测序系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种测序系统，其包括载物台、液体输送部件、气体输送部件、气泡发生器部件和光学检测部件。所述载物台被配置为支撑具有检测通道的流动池。所述光学检测部件被配置为检测所述检测通道的内部。所述液体输送部件被配置为将液体从多个容器输送到所述检测通道。所述气体输送部件被配置为将气体从一个或多个源输送到所述气泡发生器部件。所述气泡发生器部件被配置为在所述多个容器的下游且在所述流动池的上游的位置处将来自所述气体输送部件的气泡引入到来自所述液体输送部件的液体中，从而将包括来自所述气体输送部件的气体气泡的流体泡沫输送至所述检测通道。

【技术实现步骤摘要】
测序系统相关申请的交叉引用本申请是基于并且要求2019年11月5日提交的美国临时申请号62/930,688，2019年8月6日提交的美国临时申请号62/883,276以及2018年12月4日提交的美国临时申请号62/774,998的权益，每一个均通过引用并入本文。
本公开总体上涉及分子测定，并且对核酸测序程序具有特定的适用性。
技术介绍
模板核酸链的准确序列确定对于分子诊断很重要。从在已知位置的替代物中鉴定单个核苷酸碱基可以用作分析单个核苷酸多态性(即“SNP”)的基础。SNP又可以用于确定个体的表型，例如对疾病的易感性或具有期望性状的倾向。检测患者的遗传变异可以表明某些药物治疗患者的功效或在用某些药物治疗患者时出现不良副作用的风险。市售的核酸测序载物台极大地增加了我们对可操作性状的遗传基础的了解。测序生物化学和检测硬件的改进仍在继续。然而，尽管在研究实验室中广泛使用，但是当前可用的测序载物台的成本抑制了临床中测序的采用。同样，测序载物台在根据患者和治疗他们的期望的时间范围内提供诊断或预后答案方面相对较慢。本公开提供了减少测序时间，降低测序成本，减少试剂体积并且还提供相关优点的流体系统和方法。本公开的系统和方法可以用于核酸测序以外的化学和生物学测定。
技术实现思路
本公开提供了一种测序系统，包括：载物台、液体输送部件、气体输送部件、气泡发生器部件和光学检测部件。所述载物台被配置为支撑具有检测通道的流动池，所述光学检测部件被配置为检测所述检测通道的内部，所述液体输送部件被配置为将液体从多个容器输送到所述检测通道，所述气体输送部件被配置为将气体从一个或多个源输送到所述气泡发生器部件，以及所述气泡发生器部件被配置为在所述多个容器的下游且在所述流动池的上游的位置处将来自所述气体输送部件的气泡引入到来自所述液体输送部件的液体中，从而将包括来自所述气体输送部件的气体气泡的流体泡沫输送至所述检测通道。本公开还提供了一种流动池，包括：固定在流动池通道内的三元复合物。所述三元复合物包括聚合酶、引发的模板核酸和用于所述模板的下一个正确的核苷酸；以及与所述流动池通道中的三元复合物接触的流体泡沫。所述流体泡沫包括多个在液体中的气泡，所述流体泡沫包括的气泡的体积分数至少为流动池通道中流体泡沫总体积的25％，气泡的平均有效直径至多为流动池通道直径的95％。附图说明图1示出了具有两个检测通道的流动池，每个检测通道流体地连接到气体混合部件，该气体混合部件使用T形接头来连接液体通道和气体通道。图2示出了具有两个检测通道的流动池，每个检测通道流体地连接到气体混合部件，该气体混合部件使用Y形接头来连接液体通道和气体通道。图3示出了具有T形接头和具有用于气体管线的螺纹接头的气泡发生器。图4示出了具有T形接头以及具有用于气体管线和液体管线的螺纹接头的气泡发生器。图5示出了具有Y形接头和在该接头处具有用作气体电阻器的疏水性滤膜的气泡发生器。图6示出了用于将流体泡沫输送至流动池的流体回路。图7示出了使用试剂的液体递送(图7A)或试剂的流体泡沫递送(图7B)的测序运行的信号强度对测序循环的图。图8示出了核酸测序系统的功能部件的图示。图9示出了核酸测序系统的几个部件的组件的透视图。图10示出了流体连接至吸管阵列的路由歧管的俯视图。图11示出了与旋转阀接合的路由歧管的仰视图。图12A示出了核酸测序系统和流动池之间的流体连接的透视图；图12B显示了相同的透视图，但连接器已断开。