(57)【要約】分析システムは、フローセル内に導入される前に多数の試薬と結合できる分析物に対する作業を実施することができる。器械は容積を含むことができ、当該容積内に分析物と結合する試薬を各自吸引する。容積を、試薬を吸引するためにシッパーと関連付けられるバルブマニホールドに蛇行するチャネルとして形成することができる。試薬をその後、ポンプに混合容積又はチャネル内で試薬を動かすサイクルを通過させることによって混合することができる。このために、試薬を容器から容積又はチャネル内に吸引し、試薬を排出して容器内に戻すことができ、このプロセスを繰り返し実施して混合を改良することができる。【選択図】図６Ａ
2020510811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析システムで対象分析物を支持するフローセルに流体的に接続される流路と、
前記流路に流体的に結合して、分析作業に関して複数の試薬シッパーの間で選択するセレクタバルブと、
前記流路から分離しているバイパスラインと、
前記バイパスラインに流体的に接続されるとともに、試薬予混合作業中に前記バイパスラインを通じて流体を変位させるポンプと、
前記セレクタバルブ及び前記ポンプに動作可能に結合し、１つ以上のプロセッサ及び機械によって実行可能な命令を記憶するメモリを有する制御回路と、
を備えるシステムであり、
前記バイパスラインの一部は混合容積として機能し、
前記機械によって実行可能な命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されるときに、前記１つ以上のプロセッサを制御して、
（ａ）前記セレクタバルブに、予混合される試薬に関連付けられる試薬シッパーのセットの間で選択させるステップと、
（ｂ）前記ポンプに、選択される前記試薬シッパーのそれぞれから流体を吸引させ、選択される対応前記試薬シッパーから吸引される前記流体を前記混合容積内に各自移動させるステップと、
（ｃ）前記ポンプに、ステップｂ）に起因して、前記混合容積に吸引される前記流体を行先容器シッパーを通じて分注させるステップと、
（ｄ）周期的に、前記ポンプに、吸引される前記流体を前記混合容積内に移動させ、前記混合容積から移動させ、前記行先容器シッパーを通じて更に前記流体を混合させるステップと、を行う、システム。
【請求項２】
前記混合容積は蛇行するチャネルを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記行先容器シッパーを通じて排出される流体を受けるように位置付けられる行先容器を更に含み、
前記行先容器はシーケンシングされるＤＮＡを包含する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ポンプはシリンジポンプを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記セレクタバルブは、前記ポンプが、前記流体を選択される前記試薬シッパーから前記混合容積内に移動する前に、空気を前記混合容積内に吸引することを可能にし得る、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記メモリは、機械によって実行可能な更なる命令を記憶することができ、
前記機械によって実行可能な更なる命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されるときに、前記１つ以上のプロセッサを更に制御して、前記ポンプに、前記ポンプと前記流体との間に閉じ込められる空気の容積を維持しながら、周期的に、吸引される前記流体を前記混合容積内に動かし、前記混合容積から動かす、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記メモリは、機械によって実行可能な更なる命令を記憶することができ、
前記機械によって実行可能な更なる命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されるときに、前記１つ以上のプロセッサを更に制御して、前記分析作業のためにステップ（ｃ）又はステップ（ｄ）を実施する前に、ステップ（ｂ）を１回以上繰り返させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記メモリは、機械によって実行可能な更なる命令を記憶することができ、
前記機械によって実行可能な更なる命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されるときに、前記１つ以上のプロセッサを更に制御して、
（ｅ）前記セレクタバルブに、付加的な試薬に関連付けられる付加的な試薬シッパーを選択させるステップと、
（ｆ）前記ポンプに、前記付加的な試薬シッパーから流体を吸引させるステップと、
（ｇ）前記ポンプに、前記付加的な試薬シッパーから吸引される付加的な前記流体を前記混合容積内に移動させるステップと、を行い、
前記付加的な試薬シッパーは、ステップ（ａ）内の試薬シッパーのセット内には存在せず、
ステップ（ｂ）とステップ（ｃ）との間にステップ（ｅ）−（ｇ）を実施する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
異なる特定の重さを有し予混合される少なくとも３つの試薬を包含する試薬容器を更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
（ａ）２つ以上の試薬に対して試薬の予混合作業を実施するステップと、
（ｂ）ポンプを作動して、吸引される前記試薬を、周期的に、混合容積内に動かし、前記混合容積から動かし、前記試薬を混合するステップと、
（ｃ）前記ポンプを作動して、混合される前記試薬を行先容器内に排出するステップと、を含む方法であり、
前記ステップ（ａ）は、
セレクタバルブに第１試薬を選択するよう命令することと、
前記ポンプを作動して、第１容器から前記第１試薬の一部を前記混合容積内に吸引することと、
前記セレクタバルブに第２試薬を選択するよう命令することと、
前記ポンプを作動して、第２容器から前記第２試薬の一部を前記混合容積内に吸引することと、を含む、方法。
【請求項１１】
前記混合容積は、蛇行するチャネルを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記行先容器はシーケンシングされるＤＮＡを包含する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ａ）は、前記セレクタバルブに第３試薬を選択するよう命令することと、前記ポンプを作動して第３容器から前記第３試薬の一部を前記混合容積内に吸引することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ａ）は、ステップ（ｂ）を実施する前に、前記試薬の少なくとも１つを選択して吸引することを複数回行うことを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（ｂ）を実施する前に、ステップ（ａ）を１回以上繰り返すことを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１試薬を吸引する前に、空気を前記混合容積内に吸引することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
ポンプを作動して気体を混合容器内に吸引するステップと、
セレクタバルブを制御して、分析作業のために複数の液体試薬を各自選択するステップと、
選択されたそれぞれの試薬に関して、ポンプを作動して選択された前記試薬を、選択された前記試薬を包含する各自の容器から、蛇行する混合容積内に吸引するステップと、
前記セレクタバルブを制御して、前記蛇行する混合容積を行先容器に流体的に接続するステップと、
前記ポンプに、前記試薬を前記蛇行する混合容積及び行先容器の間を行き来させるサイクルを通過させて前記試薬を混合するステップと、
前記ポンプを作動して、混合される前記試薬を前記行先容器内に排出するステップと、
含み、
前記行先容器は前記分析作業で分析される分析対象物を包含する、方法。
