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JP7530909B2 - Methods, Devices, and Systems for Analyte Detection and Analysis - Patent application - Google Patents
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Description

相互参照
本出願は、2019年3月14日に出願された米国仮出願第62/818,549号、2019年4月23日に出願された米国仮出願第62/837,684号、2019年10月11日に出願された米国仮出願第62/914,293号、2019年6月19日に出願された米国特許出願第16/445,798号、2019年11月7日に出願された米国特許出願第16/677,067号、及び、2019年11月7日に出願された米国特許出願第16/677,115号の優先権及び利益を主張し、これらのそれぞれの全内容は参照により本願に組み入れられる。
CROSS-REFERENCE This application claims priority to and the benefit of U.S. Provisional Application No. 62/818,549, filed March 14, 2019, U.S. Provisional Application No. 62/837,684, filed April 23, 2019, U.S. Provisional Application No. 62/914,293, filed October 11, 2019, U.S. Patent Application No. 16/445,798, filed June 19, 2019, U.S. Patent Application No. 16/677,067, filed November 7, 2019, and U.S. Patent Application No. 16/677,115, filed November 7, 2019, the entire contents of each of which are incorporated herein by reference.

生物学的サンプル処理は、分子生物学及び医学(例えば、診断)の分野において様々な用途を有する。核酸配列決定は、被検体における特定の状態を診断するため及び/又はある場合には治療計画を調整するために使用され得る情報を提供することができる。配列決定は、ベクター設計、遺伝子治療、ワクチン設計、工業用菌株設計、及び、検証を含む分子生物学用途に幅広く使用される。生物学的サンプル処理は、流体システム及び/又は検出システムを含み得る。 Biological sample processing has a variety of applications in the fields of molecular biology and medicine (e.g., diagnostics). Nucleic acid sequencing can provide information that can be used to diagnose certain conditions in a subject and/or tailor treatment plans in some cases. Sequencing is used in a wide variety of molecular biology applications including vector design, gene therapy, vaccine design, industrial strain design, and validation. Biological sample processing can include fluidics and/or detection systems.

生物学的サンプル処理システム及び方法の普及にもかかわらず、そのようなシステム及び方法は、時間がかかり、試薬などの貴重な資源の浪費となり得る低効率を有する場合がある。本明細書中では、高効率でのサンプル処理及び/又は分析のための方法及びシステムの必要性が認識される。 Despite the prevalence of biological sample processing systems and methods, such systems and methods may have low efficiency that can be time consuming and result in waste of valuable resources such as reagents. Recognized herein is the need for methods and systems for sample processing and/or analysis with high efficiency.

本開示は、サンプル処理及び/又は分析のための方法、装置、及び、システムを提供する。本明細書中に記載される方法、装置、及び、システムは、開放基板又はその使用を含むことができる。開放基板は、その上に1つ以上の検体を備えてもよい。例えば、1つ以上の検体は、開放基板と直接的又は間接的に(例えば、バインダ又はリンカーなどの中間物体を介して)結合され、付着され、固定され、又は、他の方法で会合されてもよい。開放基板がアレイを備えてもよい。場合によっては、開放基板の周囲の局所環境などの開放基板の環境は、1つ以上の反応又は1つ以上の検出を容易にするなどのために制御されてもよい。本明細書中に記載される方法、装置、及び、システムは、浸漬光学系、又はその使用を含むことができる。浸漬光学系は、開放基板上の検体又はその活性を検出するように構成されてもよい。本明細書中に記載される方法、装置、及び、システムは、開放基板又はそのアレイ又はその使用の空間的指標付けを含むことができる。 The present disclosure provides methods, devices, and systems for sample processing and/or analysis. The methods, devices, and systems described herein can include an open substrate or use thereof. The open substrate can include one or more analytes thereon. For example, one or more analytes can be bound, attached, immobilized, or otherwise associated with the open substrate directly or indirectly (e.g., via an intermediate entity such as a binder or linker). The open substrate can include an array. In some cases, the environment of the open substrate, such as the local environment around the open substrate, can be controlled, such as to facilitate one or more reactions or one or more detections. The methods, devices, and systems described herein can include an immersion optical system, or use thereof. The immersion optical system can be configured to detect an analyte or activity thereof on the open substrate. The methods, devices, and systems described herein can include spatial indexing of the open substrate or an array thereof, or use thereof.

様々な態様において、本開示は、表面を走査するための方法において、(a)走査システムを使用して表面の一部を含む走査視野を走査するステップであって、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を有する、ステップと、(b)(i)表面を該表面の回転軸を中心に回転させるとともに、(ii)走査視野に対する表面の並進前、並進中、又は、並進後に、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を実質的に維持するように走査視野を該走査視野の回転軸を中心に回転させるステップとを含む方法を提供する。 In various aspects, the present disclosure provides a method for scanning a surface, the method including: (a) scanning a scan field including a portion of the surface using a scanning system, the scan field being directional relative to an axis of rotation of the surface; and (b) (i) rotating the surface about the axis of rotation of the surface and (ii) rotating the scan field about the axis of rotation of the scan field such that the scan field substantially maintains its directional orientation relative to the axis of rotation of the surface before, during, or after translation of the surface relative to the scan field.

幾つかの実施形態では、走査視野が実質的に直線形状を有する。幾つかの実施形態において、走査視野が長軸を有し、方向性は、表面の回転軸を通過する走査視野の長軸と一致する線を含む。幾つかの実施形態では、走査視野が表面上の円弧をたどる。幾つかの実施形態において、表面を走査するステップは、表面を撮像するステップを含む。幾つかの実施形態では、走査視野が撮像視野を含む。幾つかの実施形態では、走査視野が表面上の走査経路をたどり、走査経路が撮像経路を含む。幾つかの実施形態では、走査システムが撮像システムを備える。 In some embodiments, the scan field has a substantially linear shape. In some embodiments, the scan field has a major axis and the directionality includes a line coincident with the major axis of the scan field that passes through an axis of rotation of the surface. In some embodiments, the scan field follows an arc on the surface. In some embodiments, scanning the surface includes imaging the surface. In some embodiments, the scan field includes an imaging field. In some embodiments, the scan field follows a scan path on the surface and the scan path includes an imaging path. In some embodiments, the scanning system includes an imaging system.

幾つかの実施形態では、方向性が走査視野の長軸を含み、長軸は、(i)表面の回転軸及び(ii)走査視野の回転軸を通過する径方向線と平行である。幾つかの実施形態において、走査視野に対する表面の並進は、表面の回転軸へ直接に向かわない又は表面の回転軸から離れない方向で並進することを含む。幾つかの実施形態において、走査視野に対する表面の並進は、並進経路に沿って並進することを含み、並進経路に沿う正味の移動を含む線は、走査視野と表面の回転軸との両方と交差しない。 In some embodiments, the directionality includes a major axis of the scan field, the major axis being parallel to (i) the axis of rotation of the surface and (ii) a radial line passing through the axis of rotation of the scan field. In some embodiments, the translation of the surface relative to the scan field includes translating in a direction that is not directly toward or away from the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the translation of the surface relative to the scan field includes translating along a translation path, where a line that includes the net movement along the translation path does not intersect both the scan field and the axis of rotation of the surface.

幾つかの実施形態において、走査視野は、走査視野の回転軸を中心に表面に対して回転する。幾つかの実施形態では、走査視野の回転軸が表面に対して略垂直である。幾つかの実施形態では、走査視野の回転軸が表面の回転軸と略平行である。幾つかの実施形態では、走査視野の回転軸が走査視野の対称軸を通過する。幾つかの実施形態では、走査視野が対物レンズを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、走査視野がレンズを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、走査視野がプリズムを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、走査視野がミラーを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、走査視野がカメラを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、走査視野が回折光学素子(DOE)を回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、走査視野がモータを使用して回転される。 In some embodiments, the scan field rotates relative to the surface about the axis of rotation of the scan field. In some embodiments, the axis of rotation of the scan field is approximately perpendicular to the surface. In some embodiments, the axis of rotation of the scan field is approximately parallel to the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the axis of rotation of the scan field passes through the axis of symmetry of the scan field. In some embodiments, the scan field is rotated by rotating an objective lens. In some embodiments, the scan field is rotated by rotating a lens. In some embodiments, the scan field is rotated by rotating a prism. In some embodiments, the scan field is rotated by rotating a mirror. In some embodiments, the scan field is rotated by rotating a camera. In some embodiments, the scan field is rotated by rotating a diffractive optical element (DOE). In some embodiments, the scan field is rotated using a motor.

幾つかの実施形態では、表面が略円形であり、走査視野が表面の弦に沿って並進される。幾つかの実施形態では、表面が略円形であり、走査視野の回転軸が表面の弦に沿って並進される。幾つかの実施形態では、弦が表面の回転軸を通過しない。幾つかの実施形態では、走査視野が表面を移動させることによって並進される。幾つかの実施形態では、走査視野が走査システムを移動させることによって並進される。幾つかの実施形態では、走査視野が表面上の円をたどる。幾つかの実施形態では、走査視野が表面上の螺旋をたどる。幾つかの実施形態では、表面の回転及び表面の並進が同時に実行される。幾つかの実施形態では、表面の並進が表面の回転軸に対して直線的である。幾つかの実施形態では、表面の並進が表面に対して略円形ではない。幾つかの実施形態において、表面の並進は、走査視野の回転軸と表面の回転軸との間の距離を増大又は減少させる。 In some embodiments, the surface is generally circular and the scan field is translated along a chord of the surface. In some embodiments, the surface is generally circular and the axis of rotation of the scan field is translated along a chord of the surface. In some embodiments, the chord does not pass through the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the scan field is translated by moving the surface. In some embodiments, the scan field is translated by moving the scanning system. In some embodiments, the scan field follows a circle on the surface. In some embodiments, the scan field follows a spiral on the surface. In some embodiments, the surface rotation and the surface translation are performed simultaneously. In some embodiments, the surface translation is linear with respect to the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the surface translation is not generally circular with respect to the surface. In some embodiments, the surface translation increases or decreases the distance between the axis of rotation of the scan field and the axis of rotation of the surface.

幾つかの実施形態において、走査システムは、表面と光学的に連通する対物レンズを備える。幾つかの実施形態では、走査システムがカメラを備える。幾つかの実施形態では、走査視野がカメラと光学的に連通する。幾つかの実施形態では、カメラがラインレートを有する時間遅延積分(TDI)カメラである。幾つかの実施形態では、カメラがマルチラインTDIカメラである。幾つかの実施形態では、カメラがセンサのアレイを備え、走査視野の回転軸がセンサアレイの中心を通過する。幾つかの実施形態において、ラインレートは、走査視野が表面に沿って第1の位置から第2の位置まで進んだときにカメラが画像を撮影するように設定され、第2の位置が第1の位置に隣接する。幾つかの実施形態では、ラインレートが可変である。幾つかの実施形態において、ラインレートは、対物レンズが表面の回転軸からより遠くに位置されるときにより高い。 In some embodiments, the scanning system comprises an objective lens in optical communication with the surface. In some embodiments, the scanning system comprises a camera. In some embodiments, the scan field is in optical communication with the camera. In some embodiments, the camera is a time delay integration (TDI) camera having a line rate. In some embodiments, the camera is a multi-line TDI camera. In some embodiments, the camera comprises an array of sensors, and the axis of rotation of the scan field passes through the center of the sensor array. In some embodiments, the line rate is set so that the camera captures images as the scan field advances along the surface from a first position to a second position, the second position adjacent to the first position. In some embodiments, the line rate is variable. In some embodiments, the line rate is higher when the objective lens is positioned further from the axis of rotation of the surface.

幾つかの実施形態では、走査システムがチューブレンズを更に備える。幾つかの実施形態において、走査システムは、表面と光学的に連通する2つの対物レンズ、すなわち、対物レンズ及び第2の対物レンズを備える。幾つかの実施形態において、2つの対物レンズは、表面に垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の同じ側にある。幾つかの実施形態において、2つの対物レンズは、表面に垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の反対側にある。幾つかの実施形態では、2つの対物レンズが表面上の円形経路をたどる。幾つかの実施形態では、円形経路が同心である。幾つかの実施形態では、対物レンズ及び第2の対物レンズが交互の円形経路をたどる。幾つかの実施形態において、対物レンズは、回転軸により近い円形経路をたどり、第2の対物レンズは、表面の回転軸から遠い円形経路をたどる。幾つかの実施形態では、2つの対物レンズが、表面上の個々の螺旋経路をたどる。幾つかの実施形態では、螺旋経路が交互に配置される。幾つかの実施形態では、螺旋経路が同心であり、対物レンズは、表面の回転軸により近い螺旋経路をたどり、第2の対物レンズは、表面の回転軸から遠い螺旋経路をたどる。幾つかの実施形態では、対物レンズが第1の経路をたどり、第1の経路が走査視野の第1の幅に対応する第1の幅を有し、第2の対物レンズが第2の経路をたどり、第2の経路が第2の走査視野の第2の幅に対応する第2の経路幅を有する。幾つかの実施形態において、第1の経路幅及び第2の経路幅は、30%以下、20%以下、10%以下、5%以下、1%以下だけ重なり合う。 In some embodiments, the scanning system further comprises a tube lens. In some embodiments, the scanning system comprises two objective lenses in optical communication with the surface, namely, an objective lens and a second objective lens. In some embodiments, the two objective lenses are on the same side of the surface with respect to a plane perpendicular to the surface and intersecting the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the two objective lenses are on opposite sides of the surface with respect to a plane perpendicular to the surface and intersecting the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the two objective lenses follow a circular path on the surface. In some embodiments, the circular paths are concentric. In some embodiments, the objective lens and the second objective lens follow alternating circular paths. In some embodiments, the objective lens follows a circular path closer to the axis of rotation and the second objective lens follows a circular path further from the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the two objective lenses follow individual spiral paths on the surface. In some embodiments, the spiral paths are alternated. In some embodiments, the helical paths are concentric, with the objective lens following a helical path closer to the axis of rotation of the surface and the second objective lens following a helical path further from the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the objective lens follows a first path, the first path having a first width corresponding to a first width of the scan field, and the second objective lens follows a second path, the second path having a second path width corresponding to a second width of the second scan field. In some embodiments, the first path width and the second path width overlap by 30% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, 1% or less.

幾つかの実施形態において、走査システムは、表面と光学的に連通する4つの対物レンズを備える。幾つかの実施形態において、4つの対物レンズは、表面に垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の同じ側に位置される。幾つかの実施形態では、4つの対物レンズのうちの最初の2つが表面の第1の側に位置され、4つの対物レンズのうちの2番目の2つは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して第1の側とは反対の表面の第2の側に位置される。幾つかの実施形態において、走査システムは、表面と光学的に連通する5、6、7、8、9、10、11、12、13個又はそれ以上の対物レンズを備える。 In some embodiments, the scanning system includes four objective lenses in optical communication with the surface. In some embodiments, the four objective lenses are positioned on the same side of the surface relative to a plane perpendicular to the surface and intersecting the axis of rotation of the surface. In some embodiments, a first two of the four objective lenses are positioned on a first side of the surface and a second two of the four objective lenses are positioned on a second side of the surface opposite the first side relative to a plane perpendicular to the surface and intersecting the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the scanning system includes 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 or more objective lenses in optical communication with the surface.

幾つかの実施形態では、表面が一定の角速度で回転される。幾つかの実施形態において、カメラは、所定の周波数で画像を撮影するように構成され、表面は、可変角速度で対物レンズに対して回転される。幾つかの実施形態において、角速度は、所定の周波数において、走査視野が第1の位置にあるとき及び走査視野が第2の位置にあるときにカメラが画像を撮影するように変更され、第2の位置が第1の位置に隣接する。 In some embodiments, the surface is rotated at a constant angular velocity. In some embodiments, the camera is configured to capture images at a predetermined frequency, and the surface is rotated relative to the objective lens at a variable angular velocity. In some embodiments, the angular velocity is varied such that, at the predetermined frequency, the camera captures images when the scan field is at a first position and when the scan field is at a second position, the second position being adjacent to the first position.

幾つかの実施形態において、方法は、照明視野によって画定される表面の一部を照明するステップを更に含む。幾つかの実施形態では、照明視野がレーザを使用して照明される。幾つかの実施形態では、照明視野が発光ダイオード(LED)又はランプを使用して照明される。幾つかの実施形態において、レーザの出力は、表面上で一定の輝度を維持するように及び/又はカメラを飽和させないように調整される。幾つかの実施形態では、照明視野が走査視野と少なくとも部分的に重なり合う。幾つかの実施形態では、走査視野が照明視野を包含する。幾つかの実施形態では、照明視野が走査視野と実質的に同様の形状を有する。幾つかの実施形態では、照明視野が実質的に直線形状である。幾つかの実施形態では、照明視野が長軸を有する。 In some embodiments, the method further includes illuminating a portion of the surface defined by the illumination field. In some embodiments, the illumination field is illuminated using a laser. In some embodiments, the illumination field is illuminated using a light emitting diode (LED) or a lamp. In some embodiments, the power of the laser is adjusted to maintain a constant brightness on the surface and/or not to saturate the camera. In some embodiments, the illumination field at least partially overlaps with the scan field. In some embodiments, the scan field encompasses the illumination field. In some embodiments, the illumination field has a substantially similar shape to the scan field. In some embodiments, the illumination field is substantially rectilinear in shape. In some embodiments, the illumination field has a major axis.

幾つかの実施形態では、走査システムが複数の照明視野を更に含む。幾つかの実施形態では、複数の照明視野のうちの1つ以上が略直線状である形状を有する。幾つかの実施形態において、方法は、照明視野が表面の回転軸に対して所定の方向性を維持するように照明視野を回転させるステップを更に含む。幾つかの実施形態において、照明視野は、走査視野に対して所定の方向性を維持する。幾つかの実施形態において、所定の方向性は、表面の回転軸を通過する照明視野の長軸と一致する線を含む。幾つかの実施形態において、所定の方向性は、径方向線と平行な照明視野の長軸を含み、径方向線は、表面の回転軸及び照明視野の回転軸を通過する。幾つかの実施形態では、走査視野及び照明視野が一緒に回転される。幾つかの実施形態では、照明視野の長軸が走査視野の長軸と平行である。幾つかの実施形態では、照明視野が照明視野の回転軸を中心に回転する。幾つかの実施形態では、照明視野の回転軸が表面に対して略垂直である。幾つかの実施形態では、照明視野の回転軸が表面の回転軸と略平行である。幾つかの実施形態では、照明視野の回転軸が照明視野の対称軸を通過する。幾つかの実施形態では、照明視野の回転軸が走査視野の回転軸と同じである。幾つかの実施形態では、照明視野がレンズを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、照明視野が回折光学素子(DOE)を回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、照明視野がプリズムを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、照明視野がミラーを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、照明視野がレーザを回転させることによって回転される。幾つかの実施形態では、照明視野がモータを使用して回転される。 In some embodiments, the scanning system further includes a plurality of illumination fields. In some embodiments, one or more of the plurality of illumination fields have a shape that is substantially linear. In some embodiments, the method further includes rotating the illumination field such that the illumination field maintains a predetermined orientation relative to an axis of rotation of the surface. In some embodiments, the illumination field maintains a predetermined orientation relative to the scan field. In some embodiments, the predetermined orientation includes a line that coincides with a major axis of the illumination field that passes through an axis of rotation of the surface. In some embodiments, the predetermined orientation includes a major axis of the illumination field that is parallel to a radial line, the radial line passing through the axis of rotation of the surface and the axis of rotation of the illumination field. In some embodiments, the scan field and the illumination field are rotated together. In some embodiments, the major axis of the illumination field is parallel to the major axis of the scan field. In some embodiments, the illumination field rotates about the axis of rotation of the illumination field. In some embodiments, the axis of rotation of the illumination field is substantially perpendicular to the surface. In some embodiments, the axis of rotation of the illumination field is substantially parallel to the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the axis of rotation of the illumination field passes through an axis of symmetry of the illumination field. In some embodiments, the axis of rotation of the illumination field is the same as the axis of rotation of the scan field. In some embodiments, the illumination field is rotated by rotating a lens. In some embodiments, the illumination field is rotated by rotating a diffractive optical element (DOE). In some embodiments, the illumination field is rotated by rotating a prism. In some embodiments, the illumination field is rotated by rotating a mirror. In some embodiments, the illumination field is rotated by rotating a laser. In some embodiments, the illumination field is rotated using a motor.

幾つかの実施形態において、方法は、第2の走査視野によって画定された表面の第2の部分を走査するステップを更に含む。幾つかの実施形態では、第2の走査視野が第2の走査システムを使用して走査される。幾つかの実施形態において、第2の走査システムは、表面と光学的に連通する第2の対物レンズを備える。幾つかの実施形態では、第2の対物レンズが第1の対物レンズとは無関係に合焦される。幾つかの実施形態では、第2の対物レンズが第1の対物レンズに対して所定の位置を有する。幾つかの実施形態では、第2の走査視野が表面の回転軸に対して方向性を有する。幾つかの実施形態では、第2の走査視野が走査視野に径方向で隣接している。幾つかの実施形態において、走査視野及び第2の走査視野は、表面の回転軸に対して同じ方向性を有する。幾つかの実施形態において、第2の走査視野は、第2の走査視野が表面の回転軸に対して方向性を維持するように、走査視野とは無関係に回転される。幾つかの実施形態では、第2の走査視野が走査視野と協調して回転される。 In some embodiments, the method further includes scanning a second portion of the surface defined by a second scan field. In some embodiments, the second scan field is scanned using a second scanning system. In some embodiments, the second scanning system comprises a second objective lens in optical communication with the surface. In some embodiments, the second objective lens is focused independently of the first objective lens. In some embodiments, the second objective lens has a predetermined position relative to the first objective lens. In some embodiments, the second scan field is directional with respect to the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the second scan field is radially adjacent to the scan field. In some embodiments, the scan field and the second scan field have the same orientation with respect to the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the second scan field is rotated independently of the scan field such that the second scan field maintains its orientation with respect to the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the second scan field is rotated in concert with the scan field.

幾つかの実施形態では、第1の対物レンズ及び第2の対物レンズが走査モジュールの一部であり、走査モジュールは、表面の回転軸から径方向に延びる線に沿って表面に対して並進される。幾つかの実施形態では、表面が略円形であり、第1の対物レンズ又は第2の対物レンズの少なくともいずれか一方は、表面の回転軸を通過する弦に沿って並進されない。幾つかの実施形態において、第1の対物レンズ及び第2の対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の同じ側にあり、第1の対物レンズ及び第2の対物レンズはいずれも、表面の回転軸に向かって又は表面の回転軸から離れるように一緒に並進される。幾つかの実施形態において、第1の対物レンズ及び第2の対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の反対側にある。幾つかの実施形態において、(i)第2の対物レンズが表面の回転軸から離れるように並進されるときに第1の対物レンズが表面の回転軸に向かって並進され、又は、(ii)第2の対物レンズが表面の回転軸に向かって並進されるときに第1の対物レンズが表面の回転軸から離れるように並進される。 In some embodiments, the first objective lens and the second objective lens are part of a scanning module, and the scanning module is translated relative to the surface along a line extending radially from the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the surface is substantially circular, and at least one of the first objective lens or the second objective lens is not translated along a chord passing through the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the first objective lens and the second objective lens are on the same side of the surface with respect to a plane perpendicular to the surface and intersecting the axis of rotation of the surface, and both the first objective lens and the second objective lens are translated together toward or away from the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the first objective lens and the second objective lens are on opposite sides of the surface with respect to a plane perpendicular to the surface and intersecting the axis of rotation of the surface. In some embodiments, (i) the first objective lens is translated toward the axis of rotation of the surface when the second objective lens is translated away from the axis of rotation of the surface, or (ii) the first objective lens is translated away from the axis of rotation of the surface when the second objective lens is translated toward the axis of rotation of the surface.

幾つかの実施形態では、表面が略円形であり、第1の対物レンズ及び第2の対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差して表面の回転軸から等距離にある平面の両側で平行な弦に沿って並進される。幾つかの実施形態では、表面が回転モジュールに装着される。幾つかの実施形態では、回転モジュールが走査システムに対して並進される。幾つかの実施形態では、回転モジュールが静止しており、走査モジュールが並進可能である。幾つかの実施形態では、走査モジュールが静止しており、回転モジュールが並進可能である。幾つかの実施形態では、回転モジュールがトラックに装着される。幾つかの実施形態では、走査モジュールが走査モジュールトラックに装着される。幾つかの実施形態では、走査モジュールトラックが直線状である。幾つかの実施形態では、複数の表面が複数の回転モジュールに装着され、複数の回転モジュールがステージに装着され、ステージは、回転モジュールのそれぞれを走査モジュールと光学的に連通させるように回転される。 In some embodiments, the surface is generally circular, and the first objective lens and the second objective lens are translated along parallel chords on either side of a plane perpendicular to the surface and intersecting the axis of rotation of the surface and equidistant from the axis of rotation of the surface. In some embodiments, the surface is mounted to a rotation module. In some embodiments, the rotation module is translated relative to the scanning system. In some embodiments, the rotation module is stationary and the scanning module is translatable. In some embodiments, the scanning module is stationary and the rotation module is translatable. In some embodiments, the rotation module is mounted to a track. In some embodiments, the scanning module is mounted to a scanning module track. In some embodiments, the scanning module track is linear. In some embodiments, multiple surfaces are mounted to multiple rotation modules, multiple rotation modules are mounted to a stage, and the stage is rotated to place each of the rotation modules in optical communication with the scanning module.