图13示出了流动池与核酸测序系统的液体输送部件之间的连接。图14A和14B示出了包括气泡发生器的流体连接器的分解图。图15A示出了气泡产生器，图15B示出了气泡产生器的分解图，图15C示出了一个气泡产生器的内部，图15D示出了另一个气泡产生器。具体实施方式已知气泡对分子分析(例如核酸测序过程和蛋白质活性测定)有不利影响。因此，避免或去除气泡先前已经是分子分析中使用的方法和设备的设计目标和用户需求。通常配置为避免气泡的分析方法包括，例如，在蛋白质与分析物结合或蛋白质催化分析物变化的条件下，将蛋白质与目标分析物接触的方法。结合或催化可产生信号或其他可检测的事件，其指示蛋白质和/或分析物的存在、数量、组成、功能或其他特征。分析方法通常在配制用于维持反应组分(尤其是蛋白质)稳定性的液体中进行。人们认为气泡会由于气液界面的表面变性而损坏蛋白质。参见，例如Clarksonetal.,JColloidInterfaceSci.215(2):323-332(1999)，其通过引用并入本文。结果，在分子分析中避免了气泡，尤其是那些利用蛋白质的气泡。气泡还会对用于许多分子分析(例如核酸测序过程和蛋白质活性测定)的检测设备造成干扰。例如，进入发光检测器的光路的气泡将散射本来会被检测到的光。许多测序过程和其他分析测定法都利用固相底物。在这些测定中，液体试剂与表面上的分析物相互作用以产生可检测的产物或信号。但是，附着在表面上的气泡会散射光信号，并可能至少暂时阻止液体试剂与分析物接触，并可能因干燥而永久损坏分析物。在分子分析(例如核酸测序过程和蛋白质活性测定)中，通常会避免产生气泡，原因是人们认为会出现问题，例如上述问题。本公开提供了利用气泡在核酸测序过程和其他分析方法中良好使用的系统。令人惊讶地发现，可以将气泡引入液体流中以产生流体泡沫，该流体泡沫又能够参与核酸测序反应的一个或多个步骤。可以在受控条件下将气泡引入液流中，以产生各种所需效果并避免产生不良结果。例如，流体泡沫可用于洗涤在其上发生测序反应的固体载体，例如，提供相对有效地去除先前递送的溶液并用新溶液代替。此外，通过通道的流体泡沫流与液体层流具有不同的轮廓。层流具有抛物线速度分布(中心更快，外部更慢)。在流体泡沫流中，气泡可以例如通过适当地选择流速而保持在锁定步骤中，并一起流动。这有助于将一种流体交换为另一种流体，因为泡沫可以保持平坦的前部，而不管泡沫在系统中的传播程度如何。减少近端流动流体之间的扩散以及降低速度剪切，可以帮助保留每种流体试剂块，当它通过流动池或其他流体通道传送时，并且，与非泡沫流体实现用于相同流体试剂的相同交换水平所需的时间相比，这两种效果可以减少实现特定水平流体交换所需的时间量。此外，气泡可促进溶液内的混合，以增加流体泡沫与固体支持物表面之间试剂转移的效率。气泡附近的快速对流扩散可通过补充(或完全破坏)耗尽区来提高表面附近扩散受限动力学的反应速率。使用气泡的另一个优点是由于减少了所用流体的体积或数量而降低了试剂成本。更具体地说，由于用于产生气泡的气体比许多用于核酸测序的试剂便宜，并且由于执行测序反应的特定步骤可能需要相对大量的液体，因此向液体中添加气泡可以充当惰性填充剂，以减少有效执行特定步骤所需的试剂液体量。如本文所述，气泡的受控输送和去除可以允许在需要时从流动池清除气泡，例如，以促进光学检测流动池内部。气泡可用于改善温度调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测序系统，包括：/n载物台、液体输送部件、气体输送部件、气泡发生器部件和光学检测部件，/n其中，所述载物台被配置为支撑具有检测通道的流动池，/n其中，所述光学检测部件被配置为检测所述检测通道的内部，/n其中，所述液体输送部件被配置为将液体从多个容器输送到所述检测通道，/n其中，所述气体输送部件被配置为将气体从一个或多个源输送到所述气泡发生器部件，以及/n其中，所述气泡发生器部件被配置为在所述多个容器的下游且在所述流动池的上游的位置处将来自所述气体输送部件的气泡引入到来自所述液体输送部件的液体中，从而将包括来自所述气体输送部件的气体气泡的流体泡沫输送至所述检测通道。/n

