是本申请实施方式的滑块的立体示意图;
图36是本申请实施方式的壳体的结构示意图;
图37是本申请实施方式的流动池组件的结构示意图;
图38是本申请实施方式的液路系统的结构示意图;
图39是本申请实施方式的系统的结构示意图;
图40是本申请实施方式的方法的流程示意图;
图41是本申请实施方式的液路系统的模块示意图;
图42是本申请实施方式的方法的流程示意图;
图43是本申请实施方式的方法的流程示意图。
主要元件符号说明:
流动路径选择阀10、液路系统12、泵组件14、公共端口16、第一端口18、第二端口20、连通槽21、第一连通槽22、定子24、转子26、第二连通槽28、定子端面30、转子端面32、阀体34、阀头36、第一接口38、第二接口40、第三接口42、凹槽44、凸缘46、顶面48、侧面50、定位结构52、端盖53、定位销54、第一紧固件55、驱动部件56、第二紧固件58、流体网络60、反应装置62、存储器64、第一存储器66、第二存储器68、第一反应装置70、第二反应装置72、第一反应区域78、第二反应区域80、三通阀82、多通阀84、进液口86、出液口88、集液器89、核酸序列测定系统90、检测组件92、控制器94、第一控制模块96、第二控制模块98、第三控制模块100、第四控制模块102、第三存储器104、第四存储器106。
流动路径选择阀120、液路系统122、泵142、公共端口162、第一端口182、第二端口220、连通槽212、第一连通槽222、歧管242、第一阀芯262、第二连通槽232、第二阀芯282、第一通道320、第二通道322、第三通道342、容腔362、第一连接口382、第二连接口420、第三连接口422、紧固件552、驱动部件562、滑块572、壳体582、导向槽592、连接部620、导轨部612、流动池组件12012、多条流动路径12022、流动池622、控制电路632、存储器642、第一存储器662、第二存储器682、第一流动池720、第二流动池722、第一反应区域782、第二反应区域820、试剂选择阀842、进液口862、出液口882、集液器892、测序系统920。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。另外,下面结合附图描述的本申请的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请的实施方式,而不能理解为对本申请的限制。
在本申请中,“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性、顺序或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中,除非另有限定,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直 接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本申请中,所称的“核酸序列测定”、“序列测定”和“测序”是等同的,包括DNA测序和/或RNA测序,包括长片段测序和/或短片段测序;所称的“序列测定反应”同测序反应。一般地,在核酸序列测定中,通过一轮测序反应能够识别/测定模板核酸上的一个碱基/核酸苷,所称碱基选自A、T、C、G和U中的至少一种。在SBS和/或SBL的测序反应中,所称的一轮测序反应包括延伸反应(碱基延伸)、信号检测(如拍照/图像采集)和基团切除(切除可检测基团和/或阻断基团)。所称的“核苷酸类似物”即底物,也称为可逆终止子(reversible terminator),为A、T、C、G和/或U核苷酸的类似物,能够遵循碱基互补原则与特定类型的碱基配对、同时能够阻断或抑制核苷酸/底物结合到模板链的下一个核苷酸位置。一轮测序反应包括一个或几个由延伸反应(碱基延伸)、信号检测和基团切除组成的重复反应;例如,四种核苷酸类似物带有相同的可检测标记,如带有相同的荧光分子,一轮测序反应包括顺序进行的、对应四种核苷酸的四个重复反应;再例如,四种核苷酸类似物带有两种信号可检测区分开的可检测标记,两两所带的可检测标记相同,一轮测序反应包括两个重复反应,即两种带有不同可检测标记的核苷酸于相同反应体系中进行延伸反应、信号检测和基团切除,两个重复反应实现一轮测序反应完成模板的一个位置的碱基类型识别;又例如,四种核苷酸类似物分别带有信号可检测区分开的四种可检测标记,或者四种核苷酸类似物中的三种分别带有信号可检测区分开的三种可检测标记、另一种核苷酸类似物不带可检测标记,一轮测序反应包括该四种核苷酸类似物于相同反应体系中进行一个重复反应。
实施方式10
请参阅图1-图2,本申请实施方式提供一种流动路径选择阀10,该流动路径选择阀10设有多个流道,该流动路径选择阀10可以应用于液路系统12,或者说,液路系统12包括流动路径选择阀10,实现合流、分流、流路切换和/或流量的控制。
请参阅图3-图5,本申请实施方式的流动路径选择阀10被构造成在第一阀位置和第二阀位置之间转动,流动路径选择阀10具有公共端口16、多个第一端口18、多个第二端口20和多个连通槽21。连通槽21可选择地连通公共端口16和第一端口18或者第一端口18和第二端口20。
在流动路径选择阀10处于第一阀位置的情况下,第一端口18与第二端口20通过连通槽21连通,形成有第一流道。在流动路径选择阀10处于第二阀位置的情况下,第一端口18与公共端口16通过连通槽21连通,形成有第二流道。
本申请实施方式的流动路径选择阀10和液路系统12中,流动路径选择阀10处于第一阀位置的情况下,每个第一端口18与对应的第二端口20通过对应的连通槽21连通,流动路径选择阀10处于第二阀位置的情况下,每个第一端口18与公共端口16通过对应的连通槽21连通,这样使得流动路径选择阀10具有两个或两个以上的通路;该流动路径选择阀10,适用于任何的需要利用三通阀特别是多个三通阀的液路系统,例如涉及需改变一个或多个流路的方向和/或分配多种液体/溶液的液路系统。应用该流动路径选择阀于包含多条液路/流路的液路系统,能够实现对该些多条液路的独立或并行地三通控制,可以避免液路系统12中同时设置多个三通阀,从而使得液路系统12成本降低,体积减小,试剂消耗量减少,可靠性提高以及便于维护维修和操控。
具体地,公共端口16的数量为一个,公共端口16可以作为流动路径选择阀10的液体入口或者出口。或者说,液体可以从公共端口16进入或流出流动路径选择阀10中,从而实现分流或者并流。这里,公共端口16作为流动路径选择阀10的液体入口,液体可以从公共端口16进入流动路径选择阀10中。公共端口16的形状可以为圆形、多边形等规则形状,也可以为不规则形状。本申请实施方式中,为了便于公共端口16形成、制造和/或与常见的管道连接,公共端口16呈圆形。
多个第二端口20与多个第一端口18一一对应。多个连通槽21与多个第一端口18一一对应。第一端口18的数量可以为2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个或者更多。如图6所示的实施方式中,第一端口18的数量为8个,以适配该流动路径选择阀10上游或下游的包含8个出口或入口的元件或装置。如图2所示,液体从公共端口16进入流动路径选择阀10中,从8个第一端口18流出,进而进入包含8条通道或者8个反应区域的反应装置62,如此,能实现对该反应装置62的该8条通道或者8个反应区域进液的并行控制。第一端口18的形状可以为圆形、多边形等规则形状,也可以为不规则形状。本申请实施方式中,第一端口18呈圆形。第一端口18可以作为流动路径选择阀10的液体出口,也可以作为入口。
类似地,本实施方式对第二端口20的数量也不作限制,第二端口20的数量可以为2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个或者更多。如图6所示的实施方式中,第二端口20的数量为8个,以适配该流动 路径选择阀10上游或下游的包含8个出口或入口的元件或装置,如图2中的位于流动路径选择阀10下游的包含8条通道或者8个反应区域的反应装置62,以实现对该反应装置62的该8条通道或者8个反应区域进液的并行控制。第二端口20的数量和第一端口18的数量相等。第二端口20的形状可以为圆形、多边形等规则形状,也可以为不规则形状。本申请实施方式中,第二端口20呈圆形。第二端口20可以作为流动路径选择阀10的液体入口,也可以作为出口。为了制造方便,第二端口20的尺寸可以与第一端口18的尺寸相同。
连通槽21的数量和第一端口18和/或第二端口20的数量相同。本申请实施方式中,连通槽21的数量也为8个。连通槽21的形状不作限制,只要能使得流动路径选择阀10处于第一阀位置时,连通第一端口18和第二端口20就行,例如可以成弧形或者长方形等形状。
如图4所示,在第二阀位置时,公共端口16与每个第一端口18通过对应的一个连通槽21连通,此时,液体可以从公共端口16进入流动路径选择阀10内,经过连通槽21后从第一端口18流出。或者说,在第二阀位置时,液体从一个公共端口16进入流动路径选择阀10内,从多个第一端口18流出。也即是说,流动路径选择阀10具有一通路进液多通路出液的功能。
如图5所示,在第一阀位置时,每个第一端口18与对应的一个第二端口20连通,此时,液体从第一端口18进入流动路径选择阀10内,并从对应的第二端口20流出。也即是说,该流动路径选择阀10还具有多通路同时进液,多通路同时出液的功能。
本申请实施方式不对第一阀位置和第二阀位置之间的角度做具体限定。一般地,第一阀位置和第二阀位置的角度与第一端口18、第二端口20和/或连通槽21的位置分布和数目有关。在一个例子中,第一端口18、第二端口20和连通槽21的数目均为8个,流动路径选择阀10位于第一阀位置时,流动路径选择阀10顺时针或者逆时针转过15度可以转动至第二阀位置。
本申请实施方式中,流动路径选择阀10处于第一阀位置的情况下,第一端口18和第二端口20均与公共端口16隔断;在流动路径选择阀10处于第二阀位置的情况下,公共端口16和第一端口18均与第二端口20隔断,以形成有独立的第一流道或者第二流道。第一流道和第二流道均为多个,如此,利于实现多个反应区域进出液的并行操控,也利于实现反应区域上不同反应进程进出液的独立操控。
在一些实施方式中,流动路径选择阀10可以处于第三阀位置,在此情况下,公共端口16、多个第一端口18和多个第二端口20相互隔断。如此,在流动路径选择阀10处于第三阀位置的情况下,该流动路径选择阀10还可以实现控制液体阻断的功能。
在此实施方式中,流动路径选择阀10具有三种模式,也即,流动路径选择阀10位于第一阀位置时,第一端口18和第二端口20连通的模式;流动路径选择阀10位于第二阀位置时,公共端口16和第一端口18连通的模式;流动路径选择阀10位于第三阀位置时,公共端口16、第一端口18和第二端口20相互隔断的模式。
若无另外说明,本文所称的多个端口“隔断”指多个端口之间不能连通,或者说,液体不能从指定的一个或多个端口进入、从指定的另外一个或多个端口流出。
请参阅图6及图7,在某些实施方式中,流动路径选择阀10包括定子24和与定子24相对设置的转子26,定子24具有公共端口16、多个第一端口18和多个第二端口20。转子26设有多个连通槽21的至少一部分。如此,在转子26转动的过程中,连通槽21可以连通公共端口16和第一端口18,或者可以连通第一端口18和第二端口20,使得液体可以从定子24进入流动路径选择阀10内,并且从定子24流出流动路径选择阀10。
具体地,转子26和定子24同轴设置,或者说,转子26的中心轴线和定子24的中心轴线重合。可以理解,转子26可以相对于定子24转动。进一步地,转子26相对于定子24在第一阀位置和第二阀位置之间转动。
若无另外说明,所说的流动路径选择阀10在第一阀位置和第二阀位置之间转动,一般是通过转动流动路径选择阀10的转子26实现,一般不是通过转动流动路径选择阀10整体来实现转动。
另外,转子26设有多个连通槽21的至少一部分指的是:在多个连通槽21中,连通槽21的部分数目或者全部数据可以设置在转子26上,连通槽21的部分结构或者全部结构可以设置在转子26上。
本申请实施方式中,连通槽21可以呈折弯形,弯曲形等形状,在此不限制连通槽21的具体形状。
在某些实施方式中,连通槽21包括可连通的第一连通槽22和第二连通槽28,第一连通槽22和第二连通槽28分别设于转子26和定子24。如此,连通槽21更加容易形成。
本申请实施方式中,多个第一连通槽22沿转子26的周向间隔排布。多个第二连通槽28以公共端口16为中心呈放射状排布。
在其他实施方式中,第一连通槽22可以省略,此时,连通槽21包括第二连通槽28,由于第二连通槽28设于定子24上,因此,连通槽21的全部结构设置在定子24上,或者说,定子24设有连通槽21。 在此情况下,第一端口18和第二端口20可以均设置在转子26上,公共端口16设在定子24上。连通槽21可以设为第一部分和第二部分,第一部分与第二部分隔断设置。第一部分的一端可以与公共端口16保持连通,另一端在转子26转动的过程中与第一端口18选择性地连通。第二部分在转子26转动的过程中与第一端口18和第二端口20选择性地连通,从而使得第一端口18和第二端口20连通。
当然,类似地,第二连通槽28可以省略,此时,连通槽21包括第一连通槽22,由于第一连通槽22设于转子26上,因此,连通槽21的全部结构设置在转子26上,或者说,转子26设有连通槽21。在此情况下,第一端口18、第二端口20和公共端口16可以均设置在定子24上,连通槽21可以设为第一部分和第二部分,第一部分与第二部分隔断设置。第一部分的一端可以与公共端口16保持连通,另一端在转子26转动的过程中与第一端口18选择性地连通。第二部分在转子26转动的过程中与第一端口18和第二端口20选择性地连通,从而使得第一端口18和第二端口20连通。
在某些实施方式中,一个连通槽21由一个第一连通槽22和一个第二连通槽28构成,一个第一连通槽22具有两端,每个第二连通槽28的一端连通一个第一端口18、另一端可选择地连通一个第二端口20,一个第二连通槽28具有两端,每个第二连通槽28的一端与公共端口16连通、另一端可选择地连通一个第一端口16。如此,第二连通槽28的设计使得公共端口16与第一端口18通过转动流动路径选择阀10容易连通,进而,包含第一连通槽22和第二连通槽28的连通槽21能使得便于控制该流动路径选择阀10,使旋转该流动路径选择阀10既能实现上述指定的功能也便于制备。
具体地,流道28的数量与第一端口18的数量相同,本申请实施方式中,第二连通槽28的数量为8条。当然,在其他实施方式中,流道28的数量可以为2个、3个、4个、5个、6个等其他数量。
请参阅图6及图7,在某些实施方式中,定子24包括定子端面30,转子26包括转子端面32,定子端面30和转子端面32贴合。第二连通槽28形成在定子端面30。第一连通槽22形成在转子端面32。如此,转子端面32和定子端面30贴合可以防止液体渗漏,第二连通槽28形成在定子端面30,第一连通槽22形成在转子端面32,这样使得第二连通槽28和第一连通槽22更加容易制造形成,可以降低定子24和转子26的制造成本。
在某些实施方式中,多个第一端口18和多个第二端口20均环绕公共端口16设置。如此,液体从公共端口16进入时可以向四周流动以从第一端口18流出,有利于液体更加均匀地流动。另外,第二端口20环绕公共端口16可以防止第二端口20与公共端口16干涉。
在某些实施方式中,多个第一端口18沿定子24或转子26的周向间隔排布。如此,第一端口18的排布方式可以合理地利用定子24的空间,避免第一端口18集中,这样可以减小定子24的体积。进一步地,多个第一端口18沿定子24的周向均匀间隔排布,或者说,沿定子24的周向,相邻的两个第一端口18之间的间距相等。
在某些实施方式中,多个第二端口20沿定子24或转子26的周向间隔排布。如此,第二端口20的排布方式可以合理地利用定子24的空间,避免第二端口20集中,这样可以减小定子24的体积。进一步地,多个第二端口20沿定子24的周向均匀间隔排布,或者说,沿定子24的周向,相邻的两个第二端口20之间的间距相等。
如图6所示,在某些实施方式中,多个第一端口18和多个第二端口20位于同一圆周上。或者说,多个第一端口18和多个第二端口20排布呈圆环形。如此,第一端口18和第二端口20更加容易开设。进一步地,第一端口18和第二端口20交替设置,这样使得转子26在转动的过程中,流动路径选择阀10更加容易从第一阀位置切换到第二阀位置。
在某些实施方式中,流动路径选择阀10具有中心轴,多个第一端口18间隔排布于以流动路径选择阀10的中心轴为轴心线的圆平面上。如此,第一端口18和第二端口20更加容易开设。
进一步地,多个第二端口20间隔排布于以流动路径选择阀10的中心轴为轴心线的圆平面上。
请参阅图1,在某些实施方式中,流动路径选择阀10包括阀体34,定子24和转子26均容置在阀体34中。如此,阀体34作为流动路径选择阀10的载体,阀体34可以便于定子24、转子26以及流动路径选择阀10的其他零部件的安装。
具体地,阀体34可以采用金属等材料制成,从而可以提高阀体34的强度,使得阀体34可以保护转子26和定子24,从而提高流动路径选择阀10的寿命。阀体34的外形呈圆柱形、长方体等形状,阀体34的外形可以根据实际需求设计呈不同的形状,在此不限制阀体34的外形。
请参阅图1及图8,在某些实施方式中,流动路径选择阀10包括阀头36,阀头36覆盖定子24并设置在阀体34上,阀头36具有第一接口38、第二接口40和第三接口42,第一接口38与公共端口16连通,第二接口40与第一端口18连通,第三接口42与第二端口20连通。如此,阀头36的接口可以连接外部管道,使得流动路径选择阀10可以控制液体的分配。
