生物檢測系統(tǒng)和使用方法
【專利摘要】本文提供了一種生物檢測系統(tǒng)及使用方法，其中生物檢測系統(tǒng)包括用于結合至少兩種液體微滴的至少一個混合器或液橋以及用于檢測是否已發(fā)生兩個成分液體正確混合或結合的錯誤校正系統(tǒng)。
【專利說明】生物檢測系統(tǒng)和使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生物成分的檢測。
【背景技術】
[0002]聚合酶鏈反應(PCR)系統(tǒng)或熱循環(huán)儀通常包括樣本塊、加熱蓋、以及加熱和冷卻元件。然后這些部件由機載控制系統(tǒng)控制或監(jiān)測。實時PCR系統(tǒng)或熱循環(huán)儀通常還包括用于檢測由附接至核酸樣本的一個或多個探針發(fā)出的電磁輻射的光學檢測系統(tǒng)。實時PCR系統(tǒng)還能夠包括用于控制和監(jiān)測系統(tǒng)部件并分析由光學檢測系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的外部計算機或控制系統(tǒng)。
[0003]當前標準PCR系統(tǒng)和實時PCR系統(tǒng)是基于孔的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)接收在包括多個孔的樣本支持設備中的樣本。樣本在載入PCR系統(tǒng)中之前制備或與試劑混合。然后PCR系統(tǒng)循環(huán)孔中樣本的溫度。另外，實時PCR系統(tǒng)為電磁或熒光發(fā)射監(jiān)測孔中樣本。
[0004]因為對遺傳信息和基因組信息的使用和需求增大，所以對PCR擴增和分析的需求也增大了。具體地，改善PCR系統(tǒng)的生產(chǎn)能力已經(jīng)變得越來越重要了。雖然每一代PCR系統(tǒng)能夠略微更快地循環(huán)樣本溫度，但是該技術沒有跟上其它遺傳和基因組分析儀器的性能改進。例如，脫氧核糖核酸(DNA)測序儀器發(fā)展至樣本制備和PCR擴增是對測序?qū)嶒炘跁r間和成本方面最具限制性的步驟的程度
[0005]另外，當前PCR系統(tǒng)對基于孔的技術的依賴限制了這些系統(tǒng)的總生產(chǎn)能力。當前系統(tǒng)能夠以大約40分鐘循環(huán)樣本的溫度。因此，使用具有384個孔的最大的基于孔的樣本支持設備所產(chǎn)生的最大總樣本生產(chǎn)能力是大約每小時500個樣本。而且，當前PCR系統(tǒng)接收已經(jīng)在樣本支持設備中制備或混合樣本。因此這些系統(tǒng)依賴于耗時且有時有人工步驟的基于孔的樣本制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]—種用于檢測生物目標的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于提供第一液體的第一液體輸入、用于提供第二液體的第二液體輸入、與第一液體輸入和第二液體輸入流體聯(lián)通的至少一個混合器、以及至少一個檢測器，其中混合器配置成將第一液體分段成至少一個第一液體微滴且將第二液體分段成至少一個第二液體微滴并由第一液體微滴和第二液體微滴生成混合微滴，其中檢測器配置成檢測混合微滴中存在或不存在至少一個第一液體微滴和至少一個第二液體微滴。在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以包括與混合器流體聯(lián)通的第三液體輸入，其中混合器配置成將第三液體分段成至少一個第三液體微滴。然后，該系統(tǒng)可以混合第一微滴、第二微滴、和第三微滴以形成混合微滴。另外，在一些實施方式中，第一液體包括第一熒光染料，第二液體包括第二熒光染料，而第三液體包括第三熒光染料，第一、第二、和第三熒光染料中的每種在激發(fā)時發(fā)出熒光，其中由每個染料發(fā)出的熒光都可以從由其它染料發(fā)出的熒光光譜地分辨。在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以包括至少一個熱循環(huán)儀、自動采樣器、液體充電裝置，諸如例如可以包括或不包括電極的靜態(tài)棒。[0007]本文還提供了用于檢測至少三種液體的正確混合的方法，該方法包括將第一液體、第二液體和第三液體混合在一起，每種液體均可與其它液體混合，從而形成混合樣本微滴，第一液體包括第一熒光染料，第二液體包括第二熒光染料，第三液體包括第三熒光染料，第一、第二和第三熒光染料中的每種在激發(fā)時發(fā)出熒光，其中由每種染料發(fā)出的熒光都可以從由其它染料發(fā)出的熒光光譜地分辨；使混合樣本微滴在導管中移動；用激發(fā)源照射導管中的混合樣本微滴；以及檢測來自混合樣本微滴的發(fā)射從而確定在混合樣本微滴中第一、第二和第三熒光染料中的每種是否存在。
[0008]本文提供了用于檢測系統(tǒng)中微滴的方法，該方法包括使混合樣本微滴在導管中移動；用激發(fā)源照射導管中的混合樣本微滴；以及檢測來自混合樣本微滴的發(fā)射從而確定在混合樣本微滴中第一、第二和第三熒光染料中每種是否存在。在該方法的一些實施方式中，第一液體包括第一微滴，第一微滴包含在基本上與第一液體不可混合的載體流體中，第二液體包括第二微滴，第二微滴包含在載體流體中，第三液體包括第三微滴，第三微滴包含在載體流體中?；旌蠘颖疚⒌慰梢园谂c混合樣本微滴基本上不可混合的載體流體中。混合樣本微滴可以在導管與其它三個導管的交叉處形成，其它導管中的每個分別在其中包含第一液體、第二液體和第三液體。激發(fā)源可以包括一個或多個LED。激發(fā)源包括一個或多個藍色LED，每個藍色LED發(fā)出激發(fā)第一、第二和第三熒光染料中的每種的單一波長的激發(fā)束。該檢測包括使用第一檢測器檢測來自第一熒光染料的發(fā)射、使用第二檢測器檢測來自第二熒光染料的發(fā)射、以及使用第三檢測器檢測來自第三熒光染料的發(fā)射。在一些實施方式中，該方法可以還包括在混合樣本微滴在導管中移動時進行跟蹤以及基于檢測到的發(fā)射接受或拒絕由混合樣本微滴的下游處理生成的數(shù)據(jù)。另外，該方法可以還包括形成包括混合樣本微滴的一連串微滴以及檢測來自一連串微滴中每個微滴的發(fā)射。在一些實施方式中，該方法可以還包括形成包括混合樣本微滴的一連串微滴，一連串微滴包括編組，每個編組包括多個間隔開的微滴，其中第一間隔設置在每個編組中相鄰微滴之間，而相鄰編組由與第一間隔不同的第二間隔間隔開。另外，本文中提供的方法可以包括基于檢測的發(fā)射確定在混合樣本微滴中第一液體、第二液體、和第三液體已發(fā)生正確混合；以及從混合樣本微滴的下游處理收集數(shù)據(jù)?？商娲?，該方法可以包括基于檢測的發(fā)射確定在混合樣本微滴中第一液體、第二液體和第三液體已發(fā)生不正確混合；以及記錄錯誤的發(fā)生；由第一液體、第二液體和第三液體形成新的混合樣本微滴；以及忽略由混合樣本微滴的下游處理生成的數(shù)據(jù)。在一些實施方式中，第一和第二染料包括被動參考染料，而第三染料包括報告染料。
[0009]本文還提供了用于檢測至少三個液體適當混合的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:導管系統(tǒng)，包括用于運送混合樣本微滴的至少一個主導管；混合樣本微滴，在主導管中且包括第一液體、第二液體和第三液體，第一液體包括第一熒光染料，第二液體包括第二熒光染料，第三液體包括第三熒光染料，第一、第二和第三熒光染料中的每種在激發(fā)時發(fā)出熒光，其中由每個染料發(fā)出的熒光都可以從由其它染料發(fā)出的熒光光譜地分辨；以及光學檢測系統(tǒng)，包括激發(fā)源以及檢測器，激發(fā)源用于照射主導管中混合樣本微滴的激發(fā)源，檢測器用于檢測來自混合樣本微滴的發(fā)射從而確定第一、第二和第三突光染料中的每種是否在混合樣本微滴中存在?；旌蠘颖疚⒌慰梢园谂c混合樣本微滴基本上不可混合的載體流體中。如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中導管系統(tǒng)還包括在其中包含第一液體的第一輔助導管、在其中包含第二液體的第二輔助導管、以及在其中包含第三液體的第三輔助導管；其中第一、第二和第三輔助導管在配置成形成混合樣本微滴的交叉處與主導管相交。激發(fā)源可以包括具有不同波長或相同波長的一個或多個LED或一個或多個激光器或一個或多個光源。另外，檢測器可以包括用于檢測來自第一熒光染料的發(fā)射的第一檢測器、用于檢測來自第二熒光染料的發(fā)射的第二檢測器、以及用于檢測來自第三熒光染料的發(fā)射的第三檢測器。第一檢測器、第二檢測器、以及第三檢測器中每個都可以包括相機，諸如帶或不帶濾光片的數(shù)碼相機或光譜相機。該系統(tǒng)可以還包括信號處理系統(tǒng)，該信號處理系統(tǒng)用于監(jiān)控由檢測器生成的信息并且確定在混合樣本微滴中第一液體、第二液體和第三液體是否已發(fā)生正確混合，第一和第二染料包括被動參考染料以及第三染料包括報告染料。該系統(tǒng)可以還包括混合樣本微滴的一連串微滴，該一連串微滴包括在主導管中，一連串微滴包括編組，每個編組包括多個間隔開的微滴，其中第一間隔設置在每個編組中相鄰微滴之間，而相鄰編組由與第一間隔不同的第二間隔間隔開。另外，該系統(tǒng)可以包括保持主導管的導管支承板；以及保持激發(fā)源的激發(fā)源支承板；其中導管支承板與激發(fā)源支承板彼此平行設置使得主導管與激發(fā)源彼此對齊，并且主導管的至少一部分暴露至從激發(fā)源發(fā)出的輻射，其中導管支承板可以或可以不保持多個主導管，而激發(fā)源支承板保持多個激發(fā)源。此外，該系統(tǒng)可以包括多個導管支承板、多個激發(fā)板、和其中保持多個導管支承板和多個激發(fā)支承板的外殼。在一些實施方式中，該系統(tǒng)包括連接至檢測器并配置成從主導管接收熒光發(fā)射的光纖。
[0010]本文還提供了一個控制單元，該單元包括編程用于執(zhí)行一種方法的處理器，該方法包括:將第一液體、第二液體和第三液體混合在一起，每個液體均可與其它液體混合，從而形成混合樣本微滴，第一液體包括第一熒光染料，第二液體包括第二熒光染料，第三液體包括第三熒光染料，第一、第二和第三熒光染料中的每種在激發(fā)時發(fā)出熒光，其中由每個染料發(fā)出的熒光都可以從由其它染料發(fā)出的熒光光譜地分辨；使混合樣本微滴在導管中移動；用激發(fā)源照射導管中的混合樣本微滴；以及檢測來自混合樣本微滴的發(fā)射從而確定在混合樣本微滴中第一、第二和第三熒光染料中的每種是否存在。該處理器可以是計算機。
[0011]本文還提供了一種在其上存儲程序的計算機可讀介質(zhì)，該程序包括一套用于執(zhí)行方法的指令，該方法包括:將第一液體、第二液體和第三液體混合在一起，每個液體均可與其它液體混合，從而形成混合樣本微滴，第一液體包括第一熒光染料，第二液體包括第二熒光染料，第三液體包括第三熒光染料，第一、第二和第三熒光染料中的每種在激發(fā)時發(fā)出熒光，其中由每種染料發(fā)出的熒光都可以從由其它染料發(fā)出的熒光光譜地分辨；使混合樣本微滴在導管中移動；用激發(fā)源照射導管中的混合樣本微滴；以及檢測來自混合樣本微滴的發(fā)射從而確定在混合樣本微滴中第一、第二和第三突光染料中的每種是否存在。