【技术特征摘要】
20181204 US 62/774,998;20190806 US 62/883,276;20191.一种测序系统，包括：
载物台、液体输送部件、气体输送部件、气泡发生器部件和光学检测部件，
其中，所述载物台被配置为支撑具有检测通道的流动池，
其中，所述光学检测部件被配置为检测所述检测通道的内部，
其中，所述液体输送部件被配置为将液体从多个容器输送到所述检测通道，
其中，所述气体输送部件被配置为将气体从一个或多个源输送到所述气泡发生器部件，以及
其中，所述气泡发生器部件被配置为在所述多个容器的下游且在所述流动池的上游的位置处将来自所述气体输送部件的气泡引入到来自所述液体输送部件的液体中，从而将包括来自所述气体输送部件的气体气泡的流体泡沫输送至所述检测通道。


2.如权利要求1所述的测序系统，其中，存在所述流动池，其中，所述检测通道流体耦合到所述液体输送部件。


3.如权利要求2所述的测序系统，其中，所述检测通道包括所述流体泡沫。


4.如权利要求3所述的测序系统，其中，所述流体泡沫包括的气泡的体积分数至少为所述检测通道中流体泡沫总体积的25％。


5.如权利要求3或4所述的测序系统，其中，所述检测通道中的气泡的平均直径至多为所述检测通道的直径的95％。


6.如权利要求2至4中任一项所述的测序系统，其中，所述检测通道包括稳定的核酸的阵列。


7.如权利要求6所述的测序系统，其中，所述阵列包括至少1×103个不同的核酸。


8.如权利要求6所述的测序系统，其中，所述核酸被固定在所述阵列中的位点，其中，每一位点均具有小于25平方微米的面积。


9.如权利要求8所述的测序系统，其中，所述阵列包括至少1×103个位点。


10.如权利要求6所述的测序系统，其中，所述阵列还包括多个三元复合物，其中，每个所述三元复合物包括所述阵列的核酸、聚合酶和用于所述核酸的下一个正确的核苷酸。


11.如权利要求1至4和7至9中任一项所述的测序系统，其中，所述检测通道的横截面面积至多为100mm2。


12.如权利要求1至4和7至10中任一项所述的测序系统，其中，所述光学检测部件包括：(i)配置为照射所述流动池内部的所述检测通道的激发系统，以及(ii)配置为检测来自所述流动池内部的所述检测通道的发光的发射系统。


13.如权利要求1至4和7至10中任一项所述的测序系统，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺德·奥利芬特，亚历克斯·涅米罗斯基，朱利安·阿尔伯尼，迈克尔·埃里克斯塔德，丽贝卡·麦金利，乍得·弗莱舍，埃里克·比利亚雷亚尔，
申请(专利权)人：欧姆尼欧美公司，
类型：新型
国别省市：美国;US