具体地,请结合图9及图10,阀体34的边缘具有凹槽44,阀头36的边缘具有凸缘46,凸缘46卡 在凹槽44中以使阀头36与阀体34配合得更加紧凑。
第一接口38可以为螺纹接口,或者说,外部管道等部件可以通过螺合的方式与流动路径选择阀10连接。螺纹接口不仅可以防止液体从第一接口38渗漏,还可以使得外部管道快速地与流动路径选择阀10拆装。类似地,第二接口40和第三接口42也可以为螺纹接口。
阀头36为盖状零件,阀头36包括顶面48和连接顶面48的侧面50,侧面50相对于顶面48倾斜设置。第一接口38和第二接口40均设置在顶面48,第三接口42设置在侧面50。这样使得各个接口的位置分散,避免接口之间相互干涉。
请参阅图8,在某些实施方式中,流动路径选择阀10包括定位结构52,定位结构52用于定位阀头36和定子24。如此,定位结构52使得阀头36和定子24之间的位置更加准确,使得阀头36上的接口和对应的端口可以连通,有利于液体地流动。
具体地,在一个例子中,定位结构52包括定位销54,定位销54插设在阀头36和定子24中。本申请实施方式中,定位销54的数量为多个,多个定位销54可以限制阀头36和定子24的自由度,使得阀头36定位在定子24上。
如图1及图10所示,在某些实施方式中,流动路径选择阀10还包括端盖53和第一紧固件55,阀头36通过端盖53和第一紧固件55固定在阀体34上。端盖53可以呈环形片状,第一紧固件55可以为螺钉。
在一个例子中,流动路径选择阀10在组装的过程中,先将定子24和转子26安装到阀体34中,然后将阀头36安装在阀体34上,并且使阀头36和定子24定位,之后将端盖53放置在阀头36上,最后通过第一紧固件55穿过端盖53和阀头36,并与阀体34拧紧,从而使得阀头36固定在阀体34上。
请参阅图11-图14,在某些实施方式中,阀头46和定子24可以为一体结构。或者说,阀头46和定子24是不可以拆卸的。例如,阀头46和定子24可以采用同一基材通过去除材料的方式形成。在这样的实施方式中,定位结构52可以省略。或者说,阀头和定子无需采用定位结构52安装一起。
需要指出的是,图11-图14的实施方式的流动路径选择阀的其他解释说明请参考图1-图10实施方式的流动路径选择阀中的相同或类似部分,在此不再赘述。
请再次参阅图1,在某些实施方式中,流动路径选择阀10包括与转子26连接的驱动部件56,驱动部件56设置在阀体34上,驱动部件56用于驱动转子26转动。如此,驱动部件56可以驱动转子26转动,使得转子26可以位于不同的位置,以使流动路径选择阀10实现不同的功能。
具体地,驱动部件56可以为电机,电机的转动部分与转子26连接。驱动部件56可以通过第二紧固件58与阀体34固定,从而使得驱动部件56与阀体34之间的相对位置固定。
请参阅图15-16,图15-16分别是本申请另一个实施方式的定子204和转子206的立体示意图。在此实施方式中,转子206具有公共端口106、多个第一端口108和多个第二端口200,定子204设有多个连通槽202的至少一部分。或者说,公共端口106、第一端口108和第二端口200形成在转子206上,多个连通槽202的至少一部分连通槽202形成在定子204上。在此实施方式中,公共端口106、第一端口108和第二端口200的其他解释说明可以参考以上任一实施方式的定子24和转子26的解释说明,在此不再赘述。例如,定子204设有多个连通槽202的至少一部分指的是:在多个连通槽202中,连通槽202的部分数目或者全部数据可以设置在定子204上,连通槽202的部分结构或者全部结构可以设置在定子204上。
请再次参阅图2,本申请实施一个实施方式的液路系统12包括以上任一实施方式的流动路径选择阀10、泵组件14和流体网络60,流体网络60包括存储器64、第一流道、第二流道和反应装置62,第一流道和第二流道各自独立地流动连通存储器64和反应装置62,泵组件14与流动路径选择阀10连通。泵组件14与流体网络60连通。流动路径选择阀10被构造成在第一阀位置和第二阀位置之间转动,在流动路径选择阀10处于第一阀位置的情况下,泵组件14诱导存储器64中的液体通过第一流道朝向反应装置62流动,在流动路径选择阀10处于第二阀位置的情况下,泵组件14诱导存储器64中的液体通过第二流道朝向反应装置62流动。
本申请实施方式的液路系统12中,利用流动路径选择阀10可以对第一流道和第一流道独立或并行地三通控制,可以避免液路系统12中同时设置多个三通阀,从而使得液路系统12成本降低,体积减小,试剂消耗量减少,可靠性提高以及便于维护维修和操控。上述的液路系统12特别适用于对流体控制和输送有高精度要求的系统,如测序系统。
具体地,泵组件14可以为液路系统1212提供动力,使得液体可以流动。泵组件14可以包含多个泵,例如两个,其中一个泵可以与公共端口16连通,另一个泵与第二端口20连通,实现分流或者并流。与公共端口16连通的泵可以为液体提供从公共端口16至第一端口18的动力,与第二端口20连通的泵可以为液体提供从第二端口20至第一端口18的动力。
在一个具体实施方式中,第一端口18的数目为8,泵组件14包含与该第一端口18数目相等的8个 泵,例如为负压八联泵,该负压八联泵位于液路系统1212的下游,具体地,位于反应装置62的下游,该八联泵能够独立地为通过该流动路径选择阀10后的一进八出第一流道或者八进八出第二流道中的流体提供负压,使得流体网络60中各流道流体的动力大小能够独立地控制,利于精细控制各流道流体的流量和/或流速。
存储器64可以存储溶液,所称的溶液包括多种,包括反应液、缓冲液、清洗溶液和/或纯净水等,包括不同反应或者一个反应不同步骤的试剂,包含该泵组件14的液路系统12可以使得一种或多种溶液依次或者同时朝向反应装置62流动。
在某些实施方式中,存储器64包括第一存储器66和第二存储器68,第一存储器66承载生物样品溶液,所第二存储器68承载反应液。在流动路径选择阀10处于第一阀位置的情况下,流动路径选择阀10连通第一存储器66和反应装置62,泵组件14诱导生物样品溶液通过第一流道朝向反应装置62流动。在流动路径选择阀10处于第二阀位置的情况下,流动路径选择阀10连通第二存储器68和反应装置62,泵组件14诱导反应液通过第二流道朝向反应装置62流动。
也即是说,流动路径选择阀10可以使得反应液和生物样品溶液独立、分时地进入反应装置62,以顺序实现相应的反应,例如实现样本加载反应(核酸的固定和/或杂交)以及测序反应。
示例性地,第一反应例如为固定和/或杂交反应,即将待测核酸固定或者连接到反应装置62的通道或反应区域上,生物样品溶液为包含待测核酸的溶液,该生物样品溶液可以依次经过第二端口20和第一端口18进入反应装置62,以进行该第一反应。在一个示例中,反应装置62为类似于三明治的、具有上中下三层的结构,或者为具有上下两层的结构,上层(靠近物镜)为透光的玻璃层,中层或者下层为透光的玻璃层或者为不透光的基底层,中层或者下层设有阵列排布的多个通道,通道能够容纳液体为反应提供物理空间,每个通道具有独立的进液口和出液口,通道的数目与第一端口18的数目相等,多个生物样品溶液可以同时且流体独立地经过一个第二端口20和一个第一端口18进入到反应装置62的一个通道中,因而,该流动路径选择阀10或者包含该流动路径选择阀10的液路系统12能够不需结合其它手段(如标签标记不同的生物样品)实现多种生物样品的加载和检测分析。具体地,这里的反应装置62例如为表面具有功能基团的固相基底和/或表面连接有探针的固相基底,表面具有功能基团的固相基底和/或表面连接有探针的固相基底一般也称为芯片或微球,例如,通道的上表面(上层玻璃层的下表面)和/或通道的下表面(中层或者下层结构的上表面)上具有功能基团或者连接有探针(寡核苷酸),所称的功能基团能够连接待测核酸,和/或所称探针的至少一部分能够与待测核酸互补配对,以将待测核酸固定或连接到固相基底表面,以进行后续的对固定或连接在固相基底表面的待测核酸进行检测分析,例如进行测序反应。
第二反应例如为测序反应,即核酸序列测定反应,更具体地,为基于芯片检测利用可逆终止子的边合成边测序反应,相应地,所称的反应液包括一种或多种包含底物(可逆终止子)、聚合酶催化剂、切割试剂(基团切除试剂)、成像试剂和清洗试剂等多种试剂,各种试剂/反应液可以依次或者同时经过公共端口16和第一端口18进入反应装置62,以进行第二反应,具体地,相应试剂顺序或者同时经过流动路径选择阀10后可以流至反应装置62,以在反应装置62进行多个反应步骤,以实现所称的测序反应;所称的反应装置62例如为表面连接有待测核酸的固相基底,该表面连接有待测核酸的固相基底例如为芯片或微球。
通过控制一个流动路径选择阀10切换流道可实现在反应装置62中进行上述第一反应和第二反应,可使得包含第一反应和第二反应的核酸序列测定系统(集成系统)具有较简单的结构。而这样不需要在不同的系统/设备/装置中进行第一反应和第二反应,用户操作更简便,而且,搭建该集成的核酸序列测定系统的成本远低于搭建单独实现第一反应的核酸序列测定系统(样本加载装置)和单独实现第二反应的核酸序列测定系统的成本之和。
本申请实施方式的第一反应包括使生物分子连接至反应装置62中的反应,例如包括固定、杂交或者采样反应。所称的生物分子包括DNA和/或RNA等,包括核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸及其类似物,包括A、T、C、G和U及其类似物。其中,C表示胞嘧啶或者胞嘧啶类似物,G表示鸟嘌呤或者鸟嘌呤类似物,A表示腺嘌呤或者腺嘌呤类似物,T表示胸腺嘧啶或者胸腺嘧啶类似物,U表示尿嘧啶或者尿嘧啶类似物。所称的反应装置62提供生化反应场所,反应装置62具体地可以是芯片,反应装置62可拆装地连接到液路系统12中。
第二反应包括对连接至反应装置62中的生物分子进行检测的反应,例如,生物分子为核酸,第二反应可以为序列测定反应,即一般所称的测序,包括测定DNA或RNA等的一级结构或序列,包括测定给定的核酸片段的核苷酸/碱基的次序。第二反应可以包括一个或多个子反应。在一个例子中,对DNA进行序列测定,第二反应为测序,基于边合成边测序或者边连接边测序,具体地,例如基于芯片检测、利用带有可检测标记的改造的核苷酸,如利用带有检测标记的dNTP或dNTP类似物进行边合成边测序,该测序包括多个子反应,包括碱基延伸反应、采集信号及检测基团切除,来实现待测核酸序列上一个位置 的碱基类型的测定;进行该多个子反应一次,可称为进行一个重复反应或一轮反应,测序包括多个重复反应或多轮反应,以测读得核酸分子(模板)的至少一段序列的核苷酸/碱基次序。所称的改造的核苷酸带有荧光分子,在特定情境中能被激发发出荧光以被光学系统检测到,该改造的核苷酸标记结合到待测核酸后,能够阻止碱基/核苷酸结合到待测核酸的下一个位置,例如为3'羟基末端带有可化学切割部分的dNTP或者具有能阻扰下一个核苷酸结合到待测核酸的分子构象的dNTP,dNTP或者dNTP类似物为四种分别包含碱基A、T/U、C和G的脱氧核糖核苷酸。
对于基于芯片检测的边合成边测序(SBS)或者边连接边测序(SBL),在聚合酶或者连接酶的作用下,碱基延伸反应包括在固定有待测核酸分子的反应装置62上、基于碱基互补原则使核酸苷(包括改造的核苷酸)结合到待测核酸分子上,并采集相应的反应信号。改造的核苷酸可以是带有可检测标记的核苷酸,该可检测标记使得改造的核苷酸在某些环境下可被检测到,例如带有荧光分子标记的核苷酸,在特定波长的激光的激发下,会发出荧光;一般地,对于SBS,该改造的核苷酸还具有抑制另外的核苷酸结合到相同核酸分子的下一个位置的功能,例如带有阻断基团,该阻断基团可以阻止其它核苷酸结合到该模板的下一个位置,以使每个延伸反应为单碱基延伸反应,以能够采集到相应的来自次单碱基延伸的信号,阻断基团例如为改造的连接在该核苷酸的糖基的3'位的叠氮基(-N 3)。
对生物分子的检测分析,一般地,先使生物分子连接至反应装置62,再在对连接至反应装置62的生物分子进行检测;具体地,在上述任一具体实施方式,先进行第一反应再进行第二反应,即测序反应在待测核酸连接到反应装置62之后进行。如此,利用该液路系统12,能够实现多类反应包括采样和样本检测于一个核酸序列测定系统中进行。
在某些具体实施方式中,第一反应为采样反应,第二反应为测序反应,先进行第一反应再进行第二反应,待测核酸分子包含于微量生物样品溶液中,例如为微升级别,例如为20微升;进行第一反应之前,已利用清洗溶液比如利用对后续反应不影响的溶液对该液路系统12进行清洗,液路系统12中充满清洗溶液;在启动第一反应之前,先打入一段空气,以隔开后续流入的生物样品溶液和已在液路系统中的清洗溶液,以免微量生物样品遭到扩散和/或稀释,影响待测核酸分子连接到反应装置62和后续的对待测核酸分子的检测,并且,隔开后续流入的生物样品溶液和已在液路系统中的清洗溶液,也利于观察进样情况,利于观察反应装置62例如包含多条通道的芯片是否正常、液路系统12是否正常等。
基底可以是任何可用于固定核酸序列的固体支持物,例如尼龙膜、玻璃片、塑料、硅片、磁珠等。基底表面上可以随机分布有探针,探针可以是一段DNA和/或RNA序列等,探针也可称为引物、捕获链或固定链。第一反应可将生物分子与探针固定连接,例如基于碱基互补原则,以使生物分子连接至反应装置62中。
采集信号包括采集结合到核酸分子的改造的核苷酸发出的信号,例如利用光学成像组件/系统对碱基延伸反应后的反应装置62中的特定区域进行激光照射,该特定区域中的荧光分子标记被激发发出荧光,进而对该区域进行拍照/图像采集,以将生化反应信号记录为图像信息。序列测定又包括将多轮/多次重复反应所获得的图像信息转化成序列信息,即基于图像信息确定碱基类型,即一般所称的碱基识别(base-calling)。
基团切除包括去除碱基延伸反应后,结合到核酸分子的改造的核苷酸上的可检测标记和/或阻断基团,以使得其它核苷酸(包括改造的核苷酸)能够结合到该核酸分子的下一个位置,进行下一个重复反应或下一轮反应。
在前一轮或者前一个子反应或者前一个步骤完成后且在后一轮或者后一个子反应或者下一个步骤开始前,还可以导入清洗试剂以除去反应装置62中或液路系统12中残留的未反应物质、干扰反应或信号采集的物质。
在某些实施方式中,流动路径选择阀10设于反应装置62的上游。如此,流动路径选择阀10可以控制溶液进入反应装置62,并且使得该液路系统12只需采用一个动力组件(例如泵组件)或者说只需能提供一个方向的动力就能控制多种溶液的进出实现多种反应,利于进一步减小该液路系统12的体积的同时提高其集成程度,利于工业化。
在某些实施方式中,泵组件14设于反应装置62的下游,提供负压。如此,泵组件14可以使得反应装置62以及流动路径选择阀10等元件形成负压,从而使得溶液进入反应装置62内。另外,泵组件14形成的负压可以去除反应装置62中的空气,避免空气影响反应装置62正常反应。包含该位于反应装置62下游的泵组件14的液路系统12,能够为多类多种反应的进出液提供统一的动力方向,特别适于包含有对压力敏感的元件/组件的液路系统12,如反应装置62为包含薄玻璃且利用胶粘接多层片状结构的芯片,该芯片可能还包含有独立的多个反应区/通道,动力/压力方向的变化容易使芯片变形或者发生液体漏液或串道现象。
请参阅图17,在某些实施方式中,反应装置62包括第一反应装置70和第二反应装置72,流动路径 选择阀10包括第一流动路径选择阀74和第二流动路径选择阀76,第一流动路径选择阀74和第二流动路径选择阀76分别连通第一反应装置70和第二反应装置72。如此,第一流动路径选择阀74和第二流动路径选择阀76可以独立地控制第一反应装置70和第二反应装置72的反应,有利于第一反应装置70和第二反应装置72交错进行不同的反应或者同一反应的不同步骤/子反应,提高反应效率。另外,包含流动路径选择阀10的液路系统12,结合该多个反应装置62或者具有多个独立反应区域的反应装置62,有利于提高检测通量和/或实现一次检测多种样本。
具体地,第一反应装置70和第二反应装置72可以分离结构,也可以一体结构。如图17所示的示例中,第一反应装置70和第二反应装置72是一体结构。第一反应装置70和/或第二反应装置72可以包括一个或多个反应区域。其中,每个反应区域均可以实现反应,反应区域可以是交叉、连续或分离的区域。
如图17的示例中,第一反应装置70包括八个第一反应区域78。八个第一反应区域78与第一流动路径选择阀74的八个第一端口18一一对应。八个第一反应区域78分离设置。类似地,第二反应装置72包括八个第二反应区域80。八个第二反应区域80与第二流动路径选择阀76的八个第二端口一一对应。八个第二反应区域80分离设置。
需要指出的是,第一流动路径选择阀74和第二流动路径选择阀76可以同时工作,也可以单独工作或者交错工作,从而使得第一反应装置70和第二反应装置72上的反应或步骤可以分时交错进行也可以同时进行,利于提高反应效率,节省检测试剂和/或时间的消耗。
请参阅图18,在某些实施方式中,液路系统12还包括设置在存储器64和流动路径选择阀10之间的三通阀82,三通阀82被构造成在第一位置和第二位置之间切换,在三通阀82处于第一位置的情况下,三通阀82连通存储器64和第一流动路径选择阀74,在三通阀82处于第二位置的情况下,三通阀82连通第二流动路径选择阀76。如此,三通阀82实现对第一流动路径选择阀74和第二流动路径选择阀76进液分时控制,从而能够实现对第一反应装置70和第二反应装置72的不同类别反应或者同一类别反应不同步骤的交错控制,有利于提高反应效率、节省时间。
例如,第一反应装置70和第二反应装置72中的一个进行第一反应,另一个进行第二反应。又如,第一反应装置70和第二反应装置72中的一个进行第二反应中的某个步骤,而另一个进行第二反应中的另一个步骤。