【請求項１８】
前記ポンプに前記試薬を動かすサイクルを通過させる前に、複数回それぞれの試薬を選択して吸引するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ポンプは、前記ポンプと前記試薬との間に空気の容積を有して前記試薬を周期的に動かす、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記試薬は、異なる特定の重さを有する少なくとも３つの試薬を含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
この出願は、2017年1月5日に出願した米国特許出願第62/442,772号の優先権の利益を主張する2017年12月13日に出願した米国特許出願第15/841,102号の優先権の利益と、米国特許出願第62/442,772号の優先権の利益を同様に主張する2017年3月24日に出願した英国（ＧＢ）特許出願第1704758.0号の利益とを主張し、これら全出願の全内容を参照により本明細書に援用するものとする。
【背景技術】
【０００２】
対象分子、特にデオキシリボ核酸、リボ核酸及び他の生体試料をシーケンシングする器械が開発され進化し続けている。シーケンシング作業に先立って、試薬と混合され最終的にはフローセルに導入される、ライブラリ又はテンプレートを形成するために対象分子の試料を調製する。フローセルでは個々の分子が部位に付着し検出性を高めるために増幅されるであろう。シーケンシング作業はその後、部位で分子を結合するステップと、結合した成分をタグ付けするステップと、部位で成分を撮像するステップと、結果として生じる画像データを処理するステップと、から成るサイクルを繰り返すことを含む。
【０００３】
このようなシーケンシングシステムでは、流体システム（又はサブシステム）は、プログラムされたコンピュータ及び適切なインタフェース等の制御システムの制御下で物質（例えば試薬）の流れを生み出す。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書で説明する主題の１つ以上の実施形態の詳細を、添付図面及び以下の説明で述べる。この説明、図面及び特許請求の範囲から、他の構成、態様及び利点が明らかになるであろう。
【０００５】
ある実施形態では、分析システムで対象分析物を支持するフローセルと流体的に接続される流路を含むシステムを提供することができる。
システムは、前記流路に流体的に結合して、分析作業に関して複数の試薬シッパーの間で選択するセレクタバルブと、
前記流路から分離しているバイパスラインと、
前記バイパスラインに流体的に接続されるとともに、試薬予混合作業中に前記バイパスラインを通じて流体を変位させるポンプと、
前記セレクタバルブ及び前記ポンプに動作可能に結合し、１つ以上のプロセッサ及び機械によって実行可能な命令を記憶している又は記憶するメモリを有する制御回路と、
を更に備えることができ、
前記バイパスラインの一部は前記流路に対して混合容積として機能し、
前記機械によって実行可能な命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されるときに、前記１つ以上のプロセッサを制御して、
（ａ）前記セレクタバルブに、予混合される試薬に関連付けられる試薬シッパーのセットの間で選択させるステップと、
（ｂ）前記ポンプに、選択される前記試薬シッパーのそれぞれから流体を吸引させ、選択される対応前記試薬シッパーから吸引される前記流体を前記混合容積内に各自移動させるステップと、
（ｃ）前記ポンプに、ステップｂ）に起因して、前記混合容積に吸引される前記流体を行先容器シッパーを通じて分注させるステップと、
（ｄ）周期的に、前記ポンプに、吸引される前記流体を前記混合容積内に移動させ、前記混合容積から移動させ、前記行先容器シッパーを通じて更に前記流体を混合させるステップと、を行う。
【０００６】
かかる実施形態では、前記混合容積は、蛇行するチャネルを含むことができ、又は蛇行するチャネルの形をとることができる。
【０００７】
システムのある実施形態では、システムは、前記行先容器シッパーを通じて排出される流体を受けるように位置付けられる行先容器を更に含むことができ、
前記行先容器はシーケンシングされるＤＮＡを包含することができる。
【０００８】
システムのある実施形態では、前記ポンプをシリンジポンプとすることができ、又は前記ポンプはシリンジポンプを含むことができる。
【０００９】
システムのある実施形態では、前記セレクタバルブは、前記ポンプが、前記流体を選択される前記試薬シッパーから前記混合容積内に移動する前に、空気を前記混合容積内に吸引することを可能にし得る。
【００１０】
システムのある実施形態では、前記メモリは、機械によって実行可能な更なる命令を記憶することができ又は記憶することになっており、
前記機械によって実行可能な更なる命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されるときに、前記１つ以上のプロセッサを更に制御して、前記ポンプに、前記ポンプと前記流体との間に閉じ込められる空気の容積を維持しながら、周期的に、吸引される前記流体を前記混合容積内に動かし、前記混合容積から動かす。
【００１１】
システムのある実施形態では、前記メモリは、機械によって実行可能な更なる命令を記憶することができ又は記憶することになっており、
前記機械によって実行可能な更なる命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されるときに、前記１つ以上のプロセッサを更に制御して、前記分析作業のためにステップ（ｃ）又はステップ（ｄ）を実施する前に、ステップ（ｂ）を１回以上繰り返させる。
【００１２】
システムのかかる実施形態では、前記メモリは、機械によって実行可能な更なる命令を記憶することができ又は記憶することになっており、
前記機械によって実行可能な更なる命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されるときに、前記１つ以上のプロセッサを更に制御して、
（ｅ）前記セレクタバルブに、付加的な試薬に関連付けられる付加的な試薬シッパーを選択させるステップと、
（ｆ）前記ポンプに、前記付加的な試薬シッパーから流体を吸引させるステップと、
（ｇ）前記ポンプに、前記付加的な試薬シッパーから吸引される付加的な前記流体を前記混合容積内に移動させるステップと、を行い、
前記付加的な試薬シッパーは、ステップ（ａ）内の試薬シッパーのセット内には存在せず、
ステップ（ｂ）とステップ（ｃ）との間にステップ（ｅ）−（ｇ）を実施する。
【００１３】
システムのある実施形態では、システムは、異なる特定の重さを有し予混合される少なくとも３つの試薬を包含する試薬容器を更に含むことができる。
【００１４】
ある実施形態では、（ａ）２つ以上の試薬に対して試薬の予混合作業を実施するステップと、
（ｂ）ポンプを作動して、吸引される前記試薬を、周期的に、混合容積内に動かし、前記混合容積から動かし、前記試薬を混合するステップと、
（ｃ）前記ポンプを作動して、混合される前記試薬を行先容器内に排出するステップと、を含む方法を提供することができる。
前記ステップ（ａ）の試薬を予混合する作業は、
セレクタバルブに第１試薬を選択するよう命令することと、
ポンプを作動して、第１容器から前記第１試薬の一部を混合容積内に吸引することと、
前記セレクタバルブに第２試薬を選択するよう命令することと、
前記ポンプを作動して、第２容器から前記第２試薬の一部を前記混合容積内に吸引することと、を含むことができる。
【００１５】
方法のある実施形態では、前記混合容積は蛇行するチャネルを含むことができ、又は前記混合容積を蛇行するチャネルとすることができる。
【００１６】
方法のある実施形態では、前記行先容器はシーケンシングされるＤＮＡを包含することができる。
【００１７】
方法のある実施形態では、ステップ（ａ）の試薬を予混合する作業は、前記セレクタバルブに第３試薬を選択するよう命令することと、前記ポンプを作動して第３容器から前記第３試薬の一部を前記混合容積内に吸引することを更に含むことができる。
【００１８】