幾つかの実施形態では、表面を走査した後、回転モジュールが化学モジュールに移動される。幾つかの実施形態において、方法は、第2の表面が走査モジュールと光学的に連通するように第2の回転モジュールを並進させるステップを更に含む。幾つかの実施形態では、表面が核酸コロニーのアレイを含む。幾つかの態様では、核酸コロニーがフルオロフォアで標識化される。幾つかの態様では、フルオロフォアの強度が核酸コロニーの配列を示す。幾つかの態様では、レーザが第1の波長のフルオロフォアを励起し、カメラが第2の波長のフルオロフォアからの発光を検出する。幾つかの実施形態では、レーザが照明視野を照明し、カメラが走査視野を走査する。 In some embodiments, after scanning the surface, the rotation module is moved to the chemistry module. In some embodiments, the method further includes translating the second rotation module such that the second surface is in optical communication with the scanning module. In some embodiments, the surface includes an array of nucleic acid colonies. In some aspects, the nucleic acid colonies are labeled with fluorophores. In some aspects, the intensity of the fluorophores indicates the sequence of the nucleic acid colonies. In some aspects, a laser excites the fluorophores at a first wavelength and a camera detects emission from the fluorophores at a second wavelength. In some embodiments, the laser illuminates an illumination field and the camera scans a scan field.

幾つかの実施形態では、走査、表面の回転、走査視野の回転、及び、並進のうちの2つ以上が同時に行われる。幾つかの実施形態では、走査、表面の回転、走査視野の回転、及び、並進のうちの3つ以上が同時に行われる。幾つかの実施形態では、走査、表面の回転、走査視野の回転、及び、並進が独立して行われる。幾つかの実施形態において、方法は、ステップ(a)及び(b)を繰り返すステップを更に含む。幾つかの実施形態では、ステップ(a)及び(b)が核酸重合反応においてそれぞれの塩基ごとに繰り返され、それにより、核酸が配列決定される。 In some embodiments, two or more of the scanning, surface rotation, scanning field of view rotation, and translation are performed simultaneously. In some embodiments, three or more of the scanning, surface rotation, scanning field of view rotation, and translation are performed simultaneously. In some embodiments, the scanning, surface rotation, scanning field of view rotation, and translation are performed independently. In some embodiments, the method further includes repeating steps (a) and (b). In some embodiments, steps (a) and (b) are repeated for each base in the nucleic acid polymerization reaction, thereby sequencing the nucleic acid.

様々な態様において、本開示は、表面であって、該表面の回転軸を中心に回転するように構成される表面と、表面と光学的に連通する検出器であって、該検出器が表面の第1の部分を備える走査視野を有する、検出器と、表面の第2の部分を備える照明領域を照明するように構成される照明源であって、照明領域と走査視野とが少なくとも部分的に重なり合う、照明源とを備え、検出器は、(i)回転軸を中心とした表面の回転中及び(ii)走査視野に対する表面の並進中に表面の回転軸に対する走査視野の方向性を維持するように構成される、走査システムを提供する。 In various aspects, the present disclosure provides a scanning system comprising: a surface configured to rotate about an axis of rotation of the surface; a detector in optical communication with the surface, the detector having a scan field of view comprising a first portion of the surface; and an illumination source configured to illuminate an illumination field comprising a second portion of the surface, the illumination field and the scan field at least partially overlapping, the detector configured to maintain an orientation of the scan field relative to the axis of rotation of the surface during (i) rotation of the surface about the axis of rotation and (ii) translation of the surface relative to the scan field.

幾つかの実施形態では、走査視野が表面上の円弧をたどる。幾つかの実施形態において、表面を走査するステップは、表面を撮像するステップを含む。幾つかの実施形態では、走査視野が撮像視野を含む。幾つかの実施形態では、走査視野が表面に沿って走査経路をたどり、走査経路が撮像経路を備える。幾つかの実施形態では、走査システムが撮像システムを備える。幾つかの実施形態では、検出器がラインスキャンカメラを備える。幾つかの実施形態では、ラインスキャンカメラがTDIラインスキャンカメラを備える。幾つかの実施形態では、TDIラインスキャンカメラが第1のカメラ領域上の第1の走査視野を撮像する。幾つかの実施形態では、TDIラインスキャンカメラが第2のカメラ領域上の第2の走査視野を撮像する。幾つかの実施形態では、TDIラインスキャンカメラは、第1のカメラ領域上の第1の走査視野を撮像するとともに、第2のカメラ領域上の第1の走査視野を撮像する。幾つかの実施形態では、第1のカメラ領域及び第2のカメラ領域が異なる波長を検出する。幾つかの実施形態では、第1のカメラ領域及び第2のカメラ領域が異なるダイナミックレンジを検出する。 In some embodiments, the scan field of view follows an arc on the surface. In some embodiments, scanning the surface includes imaging the surface. In some embodiments, the scan field of view includes an imaging field of view. In some embodiments, the scan field of view follows a scan path along the surface, the scan path comprising an imaging path. In some embodiments, the scanning system comprises an imaging system. In some embodiments, the detector comprises a line scan camera. In some embodiments, the line scan camera comprises a TDI line scan camera. In some embodiments, the TDI line scan camera images the first scan field on a first camera region. In some embodiments, the TDI line scan camera images the second scan field on a second camera region. In some embodiments, the TDI line scan camera images the first scan field on the first camera region and images the first scan field on the second camera region. In some embodiments, the first camera region and the second camera region detect different wavelengths. In some embodiments, the first camera region and the second camera region detect different dynamic ranges.

幾つかの実施形態において、表面は、走査視野に対して並進軸に沿って並進するように構成される。幾つかの実施形態において、並進軸は、表面の回転軸及び走査視野の中心点と交差する。幾つかの実施形態において、並進軸は、表面の回転軸及び走査視野の中心点と交差しない。幾つかの実施形態において、走査視野の方向性は、表面の並進時に表面の回転軸に対して第1の方向性から第2の方向性へ変化する。幾つかの実施形態において、走査視野は、表面の回転軸に対して走査視野の回転軸を中心に回転して、表面の回転軸に対して走査視野の方向性を第2の方向性から第1の方向性に補正するように構成される。幾つかの実施形態では、走査視野が対物レンズを回転させることによって回転するように構成される。幾つかの実施形態では、走査視野がレンズを回転させることによって回転するように構成される。幾つかの実施形態では、走査視野がプリズムを回転させることによって回転するように構成される。幾つかの実施形態では、走査視野がミラーを回転させることによって回転するように構成される。幾つかの実施形態では、走査視野が検出器を回転させることによって回転するように構成される。幾つかの実施形態では、走査視野が回折光学素子(DOE)を回転させることによって回転するように構成される。 In some embodiments, the surface is configured to translate along a translation axis relative to the scan field. In some embodiments, the translation axis intersects the rotation axis of the surface and a center point of the scan field. In some embodiments, the translation axis does not intersect the rotation axis of the surface and a center point of the scan field. In some embodiments, the directionality of the scan field changes from a first directionality to a second directionality relative to the rotation axis of the surface as the surface translates. In some embodiments, the scan field is configured to rotate about a rotation axis of the scan field relative to the rotation axis of the surface to correct the directionality of the scan field from the second directionality to the first directionality relative to the rotation axis of the surface. In some embodiments, the scan field is configured to rotate by rotating an objective lens. In some embodiments, the scan field is configured to rotate by rotating a lens. In some embodiments, the scan field is configured to rotate by rotating a prism. In some embodiments, the scan field is configured to rotate by rotating a mirror. In some embodiments, the scan field is configured to rotate by rotating a detector. In some embodiments, the scanning field is configured to rotate by rotating a diffractive optical element (DOE).

幾つかの実施形態では、照明源がレーザ又は発光ダイオード(LED)を備える。幾つかの実施形態では、照明源が略円形の照明プロファイルを含む。幾つかの実施形態では、略円形の照明プロファイルが単一の軸に沿って拡大される。幾つかの実施形態では、略円形の照明プロファイルが円柱レンズを使用して単一の軸に沿って拡大される。幾つかの実施形態では、走査システムが略円形の照明プロファイルを有する複数の照明源を更に備え、略円形の照明プロファイルが単一の軸に沿って拡大される。幾つかの実施形態では、照明源が格子を通過する。 In some embodiments, the illumination source comprises a laser or a light emitting diode (LED). In some embodiments, the illumination source includes a substantially circular illumination profile. In some embodiments, the substantially circular illumination profile is expanded along a single axis. In some embodiments, the substantially circular illumination profile is expanded along a single axis using a cylindrical lens. In some embodiments, the scanning system further comprises a plurality of illumination sources having a substantially circular illumination profile, and the substantially circular illumination profile is expanded along a single axis. In some embodiments, the illumination source passes through a grating.

幾つかの実施形態において、表面の第1の部分は、走査視野に対して移動するように構成される。幾つかの実施形態において、表面の第1の部分の第1の領域は、走査視野に対して第1の速度で移動するように構成され、表面の第1の部分の第2の領域は、走査視野に対して第2の速度で移動するように構成される。幾つかの実施形態では、第1の領域が第2の領域よりも表面の回転軸に近く、第1の速度が第2の速度よりも遅い。幾つかの実施形態では、第1の領域の画像が検出器上で第1の倍率だけ拡大され、第2の領域の画像が検出器上で第2の倍率だけ拡大される。幾つかの実施形態では、第1の倍率及び第2の倍率が異なる。 In some embodiments, a first portion of the surface is configured to move relative to the scan field. In some embodiments, a first region of the first portion of the surface is configured to move at a first speed relative to the scan field, and a second region of the first portion of the surface is configured to move at a second speed relative to the scan field. In some embodiments, the first region is closer to the axis of rotation of the surface than the second region, and the first speed is slower than the second speed. In some embodiments, an image of the first region is magnified on the detector by a first factor and an image of the second region is magnified on the detector by a second factor. In some embodiments, the first and second magnifications are different.

幾つかの実施形態において、走査システムは、走査視野と検出器との間の光路に位置されるレンズ軸を有するレンズを更に備え、レンズ軸は表面に対して垂直ではない。幾つかの実施形態において、走査システムは、走査視野と検出器との間の光路に位置される対物レンズを更に備える。幾つかの実施形態では、対物レンズが表面と流体接触している。幾つかの実施形態では、対物レンズと表面とが異なる温度である。 In some embodiments, the scanning system further comprises a lens having a lens axis positioned in an optical path between the scan field and the detector, where the lens axis is not perpendicular to the surface. In some embodiments, the scanning system further comprises an objective lens positioned in an optical path between the scan field and the detector. In some embodiments, the objective lens is in fluid contact with the surface. In some embodiments, the objective lens and the surface are at different temperatures.

幾つかの実施形態において、走査システムは、表面及び対物レンズに接触する流体の全体にわたって温度勾配を更に含む。幾つかの実施形態では、対物レンズが流体と接触する絶縁スペーサを備える。幾つかの実施形態では、絶縁スペーサが空隙を含む。幾つかの実施形態において、対物レンズは、温度勾配を低減するために加熱される。幾つかの実施形態において、対物レンズは、温度勾配を増大させるために冷却される。幾つかの実施形態では、流体が回転中に入れ替わるように構成される。 In some embodiments, the scanning system further includes a temperature gradient across the fluid in contact with the surface and the objective lens. In some embodiments, the objective lens includes an insulating spacer in contact with the fluid. In some embodiments, the insulating spacer includes an air gap. In some embodiments, the objective lens is heated to reduce the temperature gradient. In some embodiments, the objective lens is cooled to increase the temperature gradient. In some embodiments, the fluid is configured to displace during rotation.

幾つかの実施形態において、方法は、(i)オートフォーカスシステムを使用して表面の焦点領域を走査して、焦点領域の焦点マップを生成するステップと、(ii)走査視野を走査しながら、焦点マップに基づいて走査システムに対する表面の焦点を調整するステップとを更に含む。幾つかの実施形態において、表面は、オートフォーカスシステムを使用して表面の焦点領域を走査しながら、走査視野に対して表面の回転軸を中心に回転する。幾つかの実施形態では、焦点領域が走査視野を含む。幾つかの実施形態では、焦点領域が走査視野に近接した視野を含む。幾つかの実施形態では、焦点領域が走査視野を含まない。幾つかの実施形態では、焦点領域が走査の前に走査される。幾つかの実施形態では、焦点領域が走査中に走査される。 In some embodiments, the method further includes (i) scanning a focal region of the surface using an autofocus system to generate a focal map of the focal region, and (ii) adjusting the focus of the surface relative to the scanning system based on the focal map while scanning the scan field. In some embodiments, the surface rotates about an axis of rotation of the surface relative to the scan field while scanning a focal region of the surface using the autofocus system. In some embodiments, the focal region includes the scan field. In some embodiments, the focal region includes a field adjacent to the scan field. In some embodiments, the focal region does not include the scan field. In some embodiments, the focal region is scanned prior to scanning. In some embodiments, the focal region is scanned during scanning.

幾つかの実施形態において、対物レンズは、表面が対物レンズに対して表面の回転軸を中心に回転している間、表面との流体接触を維持するように構成される。幾つかの実施形態において、対物レンズは、表面に対してほぼ垂直な方向に移動して、表面との流体接触から離れて再び流体接触に突入するように構成される。幾つかの実施形態において、対物レンズは、対物レンズが表面との流体接触から離れるときに対物レンズに付着した流体の液滴を保持するように構成される。幾つかの実施形態において、対物レンズは、対物レンズが表面との流体接触に再び突入するときに表面と対物レンズとの間で気泡を移動させるように構成される。幾つかの実施形態において、走査システムは、対物レンズに付着されるとともに気泡の移動を促進するように構成されるアダプタを更に備える。 In some embodiments, the objective lens is configured to maintain fluid contact with the surface while the surface rotates about an axis of rotation of the surface relative to the objective lens. In some embodiments, the objective lens is configured to move in a direction substantially perpendicular to the surface, out of fluid contact with the surface and back into fluid contact. In some embodiments, the objective lens is configured to retain a droplet of fluid attached to the objective lens when the objective lens moves out of fluid contact with the surface. In some embodiments, the objective lens is configured to move an air bubble between the surface and the objective lens when the objective lens moves back into fluid contact with the surface. In some embodiments, the scanning system further comprises an adapter attached to the objective lens and configured to facilitate movement of the air bubble.

幾つかの実施形態において、走査システムは、表面を取り囲むチャンバと、チャンバの外側と比較してチャンバ内でより高い湿度を維持するように構成される対物レンズとを更に備える。幾つかの実施形態において、チャンバは、流体を収集するように構成されるリザーバを表面の下方に備える。幾つかの実施形態では、リザーバが流体レベルを含み、リザーバがほぼ一定の流体レベルを維持するように構成される。幾つかの実施形態において、リザーバは、リザーバによって収集される流体の量にほぼ等しい量の流体を分注するように構成される。幾つかの実施形態では、チャンバの上部が第1の温度に保持され、対物レンズが第2の温度に保持され、表面が第3の温度に保持され、リザーバが第4の温度に保持される。幾つかの実施形態では、第1の温度が第2の温度よりも高い。幾つかの実施形態では、第3の温度が第4の温度よりも低い。幾つかの実施形態において、第2の温度は、第3の温度よりも高く、第1の温度よりも低い。 In some embodiments, the scanning system further comprises a chamber surrounding the surface and an objective lens configured to maintain a higher humidity within the chamber compared to outside the chamber. In some embodiments, the chamber comprises a reservoir below the surface configured to collect fluid. In some embodiments, the reservoir includes a fluid level, and the reservoir is configured to maintain a substantially constant fluid level. In some embodiments, the reservoir is configured to dispense an amount of fluid approximately equal to an amount of fluid collected by the reservoir. In some embodiments, the top of the chamber is held at a first temperature, the objective lens is held at a second temperature, the surface is held at a third temperature, and the reservoir is held at a fourth temperature. In some embodiments, the first temperature is greater than the second temperature. In some embodiments, the third temperature is less than the fourth temperature. In some embodiments, the second temperature is greater than the third temperature and less than the first temperature.

様々な態様において、本開示は、核酸分子を配列決定するための方法であって、(i)被覆されない表面上に核酸分子のアレイを設けるステップと、(ii)摂氏25度の温度で測定されるときに少なくとも1ナノリットル/秒の速度で被覆されない表面上にわたって溶液の層を分散させるステップであって、溶液が、核酸分子のアレイのうちの1つの核酸分子に対して相補的である成長中の核酸鎖に組み込む少なくとも1つのヌクレオチドを含む試薬を含む、ステップと、(iii)成長中の核酸鎖に組み込まれるヌクレオチドを示す1つ以上の信号を検出するステップとを含む、方法を提供する。 In various aspects, the disclosure provides a method for sequencing nucleic acid molecules, the method comprising: (i) providing an array of nucleic acid molecules on an uncoated surface; (ii) dispersing a layer of a solution over the uncoated surface at a rate of at least 1 nanoliter/second when measured at a temperature of 25 degrees Celsius, the solution comprising a reagent including at least one nucleotide that incorporates into a growing nucleic acid strand that is complementary to one of the nucleic acid molecules of the array of nucleic acid molecules; and (iii) detecting one or more signals indicative of the nucleotide that is incorporated into the growing nucleic acid strand.

様々な態様において、本開示は、複数の核酸サンプルを処理するための方法であって、(i)前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルが、核酸分子の第1のセットを含む第1の核酸サンプルと、核酸分子の第2のセットを含む第2の核酸サンプルとを含み、前記複数の核酸サンプルの各サンプルが識別可能なサンプル源を有する、ステップと、(ii)前記第1の核酸サンプルを核酸分子の前記第1のセットの第1のアレイとして基板の第1の領域に装填するとともに、前記第2の核酸サンプルを核酸分子の前記第2のセットの第2のアレイとして前記基板の第2の領域に装填するステップであって、前記第1の領域が前記第2の領域とは異なる、ステップと、(iii)前記基板の全体にわたって溶液を分散させるステップであって、前記溶液が前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、(iv)前記試薬と前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子との間の反応を示す1つ以上の信号を検出するステップと、(v)少なくとも部分的に、(a)前記1つ以上の信号、及び、(b)前記第1の領域及び前記第2の領域からの位置であって、該位置から前記1つ以上の信号が検出される、位置に基づいて、前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルを分析するとともに、(1)前記第1の核酸サンプルに由来するものとして前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子の第1のサブセットを決定する、及び、(2)前記第2の核酸サンプルに由来するものとして前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子の第2のサブセットを決定するステップとを含む方法を提供する。 In various aspects, the disclosure provides a method for processing a plurality of nucleic acid samples, comprising: (i) providing the plurality of nucleic acid samples, the plurality of nucleic acid samples including a first nucleic acid sample comprising a first set of nucleic acid molecules and a second nucleic acid sample comprising a second set of nucleic acid molecules, each sample of the plurality of nucleic acid samples having an identifiable sample source; (ii) loading the first nucleic acid sample as a first array of the first set of nucleic acid molecules into a first region of a substrate and loading the second nucleic acid sample as a second array of the second set of nucleic acid molecules into a second region of the substrate, the first region being different from the second region; and (iii) dispersing a solution throughout the substrate, the solution dispersing the solution throughout the first array or the second array. (iv) detecting one or more signals indicative of a reaction between the reagent and the nucleic acid molecules of the first array or the second array; and (v) analyzing the first and second nucleic acid samples based, at least in part, on (a) the one or more signals and (b) the locations from the first and second regions from which the one or more signals are detected, and (1) determining a first subset of the nucleic acid molecules of the first or second array as derived from the first nucleic acid sample, and (2) determining a second subset of the nucleic acid molecules of the first or second array as derived from the second nucleic acid sample.

様々な態様において、本開示は、複数の核酸サンプルを処理するための方法であって、(i)前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルが、核酸分子の第1のセットを含む第1の核酸サンプルと、核酸分子の第2のセットを含む第2の核酸サンプルとを含む、ステップと、(ii)前記第1の核酸サンプルを基板上に装填して、核酸分子の前記第1のセットを個別にアドレス可能な位置の第1のアレイに会合させるステップと、(iii)個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイを識別するために前記基板を撮像するステップと、(iv)前記第2の核酸サンプルを基板上に装填して、核酸分子の前記第2のセットを、個別にアドレス可能な位置の第2のアレイに会合させるステップと、(v)個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイを識別するために前記基板を撮像するステップと、(vi)前記溶液を前記基板の全体にわたって分散させるステップであって、前記溶液が、前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、(vii)前記試薬と前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子との間の反応を示す1つ以上の信号を検出するステップと、(viii)(a)前記1つ以上の信号、及び、(b)前記1つ以上の信号が検出される、個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイからの位置に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルを分析するとともに、(1)前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子の第1のサブセットを前記第1の核酸サンプルに由来するものとして決定し、及び、(20前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子の第2のサブセットを前記第2の核酸サンプルに由来するものとして決定する、ステップとを含む方法を提供する。 In various aspects, the disclosure provides a method for processing a plurality of nucleic acid samples, the method comprising: (i) providing the plurality of nucleic acid samples, the plurality of nucleic acid samples including a first nucleic acid sample comprising a first set of nucleic acid molecules and a second nucleic acid sample comprising a second set of nucleic acid molecules; (ii) loading the first nucleic acid sample onto a substrate to associate the first set of nucleic acid molecules with a first array of individually addressable locations; (iii) imaging the substrate to identify the first array of individually addressable locations; (iv) loading the second nucleic acid sample onto a substrate to associate the second set of nucleic acid molecules with a second array of individually addressable locations; (v) imaging the substrate to identify the second array of individually addressable locations; and (vi) dispersing the solution across the substrate. The method includes the steps of: (i) detecting one or more signals indicative of a reaction between the reagent and the nucleic acid molecules of the first array or the second array; and (ii) analyzing the first and second nucleic acid samples based at least in part on (a) the one or more signals and (b) the location from the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations where the one or more signals are detected; and (1) determining a first subset of the nucleic acid molecules of the first or second array as derived from the first nucleic acid sample, and (20) determining a second subset of the nucleic acid molecules of the first or second array as derived from the second nucleic acid sample.

様々な態様において、本開示は、複数の核酸サンプルを処理するための方法において、前記複数の核酸サンプルのそれぞれが蛍光色素を含み、(i)前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルのそれぞれが蛍光色素を含む、ステップと、(ii)前記複数の核酸サンプルを1つ以上のサンプルの第1のセットと1つ以上のサンプルの第2のセットとに分離するステップと、(iii)1つ以上のサンプルの前記第1のセットを基板上の領域の第1のセット上に、領域の前記第1のセット内の領域ごとに1つのサンプルを伴って装填するステップと、(iv)前記基板を撮像して、(a)領域の前記第1のセット内の位置と、(b)前記基板上の領域の第2のセット内の位置とを識別するステップであって、領域の前記第2のセットが、1つ以上のサンプルの前記第1のセットが会合される領域の前記第1のセットとは異なる、ステップと、(v)1つ以上のサンプルの前記第2のセットを基板上の領域の前記第2のセット上に、領域の前記第2のセット内の領域ごとに1つのサンプルを伴って装填するステップと、(vi)前記基板を撮像して、(a)領域の前記第1のセット内の位置と、(b)1つ以上のサンプルの前記第2のセットが会合される領域の前記第2のセット内の位置とを識別するステップと、(vii)前記溶液を前記基板全体にわたって分散させるステップであって、前記溶液が、1つ以上のサンプルの前記第1のセット又は1つ以上のサンプルの前記第2のセットの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、(viii)前記試薬と前記核酸分子との間の反応を示す1つ以上の信号を検出するステップと、(ix)(a)前記1つ以上の信号及び(b)前記1つ以上の信号が検出される領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のセットからの位置に少なくとも部分的に基づき、前記複数の核酸サンプルの前記それぞれを分析するステップとを含む方法を提供する。 In various aspects, the disclosure provides a method for processing a plurality of nucleic acid samples, each of the plurality of nucleic acid samples comprising a fluorescent dye, comprising the steps of: (i) providing the plurality of nucleic acid samples, each of the plurality of nucleic acid samples comprising a fluorescent dye; (ii) separating the plurality of nucleic acid samples into a first set of one or more samples and a second set of one or more samples; (iii) loading the first set of one or more samples onto a first set of regions on a substrate, with one sample per region in the first set of regions; (iv) imaging the substrate to identify (a) locations within the first set of regions and (b) locations within the second set of regions on the substrate, wherein the second set of regions is different from the first set of regions with which the first set of one or more samples are associated; and (v) imaging the second set of one or more samples. (vi) imaging the substrate to identify (a) locations within the first set of regions and (b) locations within the second set of regions where the second set of one or more samples are associated; (vii) dispersing the solution across the substrate, the solution including sufficient reagents to react with nucleic acid molecules of the first set of one or more samples or the second set of one or more samples; (viii) detecting one or more signals indicative of a reaction between the reagents and the nucleic acid molecules; and (ix) analyzing each of the plurality of nucleic acid samples based at least in part on (a) the one or more signals and (b) the location from the first set of regions and the second set of regions where the one or more signals are detected.