进一步地,在某些实施方式中,在三通阀82处于第一位置的情况下,三通阀82连通存储器64和第一流动路径选择阀74的公共端口,在三通阀82处于第二位置的情况下,三通阀82连通存储器64和第二流动路径选择阀76的公共端口。如此,经过三通阀82的液体可以通过第一流动路径选择阀74形成的第二流道或者第二流动路径选择阀76形成的第二流道进入反应装置62中以实现相应的反应。例如,经过三通阀82的液体通过第一流动路径选择阀74的第二流道进入第一反应装置70内实现第二反应(测序反应)。
请参阅图19,在某些实施方式中,液路系统12包括多通阀84,多通阀84设有多个进液口86和一个出液口88,出液口88可选择地连通其中一个进液口86,进液口86与三通阀82连通。如此,多通阀84的多个进液口86使得第一反应装置70或的第二反应装置72进入不同的液体,从而实现多轮/重复反应。
示例性地,在三通阀82连通第一流动路径选择阀74的第二流道和多通阀84的情况下,第一反应装置70可以实现第二反应,此时,在其中一个进液口86与出液口88切换连通时,可以实现多种试剂切换,从而实现第二反应装置72中的第二反应的指定过程或步骤,通过多通阀84的连通位置的切换,使得经过不同的进液口86的多种试剂可以按指定顺序进入第一反应装置70内,以实现第二反应。
可以理解,在三通阀82连通第二流动路径选择阀76的第二流道和多通阀84的情况下,经过多通阀84和三通阀82的试剂可以进入第二反应装置72内实现第二反应。
如图19所示,在某些实施方式中,液路系统12包括集液器89,集液器89收集反应装置62流出的液体。例如集液器89收集进行第一反应和第二反应后的液体。
请参阅图20,本申请还提供一种测定核酸序列的方法,其包括:S110,将设有第一流道和第二流道的流动路径选择阀10转动至第一阀位置,以连通第一存储器66和反应装置62,第一存储器66承载第一反应液,第一反应液包含核酸分子;S120,在流动路径选择阀10处于第一阀位置的情况下,使第一反应液经过第一流道进入反应装置62以进行第一反应,第一反应包括使至少一部分核酸分子连接到反应装置62;S130,将流动路径选择阀10转动至第二阀位置,以连通第二存储器68和反应装置62,第二存储器68承载第二反应液,第二反应液包含进行核酸测序所需的成分;S140,在流动路径选择阀10处于第二阀位置的情况下,使第二反应液经过第二流道进入反应装置62以进行第二反应,第二反应包括使进行第一反应之后的反应装置62中的核酸分子与第二反应液相互作用发生聚合反应并检测来自该反应的信号,以实现该核酸分子的序列测定。该方法通过使一个流动路径选择阀10处于不同的阀位置实现不同流道/试剂 的切换来实现第一反应和第二反应,特别适用于集成度高的系统或设备的作业控制。
当前的二代高通量测序平台或者单分子测序平台,一般需要在上机测序前对待测样本进行处理,例如为适配指定的测序平台,需处理待测样本将其转变成适配于该测序平台的文库以及将该文库加载到指定区域中例如反应装置62中,以将包含有待测样本的反应装置62置入到测序仪中进行自动化测序。当前市售测序平台,上机前的待测样本处理一般与上机测序是分离的,例如手动在试剂管中进行样本处理/文库制备,或者在样本处理设备上进行待测样本的处理和加载。该方法能够实现上机前的样本处理和测序,通过使设有第一流道和第二流道的流动路径选择阀10处于不同阀位置实现多种试剂不同流道的切换和进出控制,特别适于集成上机前样本处理和测序功能的集成型测序平台。
请参阅图21,上述种测定核酸序列的方法可以由核酸序列测定系统90实现,具体地,核酸序列测定系统90可以包括第一控制模块96、第二控制模块98、第三控制模块100和第四控制模块102,步骤S110可以由第一控制模块96实现,步骤S120可以由第二控制模块98实现,步骤S130可以由第三控制模块100实现,步骤S140可以由第四控制模块102实现。
或者说,第一控制模块96用于将设有第一流道和第二流道的流动路径选择阀10转动至第一阀位置,以连通第一存储器66和反应装置62,第一存储器66承载第一反应液,第一反应液包含核酸分子。第二控制模块98用于在流动路径选择阀10处于第一阀位置的情况下,使第一反应液经过第一流道进入反应装置62以进行第一反应,第一反应包括使至少一部分核酸分子连接到反应装置62。第三控制模块100用于将流动路径选择阀10转动至第二阀位置,以连通第二存储器68和反应装置62,第二存储器68承载第二反应液,第二反应液包含进行核酸测序所需的成分。第四控制模块102用于在流动路径选择阀10处于第二阀位置的情况下,使第二反应液经过第二流道进入反应装置62以进行第二反应,第二反应包括使进行第一反应之后的反应装置62中的核酸分子与第二反应液相互作用以实现该核酸分子的序列测定。
第一至第四控制模块96、98、100和102分别独立地为实体设备例如自动化检测仪器和/或非实体装置例如为计算机可执行程序,该些控制模块分别独立地能够控制元件或组件例如流动路径选择阀、泵组件、检测组件的作业,各控制模板可以是一个系统的组成结构、也可以是分离的但之间的信号或数据可传递的设备或模块,可以设置在一个相同的空间,也可以设置在不同的空间,所说的空间可以是物理空间也可以数字空间。
上述测定核酸序列的方法和核酸序列测定系统90中,利用流动路径选择阀10可以对第一流道和第二流道独立或并行地三通控制,可以避免液路系统中同时设置多个三通阀,从而使得液路系统成本降低,体积减小,试剂消耗量减少,可靠性提高以及便于维护维修和操控。另外,流动路径选择阀10处于不同的位置可以实现对不同液体的流向进行独立控制、操作,使得核酸分子的序列测定更加容易实现。
请结合图22,在某些实施方式中,测定核酸序列的方法还包括在进行步骤S120之后和S140之前(进行第一反应之后和进行第二反应之前)进行以下:使第三存储器104中的第三反应液通过第一流道或者第二流道进入反应装置62,以进行第三反应,第三反应包括使进行第一反应之后的反应装置62中的核酸分子与第三反应液相互作用以实现该核酸分子的扩增,第三反应液包含进行扩增所需的成分。
所称的“扩增”指克隆核酸分子,例如通过聚合酶链式反应复制该核酸分子为千上万甚至上百万千万个拷贝,变成一个簇(cluster),该成千上万上百千万个拷贝/簇中的任一个分子与原核酸分子的序列是一样,如此,通过增加分子数量能够放大来自该核酸分子的信号,便于检测该核酸分子;具体地,在后续测序中,该成千上万上百千万个分子(簇)发出的信号等同于来自该单个核酸分子的信号,极大地增强了该分子的信号,利于检测。
当前市场上的二代高通量测序平台,例如ILLUMINA测序平台、Ion Torrent测序平台和华大基因测序平台,在测序之前都需要通过扩增例如桥式扩增(bridge PCR)来放大来自待检测分子的信号,以此获得更强的、容易识别检测(或者说不易受干扰)的信号。
请结合图22,在某些实施方式中,测定核酸序列的方法还包括在进行步骤S120之前(进行第一反应之前)进行:使第四存储器106中的洗涤溶液通过第一流道进入反应装置62中。如此,洗涤溶液可以润洗反应装置62,可以避免后续的第一反应液遭到上一次残留物质的污染和/或减少第一反应液例如微量的生物样品溶液的没必要的损耗(例如填充在液路系统12的管道中)。
在某些实施方式中,测定核酸序列的方法还包括在进行步骤S120之前进行(第一反应之前)以下步骤:通过第一流道向反应装置62通入空气。如此,在启动第一反应之前,先打入一段空气,以隔开后续流入的第一反应液和已在液路系统中的清洗溶液,以免微量生物样品遭到扩散和/或稀释,影响待测核酸分子连接到反应装置62和后续的对待测核酸分子的检测。
在某些实施方式中,测定核酸序列的方法还包括在进行步骤S120之前和/或进行步骤S140之前(进行第一反应之前和/或进行第二反应之前)进行以下步骤:使第四存储器106中的洗涤溶液通过第一流道或第二流道进入反应装置62中。如此,洗涤溶液可以清洗反应装置62,可以避免后续的第一反应液和/或第 二反应液遭到上一个反应或者上一步骤残留物的影响。
请参阅图23,在某些实施方式中,反应装置62具有固相载体表面,固相载体表面上固定有第一测序引物,核酸分子的至少一个末端包含至少一部分能够与第一测序引物的至少一部分互补配对的序列,第一反应包括使至少一部分核酸分子与第一测序引物互补配对以连接到反应装置62中。
所称的“第一测序引物”是一段寡核苷酸(一段短的序列已知的核酸序列),这种固定在芯片表面上的已知序列,经常也称为“探针”。
在某些实施方式中,第二反应液包含第一核苷酸、第一聚合酶和切割试剂,步骤S140包括:a)使第一核苷酸和第一聚合酶通过第二流道进入反应装置62,并且使反应装置62处于适于聚合反应的条件下,以通过延伸第一测序引物使第一核苷酸结合到核酸分子上,第一核苷酸包含碱基、糖单元、可切割的阻断基团和可检测标记;(b)激发可检测标记并采集来自可检测标记的信号;c)使切割试剂通过第二流道进入反应装置62,以去除第一核苷酸的可切割的阻断基团和可检测标记;(d)重复步骤(a)-步骤(c)至少一次。
具体地,所谓的“置于适合聚合反应的条件下”,除了聚合反应需要的成分/试剂(如聚合酶、反应底物即核苷酸、和/或测序引物),一般还涉及温度条件。例如,核酸序列测定系统90中还包含控制反应装置62/反应室温度的温控系统,来达成“适于聚合反应的条件”。可检测标记例如为光学可检测的标记,例如为荧光分子。可切割的阻断基团可以阻止/抑制反应体系中的其它核苷酸(第一核苷酸)结合到待测核酸分子的下一个位置,可以是物理阻断例如糖基的3'位带有叠氮基(-N3),也可以是非物理阻断(虚拟阻断)例如该阻断基团在延伸反应溶液体系中能形成阻挡延伸反应继续进行的空间构象。
在某些实施方式中,第二反应液还包含第二核苷酸,步骤S140还包括在(a)之后进行以下:使第二核苷酸和第一聚合酶通过第二流道进入反应装置62,并且使反应装置62置于适于聚合反应的条件下,以通过继续延伸步骤(a)后的产物使第二核苷酸结合到核酸分子上,第二核苷酸包含碱基、糖单元和可切割的阻断基团。相较于第一核酸酸,该第二核苷酸为不带有可检测标记的可逆终止子,对于相同的聚合酶,第二核苷酸的反应效率一般会比第一核苷酸的高,该步骤的进行,有利于使一个簇中的多个核酸分子的反应同步,即能一定程度的消除或减少一个簇中的反应超前(prephasing)或滞后(phasing)的核酸分子,利于测序反应的进行。
请参阅图24,在某些实施方式中,第二反应液包含第三核苷酸、第四核苷酸、第二聚合酶、第三聚合酶、切割试剂和第二测序引物,核酸分子的至少一个末端包含至少一部分能够与第二测序引物的至少一部分互补配对的序列,使第二反应液经过第二流道进入反应装置62以进行第二反应包括:(i)使第三核苷酸和第二聚合酶通过第二流道进入反应装置62,并且使反应装置62处于适于聚合反应的条件下,以通过延伸第一测序引物使第三核苷酸结合到核酸分子上,获得新生链,第三核苷酸为既不带有可切割的阻断基团也不带有可检测标记的核苷酸;(ii)使第四核苷酸、第三聚合酶和第二测序引物通过第二流道进入反应装置62,并且使反应装置62处于适于聚合反应的条件下,以使第二测序引物结合到新生链上以及通过延伸第二测序引物使第四核苷酸结合到新生链上,第四核苷酸包含碱基、糖单元、可切割的阻断基团和可检测标记;(iii)激发可检测标记并采集来自可检测标记的信号;(iv)使切割试剂通过第二流道进入反应装置62,以去除第四核苷酸的可切割的阻断基团和可检测标记;(v)重复进行步骤(ii)-步骤(iv)至少一次。如此,通过步骤(ii)-步骤(v)可以实现第二反应,实现核酸分子序列的测定。第三核苷酸例如可以为天然核苷酸;第四核苷酸可以同第一核苷酸;第一至第三聚合酶可以相同也可以不同,例如为不同类型的DNA聚合酶或者相同类型DNA聚合酶的不同突变体,分别独立地能结合指定的核苷酸有效地催化指定的延伸反应/聚合反应的进行。相较于上一个实施方式的测序方法,该方法通过合成待测核酸分子的互补链,能够测读该待测核酸分子的另一端的序列,实现待测核酸分子的另一端测序。
类似地,在某些实施方式中,第二反应液还包含第五核苷酸,该方法还包括在(ii)之后,使第五核苷酸和第三聚合酶通过第二流道进入反应装置62,并且使反应装置62置于适于聚合反应的条件下,以通过继续延伸(ii)后的产物使第五核苷酸结合到新生链上,第五核苷酸包含碱基、糖单元和可切割的阻断基团。所称的第五核苷酸例如同第二核苷酸,为不带有可检测标记的可逆终止子,该步骤的进行利于一个簇中的多个核酸分子处于同步的反应状态,即能一定程度的消除或减少一个簇中的反应超前(prephasing)或滞后(phasing)的核酸分子,利于测序反应的进行,利于获得更长的读段(reads)。
需要指出的是,上述实施方式中的关于流动路径选择阀10和/或液路系统12的结构、连接关系和作业控制等技术特征的解释说明也适用于实现该些任一实施方式的测定核酸序列的方法,关于如何利用流动路径选择阀10和相关元件/结构组件实现该些任一实施方式的测定核酸序列的方法,在此未展开,本领域技术人员通过上述实施方式中的流动路径选择阀10和/或液路系统12的结构、连接关系、功能和作业方式的示例介绍以及当前的测序方法示例说明,能够理解如何利用和控制上述实施方式中的流动路径选择阀10和/或液路系统12和/或测序系统90来实现相应的测序方法。
请参阅图22,本申请实施方式还提供一种核酸序列测定系统90(测序系统90),核酸序列测定系统90包括以上任一实施方式的液路系统12、检测组件92和控制器94。示例性地,液路系统12包括第一存储器66、第二存储器68、流动路径选择阀10和反应装置62。检测组件92构造成在进行指定反应的期间检测来自反应装置62的信号,控制器94构造成控制液路系统12和检测组件92以进行上述任一实施方式中的测定核酸序列的方法。
例如,控制器94构造成将设有第一流道和第二流道的流动路径选择阀10转动至第一阀位置,以连通第一存储器66和反应装置62,第一存储器66承载第一反应液,第一反应液包含核酸分子;以及构造成在流动路径选择阀10处于第一阀位置的情况下,使第一反应液经过第一流道进入反应装置62以进行第一反应,第一反应包括使至少一部分核酸分子连接到反应装置62;以及构造成将流动路径选择阀10转动至第二阀位置,以连通第二存储器68和反应装置62,第二存储器68承载第二反应液,第二反应液包含进行核酸测序所需的成分;以及构造成在流动路径选择阀10处于第二阀位置的情况下,使第二反应液经过第二流道进入反应装置62以进行第二反应,第二反应包括使进行第一反应之后的反应装置62中的核酸分子与第二反应液相互作用发生聚合反应并检测来自该反应的信号,以实现该核酸分子的序列测定。本申请所说的核酸序列测定系统90例如为测序仪或测序平台等机器。
又如,控制器94构造成控制泵组件14和流动路径选择阀10以使存储器64中的液体通过第一流道朝向反应装置62流动,并且构造成控制泵组件14和流动路径选择阀10以使存储器64中的液体通过第二流道朝向反应装置62流动、以及控制检测组件92在存储器64的液体流过反应装置62时或者在存储器64的液体流过反应装置62之后检测来自反应装置62的信号。
再如,第一存储器66承载生物样品溶液,生物样品溶液包含核酸分子,第二存储器68承载反应液,反应液包含进行聚合反应所需的成分,控制器94构造成控制泵组件14和流动路径选择阀10以使第一存储器66中的生物样品溶液进入反应装置62进行第一反应,第一反应包括至少一部分核酸分子连接到反应装置62,并且,控制器94构造成在进行第一反应之后,控制泵组件14和流动路径选择阀10以使第二存储器68中的反应液进入反应装置62进行第二反应,以及控制检测组件92采集第二反应产生的信号,第二反应包括反应装置62中的核酸分子与反应液互相作用实现聚合反应。
在某些实施方式中,第二反应产生光信号,检测组件92包括检测光信号的成像检测器。
本申请实施方式的一种计算机可读存储介质,用于存储供计算机执行的程序,执行程序包括完成上述任一实施方式中的测定核酸序列的方法。需要指出的是,上述实施方式中的测定核酸序列的方法中技术特征的解释说明也适用于实现该实施方式的计算机可读存储介质,本申请的实施方式的计算机可读存储介质的具体描述在此未展开。
本申请实施方式的一种配置成执行上述任一实施方式的测定核酸序列的方法的系统。需要指出的是,上述实施方式中的测定核酸序列的方法、流动路径选择阀10和/或液路系统12中的技术特征的解释说明也适用于实现该实施方式的系统,关于本申请实施方式的系统的实现方式可以参考测定核酸序列的方法、流动路径选择阀10和/或液路系统12,在此未展开。
本申请实施方式的一种包含指令的计算机程序产品,计算机执行程序时,包括完成上述任一实施方式中的测定核酸序列的方法。需要指出的是,上述实施方式中的测定核酸序列的方法中的技术特征的解释说明也适用于实现该实施方式的计算机程序产品,本申请的实施方式的计算机程序产品的具体描述在此未展开。本申请实施方式的一种核酸序列测定系统,包括以上的计算机程序产品。
实施方式20:
请参阅图25-图26,本申请实施方式提供一种流动路径选择阀120,该流动路径选择阀120可以应用于液路系统122,或者说,液路系统122包括流动路径选择阀120,实现合流、分流、流动路径切换和/或流量的控制。
请参阅图25及图27,本申请实施方式的流动路径选择阀120被构造成在第一阀位置和第二阀位置之间切换,流动路径选择阀120具有公共端口162、多个第一端口182、多个第二端口220和多个连通槽212。连通槽212可选择地连通公共端口162和第一端口182或者第一端口182和第二端口220。
在流动路径选择阀120处于第一阀位置的情况下,第一端口182与第二端口220通过连通槽212连通。在流动路径选择阀120处于第二阀位置的情况下,第一端口182与公共端口162通过连通槽212连通。