[0012]通過參考納入
[0013]在本說明書中提到的所有公開、專利、和專利應用在本文中以相同程度通過參考納入，如同每個單獨公開、專利、和專利應用特殊并單獨地表明以通過參考納入本文。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]本發(fā)明的新特征隨所附權利要求中的特質(zhì)提出。通過參考以下對提出利用本發(fā)明的原則的說明性實施方式的詳細描述以及附圖可獲得對本發(fā)明的特征和優(yōu)點的更好的理解，在附圖中:
[0015]圖1是根據(jù)各種實施方式的瓣閥打開方法的示意圖；[0016]圖2根據(jù)各種實施方式的液體/板處理系統(tǒng)的示意圖；
[0017]圖3電離電極構件的仰視參數(shù)模型圖；
[0018]圖4a是地電極的仰視圖；圖4b是圖4a所示地電極的側視圖；圖4c是圖4a和4b所示地電極的立體頂部視角參數(shù)模型圖；
[0019]圖5是電極構件的立體底部視角參數(shù)模型圖；
[0020]圖6是不出用于聞生廣能力PCR擴增和分析的系統(tǒng)的不意圖；
[0021]圖7A和7B示出液橋的各種實施方式；
[0022]圖8是用于4導管進入液橋的支承結構的一個實施方式；
[0023]圖9A和9B示出堆疊的液體橋的示例；
[0024]圖1OA和IOB不出液橋基板的不例；
[0025]圖11示出共用油腔的一個示例；
[0026]圖12示出橋后診斷系統(tǒng)的一個實施方式；
[0027]圖13是用于檢測連續(xù)流PCR系統(tǒng)中光譜和空間信息的系統(tǒng)的一個實施方式的側視圖的不意圖；
[0028]圖14是示出計算機系統(tǒng)的框圖；
[0029]圖15是一個系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)包括用于高生產(chǎn)能力PCR擴增和分析的方法的一個或多個獨特軟件模塊；
[0030]圖16是根據(jù)各種實施方式的示意圖，示出文件如何在圖形用戶界面(GUI)與儀器之間傳輸；
[0031]圖17根據(jù)各種實施方式的流程圖，示出使用文件傳輸協(xié)議(FTP)服務器上傳文件的方法的流程圖；以及
[0032]圖18是系統(tǒng)的一個實施方式的原理圖。
【具體實施方式】
[0033]魅
[0034]本文提供一種PCR儀器，在一些實施方式中為連續(xù)流96-線路PCR儀器，該儀器能從不同位置對不同流體或氣體進行采樣。在一些實施方式中，該儀器從至少兩個分離的位置對相同流體或不同流體進行采樣。在一些實施方式中，3個不同的樣本可以結合。在一些實施方式中，樣本可以與不同流體結合，諸如例如，同時分離定位的優(yōu)質(zhì)混合物(master-mix)、樣本和原始物和/或探針，并且在微通道幾何結構中(例如在液橋或其它適當混合器中)混合這些流體從而形成混合微滴。然后混合微滴可以向下游流至熱循環(huán)儀，微滴的成分可以在熱循環(huán)儀進行進一步處理。在一些實施方式中，微滴可以包含，例如核酸的至少一個模板，然后可以經(jīng)受進行擴增的條件。然后微滴及其成分可以經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處，可從微滴測量所需參數(shù)，諸如例如，位于微滴中的染料或多個染料的濃度或強度、微滴的粘度、微滴的體積、微滴的渾濁度、微滴的光密度、微滴的尺寸、或任何其它適當參數(shù)。
[0035]本文提供的儀器可以包含若干不同的獨立部件，每個部件在本文中進一步討論。
[0036]自動采樣器
[0037]在各種實施方式中。本文提供的系統(tǒng)可以包括流體采樣設備。在一些實施方式中，該流體采樣設備可以是自動的。在一些實施方式中，自動采樣設備可以配置成從流體容器抽取流體的微滴或分段塊。流體可以是帶電流體或者可以是不帶電流體。流體的抽取和采集可以或者以連續(xù)操作或者以分批操作模式執(zhí)行。例如，流體采樣設備可以包括，例如在第2010/0304443號和第2010/0294048號美國專利申請中所述的設備，該申請通過參考完全納入本文。在第2010/0304443號和第2010/0294048號美國專利申請中所述的設備可以配置成從容器中抽取分段的流體樣本，其中分段的流體樣本由不可混合的載體流體包圍。
[0038]在一些實施方式中，流體采樣設備可以還包括至少一個機器人系統(tǒng)以控制流體采樣設備。該機器人系統(tǒng)可以控制采樣設備的運動從而控制從流體容器的樣本采集。在一些實施方式中，采用流體采樣設備抽取帶電流體的驅(qū)動力可以由一個或多個泵提供。示例性的泵在第W02007/091229號國際專利申請公開中示出，該公開通過參考完全納入本文。在一些實施方式中，流體采樣設備可以配置成采用第2010/0120635號美國專利申請公開中所述的靜水虹吸效應抽取流體，該公開通過參考完全納入本文。
[0039]在一些實施方式中,本文提供了一種用于產(chǎn)生小體積微滴的方法。在一些實施方式中，小體積微滴可以使用如先前在第2010/0304443號和第2010/0294048號美國專利申請公開中所述的抽取頭生成，該公開通過參考完全納入本文。本文提供了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)在連續(xù)流下操作使得第一流體與該流體經(jīng)過的通路連續(xù)接觸，使得第一流體將第二流體分段為離散體積且包圍第二流體，由此防止第二流體與通路接觸。該系統(tǒng)的連續(xù)流使在不將空氣吸入系統(tǒng)的情況下采集位于不同孔中的樣本成為可能。例如,在一些實施方式中,樣本通過采用流體的連續(xù)流的從孔至孔移動樣本抽取頭吸入系統(tǒng)，諸如例如，油，使得空氣不會吸入系統(tǒng)中。在一些實施方式中，流體或多個流體可以在使用或不使用防護流體的情況下被吸入系統(tǒng)。在一些實施方式中，抽取頭可以包括配置成防止空氣進入系統(tǒng)的防護屏障，諸如例如，瓣閥。在一些實施方式中，該防護屏障可以使用機器人、壓力、運動、或者用于打開和關閉防護屏障的任何其它合理機制來控制打開和關閉。在一些實施方式中，抽取頭可以同時使用防護流體和瓣閥來抽取和/或分段樣本流體。在可以使用防護管的實施方式中，該系統(tǒng)可以包括圍繞至少一個采樣管安裝的較大口徑管。防護管可以提供在油中包裹至少一個采樣管的防護流體。進入防護管的油連續(xù)流可以匹配或略微超過吸入系統(tǒng)的樣本流。在這樣一個實施方式中，連續(xù)流線路的樣本管的尖端可以包裹在為連續(xù)流系統(tǒng)提供的油中。防護流體可以由至少兩個獨立防護泵控制，而在一些實施方式中，可以由至少三個獨立控制的防護泵控制。這樣的系統(tǒng)允許樣本抽取頭在不將任何空氣吸入系統(tǒng)的情況下從孔至孔自由移動。
[0040]圖1是根據(jù)各種實施方式的瓣閥打開方法1300的示意圖。為了便于使用瓣閥/護套(需要在采樣能夠進行前打開)，尖端安裝在雙Z軸上。次級軸1320安裝在初級軸1310上。護套/瓣閥安裝在初級軸1310上，而尖端安裝在次級軸1320上。
[0041]在方法1300的步驟I中，機器頭在空中移動至所需孔之上。
[0042]在步驟2中，初級軸1310使尖端(帶套和次級軸1320)降低并進入每個孔中覆蓋樣本的油覆蓋層。
[0043]在步驟3中，然后次級軸1320延伸尖端(推開閥)使得尖端位于樣本之上。同時初級軸1310上升相等距離。合起來的效果是次級軸1320在空間上靜止的，而初級軸1310向上移動。結合瓣閥的幾何結構，該運動允許每個(96孔板)孔中使用額外的30μ I體積的樣本。
[0044]在步驟4中，次級軸1320進一步下降入孔中并完成瓣閥的開啟。次級軸1320暫停直至觸發(fā)采樣。
[0045]在步驟5中，在要求的精確時間下，次級軸1320浸入流體中并吸取約75nl流體(樣本/原始物-探針、優(yōu)質(zhì)混合物大約為150nl)。吸取流體的量取決于所采用的流速以及尖端在流體中的時間。
[0046]在步驟6中，然后尖端從樣本縮回并暫停以準備再次采樣(如果需要)。如果下一樣本需要從相鄰孔(或者換板)采樣，那么尖端縮回護套，并且然后初級軸1310將采樣頭移出至空氣中。帶套運動與出套運動相反。
[0047]圖2根據(jù)各種實施方式的液體/板處理系統(tǒng)的示意圖。在系統(tǒng)1400中，液體/板處理提供沿15軸的運動。作為參考，系統(tǒng)1400分為3個采樣系統(tǒng)和一個板處理系統(tǒng)。每個階段運動的方向由箭頭示出。注意，示出多腔單元的采樣臂。但是，為了清晰，優(yōu)質(zhì)混合物單元和單尖端單元的采樣臂被描繪為不可見。另外，優(yōu)質(zhì)混合物單元安裝在外殼的頂部上。單獨的軸為:
[0048].單尖端采樣
[0049]ο X 軸
[0050]O Y 軸
[0051]ο 初級 Z 軸(Zl)
[0052]ο 次級 Z 軸(Z2)
[0053].多腔采樣
[0054]ο X 軸
[0055]ο Y 軸
[0056]ο 初級 Z 軸(Zl)
[0057]ο 次級 Z 軸(Z2)
[0058]ο旋轉軸
[0059].優(yōu)質(zhì)混合物采樣
[0060]ο X 軸
[0061]ο 初級 Z 軸(Zl)
[0062]ο 次級 Z 軸(Z2)
[0063].板處理
[0064]O Y 軸
[0065]ο Xl軸(托盤1-單尖端)
[0066]ο X2軸(托盤2-多腔)
[0067]單尖端系統(tǒng)包括96個尖端，每個尖端能夠進入96孔板或384孔板上的單一孔。因此，系統(tǒng)1400能夠在單次運動中從96孔板采樣或者在4次運動中從384孔板采樣。多腔系統(tǒng)包括4束24尖端。每束中的所有24個線路能夠進入單一孔。束中每個線路被布直為針對單尖端線路中的一個一在橋中匯合。在一些實施方式中，液橋線路直接流入熱循環(huán)儀中。在一些實施方式中，來自液橋的輸出可以被捕獲至容器單元中，然后在容器單元進行進一步處理或者從容器單元中抽取以進行進一步處理。多腔頭安裝在旋轉單元上。因此，通過4次旋轉和浸入，在托盤2 (多腔側)上的4個孔可以針對整個96孔板進行排列。類似的16個機器人運動(4個多腔旋轉乘以4個單尖端運動)能夠允許托盤2上的4個孔可以針對整個384孔板進行排列。
[0068]當采樣設備的尖端暴露至不同樣本時，尖端之間可能發(fā)生遺留。在一些實施方式中，當采樣管暴露至集中樣本時，可能發(fā)生過度樣本遺留/污染。樣本污染通過將采樣管暴露至樣本的面積減至最小來減少。采樣管暴露至樣本的面積可以用各種方式減至最小。在一些實施方式中，采樣管的減小部分可以從防護管延伸。在管的實施方式中，這種管可以通過將采樣管的至少一部分插入防護管中制造。在一些實施方式中，采樣管可能在外表面受到侵蝕。那么采樣管可以置于防護管內(nèi)部。在一些實施方式中，防護管的內(nèi)表面也會受到侵蝕。將采樣管置于防護管中可以生成至少局部密封，該密封防止采樣管的外表面受污染。在一些實施方式中，內(nèi)管與外管之間的摩擦力導致兩個管之間的密封。在一些實施方式中，粘合劑可用于在采樣管與防護管之間形成密封。可以使用的粘合劑示例包括，例如膠、環(huán)氧樹脂、油灰、或任何其它適當?shù)恼澈蟿Ｒ坏┮言诓蓸庸芘c防護管之間形成密封，結合管可以切割以暴露采樣管的末端。在一些實施方式中，結合管可以進行激光器切割以確保尖端末端上的光滑修整。生成巢式采樣管結構可以導致壁橫截面積減少達92%。