様々な態様において、本開示は、生物学的検体を処理するための方法であって、(i)リールを通じて又はリールに沿って基板を移動させるステップであって、前記基板の表面が、前記生物学的検体が固定されたアレイを含む、ステップと、(ii)前記基板の前記表面を溶液を含むリザーバと接触させるステップであって、前記溶液が複数のプローブを含む、ステップと、(iii)前記生物学的検体を、前記複数のプローブのうちの1つのプローブと前記生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に供して、前記プローブを前記生物学的検体に結合させるステップと、(iv)前記生物学的検体に結合された前記プローブからの1つ以上の信号を検出し、それにより、前記生物学的検体を分析するステップとを含み、前記基板は、(ii)~(iv)の少なくとも2つの連続サイクルに関して同じ方向で前記リールを通じて又は前記リールに沿って移動される、方法を提供する。 In various aspects, the present disclosure provides a method for processing a biological sample, the method comprising: (i) moving a substrate through or along a reel, the surface of the substrate comprising an array having the biological sample fixed thereto; (ii) contacting the surface of the substrate with a reservoir comprising a solution, the solution comprising a plurality of probes; (iii) subjecting the biological sample to conditions sufficient to effect a reaction between one of the plurality of probes and the biological sample, thereby binding the probe to the biological sample; and (iv) detecting one or more signals from the probe bound to the biological sample, thereby analyzing the biological sample, the substrate being moved through or along the reel in the same direction for at least two successive cycles of (ii)-(iv).

様々な態様において、本開示は、生物学的検体を分析するためのシステムにおいて、生物学的検体を含む基板であって、前記基板が、前記基板に晒された環境の周囲温度よりも高い第1の温度以上に維持される、基板と、前記基板と光学的に連通するとともに、前記環境に晒される光学撮像対物レンズであって、前記光学撮像対物レンズが、前記基板の前記第1の温度と前記環境の前記周囲温度との間の温度勾配に晒され、前記光学撮像対物レンズが、第1の光学素子と、前記第1の光学素子に隣接する第2の光学素子とを備え、前記第2の光学素子が、前記第1の光学素子よりも前記基板から遠くに配置され、前記第1の光学素子が、前記基板と接触する浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬されるように構成され、前記第2の光学素子が、前記第1の光学素子を介して前記基板と光学的に連通し、前記第1の光学素子が、前記第2の光学素子の第2の温度が所定の閾値以下に維持されるように構成される、光学結像対物レンズとを備える、システムを提供する。 In various aspects, the present disclosure provides a system for analyzing a biological specimen, the system comprising: a substrate containing the biological specimen, the substrate being maintained at or above a first temperature that is higher than an ambient temperature of an environment to which the substrate is exposed; and an optical imaging objective in optical communication with the substrate and exposed to the environment, the optical imaging objective being exposed to a temperature gradient between the first temperature of the substrate and the ambient temperature of the environment, the optical imaging objective comprising a first optical element and a second optical element adjacent to the first optical element, the second optical element being positioned farther from the substrate than the first optical element, the first optical element being configured to be at least partially immersed in an immersion fluid in contact with the substrate, the second optical element being in optical communication with the substrate through the first optical element, and the first optical element being configured such that a second temperature of the second optical element is maintained at or below a predetermined threshold.

様々な態様において、本開示は、生物学的検体を分析するための方法において、(i)生物学的検体を含む基板を用意するステップであって、前記基板が、前記基板に晒される環境の周囲温度よりも高い第1の温度にある、ステップと、(ii)前記基板と光学的に連通するとともに環境に晒される光学撮像対物レンズを用意するステップであって、前記光学撮像対物レンズが、前記基板の前記第1の温度と前記環境の前記周囲温度との間の温度勾配に晒され、前記光学撮像対物レンズが、第1の光学素子と、前記第1の光学素子に隣接する第2の光学素子とを備え、前記第2の光学素子が、前記第1の光学素子よりも前記基板から遠くに配置され、前記第1の光学素子が、前記基板と接触している浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬される、ステップと、(iii)前記光学素子の第3の温度勾配が所定の閾値未満に維持されるように、前記光学撮像対物レンズを通じて前記温度勾配の大きさ又は位置を調整するべく前記第1の光学素子の第2の温度を制御又は維持するステップと、(iv)前記光学撮像対物レンズを使用して、前記光学撮像対物レンズに対する前記基板の移動中に、前記生物学的検体からの1つ以上の信号を検出するステップとを含む方法を提供する。 In various aspects, the disclosure provides a method for analyzing a biological specimen, comprising the steps of: (i) providing a substrate containing the biological specimen, the substrate being at a first temperature greater than an ambient temperature of an environment to which the substrate is exposed; and (ii) providing an optical imaging objective lens in optical communication with the substrate and exposed to an environment, the optical imaging objective lens being exposed to a temperature gradient between the first temperature of the substrate and the ambient temperature of the environment, the optical imaging objective lens comprising a first optical element and a second optical element adjacent to the first optical element, the second optical element being adapted to selectively change the temperature of the substrate. (iii) controlling or maintaining a second temperature of the first optical element to adjust a magnitude or position of the temperature gradient through the optical imaging objective lens such that a third temperature gradient of the optical element is maintained below a predetermined threshold; and (iv) detecting one or more signals from the biological analyte using the optical imaging objective lens during movement of the substrate relative to the optical imaging objective lens.

様々な態様において、本開示は、核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、(i)核酸分子の第1のセットが固定されて成る表面を有する前記基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子が、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、ステップと、(ii)核酸分子の前記第1のセットを含む前記表面を含む前記基板を、核酸分子の第2のセットと、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも90%が核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる処理表面をもたらすのに十分な条件下で接触させるステップであって、核酸分子の前記第2のセットが前記サンプル核酸分子でない、ステップと、(iii)前記処理表面を有する前記基板を少なくとも1時間の期間にわたって保管するステップとを含む方法を提供する。 In various aspects, the disclosure provides a method for storing a substrate having a surface coated with nucleic acid molecules, the method comprising: (i) providing the substrate having a surface on which a first set of nucleic acid molecules is immobilized, the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules being configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples; (ii) contacting the substrate having the surface comprising the first set of nucleic acid molecules with a second set of nucleic acid molecules under conditions sufficient to provide a treated surface in which at least 90% of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are hybridized to nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules, the second set of nucleic acid molecules being not the sample nucleic acid molecules; and (iii) storing the substrate having the treated surface for a period of at least one hour.

様々な態様において、本開示は、核酸処理のための方法において、(i)核酸分子の第1のセットが固定されて成る処理表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも90%が、核酸分子の第2のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされ、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子が、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第2のセットが前記サンプル核酸分子ではなく、前記処理された基板を有する前記基板が少なくとも1時間の期間にわたって保管される、ステップと、(ii)核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去するステップとを含む方法を提供する。 In various aspects, the disclosure provides a method for nucleic acid processing, comprising: (i) providing a substrate having a processing surface having a first set of nucleic acid molecules immobilized thereon, where at least 90% of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are hybridized to nucleic acid molecules of a second set of nucleic acid molecules, where the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples, where the second set of nucleic acid molecules are not the sample nucleic acid molecules, and where the substrate with the processed substrate is stored for a period of at least one hour; and (ii) removing the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules from the processing surface.

様々な態様において、本開示は、処理表面を備える基板を備え、前記処理表面が結合核酸分子の複数の対を備え、前記複数の対のうちの各対は、核酸分子の第2のセットのうちの第2の核酸分子に少なくとも部分的にハイブリダイズされる核酸分子の第1のセットのうちの第1の核酸分子を備え、核酸分子の前記第1のセットが前記表面に固定され、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも90%は、核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子と対にされ、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子は、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子が核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子と対にされないときに1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、キットを提供する。 In various aspects, the disclosure provides a kit comprising a substrate comprising a treated surface, the treated surface comprising a plurality of pairs of bound nucleic acid molecules, each pair of the plurality of pairs comprising a first nucleic acid molecule of a first set of nucleic acid molecules at least partially hybridized to a second nucleic acid molecule of a second set of nucleic acid molecules, the first set of nucleic acid molecules being immobilized on the surface, at least 90% of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules being paired with a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules, and the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules being configured to capture a sample nucleic acid molecule from one or more nucleic acid samples when a nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules is not paired with a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules.

様々な態様において、本開示は、核酸分子の第1のセットが固定されて成る表面を備える基板であって、核酸分子の前記第1のセットが1つ以上の第1の核酸分子を含み、1つ以上の第1の核酸分子が、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、基板と、核酸分子の第2のセットを含む溶液であって、核酸分子の前記第2のセットが1つ以上の第2の核酸分子を含み、該1つ以上の第2の核酸分子が前記サンプル核酸分子ではない、溶液とを備え、核酸分子の前記第2のセットは、前記溶液を前記表面と接触させる際に前記1つ以上の第1の核酸分子の少なくとも70%が核酸分子の前記第2のセットのうちの第2の核酸分子に結合して結合核酸分子の1つ以上の対を生成するように選択され、前記1つ以上の対の各対は、(i)核酸分子の前記第1のセットのうちの第1の核酸分子及び核酸分子の前記第2のセットのうちの第2の核酸分子、及び、(ii)実質的に相補的な配列のセクションを備える、キットを提供する。 In various aspects, the disclosure provides a kit comprising: a substrate having a surface on which a first set of nucleic acid molecules is immobilized, the first set of nucleic acid molecules comprising one or more first nucleic acid molecules, the one or more first nucleic acid molecules configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples; and a solution comprising a second set of nucleic acid molecules, the second set of nucleic acid molecules comprising one or more second nucleic acid molecules, the one or more second nucleic acid molecules not being the sample nucleic acid molecules, the second set of nucleic acid molecules being selected such that upon contacting the solution with the surface, at least 70% of the one or more first nucleic acid molecules bind to a second nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules to generate one or more pairs of bound nucleic acid molecules, each pair of the one or more pairs comprising (i) a first nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules and a second nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules, and (ii) a section of substantially complementary sequence.

様々な態様において、本開示は、核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、(i)核酸分子の第1のセットが固定されて成る表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子が、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第1のセットのうちの各核酸分子が第1の核酸配列及び第2の核酸配列を備え、第2の核酸配列が前記第1の核酸配列に対して実質的に相補的である、ステップと、(ii)固定ヘアピン分子をもたらすべく、前記表面を、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の前記第1の核酸配列を前記核酸分子の前記第2の核酸配列に結合するのに十分な条件に供することによって処理表面を生成するステップと、(iii)前記処理表面を有する前記基板を少なくとも1時間の期間にわたって保管するステップとを含む方法を提供する。 In various aspects, the disclosure provides a method for storing a substrate having a surface coated with nucleic acid molecules, the method comprising the steps of: (i) providing a substrate having a surface having a first set of nucleic acid molecules immobilized thereon, the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules being configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules having a first nucleic acid sequence and a second nucleic acid sequence, the second nucleic acid sequence being substantially complementary to the first nucleic acid sequence; (ii) generating a treated surface by subjecting the surface to conditions sufficient to bind the first nucleic acid sequence of a nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules to the second nucleic acid sequence of the nucleic acid molecule to provide an immobilized hairpin molecule; and (iii) storing the substrate having the treated surface for a period of at least one hour.

様々な態様において、本開示は、核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、(i)核酸分子の第1のセットが固定されて成る表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子が、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第1のセットのうちの前記核酸分子の各核酸分子が第1の核酸配列を含む、ステップと、(ii)核酸分子の第2のセットを用意するステップであって、核酸分子の前記第2のセットのうちの各核酸分子が、前記第1の核酸配列に対して実質的に相補的な第2の核酸配列を備え、核酸分子の前記第2のセットが前記サンプル核酸分子ではない、ステップと、(iii)核酸分子の前記第1のセットを備える前記表面を核酸分子の前記第2のセットと接触させて、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも70%が核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる処理表面を生成するステップと、(iv)前記処理表面を少なくとも1時間にわたって保管するステップであって、核酸分子の前記第2のセットのうちの1つの核酸分子にハイブリダイズされる核酸分子の前記第1のセットのうちのそれぞれの核酸分子ごとに、前記第1の核酸配列が前記第2の核酸配列にハイブリダイズされ、前記第2の核酸配列にハイブリダイズされる前記第1の核酸配列が約40℃~60℃の間で少なくとも部分的に変性する、ステップとを含む方法を提供する。 In various aspects, the disclosure provides a method for storing a substrate having a surface coated with nucleic acid molecules, the method comprising the steps of: (i) providing a substrate having a surface having a first set of nucleic acid molecules immobilized thereon, wherein the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are configured to capture sample nucleic acid molecules derived from one or more nucleic acid samples, each nucleic acid molecule of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules comprising a first nucleic acid sequence; (ii) providing a second set of nucleic acid molecules, wherein each nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules comprises a second nucleic acid sequence substantially complementary to the first nucleic acid sequence, and wherein the second set of nucleic acid molecules are not the sample nucleic acid molecules; and (ii) i) contacting the surface comprising the first set of nucleic acid molecules with the second set of nucleic acid molecules to produce a treated surface on which at least 70% of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are hybridized to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules; and (iv) storing the treated surface for at least 1 hour, wherein for each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules hybridized to one nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules, the first nucleic acid sequence is hybridized to the second nucleic acid sequence and the first nucleic acid sequence hybridized to the second nucleic acid sequence is at least partially denatured between about 40°C and 60°C.

様々な態様において、本開示は、検体を検出又は分析するための方法において、(i)中心軸を備える開放基板を用意するステップであって、前記開放基板が、前記開放基板に隣接して固定された検体のアレイを備え、検体の前記アレイのうちの少なくとも1つの検体がプローブに結合される、ステップと、(ii)検出器システムを使用して前記開放基板の非線形走査を実行し、前記結合プローブからの少なくとも1つの信号又は信号変化を検出するステップであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第1の領域及び第2の領域を備え、前記第1の領域及び前記第2の領域が、(a)検体の前記アレイの異なるサブセットを備え、(b)前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、(c)前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第1の領域に配置され、前記開放基板と(1)前記ラインスキャンカメラ及び(2)前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、ステップとを含む方法を提供する。 In various aspects, the present disclosure provides a method for detecting or analyzing an analyte, comprising: (i) providing an open substrate having a central axis, the open substrate comprising an array of analytes fixed adjacent to the open substrate, at least one analyte of the array of analytes being bound to a probe; and (ii) performing a nonlinear scan of the open substrate using a detector system to detect at least one signal or signal change from the bound probe, the detector system comprising a line scan camera and an illumination source, the illumination source configured to generate an illumination region on the open substrate, the open substrate comprising a first region and a second region, the first region and the second region (a) comprising different subsets of the array of analytes, (b) being at different radial positions of the open substrate relative to the central axis, and (c) being spatially resolved by the detector system, the bound probe being disposed in the first region of the open substrate, and the nonlinear scan being performed during a relative nonlinear motion between the open substrate and one or both of (1) the line scan camera and (2) the illumination region.

様々な態様において、本開示は、検体検出又は分析のための装置において、検体のアレイが隣接して固定された開放基板を受けるように構成されるハウジングであって、検体の前記アレイのうちの少なくとも1つの検体がプローブに結合される、ハウジングと、検出器システムであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第1の領域及び第2の領域を備え、前記第1の領域及び前記第2の領域が、(a)固定された検体の前記アレイのサブセットを備え、(b)前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、(c)前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第1の領域に配置され、前記検出器システムが、前記開放基板の非線形走査を実行するとともに前記開放基板の前記第1の領域で前記結合プローブからの少なくとも1つの信号又は信号変化を検出するようにプログラムされ、前記開放基板と(1)前記ラインスキャンカメラ及び(2)前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、検出器システムとを備える装置を提供する。 In various aspects, the present disclosure provides an apparatus for analyte detection or analysis, comprising: a housing configured to receive an open substrate having an array of analytes fixed adjacent to it, at least one analyte of the array of analytes being bound to a probe; and a detector system, the detector system comprising a line scan camera and an illumination source, the illumination source configured to generate an illumination area on the open substrate, the open substrate comprising a first region and a second region, the first region and the second region (a) comprising a subset of the array of fixed analytes, (b) at different radial positions of the open substrate relative to the central axis, and (c) spatially resolved by the detector system, the binding probe being disposed in the first region of the open substrate, the detector system being programmed to perform a nonlinear scan of the open substrate and detect at least one signal or signal change from the binding probe in the first region of the open substrate, the nonlinear scan being performed during a relative nonlinear movement between the open substrate and one or both of (1) the line scan camera and (2) the illumination area.

様々な態様において、本開示は、実行されるときに1つ以上のコンピュータプロセッサに検体を検出又は分析するための方法を実施させる、持続性命令が記憶されて成るコンピュータ可読媒体であって、方法は、中心軸周りに開放基板を用意するステップであって、前記開放基板が、前記開放基板に隣接して固定された検体のアレイを備え、検体の前記アレイのうちの少なくとも1つの検体がプローブに結合される、ステップと、検出器システムを使用して前記開放基板の非線形走査を実行し、前記結合プローブからの少なくとも1つの信号又は信号変化を検出するステップであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第1の領域及び第2の領域を備え、前記第1の領域及び前記第2の領域が、(a)検体の前記アレイの異なるサブセットを備え、(b)前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、(c)前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第1の領域に配置され、前記開放基板と(1)前記ラインスキャンカメラ及び(2)前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、ステップとを含む、コンピュータ可読媒体を提供する。 In various aspects, the present disclosure provides a computer readable medium having stored thereon persistent instructions that, when executed, cause one or more computer processors to perform a method for detecting or analyzing analytes, the method including the steps of providing an open substrate about a central axis, the open substrate comprising an array of analytes fixed adjacent to the open substrate, at least one analyte of the array of analytes being bound to a probe, and performing a non-linear scan of the open substrate using a detector system to detect at least one signal or signal change from the bound probe, the detector system including a line scan camera and an illuminator. A computer-readable medium is provided, the computer-readable medium comprising: an illumination source configured to generate an illumination region on the open substrate, the open substrate comprising a first region and a second region, the first region and the second region (a) comprising different subsets of the array of analytes, (b) being at different radial positions of the open substrate relative to the central axis, and (c) being spatially resolved by the detector system, the coupling probe being positioned in the first region of the open substrate, and the nonlinear scanning being performed during a relative nonlinear motion between the open substrate and one or both of (1) the line scan camera and (2) the illumination region.

様々な態様において、本開示は、核酸サンプル処理のための方法において、(i)核酸分子の第1のセットを含む第1の供給源と、核酸分子の第2のセットを含む第2の供給源とを用意するステップであって、前記第1の供給源が前記第2の供給源とは異なる、ステップと、(ii)核酸分子の前記第1のセットを前記第1の供給源から基板へと方向付けて、前記基板に隣接する第1のアレイにおける固定された核酸分子の前記第1のセットをもたらす、ステップと、(iii)前記基板を撮像して、前記基板に隣接する前記第1のアレイを伴う前記基板上の位置の第1のセットを識別する、ステップと、(iv)核酸分子の前記第2のセットを前記第2の供給源から前記基板へと方向付けて、前記基板に隣接する第2のアレイにおける固定された核酸分子の前記第2のセットをもたらす、ステップであって、前記第2のアレイが前記第1のアレイとは異なる、ステップと、(v)前記基板を撮像して、前記基板に隣接する前記第2のアレイを伴う前記基板上の位置の第2のセットを識別する、ステップと、(vi)(a)前記第1のアレイ及び前記第2のアレイから検出される信号、及び、(b)前記信号が検出される位置を使用して、(1)前記第1の供給源を用いて核酸分子又はその配列の前記第1のセットを識別する、及び、(2)前記第2の供給源を用いて核酸分子又はその配列の前記第2のセットを識別するステップとを含み、位置の前記第1のセット及び位置の前記第2のセットがそれぞれ少なくとも1,000,000個の位置を備える、方法を提供する。 In various aspects, the disclosure provides a method for processing a nucleic acid sample, comprising: (i) providing a first source including a first set of nucleic acid molecules and a second source including a second set of nucleic acid molecules, the first source being different from the second source; (ii) directing the first set of nucleic acid molecules from the first source to a substrate to result in the first set of immobilized nucleic acid molecules in a first array adjacent to the substrate; (iii) imaging the substrate to identify a first set of locations on the substrate with the first array adjacent to the substrate; and (iv) directing the second set of nucleic acid molecules from the second source to the substrate to result in the first set of immobilized nucleic acid molecules in a second array adjacent to the substrate. (v) imaging the substrate to identify a second set of locations on the substrate with the second array adjacent to the substrate, the second array being different from the first array; and (vi) (a) using signals detected from the first array and the second array, and (b) the locations at which the signals are detected, (1) identifying the first set of nucleic acid molecules or sequences thereof using the first source, and (2) identifying the second set of nucleic acid molecules or sequences thereof using the second source, wherein the first set of locations and the second set of locations each comprise at least 1,000,000 locations.

様々な態様において、本開示は、表面を走査するための方法において、(i)走査システムを使用して表面の一部を含む走査視野を走査するステップであって、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を有する、ステップと、(ii)(a)表面を該表面の回転軸を中心に回転させるとともに、(b)走査視野に対する表面の並進前、並進中、又は、並進後に、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を実質的に維持するように走査視野を該走査視野の回転軸を中心に回転させるステップとを含む方法を提供する。 In various aspects, the present disclosure provides a method for scanning a surface, the method comprising: (i) scanning a scan field including a portion of the surface using a scanning system, the scan field being directional with respect to an axis of rotation of the surface; and (ii) (a) rotating the surface about the axis of rotation of the surface and (b) rotating the scan field about the axis of rotation of the scan field such that the scan field substantially maintains its directional orientation with respect to the axis of rotation of the surface before, during, or after translation of the surface relative to the scan field.

様々な態様において、本開示は、表面の一部を含む走査視野を走査するように構成されるスキャナであって、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を有する、スキャナと、表面及び走査視野の互いに対する並進前、並進中、又は、並進後に表面の回転軸に対する走査視野の方向性を実質的維持するために(i)表面の回転軸を中心とする表面の回転、及び、(ii)走査視野の回転軸を中心とする走査視野の回転を指示するように構成されるコントローラと、を備えるシステムを提供する。 In various aspects, the present disclosure provides a system comprising: a scanner configured to scan a scan field that includes a portion of a surface, the scan field being directional relative to an axis of rotation of the surface; and a controller configured to direct (i) a rotation of the surface about the axis of rotation of the surface, and (ii) a rotation of the scan field about the axis of rotation of the scan field, to substantially maintain the orientation of the scan field relative to the axis of rotation of the surface before, during, or after translation of the surface and the scan field relative to one another.

様々な態様において、本開示は、生体物質を分析するための方法において、(i)(a)前記生体物質を有する表面を備える基板であって、前記表面が周囲温度よりも高い第1の温度にある、基板と、(b)前記表面と光学的に連通している光学撮像対物レンズであって、前記光学撮像対物レンズが、前記第1の温度と前記周囲温度との間の温度勾配を含み、前記光学撮像対物レンズが、(1)前記表面と接触している浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬される第1の光学素子と、(2)少なくとも前記第1の光学素子を介して前記表面と光学的に連通している第2の光学素子とを備え、前記第2の光学素子が、前記第1の温度とは異なる第2の温度以下に維持される、光学撮像対物レンズと、を備える装置を作動させるステップと、(ii)前記光学撮像対物レンズを使用して、前記生体物質を有する前記表面から信号を収集するステップとを含む方法を提供する。 In various aspects, the present disclosure provides a method for analyzing biological material, the method comprising: (i) operating an apparatus comprising: (a) a substrate having a surface bearing the biological material, the surface being at a first temperature higher than an ambient temperature; and (b) an optical imaging objective in optical communication with the surface, the optical imaging objective comprising: (1) a first optical element at least partially immersed in an immersion fluid in contact with the surface; and (2) a second optical element in optical communication with the surface through at least the first optical element, the second optical element being maintained at or below a second temperature different from the first temperature; and (ii) collecting a signal from the surface bearing the biological material using the optical imaging objective.

様々な態様において、本開示は、生体物質を分析するためのシステムにおいて、前記生体物質を有する表面を備える基板を支持するように構成されるプラットフォームであって、前記基板が前記プラットフォームによって支持されるときに周囲温度よりも高い第1の温度になるように前記表面が構成される、プラットフォームと、前記基板が前記プラットフォームによって支持されるときに前記表面と光学的に連通するように構成される光学撮像対物レンズであって、前記光学撮像対物レンズが、前記第1の温度と前記周囲温度との間の温度勾配を含むように構成され、前記光学撮像対物レンズが、(1)前記表面と接触する浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬されるように構成される第1の光学素子、及び、(2)少なくとも前記第1の光学素子を介して前記表面と光学的に連通する第2の光学素子を備え、前記第2の光学素子が、前記第1の温度とは異なる第2の温度以下に維持されるように構成される、光学撮像対物レンズと、少なくとも前記光学撮像対物レンズを使用して前記生体物質を有する前記表面からの信号の収集を指示するように個別に又は共同でプログラムされる1つ以上のコンピュータプロセッサとを備えるシステムを提供する。 In various aspects, the present disclosure provides a system for analyzing biological material, comprising: a platform configured to support a substrate having a surface having the biological material, the surface being configured to have a first temperature higher than an ambient temperature when the substrate is supported by the platform; an optical imaging objective configured to be in optical communication with the surface when the substrate is supported by the platform, the optical imaging objective configured to include a temperature gradient between the first temperature and the ambient temperature, the optical imaging objective comprising (1) a first optical element configured to be at least partially immersed in an immersion fluid in contact with the surface, and (2) a second optical element in optical communication with the surface through at least the first optical element, the second optical element configured to be maintained at or below a second temperature different from the first temperature; and one or more computer processors individually or jointly programmed to direct collection of a signal from the surface having the biological material using at least the optical imaging objective.