方法のかかる実施形態では、ステップ（ａ）の試薬を予混合する作業は、ステップ（ｂ）を実施する前に、前記試薬の少なくとも１つを選択して吸引することを複数回行うことを更に含むことができる。方法のかかる実施形態では、ステップ（ｂ）を実施する前に、ステップ（ａ）の試薬を予混合する作業を１回以上繰り返すことができる。
【００１９】
方法のある実施形態では、方法は、前記第１試薬を吸引する前に、空気を前記混合容積内に吸引することを更に含むことができる。
【００２０】
ある実施形態では、ポンプを作動して気体を混合容器内に吸引するステップと、
セレクタバルブを制御して、分析作業のために複数の液体試薬を各自選択するステップと、
選択されたそれぞれの試薬に関して、ポンプを作動して選択された前記試薬を、選択された前記試薬を包含する各自の容器から、蛇行する混合容積内に吸引するステップと、
前記セレクタバルブを制御して、前記蛇行する混合容積を行き先容器に接続するステップと、
前記ポンプに、前記試薬を前記蛇行する混合容積及び行先容器の間を行き来させるサイクルを通過させて前記試薬を混合するステップと、
前記ポンプを作動して、混合される前記試薬を前記行先容器内に排出するステップと、
含み、
前記行先容器は前記分析作業で分析される分析対象物を包含する、方法を提供することができる。
【００２１】
かかる方法のある実施形態では、方法は、複数回それぞれの試薬を選択して吸引して、前記ポンプが前記試薬を動かすサイクルを通過させるステップを更に含むことができる。
【００２２】
かかる方法のある実施形態では、前記ポンプを使用して、前記ポンプと前記試薬との間に空気の容積を有して前記試薬を周期的に動かすことができる。
【００２３】
かかる方法のある実施形態では、前記試薬は、異なる特定の重さを有する少なくとも３つの試薬を含むことができる。
【００２４】
本明細書で説明する主題の１つ以上の実施形態の詳細を、添付図面及び以下の説明で述べる。本明細書、図面及び特許請求の範囲から、他の構成、態様及び利点が明らかになるであろう。なお、以下の図面の相対寸法は縮尺に合っていないことがある。
【００２５】
同様の特性が図面にわたって同様の部分を現す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読解するときに、本開示のこれらの構成、他の構成、態様及び利点をより良く理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】開示される技術を用いることができるシーケンシングシステムの実施例の概略図である。
【図２】図１のシーケンシングシステムの流体システムの実施例の概略図である。
【図３】図１のシーケンシングシステムの処理及び制御システムの実施例の概略図である。
【図４】試薬マニホールドの例をセレクタバルブとともに示す斜視図である。
【図５】図４の例示的マニホールド及びバルブ配置の平面図である。
【図６Ａ】試薬及び試料テンプレートを吸引及び混合する例示的配置の図である。
【図６Ｂ】混合前に試薬及び試料テンプレートを線状にできる方法を表す図である。
【図７】混合される試薬を混合容積に個々に吸引できる方法の実施例の図である。
【図８】混合済み試薬を容器に排出するノズルシッパーを表す、混合済み試薬及び試料テンプレート用の例示的行先容器の断面図である。
【図９Ａ】試薬の混合時に使用できる例示的ノズルシッパーを示す図である。
【図９Ｂ】試薬の混合時に使用できる例示的ノズルシッパーを示す図である。
【図９Ｃ】試薬の混合時に使用できる例示的ノズルシッパーを示す図である。
【図９Ｄ】試薬の混合時に使用できる例示的ノズルシッパーを示す図である。
【図１０】試薬及び試料テンプレートの吸引及び混合の例示的サイクルのグラフ表示である。
【図１１】試薬及び試料テンプレートを吸引及び混合する例示的ロジックを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、シーケンシングしてその成分、成分の順序及び試料の一般的構造を決定することができる分子試料を処理するように構成されるシーケンシングシステム１０の実施形態を示す。システムは、生体試料を受け取って処理する器械１２を含む。試料源１４は、多くの場合組織試料を含み得る試料１６を供給する。試料源は、その配列が決定される、例えば人間、動物、微生物、植物若しくは他のドナー（環境試料を含む）等の個人若しくは被検体、又は対象の有機分子を含む他の任意の対象を含み得る。有機体から採取する試料以外の合成分子を含む試料とともに、システムを用いることができる。多くの場合に、分子は、最終的対象の特定機能を有するその遺伝子及び変異体を決定できる配列のデオキシリボ核酸、リボ核酸又は塩基対を有する他の分子を含み得る。
【００２８】
試料１６を試料／ライブラリ調製システム１８に導入する。このシステムは、分析用試料を分離でき、切断でき又は調製できる。結果として生じるライブラリは、シーケンシング作業を促進する長さの対象分子を含み得る。結果として生じるライブラリはその後器械１２に供給され、器械１２においてシーケンシング作業が行われる。実際問題として、テンプレートと呼ぶこともできるライブラリを、自動的プロセス又は半自動的プロセスで試薬と結合し、その後、シーケンシング前にフローセルに導入する。このようなある実施形態では、ライブラリをフローセルに送る（例えば、後述するように、セレクタバルブシステムを通じてライブラリを送ることができる）前にライブラリを試薬と予め混合することができ、ライブラリがフローセルに送達される前にライブラリを行先容器で試薬と混合できる。
【００２９】
図１に示す実施形態では、器械は、試料ライブラリを受けるフローセル又はアレイ２０を含む。フローセルは、ライブラリの分子の付着とシーケンシング作業中に検出できる位置又は部位での増幅とを含む、発生ケミストリーをシーケンシングできる１つ以上の流体チャネルを含む。例えば、フローセル／アレイ２０は、位置又は部位の１つ以上の表面に固定されるシーケンシングテンプレートを含み得る。「フローセル」は、パターン化されたアレイ、例えばマイクロアレイ及びナノアレイ等を含み得る。実際問題として、当該位置又は部位を、支持部の１つ以上の表面上に、規則的な繰り返しパターン、複雑な非繰り返しパターン又はランダム配置で配置できる。発生ケミストリーをシーケンシングできるように、フローセルはまた、物質を導入でき、例えば、反応及びフラッシング等に用いる、様々な試薬、バッファ及び他の反応媒体を包含できる。物質は、フローセルを通って流れ、個々の部位で対象分子と接触できる。
【００３０】
器械において、フローセル２０を、この実施形態では符号２４で示す１つ以上の方向で移動できる、可動ステージ２２上に装着する。フローセル２０を例えば、試薬及び他の流体をフローセル２０から又はフローセル２０へ搬送できるために、可動ステージ２２上のポート又はシステムの他の要素とのインタフェースとできる、取外し可能かつ交換可能なカートリッジの形態で設けることができる。ステージを、シーケンシング中に放射又は光２８をフローセルに向けることができる光学検出システム２６と関連付ける。光学検出システムは、フローセルの部位に配置される分析物を検出するために蛍光顕微鏡法等の様々な方法を使用できる。非限定的な例として、光学検出システム２６は、共焦点線走査を使用して、プログレッシブピクセル化画像データを生み出すことができる。プログレッシブピクセル化画像を分析して、フローセルに個々の部位を配置して、各部位に直近に付着又は結合したヌクレオチドの種類を決定することができる。試料に沿って１つ以上の放射地点を走査する技術又は「ステップアンドシュート」撮像アプローチを使用する技術等の他の適切な撮像技術も使用できる。光学検出システム２６及びステージ２２は、領域の画像を取得する間又は説明するようにフローセルを任意の適切なモード（例えば点走査、線走査、「ステップアンドシュート」走査）で走査できつつ、フローセル及び検出システムの静的関係を維持するように協働することができる。
【００３１】