本申请实施方式的流动路径选择阀120和液路系统122中,流动路径选择阀120处于第一阀位置的情况下,每个第一端口182与对应的第二端口220通过对应的连通槽212连通,流动路径选择阀120处于第二阀位置的情况下,每个第一端口182与公共端口162通过对应的连通槽212连通,这样使得流动路径选择阀120具有两个或两个以上的通路;该流动路径选择阀120,适用于任何的需要利用三通阀特别 是多个三通阀的液路系统,例如涉及需改变一个或多个流动路径的方向和/或分配多种液体/溶液的液路系统。应用该流动路径选择阀于包含多条液路/流动路径的液路系统122,能够实现对该些多条液路的独立或并行地三通控制,可以避免液路系统122中同时设置多个三通阀,从而使得液路系统122成本降低,体积减小,试剂消耗量减少,可靠性提高以及便于维护维修和操控。
具体地,公共端口162的数量为一个,公共端口162可以作为流动路径选择阀120的液体入口或者出口。或者说,液体可以从公共端口162进入或流出流动路径选择阀120中,从而实现分流或者并流。这里,公共端口162作为流动路径选择阀120的液体入口,液体可以从公共端口162进入流动路径选择阀120中。公共端口162的形状可以为圆形、多边形等规则形状,也可以为不规则形状。本申请实施方式中,为了便于公共端口162形成、制造和/或与常见的管道连接,公共端口162呈圆形。
多个第二端口220与多个第一端口182一一对应。多个连通槽212与多个第一端口182一一对应。第一端口182的数量可以为2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个或者更多。如图25所示的实施方式中,第一端口182的数量为82个,以适配该流动路径选择阀120上游或下游的包含82个出口或入口的元件或装置。
如图26所示,液体可以从公共端口162进入流动路径选择阀120中,从82个第一端口182流出,进而进入包含82条通道或者82个反应区域的流动池(flow cell)622,如此,能实现对该流动池622的该82条通道或者82个反应区域进液的并行控制。第一端口182的形状可以为圆形、多边形等规则形状,也可以为不规则形状。本申请实施方式中,第一端口182呈圆形。第一端口182可以作为流动路径选择阀120的液体出口,也可以作为入口。
类似地,本申请对第二端口220的数量也不作限制,第二端口220的数量可以为2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个或者更多。如图27所示的实施方式中,第二端口220的数量为82个,以适配该流动路径选择阀120上游或下游的包含82个出口或入口的元件或装置,如图26中的位于流动路径选择阀120下游的包含82条通道或者82个反应区域的流动池622,以实现对该流动池622的该82条通道或者82个反应区域进液的并行控制。第二端口220的数量和第一端口182的数量相等。第二端口220的形状可以为圆形、多边形等规则形状,也可以为不规则形状。本申请实施方式中,第二端口220呈圆形。第二端口220可以作为流动路径选择阀120的液体入口,也可以作为出口。为了制造方便,第二端口220的尺寸可以与第一端口182的尺寸相同。
连通槽212的数量和第一端口182和/或第二端口220的数量相同。本申请实施方式中,连通槽212的数量也为82个。连通槽212的形状不作限制,只要能使得流动路径选择阀120处于第一阀位置时,连通第一端口182和第二端口220就行,例如可以成弧形或者长方形等形状。
综上,在第一阀位置时,每个第一端口182与对应的一个第二端口220连通,此时,液体从第二端口220进入流动路径选择阀120内,并从对应的第一端口182流出。也即是说,该流动路径选择阀120还具有多通路同时进液,多通路同时出液的功能。
在第二阀位置时,公共端口162与每个第一端口182通过对应的一个连通槽212连通,此时,液体可以从公共端口162进入流动路径选择阀120内,经过连通槽212后从第一端口182流出。或者说,在第二阀位置时,液体从一个公共端口162进入流动路径选择阀120内,从多个第一端口182流出。也即是说,流动路径选择阀120具有一通路进液多通路出液的功能。
本申请实施方式中,流动路径选择阀120处于第一阀位置的情况下,第一端口182和第二端口220均与公共端口162隔断;在流动路径选择阀120处于第二阀位置的情况下,公共端口162和第一端口182均与第二端口220隔断,以形成有独立的第一流道或者第二流道。第一流道和第二流道均为多个,如此,利于实现多个反应区域进出液的并行操控,也利于实现反应区域上不同反应进程进出液的独立操控。
在一些实施方式中,流动路径选择阀120可以处于第三阀位置,在此情况下,公共端口162、多个第一端口182和多个第二端口220相互隔断。如此,在流动路径选择阀120处于第三阀位置的情况下,该流动路径选择阀120还可以实现控制液体阻断的功能。
在此实施方式中,流动路径选择阀120具有三种模式,也即,流动路径选择阀120位于第一阀位置时,第一端口182和第二端口220连通的模式;流动路径选择阀120位于第二阀位置时,公共端口162和第一端口182连通的模式;流动路径选择阀120位于第三阀位置时,公共端口162、第一端口182和第二端口220相互隔断的模式。所称的多个端口“隔断”指多个端口之间不能连通,或者说,液体不能从指定的一个或多个端口进入、从指定的另外一个或多个端口流出。
请参阅图25及图27,在某些实施方式中,流动路径选择阀120包括歧管(manifold)242和第一阀芯262。请结合图28-图30,歧管242具有公共端口162、多个第一端口182和多个第二端口220。请参阅图31,第一阀芯262设有连通槽212。第一阀芯262可相对歧管242转动或滑动以使流动路径选择阀120在第一阀位置和第二阀位置之间切换。如此,在第一阀芯262转动或滑动的过程中,连通槽212可以连 通公共端口162和第一端口182,或者可以连通第一端口182和第二端口220,使得液体可以从歧管242进入流动路径选择阀120内,并且从歧管242流出流动路径选择阀120。
具体地,歧管242是一种分流或汇流模块,歧管242可以将从公共端口162进入的液体分流后从多个第一端口182流出,也可以将从第二端口220进入的液体导流后从对应的第一端口182流出。可以理解,歧管242的内部具有与各个端口连通的流道。
本申请示例中,第一阀芯262呈方块状,第一阀芯262可以相对于歧管242滑动。连通槽212呈直线状,连通槽212可以呈折弯形,弯曲形等形状,在此不限制连通槽212的具体形状。示意性地,连通槽212的数量与第一端口182的数量相同,本申请实施方式中,连通槽212的数量为82个。当然,在其他实施方式中,连通槽212的数量可以为22个、32个、42个、52个、62个等其他数量。
请参阅图25、图27及图32,在某些实施方式中,流动路径选择阀120包括设置在歧管242上的第二阀芯282,第一阀芯262设在第二阀芯282上,第二阀芯282设有第一通道320、第二通道322和第三通道342,第一通道320与第一端口182连通,第二通道322与第二端口220连通,第三通道342与公共端口162连通,
在流动路径选择阀120处于第一阀位置的情况下,连通槽212连通第一通道320和第二通道322实现第一端口182和第二端口220连通,在流动路径选择阀120处于第二阀位置的情况下,连通槽212连通第一通道320和第三通道342实现第一端口182与公共端口162连通。如此,第一阀芯262通过第二阀芯282选择地将第一端口182与公共端口162连通,或者将第一端口182和第二端口220连通,这样方便流动流经选择阀的制备。
具体地,第二阀芯282呈方块状,第一阀芯262和第二阀芯282的体积均小于歧管242的体积。由于歧管242和第一阀芯262单独制造,两者的精度可能无法使得歧管242和第一阀芯262满足配合要求而出现液体渗漏的现象。由于第一阀芯262和第二阀芯282的形状比较规则,容易制造。因此,本申请实施方式通过第二阀芯282连接歧管242和第一阀芯262,可以使得流动路径选择阀120更加容易制造,并且稳定性更佳。
在其他实施方式中,第二阀芯282可以省略。此时,第一阀芯262与歧管242配合连接。
本申请实施方式中,第一通道320、第二通道322和第三通道342都是独立的通道,各个通道隔离设置。第一通道320、第二通道322和第三通道342均呈直线状,且均沿第二阀芯282的厚度方向贯穿第二阀芯282。
在其他实施方式中,第一通道320、第二通道322和第三通道342中的至少一个可以呈折弯形,弯曲形等形状,在此不限制第一通道320、第二通道322和第三通道342的具体形状。
本申请示例中,第一通道320的数量和第一端口182的数量相同,均为82个。第二通道322的数量与第二端口220的数量相同,均为82个。第三通道342的数量为82个。当然,在其他实施方式中,第一通道320、第二通道322和第三通道342的数量可以为22个、32个、42个、52个、62个等其他数量。
如图32的示例中,第一通道320、第二通道322和第三通道342呈行列式排布,82个第一通道320、82个第二通道322和82个第三通道342均沿第二阀芯282的长度方向间隔设置,并且82个第一通道320沿第一直线排布,82个第二通道322沿第二直线排布,82个第三通道342沿第三通道342排布。沿第二阀芯282的宽度方向,第一通道320与第三通道342一一对齐设置,第一通道320和第二通道322错开设置。
在其他实施方式中,第一通道320、第二通道322和第三通道342可以呈其他方式排布,在此不限制第一通道320、第二通道322和第三通道342的排布方式。
本申请实施方式中,第二阀芯282相对于歧管242固定设置。第一阀芯262相对于第二阀芯282在第二阀芯282的表面滑动,以使第一阀芯262可以在第一位置和第二位置之间滑动,从而使得连通槽212可以选择性地连通第一通道320和第二通道322、或者第一通道320和第三通道342。
请参阅图27及图28,在某些实施方式中,歧管242设有容腔362,第二阀芯282至少部分地容置在容腔362中。如此,歧管242和第二阀芯282配合得更加紧凑,可以减小流动路径选择阀120的体积,有利于流动路径选择阀120小型化。
具体地,容腔362的形状和第二阀芯282的形状适配,本申请实施方式中,容腔362的形状也呈长方体状。如图27所示,第二阀芯282部分地容置在容腔362内,或者说,第二阀芯282的一部分凸出于容腔362。
请参阅图28,在某些实施方式中,容腔362的底面设有第一连接口382、第二连接口420和第三连接口422。第一连接口382连通第一端口182和第一通道320。第二连接口420连通第二端口220和第二通道322。第三连接口422连通公共端口162和第三通道342。如此,第二阀芯282通过设置在容腔362的底面的连接口与第一端口182、第二端口220和公共端口162连通,可以增大第二阀芯282和容腔362 的接触面积,防止液体渗漏。
为了使得第一连接口382与第一通道320对接、第二连接口420与第二通道322对接、第三连接口422与第三通道342对接,第一连接口382、第二连接口420和第三连接口422的排布方式可以与第一通道320、第二通道322和第三通道342的排布方式相同,在此不再赘述。
请参阅图28及图29,在某些实施方式中,第一端口182、第二端口220和公共端口162中的至少两个分别位于歧管242不同侧。例如,第一端口182和第二端口220位于歧管242的同一侧,公共端口162位于歧管242的另一侧。又如,第一端口182和公共端口162位于歧管242的同一侧,第二端口220位于歧管242的另一侧。再如,第一端口182、第二端口220和公共端口162分别位于歧管242的不同侧。
在图29的方位示意中,第一端口182位于歧管242的左侧面,第二端口220位于歧管242的底侧面,公共端口162位于歧管242的右侧面。如此,各个端口设置在歧管242的不同侧,这样可以充分利用歧管242的空间,使得歧管242更加小型化,可以便于歧管242与其他零部件连接。
请参阅图31,在某些实施方式中,连通槽212包括间隔设置的第一连通槽222和第二连通槽232。在流动路径选择阀120处于第一阀位置的情况下,第一端口182与第二端口220通过第一连通槽222连通,如图33所示。在流动路径选择阀120处于第二阀位置的情况下,第一端口182与公共端口162通过第二连通槽232连通,如图34所示。或者说,连通槽212包括两个不连续的部分,这样可以便于通过连通槽212控制第一端口182与第二端口220的连通、以及第一端口182与公共端口162的连通。
在图33及图34中的箭头代表液体的流体方向。如在图33中,液体从第二端口220进入流动路径选择阀120后,依次经过第二通道322、第一连通槽222和第一通道320后从第一端口182流出。
在图34中,液体从公共端口162进入流动路径选择阀120后,依次经过第三通道342、第二连通槽342和第一通道320后从第一端口182流出。
如图31的示例中,为了适应第一通道320、第二通道322和第三通道342排布,第一连通槽222相对于第一阀芯262的宽度方向倾斜呈直线延伸,第二连通槽232沿第一阀芯262的宽度方向呈直线延伸。
可以理解,图31仅仅是第一连通槽222和第二连通槽232的一个示例。
在其他实施方式中,第一连通槽222、第二连通槽232的形状可以是弧形、弯折形等其他形状。
另外,在其他实施方式中,第一连通槽222和第二连通槽232中的一个可以省略,或者说,连通槽212为一个连续结构的槽。此时,在一个例子中,可以将第一通道320设置在第二通道322和第三通道342之间,并且第一通道320、第二通道322和第三通道342沿同一直线排布。连通槽212呈直线形状。在第一阀芯262位于第一位置时,连通槽212的一端连通第一通道320,另一端连通第二通道322,以使第一端口182和第二端口220连通;在第二阀芯282位于第二位置时,连通槽212的一端连通第三通道342,另一端连通第一通道320,以使公共端口162与第一端口182连通。
请再次参阅图25及图26,在某些实施方式中,流动路径选择阀120包括驱动部件562,驱动部件562用于驱动第一阀芯262转动或滑动。如此,驱动部件562可以第一阀芯262运动,使得第一阀芯262可以位于不同的位置,以使流动路径选择阀120实现不同的功能。
具体地,驱动部件562可以提供电磁驱动。例如,驱动部件562可以为电机,在第一阀芯262相对于歧管242滑动时,驱动部件562可以是具有丝杆结构的电机,在第一阀芯262相对于歧管242转动时,驱动部件562可以具有转轴的电机。
请参阅图25、图27及图35,在某些实施方式中,流动路径选择阀120包括与第一阀芯262连接的滑块572,滑块572连接驱动部件562,驱动部件562通过滑块572驱动第一阀芯262滑动。如此,有利于驱动部件562驱动第一阀芯262滑动。
具体地,滑块572与第一阀芯262可拆卸地连接。例如,滑块572与第一阀芯262通过定位销542连接,滑块572受到驱动部件562的驱动力后,滑块572可以通过定位销驱动第一阀芯262滑动。当然,滑块572与第一阀芯262可以通过卡合结构等方式连接,本申请不限制滑块572和第一阀芯262的具体连接方式。
在驱动部件562为丝杆电机时,滑块572可以套设在丝杆电机的丝杆上。在丝杆转动的过程中,滑块572可以相对于丝杆移动,从而推动第一阀芯262运动。
请参阅图25、图27,在某些实施方式中,流动路径选择阀120包括与歧管242可拆卸连接的壳体582,第一阀芯262和滑块572容置在壳体582中。如此,壳体582可以保护第一阀芯262和滑块572,并且向第一阀芯262和第二阀芯282提供压紧力,避免第一阀芯262和第二阀芯282出现漏液的不良现象。
具体的,壳体582可以通过紧固件552与歧管242连接。在一个例子中,流动路径选择阀120在组装的过程中,先将第二阀芯282安装到歧管242中,然后将第一阀芯262安装在第二阀芯282上,之后使第一阀芯262和滑块572限位,再将壳体582盖在歧管242上,使得滑块572和第一阀芯262均位于壳体582中,最后通过紧固件552穿过歧管242并与壳体582拧紧,从而使得壳体582固定在歧管242 上。
请参阅图35及图36,在某些实施方式中,壳体582设有导向槽592,滑块572包括连接部620和与连接部620连接的导轨部612。连接部620与第一阀芯262连接。导轨部612与导向槽592配合以导引滑块572带动第一阀芯262滑动。如此,导轨部612和导向槽592配合可以使得滑块572沿预定轨迹滑动,从而可以带动第一阀芯262在第一位置和第二位置之间滑动。
具体地,连接部620可以通过定位销542与第一阀芯262连接。连接部620的轮廓可以与第一阀芯262的形状适配,以便于与第一阀芯262连接。导轨部612凸出于连接部620的表面。导轨部612的横截面积小于连接部620的横截面积。
请参阅图37,本申请实施方式的流动池组件12012包括以上任一实施方式的流动路径选择阀120和流动池622,流动池622与流动路径选择阀120连接。流动池622包括多个并列设置的通道6212,通道6212的一端与第一端口182连通。如此,流动路径选择阀120和流动池622可以形成一个整体模块,便于安装。