本開示の他の態様は、1つ以上のコンピュータプロセッサによる実行時に、先の方法又は本明細書中の他の場所の方法のいずれかを実施する機械実行可能なコードを備える持続性コンピュータ可読媒体を提供する。 Another aspect of the present disclosure provides a non-transitory computer-readable medium comprising machine-executable code that, when executed by one or more computer processors, performs any of the preceding methods or methods elsewhere herein.

本開示の他の態様は、1つ以上のコンピュータプロセッサ及び該プロセッサに結合されるコンピュータメモリを備えるシステムを提供する。コンピュータメモリは、1つ以上のコンピュータプロセッサによる実行時に、先の方法又は本明細書中の他の場所の方法のいずれかを実施する機械実行可能コードを備える。 Another aspect of the present disclosure provides a system comprising one or more computer processors and a computer memory coupled to the processors. The computer memory comprises machine executable code that, when executed by the one or more computer processors, performs any of the preceding methods or methods elsewhere herein.

本開示の更なる態様及び利点は、本開示の単なる例示的な実施形態が示されて記載されるにすぎない以下の詳細な説明から当業者に容易に明らかになる。理解されるように、本開示は、他の異なる実施形態が可能であり、また、その幾つかの詳細は、全てが本開示から逸脱することなく、様々な自明な点で変更が可能である。したがって、図面及び説明は、本質的に例示とみなされるべきであり、限定的であるとみなされるべきでない。 Further aspects and advantages of the present disclosure will become readily apparent to those skilled in the art from the following detailed description, in which merely exemplary embodiments of the present disclosure are shown and described. As will be understood, the present disclosure is capable of other and different embodiments, and its several details are capable of modifications in various obvious respects, all without departing from the present disclosure. Accordingly, the drawings and description are to be regarded as illustrative in nature, and not as restrictive.

参照による組み入れ
この明細書中で言及される全ての刊行物、特許、及び、特許出願は、あたかもそれぞれの個々の刊行物、特許、又は、特許出願が参照により組み入れられるべく具体的にかつ個別に示唆されたと同じ程度に参照により本願に組み入れられる。参照により組み入れられる刊行物及び特許又は特許出願が明細書中に含まれる開示と矛盾する程度まで、明細書は、任意のそのような矛盾する資料よりも優先する及び/又は優ることを意図している。
INCORPORATION BY REFERENCE All publications, patents, and patent applications mentioned in this specification are incorporated herein by reference to the same extent as if each individual publication, patent, or patent application was specifically and individually indicated to be incorporated by reference. To the extent that the publications and patents or patent applications incorporated by reference conflict with a disclosure contained in the specification, the specification is intended to take precedence and/or supersede any such conflicting material.

本発明の新規の特徴が添付の特許請求の範囲に詳細に記載される。本発明の特徴及び利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を記載する以下の詳細な説明及び添付図面(本明細書中の「図」及び「FIG」も)を参照することによって得られ、添付図面は以下の通りである。 The novel features of the present invention are set forth with particularity in the appended claims. A better understanding of the features and advantages of the present invention can be obtained by reference to the following detailed description that sets forth illustrative embodiments in which the principles of the invention are utilized and the accompanying drawings (also referred to herein as "FIGS" and "FIGS"), in which:

本明細書中で与えられる方法を実施するようにプログラムされる或いはさもなければ構成されるコンピュー制御タシステムを示す。1 illustrates a computer controlled system that is programmed or otherwise configured to carry out the methods provided herein. 核酸分子を配列決定するための方法の一例におけるフローチャートを示す。1 shows a flow chart of an example of a method for sequencing a nucleic acid molecule. 核酸分子を配列決定するためのシステムを示す。1 shows a system for sequencing a nucleic acid molecule. 第1の垂直レベルで核酸分子を配列決定するためのシステムを示す。1 shows a system for sequencing a nucleic acid molecule at a first vertical level. 第2の垂直レベルで核酸分子を配列決定するためのシステムを示す。1 shows a system for sequencing nucleic acid molecules at a second vertical level. 流体流路のアレイを使用して核酸分子を配列決定するためのシステムの第1の例を示す。1 shows a first example of a system for sequencing nucleic acid molecules using an array of fluidic channels. 流体流路のアレイを使用して核酸分子を配列決定するためのシステムの第2の例を示す。1 shows a second example of a system for sequencing nucleic acid molecules using an array of fluidic channels. 核酸分子を配列決定するためのコンピュータ化されたシステムを示す図である。FIG. 1 illustrates a computerized system for sequencing nucleic acid molecules. 開放基板システムにおける異なる環境条件を伴うシステムを示す。1 illustrates a system with different environmental conditions in an open substrate system. ラインスキャンカメラにおける方式を示し、時間遅延積分(TDI)ラインスキャンカメラにおける画素の行を示す。1 shows a scheme for a line scan camera, and illustrates rows of pixels in a time delay integration (TDI) line scan camera. ラインスキャンカメラにおける方式を示し、赤色(R)画素、緑色(G)画素、及び、青色(B)画素を含むカラーラインスキャンカメラにおけるトリリニア画素方式を示す。1 shows a scheme for a line scan camera, and shows a trilinear pixel scheme for a color line scan camera including red (R), green (G), and blue (B) pixels. ラインスキャンカメラにおける方式を示し、赤色画素、緑色画素、及び、青色画素を含むカラーラインスキャンカメラにおけるバイリニア画素方式を示す。1 shows a scheme for a line scan camera, and a bilinear pixel scheme for a color line scan camera including red, green, and blue pixels. ラインスキャンカメラにおける方式を示し、赤色画素、緑色画素、及び、青色画素を含むカラーラインスキャンカメラにおけるバイリニア画素方式を示す。1 shows a scheme for a line scan camera, and a bilinear pixel scheme for a color line scan camera including red, green, and blue pixels. 基板の回転動作中の基板の連続領域走査のための光学系を示す図である。FIG. 2 shows an optical system for scanning successive areas of a substrate during rotational movement of the substrate. 調整された光学歪みを使用して基板の回転動作中に基板を撮像するための光学系を示す。1 shows an optical system for imaging a substrate during a rotational movement of the substrate using tailored optical distortion. 調整された光学歪みを使用して基板の回転動作中に基板を撮像するための光学系を示す。1 shows an optical system for imaging a substrate during a rotational movement of the substrate using tailored optical distortion. 円柱レンズを使用して誘発された調整された光学歪みの一例を示す。1 shows an example of tailored optical distortion induced using a cylindrical lens. レーザ線を与えるためにレーザビームを拡大するための方式を概略的に示す。1 illustrates diagrammatically a scheme for expanding a laser beam to provide a laser line; レーザ線を与えるためにレーザビームを拡大するための方式を概略的に示す。1 illustrates diagrammatically a scheme for expanding a laser beam to provide a laser line; レーザビームを成形するための光学系を示す。1 shows an optical system for shaping a laser beam. 開放基板に結合された材料によって放出される信号を検出するための方式を示し、開放基板が回転して検出中に検出器システムが静止したままである方式を示す。1 illustrates a scheme for detecting a signal emitted by a material bound to an open substrate, where the open substrate rotates and the detector system remains stationary during detection. 開放基板に結合された材料によって放出される信号を検出するための方式を示し、開放基板が静止したままであって検出中に検出器システムが回転する方式を示す。1 illustrates a scheme for detecting a signal emitted by a material bound to an open substrate, where the open substrate remains stationary and the detector system rotates during detection. 開放基板に結合された材料によって放出される信号を検出するための方式を示し、開放基板への溶液の送出及び分散中に開放基板が回転する(左パネル)とともに回転検出器システムによる検出中に開放基板が静止したままである(右パネル)方式を示す。1 shows a scheme for detecting a signal emitted by a material bound to an open substrate, in which the open substrate rotates during delivery and dispersion of a solution onto the open substrate (left panel) and remains stationary during detection by a rotating detector system (right panel). 交互配置された螺旋状撮像スキャンの第1の例を示す。1 shows a first example of an interleaved spiral imaging scan. 交互配置された撮像スキャンの第2の例を示す。13 shows a second example of interleaved imaging scans. ネスト化された撮像スキャンの一例を示す。1 illustrates an example of a nested imaging scan. ネスト化された円形撮像スキャンの構成を示す。1 illustrates a nested circular imaging scan configuration. 浸漬光学系の断面図を示す。1 shows a cross-sectional view of an immersion optical system. 光学撮像中の典型的な温度勾配を概略的に示す。1 illustrates a schematic of a typical temperature gradient during optical imaging. 基板の温度を調節するための典型的な方法を概略的に示す。1 illustrates a schematic of an exemplary method for adjusting the temperature of a substrate. 基板の温度を調節するための典型的な方法を概略的に示す。1 illustrates a schematic of an exemplary method for adjusting the temperature of a substrate. 基板の温度を調節するための典型的な方法を概略的に示す。1 illustrates a schematic of an exemplary method for adjusting the temperature of a substrate. 基板の温度を調節するための典型的な方法を概略的に示す。1 illustrates a schematic of an exemplary method for adjusting the temperature of a substrate. 基板の温度を調節するための典型的な方法を概略的に示す。1 illustrates a schematic of an exemplary method for adjusting the temperature of a substrate. 流体中の気泡形成を概略的に示す。1 illustrates a schematic of bubble formation in a fluid; 光学撮像システム用のアダプタを概略的に示す。1 illustrates a schematic representation of an adapter for an optical imaging system. 流体が分注された状態の基板を示す、気泡を移動させる典型的な方法を概略的に示す。1A-1C show schematic diagrams of an exemplary method of displacing a gas bubble, showing a substrate with fluid dispensed thereon; 流体と接触している光学撮像対物レンズを示す、気泡を移動させる典型的な方法を概略的に示す。1 illustrates a schematic of an exemplary method for displacing a gas bubble, showing an optical imaging objective in contact with a fluid. 基板上に浸漬流体を分注して除去するための方法を概略的に示す。1 illustrates generally a method for dispensing and removing immersion fluid onto a substrate. 気泡を捕捉するための方法及び光学撮像対物レンズ用の典型的なアダプタを概略的に示す。1 illustrates a schematic representation of a method for trapping air bubbles and a typical adapter for an optical imaging objective. 気泡を捕捉するための方法及び光学撮像対物レンズ用の典型的なアダプタを概略的に示す。1 illustrates a schematic representation of a method for trapping air bubbles and a typical adapter for an optical imaging objective. 固定軸基板と、移動する流体及び光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。1 shows the architecture for a system with a fixed axis substrate and moving fluid and optical elements. 並進軸基板と、静止する流体及び光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。1 shows the architecture for a system with a translational axis substrate and stationary fluidic and optical elements. 複数の固定基板と、移動する流体及び光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。1 shows an architecture for a system with multiple stationary substrates and moving fluidic and optical elements. 回転ステージ上の複数の移動基板と、静止する流体及び光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。1 shows the architecture for a system with multiple moving substrates on a rotating stage and stationary fluidic and optical elements. 複数の固定基板及び移動する光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。1 shows an architecture for a system with multiple fixed substrates and moving optical elements. 複数の移動基板と、静止する流体及び光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。1 shows an architecture for a system with multiple moving substrates and stationary fluidic and optical elements. 複数の移動基板と、静止する流体及び光学素子とを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。1 shows an architecture for a system with multiple moving substrates and stationary fluidic and optical elements. 複数の処理ベイ間で移動される複数の基板を備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。1 illustrates an architecture for a system with multiple substrates being moved between multiple processing bays. 並進軸及び回転軸を共有して走査するとともに視野を独立して回転させる複数の撮像ヘッドを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。1 shows an architecture for a system with multiple imaging heads that share translation and rotation axes for scanning and independently rotate the field of view. 並進軸及び回転軸を共有して走査するとともに視野を独立して回転させる複数の撮像ヘッドを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。1 shows an architecture for a system with multiple imaging heads that share translation and rotation axes for scanning and independently rotate the field of view. 共有光学検出システムにより走査する複数のスピンドルを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。1 shows the architecture for a system with multiple spindles scanned by a shared optical detection system. 複数の回転スピンドルを備えるシステムにおけるアーキテクチャを示す。1 shows an architecture for a system with multiple rotating spindles. 検体を処理するための方法の一例におけるフローチャートを示す。1 shows a flow chart of an example method for processing a specimen. 検体を単離するためのシステムの第1の例を示す図である。及びFIG. 1 shows a first example of a system for isolating an analyte; 検体を単離するためのシステムの第2の例を示す。2 shows a second example of a system for isolating an analyte. 走査中の速度勾配を補償するための制御システムの例を示す。1 shows an example of a control system for compensating for velocity gradients during scanning. 基板の回転軸の同じ側に位置された2つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。1 shows the movement of a substrate relative to two imaging heads positioned on the same side of the substrate's axis of rotation. 基板の回転軸の両側に位置される2つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。1 shows the movement of a substrate relative to two imaging heads positioned on either side of the substrate's axis of rotation. 3つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。The movement of the substrate relative to the three imaging heads is shown. 4つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。The movement of the substrate relative to the four imaging heads is shown. 4つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。The movement of the substrate relative to the four imaging heads is shown. 4つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。The movement of the substrate relative to the four imaging heads is shown. 4つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。The movement of the substrate relative to the four imaging heads is shown. 基板の回転軸の同じ側に位置される2つの撮像ヘッドの連続するリング経路を示す。1 shows successive ring paths of two imaging heads positioned on the same side of the rotation axis of the substrate. 基板の回転軸の両側に位置される2つの撮像ヘッドの連続するリング経路を示す。1 shows a successive ring path of two imaging heads positioned on either side of the axis of rotation of the substrate. 基板の回転軸の同じ側に位置される2つの撮像ヘッドの千鳥状のリング経路を示す。1 shows staggered ring paths for two imaging heads positioned on the same side of the substrate's axis of rotation. 基板の回転軸の両側に位置される2つの撮像ヘッドの千鳥状のリング経路を示す。1 shows a staggered ring path of two imaging heads positioned on either side of the axis of rotation of the substrate. 基板の非径方向動作に起因する撮像ヘッドの回転走査方向を示す。13 illustrates the rotational scan direction of the imaging head resulting from non-radial motion of the substrate. 基板の非径方向動作に起因する撮像ヘッドの回転走査方向を示す。13 illustrates the rotational scan direction of the imaging head resulting from non-radial motion of the substrate. 検体検出又は検体分析のための方法の一例におけるフローチャートを示す。1 shows a flow chart of an example method for analyte detection or analysis. 表面の回転軸及び相対並進並びに撮像視野の回転軸を概略的に示す。The axes of rotation and relative translation of the surface and the imaging field of view are shown diagrammatically. 撮像視野を回転させるための光学系を概略的に示す。2 shows a schematic of an optical system for rotating the imaging field of view. 撮像視野を回転させるための光学系を概略的に示す。1 shows a schematic of an optical system for rotating the imaging field of view. 撮像視野を回転させるための光学系を概略的に示す。1 shows a schematic of an optical system for rotating the imaging field of view. 最適な走査効率のための撮像ヘッドの位置決めの一例を示す。1 illustrates an example of imaging head positioning for optimal scanning efficiency. 最適な走査効率のための撮像ヘッドの位置決めの一例を示す。1 illustrates an example of imaging head positioning for optimal scanning efficiency. 最適な走査効率のための撮像ヘッドの位置決めの一例を示す。1 illustrates an example of imaging head positioning for optimal scanning efficiency. 生物学的検体を処理するための方法を概略的に示す。1 illustrates a schematic of a method for processing a biological sample. 生物学的検体を処理するための方法を概略的に示す。1 illustrates a schematic of a method for processing a biological sample. 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。3 shows different examples of cross-sectional surface profiles of a substrate. 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。3 shows different examples of cross-sectional surface profiles of a substrate. 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。3 shows different examples of cross-sectional surface profiles of a substrate. 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。3 shows different examples of cross-sectional surface profiles of a substrate. 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。3 shows different examples of cross-sectional surface profiles of a substrate. 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。3 shows different examples of cross-sectional surface profiles of a substrate. 基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。3 shows different examples of cross-sectional surface profiles of a substrate. オリゴヌクレオチド被覆表面を核酸汚染物質に対して耐性があるようにする方法を示す。A method is presented for rendering oligonucleotide-coated surfaces resistant to nucleic acid contaminants. オリゴヌクレオチド被覆表面を核酸汚染物質に対して耐性があるようにする方法を示す。A method is presented for rendering oligonucleotide-coated surfaces resistant to nucleic acid contaminants. オリゴヌクレオチド被覆表面を核酸汚染物質に対して耐性があるようにする方法を示す。A method is presented for rendering oligonucleotide-coated surfaces resistant to nucleic acid contaminants. オリゴヌクレオチド被覆表面を核酸汚染物質に対して耐性があるようにする方法を示す。A method is presented for rendering oligonucleotide-coated surfaces resistant to nucleic acid contaminants. 空間装填方式の一例を示す。An example of a space loading method is shown below. 空間装填方式の他の例を示す。Another example of the space loading method is shown. 多重サンプル処理方式を示す。A multiple sample processing method is shown. 典型的な光学レイアウトを概略的に示す。1 shows a schematic diagram of a typical optical layout. 検体が固定されて成る基板を撮像することによって生成される画像の一例を示す。1 shows an example of an image generated by imaging a substrate on which an analyte is immobilized. 診断手順から得られたデータの一例を示す。1 shows an example of data obtained from a diagnostic procedure. 診断手順のデータの例を示す。パネルA~Fは、異なる個別にアドレス可能な位置で走査された画像に関して計算された診断メトリックの空間プロットを示す。Example data from a diagnostic procedure is shown: Panels A-F show spatial plots of diagnostic metrics calculated for images scanned at different individually addressable locations. フローベースの配列決定のデータの例を示す。1 shows an example of flow-based sequencing data. 処理された画像からの典型的なデータを示す。Representative data from a processed image is shown. 処理された画像からの典型的なデータを示す。Representative data from a processed image is shown. アラインメントされたゲノムリードのプロットを示す。A plot of aligned genomic reads is shown. 基準ゲノムにわたるアラインメントされたカバレッジ分布を示す。The aligned coverage distribution across the reference genome is shown. 流体バリアを維持するバリアシステムの部分断面図を示す。1 shows a partial cross-sectional view of a barrier system that maintains a fluid barrier. 図47Aのバリアシステムのチャンバの斜視図を示す。FIG. 47B shows a perspective view of a chamber of the barrier system of FIG. 47A. サンプル又は試薬を基板上に螺旋状に装填するためのシステム及び方法を示す。SUMMARY OF THE DISCLOSURE A system and method for spirally loading a sample or reagent onto a substrate is presented. ビーズの六角形格子を伴う基板の典型的なコーティングを示す。1 shows a typical coating of a substrate with a hexagonal lattice of beads. ビーズを基板上に装填するための方法を示し、ビーズを基板の特定の領域に装填する方法を示す。A method for loading beads onto a substrate is provided, and a method for loading beads into specific areas of a substrate is provided. ビーズを基板上に装填するための方法を示し、ビーズのサブセットを基板の特定の領域に装填するための方法を示す。Methods are provided for loading beads onto a substrate, and methods are provided for loading subsets of beads onto specific regions of a substrate. サンプル又は試薬を開放基板上に螺旋状に装填する方法を示す。1 shows a method for spirally loading a sample or reagent onto an open substrate.

本発明の様々な実施形態を本明細書中で示して説明してきたが、当業者に明らかなように、そのような実施形態は単なる一例として与えられる。本発明から逸脱することなく、多くの変形、変更、及び、置換は当業者に想起し得る。本明細書中に記載される発明の実施形態の様々な代替案を使用できることが理解されるべきである。 While various embodiments of the invention have been shown and described herein, it will be apparent to those skilled in the art that such embodiments are provided by way of example only. Many variations, changes, and substitutions may occur to those skilled in the art without departing from the invention. It should be understood that various alternatives to the embodiments of the invention described herein may be used.

本明細書で使用される「検体を処理する」という用語は、一般に、1つ以上のサンプル物質との相互作用の1つ以上の段階を指す。検体を処理することは、化学反応、生化学反応、酵素反応、ハイブリダイゼーション反応、重合反応、物理反応、任意の他の反応、又はそれらの組合せを、検体の存在下又は上で行うことを含み得る。検体の処理は、検体の物理的及び/又は化学的操作を含み得る。例えば、検体の処理は、化学的変化もしくは物理的変化の検出、材料、原子もしくは分子の追加もしくは減算、分子の確認、蛍光標識の存在の検出、フォルスター共鳴エネルギー移動(FRET)相互作用の検出、又は蛍光の不在の推論を含み得る。「検体」という用語は、分子、細胞、生物学的粒子、又は生物を指し得る。幾つかの例では、分子は、生物学的サンプルから得られるか又はそれに由来する核酸分子、抗体、抗原、ペプチド、タンパク質、又は他の生物学的分子であり得る。検体は、細胞又は生物などの生物学的サンプルに由来し得る、及び/又はそれに由来し得る。検体は合成であってもよい。 The term "processing an analyte" as used herein generally refers to one or more stages of interaction with one or more sample substances. Processing an analyte may include performing a chemical reaction, a biochemical reaction, an enzymatic reaction, a hybridization reaction, a polymerization reaction, a physical reaction, any other reaction, or a combination thereof, in the presence or on the analyte. Processing an analyte may include physical and/or chemical manipulation of the analyte. For example, processing an analyte may include detecting a chemical or physical change, adding or subtracting a material, atom or molecule, identifying a molecule, detecting the presence of a fluorescent label, detecting a Forster Resonance Energy Transfer (FRET) interaction, or inferring the absence of fluorescence. The term "analyte" may refer to a molecule, a cell, a biological particle, or an organism. In some examples, a molecule may be a nucleic acid molecule, an antibody, an antigen, a peptide, a protein, or other biological molecule obtained or derived from a biological sample. An analyte may be derived from and/or from a biological sample, such as a cell or organism. An analyte may be synthetic.

本明細書中で使用される「配列決定」という用語は、一般に、核分子などの生体分子の配列を生成又は同定するプロセスを指す。そのような配列は、核酸塩基の配列(例えば、核酸塩基)を含み得る核酸配列であってもよい。配列決定は、例えば、一分子配列決定又は合成による配列決定であり得る。配列決定は、フローセル又は1つ以上のビーズなどの担体上に固定された鋳型核酸分子を使用して実施され得る。 As used herein, the term "sequencing" generally refers to the process of generating or identifying a sequence of a biomolecule, such as a nucleic acid molecule. Such a sequence may be a nucleic acid sequence, which may include a sequence of nucleobases (e.g., nucleobases). Sequencing may be, for example, single molecule sequencing or sequencing by synthesis. Sequencing may be performed using a template nucleic acid molecule immobilized on a support, such as a flow cell or one or more beads.

本明細書で使用される「生物学的サンプル」という用語は、一般に、被検体又は試料からの任意のサンプルを指す。生物学的サンプルは、被検体又は試料からの流体又は組織であり得る。流体は、血液(例えば、全血)、唾液、尿、又は汗であり得る。組織は、臓器(例えば、肝臓、肺又は甲状腺)、又は例えば腫瘍などの細胞材料の塊に由来し得る。生物学的サンプルは、糞便サンプル、細胞の集合体(例えば、頬スワブ)、又は毛髪サンプルであり得る。生物学的サンプルは、無細胞又は細胞サンプルであり得る。生物学的サンプルの例としては、核酸分子、アミノ酸、ポリペプチド、タンパク質、炭水化物、脂肪又はウイルスが挙げられる。一例では、生物学的サンプルは、デオキシリボ核酸(DNA)及び/又はリボ核酸(RNA)などの1つ以上の核酸分子を含む核酸サンプルである。核酸分子は、無細胞又は無細胞核酸分子、例えば無細胞DNA又は無細胞RNAであり得る。核酸分子は、ヒト、哺乳動物、非ヒト哺乳動物、類人猿、サル、チンパンジー、爬虫類、両生類、鳥類、又は植物源を含む様々な源に由来し得る。更に、サンプルは、限定されないが、血液、血清、血漿、硝子体、痰、尿、涙、汗、唾液、精液、粘膜排泄物、粘液、脊髄液、羊水、リンパ液などを含む無細胞配列を含む様々な動物体液から抽出され得る。無細胞ポリヌクレオチドは、起源が胎児であってもよく(妊娠している被検体から採取された流体を介して)、又は被検体自体の組織に由来してもよい。 The term "biological sample" as used herein generally refers to any sample from a subject or specimen. A biological sample can be a fluid or tissue from a subject or specimen. A fluid can be blood (e.g., whole blood), saliva, urine, or sweat. A tissue can be from an organ (e.g., liver, lung, or thyroid), or a mass of cellular material, such as a tumor. A biological sample can be a fecal sample, a collection of cells (e.g., a buccal swab), or a hair sample. A biological sample can be acellular or cellular sample. Examples of biological samples include nucleic acid molecules, amino acids, polypeptides, proteins, carbohydrates, fats, or viruses. In one example, a biological sample is a nucleic acid sample that includes one or more nucleic acid molecules, such as deoxyribonucleic acid (DNA) and/or ribonucleic acid (RNA). The nucleic acid molecule can be acellular or acellular nucleic acid molecule, such as cell-free DNA or cell-free RNA. The nucleic acid molecule can be from a variety of sources, including human, mammalian, non-human mammalian, ape, monkey, chimpanzee, reptile, amphibian, avian, or plant sources. Additionally, samples may be extracted from a variety of animal bodily fluids containing cell-free sequences, including, but not limited to, blood, serum, plasma, vitreous, sputum, urine, tears, sweat, saliva, semen, mucosal excretions, mucus, spinal fluid, amniotic fluid, lymphatic fluid, etc. Cell-free polynucleotides may be fetal in origin (via fluids taken from a pregnant subject) or derived from the subject's own tissues.