[0069]微滴靜態(tài)充電
[0070]在各種實施方式中，配置成為包含在流體容器中的流體充電的流體充電系統(tǒng)包括電離電極和地電極。電離電極和地電極可以與流體容器相鄰放置。電離電極和地電極可以是相對的，使得流體容器放置在電離電極與地電極之間。電離電極和地電極配置成產(chǎn)生離子場，該離子場接觸包含在流體容器中流體，由此對流體進行充電。靜態(tài)充電系統(tǒng)的各種實施方式在序號為—(代理人卷號LT00400PR0)，標題為“流體充電的系統(tǒng)和方法”的未決美國申請中描述，該申請通過參考完全納入本文。
[0071 ] 在各種實施方式中，為包含在容器中的流體充電的方法包括在電離電極與地電極之間制造離子場。包含流體的容器可以相鄰電離電極和地電極設置并設置在電離電極與地電極之間。由電離電極和地電極制造的離子場接觸包含在流體容器中的流體，由此對流體進行充電。本文公開的設備、系統(tǒng)、和方法可以用于在各種流體中產(chǎn)生凈電荷。
[0072]以本文公開的設備、系統(tǒng)、和方法充電的流體可以在充電后與其它流體混合。由以本文公開的設備、系統(tǒng)、和方法充電的流體攜帶的凈電荷可以提高在下游設備、系統(tǒng)、和方法中流體的混合程度。例如，當在微流體系統(tǒng)中與不可混合載體流體中的流體塊或微滴混合時，攜帶凈電荷的流體可以展示出與其它可混合流體的改善混合。以這種方式，凈電荷可以減少在微流體系統(tǒng)中觀測到的能夠不利地影響流體混合的不希望的靜電效應。
[0073]在各種實施方式中，流體充電系統(tǒng)可以包括配置成從流體容器抽取充電流體的一個或多個流體采樣設備，諸如以下所述及所示。在各種實施方式中，流體采樣設備可以包括配置成從流體容器抽取充電流體的一個或多個管，諸如例如，毛細管。在各種實施方式中，流體采樣設備可以包括一個或多個防護套，其中每個防護套圍繞配置成從流體容器抽取充電流體的一個或多個管，諸如例如，毛細管。在各種實施方式中，一個或多個流體采樣設備可以與流體容器連續(xù)或不連續(xù)流體連通。
[0074]包括流體采樣設備的流體充電系統(tǒng)可以還包括至少一個機器人系統(tǒng)以控制流體采樣設備。機器人系統(tǒng)可以控制采樣設備的運動以控制從流體容器的樣本采集。在各種實施方式中，采用流體采樣設備抽取帶電流體的驅(qū)動力可以由一個或多個泵提供。示例性的泵在第W02007/091229號國際專利申請公開中示出，該公開通過參考完全納入本文。在各種實施方式中，流體采樣設備可以配置成采用第2010/0120635號美國專利申請公開中所述的靜水虹吸效應抽取流體，該公開通過參考完全納入本文。
[0075]在各種實施方式中，電離電極可以包括發(fā)射極板以及連接至發(fā)射極板的一個或多個發(fā)射極引腳。發(fā)射極板可以由導電金屬材料制成，諸如例如，不銹鋼合金。發(fā)射極引腳可以由包含鎢的陶瓷材料或金屬材料制成。例如，發(fā)射極引腳可以包括碳化鎢，諸如例如，由碳化鎢或硬質(zhì)碳化鎢(硬質(zhì))復合材料制成的發(fā)射極引腳?？商娲兀l(fā)射極引腳可以由包括例如鶴的金屬合金制成。
[0076]在操作中，輸送至電離電極的電流集中在發(fā)射極弓I腳的尖端并且電離包括周圍空氣或其它氣態(tài)大氣的原子和/或分子，從而產(chǎn)生離子云。離子云從發(fā)射極引腳發(fā)射并沿著根據(jù)靜電的物理原理在電離電極與地電極之間建立的靜電場朝地電極移動。這在電離電極與地電極之間產(chǎn)生了離子場。離子場的極性與提供至電離電極的電流的極性相同。雖然在本文的圖中示出的離子場示出具有正極性(+ )符號，但是應理解的是，在各種實施方式中，離子場可以具有負極性。接觸離子場的材料以與離子場相同的極性充電。
[0077]流體充電系統(tǒng)用于對將在微流體系統(tǒng)中與其它流體混合的流體進行充電。該系統(tǒng)包括通過高壓電纜連接至電離電極構件的費舍爾(Fraser)型7330靜電發(fā)生器。電離電極構件包括十字形電極，十字形電極包括十字形不銹鋼發(fā)射極板和5個(5 )鎢發(fā)射極弓丨腳。電離電極通過高壓導線連接至100兆歐電阻單元。電離電極構件具有圖3中示出的尺寸和配置(尺寸單位為毫米)。地電極包括安置在非導電丙烯酸固定器上的圓形鋁靜電接地板。地電極具有圖4a、4b、和4c中示出的尺寸和配置(尺寸單位為毫米)。地電極連接至靜電發(fā)生器上的接地片。
[0078]在各種實施方式中，流體容器可以設置在電極之間且和電極相鄰使得離子場接觸包含在流體容器中的流體，從而使流體充電。發(fā)射極引腳可以連接至發(fā)射極板的朝向流體容器的打開頂端的側部，促進由電離電極制造的場與包含在流體容器中的流體之間的接觸從而使流體充電。雖然在本文的某些圖中示出的電離電極示出與流體容器的打開頂端相鄰設置，但是應理解的是，在各種實施方式中，電離電極可以與任何區(qū)域或打開或關閉的流體容器的端不相鄰設置，假如電離電極和地電極以互相間隔開的關系設置。
[0079]圖5示出相鄰玻璃流體容器設置的電離電極和地電極。電離電極和地電極是相對的，使得流體容器設置在電離電極與地電極之間。玻璃流體容器具有基本上與地電極的直徑相匹配的直徑，地電極和固定器被確定尺寸從而安置和支承流體容器。4個(4)流體采樣設備通過電離電極的發(fā)射極板的打開的四分之一圓區(qū)域設置。4個(4)流體采樣設備圍繞配置成從流體容器抽取流體的管的防護套。
[0080]在各種實施方式中，流體采樣設備可以與配置成將帶電和/或混合的流體分配至容器的流體分配設備流體聯(lián)通，諸如例如，艾普多夫(eppendorf)管、小瓶、燒杯、燒瓶、離心管毛細管、冷凍小瓶、包、通道、杯、容器、微量滴定板、縮微卡等。帶電流體從流體容器至其它容器的運輸可以采用例如泵、液體靜壓力、毛細力等完成。
[0081]在各種實施方式中，本文中公開的流體充電系統(tǒng)可以用于為微流體處理網(wǎng)絡和系統(tǒng)提供帶電流體。帶電流體可以在微流體處理網(wǎng)絡或系統(tǒng)中與其它流體混合。流體可以在其中混合的微流體處理網(wǎng)絡和系統(tǒng)在例如第2005/0092681號、第2005/0272144號、第 2008/0277494 號、第 2010/0015606 號、第 2010/0029512 號、第 2010/0109320 號、和第2010/0297748號美國專利申請公開中進行了描述，這些公開全部通過參考納入本文。本文公開的流體充電系統(tǒng)可以與諸如這些文件中描述的那些微流體處理網(wǎng)絡和系統(tǒng)流體聯(lián)通。
[0082]在各種實施方式中，本文公開的流體充電系統(tǒng)用于為包括液橋的微流體處理網(wǎng)絡和系統(tǒng)提供帶電流體。全部通過參考納入本文的第2008/0277494號、第2010/0015606號、第2010/0029512號、第2010/0109320號、和第2010/0297748號美國專利申請公開描述了包括液橋的微流體處理網(wǎng)絡和系統(tǒng)。液橋是在其中形成微滴的設備。在液橋中形成的微滴包裹在不可混合載體流體中。通常，液橋由與充滿不可混合載體流體的腔室相通的入口形成。載體流體不能與通過入口流入腔室中的流體微滴相混合。流體微滴變大，直至大到足以跨越在入口與和腔室相通的出口之間的空間間隙。例如，通過調(diào)整流速或通過將一個或多個額外流體微滴加入第一流體微滴，導致在入口與出口之間形成不穩(wěn)定的液橋，該液橋隨后從入口斷裂，完成微滴形成。在從入口斷裂后，流體微滴進入由來自腔室的載體流體包圍的出口。
[0083]本文公開的流體充電系統(tǒng)可以配置成向液橋提供帶電流體。例如，流體充電系統(tǒng)的流體采樣設備可以與液橋流體聯(lián)通。在各種實施方式中，液橋可以配置成將帶電流體分段成微滴。在各種實施方式中，液橋可以配置成將帶電流體的微滴與可與帶電流體混合的其它流體的微滴相混合(可以是不帶電或帶電的，例如，如本文中所述)。如本文中所用，術語“微滴”是指液體的相對小的微流體量或者塊(plug)，因為微滴在導管或腔室中的不可混合載體液體中懸浮和/或流動，諸如例如，在微流體處理網(wǎng)絡或系統(tǒng)中。
[0084]本文還提供了微滴靜電充電的微滴混合方法。在一些實施方式中，帶電微滴，例如靜態(tài)帶電液體，可以朝向第二微滴引導。微滴可以采用本文中提供的方法和系統(tǒng)充電。第二微滴可以是帶電的或者不帶電的。隨著帶電微滴接近第二微滴，帶電微滴可以引起等待中的第二微滴中的電荷分離。然后電荷分離可以導致帶電微滴和第二微滴變得更加互相吸弓丨，并且促進兩個微滴的結合。第二微滴中的電荷分離，連同帶電微滴可以導致兩個微滴以比當兩個微滴都不帶電時更有效的方式混合。在一些實施方式中，帶電微滴可以與至少兩個微滴結合，其中至少一個微滴可以帶電。在一些實施方式中，第一微滴可以是帶電的，而第二和第三微滴可以是不帶電的。在一些實施方式中，第一微滴和第二微滴可以是帶電的，而第三微滴可以是不帶電的。
[0085]在一些實施方式中，微滴可以是帶電的或者不帶電的，從而防止微滴結合。在一些實施方式中，通過防止液體結合或者通過指示微滴可以流過的路徑，微滴充電在微滴排序上可以是有用的。
[0086]流體充電系統(tǒng)的其它實施方式在序號為—(代理人卷號LT00400PR0)的未決美國申請中描述，該申請通過參考完全納入本文。
_7] 流體抽吸系統(tǒng)
[0088]圖6是示出用于根據(jù)各種實施方式的高生產(chǎn)能力PCR擴增和分析的系統(tǒng)200的示意圖。系統(tǒng)200包括PCR系統(tǒng)210和處理器220。PCR系統(tǒng)210進一步包括液體處理系統(tǒng)230、流體抽吸系統(tǒng)240、橋后檢測系統(tǒng)250、熱循環(huán)儀260、和終點檢測系統(tǒng)270。系統(tǒng)200在連續(xù)流原則下操作。恒定油流通過熱循環(huán)儀(TC線路242)保持并且該油流輸送混合微滴。為了滿足生產(chǎn)能力要求，要求液橋上游(從采樣尖端至橋)的流比通過熱循環(huán)儀流快。引流線路241安裝至橋并放出多余的油。TC線路242和引流線路241 二者都以固定流速操作。要求這些線路在增加至線路的微滴沿每個線路提高壓降時受控。在TC線路242和引流線路241中的混合流等于優(yōu)質(zhì)混合物、樣本和原始物-探針線路中的流。
[0089]此外，該抽吸系統(tǒng)包括一些分系統(tǒng)，這些分系統(tǒng)用于使該系統(tǒng)充油并放掉空氣。圖6示出總示意圖(單一線路系統(tǒng))，示出TC線路242、引流線路241以及硬件部件所在之處。