本申请所称的流动池622提供生化反应场所,流动池622也可以称为芯片,流动池622可拆装地连接到流动路径选择阀120中。具体地,流动池622可以设置有插接头(歧管),插接头形成有通道6212,插接头可以插入第一端口182中,从而实现流动池622的通道6212与第一端口182直接连接。当然,在其他实施方式中,流动池622与流动路径选择阀120可以通过管道连通。
在一些实施方式中,流动池组件12012包括两个流动路径选择阀120和一个流动池622,通道6212的一端与其中一个流动路径选择阀120的第一端口182连通,通道6212的另一端与另一个流动路径选择阀120的第一端口182连通。
在一些实施方式中,通道6212的一端或者另一端与第一端口182为无管道连接。如此,流动池622与流动路径选择阀120直接连接,可以省略连接的管道,降低漏液的风险。
请再次参阅图26,本申请实施一个实施方式的液路系统122包括以上任一实施方式的流动路径选择阀120、泵142、多条流动路径12022和控制电路632。多条流动路径12022在流动池622安装于液路系统122中时与流动池622流体地连接,以支撑目标分析物。泵142在流动池622安装于液路系统122中时与流动池622流体地连接,并且在分析操作期间使液体流动通过流动路径选择阀120所选择的流动路径12022。控制电路632操作性地耦合流动路径选择阀120,控制电路632具有一个或多个处理器和储存计算机可执行指令的存储器,该计算机可执行指令在由处理器执行时控制处理器以命令流动路径选择阀120选择指定的流动路径12022。
本申请实施方式的液路系统122中,利用流动路径选择阀120可以对多条流动路径12022独立或并行地三通控制,可以避免液路系统122中同时设置多个三通阀,从而使得液路系统122成本降低,体积减小,试剂消耗量减少,可靠性提高以及便于维护维修和操控。上述的液路系统122特别适用于对流体控制和输送有高精度要求的系统,如测序系统。
具体地,泵142可以为液路系统122提供动力,使得液体可以流动。泵142的数量可以包含多个,例如两个,其中一个泵142可以与公共端口162连通,另一个泵142与第二端口220连通,实现分流或者并流。与公共端口162连通的泵可以为液体提供从公共端口162至第一端口182的动力,与第二端口220连通的泵可以为液体提供从第二端口220至第一端口182的动力。
在一个具体实施方式中,第一端口182的数目为82,泵142包含与该第一端口182数目相等的82个泵,例如为负压八联泵,该负压八联泵位于液路系统122的下游,具体地,位于流动池622的下游,该八联泵能够独立地为通过该流动路径选择阀120后的流体提供负压,使得多条流动路径12022中各流道流体的动力大小能够独立地控制,利于精细控制各流道流体的流量和/或流速。
请参阅图26,本申请实施方式中,液路系统122还包括存储器642,存储器642可以存储溶液,所称的溶液包括多种,包括反应液、缓冲液、清洗溶液和/或纯净水等,包括不同反应或者一个反应不同步骤的试剂,包含该泵142的液路系统122可以使得一种或多种溶液依次或者同时朝向流动池622流动。
在某些实施方式中,存储器642包括第一存储器662和第二存储器682,第一存储器662承载生物样品溶液,所第二存储器682承载反应液。在流动路径选择阀120处于第一阀位置的情况下,流动路径选择阀120连通第一存储器662和流动池622,泵142诱导生物样品溶液朝向流动池622流动。在流动路径选择阀120处于第二阀位置的情况下,流动路径选择阀120连通第二存储器682和流动池622,泵142诱导反应液通过第二流道朝向流动池622流动。
也即是说,流动路径选择阀120可以使得反应液和生物样品溶液独立、分时地进入流动池622,以顺序实现相应的反应,例如实现样本加载反应(核酸的固定和/或杂交)以及测序反应。
示例性地,第一反应例如为固定和/或杂交反应,即将待测核酸固定或者连接到流动池622的通道或反应区域上,生物样品溶液为包含待测核酸的溶液,该生物样品溶液可以依次经过第二端口220和第一 端口182进入流动池622,以进行该第一反应。在一个示例中,流动池622为类似于三明治的、具有上中下三层的结构,或者为具有上下两层的结构,上层(靠近物镜)为透光的玻璃层,中层或者下层为透光的玻璃层或者为不透光的基底层,中层或者下层设有阵列排布的多个通道,通道能够容纳液体为反应提供物理空间,每个通道具有独立的进液口和出液口,通道的数目与第一端口182的数目相等,多个生物样品溶液可以同时且流体独立地经过一个第二端口220和一个第一端口182进入到流动池622的一个通道中,因而,该流动路径选择阀120或者包含该流动路径选择阀120的液路系统122能够不需结合其它手段(如标签标记不同的生物样品)实现多种生物样品的加载和检测分析。具体地,这里的流动池622例如为表面具有功能基团的固相基底和/或表面连接有探针的固相基底,表面具有功能基团的固相基底和/或表面连接有探针的固相基底一般也称为芯片或微球,例如,通道的上表面(上层玻璃层的下表面)和/或通道的下表面(中层或者下层结构的上表面)上具有功能基团或者连接有探针(寡核苷酸),所称的功能基团能够连接待测核酸,和/或所称探针的至少一部分能够与待测核酸互补配对,以实现将待测核酸固定或连接到固相基底表面,以进行后续的对固定或连接在固相基底表面的待测核酸进行检测分析,例如进行测序反应。
第二反应例如为测序反应,即核酸序列测定反应,更具体地,为基于芯片检测利用可逆终止子的边合成边测序反应,相应地,所称的反应液包括一种或多种包含底物(可逆终止子)、聚合酶催化剂、切割试剂(基团切除试剂)、成像试剂和清洗试剂等多种试剂,各种试剂/反应液可以依次或者同时经过公共端口162和第一端口182进入流动池622,以进行第二反应,具体地,相应试剂顺序或者同时经过流动路径选择阀120后可以流至流动池622,以在流动池622进行多个反应步骤,以实现所称的测序反应;所称的流动池622例如为表面连接有待测核酸的固相基底,该表面连接有待测核酸的固相基底例如为芯片或微球。
通过控制一个流动路径选择阀120切换流道可实现在流动池622中进行上述第一反应和第二反应,可使得包含第一反应和第二反应的核酸序列测定系统(集成系统)具有较简单的结构。而这样不需要在不同的系统/设备/装置中进行第一反应和第二反应,用户操作更简便,而且,搭建该集成的核酸序列测定系统的成本远低于搭建单独实现第一反应的核酸序列测定系统(样本加载装置)和单独实现第二反应的核酸序列测定系统的成本之和。
本申请实施方式的第一反应包括使生物分子连接至流动池622中的反应,例如包括固定、杂交或者采样反应。所称的生物分子包括DNA和/或RNA等,包括核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸及其类似物,包括A、T、C、G和U及其类似物。其中,C表示胞嘧啶或者胞嘧啶类似物,G表示鸟嘌呤或者鸟嘌呤类似物,A表示腺嘌呤或者腺嘌呤类似物,T表示胸腺嘧啶或者胸腺嘧啶类似物,U表示尿嘧啶或者尿嘧啶类似物。
第二反应包括对连接至流动池622中的生物分子进行检测的反应,例如,生物分子为核酸,第二反应可以为序列测定反应,即一般所称的测序,包括测定DNA或RNA等的一级结构或序列,包括测定给定的核酸片段的核苷酸/碱基的次序。第二反应可以包括一个或多个子反应。在一个例子中,对DNA进行序列测定,第二反应为测序,基于边合成边测序或者边连接边测序,具体地,例如基于芯片检测、利用带有可检测标记的改造的核苷酸,如利用带有检测标记的dNTP或dNTP类似物进行边合成边测序,该测序包括多个子反应,包括碱基延伸反应、采集信号及检测基团切除,来实现待测核酸序列上一个位置的碱基类型的测定;进行该多个子反应一次,可称为进行一个重复反应或一轮反应,测序包括多个重复反应或多轮反应,以测读得核酸分子(模板)的至少一段序列的核苷酸/碱基次序。所称的改造的核苷酸带有荧光分子,在特定情境中能被激发发出荧光以被光学系统检测到,该改造的核苷酸标记结合到待测核酸后,能够阻止碱基/核苷酸结合到待测核酸的下一个位置,例如为32'羟基末端带有可化学切割部分的dNTP或者具有能阻扰下一个核苷酸结合到待测核酸的分子构象的dNTP,dNTP或者dNTP类似物为四种分别包含碱基A、T/U、C和G的脱氧核糖核苷酸。
对于基于芯片检测的边合成边测序(SBS)或者边连接边测序(SBL),在聚合酶或者连接酶的作用下,碱基延伸反应包括在固定有待测核酸分子的流动池622上、基于碱基互补原则使核酸苷(包括改造的核苷酸)结合到待测核酸分子上,并采集相应的反应信号。改造的核苷酸可以是带有可检测标记的核苷酸,该可检测标记使得改造的核苷酸在某些环境下可被检测到,例如带有荧光分子标记的核苷酸,在特定波长的激光的激发下,会发出荧光;一般地,对于SBS,该改造的核苷酸还具有抑制另外的核苷酸结合到相同核酸分子的下一个位置的功能,例如带有阻断基团,该阻断基团可以阻止其它核苷酸结合到该模板的下一个位置,以使每个延伸反应为单碱基延伸反应,以能够采集到相应的来自次单碱基延伸的信号,阻断基团例如为改造的连接在该核苷酸的糖基的3'位的叠氮基(-N 3)。
对生物分子的检测分析,一般地,先使生物分子连接至流动池622,再在对连接至流动池622的生物分子进行检测;具体地,在上述任一具体实施方式,先进行第一反应再进行第二反应,即测序反应在待 测核酸连接到流动池622之后进行。如此,利用该液路系统122,能够实现多类反应包括采样和样本检测于一个核酸序列测定系统中进行。
在某些具体实施方式中,第一反应为采样反应,第二反应为测序反应,先进行第一反应再进行第二反应,待测核酸分子包含于微量生物样品溶液中,例如为微升级别,例如为220微升;进行第一反应之前,已利用清洗溶液比如利用对后续反应不影响的溶液对该液路系统122进行清洗,液路系统122中充满清洗溶液;在启动第一反应之前,先打入一段空气,以隔开后续流入的生物样品溶液和已在液路系统中的清洗溶液,以免微量生物样品遭到扩散和/或稀释,影响待测核酸分子连接到流动池622和后续的对待测核酸分子的检测,并且,隔开后续流入的生物样品溶液和已在液路系统中的清洗溶液,也利于观察进样情况,利于观察流动池622例如包含多条通道的芯片是否正常、液路系统122是否正常等。
基底可以是任何可用于固定核酸序列的固体支持物,例如尼龙膜、玻璃片、塑料、硅片、磁珠等。基底表面上可以随机分布有探针,探针可以是一段DNA和/或RNA序列等,探针也可称为引物、捕获链或固定链。第一反应可将生物分子与探针固定连接,例如基于碱基互补原则,以使生物分子连接至流动池622中。
采集信号包括采集结合到核酸分子的改造的核苷酸发出的信号,例如利用光学成像组件/系统对碱基延伸反应后的流动池622中的特定区域进行激光照射,该特定区域中的荧光分子标记被激发发出荧光,进而对该区域进行拍照/图像采集,以将生化反应信号记录为图像信息。序列测定又包括将多轮/多次重复反应所获得的图像信息转化成序列信息,即基于图像信息确定碱基类型,即一般所称的碱基识别(base-calling)。
基团切除包括去除碱基延伸反应后,结合到核酸分子的改造的核苷酸上的可检测标记和/或阻断基团,以使得其它核苷酸(包括改造的核苷酸)能够结合到该核酸分子的下一个位置,进行下一个重复反应或下一轮反应。
在前一轮或者前一个子反应或者前一个步骤完成后且在后一轮或者后一个子反应或者下一个步骤开始前,还可以导入清洗试剂以除去流动池622中或液路系统122中残留的未反应物质、干扰反应或信号采集的物质。
在某些实施方式中,流动路径选择阀120设于流动池622的上游。如此,流动路径选择阀120可以控制溶液进入流动池622,并且使得该液路系统122只需采用一个动力组件(例如泵)或者说只需能提供一个方向的动力就能控制多种溶液的进出实现多种反应,利于进一步减小该液路系统122的体积的同时提高其集成程度,利于工业化。
在某些实施方式中,泵142设于流动池622的下游,提供负压。如此,泵142可以使得流动池622以及流动路径选择阀120等元件形成负压,从而使得溶液进入流动池622内。另外,泵142形成的负压可以去除流动池622中的空气,避免空气影响流动池622正常反应。包含该位于流动池622下游的泵142的液路系统122,能够为多类多种反应的进出液提供统一的动力方向,特别适于包含有对压力敏感的元件/组件的液路系统122,如流动池622为包含薄玻璃且利用胶粘接多层片状结构的芯片,该芯片可能还包含有独立的多个反应区/通道,动力/压力方向的变化容易使芯片变形或者发生液体漏液或串道现象。
请参阅图38,在某些实施方式中,流动池622包括第一流动池720和第二流动池722,流动路径选择阀120包括第一流动路径选择阀742和第二流动路径选择阀762,第一流动路径选择阀742和第二流动路径选择阀762分别连通第一流动池720和第二流动池722。如此,第一流动路径选择阀742和第二流动路径选择阀762可以独立地控制第一流动池720和第二流动池722的反应,有利于第一流动池720和第二流动池722交错进行不同的反应或者同一反应的不同步骤/子反应,提高反应效率。另外,包含流动路径选择阀120的液路系统122,结合该多个流动池622或者具有多个独立反应区域的流动池622,有利于提高检测通量和/或实现一次检测多种样本。
具体地,第一流动池720和第二流动池722可以分离结构,也可以一体结构。如图38所示的示例中,第一流动池720和第二流动池722是一体结构。第一流动池720和/或第二流动池722可以包括一个或多个反应区域。其中,每个反应区域均可以实现反应,反应区域可以是交叉、连续或分离的区域。
如图38的示例中,第一流动池720包括八个第一反应区域782。八个第一反应区域782与第一流动路径选择阀742的八个第一端口182一一对应。八个第一反应区域782分离设置。类似地,第二流动池722包括八个第二反应区域820。八个第二反应区域820与第二流动路径选择阀762的八个第二端口一一对应。八个第二反应区域820分离设置。
第一流动路径选择阀742和第二流动路径选择阀762可以同时工作,也可以单独工作或者交错工作,从而使得第一流动池720和第二流动池722上的反应或步骤可以分时交错进行也可以同时进行,利于提高反应效率,节省检测试剂和/或时间的消耗。
请参阅图39,在某些实施方式中,液路系统122包括试剂选择阀842和流动池622,试剂选择阀842 根据分析协议从多种试剂中选择试剂。流动路径选择阀120流体地连接于试剂选择阀842与流动池622之间,流动路径选择阀120用于根据分析协议从穿过流动池622的多个流动路径中选择流通流动池622的流动路径,并引导所选择的试剂通过流动池622。根据分析协议泵142使所选择的试剂流动通过所选择的流动路径。
具体地,试剂选择阀842设有多个进液口862和一个出液口882,出液口882可选择地连通其中一个进液口862,进液口862与试剂选择阀822连通。如此,试剂选择阀842的多个进液口862使得流动池进入不同的液体,从而实现多轮/重复反应。
如图39所示,在某些实施方式中,液路系统122包括集液器892,集液器892收集流动池622流出的液体。例如集液器892收集进行第一反应和第二反应后的液体。
在本申请实施一个实施方式中,液路系统122包括流动路径选择阀120、泵142、多条流动路径12022和控制电路632。流动路径选择阀120包括歧管242和第一阀芯262。歧管242设有公共端口162、多个第一端口182和多个第二端口220。第一阀芯262设有连通槽212。第一阀芯262可相对歧管242转动或滑动,以使流动路径选择阀120在第一阀位置和第二阀位置之间切换。在流动路径选择阀120处于第一阀位置的情况下,第一端口182与第二端口220通过连通槽212连通。在流动路径选择阀120处于第二阀位置的情况下,第一端口182与公共端口162通过连通槽212连通。多条流动路径12022在流动池622安装于液路系统122中时与流动池622流体地连接,以支撑目标分析物。泵142在流动池622安装于液路系统122中时与流动池622流体地连接,并且在分析操作期间使液体流动通过流动路径选择阀120所选择的流动路径12022。控制电路632操作性地耦合流动路径选择阀120,控制电路632具有一个或多个处理器和储存计算机可执行指令的存储器,该计算机可执行指令在由处理器执行时控制处理器以命令流动路径选择阀120选择指定的流动路径12022。
请参阅图39,本申请实施方式还提供一种测序系统920,该测序系统920例如为核酸测定系统,测序系统920包括以上任一实施方式的液路系统122。
在一个例子中,控制电路632构造成控制流动路径选择阀120转动至第一阀位置,以连通第一存储器662和流动池622,第一存储器662承载第一反应液,第一反应液包含核酸分子;以及构造成在流动路径选择阀120处于第一阀位置的情况下,使第一反应液经过进入流动池622以进行第一反应,第一反应包括使至少一部分核酸分子连接到流动池622;以及构造成将流动路径选择阀120转动至第二阀位置,以连通第二存储器682和流动池622,第二存储器682承载第二反应液,第二反应液包含进行核酸测序所需的成分;以及构造成在流动路径选择阀120处于第二阀位置的情况下,使第二反应液经过第二流道进入流动池622以进行第二反应,第二反应包括使进行第一反应之后的流动池622中的核酸分子与第二反应液相互作用发生聚合反应并检测来自该反应的信号,以实现该核酸分子的序列测定。本申请所说的测序系统920例如为测序仪或测序平台等机器。
在一个例子中,第一存储器662承载生物样品溶液,生物样品溶液包含核酸分子,第二存储器682承载反应液,反应液包含进行聚合反应所需的成分,控制电路632构造成流动路径选择阀120以使第一存储器662中的生物样品溶液进入流动池622进行第一反应,第一反应包括至少一部分核酸分子连接到流动池622,并且,控制电路632构造成在进行第一反应之后,控制流动路径选择阀120以使第二存储器682中的反应液进入流动池622进行第二反应,第二反应包括流动池622中的核酸分子与反应液互相作用实现聚合反应。