本明細書で使用される「被検体」という用語は、一般に、生物学的サンプルが得られる個体を指す。被検体は、哺乳動物又は非哺乳動物であり得る。被検体は、サル、イヌ、ネコ、鳥、又はげっ歯類などの動物であり得る。被検体はヒトであり得る。被検体は患者であってもよい。被検体は、疾患の症状を呈している可能性がある。被検体は症候性であり得る。被検体は治療を受けている可能性がある。被検体は治療を受けていない可能性がある。被検体は、癌(例えば、乳癌、結腸直腸癌、脳癌、白血病、肺癌、皮膚癌、肝臓癌、膵臓癌、リンパ腫、食道癌又は子宮頸癌)又は感染性疾患などの疾患又は障害を有してもよく又は有すると疑われてもよい。被検体は、軟骨無形成症、アルファ-1抗トリプシン欠損症、抗リン脂質症候群、自閉症、常染色体優性多発性嚢胞腎疾患、シャルコー・マリー・トゥース、クリ・デュ・チャット、クローン病、嚢胞性線維症、デルカム病、ダウン症候群、デュアン症候群、デュシェンヌ型筋ジストロフィー、第V因子ライデン型血小板増加症、家族性高コレステロール血症、家族性地中海熱、脆弱x症候群、ゴーシェ病、ヘモクロマトーシス、血友病、全前脳脊髄症、ハンチントン病、クラインフェルター症候群、マルファン症候群、筋緊張性ジストロフィー、神経線維腫症、Noonan症候群、骨形成不全症、パーキンソン病、フェニルケトン尿症、ポーランド異常、ポルフィリン、早老症、網膜色素変性、重症複合免疫不全、鎌状鎌状鎌状赤血球症、筋萎縮症、筋萎縮症、サラセミア、トリメチルアミン尿症、ターナー症候群、軟口蓋心顔面症候群、WAGR症候群、又は、ウィルソン病などの遺伝性疾患を有してもよく又は有すると疑われてもよい。 The term "subject" as used herein generally refers to an individual from whom a biological sample is obtained. The subject may be a mammal or a non-mammal. The subject may be an animal, such as a monkey, dog, cat, bird, or rodent. The subject may be a human. The subject may be a patient. The subject may be exhibiting symptoms of a disease. The subject may be symptomatic. The subject may be undergoing treatment. The subject may not be undergoing treatment. The subject may have or be suspected of having a disease or disorder, such as cancer (e.g., breast cancer, colorectal cancer, brain cancer, leukemia, lung cancer, skin cancer, liver cancer, pancreatic cancer, lymphoma, esophageal cancer, or cervical cancer) or an infectious disease. Subjects may have a medical condition such as achondroplasia, alpha-1 antitrypsin deficiency, antiphospholipid syndrome, autism, autosomal dominant polycystic kidney disease, Charcot-Marie-Tooth, Cri du Chat, Crohn's disease, cystic fibrosis, Delcam's disease, Down's syndrome, Duane's syndrome, Duchenne muscular dystrophy, factor V Leiden thrombocytosis, familial hypercholesterolemia, familial Mediterranean fever, fragile x syndrome, Gaucher's disease, hemochromatosis, hemophilia, holoprosencephalomyelopathy, Huntington's disease, Chlamydia trachomatis ... The patient may have or be suspected of having a genetic disorder such as Reinfelter's syndrome, Marfan syndrome, myotonic dystrophy, neurofibromatosis, Noonan syndrome, osteogenesis imperfecta, Parkinson's disease, phenylketonuria, Poland anomaly, porphyria, progeria, retinitis pigmentosa, severe combined immunodeficiency, sickle cell disease, muscular dystrophy, thalassemia, trimethylaminuria, Turner syndrome, velar cardiofacial syndrome, WAGR syndrome, or Wilson's disease.

本明細書で使用される「核酸」、「核酸分子」、「核酸配列」、「核酸断片」、「オリゴヌクレオチド」及び「ポリヌクレオチド」という用語は、一般に、デオキシリボヌクレオチドもしくはデオキシリボ核酸(DNA)もしくはリボヌクレオチドもしくはリボ核酸(RNA)、又はそれらの類似体など、様々な長さを有し得るポリヌクレオチドを指す。核酸の非限定的な例としては、DNA、RNA、ゲノムDNA又は合成DNA/RNA又は遺伝子もしくは遺伝子フラグメントのコード領域又は非コード領域、連結分析から定義される複数の遺伝子座(1つの遺伝子座)、エクソン、イントロン、メッセンジャーRNA(mRNA)、トランスファーRNA、リボソームRNA、低分子干渉RNA(siRNA)、ショートヘアピンRNA(shRNA)、マイクロRNA(miRNA)、リボザイム、cDNA、組換え核酸、分枝核酸、プラスミド、ベクター、任意の配列の単離されたDNA、任意の配列の単離されたRNAが挙げられる。核酸分子は、少なくとも約10核酸塩基(「塩基」)、20塩基、30塩基、40塩基、50塩基、100塩基、200塩基、300塩基、400塩基、500塩基、1キロ塩基(kb)、2kb、3、kb、4kb、5kb、10kb、20kb、30kb、40kb、50kb、100kb、200kb、300kb、400kb、500kb、1メガベース(Mb)、又はそれを超える長さを有し得る。核酸分子(例えば、ポリヌクレオチド)は、4つの天然ヌクレオチド塩基、すなわち、アデニン(A);シトシン(C);グアニン(G);及びチミン(T)(ポリヌクレオチドがRNAである場合、チミン(T)についてはウラシル(U))の配列を含むことができる。核酸分子は、1つ以上の(1又は複数の)非標準ヌクレオチド、(1又は複数の)ヌクレオチド類似体及び/又は(1又は複数の)修飾ヌクレオチドを含み得る。 As used herein, the terms "nucleic acid," "nucleic acid molecule," "nucleic acid sequence," "nucleic acid fragment," "oligonucleotide," and "polynucleotide" generally refer to polynucleotides that may be of various lengths, such as deoxyribonucleotides or deoxyribonucleic acid (DNA) or ribonucleotides or ribonucleic acid (RNA), or analogs thereof. Non-limiting examples of nucleic acids include DNA, RNA, genomic or synthetic DNA/RNA, or coding or non-coding regions of a gene or gene fragment, multiple loci (single locus) defined from linkage analysis, exons, introns, messenger RNA (mRNA), transfer RNA, ribosomal RNA, small interfering RNA (siRNA), short hairpin RNA (shRNA), microRNA (miRNA), ribozymes, cDNA, recombinant nucleic acids, branched nucleic acids, plasmids, vectors, isolated DNA of any sequence, isolated RNA of any sequence. A nucleic acid molecule can have a length of at least about 10 nucleobases ("bases"), 20 bases, 30 bases, 40 bases, 50 bases, 100 bases, 200 bases, 300 bases, 400 bases, 500 bases, 1 kilobase (kb), 2 kb, 3, kb, 4 kb, 5 kb, 10 kb, 20 kb, 30 kb, 40 kb, 50 kb, 100 kb, 200 kb, 300 kb, 400 kb, 500 kb, 1 megabase (Mb), or more. A nucleic acid molecule (e.g., a polynucleotide) can include a sequence of the four naturally occurring nucleotide bases, namely, adenine (A); cytosine (C); guanine (G); and thymine (T) (uracil (U) for thymine (T) if the polynucleotide is RNA). A nucleic acid molecule may contain one or more non-standard nucleotide(s), nucleotide analog(s) and/or modified nucleotide(s).

ヌクレオチド類似体の例としては、イノシン、ジアミノプリン、5-フルオロウラシル、5-ブロモウラシル、5-クロロウラシル、5-ヨードウラシル、ヒポキサンチン、キサンチン、デアザキサンチン、デアザグアニン、イソシトシン、イソグアニン、4-アセチルシトシン、5-(カルボキシヒドロキシルメチル)ウラシル、5-カルボキシメチルアミノメチル-2-チオウリジン、5-カルボキシメチルアミノメチルウラシル、ジヒドロウラシル、ベータ-D-ガラクトシルケオシン、N6-イソペンテニルアデニン、1-メチルグアニン、1-メチルイノシン、2,2-ジメチルグアニン、2-メチルアデニン、2-メチルグアニン、3-メチルシトシン、5-メチルシトシン、N6-アデニン、7-メチルグアニン、5-メチルアミノメチルウラシル、5-メトキシアミノメチル-2-チオウラシル、ベータ-D-マンノシルケオシン、5’-メトキシカルボキシメチルウラシル、5-メトキシウラシル、2-メチルチオ-D46-イソペンテニルアデニン、ウラシル-5-オキシ酢酸酸(v)、ウィブトキソシン、シュードウラシル、クエオシン、2-チオシトシン、5-メチル-2-チオウラシル、2-チオウラシル、4-チオウラシル、5-メチルウラシル、ウラシル-5-オキシ酢酸メチルエステル、ウラシル-5-オキシ酢酸(v)、5-メチル-2-チオウラシル、3-(3-アミノ-3-N-2-カルボキシプロピル)ウラシル、(acp3)w、2,6-ジアミノプリン、エチニルヌクレオチド塩基、1-プロピニルヌクレオチド塩基、アジドヌクレオチド塩基、ホスホロセレノエート核酸、及び、(例えば、酸化、還元、及び/又はアルキル、ヒドロキシアルキル、ヒドロキシル、又はハロゲン部分による)それらの修飾バージョンが挙げられるが、これらに限定されない。幾つかの場合、ヌクレオチドは、そのリン酸部分に、三リン酸部分への修飾を含む修飾を含み得る。修飾の更なる非限定的な例としては、より長いリン酸鎖(例えば、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個又はそれを超えるホスフェート部分を有するホスフェート鎖)、チオール部分による修飾(例えば、アルファ-チオ三リン酸及びベータ-チオ三リン酸)、及び、セレン部分による修飾(例えば、ホスホロセレノエート核酸)が挙げられる。また、核酸分子は、塩基部分(例えば、典型的には相補的ヌクレオチドと水素結合を形成するために利用可能な1つ以上の原子及び/又は典型的には相補的ヌクレオチドと水素結合を形成することができない1つ以上の原子において、)、糖部分又はリン酸骨格において修飾され得る。また、核酸分子は、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル(NHS)などのアミン反応性部分の共有付着を可能にするために、アミノアリル-dUTP(aa-dUTP)及びアミノヘキシルアミド-dCTP(aha-dCTP)などのアミン修飾基を含有し得る。本開示のオリゴヌクレオチド中の標準的なDNA塩基対又はRNA塩基対の代替物は、例えば、ビット/立方mmでのより高い密度、より高い安全性(天然毒素の偶発的又は意図的な合成に対する耐性)、光プログラム化ポリメラーゼにおけるより容易な識別、及び/又は、より低い二次構造を提供し得る。ヌクレオチド類似体は、ヌクレオチド検出のために検出可能な部分と反応又は結合することができる。 Examples of nucleotide analogs include inosine, diaminopurine, 5-fluorouracil, 5-bromouracil, 5-chlorouracil, 5-iodouracil, hypoxanthine, xanthine, deazaxanthine, deazaguanine, isocytosine, isoguanine, 4-acetylcytosine, 5-(carboxyhydroxymethyl)uracil, 5-carboxymethylaminomethyl-2-thiouridine, 5-carboxymethylaminomethyluracil, dihydrouracil, beta-D-galactosylketosine, N6-isopentenyladenine, 1-methylguanine, 1-methylinosine, 2,2-dimethylguanine, 2-methyladenine, 2-methylguanine, 3-methylcytosine, 5-methylcytosine, N6-adenine, 7-methylguanine, 5-methylaminomethyluracil, 5-methoxyaminomethyl-2-thiouracil, beta-D-mannosylketosine, 5' -methoxycarboxymethyluracil, 5-methoxyuracil, 2-methylthio-D46-isopentenyladenine, uracil-5-oxyacetic acid (v), wybutoxocine, pseudouracil, queosine, 2-thiocytosine, 5-methyl-2-thiouracil, 2-thiouracil, 4-thiouracil, 5-methyluracil, uracil-5-oxyacetic acid methyl ester, uracil-5-oxyacetic acid (v), 5-methyl-2-thiouracil, 3-(3-amino-3-N-2-carboxypropyl)uracil, (acp3)w, 2,6-diaminopurine, ethynyl nucleotide bases, 1-propynyl nucleotide bases, azido nucleotide bases, phosphoroselenoate nucleic acids, and modified versions thereof (e.g., by oxidation, reduction, and/or alkyl, hydroxyalkyl, hydroxyl, or halogen moieties). In some cases, a nucleotide may include modifications at its phosphate moiety, including modifications to the triphosphate moiety. Further non-limiting examples of modifications include longer phosphate chains (e.g., phosphate chains having 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more phosphate moieties), modifications with thiol moieties (e.g., alpha-thiotriphosphate and beta-thiotriphosphate), and modifications with selenium moieties (e.g., phosphoroselenoate nucleic acids). Nucleic acid molecules may also be modified at the base moiety (e.g., at one or more atoms typically available to form hydrogen bonds with a complementary nucleotide and/or at one or more atoms typically not available to form hydrogen bonds with a complementary nucleotide), the sugar moiety, or the phosphate backbone. Nucleic acid molecules may also contain amine-modifying groups, such as aminoallyl-dUTP (aa-dUTP) and aminohexylamide-dCTP (aha-dCTP), to allow for the covalent attachment of amine-reactive moieties, such as N-hydroxysuccinimide ester (NHS). Substitution of standard DNA or RNA base pairs in the oligonucleotides of the present disclosure may provide, for example, higher density in bits/cubic mm, greater safety (resistance to accidental or deliberate synthesis of natural toxins), easier discrimination in light-programmed polymerases, and/or less secondary structure. Nucleotide analogs can react or be conjugated with detectable moieties for nucleotide detection.

本明細書で使用される「ヌクレオチド」という用語は、一般に、任意のヌクレオチド又はヌクレオチド類似体を指す。ヌクレオチドは、天然に存在してもよく、又は天然に存在しなくてもよい。ヌクレオチド類似体は、修飾された、合成された、又は操作されたヌクレオチドであり得る。ヌクレオチド類似体は、天然に存在しなくてもよく、又は非標準塩基を含んでもよい。天然に存在するヌクレオチドは、カノニカル塩基を含み得る。ヌクレオチド類似体は、修飾ポリリン酸鎖(例えば、フルオロフォアにカップリングされた三リン酸)を含み得る。ヌクレオチド類似体は標識を含み得る。ヌクレオチド類似体は、(例えば、可逆的に終端される)末端化され得る。ヌクレオチド類似体は、代替塩基を含み得る。 The term "nucleotide" as used herein generally refers to any nucleotide or nucleotide analog. A nucleotide may be naturally occurring or non-naturally occurring. A nucleotide analog may be a modified, synthetic, or engineered nucleotide. A nucleotide analog may be non-naturally occurring or may include a non-standard base. A naturally occurring nucleotide may include a canonical base. A nucleotide analog may include a modified polyphosphate chain (e.g., a triphosphate coupled to a fluorophore). A nucleotide analog may include a label. A nucleotide analog may be terminated (e.g., reversibly terminated). A nucleotide analog may include an alternative base.

「増幅する」、「増幅」及び「核酸増幅」という用語は互換的に使用され、一般に、核酸又は鋳型の1つ以上のコピーを生成することを指す。例えば、DNAの「増幅」は、一般に、DNA分子の1つ以上のコピーを生成することを指す。核酸の増幅は、線形、指数関数、又はそれらの組合せであってもよい。増幅は、エマルジョン系であってもよく、非エマルジョン系であってもよい。本明細書に開示される方法と組み合わせて使用され得る核酸増幅反応の非限定的な例としては、逆転写、プライマー伸長、ポリメラーゼ連鎖反応(例えば、PCR)、リガーゼ連鎖反応、ヘリカーゼ依存性増幅、非対称増幅、ローリングサークル増幅、及び多置換増幅(MDA)が挙げられる。PCRが使用される場合、リアルタイムPCR、対立遺伝子特異的PCR、アセンブリPCR、非対称PCR、デジタルPCR、エマルジョンPCR、ダイヤルアウトPCR、ヘリカーゼ依存性PCR、ネステッドPCR、ホットスタートPCR、逆PCR、メチル化特異的PCR、ミニプリマーPCR、マルチプレックスPCR、ネステッドPCR、オーバーラップ伸長PCR、熱非対称インターレースPCR及びタッチダウンPCRを含む非限定的な例で、任意の形態のPCRが使用され得る。更に、増幅は、増幅に関与又は促進する様々な成分(例えば、(1又は複数の)プライマー、鋳型、ヌクレオチド、ポリメラーゼ、緩衝成分、補助因子など。)を含む反応混合物中で行うことができる。幾つかの場合、反応混合物は、文脈に依存しないヌクレオチドの取り込みを可能にする緩衝液を含む。非限定的な例としては、マグネシウムイオン、マンガンイオン及びイソクエン酸緩衝液が挙げられる。そのような緩衝液の更なる例は、Tabor,S.et al.C.C.PNAS,1989,86,4076-4080並びに米国特許第5,409,811号及び第5,674,716号に記載されており、これらの各々は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。 The terms "amplify," "amplification," and "nucleic acid amplification" are used interchangeably and generally refer to generating one or more copies of a nucleic acid or template. For example, "amplification" of DNA generally refers to generating one or more copies of a DNA molecule. Nucleic acid amplification may be linear, exponential, or a combination thereof. Amplification may be emulsion-based or non-emulsion-based. Non-limiting examples of nucleic acid amplification reactions that may be used in combination with the methods disclosed herein include reverse transcription, primer extension, polymerase chain reaction (e.g., PCR), ligase chain reaction, helicase-dependent amplification, asymmetric amplification, rolling circle amplification, and multiple displacement amplification (MDA). When PCR is used, any form of PCR may be used, with non-limiting examples including real-time PCR, allele-specific PCR, assembly PCR, asymmetric PCR, digital PCR, emulsion PCR, dial-out PCR, helicase-dependent PCR, nested PCR, hot-start PCR, inverse PCR, methylation-specific PCR, miniprimer PCR, multiplex PCR, nested PCR, overlap extension PCR, thermal asymmetric interlaced PCR, and touch-down PCR. Furthermore, amplification can be performed in a reaction mixture that includes various components that participate in or facilitate amplification (e.g., primer(s), template, nucleotides, polymerase, buffer components, cofactors, etc.). In some cases, the reaction mixture includes a buffer that allows for incorporation of context-independent nucleotides. Non-limiting examples include magnesium ions, manganese ions, and isocitrate buffers. Further examples of such buffers are described in Tabor, S. et al. C.C. PNAS, 1989, 86, 4076-4080, and U.S. Patent Nos. 5,409,811 and 5,674,716, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

「分注する」及び「分散させる」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。場合によっては、分注は分散を含むことができ、及び/又は分散は分注を含むことができる。分注は、一般に、試薬、溶液、又は他の物体などを分注、堆積、提供、又は供給することを指す。分注は、分散を含むことができ、これは一般に拡散を指すことができる。 The terms "dispense" and "disperse" may be used interchangeably herein. In some cases, dispensing may include dispersion and/or dispersion may include dispensing. Dispensing generally refers to dispensing, depositing, providing, or delivering, such as a reagent, solution, or other object. Dispensing may include dispersion, which may generally refer to spreading.

単一分子からのクローン増幅のための有用な方法としては、ローリングサークル増幅(RCA)(Lizardi et al.、Nat.Genet.19:225-232(1998)、参照により本明細書に組み込まれる)、ブリッジPCR(Adams and Kron、Method単一の固体支持体に結合した2つのプライマーで核酸の増幅を行うための、Mosaic Technologies、Inc.(マサチューセッツ州ウィンターヒル);ホワイトヘッド生物医学研究所、マサチューセッツ州ケンブリッジ、(1997);Adessi et al.、Nucl.Acids Res.28:E87(2000);Pemov et al.、Nucl.Acids Res.33:e11(2005);又はUSPat.No.5,641,658、それぞれ参照により本明細書に組み込まれる)、ポロニー生成(Mitra et al.、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100:5926-5931(2003);Mitra et al.、Anal.Biochem.320:55-65(2003)、これらのそれぞれは参照により本明細書に組み込まれる)、エマルジョン(Dressman et al.、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100:8817-8822(2003)、参照により本明細書に組み込まれる)又はビーズベースのアダプタライブラリへのライゲーション(Brenner et al.、Nat.Biotechnol.18:630-634(2000);Brenner et al.、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 97:1665-1670(2000));Reinartz、et al.、Brief Funct.Genomic Proteomic 1:95-104(2002)、これらのそれぞれは参照により本明細書に組み込まれる)が挙げられる。 Useful methods for clonal amplification from a single molecule include rolling circle amplification (RCA) (Lizardi et al., Nat. Genet. 19:225-232 (1998), incorporated herein by reference), bridge PCR (Adams and Kron, Methods for Amplification of Nucleic Acids with Two Primers Attached to a Single Solid Support, Mosaic Technologies, Inc. (Winter Hill, MA); Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge, MA, (1997); Adessi et al., Nucl. Acids Res. 28:E87 (2000); Pemov et al., Nucl. Acids Res. Res. 33:e11 (2005); or US Pat. No. 5,641,658, each of which is incorporated herein by reference), polony generation (Mitra et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:5926-5931 (2003); Mitra et al., Anal. Biochem. 320:55-65 (2003), each of which is incorporated herein by reference), emulsion (Dressman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:8817-8822 (2003), each of which is incorporated herein by reference), or ligation to bead-based adapter libraries (Brenner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:8817-8822 (2003), each of which is incorporated herein by reference), or bead-based adapter libraries (Brenner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:8817-8822 (2003), each of which is incorporated herein by reference). al., Nat. Biotechnol. 18:630-634 (2000); Brenner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97:1665-1670 (2000); Reinartz, et al., Brief Funct. Genomic Proteomic 1:95-104 (2002), each of which is incorporated herein by reference.

本明細書で使用される「検出器」という用語は、一般に、1つ以上の組み込まれたヌクレオチド又は蛍光標識の存在又は非存在を示す信号を含む、信号を検出することができる装置を指す。検出器は、複数の信号を検出することができる。信号又は複数の信号は、配列決定反応(例えば、プライマー伸長反応中の配列決定)などの生物学的反応中、実質的に生物学的反応中、又は生物学的反応の後にリアルタイムで検出され得る。場合によっては、検出器は、信号を検出することができる光学部品及び/又は電子部品を含むことができる。「検出器」という用語は、検出方法で使用され得る。検出方法の非限定的な例としては、光学検出、分光検出、静電検出、電気化学検出、音響検出、磁気検出などが挙げられる。光学的検出方法には、光吸収、紫外可視(UV-vis)光吸収、赤外光吸収、光散乱、レイリー散乱、ラマン散乱、表面増強ラマン散乱、ミー散乱、蛍光、発光、及び燐光が含まれるが、これらに限定されない。分光検出方法としては、質量分析、核磁気共鳴(NMR)分光法、及び赤外分光法が挙げられるが、これらに限定されない。静電検出方法としては、例えばゲル電気泳動などのゲルベースの技術が挙げられるが、これらに限定されない。電気化学的検出方法としては、増幅産物の高速液体クロマトグラフィー分離後の増幅産物の電気化学的検出が挙げられるが、これに限定されない。 The term "detector" as used herein generally refers to a device capable of detecting a signal, including a signal indicative of the presence or absence of one or more incorporated nucleotides or fluorescent labels. A detector can detect multiple signals. The signal or signals can be detected in real time during, substantially during, or after a biological reaction, such as a sequencing reaction (e.g., sequencing during a primer extension reaction). In some cases, a detector can include optical and/or electronic components capable of detecting a signal. The term "detector" can be used in detection methods. Non-limiting examples of detection methods include optical detection, spectroscopic detection, electrostatic detection, electrochemical detection, acoustic detection, magnetic detection, and the like. Optical detection methods include, but are not limited to, light absorption, ultraviolet-visible (UV-vis) light absorption, infrared light absorption, light scattering, Rayleigh scattering, Raman scattering, surface-enhanced Raman scattering, Mie scattering, fluorescence, luminescence, and phosphorescence. Spectroscopic detection methods include, but are not limited to, mass spectrometry, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, and infrared spectroscopy. Electrostatic detection methods include, but are not limited to, gel-based techniques such as gel electrophoresis. Electrochemical detection methods include, but are not limited to, electrochemical detection of the amplification products after high performance liquid chromatography separation of the amplification products.