[0090]如果PCR系統(tǒng)在連續(xù)流下操作，穿過空氣在孔至孔之間移動系統(tǒng)會導致將空氣抽取至系統(tǒng)中。這通過使用護套/瓣閥來避免。這些直徑較大的管圍繞采樣管安裝，并且將采樣管包裹在油中。進入護套中的油連續(xù)流(由3個獨立的防護泵驅(qū)動)匹配(或略微超出)吸入系統(tǒng)尖端中的流，確保連續(xù)流線路總是包裹在油中。因此，尖端能夠在不將任何空氣吸入系統(tǒng)的情況下從孔至孔自由移動。
[0091]液橋技術
[0092]在各種實施方式中，配置成將從流體容器抽取的帶電流體分段成微滴的液橋包括與流體采樣設備流體聯(lián)通的第一進入口、與不可混合流體源流體聯(lián)通的第二進入口、排出口、和腔室。進入口和排出口通向腔室且可以被構成和設置，以使得在第一進入口與排出口之間形成的流體微滴中的流體不穩(wěn)定性將從流體容器吸入的流體分段為由不可混合流體隔開的流體微滴。流體微滴可以通過排出口從腔室抽取。
[0093]在各種實施方式中，配置成將從流體充電系統(tǒng)中的流體容器抽取的帶電流體與可能可與帶電流體混合的一個或多個額外流體混合的液橋包括與流體采樣設備流體聯(lián)通的第一進入口、與一個或多個額外流體源流體聯(lián)通的一個或多個額外進入口、排出口、和腔室。進入口和排出口通向腔室且可以進行構成和設置，使得在第一進入口形成的第一流體微滴與在一個或多個額外進入口處形成的一個或多個額外流體微滴接觸并混合，從而形成混合流體的不穩(wěn)定索狀橋。不穩(wěn)定索狀橋破裂，由此形成由通過排出口從腔室抽取的不可混合載體流體隔開的合流體微滴。由從流體容器抽取的流體攜帶的凈電荷改善帶電流體與一個或多個額外流體的混合。液橋的一個實施方式在圖7A和7B中示出(來自斯托克斯(Stokes)LB專利申請)。對液橋的更詳細描述可以在第2008/0277494號和第2010/0029512號美國專利申請公開以及第PCT/IE07/000013號和第PCT/US10/24180號PCT申請中找到，這些申請中每個均通過參考納入本文。
[0094]在各種實施方式中，配置成將從流體充電系統(tǒng)中的流體容器抽取的帶電流體與可與帶電流體混合的一個或多個額外流體混合的液橋包括腔室、一個或多個進入口、第一排出口、和第二排出口。進入口和排出口可以通向腔室。進入口可以與流體采樣設備以及一個或多個額外流體的源流體聯(lián)通。進入口可以連續(xù)提供從流體容器抽取的帶電流體以及一個或多個額外流體的流體微滴，其中微滴可以由不可混合載體流體隔開。第一排出口可以配置成抽取進入腔室的不可混合載體流體的一部分。進入口和排出口可以被構成和設置，以使得通過進入口運輸?shù)耐虾笪⒌闻c在腔室中進入口處形成的居前微滴接觸并混合，由此形成由不可混合載體流體隔開的、可以通過第二排出口從腔室抽取的混合流體微滴。由從流體容器抽取的流體攜帶的凈電荷改善帶電流體與一個或多個額外流體的混合。
[0095]在一些實施方式中，液橋包括用于在包含流體的貯液器與液橋之間提供流體聯(lián)通的至少兩個通道、管、毛細管、或者任何其它適當導管。在一些實施方式中，該機構可以是PTFE管。PTFE管可以進行分層，使得多個管通過一個管在其它管之上進行堆疊。在一些實施方式中，導管可以使用支承件進行堆疊。在一些實施方式中，支撐件或防波板可以是光滑的?？商娲?，防波板可以在支承件/具有起伏的防波板上。起伏的模式可以在導管自身中產(chǎn)生起伏，其中然后這些起伏可以為管或?qū)Ч苤辛鲃拥奈⒌危鐦颖竞突炍⒌?，提供自然停止。以這種方式，在進入液橋之前，微滴可以被停止或保持就位。微滴保持/停止中的保持可以允許所有必需的微滴在混合在一起之前進入液橋。在一些實施方式中，可以使用10個單個PTFE零件。在一些實施方式中，可以使用涂覆PTFE的鋁零件。防波板/支承件的示例可見圖8。在一些實施方式中，液橋可以還包括具有變寬內(nèi)直徑的PTFE管，從而當微滴接近液橋時減慢微滴速度。
[0096]在一些實施方式中，液橋可以是單橋。在一些實施方式中，橋可以通過將單個橋置于另一單個橋進行堆疊。圖9A和9B分別示出孤立的堆疊的液橋以及連接至系統(tǒng)的堆疊的液橋。在一些實施方式中，任意數(shù)量的橋可以結合以形成具有單橋腔的堆疊的液橋。在一些實施方式中，單腔可以由任意適當數(shù)量的橋構造。在一些實施方式中，單腔可以包括至少2個、至少4個、至少8個、至少12個、至少16個、至少20個、至少24個、至少30個、至少50個、至少75個、至少90個、至少96個、至少120個橋。
[0097]在一些實施方式中，結合液橋腔可以通過加工包含至少一個“橋”的基板來形成。這種基板可以是精確加工的基板，諸如特征裝配在其上的聚碳酸酯件。基板可以進行加工，使得特征在基板的兩面二者上以幫助基板堆疊。圖1OA示出帶4個橋的單基板。圖1OB示出彼此堆疊的多個基板。
[0098]用于在貯液器與液橋之間提供流體聯(lián)通的毛細管、管、通道或其它適當機構可以通過熱成型PTFE毛細管生成?；蹇梢栽O計為具有彎曲通道路徑，管結合至該彎曲通道路徑內(nèi)。熱成型包含將管置于與基板中建立的路徑類似的幾何路徑中，在精確位置施加阻止帶，加熱至240攝氏度30分鐘，然后冷卻管。在拆下后，管保持路徑的形狀。然后預成型管能夠快速地裝配至基板中。形成在管上的阻止帶防止管尖端在液橋中延伸過遠。
[0099]如圖11中可見，堆疊的液橋可以具有包括共用油腔的幾何結構。如圖11中可見，堆疊的液橋中每個“橋”都包括防波板1110、入口管1130和出口管1140。橋包括共用油腔1100，在共用油腔1100中，油在橋間自由流動。另外，可以存在阻止塊1120，從而阻止微滴在橋之間的運動。但是，油在共用油腔中是自由流動的。因此，阻止塊可以以一定間隔排列，使得它們可以在混合期間限制微滴損失或運動。另外，在一些實施方式中，阻止塊可以用于堵塞混合區(qū)域。在阻止塊與液橋之間的間隔小到足以防止微滴損失從液橋進入共用油腔中，但是允許油流入液橋。
[0100]離開液橋的微滴流分為多個包(在堆疊的液橋的情況下)。微滴流可以根據(jù)機器人取得一個樣本的時間戳分開。出于方便，這些包稱為微滴編組(carriages)。使用編組-編組之間的間隔至少是微滴之間間隔的兩倍一使個體液體的確定更簡單，并且事實上使微滴流中的錯誤易于確定。例如，編組2的微滴2 (每個編組5個微滴)可以比連續(xù)流的微滴12更易于確定。同樣地，錯誤也能輕松地確定。如果在5個微滴的編組中只有4個微滴，那么很明顯發(fā)生了錯誤；如果出現(xiàn)6個，那么一個微滴未混合或者已混合然后分為兩個微滴。
[0101]對分段液橋和混合液橋的結構和操作的進一步描述在第2008/0277494號以及第2010/0029512號美國專利申請公開中，這些申請公開通過參考納入本文。[0102]橋后錯誤校ιΗ
[0103]在本文提供的系統(tǒng)的一些實施方式中，該系統(tǒng)還包括橋后診斷系統(tǒng)。在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以用于檢測正常微滴、丟失的微滴、未混合的微滴、合并的微滴。在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以用于檢測微滴編組中空氣的存在。圖12是橋后微滴診斷系統(tǒng)的示例。
[0104]在一些實施方式中，橋后檢測系統(tǒng)是橋后錯誤校正檢測系統(tǒng)。在一些實施方式中，橋后校正系統(tǒng)可以包括至少一個發(fā)光二極管(LED)。在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以包括照亮來自橋的輸出線路的一排藍色發(fā)光二極管(LED)(在液橋與熱循環(huán)儀之間)。可以使用任何適當激發(fā)源，包括但不限于LED、激光器、或任何其它適當激發(fā)源。在一些實施方式中，至少一個、至少兩個、至少三個檢測器可以用于監(jiān)測從微滴發(fā)出的光。在一些實施方式中，檢測器可以是PMT、或相機、或檢測器陣列。在一些實施方式中，3個相機(例如巴斯勒(Basler)相機)可以用于監(jiān)測由藍色LED激發(fā)的熒光波長。在一些實施方式中，可以對至少一個、至少兩個、至少三個波長進行監(jiān)控。在一些實施方式中，檢測的成分、染料、熒光發(fā)射可能來自激發(fā)檢測系統(tǒng)的每個微滴中的同一個。在一些實施方式中，從微滴檢測的輻射中的兩個可以具有相同波長，而第三個可以具有不同波長。僅出于示例的目的，該系統(tǒng)可以能夠檢測原始物-探針微滴中的FAM/VIC、優(yōu)質(zhì)混合物微滴中的ROX以及加入樣本微滴的第三染料(即ALEXA)作為參考。如果檢測系統(tǒng)從微滴獲得全部3個波長，那么這就視為混合且有效的微滴。但是，在一些情況下，橋?qū)⒉粫_混合微滴。這通過確定主微滴中的成分中的一個或多個的缺失來發(fā)現(xiàn)。在單微滴(或編組)發(fā)生錯誤的情況下，那么該微滴(或整個編組)將進行重新采樣。另外，檢測系統(tǒng)可以用于測量微滴中的熒光水平，從而基于微滴成分幫助進行微滴排序。
[0105]在該系統(tǒng)的一些實施方式中，橋后檢測系統(tǒng)可以包括至少一個LED或一排LED，該至少一個LED或一排LED照亮從至少一個液橋或至少一個堆疊的液橋到熱循環(huán)儀之前的輸出線路。在一些實施方式中，檢測系統(tǒng)使用任何合適的激發(fā)源，包括但不限于激光器(包括光纖耦合激光器和自由空間激光器)、電磁輻射、白光、過濾光。與LED相對的是延伸成陣列的光纖。一個相機(Basler)監(jiān)測光纖陣列，并且通過光強度的變換檢測通過LED的微滴。然后該系統(tǒng)可以計數(shù)編組中微滴的數(shù)量，并且將該數(shù)量與預期數(shù)量相比較。如果數(shù)量不匹配，那么將指示發(fā)生錯誤，而編組將進行重新采樣。
[0106]在一些實施方式中，離開橋的微滴流分為包或編組(根據(jù)機器人取得一個樣本的時間戳)。當編組或微滴列之間的間隔至少是微滴之間間隔的兩倍時，定義了編組。通過將微滴分為編組可以促進個體液體的確定以及微滴流中的錯誤。出于示例的目的，編組2的微滴2 (每個編組5個微滴)可以比連續(xù)流的微滴7更易于確定。類似的錯誤也能輕松地確定。如果在5個微滴的編組中只有4個微滴，那么很明顯發(fā)生了錯誤；如果出現(xiàn)6個，那么一個微滴未混合或者已混合然后分為兩個微滴。
[0107]在一些實施方式中，編組/微滴流中微滴的數(shù)量是已知的和/或預期的。在一些實施方式中，編組中微滴的數(shù)量是未知的。在一些實施方式中，編組中微滴數(shù)量的任何變化指示錯誤，包括微滴多于預期、微滴少于預期或者來自一個編組中的微滴出現(xiàn)在第二編組中。那么存在、不存在或雙微滴錯誤可以通過指示已發(fā)生錯誤來解決。該指示可以是整個微滴流/編組錯誤、該編組以及相鄰編組錯誤、編組中一個微滴錯誤、或編組中多個微滴錯誤。[0108]在一些實施方式中，該系統(tǒng)的微滴檢測可以采用熒光檢測來完成。在一些實施方式中，微滴的吸光度能夠進行檢測，而不是檢測熒光發(fā)射。在這樣的實施方式中，單相機、LED、和相關光纖可以用于首先計數(shù)編組中的所有微滴。在一些實施方式中，然后檢測系統(tǒng)可以也用于獲得與微滴長度相對應的峰寬度。在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以獲得微滴直徑、微滴體積、微滴尺寸或任何其它適當參數(shù)。在這樣的實施方式中，如果編組具有多余或少于微滴/編組預定數(shù)量的微滴，那么該編組失效并被拒絕且重新進行采樣。在一些實施方式中，微滴的長度將根據(jù)存在成分微滴的數(shù)量而變化，然后由混合器或液橋結合成混合微滴。在一些實施方式中，編組可以進行分析并計算標準偏差。然后標準偏差可以除以編組中微滴的均值。在一些實施方式中，如果計算結果或者在設定閾值之上或者在設定閾值之下，編組可以通過或失效。如果編組失效，那么該編組進行重新采樣。在一些實施方式中，錯誤檢測可以使用與微滴編組相對的單微滴進行。