撮像するため、より一般的には部位で分子を検出するために多数の技術を使用できる一方、現在考えられる実施形態は、蛍光タグを励起させる波長での共焦点光学撮像を使用できる。自らの吸収スペクトルによって励起されるタグは、自らの発光スペクトルによって蛍光シグナルを戻す。光学検出システム２６は、このようなシグナルを捕捉して、信号発生部位を分析できる解像度でピクセル化画像データを処理し、結果として生じる画像データ（すなわちピクセル化画像データから得られるデータ）を処理及び保存するように構成される。
【００３２】
シークエンシング作業において、例えば単一のヌクレオチド又はオリゴヌクレオチドに関する反応を促進する、周期的かつ自動的な又は半自動的な作業又は処理が実装される。当該反応に続いて、その後のサイクルに備えるフラッシング、撮像及びデブロッキングが行われる。シーケンシングしフローセル上に固定するために調製される試料ライブラリは、あらゆる有用な情報をライブラリから引き出す前に、多数のこのようなサイクルを経ることができる。光学検出システムは、電子検出回路（例えばカメラ又は撮像電子回路又はチップ）を使用することで、シーケンシング作業の各サイクル中に、フローセル（及びその部位）の走査から画像データを生成できる。その後、結果として生じる画像データを分析して、撮像データで個々の部位を配置し、部位に存在する分子を、部位の画像データにおけるピクセルの群又はクラスタが示す、特定の位置で検出される具体的な色又は光の波長（特定の蛍光タグの特徴的な発光スペクトル）等に関して分析及び特徴付けできる。デオキシリボ核酸又はリボ核酸のシーケンシングを適用する際に、例えば、４つの共通ヌクレオチドを、識別可能な蛍光発光スペクトル（光の波長又は波長範囲）によって表すことができる。それぞれの発光スペクトルをその後、当該ヌクレオチドに対応する値に割り当てることができる。この分析及び周期的に決定される各部位に対する値の追跡に基づいて、各部位に対して個々のヌクレオチド及びヌクレオチドの順序を決定することができる。その後これらの配列を更に処理して、遺伝子及び染色体等を含むより長いセグメントをアセンブルすることができる。本明細書で使用される用語「自動的」及び「半自動的」は、作業を開始した後又は作業を含むプロセスを開始した後、人間による干渉がほとんど無い状態又は全く無い状態で、システムのプログラミング又は設定によって作業を行うことを意味する。
【００３３】
図示した実施形態では、バルブ３２を通じて試薬３０をフローセルに引き込み又は吸引する。バルブは、受容体又は導管から、例えばピペッター又はシッパー（図１には示されていない）によって、受容体又は導管が保管する試薬にアクセスすることができる。バルブ３２は実施される作業の規定のシーケンスに基づいて試薬を選択できる。バルブは、流路３４を通じて試薬をフローセル内に向けるコマンドを更に受け取ることができる。出口又は排出流路３６は、フローセルから使用された試薬を導く。図示した実施形態では、ポンプ３８はシステムによって試薬を移動させて供給する。ポンプは他の有益な機能を、例えばシステムを通る試薬又は他の流体の測定、及び空気又は他の流体の吸引等を提供することもできる。ポンプ３８の下流の追加的なバルブ４０は、使用された試薬を廃棄容器又は受容体４２に適切に導くことができる。
【００３４】
器械は、様々なシステム構成要素を作動させ、センサからのフィードバックによって当該システム構成要素の動作を監視し、画像データを収集し及び画像データを少なくとも部分的に処理する命令に役立つ、ある範囲の回路を更に含む。図１に示す実施形態では、制御／管理システム４４は、制御システム４６とデータ取得及び分析システム４８とを含む。両システムは、１つ以上のプロセッサ（例えばマイクロプロセッサ、マルチコアプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ等のデジタル処理回路又は他の任意の適切な処理回路）と、関連するメモリ回路５０（例えばソリッドステートメモリ装置、ダイナミックメモリ装置並びにオンボード及び／又はオフボードのメモリ装置等）とを含み得る。メモリ回路５０は、機械が実行可能な、例えば１つ以上のコンピュータ、プロセッサ又は他の類似する論理装置を制御してある機能を提供するための命令を記憶できる。特定用途向け又は汎用コンピュータは、少なくとも部分的に制御システム並びにデータ取得及び分析システムを構成することができる。制御システムは、例えば流体制御、光学制御、ステージ制御及び器械の他の任意の有益な機能のためのコマンドを処理するように構成される（例えばプログラムされる）回路を含み得る。データ取得及び分析システム４８は、光学検出システムとインタフェースを取って、光学検出システム若しくはステージ又はこれら両方の移動、周期的検出のための発光、並びに戻った信号の受け取り及び処理等を命じる。器械は、符号５２として示す、器械の制御及び監視、試料の移送、自動化又は半自動化されたシーケンシング作業の起動及びレポートの生成等を可能にするオペレータインタフェース等の様々なインタフェースを含むこともできる。最終的に、図１の実施形態では、外部ネットワーク又はシステム５４を、例えば分析、制御、監視、サービス及び他の作業のために、器械と接続し、器械と協働することができる。
【００３５】
なお、図１では単一のフローセル及び流体通路並びに単一の光学検出システム２６を図示している一方、ある器械には複数のフローセル及び流体通路を収容できる。例えば、現在考えられる実施形態では、このような２つの構造体を設けて、シーケンシング及びスループットを向上させる。実際問題として、任意の数のフローセル及び通路を設けることができる。これらは、同じ又は異なる試薬容器、廃棄容器、制御システム及び画像分析システム等を利用できる。複数の流体システムを設ける場合に、これらを別個に制御することができ、又は調和させて制御することができる。本明細書では、表現「流体的に接続される」を用いて、互いに流体的に連通するように配置される２つ以上の構成要素間の接続を説明でき、同様に、表現「電気的に接続される」を用いて、２つ以上の構成要素間の電気接続を説明できることが理解される。表現「流体的に挿入される」を用いて、例えば構成要素の特定の順序を説明できる。例えば、構成要素Ｂが構成要素Ａと構成要素Ｃとの間に流体的に挿入される場合、構成要素Ａから構成要素Ｃまで流れる流体は、構成要素Ｃに到達する前に構成要素Ｂを通って流れることができる。
【００３６】
図２は、図１のシーケンシングシステムの流体システムの実施例を示す。図示した実施形態では、フローセル２０は、シーケンシング作業の間、流動物質（例えば試薬、バッファ、反応媒体）を受け取るために、組として集められ得る一連の経路又はレーン５６Ａ及び５６Ｂを含む。レーン５６Ａは共通レーン５８（第１共通レーン）に接続される一方、レーン５６Ｂは第２共通レーン６０に接続される。流体をフローセルに入らずに迂回させ得るバイパスライン６２も設ける。上述したように、一連の容器又は受容体６４は、シーケンシング作業の間に利用することができる試薬及び他の流体を保管できる。試薬セレクタバルブ６６は、モータ又はアクチュエータ（図示せず）に機械的に接続されて、フローセルに導入される１つ以上の試薬を選択できる。その後選択される試薬を、同様にモータ（図示せず）を含む共通ラインセレクタバルブ６８に進める。共通ラインセレクタバルブに、共通ライン５８及び６０の１つ以上又は両共通ラインを選択して、試薬６４をレーン５６Ａ及び／若しくは５６Ｂに制御して流すよう、又はバイパスライン６２にバイパスラインを通じて試薬の１つ以上を流すよう命令できる。なお、バイパスラインによって、例えば、フローセルを通じて空気を引き出すこと無くすべての試薬（及び液体）を試薬セレクタバルブ（及び共通ラインセレクタバルブ）に準備する能力、フローセルとは無関係に試薬チャネル及びシッパーを洗浄（例えば自動的又は半自動的洗浄）する能力、システム上で診断機能（例えば圧力及び送達量テスト）を実施する能力等によって、他の有益な作業も可能である。
【００３７】
使用済み試薬は、フローセルを出て、フローセルとポンプ３８との間に接続されるラインを通る。図示した実施形態では、ポンプは、一対のシリンジ７０を有するシリンジポンプを含む。アクチュエータ７２は、試験、検査及びシーケンシングサイクルの様々な作業中に、一対のシリンジ７０を制御し移動させて試薬及び他の流体を吸引し、試薬及び流体を排出する。ポンプ組立体は、バルブ、器械及びアクチュエータ等（図示せず）を含む他の様々な部品及び構成要素を含み得る。図示した実施形態において、圧力センサ７４Ａ及び７４Ｂはポンプの入口ラインにかかる圧力を感知する一方、圧力センサ７４Ｃを設けてシリンジポンプが出力する圧力を感知する。