本明細書で使用される「連続領域走査」という用語は、一般に、光学撮像システム及び検出器を使用する回転基板上のリング、螺旋、又は円弧の領域走査を指す。連続領域走査は、非直線経路に沿って基板又はアレイを走査することができる。これに代えて又は加えて、連続領域走査は、直線又は実質的に直線の経路に沿って基板又はアレイを走査することができる。検出器は、連続領域走査検出器であってもよい。走査方向は、物体回転動作がθ方向である(R,θ)座標系における実質的にθであり得る。走査システムによって撮像された物体(基板)上の任意の視野にわたって、見かけの速度は、物体上の視野点

Figure 0007530909000001
The term "continuous area scanning" as used herein generally refers to ring, spiral, or arc area scanning on a rotating substrate using an optical imaging system and a detector. Continuous area scanning can scan a substrate or array along a non-linear path. Alternatively or additionally, continuous area scanning can scan a substrate or array along a linear or substantially linear path. The detector may be a continuous area scanning detector. The scan direction may be substantially θ in an (R, θ) coordinate system, with the object rotation motion being in the θ direction. Over any field on an object (substrate) imaged by a scanning system, the apparent velocity is the velocity of a field point on the object.
Figure 0007530909000001

の半径方向位置(R)によって変化し得る。連続領域走査検出器は、全ての画像位置に対して同じ速度で走査することができ、したがって、湾曲した(又は円弧状又は非直線の)走査において全ての撮像点に対して正しい走査速度で動作することができない可能性がある。したがって、走査は、走査速度とは異なる速度で移動する撮像されたフィールド点の速度ぼけによって乱される可能性がある。連続的な回転領域走査は、この接線速度のぼけを実質的に補償するためにアルゴリズム的、光学的、及び/又は電子的補正を行い、それによってこの走査収差を低減する光学検出システム又は方法を含むことができる。例えば、補償は、差分速度ぼけを補償するために回転基板上の異なる半径に対応する様々な画像位置で差分速度ぼけをデコンボリューションする画像処理アルゴリズムを使用することによってアルゴリズム的に達成される。場合によっては、カメラ又はスキャナは、差分速度ぼけを補償するためにぼけを適用又は使用することができる。 tangential velocity blur may vary with the radial position (R) of the rotating substrate. A continuous area scanning detector may scan at the same speed for all image locations and may therefore not be able to operate at the correct scan speed for all imaged points in a curved (or arcuate or non-linear) scan. Thus, the scan may be perturbed by velocity blur of imaged field points moving at a speed different from the scan speed. A continuous rotating area scan may include an optical detection system or method that performs algorithmic, optical, and/or electronic correction to substantially compensate for this tangential velocity blur, thereby reducing this scanning aberration. For example, compensation is accomplished algorithmically by using an image processing algorithm that deconvolves the differential velocity blur at various image locations corresponding to different radii on the rotating substrate to compensate for the differential velocity blur. In some cases, the camera or scanner may apply or use blur to compensate for the differential velocity blur.

別の例では、補償は、アナモフィック倍率勾配を使用することによって達成される。これは、走査方向を横切る2つ以上の基板位置で異なる量だけ1つの軸(アナモフィック倍率)で基板を拡大するのに役立ち得る。アナモフィック倍率勾配は、2つ以上の位置の撮像速度を実質的に等しくなるように変更し、それによって基板上の2つの位置の接線速度差を補償することができる。この補償は、基板上の異なる半径での視野にわたる異なる速度勾配を考慮するように調整可能であり得る。 In another example, compensation is achieved by using an anamorphic magnification gradient. This can serve to magnify the substrate in one axis (anamorphic magnification) by different amounts at two or more substrate locations across the scan direction. The anamorphic magnification gradient can change the imaging speed of two or more locations to be substantially equal, thereby compensating for tangential velocity differences at two locations on the substrate. This compensation can be adjustable to account for different velocity gradients across the field of view at different radii on the substrate.

撮像視野は、各々が異なる速度で走査するように電子的に制御することができる2つ以上の領域に分割することができる。これらの速度は、各領域内の平均投影物体速度に調整することができる。領域は、1つ以上のビームスプリッタ又は1つ以上のミラーを使用して光学的に画定されてもよい。2つ以上の領域は、2つ以上の検出器に向けられてもよい。領域は、単一の検出器のセグメントとして定義することができる。 The imaging field of view can be divided into two or more regions, each of which can be electronically controlled to scan at a different speed. These speeds can be adjusted to the average projected object speed within each region. The regions may be optically defined using one or more beam splitters or one or more mirrors. The two or more regions may be directed to two or more detectors. A region can be defined as a segment of a single detector.

本明細書で使用される「連続領域走査検出器」という用語は、一般に、走査が相対動作する物体の画像に電子的に同期される走査領域にわたって連続的に積分することができる撮像アレイセンサを指す。連続領域走査検出器は、時間遅延積分(TDI)電荷結合素子(CCD)、ハイブリッドTDI、又は相補型金属酸化膜半導体(CMOS)擬似TDI素子を含むことができる。例えば、連続領域走査検出器は、TDIラインスキャンカメラを備えることができる。 As used herein, the term "continuous area scanning detector" generally refers to an imaging array sensor capable of continuously integrating over a scan area where the scan is electronically synchronized to an image of a relatively moving object. A continuous area scanning detector may include a time delay integration (TDI) charge coupled device (CCD), a hybrid TDI, or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) pseudo-TDI device. For example, a continuous area scanning detector may comprise a TDI line scan camera.

本明細書で使用される「開放基板」という用語は、一般に、単一の活性面が基板の法線方向から任意の点で物理的にアクセス可能である実質的に平坦な基板を指す。実質的に平面とは、マイクロメートルレベル又はナノメートルレベルの平面性を指し得る。或いは、実質的に平面とは、ナノメートルレベル未満又はマイクロメートルレベルより大きい(例えば、ミリメートルレベル)平面度を指し得る。 As used herein, the term "open substrate" generally refers to a substantially flat substrate in which a single active surface is physically accessible at any point from the substrate normal. Substantially flat may refer to a micrometer or nanometer level of planarity. Alternatively, substantially flat may refer to a flatness that is less than the nanometer level or greater than the micrometer level (e.g., millimeter level).

本明細書で使用される「アナモフィック倍率」という用語は、一般に、画像の2つの軸間の差分倍率を指す。アナモフィック倍率勾配は、第2の軸の変位を横切る第1の軸のアナモフィック倍率の差を含んでもよい。第2の軸における倍率は、1であってもよく、又はフィールドにわたって実質的に一定である任意の他の値であってもよい。 As used herein, the term "anamorphic magnification" generally refers to the differential magnification between two axes of an image. The anamorphic magnification gradient may include the difference in the anamorphic magnification of a first axis across the displacement of a second axis. The magnification in the second axis may be 1, or any other value that is substantially constant across the field.

本明細書で使用される「視野」という用語は、一般に、検出器の活性領域に光学的にマッピングされたサンプル又は基板上の領域を指す。 As used herein, the term "field of view" generally refers to the area on a sample or substrate that is optically mapped to the active area of a detector.

開放基板を使用した検体の処理
従来のマイクロ流体システムは、多数の細長いチャネルを含む基板を利用してきた。そのような基板の典型的なフローセルジオメトリは、2つの競合する要件、すなわち、1)体積を最小化して試薬使用量を最小化すること、2)有効水力直径を最大化して流れ時間を最小化すること、の間で妥協する必要性を導入する。このトレードオフは、大量の洗浄量、したがって完了までに長い時間を必要とし得る洗浄作業にとって特に重要であり得る。トレードオフは、層状領域の流れを規定するポアズイユ方程式によって示され、したがって、そのようなフローセル形状を利用するマイクロ流体システムに固有のものである。また、そのようなフローセル形状は、汚染の影響を受けやすい可能性がある。そのようなフローセル形状は、マイクロ流体システム内の有限の限られた数のチャネルを可能にするので、そのような有限数のチャネルは、異なる検体、試薬、薬剤、及び/又は緩衝液を含む複数の異なる混合物間で共有され得る。同じチャネルを流れる流体の内容物が汚染される可能性がある。
Analyte Processing Using Open Substrates Conventional microfluidic systems have utilized substrates that contain a large number of elongated channels. Typical flow cell geometries in such substrates introduce the need to compromise between two competing requirements: 1) minimize volume to minimize reagent usage, and 2) maximize effective hydraulic diameter to minimize flow time. This trade-off may be particularly important for wash operations that may require large wash volumes and therefore long times to complete. The trade-off is dictated by the Poiseuille equation, which governs flow in laminar regions, and is therefore inherent to microfluidic systems that utilize such flow cell geometries. Also, such flow cell geometries may be susceptible to contamination. Because such flow cell geometries allow for a finite, limited number of channels in a microfluidic system, such a finite number of channels may be shared between multiple different mixtures containing different analytes, reagents, drugs, and/or buffers. Fluid contents flowing through the same channel may become contaminated.

本明細書では、少なくとも上述の問題に対処することができる開放基板又はフローセルジオメトリを使用して検体を処理するための装置、システム、及び方法が記載される。装置、システム及び方法は、検体と流体(例えば、試薬、薬剤、緩衝液、他の検体などを含む流体)との間の反応又は相互作用を含む任意の用途又はプロセスを容易にするために使用され得る。そのような反応又は相互作用は、化学的(例えば、ポリメラーゼ反応)又は物理的(例えば、変位)であり得る。本明細書に記載のシステム及び方法は、より速い試薬送出及び表面積あたりに必要な試薬のより少ない体積など、より高い効率から利益を得ることができる。本明細書に記載のシステム及び方法は、ある試薬から次の試薬へのキャリーオーバの供給源となり得るマルチポートバルブから供給されるマイクロ流体チャネルフローセルに共通の汚染問題を回避することができる。装置、システム、及び方法は、より短い完了時間、より少ないリソース(例えば、様々な試薬)の使用、及び/又はシステムコストの削減から利益を得ることができる。開放基板又はフローセル形状は、本明細書に記載されるように、核酸分子、タンパク質分子、抗体、抗原、細胞、及び/又は生物などの任意の検体を処理するために使用され得るが、これらに限定されない。開放基板又はフローセル形状は、本明細書に記載されるように、合成による配列決定、ライゲーションによる配列決定、増幅、プロテオミクス、単一細胞処理、バーコード化、及びサンプル調製などの任意の用途又はプロセスに使用することができるが、これらに限定されない。 Described herein are devices, systems, and methods for processing analytes using open substrate or flow cell geometries that can address at least the problems discussed above. The devices, systems, and methods can be used to facilitate any application or process that involves a reaction or interaction between an analyte and a fluid (e.g., a fluid containing reagents, drugs, buffers, other analytes, etc.). Such a reaction or interaction can be chemical (e.g., a polymerase reaction) or physical (e.g., a displacement). The systems and methods described herein can benefit from higher efficiency, such as faster reagent delivery and less volume of reagent required per surface area. The systems and methods described herein can avoid contamination issues common to microfluidic channel flow cells that are fed from multiport valves that can be a source of carryover from one reagent to the next. The devices, systems, and methods can benefit from faster completion times, use of fewer resources (e.g., various reagents), and/or reduced system costs. The open substrate or flow cell geometries, as described herein, can be used to process any analyte, such as, but not limited to, nucleic acid molecules, protein molecules, antibodies, antigens, cells, and/or organisms. The open substrate or flow cell configuration can be used for any application or process, such as, but not limited to, sequencing by synthesis, sequencing by ligation, amplification, proteomics, single cell processing, barcoding, and sample preparation, as described herein.

システム及び方法は、個別にアドレス可能な位置のアレイ(平面アレイなど)を含む基板を利用することができる。各位置又はそのような位置のサブセットは、検体(例えば、核酸分子、タンパク質分子、炭水化物分子など)を固定されていてもよい。例えば、検体は、ビーズなどの支持体を介して個別にアドレス可能な位置に固定され得る。基板に固定された複数の検体は、テンプレート検体のコピーであり得る。例えば、複数の検体は、配列相同性を有し得る。他の例では、基板に固定された複数の検体は異なっていてもよい。複数の検体は、同じタイプの検体(例えば、核酸分子)であってもよく、又は異なるタイプの検体(例えば、核酸分子、タンパク質分子など)の組合せであってもよい。基板の1つ以上の表面は、周囲の開放環境に曝され、そのような周囲の開放環境からアクセス可能であり得る。例えば、アレイは、そのような周囲の開放環境から露出されてアクセス可能であってもよい。場合によっては、本明細書の他の箇所で説明するように、周囲の開放環境は、より大きな制御された環境で制御及び/又は制限されてもよい。 The systems and methods may utilize a substrate that includes an array (e.g., a planar array) of individually addressable locations. Each location, or a subset of such locations, may have an analyte (e.g., a nucleic acid molecule, a protein molecule, a carbohydrate molecule, etc.) immobilized thereon. For example, the analytes may be immobilized to the individually addressable locations via a support, such as a bead. The multiple analytes immobilized to the substrate may be copies of a template analyte. For example, the multiple analytes may have sequence homology. In other examples, the multiple analytes immobilized to the substrate may be different. The multiple analytes may be the same type of analyte (e.g., a nucleic acid molecule) or may be a combination of different types of analytes (e.g., a nucleic acid molecule, a protein molecule, etc.). One or more surfaces of the substrate may be exposed to and accessible from a surrounding open environment. For example, the array may be exposed and accessible from such a surrounding open environment. In some cases, the surrounding open environment may be controlled and/or restricted in a larger controlled environment, as described elsewhere herein.

試薬は、複数の位置に基板に分注されてもよく、及び/又は複数の試薬は、異なる機構を介して単一の位置に基板に分注されてもよい。場合によっては、(複数の位置への、及び/又は単一の位置への複数の試薬の)分注は、基板とディスペンサ(例えば、ノズル)との相対動作によって達成され得る。例えば、試薬は、第1の位置で基板に分注され、その後、基板の動きによって引き起こされる力(例えば、遠心力、求心力、慣性力など)のために第1の位置とは異なる第2の位置に移動することができる。別の例では、試薬は基準位置に分注されてもよく、基板は、試薬が基板の複数の位置に分注されるように基準位置に対して移動されてもよい。場合によっては、(複数の位置への、及び/又は単一の位置への複数の試薬の)分注は、基板とディスペンサとの間の相対動作なしに達成され得る。例えば、複数のディスペンサを使用して、試薬を異なる位置に、及び/又は複数の試薬を単一の位置に、又はそれらの組合せ(例えば、複数の位置への複数の試薬)に分注することができる。別の例では、風などの外力(例えば、圧力差を伴う)を基板の1つ以上の表面に加えて、基板を横切る異なる位置に試薬を導くことができる。別の例において、試薬を分注するための方法(例えば、複数の位置へ、及び/又は複数の試薬を単一の位置へ)は、振動を含み得る。そのような例では、試薬は、基板(又は基板の表面)の単一の領域又は複数の領域に分配又は分注され得る。次いで、基板(又はその表面)は振動を受けることができ、これにより、試薬を基板(又は表面)にわたって異なる位置に広げることができる。これに代えて、又はこれと併せて、この方法は、機械的、電気的、物理的、又は他の手段を使用して試薬を基板に分注することを含んでもよい。例えば、溶液は基板上に分注されてもよく、物理的スクレーパ(例えば、スキージ)を使用して、分注された材料を広げるか、又は試薬を異なる位置に広げることができ、及び/又は基板にわたって所望の厚さ又は均一性を得ることができる。有益には、そのような柔軟な分注は、試薬の汚染なしに達成され得る。ある場合には、ある体積の試薬が第1の位置で基板に分注され、その後、第1の位置とは異なる第2の位置に移動する場合、その体積の試薬は、1つ以上の移動経路が試薬でコーティングされるように、1つ以上の経路を移動することができる。場合によっては、そのような1つ以上の移動経路は、基板の所望の表面領域(例えば、全表面領域、(1又は複数の)部分表面領域など)を含むことができる。 A reagent may be dispensed onto a substrate at multiple locations, and/or multiple reagents may be dispensed onto a substrate at a single location via different mechanisms. In some cases, dispensing (of multiple reagents to multiple locations and/or to a single location) may be accomplished by relative motion between the substrate and a dispenser (e.g., a nozzle). For example, a reagent may be dispensed onto a substrate at a first location and then moved to a second location that is different from the first location due to forces (e.g., centrifugal force, centripetal force, inertial force, etc.) caused by the motion of the substrate. In another example, a reagent may be dispensed onto a reference location, and the substrate may be moved relative to the reference location such that the reagent is dispensed onto multiple locations on the substrate. In some cases, dispensing (of multiple reagents to multiple locations and/or to a single location) may be accomplished without relative motion between the substrate and a dispenser. For example, multiple dispensers may be used to dispense reagents to different locations and/or multiple reagents to a single location, or combinations thereof (e.g., multiple reagents to multiple locations). In another example, an external force such as wind (e.g., involving a pressure differential) can be applied to one or more surfaces of the substrate to direct the reagents to different locations across the substrate. In another example, a method for dispensing reagents (e.g., to multiple locations and/or multiple reagents to a single location) can include vibration. In such an example, the reagents can be distributed or dispensed to a single area or multiple areas of the substrate (or surface of the substrate). The substrate (or its surface) can then be subjected to vibration, which can spread the reagents to different locations across the substrate (or surface). Alternatively, or in addition, the method can include dispensing the reagents to the substrate using mechanical, electrical, physical, or other means. For example, a solution can be dispensed onto the substrate, and a physical scraper (e.g., a squeegee) can be used to spread the dispensed material or spread the reagents to different locations and/or obtain a desired thickness or uniformity across the substrate. Beneficially, such flexible dispensing can be achieved without contamination of the reagents. In some cases, when a volume of reagent is dispensed onto a substrate at a first location and then moved to a second location different from the first location, the volume of reagent can travel one or more paths such that one or more paths of travel are coated with the reagent. In some cases, such one or more paths of travel can include a desired surface area of the substrate (e.g., the entire surface area, one or more partial surface areas, etc.).

試薬は、被覆されない表面又は基板上に所望の流速で分注され得る。流体分注の流量は、約(例えば、周囲温度、又は約25℃で、)1ピコリットル/分、10ピコリットル/分、100ピコリットル/分、1ナノリットル/分、10ナノリットル/分、100ナノリットル/分、1マイクロリットル/分、10マイクロリットル/分、100マイクロリットル/分、1ミリリットル/分、10ミリリットル/分、100ミリリットル/分、最大1リットル/分であってもよい。流体分注の流量は、これらの流量のいずれかの間であってもよい。流体分注の流量は、これらの流量の少なくともいずれかであってもよい。或いは、流体分注の流量は、これらの流量のうちの最大でもいずれでもよい。流量は、試薬又は溶液層の所望の特性(例えば、厚さ)に従って調整することができる。 The reagent may be dispensed at a desired flow rate onto the uncoated surface or substrate. The flow rate of the fluid dispense may be about (e.g., at ambient temperature, or about 25° C.) 1 picoliters/minute, 10 picoliters/minute, 100 picoliters/minute, 1 nanoliters/minute, 10 nanoliters/minute, 100 nanoliters/minute, 1 microliters/minute, 10 microliters/minute, 100 microliters/minute, 1 milliliters/minute, 10 milliliters/minute, 100 milliliters/minute, up to 1 liter/minute. The flow rate of the fluid dispense may be between any of these flow rates. The flow rate of the fluid dispense may be at least any of these flow rates. Alternatively, the flow rate of the fluid dispense may be at most any of these flow rates. The flow rate may be adjusted according to the desired properties (e.g., thickness) of the reagent or solution layer.

溶液は、試薬、サンプル、又は任意の有用な物質を含み得る。溶液は、望ましい流動特性を有する流体を含み得る。例えば、流体は、温度可変粘度を有してもよい。溶液は、非ニュートン流体を含んでもよい。溶液は、剪断減粘性(チキソトロピー)流体又は剪断増粘性流体などのべき乗則流体を含んでもよい。溶液はニュートン流体を含み得る。 The solution may include a reagent, a sample, or any useful substance. The solution may include a fluid having desirable flow characteristics. For example, the fluid may have a temperature variable viscosity. The solution may include a non-Newtonian fluid. The solution may include a power law fluid, such as a shear thinning (thixotropic) fluid or a shear thickening fluid. The solution may include a Newtonian fluid.

場合によっては、基板は軸を中心に回転可能であってもよい。検体は、回転中に基板に固定されてもよい。試薬(例えば、ヌクレオチド、抗体、洗浄試薬、酵素など)は、基板の回転(例えば、高い回転速度で回転する)の前又は間に基板上に分注されて、アレイを試薬でコーティングし、検体が試薬と相互作用することを可能にすることができる。例えば、検体が核酸分子であり、試薬がヌクレオチドを含む場合、核酸分子は、1つ以上のヌクレオチドを組み込むか又はそうでなければ反応する(例えば、一過性に結合する)ことができる。別の例では、検体がタンパク質分子である場合、及び試薬が抗体を含む場合、タンパク質分子は1つ以上の抗体に結合するか又は他の方法で反応し得る。別の例では、試薬が洗浄試薬を含む場合、基板(及び/又は基板上の検体)は、任意の未反応(及び/又は未結合)試薬、薬剤、緩衝液、及び/又は他の粒子で洗浄され得る。 In some cases, the substrate may be rotatable about an axis. The analyte may be immobilized on the substrate during rotation. Reagents (e.g., nucleotides, antibodies, washing reagents, enzymes, etc.) may be dispensed onto the substrate before or during rotation of the substrate (e.g., spinning at a high rotational speed) to coat the array with the reagent and allow the analyte to interact with the reagent. For example, if the analyte is a nucleic acid molecule and the reagent includes nucleotides, the nucleic acid molecule may incorporate or otherwise react (e.g., transiently bind) one or more nucleotides. In another example, if the analyte is a protein molecule and the reagent includes antibodies, the protein molecule may bind or otherwise react with one or more antibodies. In another example, if the reagent includes washing reagents, the substrate (and/or the analyte on the substrate) may be washed of any unreacted (and/or unbound) reagents, drugs, buffers, and/or other particles.

場合によっては、基板は、本明細書の他の箇所で説明するように、任意のベクトル又は方向に移動可能であってもよい。例えば、そのような動きは非直線(例えば、軸を中心とした回転において)であってもよい。別の例では、そのような動きは直線であってもよい。他の例では、動作は、直線動作と非直線動作とのハイブリッドであってもよい。検体は、任意のそのような動きの間に基板に固定されてもよい。試薬(例えば、ヌクレオチド、抗体、洗浄試薬、酵素など)は、基板の移動前又は移動中に基板上に分注されて、アレイの試薬によるコーティングを容易にし、検体が試薬と相互作用することを可能にすることができる。 In some cases, the substrate may be movable in any vector or direction, as described elsewhere herein. For example, such motion may be non-linear (e.g., in rotation about an axis). In another example, such motion may be linear. In other examples, motion may be a hybrid of linear and non-linear motion. Analytes may be immobilized on the substrate during any such motion. Reagents (e.g., nucleotides, antibodies, washing reagents, enzymes, etc.) may be dispensed onto the substrate before or during substrate motion to facilitate coating of the array with reagents and to allow analytes to interact with the reagents.

場合によっては、基板が回転可能である場合、回転中に部分的に半径方向(すなわち、回転軸から離れている)に拘束されていない紡糸試薬を導く接線慣性によって、基板を横切る高速コーティングが達成されてもよく、これは一般に遠心力と呼ばれる現象である。高速回転は、少なくとも1回転/分(rpm)、少なくとも2rpm、少なくとも5rpm、少なくとも10rpm、少なくとも20rpm、少なくとも50rpm、少なくとも100rpm、少なくとも200rpm、少なくとも500rpm、少なくとも1,000rpm、少なくとも2,000rpm、少なくとも5,000rpm、少なくとも1万rpm、又はそれを超える回転速度を含み得る。基板を横切って試薬を導くこのモードは、本明細書では遠心又は慣性ポンピングと呼ばれることがある。慣性力は、基板の任意のタイプの動作(例えば、回転動作、非回転動作、直線動作、非直線動作、加速動作などで)中に任意の方向に基板を横切って非拘束試薬を導くことができる。 In some cases, when the substrate is rotatable, high speed coating across the substrate may be achieved by tangential inertia directing the spinning reagents partially radially (i.e., away from the axis of rotation) unconstrained during rotation, a phenomenon commonly referred to as centrifugal force. High speed rotation may include rotational speeds of at least 1 revolution per minute (rpm), at least 2 rpm, at least 5 rpm, at least 10 rpm, at least 20 rpm, at least 50 rpm, at least 100 rpm, at least 200 rpm, at least 500 rpm, at least 1,000 rpm, at least 2,000 rpm, at least 5,000 rpm, at least 10,000 rpm, or more. This mode of directing reagents across the substrate may be referred to herein as centrifugal or inertial pumping. The inertial force can direct the unbound reagent across the substrate in any direction during any type of motion of the substrate (e.g., rotational, non-rotational, linear, non-linear, accelerated, etc.).