[0109]在一些實施方式中，微滴通過光源與檢測系統(tǒng)之間可以用作檢測方法。微滴通過光源與檢測系統(tǒng)之間可以引起遠離基線測量的唯一信號。雖然該信號在一些實施方式中可以變化，但是觀察的信號可以是尖銳的尖峰(有時隨后是略微在基線之上的信號)，然后是尖銳的低谷。微滴的前緣將光強度聚焦在檢測器上，從而產(chǎn)生尖峰。略微較高的信號可以是油與水信號之間折射率不同的結果。微滴的后緣可以遠離檢測器聚焦光強度，導致尖銳的低谷。當微滴通過檢測器時，基線返回正常。在一些實施方式中，微滴的前緣可以導致引導光從檢測器遠離，而前緣將光聚焦在檢測器上。在一些實施方式中，信號可以是峰、谷、峰和谷二者、或者信號從基線的增大，其中為信號穩(wěn)定一段時間，隨后是信號返回基線或從基線減小，一段穩(wěn)定期，隨后增大返回至基線。在一些實施方式中，空氣微滴或任何其它類型的微滴可以使用本文中描述的基于空氣微滴的唯一信號的方法和系統(tǒng)進行確定。
[0110]在一些實施方式中，光源是白光或過濾光，并且使用非過濾的檢測源。所使用光的波長可以或可以不影響所檢測的微滴信號的形狀。在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以用于基于尖峰之間的間隔來確定是否所有成分已結合至混合微滴中，尖峰支架之間的間隔可以與微滴的寬度相關聯(lián)。
[0111]在一些實施方式中，熒光或吸光度檢測可以共同使用并應用于終點測量。這可以充當額外的質(zhì)量控制措施以獲得橋后錯誤檢測未捕捉到的任何錯誤。以這種方式，因素的結合可以用于突出任何可疑數(shù)據(jù)。
[0112]在一些實施方式中，終點檢測系統(tǒng)可以包括自由空間光譜儀系統(tǒng)。在一些實施方式中，采集硬件是濱松(Hamamatsu)Orca相機。96個熱循環(huán)儀線路由488nm激光器線路進行照明。該激光器線路由光譜儀/相機進行成像并分解成其組分波長。然后合適的波長可以根據(jù)微滴的成分進行測量。微滴可以基于由橋后檢測模塊生成的時間戳認定，然后為微滴生成原始熒光數(shù)據(jù)。在一些實施方式中，然后可以應用光譜補償為染料滲濾進行補償。在一些實施方式中，其它補償方法可以用于為染料滲濾進行補償，包括背景/基線減少，或任何其它適當?shù)难a償方法。
[0113]為了保持連續(xù)流PCR系統(tǒng)的高生產(chǎn)能力，PCR系統(tǒng)需要能夠同時檢測在兩個或更多微通道中的熒光?？鐑蓚€或更多微通道測量熒光在終點檢測系統(tǒng)上施加了若干限制。
[0114]例如，隨著微通道數(shù)量的增加，檢測器的視場也需要增大。這些微通道能夠緊密地捆綁或者對齊在一起成為透明微通道或管的陣列。但是，在管之間必須保持一定厚度的壁，以防止相鄰微通道之間的串擾。結果，檢測器的視場是管直徑和管陣列壁厚的函數(shù)。為了保持在管陣列邊緣上的管的高熒光采集效率，能夠使用增大的束長度。增大從管陣列至檢測器的束長度可以增大終點檢測系統(tǒng)的整體物理尺寸。
[0115]在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以能夠在單次步驟中從兩個或更多微通道檢測光譜信息。但是，為了將那光譜信息分配至正確樣本，發(fā)出那光譜信息的具體管可以位于管陣列中。結果，檢測系統(tǒng)可以提供除光譜信息之外的空間信息。
[0116]圖13是根據(jù)各種實施方式的系統(tǒng)3300側視圖的示意圖，系統(tǒng)3300用于檢測連續(xù)流PCR系統(tǒng)中的光譜和空間信息。系統(tǒng)3300包括激光器3310、直線發(fā)生器3320、管陣列3330、成像透鏡3340、光譜儀3350、和成像器3360。激光器3310發(fā)出電磁輻射3311的入射束。
[0117]直線發(fā)生器3320從激光器3310接收入射束3311。直線發(fā)生器3320將入射束3311轉換至電磁輻射3321的入射直線。換言之，直線發(fā)生器3320將入射束3311的功率分布從不均勻分布轉換為均勻分布。例如，直線發(fā)生器3320是鮑威爾透鏡(Powell lens)。在各種實施方式中，直線發(fā)生器3320是衍射直線發(fā)生器。
[0118]管陣列3330從直線發(fā)生器3320接收入射直線3321。管陣列3330包括與PCR系統(tǒng)的一個或多個微通道流體聯(lián)通的一個或多個透明管。在各種實施方式中，一個或多個光學元件3322置于直線發(fā)生器3320與管陣列3320之間，從而將入射直線3321從直線發(fā)生器3320引導至管陣列3330。如圖13所示，例如，一個或多個光學元件3322允許將系統(tǒng)3300包裝在總體較小的體積中。在各種實施方式中，鏡3325也置于直線發(fā)生器3320與管陣列3330之間，從而將入射直線3321從直線發(fā)生器3320引導至管陣列3330。例如，鏡3325允許管陣列3330在系統(tǒng)3300中水平放置。
[0119]成像透鏡3340從管陣列3330接收反射的電磁輻射3331并且聚焦反射的電磁輻射3331。在各種實施方式中，一個或多個光學兀件(未不出)置于管陣列3330與成像透鏡3340之間以將反射的電磁輻射3331從管陣列3330引導至成像透鏡3340。在各種實施方式中，鏡3325置于管陣列3330與成像透鏡3340之間以將反射的電磁福射3331從管陣列3330引導至成像透鏡3340。例如，成像透鏡3340是具有可變孔徑的寬光圈透鏡。在各種實施方式中，成像透鏡3340包括一個或多個濾光器(未不出)。例如，一個或多個濾光器從反射的電磁輻射3331去除入射直線3321的反射。
[0120]光譜儀3350從成像透鏡3340接收聚焦的反射的電磁輻射(未示出)。光譜儀3350從聚焦的反射的電磁輻射檢測光譜強度。例如，在一些實施方式中，光譜儀3350能夠檢測在400納米與800納米之間的光譜波長。在一些實施方式中，光譜儀可以使得其能夠檢測任何適當波長。
[0121]成像器3360從成像透鏡3340接收聚焦的反射的電磁輻射。成像器3360檢測光譜強度的位置。例如，成像器3360是CXD相機。
[0122]在各種實施方式中，系統(tǒng)3300還包括處理器(未示出)。該處理器從光譜儀3350接收光譜強度并從成像器3360接收位置。該處理器從光譜強度和位置為移動穿過管陣列3330的樣本確定強度值。
[0123]熱循環(huán)
[0124]在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以與熱循環(huán)儀流體聯(lián)通。在一些實施方式中，該系統(tǒng)在連續(xù)流原則下操作。在一些實施方式中，恒定油流可以通過熱循環(huán)儀(TC線路)保持并且該油流可以輸送混合微滴。在一些實施方式中，為了滿足生產(chǎn)能力要求，液橋上游(從采樣尖端至橋)的流比通過熱循環(huán)儀流快。引流線路可以安裝至放出多余油的橋。TC線路和引流線路二者都以固定流速操作。要求這些線路在增加至線路的微滴沿每個線路提高壓降時受控。在TC線路和引流線路中的混合流等于優(yōu)質(zhì)混合物、樣本和原始物-探針線路中的流。此外，該抽吸系統(tǒng)將包括一些子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)用于使該系統(tǒng)充油并放掉空氣。圖6示出總示意圖(單一線路系統(tǒng))，示出TC線路、引流線路以及硬件部件所在之處。圖7中還示出我們推薦的軟件架構示意圖。
[0125]熱循環(huán)儀包括4個24線路熱循環(huán)儀。在每個塊之前具有預熱塊。每個塊使用PID控制保持在其設定點。
[0126]電潤濕/蒸發(fā)
[0127]在該系統(tǒng)的一些實施方式中，可以使用熱循環(huán)儀。熱塊可以在有或沒有其他材料的情況下用于在樣本進入/離開熱區(qū)域時操縱樣本的熱梯度。在一些實施方式中，使用聯(lián)機水浴提供在進入熱循環(huán)預熱階段之前更有效的管放電以及熱步驟。在一些實施方式中，水浴可以用于替代現(xiàn)有預熱塊。
[0128]在一些實施方式中，在進入熱循環(huán)儀預熱部分的管上的任何靜電荷可以通過使用靜電發(fā)生器和/或電路進行控制。在一些實施方式中，導電的PTFE管可以用于提供更有效的管放電。在一些實施方式中，熱循環(huán)儀構件中未經(jīng)過陽極處理的部件可以用于提供更有效的管放電。在一些實施方式中，可以向油添加添加劑從而提高電導率，或者使用具有較好電導率的替代油。另外，在一些實施方式中，表面活性劑可以用于操縱微滴油的界面張力，界面張力會提供對蒸發(fā)更有抵抗力的界面。在該系統(tǒng)的一些實施方式中，該系統(tǒng)可以考慮在正壓下通過熱循環(huán)儀抽吸/處理樣本。在一些實施方式中，可以對濕度/在該系統(tǒng)上的當?shù)赝獠繅毫Φ沫h(huán)境控制進行控制從而產(chǎn)生不利于蒸發(fā)的條件。
[0129]檢測丨
[0130]在該系統(tǒng)的一些實施方式中，可以存在終點檢測。在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以包括實時檢測。在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以包括自由空間光譜儀系統(tǒng)。例如，采集硬件可以是濱松(Hamamatsu) Orca相機。96個熱循環(huán)儀線路由488nm激光線照明。該激光線可以由光譜儀/相機成像并且轉變?yōu)槠浣M成波長。在一些實施方式中，適當?shù)牟ㄩL根據(jù)微滴的內(nèi)容測量。微滴可以根據(jù)由橋后檢測模塊產(chǎn)生的時間戳確定，然后為微滴產(chǎn)生原始熒光數(shù)據(jù)。然后可以施加光譜補償從而為滲濾染料進行補償。
[0131]在另一實施方式中，可以使用單檢測器，S卩，單相機和濾光輪或與我們的終點系統(tǒng)相似但增加濾光器的光譜相機。在一些實施方式中，檢測器可以是光譜儀、濾光輪/相機結合、聲光可協(xié)調(diào)濾光器和相機、光電二極管、光電二極管陣列、PMT、以及CCD/CM0S/數(shù)碼相機。
[0132]微滴分配或采集