【００３８】
システムが使用する流体は、ポンプから使用済み試薬セレクタバルブ７６に入る。バルブは、使用済み試薬及び他の流体に対する複数流路の１つを選択できる。図示した実施形態において、第１流路は第１使用済み試薬容器７８につながる一方、第２流路は流量計８０を通って第２使用済み試薬容器８２につながる。使用される試薬によっては、試薬を収集すること、又は特定の試薬を廃棄用の別個の容器に置くことが有利となり得て、使用済み試薬セレクタバルブ７６はこのような制御ができる。
【００３９】
なお、ポンプアセンブリ内のバルブは、ポンプに、試薬、溶剤、クリーナ及び空気等を含む様々な流体を吸引させることができ、共通ライン、バイパスライン及びフローセルの１つ以上を通って注入又は循環させることができる。さらに、上述したように、現在考えられる実施形態では、図２に表す流体システムの２つの並列な実装を共通の制御下で設ける。流体システムのそれぞれは、単一のシーケンシング器械の一部となり得て、異なるフローセル及び試料ライブラリに対するシーケンシング作業を含む機能を並列に実行できる。
【００４０】
流体システムは、試験、検証及びシーケンシング等の規定のプロトコルを実装する制御システム４６のコマンドの下で動作する。規定のプロトコルを予め制定でき、規定のプロトコルは、試薬の吸引、空気の吸引、他の流体の吸引、並びにこのような試薬、空気及び流体等の排出等の動作に対する一連のイベント及び作業を含む。プロトコルは、このような流体作業を、フローセルで起こる反応並びにフローセル及びその部位の撮像等の、器械の他の作業とともに調和させることができる。図示した実施形態において、制御システム４６は、バルブに対するコマンド信号を提供するように構成される１つ以上のバルブインタフェース８４と、ポンプアクチュエータの作業を命令するように構成されるポンプインタフェース８６とを使用する。圧力センサ７４Ａ−Ｃ及び流量計８０等からのフィードバックを受け取って当該フィードバックを処理する、様々な入力／出力回路８８も設けられる。
【００４１】
図３は、制御／管理システム４４の特定の機能的要素を示す。図示するように、メモリ回路５０は、試験中、試運転中、トラブルシューティング中、サービス中及びシーケンシング作業中に実行される規定の手順を記憶する。このような多数のプロトコル及び手順をメモリ回路に実装でき記憶でき、これらを時々更新又は変更することができる。図３に示すように、これらは、様々なバルブ、ポンプ及び他の任意の流体アクチュエータを制御するとともに、バルブ等の流体センサ並びに流れ及び圧力センサからのフィードバックを受け取り処理する流体制御プロトコル９０を含み得る。ステージ制御プロトコル９２は、例えば撮像中に、フローセルの所望の移動を可能とする。光学制御プロトコル９４は、撮像要素にフローセルの一部を照射する命令を発行できるとともに、処理を行うため戻った信号を受け取る命令を発行できる。画像取得及び処理プロトコル９６は、シーケンシングに関して有益なデータを抽出するために、画像データを少なくとも部分的に処理できる。他のプロトコル及び手順を、同一のメモリ回路又は符号９８で示す異なるメモリ回路で提供することができる。実際問題として、メモリ回路を、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの両者等の１つ以上のメモリ装置として設けることができる。このメモリを、器械内に存在させることができ、オフボードとすることができる。
【００４２】
１つ以上のプロセッサ１００は、記憶されたプロトコルにアクセスし、器械上で当該プロトコルを実行する。上述したように、処理回路を、特定用途向けコンピュータ、汎用コンピュータ又は任意の適切なハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアプラットフォームの一部とすることができる。人間のオペレータが、オペレータインタフェース１０１を経て、プロセッサ及び器械の作業に命令することができる。オペレータインタフェースによって、試験、試運転、トラブルシューティング及びサービスを行うことができ、またオペレータインタフェースは器械で発生し得る任意の問題を報告することができる。またオペレータインタフェースは、シーケンシング作業を起動でき監視できる。
【００４３】
図４は、容器から試薬及び他の流体を引き出してフローセルに送達するのに役立つバルブアセンブリを示す。バルブアセンブリ１０２は、チャネルが形成されて試薬及び他の流体に関する流路を定めるマニホールド構造１０４を含む。図４に見られるように、モータ１０６及び１０８はバルブ６６及び６８を駆動し制御する。１つ以上のモータインタフェース又は接続部１１０は動力を供給し、必要に応じて、モータへ信号を供給するとともにモータから信号を受け取る。上述したように、制御回路は、試験中、試運転中及びサービス中並びにシーケンシング作業中、モータを制御する（とともにモータを用いてバルブを制御する）。
【００４４】
マニホールド内の試薬及び流体経路は、作業中それぞれの容器（図示せず）から試薬及び他の流体を引き出すシッパー１１２に結合する。図４で一般に符号１１４で示す、試薬及び流体に対する流路を、成型、エッチング又は他の適切なプロセスによって形成して、上述したポンプが試薬及び流体を吸引するよう命令されるときに、試薬及び流体をシッパーからバルブへ移動させることができる。シッパーの少なくとも１つを、（例えば反応及び撮像前の）シーケンシング作業中に試薬を混合する際に支援するノズルシッパー１１６として構成する。また図４には、試薬及び流体を混合するために引き出し移動させ得るチャネル１１８として構成される混合容積を示す。ある実施形態では、混合容積をバイパスライン６２の一部又は全部とすることができる。例えば、試薬を所望の配列でバイパスライン６２内に吸引できるが、試薬がバイパスラインの全長は通過しない（これにより、試薬を廃棄するルートで送り得る）。バイパスライン（またはバイパスラインにおいて混合容積として役立つ部分）に試薬の所望の配列をロードすると、例えば行先容器につながる流路と流体的に接続して、その後バイパスライン内にロードされた試薬のセット全体をバイパスラインから行先容器に戻し排出できるように、バルブを用いて、試薬が導入されるバイパスラインの端部を切り替えることができる。他の実施形態では、混合容積を、例えば予め混合した流体を送達する行先容器である、行先容器等とすることができ、又は、例えば選択される試薬の送達前には完全に空である、分離した行先容器等とすることができる。
【００４５】
図５は、バルブアセンブリ１０２の平面図である。ここでまた、バルブ６６及び６８が、マニホールド内に見え、試薬及び流体に関する流路に結合する。試薬セレクタバルブ６６は、シッパーから試薬を受け取り、吸引した流体を共通ラインセレクタバルブ６８に導く。混合チャネル１１８は、共通ラインセレクタバルブに結合して、上述したように試薬を混合できる。図５には、マニホールドに設けられて、マニホールドをシッパーに結合できる、ポート１２０も表す。ポート１２０の１つ（符号１２２で示す）を、ノズルシッパーに接続して、試薬を行先容器に注入でき、行先容器から試薬を混合するために引き出し得る。行先容器を例えば、コンテナ、チューブ又は試薬を包含するように設計される他の容器とすることができる。行先容器を例えば、一時的作業容積として使用できる。試薬及び／又は他の材料を、例えば混合によってフローセルへの搬送用に調製するために、当該一時的作業容積に送達できる。このように、試薬及び他の流体を、行先容器で調製した後、行先容器からフローセルに送達することができる。
【００４６】