出力を生成するための試薬の分注の前、間、又は後に、基板上の検出領域から1つ以上の信号(光信号など)を検出することができる。例えば、出力は、検体の処理から得られた中間結果又は最終結果であってもよい。信号は、複数の場合に検出され得る。分注、回転(又は他の動き)、及び/又は検出動作は、任意の順序で(独立して又は同時に)、検体を処理するために任意の回数繰り返すことができる。幾つかの例において、基板は、試薬の連続的な分注の間に洗浄され得る(例えば、洗浄試薬を分注することによって)。1つ以上の検出動作を所望の時間枠内で実行することができる。例えば、検出動作は、約1分、50秒、40秒、30秒、20秒、10秒、又は10秒未満以内に実行することができる。場合によっては、少なくとも2つの検出動作を1分、50秒、40秒、30秒、20秒、10秒、又は10秒未満など以内に実行することができる。場合によっては、少なくとも3つの検出動作を1分、50秒、40秒、30秒、20秒、10秒、又は10秒未満以内に実行することができる。 One or more signals (e.g., optical signals) can be detected from detection regions on the substrate before, during, or after dispensing of a reagent to generate an output. For example, the output can be an intermediate or final result obtained from processing the specimen. The signal can be detected on multiple occasions. The dispensing, rotation (or other movement), and/or detection operations can be repeated any number of times to process the specimen, in any order (independently or simultaneously). In some examples, the substrate can be washed (e.g., by dispensing a wash reagent) between successive dispenses of reagents. One or more detection operations can be performed within a desired time frame. For example, the detection operations can be performed within about 1 minute, 50 seconds, 40 seconds, 30 seconds, 20 seconds, 10 seconds, or less than 10 seconds. In some cases, at least two detection operations can be performed within 1 minute, 50 seconds, 40 seconds, 30 seconds, 20 seconds, 10 seconds, or less than 10 seconds, etc. In some cases, at least three detection operations may be performed within 1 minute, 50 seconds, 40 seconds, 30 seconds, 20 seconds, 10 seconds, or less than 10 seconds.

生物学的検体を処理するための方法であって、生物学的検体が固定されたアレイを含む基板を提供することを含み、基板が中心軸に対して回転可能である、方法が本明細書で提供される。場合によっては、アレイは平面アレイとすることができる。幾つかの例では、アレイはウェルのアレイであり得る。場合によっては、基板はテクスチャード加工及び/又はパターニングすることができる。この方法は、基板を横切って溶液を導くことと、基板の回転中に溶液を生物学的検体と接触させることとを含むことができる。溶液は、基板をコーティングし、アレイに固定された生物学的検体と接触させるために、基板に対して半径方向(例えば、外側)に向けられてもよい。幾つかの例では、溶液は複数のプローブを含み得る。場合によっては、溶液は洗浄溶液であってもよい。この方法は、生物学的検体を、複数のプローブのうちの少なくとも1つのプローブと生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に供することを含み得る。反応は、生物学的検体に結合された少なくとも1つのプローブから1つ以上の信号を生成し得る。この方法は、1つ以上の信号を検出し、それによって生物学的検体を分析することを含むことができる。 Provided herein is a method for processing a biological analyte, the method including providing a substrate including an array having biological analytes immobilized thereon, the substrate being rotatable about a central axis. In some cases, the array can be a planar array. In some examples, the array can be an array of wells. In some cases, the substrate can be textured and/or patterned. The method can include directing a solution across the substrate and contacting the solution with the biological analyte while rotating the substrate. The solution can be directed radially (e.g., outwardly) relative to the substrate to coat the substrate and contact the biological analyte immobilized in the array. In some examples, the solution can include a plurality of probes. In some cases, the solution can be a wash solution. The method can include subjecting the biological analyte to conditions sufficient to effect a reaction between at least one probe of the plurality of probes and the biological analyte. The reaction can generate one or more signals from at least one probe bound to the biological analyte. The method can include detecting the one or more signals, thereby analyzing the biological analyte.

他の場合では、生物学的検体を処理するための方法であって、生物学的検体を固定したアレイを含む基板を提供することを含み、基板が基準軸に対して移動可能である、方法が本明細書で提供される。この方法は、基板を横切って溶液を導くことと、基板の移動中に溶液を生物学的検体と接触させることとを含むことができる。場合によっては、動きは直線的であり得る。場合によっては、動きは非直線であり得る。場合によっては、動作は、直線動作と非直線動作とのハイブリッドであり得る。 In other cases, provided herein is a method for processing biological specimens that includes providing a substrate including an array having biological specimens fixed thereto, the substrate being movable relative to a reference axis. The method can include directing a solution across the substrate and contacting the solution with the biological specimens during the substrate movement. In some cases, the movement can be linear. In some cases, the movement can be non-linear. In some cases, the motion can be a hybrid of linear and non-linear motion.

他の場合では、生物学的検体を処理する方法であって、生物学的検体を固定したアレイを含む基板を提供することを含む方法が本明細書で提供される。幾つかの例では、本方法は、基板及び/又はアレイ上の2つの異なる位置に溶液を分注することを含むことができる。場合によっては、本方法は、複数のディスペンサを使用するなどして、基板及び/又はアレイ上の単一の位置に複数の溶液を分注することを含むことができる。場合によっては、本方法は、基板及び/又はアレイ上の複数の位置に複数の溶液を分注することを含むことができる。場合によっては、本方法は、単一の位置に単一の溶液を分注することを含むことができる。基板は、1つ以上のディスペンサに対して相対動作してもよい。基板は、1つ以上のディスペンサに対して静止していてもよい。1つ以上の分注動作を所望の時間枠内で実行することができる。例えば、1分以内、50秒以内、40秒以内、30秒以内、20秒以内、10秒以内、10秒未満で分注動作を行うことができる。場合によっては、少なくとも2つの分注動作を1分、50秒、40秒、30秒、20秒、10秒、又は10秒未満など以内に実行することができる。場合によっては、少なくとも3つの分注動作を1分、50秒、40秒、30秒、20秒、10秒、又は10秒未満以内に実行することができる。 In other cases, provided herein are methods of processing biological specimens, the methods including providing a substrate including an array having biological specimens fixed thereto. In some examples, the methods can include dispensing solutions at two different locations on the substrate and/or array. In some cases, the methods can include dispensing multiple solutions at a single location on the substrate and/or array, such as by using multiple dispensers. In some cases, the methods can include dispensing multiple solutions at multiple locations on the substrate and/or array. In some cases, the methods can include dispensing a single solution at a single location. The substrate can move relative to one or more dispensers. The substrate can be stationary relative to one or more dispensers. One or more dispense operations can be performed within a desired time frame. For example, the dispense operations can be performed within 1 minute, 50 seconds, 40 seconds, 30 seconds, 20 seconds, 10 seconds, or less than 10 seconds. In some cases, at least two dispense operations can be performed within 1 minute, 50 seconds, 40 seconds, 30 seconds, 20 seconds, 10 seconds, or less than 10 seconds, etc. In some cases, at least three dispense operations can be performed within 1 minute, 50 seconds, 40 seconds, 30 seconds, 20 seconds, 10 seconds, or less than 10 seconds.

本明細書に開示される1つ以上の方法の任意の動作又はプロセスは、所望の時間枠内で実行され得る。場合によっては、本明細書に開示された2つ以上の動作又はプロセスの組合せは、所望の時間枠内で実行されてもよい。例えば、分注動作及び検出方法がいずれも、1分以内、50秒以内、40秒以内、30秒以内、20秒以内、10秒以内、10秒未満で実行されてもよい。場合によっては、少なくとも2つの分注及び検出動作は、1分、50秒、40秒、30秒、20秒、10秒、又は10秒未満など以内に実行することができる。場合によっては、少なくとも3つの分注及び検出動作は、1分、50秒、40秒、30秒、20秒、10秒、又は10秒未満以内に実行することができる。 Any operation or process of one or more of the methods disclosed herein may be performed within a desired time frame. In some cases, a combination of two or more operations or processes disclosed herein may be performed within a desired time frame. For example, both the dispense operation and the detection method may be performed within 1 minute, 50 seconds, 40 seconds, 30 seconds, 20 seconds, 10 seconds, or less than 10 seconds. In some cases, at least two dispense and detection operations may be performed within 1 minute, 50 seconds, 40 seconds, 30 seconds, 20 seconds, 10 seconds, or less than 10 seconds, etc. In some cases, at least three dispense and detection operations may be performed within 1 minute, 50 seconds, 40 seconds, 30 seconds, 20 seconds, 10 seconds, or less than 10 seconds.

本明細書に開示される1つ以上の方法は、時間がかかり高価であり得る検体(例えば、核酸分子)のバーコード化の必要性を排除することができる。例えば、本明細書の他の箇所に記載されているように、バーコード化の代わりに、又はバーコード化に加えて、基板及び/又はアレイは、検体を識別するために空間的に指標付けされてもよい。本明細書に開示される1つ以上の方法は、個々の検体(例えば、個々の核酸分子)の固有のバーコード化の必要性を排除することができる。 One or more methods disclosed herein can eliminate the need for barcoding of analytes (e.g., nucleic acid molecules), which can be time-consuming and expensive. For example, as described elsewhere herein, instead of or in addition to barcoding, the substrate and/or array may be spatially indexed to identify analytes. One or more methods disclosed herein can eliminate the need for unique barcoding of each individual analyte (e.g., each individual nucleic acid molecule).

生物学的検体は、サンプルに由来する任意の検体であり得る。例えば、生物学的検体は、高分子、例えば核酸分子、炭水化物、タンパク質、脂質などであり得る。生物学的検体は、複数の高分子基、例えば糖タンパク質、プロテオグリカン、リボザイム、リポソームなどを含み得る。生物学的検体は、抗体、抗体断片、又はその操作された変異体、抗原、細胞、ペプチド、ポリペプチドなどであり得る。場合によっては、生物学的検体は核酸分子を含む。核酸分子は、少なくとも約10、100、1000、1万、10万、100万、1000万、1億、10億又はそれ以上のヌクレオチドを含み得る。これに代えて又は加えて、核酸分子は、最大で約10億、1億、1000万、100万、10万、1万、1000、100、10又はそれ未満のヌクレオチドを含み得る。核酸分子は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の幾つかのヌクレオチドを有し得る。幾つかの場合、核酸分子はまた、N-merが結合し得る共通の配列を含み得る。N-merは、1、2、3、4、5又は6個のヌクレオチドを含んでもよく、共通の配列に結合し得る。幾つかの場合、核酸分子を増幅して、基板に結合した、又は基板と会合するか又は基板に固定され得るビーズに結合した核酸分子のコロニーを生成し得る。幾つかの例では、核酸分子をビーズに付着させ、核酸反応、例えば増幅に供して、ビーズに付着した核酸分子のクローン集団を生成することができる。 The biological analyte can be any analyte derived from a sample. For example, the biological analyte can be a macromolecule, such as a nucleic acid molecule, a carbohydrate, a protein, a lipid, etc. The biological analyte can include multiple macromolecular groups, such as glycoproteins, proteoglycans, ribozymes, liposomes, etc. The biological analyte can be an antibody, an antibody fragment, or an engineered variant thereof, an antigen, a cell, a peptide, a polypeptide, etc. In some cases, the biological analyte includes a nucleic acid molecule. The nucleic acid molecule can include at least about 10, 100, 1000, 10, ... N-mers may contain 1, 2, 3, 4, 5 or 6 nucleotides and may bind to a common sequence. In some cases, the nucleic acid molecules may be amplified to generate a colony of nucleic acid molecules bound to a substrate or bound to beads that may be associated with or immobilized to a substrate. In some examples, the nucleic acid molecules may be attached to beads and subjected to a nucleic acid reaction, e.g., amplification, to generate a clonal population of nucleic acid molecules attached to beads.

任意の所定の核酸サンプル中の核酸分子はそれぞれ、キー配列を含み得る。キー配列は合成配列であり得る。幾つかの例において、キー配列は、最大で約6塩基長、5塩基長、4塩基長、3塩基長、2塩基長又は1塩基長であり得る。或いは、キー配列は6塩基長より長くてもよい。キー配列は、発信サンプルを示すことができる。例えば、キー配列は、複数のサンプルの各サンプルが固有のキー配列を有するように、サンプルに固有であり得る。単一のサンプル中の個々の検体は、同じキー配列を共有し得る。或いは、各サンプルは、基板上に装填されたときに、その直近のサンプル間に固有のキー配列を有し得る。有益なことに、異なるキー配列を含む2つのサンプルが基板上の隣接領域又はそうでなければ近接領域に装填される場合、比較的短いリード(例えば、個々の分子を分化させるように構成された固有のバーコード配列のリードよりもはるかに短い)を有する領域(例えば、スピルオーバーなどに起因して隣接領域に不注意に装填される外側の核酸分子)間に交差汚染がある場合でも、異なるサンプルに由来する核酸分子は、異なるキー配列に基づいて容易に区別され得る。 Each nucleic acid molecule in any given nucleic acid sample may include a key sequence. The key sequence may be a synthetic sequence. In some instances, the key sequence may be up to about 6, 5, 4, 3, 2, or 1 base in length. Alternatively, the key sequence may be longer than 6 bases. The key sequence may be indicative of the originating sample. For example, the key sequence may be unique to a sample such that each sample of a plurality of samples has a unique key sequence. Individual analytes in a single sample may share the same key sequence. Alternatively, each sample may have a unique key sequence between its immediate neighbors when loaded onto the substrate. Advantageously, when two samples containing different key sequences are loaded into adjacent or otherwise proximate regions on the substrate, the nucleic acid molecules from the different samples may be easily distinguished based on the different key sequences, even if there is cross-contamination between regions (e.g., an outer nucleic acid molecule that is inadvertently loaded into an adjacent region due to spillover, etc.) with relatively short reads (e.g., much shorter than the reads of a unique barcode sequence configured to differentiate individual molecules).

基板は、固体基板であってもよい。基板は、ゴム、ガラス、シリコン、アルミニウム、銅、チタン、クロム、又は鋼などの金属、酸化チタン又は窒化ケイ素などのセラミック、ポリエチレン(PE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリアセチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエポキシド、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フェノールホルムアルデヒド(PF)、メラミンホルムアルデヒド(MF)、尿素ホルムアルデヒド(UF)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリイミド、ポリ乳酸(PLA)、フラン、シリコーン、ポリスルホンなどのプラスチック、前述の材料のいずれかの任意の混合物、又は任意の他の適切な材料のうちの1つ以上を全体又は部分的に含んでもよい。基板は、アルミニウム、銅、銀、もしくは金などの金属、酸化ケイ素(Si、ここで、x、yは、任意の可能な値をとることができる)などの酸化物、SU8などのフォトレジスト、アミノシランもしくはヒドロゲルなどの表面コーティング、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミドデキストラン、ポリエチレングリコール(PEG)、もしくは前述の材料のいずれかの任意の組合せ、又は任意の他の適切なコーティングの1つ以上の層で全体的又は部分的にコーティングされてもよい。基板は、可視光に対して完全に又は部分的に不透過であってもよい。場合によっては、基板は、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、少なくとも99.5%、又は100%可視光に対して不透過であり得る。基板は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の不透過度を有することができる。基板は、可視光を完全に又は部分的に透過してもよい。場合によっては、基板は、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、少なくとも99.5%、又は100%可視光を透過してもよい。基板は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の透過度を有することができる。場合によっては、照明出力(例えば、レーザ出力)は、基板の不透過度又は透過度に基づいて調整されてもよい。1つ以上の層は、少なくとも1ナノメートル(nm)、少なくとも2nm、少なくとも5nm、少なくとも10nm、少なくとも20nm、少なくとも50nm、少なくとも100nm、少なくとも200nm、少なくとも500nm、少なくとも1マイクロメートル(μm)、少なくとも2μm、少なくとも5μm、少なくとも10μm、少なくとも20μm、少なくとも50μm、少なくとも100μm、少なくとも200μm、少なくとも500μm、又は少なくとも1ミリメートル(mm)の厚さを有することができる。1つ以上の層は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の厚さを有することができる。基板の表面は、本明細書に記載のバインダ又はリンカーのいずれかを含むように修飾されてもよい。基板の表面は、アミン、エステル、ヒドロキシル、エポキシドなど、又はそれらの組合せなどの活性化学基を含むように修飾されてもよい。幾つかの例では、そのようなバインダ、リンカー、活性化学基などは、追加の層又はコーティングとして基板に追加されてもよい。 The substrate may be a solid substrate. The substrate may comprise, in whole or in part, one or more of rubber, glass, metals such as silicon, aluminum, copper, titanium, chromium, or steel, ceramics such as titanium oxide or silicon nitride, plastics such as polyethylene (PE), low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), high impact polystyrene (HIPS), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene chloride (PVDC), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyacetylene, polyamide, polycarbonate, polyester, polyurethane, polyepoxide, polymethyl methacrylate (PMMA), polytetrafluoroethylene (PTFE), phenol formaldehyde (PF), melamine formaldehyde (MF), urea formaldehyde (UF), polyether ether ketone (PEEK), polyetherimide (PEI), polyimide, polylactic acid (PLA), furan, silicone, polysulfone, any mixture of any of the foregoing materials, or any other suitable material. The substrate may be fully or partially coated with one or more layers of a metal such as aluminum, copper, silver, or gold, an oxide such as silicon oxide (Si x O y , where x, y can take any possible value), a photoresist such as SU8, a surface coating such as an aminosilane or a hydrogel, polyacrylic acid, polyacrylamide dextran, polyethylene glycol (PEG), or any combination of any of the aforementioned materials, or any other suitable coating. The substrate may be completely or partially opaque to visible light. In some cases, the substrate may be at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 25%, at least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, at least 99%, at least 99.5%, or 100% opaque to visible light. The substrate may have an opacity within a range defined by any two of the foregoing values. The substrate may be fully or partially transparent to visible light. In some cases, the substrate may transmit at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 25%, at least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, at least 99%, at least 99.5%, or 100% visible light. The substrate may have a transmittance within a range defined by any two of the aforementioned values. In some cases, the illumination output (e.g., laser output) may be adjusted based on the opacity or transmittance of the substrate. The one or more layers can have a thickness of at least 1 nanometer (nm), at least 2 nm, at least 5 nm, at least 10 nm, at least 20 nm, at least 50 nm, at least 100 nm, at least 200 nm, at least 500 nm, at least 1 micrometer (μm), at least 2 μm, at least 5 μm, at least 10 μm, at least 20 μm, at least 50 μm, at least 100 μm, at least 200 μm, at least 500 μm, or at least 1 millimeter (mm). The one or more layers can have a thickness within a range defined by any two of the foregoing values. The surface of the substrate may be modified to include any of the binders or linkers described herein. The surface of the substrate may be modified to include active chemical groups such as amines, esters, hydroxyls, epoxides, etc., or combinations thereof. In some examples, such binders, linkers, active chemical groups, etc. may be added to the substrate as an additional layer or coating.

基板は、円筒形、円筒形のシェルもしくはディスク、長方形プリズム、又は任意の他の幾何学的形態の一般的な形態を有することができる。基板は、少なくとも100μm、少なくとも200μm、少なくとも500μm、少なくとも1mm、少なくとも2mm、少なくとも5mm、又は少なくとも10mmの厚さ(例えば、最小寸法)を有することができる。基板は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の厚さを有することができる。基板は、少なくとも1mm、少なくとも2mm、少なくとも5mm、少なくとも10mm、少なくとも20mm、少なくとも50mm、少なくとも100mm、少なくとも200mm、少なくとも500mm、又は少なくとも1,000mmの第1の横方向寸法(長方形プリズムの一般的な形態を有する基板の幅又は円筒の一般的な形態を有する基板の半径など)を有することができる。基板は、前述の値のうちの任意の2つによって定義される範囲内にある第1の横方向寸法を有することができる。基板は、第2の横方向寸法(長方形プリズムの一般的な形態を有する基板の長さなど)又は少なくとも1mm、少なくとも2mm、少なくとも5mm、少なくとも10mm、少なくとも20mm、少なくとも50mm、少なくとも100mm、少なくとも200mm、少なくとも500mm、又は少なくとも1,000mmを有することができる。基板は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にある第2の横方向寸法を有することができる。 The substrate may have the general form of a cylinder, a cylindrical shell or disk, a rectangular prism, or any other geometric form. The substrate may have a thickness (e.g., smallest dimension) of at least 100 μm, at least 200 μm, at least 500 μm, at least 1 mm, at least 2 mm, at least 5 mm, or at least 10 mm. The substrate may have a thickness within a range defined by any two of the aforementioned values. The substrate may have a first lateral dimension (such as the width of a substrate having the general form of a rectangular prism or the radius of a substrate having the general form of a cylinder) of at least 1 mm, at least 2 mm, at least 5 mm, at least 10 mm, at least 20 mm, at least 50 mm, at least 100 mm, at least 200 mm, at least 500 mm, or at least 1,000 mm. The substrate may have a first lateral dimension within a range defined by any two of the aforementioned values. The substrate can have a second lateral dimension (such as the length of a substrate having the general form of a rectangular prism) of at least 1 mm, at least 2 mm, at least 5 mm, at least 10 mm, at least 20 mm, at least 50 mm, at least 100 mm, at least 200 mm, at least 500 mm, or at least 1,000 mm. The substrate can have a second lateral dimension within a range defined by any two of the preceding values.

基板の表面は平面であってもよい。基板の表面は覆われておらず、大気に曝されていてもよい。これに代えて又は加えて、基板の表面はテクスチャ加工又はパターン化されてもよい。例えば、基板は、溝、トラフ、丘、及び/又は柱を備えてもよい。基板は、1つ以上のキャビティ(例えば、マイクロスケールキャビティ又はナノスケールキャビティ)を画定することができる。基板は、1つ以上のチャネルを画定することができる。基板は、基板の表面にわたって規則的なテクスチャ及び/又はパターンを有することができる。例えば、基板は、表面の基準レベルより上又は下の規則的な幾何学的構造(例えば、くさび、直方体、円柱、球状体、半球などである)を有してもよい。或いは、基板は、基板の表面にわたって不規則なテクスチャ及び/又はパターンを有してもよい。例えば、基板は、基板の基準レベルより上又は下の任意の構造を有してもよい。幾つかの例では、基板のテクスチャは、基板又は基板の層の合計厚さの最大約100%、90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.1%、0.01%、0.001%、0.0001%、0.00001%以下の最大寸法を有する構造を含み得る。場合によっては、基板のテクスチャ及び/又はパターンは、基板上の個別にアドレス可能な位置の少なくとも一部を画定することができる。テクスチャード加工及び/又はパターニングされた基板は、実質的に平面であってもよい。 The surface of the substrate may be planar. The surface of the substrate may be uncovered and exposed to the atmosphere. Alternatively or additionally, the surface of the substrate may be textured or patterned. For example, the substrate may comprise grooves, troughs, hills, and/or pillars. The substrate may define one or more cavities (e.g., microscale or nanoscale cavities). The substrate may define one or more channels. The substrate may have a regular texture and/or pattern across the surface of the substrate. For example, the substrate may have a regular geometric structure (e.g., a wedge, a cuboid, a cylinder, a sphere, a hemisphere, etc.) above or below a reference level of the surface. Alternatively, the substrate may have an irregular texture and/or pattern across the surface of the substrate. For example, the substrate may have any structure above or below a reference level of the substrate. In some examples, the texture of the substrate may include structures having a maximum dimension of up to about 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.1%, 0.01%, 0.001%, 0.0001%, 0.00001% or less of the total thickness of the substrate or a layer of the substrate. In some cases, the texture and/or pattern of the substrate may define at least a portion of the individually addressable locations on the substrate. The textured and/or patterned substrate may be substantially planar.

例えば、図37A~図37Gは、基板の断面表面プロファイルの異なる例を示す。図37Aは、完全に平坦な表面を有する基板の断面表面プロファイルを示す。図37Bは、半球形のトラフ又は溝を有する基板の断面表面プロファイルを示す。図37Cは、ピラー、又は代替的にもしくは組み合わせてウェルを有する基板の断面表面プロファイルを示す。図37Dは、コーティングを有する基板の断面表面プロファイルを示す。図37Eは、球状粒子を有する基板の断面表面プロファイルを示す。図37Fは、それぞれの溝に播種又は関連付けられた第1のタイプのバインダを有する、図37Bの断面表面プロファイルを示す。図37Gは、第2のタイプのバインダがそれぞれの溝に播種又は関連付けられた、図37Bの断面表面プロファイルを示す。 For example, Figures 37A-37G show different examples of cross-sectional surface profiles of substrates. Figure 37A shows a cross-sectional surface profile of a substrate with a completely flat surface. Figure 37B shows a cross-sectional surface profile of a substrate with hemispherical troughs or grooves. Figure 37C shows a cross-sectional surface profile of a substrate with pillars, or alternatively or in combination with wells. Figure 37D shows a cross-sectional surface profile of a substrate with a coating. Figure 37E shows a cross-sectional surface profile of a substrate with spherical particles. Figure 37F shows the cross-sectional surface profile of Figure 37B with a first type of binder seeded or associated with each groove. Figure 37G shows the cross-sectional surface profile of Figure 37B with a second type of binder seeded or associated with each groove.