测序系统920根据实施用于测试、验证、分析(例如,包括测序)等的规定协议的命令而操作。规定协议将预先被建立,且包括用于活动的一系列事件或操作,诸如抽吸试剂、抽吸空气、抽吸其他流体、喷射此等试剂、空气及流体等。该协议将允许协调此类流体操作与仪器的其他操作,诸如在流动池622中发生的反应、流动池622及其位点的成像等。
本申请还提供一种系统,该系统包括以上任一实施方式的测序系统920。
本申请还提供一种控制系统实现测序的方法,系统可以为以上的液路系统122,例如,系统包括多条流动路径12022、与该多条流动路径12022连接的流动池622、流动路径选择阀120、泵142、第一存储器662以及第二存储器682。流动路径选择阀120包括歧管242和第一阀芯262。歧管242设有公共端口162、多个第一端口182和多个第二端口220。第一阀芯262设有连通槽212。第一阀芯262可相对歧管242转动或滑动,以使连通槽212选择性地连通公共端口162和第一端口182或者第一端口182和第二端口220,从而选择不同流动路径。第一存储器662与第二端口182连接。第二存储器682与公共端口162连接。第一存储器662承载第一反应液,第一反应液包含核酸分子。第二存储器682承载第二反应液,第二反应液包含进行核酸测序所需的成分。泵142用于使液体流动通过流动路径选择阀120所选择的流动路径。
请参阅图40,方法包括:S1120,使流动路径选择阀120切换至第一阀位置,以使连通槽212连通第 一端口182和第二端口220以连通第一存储器662和流动池622;S1220,在流动路径选择阀120处于第一阀位置的情况下,控制泵142工作以使第一反应液进入流动池622以进行第一反应,第一反应包括使至少一部分核酸分子连接到流动池622;S1320,使流动路径选择阀120切换至第二阀位置,以使连通槽212连通第一端口182和公共端口162以连通第二存储器682和流动池622;S1420,在流动路径选择阀120处于第二阀位置的情况下,控制泵142工作以使第二反应液进入流动池622以进行第二反应,第二反应包括使进行第一反应之后的流动池622中的核酸分子与第二反应液相互作用发生聚合反应并检测来自该反应的信号,以实现该核酸分子的序列测定。该方法通过使一个流动路径选择阀120处于不同的阀位置实现不同流道/试剂的切换来实现第一反应和第二反应,特别适用于集成度高的系统或设备的作业控制。
当前的二代高通量测序平台或者单分子测序平台,一般需要在上机测序前对待测样本进行处理,例如为适配指定的测序平台,需处理待测样本将其转变成适配于该测序平台的文库以及将该文库加载到指定区域中例如流动池622中,以将包含有待测样本的流动池622置入到测序仪中进行自动化测序。当前市售测序平台,上机前的待测样本处理一般与上机测序是分离的,例如手动在试剂管中进行样本处理/文库制备,或者在样本处理设备上进行待测样本的处理和加载。该方法能够实现上机前的样本处理和测序,通过使流动路径选择阀120处于不同阀位置实现多种试剂不同流道的切换和进出控制,特别适于集成上机前样本处理和测序功能的集成型测序平台。
请结合图41,在某些实施方式中,系统还包括第三存储器12042,第三存储器12042与公共端口162连接,第三存储器12042承载第三反应液,第三反应液包含进行扩增所需的成分。该方法还包括在进行步骤S1220之后和S1420之前(进行第一反应之后和进行第二反应之前)进行以下:控制泵142工作以使第三存储器12042中的第三反应液进入流动池622,以进行第三反应,第三反应包括使进行第一反应之后的流动池622中的核酸分子与第三反应液相互作用以实现该核酸分子的扩增。
请结合图41,在某些实施方式中,系统还包括第四存储器12062,第四存储器12062与公共端口162连接,第四存储器承载洗涤溶液。方法还包括在进行步骤S1220之前(进行第一反应之前)进行:在流动路径选择阀120处于第一阀位置的情况下,控制泵142工作以使第四存储器12062中的洗涤溶液进入流动池622中。如此,洗涤溶液可以润洗流动池622,可以避免后续的第一反应液遭到上一次残留物质的污染和/或减少第一反应液例如微量的生物样品溶液的没必要的损耗(例如填充在液路系统122的管道中)。
在某些实施方式中,方法还包括在进行步骤S1220之前进行(第一反应之前)以下步骤:在流动路径选择阀120处于第一阀位置的情况下,控制泵142工作以向流动池622通入空气。如此,在启动第一反应之前,先打入一段空气,以隔开后续流入的第一反应液和已在液路系统中的清洗溶液,以免微量生物样品遭到扩散和/或稀释,影响待测核酸分子连接到流动池622和后续的对待测核酸分子的检测。
在某些实施方式中,该方法还包括在进行步骤S1220之前和/或进行步骤S1420之前(进行第一反应之前和/或进行第二反应之前)进行以下步骤:控制泵142工作以使第四存储器12062中的洗涤溶液进入流动池622中。如此,洗涤溶液可以清洗流动池622,可以避免后续的第一反应液和/或第二反应液遭到上一个反应或者上一步骤残留物的影响。
在某些实施方式中,流动池622具有固相载体表面,固相载体表面上固定有第一测序引物,核酸分子的至少一个末端包含至少一部分能够与第一测序引物的至少一部分互补配对的序列,第一反应包括使至少一部分核酸分子与第一测序引物互补配对以连接到流动池622中。所称的“第一测序引物”是一段寡核苷酸(一段短的序列已知的核酸序列),这种固定在芯片表面上的已知序列,经常也称为“探针”。
在某些实施方式中,第二反应液包含第一核苷酸、第一聚合酶和切割试剂,步骤S1420包括:(a)控制泵142工作以使第一核苷酸和第一聚合酶进入流动池622,并且使流动池622处于适于聚合反应的条件下,以通过延伸第一测序引物使第一核苷酸结合到核酸分子上,第一核苷酸包含碱基、糖单元、可切割的阻断基团和可检测标记;(b)激发可检测标记并采集来自可检测标记的信号;(c)控制泵142工作以使切割试剂进入流动池622,以去除第一核苷酸的可切割的阻断基团和可检测标记;(d)重复(a)-(c)至少一次。具体地,所谓的“置于适合聚合反应的条件下”,除了聚合反应需要的成分/试剂(如聚合酶、反应底物即核苷酸、和/或测序引物),一般还涉及温度条件。例如,核酸序列测定系统920中还包含控制流动池622/反应室温度的温控系统,来达成“适于聚合反应的条件”。可检测标记例如为光学可检测的标记,例如为荧光分子。可切割的阻断基团可以阻止/抑制反应体系中的其它核苷酸(第一核苷酸)结合到待测核酸分子的下一个位置,可以是物理阻断例如糖基的3'位带有叠氮基(-N 3),也可以是非物理阻断(虚拟阻断)例如该阻断基团在延伸反应溶液体系中能形成阻挡延伸反应继续进行的空间构象。
在某些实施方式中,第二反应液还包含第二核苷酸,步骤S1420还包括在(a)之后进行以下:控制泵142工作以使第二核苷酸和第一聚合酶进入流动池,并且使流动池置于适于聚合反应的条件下,以通过继续延伸(a)后的产物使第二核苷酸结合到核酸分子上,第二核苷酸包含碱基、糖单元和可切割的阻断基团。相较于第一核苷酸,该第二核苷酸为不带有可检测标记的可逆终止子,对于相同的聚合酶,第 二核苷酸的反应效率一般会比第一核苷酸的高,该步骤的进行,有利于使一个簇中的多个核酸分子的反应同步,即能一定程度的消除或减少一个簇中的反应超前(prephasing)或滞后(phasing)的核酸分子,利于测序反应的进行。
请参阅图33,在某些实施方式中,第二反应液包含第三核苷酸、第四核苷酸、第二聚合酶、第三聚合酶、切割试剂和第二测序引物,核酸分子的至少一个末端包含至少一部分能够与第二测序引物的至少一部分互补配对的序列,控制泵142工作以使第二反应液经过第二流道进入流动池622以进行第二反应包括:(i)控制泵142工作以使第三核苷酸和第二聚合酶进入流动池622,并且使流动池622处于适于聚合反应的条件下,以通过延伸第一测序引物使第三核苷酸结合到核酸分子上,获得新生链,第三核苷酸为既不带有可切割的阻断基团也不带有可检测标记的核苷酸;(ii)控制泵142工作以使第四核苷酸、第三聚合酶和第二测序引物进入流动池622,并且使流动池622处于适于聚合反应的条件下,以使第二测序引物与新生链结合并通过延伸第二测序引物使第四核苷酸结合到新生链上,第四核苷酸包含碱基、糖单元、可切割的阻断基团和可检测标记;(iii)激发可检测标记并采集来自可检测标记的信号;(iv)控制泵142工作以使切割试剂进入流动池622,以去除第四核苷酸的可切割的阻断基团和可检测标记;(v)重复进行(ii)-(iv)至少一次。如此,通过步骤(ii)-步骤(v)可以实现第二反应,实现核酸分子序列的测定。
第三核苷酸例如可以为天然核苷酸;第四核苷酸可以同第一核苷酸;第一至第三聚合酶可以相同也可以不同,例如为不同类型的DNA聚合酶或者相同类型DNA聚合酶的不同突变体,分别独立地能结合指定的核苷酸有效地催化指定的延伸反应/聚合反应的进行。
相较于上一个实施方式的测序方法,该方法通过合成待测核酸分子的互补链,能够测读该待测核酸分子的另一端的序列,实现待测核酸分子的另一端测序。
类似地,在某些实施方式中,第二反应液还包含第五核苷酸,该方法还包括在(ii)之后,控制泵142工作以使第五核苷酸和第三聚合酶进入流动池,并且使流动池置于适于聚合反应的条件下,以通过继续延伸(ii)后的产物使第五核苷酸结合到新生链上,第五核苷酸包含碱基、糖单元和可切割的阻断基团。所称的第五核苷酸例如同第二核苷酸,为不带有可检测标记的可逆终止子,该步骤的进行利于一个簇中的多个核酸分子处于同步的反应状态,即能一定程度的消除或减少一个簇中的反应超前(prephasing)或滞后(phasing)的核酸分子,利于测序反应的进行,利于获得更长的读段(reads)。
需要指出的是,上述实施方式中的关于流动路径选择阀120和/或液路系统122的结构、连接关系和作业控制等技术特征的解释说明也适用于实现该些任一实施方式的控制系统实现测序的方法,关于如何利用流动路径选择阀120和相关元件/结构组件实现该些任一实施方式的控制系统实现测序的方法,在此未展开,本领域技术人员通过上述实施方式中的流动路径选择阀120和/或液路系统122的结构、连接关系、功能和作业方式的示例介绍以及当前的测序方法示例说明,能够理解如何利用和控制上述实施方式中的流动路径选择阀120和/或液路系统122和/或测序系统920来实现相应的测序方法。
本申请还提供一种方法,该方法包括以上任一实施方式的控制系统实现测序的方法。
在本说明书的描述中,参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读存储介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,"计算机可读存储介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
此外,本申请各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (121)

  1. 一种液路系统,其特征在于,包括:
    流体网络,包括存储器、第一流道、第二流道和反应装置,所述第一流道和所述第二流道各自独立地流动连通所述存储器和所述反应装置;
    与所述流体网络连通的泵组件;以及
    流动路径选择阀,所述流动路径选择阀被构造成在第一阀位置和第二阀位置之间转动,在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,所述泵组件诱导所述存储器中的液体通过所述第一流道朝向所述反应装置流动,在所述流动路径选择阀处于所述第二阀位置的情况下,所述泵组件诱导所述存储器中的液体通过所述第二流道朝向所述反应装置流动。
  2. 根据权利要求1所述的液路系统,其特征在于,所述流动路径选择阀设有公共端口、多个第一端口、多个第二端口和多个连通槽,所述连通槽可选择地连通所述公共端口和所述第一端口或者所述第一端口和所述第二端口;
    在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,所述第一端口与所述第二端口通过所述连通槽连通,形成所述第一流道;
    在所述流动路径选择阀处于所述第二阀位置的情况下,所述第一端口与所述公共端口通过所述连通槽连通,形成所述第二流道。
  3. 根据权利要求2所述的液路系统,其特征在于,所述流动路径选择阀包括定子和与所述定子相对设置的转子,所述定子设有所述公共端口、所述多个第一端口和所述多个第二端口,所述转子设有所述多个连通槽的至少一部分。
  4. 根据权利要求2所述的液路系统,其特征在于,所述流动路径选择阀包括定子和与所述定子相对设置的转子,所述转子设有所述公共端口、所述多个第一端口和所述多个第二端口,所述定子设有所述多个连通槽的至少一部分。
  5. 根据权利要求3或4所述的液路系统,其特征在于,所述连通槽包括可连通的第一连通槽和第二连通槽,所述第一连通槽和所述第二连通槽分别设于所述转子和所述定子。
  6. 根据权利要求5所述的液路系统,其特征在于,一个所述连通槽由一个所述第一连通槽和一个所述第二连通槽构成,一个所述第一连通槽具有两端,每个所述第二连通槽的一端连通一个所述第一端口、另一端可选择地连通一个所述第二端口,一个所述第二连通槽具有两端,每个所述第二连通槽的一端与所述公共端口连通、另一端可选择地连通一个所述第一端口。
  7. 根据权利要求5或6所述的液路系统,其特征在于,所述定子包括定子端面,所述转子包括转子端面,所述定子端面和所述转子端面贴合,所述第一连通槽形成在所述转子端面,所述第二连通槽形成在所述定子端面。
  8. 根据权利要求2-7任一项所述的液路系统,其特征在于,所述多个第一端口和所述多个第二端口均环绕所述公共端口设置。
  9. 根据权利要求2-7任一项所述的液路系统,其特征在于,所述流动路径选择阀具有中心轴,所述多个第一端口间隔排布于以所述中心轴为轴心线的圆平面上;和/或
    所述多个第二端口间隔排布于以所述中心轴为轴心线的圆平面上。
  10. 根据权利要求9所述的液路系统,其特征在于,所述多个第一端口和所述多个第二端口位于相同的圆平面上。
  11. 根据权利要求3-10任一项所述的液路系统,其特征在于,所述多个第一端口沿所述定子或者所述转子的周向间隔排布;和/或
    所述多个第二端口沿所述定子或者所述转子的周向间隔排布。
  12. 根据权利要求11所述的液路系统,其特征在于,所述多个第一端口和所述多个第二端口位于同一圆周上。
  13. 根据权利要求3-12任一项所述的液路系统,其特征在于,所述流动路径选择阀包括阀体,所述定子和所述转子均容置在所述阀体中。
  14. 根据权利要求13所述的液路系统,其特征在于,所述流动路径选择阀包括阀头,所述阀头覆盖所述定子并设置在所述阀体上,所述阀头具有第一接口、第二接口和第三接口,所述第一接口与所述公共端口连通,所述第二接口与所述第一端口连通,所述第三接口与所述第二端口连通。
  15. 根据权利要求14所述的液路系统,其特征在于,所述流动路径选择阀包括定位结构,所述定位结构用于定位所述阀头和所述定子。
  16. 根据权利要求15所述的液路系统,其特征在于,所述定位结构包括定位销,所述定位销插设在所述阀头和所述定子中。
  17. 根据权利要求13所述的液路系统,其特征在于,所述流动路径选择阀还包括与所述转子连接的驱动部件,所述驱动部件设置在所述阀体上,所述驱动部件用于驱动所述转子转动。
  18. 根据权利要求2-17任一项所述的液路系统,其特征在于,所述流动路径选择阀位于第三阀位置时,所述公共端口、所述多个第一端口和所述多个第二端口相互隔断。
  19. 根据权利要求1-18任一项所述的液路系统,其特征在于,所述存储器包括第一存储器和第二存储器,所述第一存储器承载生物样品溶液,所述第二存储器承载反应液,
    在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,所述流动路径选择阀连通所述第一存储器和所述反应装置,所述泵组件诱导所述生物样品溶液通过所述第一流道朝向所述反应装置流动,
    在所述流动路径选择阀处于所述第二阀位置的情况下,所述流动路径选择阀连通所述第二存储器和所述反应装置,所述泵组件诱导所述反应液通过所述第二流道朝向所述反应装置流动。
  20. 根据权利要求1-19任一项所述的液路系统,其特征在于,所述流动路径选择阀设于所述反应装置的上游。
  21. 根据权利要求1-20任一项所述的液路系统,其特征在于,所述泵组件设于所述反应装置的下游。
  22. 根据权利要求1-21任一项所述的液路系统,其特征在于,所述反应装置包括第一反应装置和第二反应装置,所述流动路径选择阀包括第一流动路径选择阀和第二流动路径选择阀,所述第一流动路径选择阀和所述第二流动路径选择阀分别连通所述第一反应装置和所述第二反应装置。
  23. 根据权利要求22所述的液路系统,其特征在于,所述液路系统还包括设置在所述存储器和所述流动路径选择阀之间的三通阀,所述三通阀被构造成在第一位置和第二位置之间切换,在所述三通阀处于所述第一位置的情况下,所述三通阀连通所述存储器和所述第一流动路径选择阀,在所述三通阀处于所述第二位置的情况下,所述三通阀连通所述存储器和所述第二流动路径选择阀。
  24. 根据权利要求23所述的液路系统,其特征在于,在所述三通阀处于所述第一位置的情况下,所述三通阀连通所述存储器和所述第一流动路径选择阀的公共端口,在所述三通阀处于所述第二位置的情况下,所述三通阀连通所述存储器和所述第二流动路径选择阀的公共端口。