[0133]使用微流體閥和液橋，微滴流能夠進行控制。僅出于示例目的，所需要的微滴能夠通過該微滴在一連串微滴中所在的位置進行確定。在這樣的實施方式中，所需要的微滴能夠基于光學檢測系統(tǒng)進行確定，其中該光學檢測系統(tǒng)可以基于任何適當參數(shù)確定所需要的微滴，參數(shù)包括但不限于染料顏色和/或濃度、渾濁度、光密度、粘度、電荷、極性、擴散的光衍射、或任何其它適當參數(shù)。一旦所需要的微滴已由檢測系統(tǒng)確定，信號可以發(fā)送至位于檢測系統(tǒng)上游的微流體閥以指導通過該系統(tǒng)的微滴流。在一些實施方式中，該閥可以與至少兩個微流體通道流體聯(lián)通，其中允許單微滴在任何給定的時間行進通過通道。在一些實施方式中，該閥可以與至少3個微流體通道流體聯(lián)通。在一些實施方式中，微流體通道中的一個可以與用于采集微滴的采集系統(tǒng)流體聯(lián)通。微滴轉換系統(tǒng)可以按如下所述工作。在一些實施方式中，由液橋生成的微滴通過初級微流體通道發(fā)送，在該通道中所需參數(shù)可以進行檢測。該微滴可以是由不可混合流體(諸如油)包圍的水狀微滴?？商娲?，該微滴可以是由不可混合流體包圍的油微滴的乳狀液微滴，其中不可混合流體是水狀流體。微滴的特性確定該系統(tǒng)是否指示該微滴向下發(fā)送至次級通道A以便采集或通過次級通道B或者進行進一步處理或者作為廢物采集。一旦微滴通過閥進入其適當?shù)拇渭壨ǖ?，新的微滴就會通過檢測系統(tǒng)。此外，該系統(tǒng)可以檢測所需參數(shù)的存在或不存在，并且指示第二微滴至其適當?shù)拇渭壨ǖ?。在一些實施方式中，在微滴之間具有用于微滴檢測系統(tǒng)的30秒延時。
[0134]光學器件
[0135]該系統(tǒng)的光學器件使得該系統(tǒng)能夠同時從96個通道進行測量。該光學系統(tǒng)的適當實施方式可以在序號為—(代理人卷號:LT00398PR0)、標題為光學系統(tǒng)和使用方法的美國專利申請中找到，該申請通過參考納入本文。
[0136]圖13是根據(jù)各種實施方式的用于檢測連續(xù)流PCR系統(tǒng)中光譜和空間信息的系統(tǒng)3300的側視圖的示意圖。系統(tǒng)3300包括激光器3310、直線發(fā)生器3320、管陣列3330、成像透鏡3340、光譜儀3350、和成像器3360。激光器3310發(fā)出電磁輻射3311的入射束。
[0137]直線發(fā)生器3320從激光器3310接收入射束3311。直線發(fā)生器3320將入射束3311轉換至電磁輻射3321的入射直線。換言之，直線發(fā)生器3320將入射束3311的功率分布從不均勻分布轉換為均勻分布。例如，直線發(fā)生器3320是鮑威爾棱鏡(Powell lens)。在各種實施方式中，直線發(fā)生器3320是衍射直線發(fā)生器。
[0138]管陣列3330從直線發(fā)生器3320接收入射直線3321。管陣列3330包括與PCR系統(tǒng)的一個或多個微通道流體聯(lián)通的一個或多個透明管。在各種實施方式中，一個或多個光學元件3322置于直線發(fā)生器3320與管陣列3320之間從而將入射直線3321從直線發(fā)生器3320引導至管陣列3330。如圖13所示，例如，一個或多個光學元件3322允許將系統(tǒng)3300包裝在總體較小的體積中。在各種實施方式中，鏡3325也置于直線發(fā)生器3320與管陣列3330之間從而將入射直線3321從直線發(fā)生器3320引導至管陣列3330。例如，鏡3325允許管陣列3330在系統(tǒng)3300中水平放置。
[0139]成像透鏡3340從管陣列3330接收反射的電磁輻射3331并且聚焦反射的電磁輻射3331。在各種實施方式中，一個或多個光學兀件(未不出)置于管陣列3330與成像透鏡3340之間以將反射的電磁輻射3331從管陣列3330引導至成像透鏡3340。在各種實施方式中，鏡3325置于管陣列3330與成像透鏡3340之間以將反射的電磁福射3331從管陣列3330引導至成像透鏡3340。例如，成像透鏡3340是具有可變孔徑的寬光圈透鏡。在各種實施方式中，成像透鏡3340包括一個或多個濾光器(未不出)。例如，該一個或多個濾光器從反射的電磁輻射3331去除入射直線3321的反射。
[0140]光譜儀3350從成像透鏡3340接收聚焦的反射的電磁輻射(未示出)。光譜儀3350從聚焦的反射的電磁輻射檢測光譜強度。例如，光譜儀3350能夠檢測在400納米與800納米之間的光譜波長。
[0141]成像器3360從成像透鏡3340接收聚焦的反射的電磁輻射。成像器3360檢測光譜強度的位置。例如，成像器3360是CXD相機。
[0142]在各種實施方式中，系統(tǒng)3300還包括處理器(未示出)。該處理器從光譜儀3350接收光譜強度并從成像器3360接收位置。該處理器從光譜強度和位置為移動穿過管陣列3330的樣本確定強度值。
[0143]盤勝
[0144]圖14是示出計算機系統(tǒng)100的框圖，本教導的實施方式可以在其上實施。計算機系統(tǒng)100包括用于交流信息的總線102或其它通信結構，以及與總線102聯(lián)接用于處理信息的處理器104。計算機系統(tǒng)100還包括存儲器106，存儲器106可以是隨機存取存儲器(RAM)或其它動態(tài)儲存裝置，存儲器106聯(lián)接至總線102，用于確定將由處理器104執(zhí)行的指令和庫調(diào)用。存儲器106還可以用于在執(zhí)行將由處理器104執(zhí)行的指令期間存儲臨時變量或其它中間信息。計算機系統(tǒng)100還包括聯(lián)接至總線102并用于為處理器104存儲靜態(tài)信息和指令的只讀存儲器(ROM) 108或其它靜態(tài)存儲設備。提供諸如磁盤或光盤的存儲設備110并聯(lián)接至總線102，用于存儲信息和指令。
[0145]參照圖6，圖6是示出根據(jù)各種實施方式的用于高生產(chǎn)能力PCR擴增和分析的系統(tǒng)200的示意圖。系統(tǒng)200包括PCR系統(tǒng)210和處理器220。PCR系統(tǒng)210進而包括液體處理系統(tǒng)230、流體抽吸系統(tǒng)240、橋后檢測系統(tǒng)250、熱循環(huán)儀260、和終點檢測系統(tǒng)270。
[0146]處理器220與PCR系統(tǒng)210相通。處理器220能夠包括但不限于計算機、微處理器、微控制器、特定用途集成電路(ASIC)、或者能夠執(zhí)行指令以及發(fā)送和接收數(shù)據(jù)或控制通信的任何設備。
[0147]處理器220指示液體處理系統(tǒng)230為PCR實驗獲取多個樣本和多個試劑。在各種實施方式中，處理器220指不液體處理系統(tǒng)230用移液管從位于液體處理系統(tǒng)230的托盤231上的第一樣本支持設備(未示出)吸取樣本、用移液管從位于液體處理系統(tǒng)230的托盤232上的第二樣本支持設備(未示出)吸取化驗試劑、以及用移液管從容器233吸取優(yōu)質(zhì)混合物試劑。
[0148]處理器220指示流體抽吸系統(tǒng)240保持通過多個微通道的輸送流體的連續(xù)流。輸送流體或油是用于圍繞系統(tǒng)200輸送樣本的被動緩沖液。圖6示出多個微通道的單個微通道。該單個微通道或管包括引流線路241和熱循環(huán)儀線路242。引流線路241用于排出多余的輸送流體并且以恒定低速保持通過微通道的輸送流體的連續(xù)流。熱循環(huán)儀線路242用于輸送混合樣本通過系統(tǒng)200。
[0149]為了從液體處理系統(tǒng)230接收多個樣本和多個試劑作為多個微通道中的微滴，處理器220指示流體抽吸系統(tǒng)240保持輸送流體的連續(xù)流。通過流體抽吸系統(tǒng)240的輸送流體的連續(xù)流從液體處理系統(tǒng)230的尖端235將樣本微滴通過流體抽吸系統(tǒng)240的線路245吸上來。同樣地,例如,通過流體抽吸系統(tǒng)240的輸送流體的連續(xù)流從液體處理系統(tǒng)230的尖端236將化驗試劑微滴通過流體抽吸系統(tǒng)240的線路246吸上來并且從液體處理系統(tǒng)230的尖端237將優(yōu)質(zhì)混合物試劑微滴通過流體抽吸系統(tǒng)240的線路247吸上來。
[0150]接合點249是用于為單一微通道混合樣本和試劑的不例性液橋。線路245、246、和247在接合點249相會。通過精確的定時控制，處理器220指示液體處理系統(tǒng)230在特定時間使用尖端235、236、和247選擇樣本、化驗試劑、和優(yōu)質(zhì)混合物微滴，使得流體抽吸系統(tǒng)240同時將這些微滴吸引至接合點249。因為樣本、化驗試劑、和優(yōu)質(zhì)混合物微滴同時到達接合點249，所以它們在隨輸送流體的連續(xù)流移動混合?；旌衔锂a(chǎn)生混合樣本微滴。該混合樣本微滴離開接合點249并進入熱循環(huán)儀線路242。該混合樣本微滴繼續(xù)以恒定流速在熱循環(huán)儀線路242中隨輸送流體的連續(xù)流移動。
[0151]為了確定是否每個混合樣本微滴都正確混合，處理器220樣本樣本從橋后檢測系統(tǒng)250為多個混合樣本微滴中的每個混合樣本微滴接收一個或多個橋后檢測值。橋后檢測系統(tǒng)250，例如，在熱循環(huán)儀線路242中以處理器220選擇的精確時間步驟檢測混合樣本微滴。在各種實施方式中，橋后檢測系統(tǒng)250是光學系統(tǒng),該光學系統(tǒng)包括一個或多個照明光源和一個或多個相機。在各種實施方式中，使用一個相機且一個或多個橋后檢測值包括由每個混合樣本微滴吸收或反射的電磁輻射的強度。
[0152]在各種實施方式中，橋后檢測系統(tǒng)250使用三個相機。那么由處理器220接收的一個或多個橋后檢測值包括由每個混合樣本微滴的樣本的第一染料發(fā)出的電磁輻射的第一強度、由每個混合樣本微滴的化驗試劑的第二染料發(fā)出的電磁輻射的第二強度、由每個混合樣本微滴的預混合試劑的第三染料發(fā)出的電磁福射的第三強度。在各種實施方式中，一個或多個橋后檢測值還包括混合樣本微滴的時間戳，所以處理器能夠確定用于生成混合樣本微滴的樣本和試劑。
[0153]在各種實施方式中，如果處理器220從一個或多個橋后檢測值確定該混合樣本微滴混合不正確，那么處理器220指示液體處理系統(tǒng)230對混合樣本微滴的樣本和化驗試劑再次取樣。換言之，如果處理器220確定混合樣本微滴的一個或多個橋后檢測值不表不合適的混合物，那么處理器指示液體處理系統(tǒng)230對用于生成混合樣本微滴的樣本和試劑再次取樣。
[0154]最后，處理器220針對多個混合樣本微滴中的每個混合樣本微滴從終點檢測系統(tǒng)270接收一個或多個終點檢測值。處理器220使用一個或多個終點檢測值分析PCR實驗。在各種實施方式中，終點檢測系統(tǒng)270也是光學檢測系統(tǒng)。例如，終點檢測系統(tǒng)270是確定空間和光譜信息二者的超光譜成像系統(tǒng)。因此，在各種實施方式中，一個或多個終點檢測值包括微通道的位置以及從該微通道檢測到的光譜強度值。微通道的位置允許處理器220確定混合樣本微滴，而檢測到的光譜強度值提供PCR實驗的結果衡量標準。