混合チャネル１１８及び混合用試薬流路の現在考えられる実施形態を図６Ａに示す。上述したように、混合チャネル１１８は、共通ラインセレクタバルブ６８に結合し、次に共通ラインセレクタバルブ６８は、試薬セレクタバルブ６６の出口に結合する。混合チャネル１１８は、ポンプ３８にも結合して、後述するように試薬及び流体を吸引及び排出できる。図６Ａに示す実施形態では、試薬受容体又は容器１２４，１２６及び１２８はそれぞれ、試薬１３０，１３２及び１３４を保管する。この実施例では、更なる行先容器１３６は、予め調製された試料テンプレート又はライブラリ１３８を保管する。混合作業のために、試薬１３０，１３２及び１３４が、予め混合され、その後テンプレートと結合する。このように予め混合できるように、試薬を１つずつ、図６Ａに符号１４０で示すそれぞれの流路を通じて混合チャネル１１８内に吸引する。更なる流路１４２は、試薬をテンプレートと一緒に行先容器１３６に配置できる。図示した実施形態では、混合チャネル１１８は、所望の体積の試薬を吸引でき、マニホールドの比較的小さい領域で混合できるループ１４４を有する、蛇行した内部容積を形成する。
【００４７】
現在考えられる実施形態では、試薬１３０，１３２及び１３４は、混合に対して挑戦し異なる流体特性を有する。例えば、複数の試薬の密度が相違し、試薬の粘性と油界面張力の間に大きな差が存在する。例えば現在考えられる実施形態では、粘性がほぼ1.5 cPと50 cPとの間で変わり、例えば25oCで2.4 cPである一方、油界面張力は約5.0 dynes/cmと約19.2 dynes/cmとの間で変わる。比較すると、テンプレートは、更に異なる密度と、より低い粘性（例えば25oCで1 cPのオーダー）と、異なる油界面張力（例えば約9.8 dynes/cmのオーダー）とを有し得る。図６Ｂは、混合されていないときの、行先容器１３６内の試薬のストライエーション及びテンプレートを示す。図示した実施形態において、テンプレートは、総体積の約30%を構成する一方、試薬１３０は約22%を構成し、試薬１３２は約42%を構成し、試薬１３４は約6%を構成する。本文脈において、用語「約」は、示す値が正確では無く、実際値が当該示した値から、関係する作業を実質的に変えること無く変わり得ることを意味するよう意図する。
【００４８】
試薬及びテンプレートの自動化された混合を可能にするために、流体システム及びその制御により、試薬を１つずつ混合チャネルに選択的に吸引し、行先容器に注入し、周期的に引き出して混合するために再注入することができる。図７は、試薬吸引に関して現在考えられる技術を示す。図示するように、バルブ６６を制御することで、試薬１３０，１３２及び１３４を１つずつ吸引する。試薬を混合チャネルに導く共通ラインセレクタバルブによって、符号１４６，１４８，１５０，１５２及び１５４で示すような、各試薬の体積の数セットが吸引される。混合中の圧力スパイクを減少させるために、ポンプは、試薬を吸引する前に、ある体積の空気を吸引することもできる。この体積の空気は、混合中の陽圧スパイク及び陰圧スパイクを制限するクッションを提供する。図７に示す実施形態では、吸引した空気を試薬セットの左上に配置できる。さらに、プライミング、洗浄及び試薬への押圧を助ける液体バッファを吸引できる。図７に示すように吸引すると、バルブをその後制御して、ポンプに、上述したようにテンプレート容器１３６に予めロードされるテンプレート１３８へ、試薬を注入させることができ、すなわち一方又は両方のセレクタバルブを制御して、混合容積又は混合チャネル（例えば蛇行する混合チャネル）を行先容器と流体的に接続することができる。
【００４９】
行先容器で混合するために３つ以上の試薬を選択できる他の技術では、混合するために選択される試薬の少なくとも２つを混合チャネルに１つずつに繰り返し導入することができ、混合するために選択される少なくとも１つの他の試薬を、繰り返し混合チャネルに１つずつ導入される試薬が完全に混合チャネルに搬送されるまで、保持し蓄える。蓄えられた試薬をその後、混合チャネルにすべて一度に加えることができる。例えば、試薬Ａ及び試薬Ｂを混合チャネルに繰り返し１つずつ導入し、その後試薬Ｃを導入する場合、混合チャネル内の試薬は全体的に、ABCABCABCABCABC（これは例えば図７に関して説明した技術に類似する技術から生じ得る）と相対して、ABABABABABCと層状になるであろう。このような技術は、ある試薬に対して、生成物による不要な反応が生じることを妨げ又は減少させるために有利であると考えられる。例えば、取っておいた試薬を分離された他の試薬の１つとある特定の方法で反応させることができ、他の試薬の２つ以上と他の方法で組み合わせて反応させることができる。後者を、試薬が徹底的に混合された後に起きる所望の反応とすることができる一方、前者を、試薬が依然として比較的層状であるときの予混合中に起こすことができるとともに直接隣接する試薬のみと混合することができる。他の実施例では、取っておいた試薬を、混合チャネルの構造体を形成し不要な副産物を生み出す材料と反応させることができる。試薬を混合チャネルに１つずつ導入することを繰り返すのには、所望の各試薬の数及び量によって数分（例えば5分、10分、15分又はそれ以上）必要となり得るため、扱いにくい可能性がある試薬の導入を他の試薬が混合チャネルに１つずつ搬送されるまで取っておくことで、取っておいた試薬が他の試薬及び混合チャネルの構造体と接触するのにかかる時間を著しく短縮することができ、それによって不要な反応副産物が生成される可能性を減少させることができる。当然ながら、このような実施形態では、取っておいた試薬は、他の試薬が得られる予混合の利益を得られないことがあるが、不要な反応副産物の可能性減少させることは、取っておいた試薬に対して予混合しないことよりも重大となり得る。特に、取っておく試薬がより低い粘度の液体である場合には、取っておく試薬に対して予混合しないことが結局ほとんど影響を及ぼさないことがある。
【００５０】
例えば丈が幅よりも遙かに長い（例えば長さが幅よりも少なくとも１０倍（10X）、１００倍、１５０から１７０倍、１６０倍、２００倍又は５００倍長い）、チャネル様混合容積を使用することで、試薬を連続的に搬送して、試薬の各層間の表面対表面の接触インタフェース面積を減少させることにより、チャネル内で互いが比較的層状である配置を維持し得る。（試薬は液体であり、したがって経時的に互いの境界を越えてある程度拡散しやすい。そのため本明細書で言及する境界／接触インタフェース面積は本質的に理論的なものであると理解されるが、これら理論的面積の減少によって拡散速度を減少させ得る。）また、互いにいくぶん非混合性となり得る複数試薬に関して、例えば球状であり又は幅対長さ比がより大きい混合容積によって、混合容積に搬送される様々な試薬のドーズは、混合容積内で漂うことができるとともに同じ試薬の以前のドーズと再混合することができ、それによりチャネル様混合容積で達成できる成層を失う。例えば、直径又は幅がほぼ2.25ミリメートルであり、長さがほぼ360ミリメートルである混合チャネルは、予混合プロセスの間、搬送される試薬の有利な成層をもたらし得る。混合容積を試薬の複数セットの所望量とともに込めると、混合容積の中身を行先容器に搬送できる。（混合容積内の流体の一部は流体システムのデッドボリュームへ失わることがあり、混合容積に搬送される試薬の総容積をこのような損失を埋めるように調整できる。）行先容器へ搬送した後、搬送された予混合済み試薬を、行先容器から繰り返し吸引するとともに、更なる混合を促進するために行先容器に排出して戻す。ある実施形態では、予混合済み（すなわち予混合後）試薬を行先容器から吸引し、行先容器に排出して戻す前に混合容積に引き込むことができる。したがって、このような実施形態では、吸引／排出混合動作中に繰り返し、予混合済み試薬を混合容積に移動させるとともに混合容積から外に移動させることができる。
【００５１】
ノズルシッパーとともに混合チャネルを使用することで、行先容器の渦度を増進するとともに、試薬の流体特性が大きく相違するにもかかわらず試薬及びテンプレートの優れた混合をもたらすことを見いだした。また、これらの構造及び技術によって、人間による干渉がほとんど無い状態又は全く無い状態で、自動化された混合を可能にする。これらの技術で使用する例示的ノズルシッパーを図８及び９Ａ−９Ｃに示す。図８に表されるように、ノズルシッパーは、その丈に沿って延びる中心ルーメン（空洞）を有する細長い本体と、その遠位端部に存在する先端部１５６とを有する。先端部にノズルを設けて、この位置においてシッパーの内径を減少させて、シッパーを通じて吸引され排出される流体の速度を増加させる。図示した実施形態では、ノズルを、シッパーの遠位端部又は先端部に刺さった挿入部１５８として形成する。キャップ、機械加工、成形及び据え込み領域（upset regions）等の他の構造によってノズルを形成できる。