  25. 一种检测系统,其特征在于,包括权利要求1-24任一项所述的液路系统、检测组件和控制器,
    所述检测组件构造成在进行指定反应的期间检测来自所述反应装置的信号,
    所述控制器构造成控制所述泵组件和所述流动路径选择阀以使所述存储器中的液体通过所述第一流道朝向所述反应装置流动,并且构造成控制所述泵组件和所述流动路径选择阀以使所述存储器中的液体通过所述第二流道朝向所述反应装置流动、以及控制所述检测组件在所述存储器的液体流过所述反应装置时或者在所述存储器的液体流过所述反应装置之后检测来自所述反应装置的信号。
  26. 根据权利要求25所述的检测系统,其特征在于,所述存储器包括第一存储器和第二存储器,所述第一存储器承载生物样品溶液,所述生物样品溶液包含核酸分子,所述第二存储器承载反应液,所述反应液包含进行聚合反应所需的成分,
    所述控制器构造成控制所述泵组件和所述流动路径选择阀以使所述第一存储器中的生物样品溶液进入所述反应装置进行第一反应,所述第一反应包括至少一部分所述核酸分子连接到所述反应装置,并且,
    所述控制器构造成在进行所述第一反应之后,控制所述泵组件和所述流动路径选择阀以使所述第二存储器中的反应液进入所述反应装置进行第二反应,以及控制所述检测组件采集所述第二反应产生的信号,所述第二反应包括所述反应装置中的核酸分子与所述反应液互相作用实现聚合反应。
  27. 根据权利要求25或26所述的检测系统,其特征在于,所述第二反应产生光信号,所述检测组件包括检测所述光信号的成像检测器。
  28. 权利要求1-24任一项所述的液路系统或者权利要求25-27任一项所述的检测系统在核酸序列测定中的应用。
  29. 一种流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀被构造成在第一阀位置和第二阀位置之间切换,所述流动路径选择阀设有公共端口、多个第一端口、多个第二端口和多个连通槽,所述连通槽可选择地连通所述公共端口和所述第一端口或者所述第一端口和所述第二端口,
    在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,所述第一端口与所述第二端口通过所述连通槽连通,
    在所述流动路径选择阀处于所述第二阀位置的情况下,所述第一端口与所述公共端口通过所述连通槽连通。
  30. 根据权利要求29所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀包括:
    歧管,所述歧管设有所述公共端口、所述多个第一端口和所述多个第二端口;
    第一阀芯,所述第一阀芯设有所述连通槽,所述第一阀芯可相对所述歧管转动或滑动以使所述流动路径选择阀在所述第一阀位置和所述第二阀位置之间切换。
  31. 根据权利要求30所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀包括设置在所述歧管上的第二阀芯,所述第一阀芯设在所述第二阀芯上,所述第二阀芯设有第一通道、第二通道和第三通道,所述第一通道与所述第一端口连通,所述第二通道与所述第二端口连通,所述第三通道与所述公共端口连通,
    在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,所述连通槽连通所述第一通道和所述第二通道实现所述第一端口和所述第二端口连通,
    在所述流动路径选择阀处于所述第二阀位置的情况下,所述连通槽连通所述第一通道和所述第三通道实现所述第一端口与所述公共端口连通。
  32. 根据权利要求31所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述歧管设有容腔,所述第二阀芯至少部分地容置在所述容腔中。
  33. 根据权利要求32所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述容腔的底面设有第一连接口、第二连接口和第三连接口,所述第一连接口连通所述第一端口和所述第一通道,所述第二连接口连通所述第二端口和所述第二通道,所述第三连接口连通所述公共端口和所述第三通道。
  34. 根据权利要求30-33任一项所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述第一端口、所述第二端口和所述公共端口中的至少两个分别位于所述歧管不同侧。
  35. 根据权利要求30-34任一项所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述连通槽包括间隔设置的第一连通槽和第二连通槽,在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,所述第一端口与所述第二端口通过所述第一连通槽连通,在所述流动路径选择阀处于所述第二阀位置的情况下,所述第一端口与所述公共端口通过所述第二连通槽连通。
  36. 根据权利要求30-35任一项所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀包括驱动部件,所述驱动部件用于驱动所述第一阀芯转动或滑动。
  37. 根据权利要求36所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀包括与所述第一阀芯连接的滑块,所述滑块连接所述驱动部件,所述驱动部件通过所述滑块驱动所述第一阀芯滑动;任选的,所述驱动部件提供电磁驱动。
  38. 根据权利要求37所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀包括与所述歧管可拆卸连接的壳体,所述第一阀芯和所述滑块容置在所述壳体中。
  39. 根据权利要求38所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述壳体设有导向槽,所述滑块包括连接部和与所述连接部连接的导轨部,所述连接部与所述第一阀芯连接,所述导轨部与所述导向槽配合以导引所述滑块带动所述第一阀芯滑动。
  40. 根据权利要求29所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀被构造成在第一阀位置和第二阀位置之间转动,在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,所述第一端口与所述第二端口通过所述连通槽连通,形成有第一流道,
    在所述流动路径选择阀处于所述第二阀位置的情况下,所述第一端口与所述公共端口通过所述连通槽连通,形成有第二流道。
  41. 根据权利要求40所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀包括定子和与所述定子相对设置的转子,所述定子设有所述公共端口、所述多个第一端口和所述多个第二端口,所述转子设有所述多个连通槽的至少一部分。
  42. 根据权利要求40所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀包括定子和与所述定子相对设置的转子,所述转子设有所述公共端口、所述多个第一端口和所述多个第二端口,所述定子设有所述多个连通槽的至少一部分。
  43. 根据权利要求41或42所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述连通槽包括可连通的第一连通槽和第二连通槽,所述第一连通槽和所述第二连通槽分别设于所述转子和所述定子。
  44. 根据权利要求43所述的流动路径选择阀,其特征在于,一个所述连通槽由一个所述第一连通槽和一个所述第二连通槽构成,一个所述第一连通槽具有两端,每个所述第二连通槽的一端连通一个所述第一端口、另一端可选择地连通一个所述第二端口,一个所述第二连通槽具有两端,每个所述第二连通槽的一端与所述公共端口连通、另一端可选择地连通一个所述第一端口。
  45. 根据权利要求43或44所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述定子包括定子端面,所述转子包括转子端面,所述定子端面和所述转子端面贴合,所述第一连通槽形成在所述转子端面,所述第二连通槽形成在所述定子端面。
  46. 根据权利要求40-45任一项所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述多个第一端口和所述多个 第二端口均环绕所述公共端口设置。
  47. 根据权利要求42-46任一项所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀具有中心轴,所述多个第一端口间隔排布于以所述中心轴为轴心线的圆平面上;和/或
    所述多个第二端口间隔排布于以所述中心轴为轴心线的圆平面上。
  48. 根据权利要求47所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述多个第一端口和所述多个第二端口位于相同的圆平面上。
  49. 根据权利要求41-46任一项所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述多个第一端口沿所述定子或者所述转子的周向间隔排布;和/或
    所述多个第二端口沿所述定子或者所述转子的周向间隔排布。
  50. 根据权利要求49所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述多个第一端口和所述多个第二端口位于同一圆周上。
  51. 根据权利要求41-50任一项所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀包括阀体,所述定子和所述转子均容置在所述阀体中。
  52. 根据权利要求51所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀包括阀头,所述阀头覆盖所述定子并设置在所述阀体上,所述阀头具有第一接口、第二接口和第三接口,所述第一接口与所述公共端口连通,所述第二接口与所述第一端口连通,所述第三接口与所述第二端口连通。
  53. 根据权利要求52所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀包括定位结构,所述定位结构用于定位所述阀头和所述定子。
  54. 根据权利要求53所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述定位结构包括定位销,所述定位销插设在所述阀头和所述定子中。
  55. 根据权利要求51所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀还包括与所述转子连接的驱动部件,所述驱动部件设置在所述阀体上,所述驱动部件用于驱动所述转子转动。
  56. 根据权利要求40-55任一项所述的流动路径选择阀,其特征在于,所述流动路径选择阀位于第三阀位置时,所述公共端口、所述多个第一端口和所述多个第二端口相互隔断。
  57. 一种流动池组件,其特征在于,包括:
    权利要求29-56任一项所述的流动路径选择阀;和
    与所述流动路径选择阀连接的流动池,所述流动池包括多个并列设置的通道,所述通道的一端与所述第一端口连通。
  58. 根据权利要求57所述的流动池组件,其特征在于,所述流动池组件包括两个所述流动路径选择阀和一个所述流动池,所述流动池的通道的一端与其中一个流动路径选择阀的第一端口连通,所述流动池的通道的另一端与另一个流动路径选择阀的第一端口连通。
  59. 根据权利要求57或58所述的流动池组件,其特征在于,所述通道的一端或者另一端与所述第一端口为无管道连接。
  60. 一种液路系统,其特征在于,包括:
    多条流动路径,在流动池安装于所述液路系统中时与所述流动池流体地连接,以支撑目标分析物;
    权利要求29-56任一项所述的流动路径选择阀,与所述流动路径连接,所述流动路径选择阀在所述流动路径之间进行选择;
    泵,在所述流动池安装于所述液路系统中时与所述流动池流体地连接,并且在分析操作期间使液体流动通过所述流动路径选择阀所选择的流动路径;以及
    控制电路,操作性地耦合所述流动路径选择阀,所述控制电路具有一个或多个处理器和储存计算机可执行指令的存储器,该计算机可执行指令在由所述处理器执行时控制所述处理器以命令所述流动路径选择阀选择指定的流动路径。
  61. 根据权利要求60所述的液路系统,其特征在于,还包括:
    试剂选择阀,根据分析协议从多种试剂中选择试剂;和
    流动池,承载目标分析物;
    所述流动路径选择阀流体地连接于所述试剂选择阀与所述流动池之间,根据分析协议所述流动路径选择阀从穿过流动池的多个流动路径中选择流通流动池的流动路径,并引导所选择的试剂通过所述流动池,根据分析协议所述泵使所选择的试剂流动通过所选择的流动路径。
  62. 根据权利要求61所述的液路系统,其特征在于,所述流动池包括多个并列设置的通道,所述通道的一端与所述第一端口连通。
  63. 根据权利要求62所述的液路系统,其特征在于,所述通道的一端与所述第一端口无管道连接。
  64. 根据权利要求60-63任一项所述的液路系统,其特征在于,所述液路系统还包括第一存储器和第 二存储器,
    所述第一存储器存储待测样品溶液,所述第一存储器与所述第二端口连接,
    所述第二存储器存储反应试剂,所述第二存储器与所述公共端口连接。
  65. 一种测序系统,其特征在于,包括权利要求60-64任一项所述的液路系统。
  66. 一种控制系统实现测序的方法,其特征在于,所述系统包括多条流动路径、与该多条流动路径连接的流动池、流动路径选择阀和泵、第一存储器以及第二存储器,
    所述流动路径选择阀包括歧管和第一阀芯,所述歧管设有公共端口、多个第一端口和多个第二端口,所述第一阀芯设有连通槽,所述第一阀芯可相对所述歧管转动或滑动,以使所述连通槽选择性地连通所述公共端口和所述第一端口或者所述第一端口和所述第二端口,从而选择不同流动路径,
    所述第一存储器与所述第二端口连接,
    所述第二存储器与所述公共端口连接,
    所述第一存储器承载第一反应液,所述第一反应液包含核酸分子,
    所述第二存储器承载第二反应液,所述第二反应液包含进行核酸测序所需的成分,
    所述泵用于使液体流动通过所述流动路径选择阀所选择的流动路径,
    所述方法包括:
    使所述流动路径选择阀切换到第一阀位置,以使所述连通槽连通所述第一端口和所述第二端口以连通所述第一存储器和流动池;
    在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,控制所述泵工作以使所述第一反应液进入所述流动池以进行第一反应,所述第一反应包括使至少一部分所述核酸分子连接到所述流动池;
    使所述流动路径选择阀切换至第二阀位置,以使所述连通槽连通所述第一端口和所述公共端口以连通第二存储器和流动池;
    在所述流动路径选择阀处于所述第二阀位置的情况下,控制所述泵工作以使所述第二反应液进入所述流动池以进行第二反应,所述第二反应包括使进行所述第一反应之后的所述流动池中的核酸分子与所述第二反应液相互作用发生聚合反应并检测来自该反应的信号,以实现该核酸分子的序列测定。
  67. 根据权利要求66所述的方法,其特征在于,所述系统还包括第三存储器,所述第三存储器与所述公共端口连接,所述第三存储器承载第三反应液,所述第三反应液包含进行扩增所需的成分,所述方法还包括在进行所述第一反应之后和进行所述第二反应之前:
    控制所述泵工作以使第三存储器中的第三反应液进入所述流动池,以进行第三反应,所述第三反应包括使进行所述第一反应之后的所述流动池中的核酸分子与所述第三反应液相互作用以实现该核酸分子的扩增。
  68. 根据权利要求66或67所述的方法,其特征在于,所述系统还包括第四存储器,所述第四存储器与所述公共端口连接,所述第四存储器承载洗涤溶液,所述方法还包括在进行所述第一反应之前:
    在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,控制所述泵工作以使第四存储器中的洗涤溶液进入所述流动池中。
  69. 根据权利要求66所述的方法,其特征在于,还包括在进行所述第一反应之前:
    在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,控制所述泵工作以向所述流动池通入空气。
  70. 根据权利要求66所述的方法,其特征在于,所述系统还包括第四存储器,所述第四存储器与所述公共端口连接,所述第四存储器承载洗涤溶液,还包括在进行所述第一反应之前和/或进行所述第二反应之前:
    控制所述泵工作以使第四存储器中的洗涤溶液进入所述流动池中。
  71. 根据权利要求66-70任一项所述的方法,其特征在于,所述流动池具有固相载体表面,所述固相载体表面上固定有第一测序引物,所述核酸分子的至少一个末端包含至少一部分能够与所述第一测序引物的至少一部分互补配对的序列,所述第一反应包括使至少一部分所述核酸分子与所述第一测序引物互补配对以连接到所述流动池中。
  72. 根据权利要求71所述的方法,其特征在于,所述第二反应液包含第一核苷酸、第一聚合酶和切割试剂,所述控制所述泵工作以使所述第二反应液进入所述流动池以进行第二反应,包括:
    (a)控制所述泵工作以使所述第一核苷酸和所述第一聚合酶进入所述流动池,并且使所述流动池处于适于聚合反应的条件下,以通过延伸所述第一测序引物使所述第一核苷酸结合到所述核酸分子上,所述第一核苷酸包含碱基、糖单元、可切割的阻断基团和可检测标记;
    (b)激发所述可检测标记并采集来自所述可检测标记的信号;
    (c)控制所述泵工作以使所述切割试剂进入所述流动池,以去除所述第一核苷酸的可切割的阻断基团和可检测标记;
    (d)重复(a)-(c)至少一次。
  73. 根据权利要求72所述的方法,其特征在于,所述第二反应液还包含第二核苷酸,所述控制所述泵工作以使所述第二反应液进入所述流动池以进行第二反应,还包括在(a)之后,
    控制所述泵工作以使所述第二核苷酸和所述第一聚合酶进入所述流动池,并且使所述流动池置于适于聚合反应的条件下,以通过继续延伸(a)后的产物使所述第二核苷酸结合到所述核酸分子上,所述第二核苷酸包含碱基、糖单元和可切割的阻断基团。
  74. 根据权利要求71所述的方法,其特征在于,所述第二反应液包含第一核苷酸、第二核苷酸、第一聚合酶、第二聚合酶、切割试剂和第二测序引物,所述核酸分子的至少一个末端包含至少一部分能够与所述第二测序引物的至少一部分互补配对的序列,所述控制所述泵工作以使所述第二反应液进入所述流动池以进行第二反应,包括:
    (i)控制所述泵工作以使所述第一核苷酸和所述第一聚合酶进入所述流动池,并且使所述流动池处于适于聚合反应的条件下,以通过延伸所述第一测序引物使所述第一核苷酸结合到所述核酸分子上,获得新生链,所述第一核苷酸为既不带有可切割的阻断基团也不带有可检测标记的核苷酸;
    (ii)控制所述泵工作以使所述第二核苷酸、所述第二聚合酶和所述第二测序引物进入所述流动池,并且使所述流动池处于适于聚合反应的条件下,以使所述第二测序引物与所述新生链结合并通过延伸所述第二测序引物使所述第二核苷酸结合到所述新生链上,所述第二核苷酸包含碱基、糖单元、可切割的阻断基团和可检测标记;
    (iii)激发所述可检测标记并采集来自所述可检测标记的信号;
    (iv)控制所述泵工作以使所述切割试剂进入所述流动池,以去除所述第二核苷酸的可切割的阻断基团和可检测标记;
    (v)重复进行(ii)-(iv)至少一次。
  75. 根据权利要求72所述的方法,其特征在于,所述第二反应液还包含第三核苷酸,所述控制所述泵工作以使所述第二反应液进入所述流动池以进行第二反应,还包括在(ii)之后,
    控制所述泵工作以使所述第三核苷酸和所述第二聚合酶进入所述流动池,并且使所述流动池置于适于聚合反应的条件下,以通过继续延伸(ii)后的产物使所述第三核苷酸结合到所述新生链上,所述第三核苷酸包含碱基、糖单元和可切割的阻断基团。
  76. 根据权利要求66-75任一项所述的方法,其特征在于,所述流动路径选择阀包括设置在所述歧管上的第二阀芯,所述第一阀芯设在所述第二阀芯上,所述第二阀芯设有第一通道、第二通道和第三通道,所述第一通道与所述第一端口连通,所述第二通道与所述第二端口连通,所述第三通道与所述公共端口连通,
    在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,所述连通槽连通所述第一通道和所述第二通道以使所述第一端口和所述第二端口连通;
    在所述流动路径选择阀处于所述第二阀位置的情况下,所述连通槽连通所述第一通道和所述第三通道以使所述第一端口与所述公共端口连通。
  77. 根据权利要求76所述的方法,其特征在于,所述歧管设有容腔,所述第二阀芯至少部分地容置在所述容腔中。
  78. 根据权利要求77所述的方法,其特征在于,所述容腔的底面设有第一连接口、第二连接口和第三连接口,所述第一连接口连通所述第一端口和所述第一通道,所述第二连接口连通所述第二端口和所述第二通道,所述第三连接口连通所述公共端口和所述第三通道。
  79. 根据权利要求66-78任一项所述的方法,其特征在于,所述第一端口、所述第二端口和所述公共端口中的至少两个分别位于所述歧管不同侧。
  80. 根据权利要求66-79任一项所述的方法,其特征在于,所述连通槽包括间隔设置的第一连通槽和第二连通槽,在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,所述第一端口与所述第二端口通过所述第一连通槽连通,在所述流动路径选择阀处于所述第二阀位置的情况下,所述第一端口与所述公共端口通过所述第二连通槽连通。
  81. 根据权利要求66-80任一项所述的方法,其特征在于,所述流动路径选择阀包括驱动部件,所述驱动部件用于驱动所述第一阀芯转动或滑动。
  82. 根据权利要求81所述的方法,其特征在于,所述流动路径选择阀包括与所述第一阀芯连接的滑块,所述滑块连接所述驱动部件,所述驱动部件通过所述滑块驱动所述第一阀芯滑动;任选的,所述驱动部件提供电磁驱动。
  83. 根据权利要求82所述的方法,其特征在于,所述流动路径选择阀包括与所述歧管可拆卸连接的壳体,所述第一阀芯和所述滑块容置在所述壳体中。
  84. 根据权利要求83所述的方法,其特征在于,所述壳体设有导向槽,所述滑块包括连接部和与所述连接部连接的导轨部,所述连接部与所述第一阀芯连接,所述导轨部与所述导向槽配合以导引所述滑块带动所述第一阀芯滑动。
  85. 根据权利要求66-84任一项所述的方法,其特征在于,所述系统还包括:
    试剂选择阀,根据分析协议从多种试剂中选择试剂;
    所述流动路径选择阀流体地连接于所述试剂选择阀与所述流动池之间,根据分析协议所述流动路径选择阀从穿过流动池的多个流动路径中选择流通流动池的流动路径,并引导所选择的试剂通过所述流动池,根据分析协议所述泵使所选择的试剂流动通过所选择的流动路径。
  86. 根据权利要求85所述的方法,其特征在于,所述流动池包括多个并列设置的通道,所述通道的一端与所述第一端口连通。
  87. 根据权利要求86所述的方法,其特征在于,所述通道的一端与所述第一端口无管道连接。
  88. 一种测定核酸序列的方法,其特征在于,包括:
    将设有第一流道和第二流道的流动路径选择阀转动至第一阀位置,以连通第一存储器和反应装置,所述第一存储器承载第一反应液,所述第一反应液包含核酸分子;
    在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,使所述第一反应液经过所述第一流道进入所述反应装置以进行第一反应,所述第一反应包括使至少一部分所述核酸分子连接到所述反应装置;
    将所述流动路径选择阀转动至第二阀位置,以连通第二存储器和所述反应装置,所述第二存储器承载第二反应液,所述第二反应液包含进行核酸测序所需的成分;
    在所述流动路径选择阀处于所述第二阀位置的情况下,使所述第二反应液经过所述第二流道进入所述反应装置以进行第二反应,所述第二反应包括使进行所述第一反应之后的所述反应装置中的核酸分子与所述第二反应液相互作用发生聚合反应并检测来自该反应的信号,以实现该核酸分子的序列测定。
  89. 根据权利要求88所述的方法,其特征在于,还包括在进行所述第一反应之后和进行所述第二反应之前:
    使第三存储器中的第三反应液通过所述第一流道或者所述第二流道进入所述反应装置,以进行第三反应,所述第三反应包括使进行所述第一反应之后的所述反应装置中的核酸分子与所述第三反应液相互作用以实现该核酸分子的扩增,所述第三反应液包含进行扩增所需的成分。
  90. 根据权利要求88或89所述的方法,其特征在于,还包括在进行所述第一反应之前:
    使第四存储器中的洗涤溶液通过所述第一流道进入所述反应装置中。
  91. 根据权利要求90所述的方法,其特征在于,还包括在进行所述第一反应之前:
    通过所述第一流道向所述反应装置通入空气。
  92. 根据权利要求88所述的方法,其特征在于,还包括在进行所述第一反应之前和/或进行所述第二反应之前:
    使第四存储器中的洗涤溶液通过所述第一流道或所述第二流道进入所述反应装置中。
  93. 根据权利要求88-92任一项所述的方法,其特征在于,所述反应装置具有固相载体表面,所述固相载体表面上固定有第一测序引物,所述核酸分子的至少一个末端包含至少一部分能够与所述第一测序引物的至少一部分互补配对的序列,所述第一反应包括使至少一部分所述核酸分子与所述第一测序引物互补配对以连接到所述反应装置中。
  94. 根据权利要求93所述的方法,其特征在于,所述第二反应液包含第一核苷酸、第一聚合酶和切割试剂,所述使所述第二反应液经过所述第二流道进入所述反应装置以进行第二反应,包括:
    (a)使所述第一核苷酸和所述第一聚合酶通过所述第二流道进入所述反应装置,并且使所述反应装置处于适于聚合反应的条件下,以通过延伸所述第一测序引物使所述第一核苷酸结合到所述核酸分子上,所述第一核苷酸包含碱基、糖单元、可切割的阻断基团和可检测标记;
    (b)激发所述可检测标记并采集来自所述可检测标记的信号;
    (c)使所述切割试剂通过所述第二流道进入所述反应装置,以去除所述第一核苷酸的可切割的阻断基团和可检测标记;
    (d)重复(a)-(c)至少一次。
  95. 根据权利要求94所述的方法,其特征在于,所述第二反应液还包含第二核苷酸,所述使所述第二反应液经过所述第二流道进入所述反应装置以进行第二反应,还包括在(a)之后,
    使所述第二核苷酸和所述第一聚合酶通过所述第二流道进入所述反应装置,并且使所述反应装置置于适于聚合反应的条件下,以通过继续延伸(a)后的产物使所述第二核苷酸结合到所述核酸分子上,所述第二核苷酸包含碱基、糖单元和可切割的阻断基团。
  96. 根据权利要求93所述的方法,其特征在于,所述第二反应液包含第三核苷酸、第四核苷酸、第 二聚合酶、第三聚合酶、切割试剂和第二测序引物,所述核酸分子的至少一个末端包含至少一部分能够与所述第二测序引物的至少一部分互补配对的序列,所述使所述第二反应液经过所述第二流道进入所述反应装置以进行第二反应包括:
    (i)使所述第三核苷酸和所述第二聚合酶通过所述第二流道进入所述反应装置,并且使所述反应装置处于适于聚合反应的条件下,以通过延伸所述第一测序引物使所述第三核苷酸结合到所述核酸分子上,获得新生链,所述第三核苷酸为既不带有可切割的阻断基团也不带有可检测标记的核苷酸;
    (ii)使所述第四核苷酸、所述第三聚合酶和所述第二测序引物通过所述第二流道进入所述反应装置,并且使所述反应装置处于适于聚合反应的条件下,以使所述第二测序引物与所述新生链结合并通过延伸所述第二测序引物使所述第四核苷酸结合到所述新生链上,所述第四核苷酸包含碱基、糖单元、可切割的阻断基团和可检测标记;
    (iii)激发所述可检测标记并采集来自所述可检测标记的信号;
    (iv)使所述切割试剂通过所述第二流道进入所述反应装置,以去除所述第四核苷酸的可切割的阻断基团和可检测标记;
    (v)重复进行(ii)-(iv)至少一次。
  97. 根据权利要求96所述的方法,其特征在于,所述第二反应液还包含第五核苷酸,所述使所述第二反应液经过所述第二流道进入所述反应装置以进行第二反应,还包括在(ii)之后,
    使所述第五核苷酸和所述第三聚合酶通过所述第二流道进入所述反应装置,并且使所述反应装置置于适于聚合反应的条件下,以通过继续延伸(ii)后的产物使所述第五核苷酸结合到所述新生链上,所述第五核苷酸包含碱基、糖单元和可切割的阻断基团。
  98. 一种核酸序列测定系统,其特征在于,包括连接的液路系统、检测组件和控制器,所述液路系统包括流体网络以及与所述流体网络连通的泵组件,所述流体网络包括第一存储器、第二存储器、流动路径选择阀和反应装置,所述流动路径选择阀设有第一流道和第二流道,所述第一流道连通所述第一存储器和所述反应装置,所述第二流道连通所述第二存储器和所述反应装置,所述检测组件构造成在进行指定反应的期间检测来自所述反应装置的信号,所述控制器构造成控制所述液路系统和所述检测组件以进行权利要求88-97任一项所述的方法的步骤。
  99. 根据权利要求103所述的系统,其特征在于,所述流动路径选择阀设有公共端口、多个第一端口、多个第二端口和多个连通槽,所述连通槽可选择地连通所述公共端口和所述第一端口或者所述第一端口和所述第二端口;
    在所述流动路径选择阀处于所述第一阀位置的情况下,所述第一端口与所述第二端口通过所述连通槽连通,形成所述第一流道;
    在所述流动路径选择阀处于所述第二阀位置的情况下,所述第一端口与所述公共端口通过所述连通槽连通,形成所述第二流道。
  100. 根据权利要求99所述的系统,其特征在于,所述流动路径选择阀包括定子和与所述定子相对设置的转子,所述定子设有所述公共端口、所述多个第一端口和所述多个第二端口,所述转子设有所述多个连通槽的至少一部分。
  101. 根据权利要求99所述的系统,其特征在于,所述流动路径选择阀包括定子和与所述定子相对设置的转子,所述转子设有所述公共端口、所述多个第一端口和所述多个第二端口,所述定子设有所述多个连通槽的至少一部分。
  102. 根据权利要求100或101所述的系统,其特征在于,所述连通槽包括可连通的第一连通槽和第二连通槽,所述第一连通槽和所述第二连通槽分别设于所述转子和所述定子。
  103. 根据权利要求102所述的系统,其特征在于,一个所述连通槽由一个所述第一连通槽和一个所述第二连通槽构成,一个所述第一连通槽具有两端,每个所述第二连通槽的一端连通一个所述第一端口、另一端可选择地连通一个所述第二端口,一个所述第二连通槽具有两端,每个所述第二连通槽的一端与所述公共端口连通、另一端可选择地连通一个所述第一端口。
  104. 根据权利要求102或103所述的系统,其特征在于,所述定子包括定子端面,所述转子包括转子端面,所述定子端面和所述转子端面贴合,所述第一连通槽形成在所述转子端面,所述第二连通槽形成在所述定子端面。
  105. 根据权利要求99-104任一项所述的系统,其特征在于,所述多个第一端口和所述多个第二端口均环绕所述公共端口设置。
  106. 根据权利要求99-104任一项所述的系统,其特征在于,所述流动路径选择阀具有中心轴,所述多个第一端口间隔排布于以所述中心轴为轴心线的圆平面上;和/或
    所述多个第二端口间隔排布于以所述中心轴为轴心线的圆平面上。
  107. 根据权利要求106所述的系统,其特征在于,所述多个第一端口和所述多个第二端口位于相同的圆平面上。
  108. 根据权利要求99-107任一项所述的系统,其特征在于,所述多个第一端口沿所述定子或者所述转子的周向间隔排布;和/或
    所述多个第二端口沿所述定子或者所述转子的周向间隔排布。
  109. 根据权利要求108所述的系统,其特征在于,所述多个第一端口和所述多个第二端口位于同一圆周上。
  110. 根据权利要求100-109任一项所述的系统,其特征在于,所述流动路径选择阀包括阀体,所述定子和所述转子均容置在所述阀体中。
  111. 根据权利要求110所述的系统,其特征在于,所述流动路径选择阀包括阀头,所述阀头覆盖所述定子并设置在所述阀体上,所述阀头具有第一接口、第二接口和第三接口,所述第一接口与所述公共端口连通,所述第二接口与所述第一端口连通,所述第三接口与所述第二端口连通。
  112. 根据权利要求111所述的系统,其特征在于,所述流动路径选择阀包括定位结构,所述定位结构用于定位所述阀头和所述定子。
  113. 根据权利要求112所述的系统,其特征在于,所述定位结构包括定位销,所述定位销插设在所述阀头和所述定子中。
  114. 根据权利要求110所述的系统,其特征在于,所述流动路径选择阀还包括与所述转子连接的驱动部件,所述驱动部件设置在所述阀体上,所述驱动部件用于驱动所述转子转动。
  115. 根据权利要求99-114任一项所述的系统,其特征在于,所述流动路径选择阀位于第三阀位置时,所述公共端口、所述多个第一端口和所述多个第二端口相互隔断。
  116. 根据权利要求98-115任一项所述的系统,其特征在于,所述流动路径选择阀设于所述反应装置的上游。
  117. 一种计算机可读存储介质,用于存储供计算机执行的程序,执行所述程序包括完成权利要求94-102任一项所述的方法。
  118. 一种配置成执行权利要求88-97任一项所述的方法的系统。
  119. 一种包含指令的计算机程序产品,其特征在于,计算机执行所述程序时,实现权利要求88-97任一项所述的方法。
  120. 一种核酸序列测定系统,其特征在于,包括权利要求119所述的计算机程序产品。
  121. 一种核酸序列测定系统,其特征在于,包括:
    第一控制模块,用于将设有第一流道和第二流道的旋转阀转动至第一阀位置,以连通第一存储器和反应装置,所述第一存储器承载第一反应液,所述第一反应液包含核酸分子;
    第二控制模块,用于在所述旋转阀处于所述第一阀位置的情况下,使所述第一反应液经过所述第一流道进入所述反应装置以进行第一反应,所述第一反应包括使至少一部分所述核酸分子连接到所述反应装置;
    第三控制模块,用于将所述旋转阀转动至第二阀位置,以连通第二存储器和所述反应装置,所述第二存储器承载第二反应液,所述第二反应液包含进行核酸测序所需的成分;
    第四控制模块,用于在所述旋转阀处于所述第二阀位置的情况下,使所述第二反应液经过所述第二流道进入所述反应装置以进行第二反应,所述第二反应包括使进行所述第一反应之后的所述反应装置中的核酸分子与所述第二反应液相互作用发生聚合反应并检测来自该反应的信号,以实现该核酸分子的序列测定。
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