[0155]圖15是系統(tǒng)400的不意圖，系統(tǒng)400包括根據(jù)各種實施方式執(zhí)行用于高生產(chǎn)能力PCR擴增和分析的方法的一個或多個不同的軟件模塊。系統(tǒng)400包括液體處理模塊410、流體抽吸模塊420、橋后檢測模塊430、熱循環(huán)儀模塊440、和終點檢測模塊450。
[0156]為了能夠進行系統(tǒng)操作，具有以下軟件控制元件:流體抽吸系統(tǒng)、液體處理/板處理系統(tǒng)、橋后檢測、熱循環(huán)儀、終點檢測、和輔助設備。流體抽吸系統(tǒng)包括五個流量傳感器、5個泵和多于40個的水平傳感器和閥。液體處理/板處理系統(tǒng)包括板堆疊裝置、條碼閱讀器、和15軸線采樣單元。橋后檢測包括3個巴斯勒(Basler)相機。熱循環(huán)儀包括每個都具有獨立變性塊的4個24線路溫度控制熱循環(huán)儀(TC)。終點檢測包括一個濱松(Hamamatsu)Orca相機和一個激光器。
[0157]?流體抽吸系統(tǒng)
[0158]a.5 X流量傳感器[0159]b.5X 泵
[0160]c.40+水平傳感器和閥
[0161].液體處理/板處理系統(tǒng)
[0162]a.0EM板堆疊裝置
[0163]b.條碼閱讀器
[0164]c.15軸采樣單元
[0165]?橋后檢測
[0166]a.1 X 巴斯勒(Basler)相機
[0167]?熱循環(huán)儀
[0168]a.4個24線溫度控制TC，每個TC具有獨立的變性塊
[0169].終點檢測
[0170]a.1 X 濱松(Hamamatsu) Orca 相機
[0171]b.1X 激光器
[0172]?輔助設備
[0173]a.于2010年12月XX日提交，標題為高生產(chǎn)能力qPCR控制和
[0174]分析系統(tǒng)的LT00399，其通過參考完全納入本文。
[0175]在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以采用兩個不同的ASCII, csv文件控制。該命令文件以 BARC0DETRAYl_BARC0DETRAY2_cmds.csv 的格式命名，而體積文件(volume file)命名為BARCODETRAYljols.csv。命令文件包括一系列將由該儀器采樣的孔組合。體積文件包括關于板上每個孔的內(nèi)容(體積和組分)的信息。在收到RUN命令后，該儀器讀取每個存在板的條形碼。該儀器將搜索匹配的命令和體積文件，并且如果存在，處理該項目。結果以BARCODETRAYl_BARC0DETRAY2_rsits, csv 的格式輸出。
[0176]在圖15中，示出液體路徑點PI至P6。托盤Tl和T2 二者能夠進入全部6個路徑點。在我們的當前迭代中，PI和P6未使用，P2用于條形碼閱讀，P3用于上堆疊/下堆疊至板更換裝置上的棧(Hotel) I中。P4以與棧(Hotel) 2類似的方式使用，而P5由孟山都(Monsanto)機器人使用進行加載以及卸載板。
[0177]圖形用戶界面(GUI)
[0178]在一些實施方式中，該系統(tǒng)可以提供用于⑶I和儀器之間的互動。在一些實施方式中，該互動包括控制板堆疊裝置的命令，還包括傳輸文件。在一些實施方式中，為了傳輸文件，使用文件傳輸協(xié)議(FTP)設置。具有用于存儲文件以及等待客戶端連接的FTP服務器。⑶I作為客戶端以連接至FTP服務器并傳輸文件。該儀器也能夠連接至同一 FTP服務器并傳輸文件。
[0179]為了控制板堆疊裝置，使用定制傳輸控制協(xié)議(TCP)界面。該儀器充當服務器并且等待GUI連接至該儀器。在建立連接后，該儀器可以發(fā)送并接收預先定義的TCP命令以控制該儀器。
[0180]FTP
[0181]命令文 件和體積文件能夠使用⑶I生成和修改。然后這些文件傳輸至該儀器。文件使用FTP服務器進行傳輸。該過程在圖16中示出。圖16是示出根據(jù)各種實施方式的文件如何在圖形用戶界面(GUI)與儀器之間傳輸?shù)氖疽鈭D。命令文件和體積文件能夠使用⑶I生成和修改。然后這些文件傳輸至該儀器。文件使用FTP服務器進行傳輸。
[0182]圖17是示出根據(jù)各種實施方式用于使用文件傳輸協(xié)議(FTP)服務器上傳文件的方法的流程圖。為了上傳文件，⑶I發(fā)送TCP命令至儀器，要FTP服務器的地址。一旦儀器已回應該信息，⑶I連接至儀器并上傳文件。如果該文件已經(jīng)存在于FTP服務器上，那么將詢問使用者是否想保存該文件或者覆蓋該文件。
[0183]為了下載文件，⑶I發(fā)送TCP命令至儀器，要FTP服務器的地址。一旦儀器已回應該信息，GUI連接至儀器并顯示可以下載文件的列表。使用者選擇文件，然后GUI將其下載至本地計算機的預定義位置。
[0184]為了上傳文件，⑶I發(fā)送TCP命令至儀器，要FTP服務器的地址。一旦儀器已回應該信息，⑶I連接至儀器并上傳文件。如果該文件已經(jīng)存在于FTP服務器上，那么將詢問使用者是否想保存該文件或者覆蓋該文件。
[0185]為了下載文件，⑶I發(fā)送TCP命令至儀器，要FTP服務器的地址。一旦儀器已回應該信息，⑶I連接至儀器并顯示可以下載文件的列表。使用者旋轉文件，然后⑶I將其下載至本地計算機的預定義位置。
[0186]
[0187]板堆疊裝置允許儀器使用者同時加載多個板，并且在不必單獨明確地加載和運行每個板組合的情況下運行這些板。該堆疊裝置分為兩個隔間。每個隔間都裝滿板。在運行時間，使用者告知⑶I運行哪個組合。Gn不知道哪些板在堆疊裝置中。通過一系列TCP命令指示儀器在堆疊裝置和儀器之間適當?shù)膫鬏敳⑶覟榘寰幹茥l形碼，GUI能夠指示儀器運行所有選擇的組合。
[0188]該系統(tǒng)的光學器件使得該系統(tǒng)能夠同時從96個通道進行測量。該光學系統(tǒng)的適當實施方式可以在序號為—(代理人卷號:LT00399PR0)、標題為“高生產(chǎn)能力qPCR控制和分析”的美國專利申請中找到，該申請通過參考納入本文。
[0189]本文還提供了用于檢測至少3個液體適當混合的方法，該方法包括將第一液體、第二液體、和第三液體混合在一起，每個液體均可與其它液體混合，從而形成混合樣本微滴，第一液體包括第一熒光染料，第二液體包括第二熒光染料，而第三液體包括第三熒光染料，第一、第二、和第三熒光染料中每個在激發(fā)時發(fā)出熒光，其中由每個染料發(fā)出的熒光都可以從由其它染料發(fā)出的熒光光譜地分辨；移動在導管中的混合樣本微滴；用激發(fā)源照射導管中的混合樣本微滴；以及檢測來自混合樣本微滴的發(fā)射從而確定在混合樣本微滴中第一、第二、和第三熒光染料中每個是否都存在。
[0190]本文提供了用于檢測系統(tǒng)中液體的方法，該方法包括使混合樣本微滴在導管中移動；用激發(fā)源照射導管中的混合樣本微滴；以及檢測來自混合樣本微滴的發(fā)射從而確定在混合樣本微滴中第一、第二、和第三突光染料中的每一種是否都存在。在該方法的一些實施方式中，第一液體包括第一微滴，第一微滴包含在基本上與第一液體不可混合的載體流體中，第二液體包括第二微滴，第二微滴包含在載體流體中，第三液體包括第三微滴，第三微滴包含在載體流體中?；旌蠘颖疚⒌慰梢园谂c混合樣本微滴基本上不可混合的載體流體中?；旌蠘颖疚⒌慰梢栽趯Ч芘c其它3個導管的交叉點處形成，其它導管中每個分別在其中包含第一液體、第二液體、和第三液體。激發(fā)源可以包括一個或多個LED。激發(fā)源包括一個或多個藍色LED，每個藍色LED發(fā)出激發(fā)第一、第二、和第三熒光染料中每個的單波長的激發(fā)束。該檢測包括使用第一檢測器檢測來自第一熒光染料的發(fā)射、使用第二檢測器檢測來自第二熒光染料的發(fā)射、以及使用第三檢測器檢測來自第三熒光染料的發(fā)射。在一些實施方式中，該方法可以還包括在混合樣本微滴在導管中移動時進行跟蹤以及基于檢測的發(fā)射接受或拒絕由混合樣本微滴的下游處理生成的數(shù)據(jù)。另外，該方法可以還包括形成包括混合樣本微滴的一連串微滴以及檢測來自一連串微滴中每個微滴的發(fā)射。在一些實施方式中，該方法可以還包括形成包括混合樣本微滴的一連串微滴，一連串微滴包括編組，每個編組包括多個間隔開的微滴，其中第一間隔設置在每個編組中相鄰微滴之間，而相鄰編組由與第一間隔不同的第二間隔間隔開。另外，本文中提供的方法可以包括基于檢測的發(fā)射確定在混合樣本微滴中第一液體、第二液體、和第三液體已發(fā)生適當混合；以及從混合樣本微滴的下游處理收集數(shù)據(jù)?？商娲?，該方法可以包括基于檢測的發(fā)射確定在混合樣本微滴中第一液體、第二液體、和第三液體已發(fā)生不適當混合；以及記錄錯誤的發(fā)生；由第一液體、第二液體、和第三液體形成新的混合樣本微滴；以及忽略由混合樣本微滴的下游處理生成的數(shù)據(jù)。在一些實施方式中，第一和第二染料包括被動參考染料，而第三染料包括報告染料。
[0191]實施例:
[0192]實施例1:
[0193]在該系統(tǒng)的一些實施方式中，可以存在進行橋后診斷檢測的替代方法。在這樣用于后錯誤校正的替代方法的實施方式中，使用單相機并且檢測微滴時間峰寬度(與微滴長度相對應)。使用微滴縫寬度方法并納入+/-7%的公差，能夠確定錯誤的微滴編組。使用9微滴編組(3倍3個反應)。
[0194]微滴技術檢查用于使編組通過或不合格。然后計算9微滴編組的標準偏差。如果該標準偏差高于基于設定公差的設定閾值，那么該編組被拒收。結果在表1、2、和3中示出。
【權利要求】
1.一種用于檢測生物目標的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 第一液體輸入，用于提供第一液體； 第二液體輸入，用于提供第二液體； 至少一個混合器，與所述第一液體輸入和所述第二液體輸入流體聯(lián)通，其中所述混合器被配置成將所述第一液體分段成至少一個第一液體微滴并將所述第二液體分段成至少一個第二液體微滴并由所述第一液體微滴和所述第二液體微滴產(chǎn)生混合微滴；以及 至少一個檢測器，其中所述檢測器被配置成檢測所述混合微滴中存在或不存在所述至少一個第一液體微滴和所述至少一個第二液體微滴。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，包括與所述混合器流體聯(lián)通的第三液體輸入，其中所述混合器被配置成將所述第三液體分段成至少一個第三液體微滴。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述混合器混合所述第一液體微滴、所述第二液體微滴和所述第三微滴以形成所述混合微滴。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述第一液體包括第一熒光染料，所述第二液體包括第二熒光染料，所述第三液體包括第三熒光染料，所述第一熒光染料、所述第二熒光染料和所述第三熒光染料中的每一種在激發(fā)時發(fā)出熒光，其中由每種染料發(fā)出的熒光能夠從由其它染料發(fā)出的熒光中光譜地分辨。
5.如權利要求1 所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括熱循環(huán)儀。