【００５２】
図示した実施形態では、シッパーの公称外径１６０は約0.125インチ（3.175 ミリメートル）であり、シッパーの公称内径１６２は0.020インチ±0.001インチ（0.508 ミリメートル）である。他方では、ノズルの公称内径１６４は0.010インチ±0.001インチ（0.254 ミリメートル）である。（しかしながら、ある実施形態では、ノズルの内径は最大0.20ミリメートルから0.28ミリメートルまでの範囲であり得る。）当然ながら、他のサイズ及び大きさを利用して所望の混合を提供することができる。さらに、図示した実施形態では、ノズルシッパー１１６を、容器１３８の底部から上方約２ミリメートルの高さ１６６に位置付ける。それから、試薬を容器内に注入するときに、符号１６８で示すように、ノズルを通る試薬の速度を上昇させることによって容器内の渦度を高め、それにより図８の矢印１７０で示すように容器内での混合を促進させる。混合済み試薬は符号１７２で示すように容器内で上昇できる。
【００５３】
図９Ａは、ノズルシッパーの遠位端部をいくぶんより詳細に示す。図に見られるように、シッパーの公称内径１６２はノズル挿入部１５８によって低減されており、この例ではシッパーの内径のほぼ半分まで低減されている。（この実施例では、ノズル挿入部は管状である。）遠位端部の現在考えられる形態を図９Ｂ，９Ｃ及び９Ｄに最良に示す。ここで図に表わすように、ノズルシッパーは、４つのファセット１７４を含むファセット脚を有し、ノズルシッパー先端部にくさび形状の外観を与える。シッパーは、中心線１７６を有し、ファセットは、中心線１７６に対してオフセットし又は偏心する頂点１７８で交わる。遠位端部のこの幾何学的形状は、シッパーが容器内に下りたとき又は容器がシッパーの周りで上昇したときに、容器のドラッギング又はスクレ−ピングを減少し又は妨げる。しかしながら、図示した実施形態において、挿入部の下部の輪郭は先端部の輪郭（例えば１つ以上の角のあるファセット）に適合することに注意する。他の方法を提示すると、挿入部をノズルシッパーの遠位端部のファセット形状又はくさび形状と対応する形状とすることができる。また、現在考えられる実施形態では、シッパー及びノズルがポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のエンジニアリングプラスティックでできていることに注意する。このような材料は、試薬及び本プロセスで使用される任意の溶剤に対する耐化学性を提供できる。
【００５４】
図１０は試薬及び試料テンプレートの吸引、混合及び排出の例示的サイクルのグラフ表示である一方、図１１は試薬及び試料テンプレートを吸引及び混合する例示的ロジックを示すフローチャートである。図１０において、吸引、混合及び排出サイクルは、ポンプによって加えられ軸線１８２によって示される圧力と、軸線１８４によって示されるサイクルの時間とともに、符号１８０によって示される。陰圧は試薬の１つ以上の吸引を示す一方、陽圧は排出を示す。プロセスは以下説明するように、「送達」シーケンス１８６と、続く「混合」シーケンス１９６とを含むと考えられ得る。
【００５５】
ついで図１１のフローチャートでは、制御ロジック２０４は、２０６で空気を吸引して、流路に存在する液体を取り除くステップで始めることができる。この流路を通じて先の試薬混合物を送ることができる。例えば、流路１４２に残る任意の液体残余物を空気とともに吸引することができる。当該液体残余物は、試薬セレクタバルブ６６を行先容器１３６と結合させる。すなわち、液体が空気に置き換えられる。流路１４２を経て行先容器にその後搬送される任意の新たな試薬混合物は、液体残余物と混合しない。その後、送達シーケンスを、図１１の符号２０８で示すプライミングシーケンスで始めることができる。このプライミングシーケンスは、図１０の符号１８８で全体的に表される一連の陰圧又は吸引イベントによって示される。一般に、これらのイベントによって、試薬を最初にシステムに引き込むことができる。いくぶんより詳細に説明すると、図１１に戻って、２１０で示すようにバッファを吸引することができる。このバッファは、試薬に対して非反応性又は比較的不活性となるように選択される液体を含むことができ、このバッファを、ポンプと試薬との間で少なくとも部分的に延在して、次のステップで所望により混合容積に入る試薬をより精密に計量できる非圧縮性作動液として使用し得る。その後、図１１の２１２で示すプライミングイベントで、第１試薬を吸引することができ、続いて任意の数の他の試薬を吸引でき、２１４で最後の試薬を吸引することができる。例えば現在考えられる実施形態では、プライムイングシーケンスでこのような３つの試薬を吸引する。
【００５６】
図１１に示すロジックではその後、送達シーケンス２１８で混合される試薬を吸引する。送達シーケンスは、２２０で示すように第１試薬の吸引を進め、続いて、２２２で示すように最後の試薬が吸引されるまで、追加的な試薬のそれぞれを１つずつ吸引する。上述したように、現在考えられる実施形態では、３つの試薬を本シーケンスで吸引する。上述したように、現在考えられる実施形態では、試薬の多数のセットを比較的少量吸引して、試薬のシーケンスを生み出し、それによって予混合を促進する。したがって、２２４において、ロジックは、試薬の全セットが吸引されたかどうか決定することができ、試薬の全セットが吸引されていない場合には、２２０に戻って追加的なセットの吸引を続ける。現在考えられる実施形態では、全てのセットは混合するために選択される全ての試薬を含むが、これと同様にする必要はないことにも注意する。さらに、様々なセットにおいて、異なる体積又は量の試薬を吸引できる。試薬の全てを吸引した後、制御は送達シーケンスを越えて進むことができる。送達シーケンスは、図１０の符号１９０で全体的に表わされる陰圧イベントによって示される。
【００５７】
図１１に表すように、そして図１０の別個の陰圧（及び陽圧）イベントから明らかであるように、試薬又は予混合済み試薬の連続的な吸引（又は排出）のそれぞれは、上述したバルブの１つ以上をポンプとともに制御することを伴う。すなわち、個々の試薬を吸引するために、試薬セレクタバルブを切り替えて、選択された試薬の対応する容器に関するシッパーに負圧を向けることができる。ポンプに試薬（又は空気又はバッファ又はテンプレート）を引き出すように同様に命令することができ、吸引した流体を規定のプロトコルに従って外に出すことができる。混合プロトコルを予め定めて上述したメモリ回路に記憶することができ、混合プロトコルを、シーケンシング作業に基づきまたメモリ回路内に定められるように、自動的に又は半自動的に実施することができる。処理及び制御回路によって、バルブ及びポンプの適切なインタフェース回路コマンド作業を通じて、これらのプロトコルを実施する。
【００５８】
試薬の全てを吸引した後、図１１の２２６で示すように、吸引された流体を行先容器に排出できる。上述したように、現在考えられる実施形態では、このことはノズルシッパーによって行われる。ノズルシッパーでは、ノズルを通る試薬の速度及び結果として生じる行先容器の渦度を向上させることによって混合を始める。行先容器への排出は、図１０の陽圧イベント１９２によって示される。特定の実施形態では、図１１の符号２２８に示されるように、吸引を更に実施することができる。その後、吸引された試薬を行先容器に排出できる。このシーケンスの後に、図１１で符号２３０及び図１０の負圧イベント１９４によって示すような空気の吸引を続けて、例えばバイパスライン、混合チャネル、テンプレートチャネル及びシッパーからできるだけ多くの液体を取り除くことができる。また、ある実施形態では、吸引及び排出中に、ノズルシッパーもしくは容器又はこれら両方を他方に対して（例えば垂直方向に）移動させて、線状の試料及び試薬の混合を更に支援することができることに注意する。
【００５９】