6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括自動采樣器。
7.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括流體充電裝置。
8.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述流體充電裝置是靜態(tài)棒。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述靜態(tài)棒包括電極。
10.一種用于檢測至少三種液體的正確混合的方法，所述方法包括: 將第一液體、第二液體和第三液體混合在一起，所述第一液體、所述第二液體和所述第三液體中的每一種均可與其它液體混合，從而形成混合樣本微滴，所述第一液體包括第一熒光染料，所述第二液體包括第二熒光染料，所述第三液體包括第三熒光染料，所述第一熒光染料、所述第二熒光染料和所述第三熒光染料中的每一種在激發(fā)時發(fā)出熒光，其中由每種染料發(fā)出的熒光能夠從由其它染料發(fā)出的熒光中光譜地分辨； 使混合樣本微滴在導管中移動； 用激發(fā)源照射所述導管中的混合樣本微滴；以及 檢測來自所述混合樣本微滴的發(fā)射以確定在所述混合樣本微滴中所述第一突光染料、所述第二熒光染料和所述第三熒光染料中的每一種是否存在。
11.一種用于檢測系統(tǒng)中微滴的方法，所述方法包括: 使混合樣本微滴在導管中移動； 用激發(fā)源照射所述導管中的混合樣本微滴；以及 檢測來自所述混合樣本微滴的發(fā)射以確定在所述混合樣本微滴中第一突光染料、第二熒光染料和第三熒光染料中的每一種是否存在。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述第一液體包括第一微滴，所述第一微滴包含與所述第一液體基本不可混合的載體流體中，所述第二液體包括第二微滴，所述第二微滴包含在所述載體流體中，所述第三液體包括第三微滴，所述第三微滴包含在所述載體流體中。
13.如權利要求11所述的方法，其中所述混合樣本微滴包含在與所述混合樣本微滴基本不可混合的載體流體中。
14.如權利要求11所述的方法，其中所述混合樣本微滴在所述導管與其它三個導管的交叉處形成，其它導管中的每一個里面分別包含有所述第一液體、所述第二液體和所述第三液體。
15.如權利要求11所述的方法，其中所述激發(fā)源包括一個或多個LED。
16.如權利要求11所述的方法，其中所述激發(fā)源包括一個或多個藍色LED，所述每個藍色LED發(fā)出激發(fā)所述第一熒光染料、所述第二熒光染料和所述第三熒光染料中的每一種的具有單一波長的激發(fā)光束。
17.如權利要求11所述的方法，其中所述檢測包括使用第一檢測器檢測來自所述第一熒光染料的發(fā)射、使用第二檢測器檢測來自所述第二熒光染料的發(fā)射、以及使用第三檢測器檢測來自所述第三熒光染料的發(fā)射。
18.如權利要求11所述的方法，還包括在所述混合樣本微滴在所述導管中移動時進行跟蹤以及基于檢測到的發(fā)射接受或拒絕由所述混合樣本微滴的下游處理生成的數(shù)據(jù)。
19.如權利要求11所述的方法，還包括形成包含所述混合樣本微滴的一連串微滴以及檢測來自所述一連串微滴中的每個微滴的發(fā)射。
20.如權利要求11所述的方法，還包括形成包含所述混合樣本微滴的一連串微滴，所述一連串微滴包括編組，所述每個編組包括多個間隔開的微滴，其中第一間隔設置在每個編組中的相鄰微滴之間，所述相鄰的編組通過與所述第一間隔不同的第二間隔間隔開。
21.如權利要求11所述的方法，還包括: 基于檢測到的發(fā)射確定在所述混合樣本微滴中已發(fā)生所述第一液體、所述第二液體和所述第三液體的正確混合；以及 從所述混合樣本微滴的下游處理收集數(shù)據(jù)。
22.如權利要求11所述的方法，還包括: 基于檢測到的發(fā)射確定在所述混合樣本微滴中已發(fā)生所述第一液體、所述第二液體和所述第三液體的不正確混合；以及 記錄錯誤的發(fā)生； 由所述第一液體、所述第二液體和所述第三液體形成新的混合樣本微滴；以及 忽略由所述混合樣本微滴的下游處理生成的數(shù)據(jù)。
23.如權利要求11所述的方法，其中所述第一染料和所述第二染料包括被動參考染料，所述第三染料包括報告染料。
24.一種用于檢測至少三種液體的正確混合的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 導管系統(tǒng)，包括用于運送混合樣本微滴的至少一個主導管； 混合樣本微滴，位于所述主導管中且包括第一液體、第二液體和第三液體，所述第一液體包括第一熒光染料，所述第二液體包括第二熒光染料，所述第三液體包括第三熒光染料，所述第一熒光染料、所述第二熒光染料和所述第三熒光染料中的每一種在激發(fā)時發(fā)出熒光，其中由每種染料發(fā)出的熒光能夠從由其它染料發(fā)出的熒光中光譜地分辨；以及 光學檢測系統(tǒng)，包括激發(fā)源以及檢測器，所述激發(fā)源用于照射所述主導管中的混合樣本微滴，所述檢測器用于檢測來自所述混合樣本微滴的發(fā)射以確定所述第一熒光染料、所述第二突光染料和所述第三突光染料中的每一種是否存在于所述混合樣本微滴中。
25.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述混合樣本微滴可以包含在與所述混合樣本微滴基本不可混合的載體流體中。
26.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述導管系統(tǒng)還包括第一輔助導管、第二輔助導管以及第三輔助導管，所述第一輔助導管中包含有所述第一液體，所述第二輔助導管中包含有所述第二液體，所述第三輔助導管中包含有所述第三液體；其中所述第一輔助導管、所述第二輔助導管和所述第三輔助導管在被配置成形成所述混合樣本微滴的結合處與所述主導管相交。
27.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述激發(fā)源包括一個或多個LED。
28.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述激發(fā)源包括一個或多個激光器。
29.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述激發(fā)源包括一個或多個光源。
30.如權利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個光源處于不同波長下。
31.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述檢測器包括用于檢測來自所述第一熒光染料的發(fā)射的第一檢測器、用于檢測來自所述第二熒光染料的發(fā)射的第二檢測器、以及用于檢測來自所述第三熒光染料的發(fā)射的第三檢測器。
32.如權利要求 31所述的系統(tǒng)，其中所述第一檢測器、所述第二檢測器、以及所述第三檢測器中的每一個都包括相機。
33.如權利要求32所述的系統(tǒng)，其中至少一個相機是數(shù)碼相機。
34.如權利要求32所述的系統(tǒng)，其中至少一個相機是光譜相機。
35.如權利要求24所述的系統(tǒng)，還包括信號處理系統(tǒng)，所述信號處理系統(tǒng)用于監(jiān)控由所述檢測器生成的信息并且確定在所述混合樣本微滴中是否已發(fā)生所述第一液體、所述第二液體和所述第三液體的正確混合。
36.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述第一染料和所述第二染料包括被動參考染料，所述第三染料包括報告染料。
37.如權利要求24所述的系統(tǒng)，還包括包含所述混合樣本微滴的一連串微滴，所述一連串微滴位于所述主導管中，所述一連串微滴包括編組，所述每個編組包括多個間隔開的微滴，其中第一間隔設置在每個編組中的相鄰微滴之間，而相鄰的編組通過與所述第一間隔不同的第二間隔間隔開。
38.如權利要求24所述的系統(tǒng)，還包括: 導管支承板，保持主導管；以及 激發(fā)源支承板，保持激發(fā)源；其中所述導管支承板與所述激發(fā)源支承板彼此平行設置使得所述主導管與所述激發(fā)源彼此對齊并且所述主導管的至少一部分暴露至從所述激發(fā)源發(fā)出的輻射。
39.如權利要求38所述的系統(tǒng)，其中所述導管支承板保持多個主導管，所述激發(fā)源支承板保持多個激發(fā)源。
40.如權利要求24述的系統(tǒng)，還包括多個導管支承板、多個激發(fā)板、以及容納所述多個導管支承板和所述多個激發(fā)支承板的外殼。
41.如權利要求24所述的系統(tǒng)，還包括光纖線纜，所述光纖線纜連接至所述檢測器并被配置成從所述主導管接收熒光發(fā)射。
42.—個控制單元，所述控制單元包括被編程為執(zhí)行方法的處理器，所述方法包括: 將第一液體、第二液體和第三液體混合在一起，所述第一液體、所述第二液體和所述第三液體中的每一種均可與其它液體混合，從而形成混合樣本微滴，所述第一液體包括第一熒光染料，所述第二液體包括第二熒光染料，所述第三液體包括第三熒光染料，所述第一熒光染料、所述第二熒光染料和所述第三熒光染料中的每一種在激發(fā)時發(fā)出熒光，其中由每種染料發(fā)出的熒光能夠從由其它染料發(fā)出的熒光中光譜地分辨； 使混合樣本微滴在導管中移動；以及 檢測來自所述混合樣本微滴的發(fā)射以確定在所述混合樣本微滴中所述第一突光染料、所述第二熒光染料和所述第三熒光染料中的每一種是否存在。
43.如權利要求42所述的控制單元，其中所述處理器包括計算機。
44.一種計算機可讀介質(zhì)，所述計算機可讀介質(zhì)上存儲有程序，所述程序包括一套用于執(zhí)行方法的指令，所述方法包括: 將第一液體、第二液體和第三液體混合在一起，所述第一液體、所述第二液體和所述第三液體中的每一種均可與其它液體混合，從而形成混合樣本微滴，所述第一液體包括第一熒光染料，所述第二液體包括第二熒光染料，所述第三液體包括第三熒光染料，所述第一熒光染料、所述第二熒光染料和所述第三熒光染料中的每一種在激發(fā)時發(fā)出熒光，其中由每個染料發(fā)出的熒光能夠從由其它染料發(fā)出的熒光中光譜地分辨； 使所述混合樣本微滴在導管中移動； 用激發(fā)源照射所述導管中的混合樣本微滴；以及 檢測來自所述混合樣本微滴的發(fā)射以確定在所述混合樣本微滴中所述第一突光染料、所述第二熒光染料和所述第三熒光染料中的每一種是否存在。
【文檔編號】B01F15/00GK103917293SQ201280027963
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年4月6日 優(yōu)先權日:2011年4月8日
【發(fā)明者】毛羅·阿關諾, 布萊恩·巴雷特, 布萊恩·查烏克, 基蘭·科倫, 達米安·柯廷, 特拉·道爾頓, 馬克·戴維斯, 候曉娜, 大衛(wèi)·基那汗, 達米安·金, 馬克·克倫克, 康納·麥卡錫, 大衛(wèi)·麥奎勒, 邁克爾·塞耶斯, 諾埃爾·瑟爾, 賴安·塔爾波特 申請人:斯多克斯生物有限公司