上述した作業による吸引及び混合容積又はチャネルにおける部分的予混合に続いて、チャネル内や、チャネルと行先容器との間でノズルシッパーを通じて試薬を繰り返し移動させることによって混合を実施する。このために、混合シーケンス２３４において一連の混合サイクルを実装する。このシーケンスでは、混合した試薬及びテンプレートを２３６で吸引し、２３８で行先容器内に排出して戻す。このロジックは、これら所望の混合サイクルの全てが実施されたかを２４０で繰り返し決定することができ、このようなサイクルのすべてが完了するまで続けることができる。図１０の例において、サイクルを符号１９８で全体的に示す。図が表すように、それぞれのサイクルは、比較的短い陰圧イベントに続いて比較的短い陽圧イベントを伴う。これらのイベントは、ノズルシッパーを通じて混合された試薬及びテンプレートを混合容積又はチャネルに効果的に吸引し、ノズルを通じて漸次混合される試薬及びテンプレートを行先容器に戻す。このプロセスでは任意の所望の体積を変位させ得る一方、現在考えられる実施形態では、各混合サイクルにおいて約2,000 μLを行先容器から吸引し行先容器へ排出するが、他の実施形態では使用するフローセルのサイズによって約500 μLから1,500 μLまで分注できる。混合プロセスの最後に、シーケンシング作業を進めるために、混合済み試薬及びテンプレートを行先容器に戻すことができる。
【００６０】
本開示又は特許請求の範囲内に、例えば(a), (b)又は(c)等の順序を示すインジケータが存在する場合には、このような順序又はシーケンスを明確に示さない限り、任意の特定の順序又はシーケンスを伝えることがないことを理解できる。例えば、(i), (ii)及び(iii)とラベル付けされた３つのステップが存在する場合、別段の定めが無い限り、これらのステップを任意の順序で（又は禁止されていない場合には同時にも）実施することができると理解される。例えば、ステップ(ii)がステップ(i)で生み出される要素を扱うことを伴う場合、ステップ(ii)は、ステップ(i)よりも後のある時点で起こると予測できる。同様に、ステップ(i)がステップ(ii)で生み出される要素を扱うことを伴う場合、逆のことが起こると予測できることが理解される。
【００６１】
「するような(to)」という表現、例えば「２つの流路の間で切り替えるようなバルブ」という表現を、「するように構成される」、例えば「２つの流路の間で切り替えるように構成されるバルブ」等の表現に置き換えることができることも理解できる。
【００６２】
「約」、「ほぼ」、「実質的に」又は「通常の」等の用語を、量又は同様の定量化できる属性に言及して使用するときに、別段の定めが無い限り、当該用語は、特定された値の±１０％以内の値を含むと理解される。
【００６３】
本開示で列挙する特許請求の範囲に加えて、以下の付加的な実施形態が本開示の範囲内に含まれることが理解される。
【００６４】
実施形態１：
対象分析物を支持するフローセルと、
前記フローセルに結合して、分析作業に関して複数の試薬を選択するセレクタバルブと、
前記フローセル及びバイパスラインに結合して、分析作業中に前記フローセルを通じて、試薬混合作業中に前記バイパスラインを通じて、流体を変位させるポンプと、
前記バイパスラインに流体連通する混合容積と、
前記セレクタバルブ及び前記ポンプに結合して、
前記セレクタバルブに、混合される試薬を選択するよう命令し、
前記ポンプに、それぞれの容器から選択される前記試薬を各自前記混合容積内に吸引するよう命令し
周期的に、前記ポンプに、吸引される前記試薬を前記混合容積内で動かして前記試薬を混合するよう命令し、
前記ポンプに、混合される前記試薬を行先容器内に排出するよう命令する、制御回路と、
を備えるシステム。
【００６５】
実施形態２：
前記混合容積は蛇行するチャネルを含む、実施形態１のシステム。
【００６６】
実施形態３：
前記行先容器はシーケンシングされるＤＮＡを包含する、実施形態１のシステム。
【００６７】
実施形態４：
前記ポンプはシリンジポンプを含む、実施形態１のシステム。
【００６８】
実施形態５：
前記ポンプが前記試薬を吸引する前に空気を吸引することを可能するバルブを備える、実施形態１のシステム。
【００６９】
実施形態６：
前記ポンプが、前記ポンプと吸引される前記試薬との間に空気の容積が存在している状態で、周期的に、吸引される前記試薬を動かす、実施形態５のシステム。
【００７０】
実施形態７：
前記試薬が、異なる特定の重さを有する少なくとも３つの試薬を含む、実施形態１のシステム。
【００７１】
実施形態８：
セレクタバルブに第１試薬を選択するよう命令するステップと、
ポンプを作動して、第１容器から前記第１試薬を混合容積内に吸引することと、
前記セレクタバルブに第２試薬を選択するよう命令するステップと、
前記ポンプを作動して、第２容器から前記第２試薬を前記混合容積内に吸引するステップと、
ポンプを作動して、吸引される前記試薬を、周期的に、混合容積で動かして、前記試薬を混合するステップと、
前記ポンプを作動して、混合される前記試薬を行先容器内に排出するステップと、を含む方法。
【００７２】
実施形態９：
前記混合容積は、蛇行するチャネルを含む、実施形態８の方法。
【００７３】
実施形態１０：
前記行先容器はシーケンシングされるＤＮＡを含む、実施形態８の方法。
【００７４】
実施形態１１：
前記ポンプを作動して、吸引される前記試薬を周期的に動かす前に、前記セレクタバルブに第３試薬を選択するよう命令するステップと、前記ポンプを作動して第３容器から前記第３試薬を前記混合容積内に吸引するステップと、を含む、実施形態８の方法。
【００７５】
実施形態１２：
前記ポンプを作動して、吸引される前記試薬を周期的に動かす前に、前に、前記試薬の少なくとも１つを選択して吸引することを複数回行うことを含む、実施形態１１の方法。
【００７６】
実施形態１３：
前記ポンプを作動して、吸引される前記試薬を周期的に動かす前に、前に、前記試薬の全てを選択して吸引することを複数回行うことを含む、実施形態１２の方法。
【００７７】
実施形態１４：
前記第１試薬を吸引する前に、空気を前記混合容積内に吸引することを含む、実施形態８の方法。
【００７８】
実施形態１５：
前記混合容積で吸引し又は移動している間、前記第１試薬を選択して、空気が前記試薬内に進入することを回避するメニスカスを提供する、実施形態１４の方法。
【００７９】
実施形態１６：
ポンプを作動して気体を混合容器内に吸引するステップと、
セレクタバルブに、分析作業のために複数の試薬を各自選択するよう命令するステップと、
選択されたそれぞれの試薬に関して、ポンプを作動して選択された前記試薬を、各自の容器から、蛇行する混合容積内に吸引するステップと、
前記ポンプに、前記試薬を前記混合容積で動かすサイクルを通過させて前記試薬を混合するステップと、
前記ポンプを作動して、混合される前記試薬を、前記分析作業で分析される分析対象物を含む行先容器内に排出するステップと、
含む、方法。
【００８０】
実施形態１７：
前記ポンプに前記試薬を動かすサイクルを通過させる前に、それぞれの試薬を複数回選択して吸引するステップを含む、実施形態１６の方法。
【００８１】
実施形態１８：
前記混合容積で吸引し又は移動している間、選択され吸引される第１試薬を選択して、空気が前記試薬内に進入することを回避するメニスカスを提供する、実施形態１７の方法。
【００８２】
実施形態１９：
前記ポンプは、前記ポンプと吸引される前記試薬との間に空気の容積を有して吸引される前記試薬を周期的に動かす、実施形態１６の方法。
【００８３】
実施形態２０：
前記試薬は、異なる特定の重さを有する少なくとも３つの試薬を含む、実施形態１６の方法。
【００８４】
（このような概念が互いに矛盾しない条件下で）前述の概念のあらゆる組み合わせが本明細書で開示される本発明の主題の一部であると考えられることが理解されるはずである。特に、本開示の最後に現れる特許請求の範囲に記載される主題のあらゆる組み合わせは、本明細書で開示される本発明の主題の一部であると考えられる。また本明細書で明白に使用され、参照として援用される任意の開示に現れ得る用語には、本明細書で開示される特定の概念と最も調和する意味が与えられるべきであることを理解されるはずである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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