基板はアレイを備えてもよい。例えば、アレイは、基板の側面上に配置されてもよい。アレイは平面アレイであってもよい。アレイは、円、環、長方形、又は任意の他の形状の一般的な形状を有することができる。アレイは、直線及び/又は非直線の行を含むことができる。アレイは、等間隔に配置されてもよく、又は分散されてもよい。アレイは、任意に離間又は分散されてもよい。アレイは、規則的な間隔を有してもよい。アレイは、不規則な間隔を有してもよい。アレイはテクスチャ付きアレイであってもよい。アレイは、パターン化されたアレイであってもよい。アレイは、複数の個別にアドレス可能な位置を含むことができる。個別にアドレス可能な位置は、任意の好都合なパターンで配置されてもよい。例えば、個別にアドレス可能な位置は、アレイ上でランダムに配向されてもよい。複数の個別にアドレス可能な位置は、ディスク形状の基板の周りに別個の半径方向領域を形成することができる。複数の個別にアドレス可能な位置は、正方形、長方形、ディスク、円形、環状、五角形、六角形、七角形、八角形、アレイ、又は任意の他のパターンを形成することができる。1つ以上のタイプの個別にアドレス可能な位置を生成することができる。1つ以上のタイプの個別にアドレス可能な位置は、異なるタイプの個別にアドレス可能な位置の交互領域を形成することができる。1つ以上のタイプの個別にアドレス可能な位置は、異なるタイプの個別にアドレス可能な位置のブロック領域を形成することができる。例えば、2つのタイプ(A及びB)の個別にアドレス可能な位置が望まれる場合、個別にアドレス可能な位置は、交互のABABAB、ブロックされたAAABBB、又はランダム、例えばABBAAB、AABBBA、BABBAAなどとして配列されてもよい。個別にアドレス可能な位置のタイプは、正方形、長方形、ディスク、環、五角形、六角形、放射状パターンなどの任意の有用なパターンで配列されてもよい。場合によっては、2つのタイプの個別にアドレス可能な位置は、異なる化学的、物理的、及び/又は生物学的特性(例えば、疎水性、電荷、色、トポグラフィ、サイズ、寸法、幾何学的形状などである)を有してもよい。例えば、第1のタイプの個別にアドレス可能な位置は、第1のタイプの生物学的検体に結合し、第2のタイプの生物学的検体には結合せず、第2のタイプの個別にアドレス可能な位置は、第2のタイプの生物学的検体に結合し、第1のタイプの生物学的検体には結合しない。 The substrate may comprise an array. For example, the array may be disposed on a side of the substrate. The array may be a planar array. The array may have the general shape of a circle, ring, rectangle, or any other shape. The array may include linear and/or non-linear rows. The array may be evenly spaced or distributed. The array may be arbitrarily spaced or distributed. The array may have regular spacing. The array may have irregular spacing. The array may be a textured array. The array may be a patterned array. The array may include a plurality of individually addressable locations. The individually addressable locations may be arranged in any convenient pattern. For example, the individually addressable locations may be randomly oriented on the array. The plurality of individually addressable locations may form distinct radial regions around a disk-shaped substrate. The plurality of individually addressable locations may form a square, rectangle, disk, circle, ring, pentagon, hexagon, heptagon, octagon, array, or any other pattern. One or more types of individually addressable locations may be generated. One or more types of individually addressable locations can form alternating regions of different types of individually addressable locations. One or more types of individually addressable locations can form blocked regions of different types of individually addressable locations. For example, if two types (A and B) of individually addressable locations are desired, the individually addressable locations can be arranged as alternating ABABAB, blocked AAABBB, or random, e.g., ABBAAB, AABBBA, BABBAA, etc. The types of individually addressable locations can be arranged in any useful pattern, such as squares, rectangles, disks, rings, pentagons, hexagons, radial patterns, etc. In some cases, the two types of individually addressable locations can have different chemical, physical, and/or biological properties (e.g., hydrophobicity, charge, color, topography, size, dimensions, geometric shape, etc.). For example, a first type of individually addressable location binds to a first type of biological analyte and does not bind to a second type of biological analyte, and a second type of individually addressable location binds to a second type of biological analyte and does not bind to the first type of biological analyte.

処理される検体は、アレイに固定されてもよい。アレイは、本明細書に記載の1つ以上のバインダ、例えば、生物学的検体に結合された1つ以上の物理的又は化学的リンカー又はアダプタを含み得る。例えば、アレイは、核酸分子に結合されたリンカー又はアダプタを含み得る。これに代えて又は加えて、生物学的検体はビーズに結合されてもよく、このビーズはアレイに固定されてもよい。場合によっては、アレイのサブセットは、サンプル又は検体に結合されなくてもよい。例えば、中心軸の周りを回転するように構成された基板では、サンプルは、中心軸の近くに配置されたアレイの複数の個別にアドレス可能な位置に結合されなくてもよい。場合によっては、アレイはサンプル又は検体に結合されてもよいが、アレイの全てが処理されなくてもよい。例えば、基板は、サンプル又は検体(例えば、核酸分子を含む)に結合されてもよいが、アレイの境界に近接するアレイの領域は、更なる処理(例えば、検出)を受けなくてもよい。 The analyte to be processed may be immobilized on the array. The array may include one or more binders, e.g., one or more physical or chemical linkers or adaptors, as described herein, bound to the biological analyte. For example, the array may include linkers or adaptors bound to the nucleic acid molecule. Alternatively or additionally, the biological analyte may be bound to a bead, which may be immobilized on the array. In some cases, a subset of the array may not be bound to the sample or analyte. For example, in a substrate configured to rotate about a central axis, the sample may not be bound to a plurality of individually addressable locations of the array located near the central axis. In some cases, the array may be bound to the sample or analyte, but not all of the array may be processed. For example, the substrate may be bound to the sample or analyte (e.g., including a nucleic acid molecule), but regions of the array adjacent to the border of the array may not undergo further processing (e.g., detection).

個別にアドレス可能な位置は、操作のためにアクセス可能な検体の位置又は検体のグループを含むことができる。操作は、配置、抽出、試薬分注、播種、加熱、冷却、又は撹拌を含み得る。抽出は、個々の検体又は検体の群を抽出することを含み得る。例えば、抽出は、少なくとも2個、少なくとも5個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも200個、少なくとも500個、又は少なくとも1,000個の検体又は検体の群を抽出することを含み得る。これに代えて又は加えて、抽出は、最大で1,000、最大で500、最大で200、最大で100、最大で50、最大で20、最大で10、最大で5、又は最大で2つの検体又は検体の群を抽出することを含んでもよい。操作は、例えば、検体又はその周囲との局所的なマイクロ流体、ピペット、光学、レーザ、音響、磁気及び/又は電磁相互作用によって達成され得る。 An individually addressable location may include a location of an analyte or a group of analytes that are accessible for manipulation. Manipulation may include placement, extraction, reagent dispensing, seeding, heating, cooling, or agitation. Extraction may include extracting an individual analyte or a group of analytes. For example, extraction may include extracting at least 2, at least 5, at least 10, at least 20, at least 50, at least 100, at least 200, at least 500, or at least 1,000 analytes or groups of analytes. Alternatively or additionally, extraction may include extracting up to 1,000, up to 500, up to 200, up to 100, up to 50, up to 20, up to 10, up to 5, or up to 2 analytes or groups of analytes. Manipulation may be accomplished, for example, by localized microfluidic, pipette, optical, laser, acoustic, magnetic, and/or electromagnetic interactions with the analyte or its surroundings.

場合によっては、個別にアドレス可能な位置は、個別にアドレス可能な各位置に固定又は結合された検体が識別され得るように、例えば空間的に指標付けされ得る。幾つかの実施形態では、個別にアドレス可能な位置は、基板の一部を画定することによって指標付けされる。幾つかの実施形態では、基板の表面は、エッチングを使用して画定される。幾つかの実施形態では、基板の表面は、表面のノッチを使用して画定される。幾つかの実施形態では、基板の表面は、色素又はインクを使用して画定される。幾つかの実施形態では、基板の表面は、表面上にトポグラフィマークを堆積させることによって画定される。幾つかの実施形態では、対照核酸サンプルなどのサンプルを使用して、基板の表面を画定することができる。理解されるように、個別にアドレス可能な位置を指標付けするために、正の境界と負の境界の組合せ(それらの欠如)を使用することができる。場合によっては、単一の基準点又は軸(例えば、単一境界)を使用して、個別にアドレス可能な全ての位置を指標付けすることができる。幾つかの実施形態では、個別にアドレス可能な位置のそれぞれが指標付けされる。幾つかの実施形態では、個別にアドレス可能な位置のサブセットが指標付けされる。幾つかの実施形態では、個別にアドレス可能な位置は指標付けされず、基板の異なる領域は指標付けされる。 In some cases, the individually addressable locations may be indexed, for example, spatially, such that an analyte fixed or bound to each individually addressable location may be identified. In some embodiments, the individually addressable locations are indexed by defining a portion of a substrate. In some embodiments, the surface of the substrate is defined using etching. In some embodiments, the surface of the substrate is defined using a notch in the surface. In some embodiments, the surface of the substrate is defined using a dye or ink. In some embodiments, the surface of the substrate is defined by depositing a topographical mark on the surface. In some embodiments, a sample, such as a control nucleic acid sample, may be used to define the surface of the substrate. As will be appreciated, a combination of positive and negative boundaries (or the absence thereof) may be used to index the individually addressable locations. In some cases, a single reference point or axis (e.g., a single boundary) may be used to index all of the individually addressable locations. In some embodiments, each of the individually addressable locations is indexed. In some embodiments, a subset of the individually addressable locations is indexed. In some embodiments, the individually addressable locations are not indexed, but different regions of the substrate are indexed.

個別にアドレス可能な位置、又は個別にアドレス可能な位置を含む個々の領域は、指標付けされてもよく、又は他の方法で区別されてもよい。場合によっては、個別にアドレス可能な位置、又は個々の領域は、サンプル装填(例えば、物理的境界なし)によってのみ区別され得る。場合によっては、単一の領域を他の領域と区別することができる。場合によっては、単一のタイプの領域を他のタイプの領域と区別することができる。例えば、異なるタイプの領域は、異なるタイプの検体又は異なるセットのサンプルを含み得る。例えば、第1のタイプの領域(「A」)は、第1のセットのサンプル(又は第1のタイプのサンプル)を含んでもよく、第2のタイプの領域(「B」)は、第2のセットのサンプル(又は第2のタイプのサンプル)を含んでもよい。基板は、複数の領域Aのセット及び複数の領域Bのセットを含むことができ、複数の領域Aは複数の領域Bと区別可能である。このような区別を可能にするために、異なるサンプルを所定の空間構成で異なるタイプの領域に装填することができる。 The individually addressable locations, or individual regions that comprise the individually addressable locations, may be indexed or otherwise distinguished. In some cases, the individually addressable locations, or individual regions, may be distinguished only by sample loading (e.g., no physical boundaries). In some cases, a single region may be distinguished from other regions. In some cases, a single type of region may be distinguished from other types of regions. For example, different types of regions may contain different types of analytes or different sets of samples. For example, a first type of region ("A") may contain a first set of samples (or samples of a first type) and a second type of region ("B") may contain a second set of samples (or samples of a second type). A substrate may include a set of multiple regions A and a set of multiple regions B, where the multiple regions A are distinguishable from the multiple regions B. To enable such distinction, different samples may be loaded into the different types of regions in a predetermined spatial configuration.

場合によっては、サンプル上のキー又はバーコード配列を使用して、空間位置、発信サンプル、又はそれらの組合せを区別及び/又は指標付けすることができる。例えば、任意の所定の核酸サンプル中の核酸分子はそれぞれ、キー配列を含み得る。キー配列は合成配列であり得る。キー配列は、最大で約6塩基長、5塩基長、4塩基長、3塩基長、2塩基長又は1塩基長であり得る。或いは、キー配列は6塩基長より長くてもよい。キー配列は、発信サンプルを示すことができる。例えば、キー配列は、複数のサンプルの各サンプルが固有のキー配列を有するように、サンプルに固有であり得る。単一のサンプルの個々の検体は、共通のキー配列を共有し得る。或いは、各サンプルは、基板上に装填されたときに、その直近のサンプル間に固有のキー配列を有し得る。有益なことに、異なるキー配列を含む2つのサンプルが基板上の隣接領域又はそうでなければ近接領域に装填される場合、比較的短いリード(例えば、個々の分子を区別するように構成されたバーコード配列のリードよりもはるかに短い)を有する領域(例えば、スピルオーバーなどに起因して隣接領域に不注意に装填される外側の核酸分子)間に交差汚染がある場合でも、異なるサンプルに由来する核酸分子は、異なるキー配列に基づいて容易に区別され得る。 In some cases, a key or barcode sequence on a sample can be used to distinguish and/or index a spatial location, an originating sample, or a combination thereof. For example, each nucleic acid molecule in any given nucleic acid sample can include a key sequence. The key sequence can be a synthetic sequence. The key sequence can be up to about 6 bases long, 5 bases long, 4 bases long, 3 bases long, 2 bases long, or 1 base long. Alternatively, the key sequence can be longer than 6 bases long. The key sequence can indicate the originating sample. For example, the key sequence can be unique to a sample such that each sample of a plurality of samples has a unique key sequence. Individual analytes of a single sample can share a common key sequence. Alternatively, each sample can have a unique key sequence between its immediate neighbors when loaded onto the substrate. Advantageously, when two samples containing different key sequences are loaded into adjacent or otherwise proximate regions on a substrate, even if there is cross-contamination between regions (e.g., an outer nucleic acid molecule that is inadvertently loaded into an adjacent region due to spillover, etc.) with relatively short reads (e.g., much shorter than the reads of a barcode sequence configured to distinguish individual molecules), the nucleic acid molecules from the different samples can be readily distinguished based on the different key sequences.

場合によっては、検体の空間的分離を使用して、キー又はバーコード配列の使用を増強又は置換することができる。例えば、図40は、単一の領域又は7、15、及び96の領域を含む複数の領域における検体の分析のための方式を示す。例えば、図40に示すように、検体は、7つの領域(右上、「7-plex」)、15個の領域(左下「15plex」)、又は96個の領域(右下「96plex」)を含む個別の領域に分布した表面全体(左上、「1-plex」)に分布し得る。検体は、約5、約10、約15、約20、約25、約30、約35、約40、約45、約50、約60、約70、約80、約90、約100、約200、約300、約400、又は約500の領域に分布し得る。検体は、5から10、10から15、15から20、20から25、25から30、30から35、35から40、40から45、45から50、50から60、60から70、70から80、80から90、90から100、100から200、200から300、300から400、又は400から500の領域に分布し得る。場合によっては、各領域は異なる検体を含み得る。 In some cases, spatial separation of analytes can be used to augment or replace the use of key or barcode sequences. For example, FIG. 40 shows a scheme for analysis of analytes in a single region or in multiple regions, including 7, 15, and 96 regions. For example, as shown in FIG. 40, analytes can be distributed across the entire surface (top left, "1-plex") distributed in separate regions, including 7 regions (top right, "7-plex"), 15 regions (bottom left, "15plex"), or 96 regions (bottom right, "96plex"). Analytes can be distributed in about 5, about 10, about 15, about 20, about 25, about 30, about 35, about 40, about 45, about 50, about 60, about 70, about 80, about 90, about 100, about 200, about 300, about 400, or about 500 regions. The analytes may be distributed in regions of 5 to 10, 10 to 15, 15 to 20, 20 to 25, 25 to 30, 30 to 35, 35 to 40, 40 to 45, 45 to 50, 50 to 60, 60 to 70, 70 to 80, 80 to 90, 90 to 100, 100 to 200, 200 to 300, 300 to 400, or 400 to 500. In some cases, each region may contain a different analyte.

場合によっては、異なるタイプの領域をサンプル処理に使用することができる。第1のタイプの領域(「A」)は、第1のセットのサンプル(又は第1のタイプのサンプル)を含んでもよく、第2のタイプの領域(「B」)は、第2のセットのサンプル(又は第2のタイプのサンプル)を含んでもよい。第1のタイプの領域及び第2のタイプの領域は、本明細書の他の箇所に記載されているように、規則正しく互いに離れて配置されてもよい。場合によっては、第1のタイプの領域及び第2のタイプの領域は、基板の基準軸から離れて配置されてもよい。例えば、第1のタイプの領域は、基板の基準軸から少なくとも1マイクロメートル、10マイクロメートル、100マイクロメートル、1ミリメートル、10ミリメートル、100ミリメートル、1センチメートル、10センチメートル、100センチメートル以上に配置されてもよい。同様に、第2のタイプの領域は、基板の基準軸から離れて配置されてもよい。例えば、第1のタイプの領域は、基板の基準軸から少なくとも1マイクロメートル、10マイクロメートル、100マイクロメートル、1ミリメートル、10ミリメートル、100ミリメートル、1センチメートル、10センチメートル、100センチメートル以上に配置されてもよい。両方のタイプの領域は、基板の基準軸から少なくとも1マイクロメートル、10マイクロメートル、100マイクロメートル、1ミリメートル、10ミリメートル、100ミリメートル、1センチメートル、10センチメートル、100センチメートル以上に配置されてもよい。 In some cases, different types of regions can be used for sample processing. A first type of region ("A") may include a first set of samples (or a first type of samples), and a second type of region ("B") may include a second set of samples (or a second type of samples). The first type of region and the second type of region may be regularly spaced apart from each other, as described elsewhere herein. In some cases, the first type of region and the second type of region may be spaced apart from a reference axis of the substrate. For example, the first type of region may be spaced apart from a reference axis of the substrate at least 1 micrometer, 10 micrometers, 100 micrometers, 1 millimeter, 10 millimeters, 100 millimeters, 1 centimeter, 10 centimeters, 100 centimeters, or more. Similarly, the second type of region may be spaced apart from a reference axis of the substrate. For example, the first type of region may be located at least 1 micrometer, 10 micrometers, 100 micrometers, 1 millimeter, 10 millimeters, 100 millimeters, 1 centimeter, 10 centimeters, 100 centimeters, or more from the reference axis of the substrate. Both types of regions may be located at least 1 micrometer, 10 micrometers, 100 micrometers, 1 millimeter, 10 millimeters, 100 millimeters, 1 centimeter, 10 centimeters, 100 centimeters, or more from the reference axis of the substrate.

例えば、図39A~図39Bは、空間装填方式の2つの例を示す。図39Aでは、基板は、基板の中心軸に対して半径方向に交互に配置された2タイプの領域「A」及び「B」を含む。図39Bでは、基板は、基板にわたって三角形に交互に配置された2タイプの領域「A」及び「B」を含む。サンプル位置は、サンプルの第1のセットをA領域に装填し、サンプルの第1のセットが、サンプルの第1のセットの検体に結合された複数のビーズを含み、基板上の複数のビーズ及び/又は検体及びそれらの位置を検出し、次いで、サンプルの第2のセットをB領域に装填し、サンプルの第2のセットが、サンプルの第2のセットの検体に結合された複数のビーズを含み、基板上の複数のビーズ及び/又は検体及びそれらの位置を検出することによって決定され得る。サンプルの第1のセット及びサンプルの第2のセット中の各サンプルは、標識(例えば、蛍光色素)と関連付けられ得る。サンプルの第1のセットが主にA領域に装填されたとしても、サンプルの第1のセットからの浮遊ビーズがB領域に固定される幾つかの交差が存在し得る。サンプルの第2のセットが主にB領域に装填されたとしても、サンプルの第2のセットからの浮遊ビーズがA領域に固定される幾つかの交差が存在し得る。クロスオーバービーズを含むサンプルの第1のセットの検体の位置は、第1の画像から決定することができる。クロスオーバービーズを含むサンプルの第2のセットの検体の位置は、第2の画像から決定することができる。有益なことに、同じタイプの蛍光色素が2つの異なるサンプル(「P」及び「Q」)の検体を識別し、「P」がA領域に堆積され、「Q」がB領域に堆積される場合、蛍光信号が検出される領域のタイプに基づいて、検体が「P」サンプル又は「Q」サンプルのものであるかどうかを識別することができる。異なる領域は交互であってもよい。複数の領域は、三角形、正方形、長方形、ディスク、円形、環状、五角形、六角形、七角形、八角形、アレイ、又は任意の他のパターンなどの任意のパターンを形成することができる。複数の領域は、不規則なパターンを形成してもよい。複数の領域は、パターニングされていない離散領域であってもよい。複数の領域は、交互配置、散在、不連続、及び/又はサイズが異なっていてもよい。 For example, Figures 39A-39B show two examples of spatial loading schemes. In Figure 39A, the substrate includes two types of regions "A" and "B" arranged in a radial alternating manner relative to the central axis of the substrate. In Figure 39B, the substrate includes two types of regions "A" and "B" arranged in a triangular alternating manner across the substrate. Sample locations can be determined by loading a first set of samples into the A region, the first set of samples including a plurality of beads bound to the analytes of the first set of samples, detecting the plurality of beads and/or analytes and their locations on the substrate, and then loading a second set of samples into the B region, the second set of samples including a plurality of beads bound to the analytes of the second set of samples, detecting the plurality of beads and/or analytes and their locations on the substrate. Each sample in the first set of samples and the second set of samples can be associated with a label (e.g., a fluorescent dye). Even if the first set of samples is loaded primarily into the A region, there can be some crossovers where stray beads from the first set of samples are anchored in the B region. Even if the second set of samples is loaded mainly in the B region, there may be some crossovers where floating beads from the second set of samples are anchored in the A region. The location of the analytes of the first set of samples including crossover beads can be determined from the first image. The location of the analytes of the second set of samples including crossover beads can be determined from the second image. Advantageously, if the same type of fluorescent dye distinguishes analytes of two different samples ("P" and "Q"), with "P" deposited in the A region and "Q" deposited in the B region, it is possible to identify whether the analyte is from the "P" sample or the "Q" sample based on the type of region where the fluorescent signal is detected. The different regions may be alternating. The multiple regions may form any pattern, such as a triangle, square, rectangle, disk, circle, ring, pentagon, hexagon, heptagon, octagon, array, or any other pattern. The multiple regions may form an irregular pattern. The multiple regions may be discrete regions that are not patterned. The regions may be interleaved, interspersed, discontinuous, and/or of different sizes.

本明細書の例は2つのタイプの領域を説明しているが、本明細書に記載の交互の空間的区別を達成するための任意の数の領域(例えば、交互領域)が存在してもよい。例えば、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の領域があってもよい。 Although the examples herein describe two types of regions, there may be any number of regions (e.g., alternating regions) to achieve the alternating spatial distinctions described herein. For example, there may be at least 1, at least 2, at least 3, at least 4, at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 9, or at least 10 regions.

場合によっては、個別にアドレス可能な位置は、別個の表面化学を含み得る。別個の表面化学は、異なるアドレス可能な位置を区別することができる。異なる表面化学は、異なる領域を区別することができる。例えば、第1の位置は、物体(例えば、それに固定された核酸分子、例えばアンプリコンを含むビーズ)に対して第1の親和性を有し、第2の位置は、異なる表面化学のために物体に対して第2の異なる親和性を有する。第1の位置及び第2の位置は、同じ領域内に位置してもしなくてもよい。第1の位置及び第2の位置は、交互に表面上に配置されてもされなくてもよい。別の例では、第1の領域(例えば、複数の個別にアドレス可能な位置を含む)は、物体に対して第1の親和性を有し、第2の領域は、異なる表面化学のために物体に対して第2の異なる親和性を有する。第1の位置タイプ又は領域タイプは、第1の表面化学的性質を含んでもよく、第2の位置タイプ又は領域タイプは、第2の表面化学的性質を含んでもよい。場合によっては、第3の位置タイプ又は領域タイプは、第3の表面化学を含み得る。例えば、図50Aに示すように、第1の位置タイプ又は領域タイプは、正に帯電した表面化学及び/又は疎水性表面化学を含んでもよく、第2の位置タイプ又は領域タイプは、負に帯電した表面化学及び/又は親水性表面化学を含んでもよい。同じ物体(例えば、それに固定された核酸分子、例えばアンプリコンを含むビーズ)は、第2の位置タイプ又は領域タイプと比較して、第1の位置タイプ又は領域タイプに対してより高い親和性を有し得る。同じ物体は、第1の位置タイプ又は領域タイプに向かって引き付けられ、第2の位置タイプ又は領域タイプから反発され得る。他の例では、例えば図50Bに示すように、第1の表面化学を含む第1の位置タイプ又は領域タイプ(例えば、正に帯電した表面化学又は負に帯電した表面化学)は、第1のサンプルタイプ(例えば、それに固定された核酸分子、例えばアンプリコンを含むビーズ)と相互作用し(例えば、第1のサンプルタイプへ向かう親和性を有する)、第2のサンプルタイプ(例えば、それに固定された核酸分子、例えばアンプリコンを、例えば完全に又は実質的な体積で欠くビーズ)を除外することができる。幾つかの場合、表面化学はアミンを含み得る。場合によっては、表面化学はシラン(例えば、テトラメチルシラン)を含み得る。場合によっては、表面化学はヘキサメチルジシラザン(HMDS)を含んでもよい。場合によっては、表面化学は、(3-アミノプロピル)トリエトキシシラン(APTMS)を含み得る。幾つかの場合、表面化学は、表面プライマー分子又は別の分子に対して任意の程度の親和性を有する任意のオリゴヌクレオチド分子を含み得る。 In some cases, the individually addressable locations may include distinct surface chemistries. The distinct surface chemistries may distinguish between different addressable locations. The distinct surface chemistries may distinguish between different regions. For example, a first location may have a first affinity for an object (e.g., a bead containing a nucleic acid molecule, e.g., an amplicon, immobilized thereon) and a second location may have a second different affinity for the object due to the different surface chemistry. The first location and the second location may or may not be located in the same region. The first location and the second location may or may not be arranged on the surface in alternating fashion. In another example, a first region (e.g., including a plurality of individually addressable locations) may have a first affinity for an object and a second region may have a second different affinity for the object due to the different surface chemistry. The first location type or region type may include a first surface chemistry and the second location type or region type may include a second surface chemistry. In some cases, a third location type or region type may include a third surface chemistry. For example, as shown in FIG. 50A, a first location type or region type may include a positively charged surface chemistry and/or a hydrophobic surface chemistry, and a second location type or region type may include a negatively charged surface chemistry and/or a hydrophilic surface chemistry. The same object (e.g., a bead with a nucleic acid molecule, e.g., an amplicon, immobilized thereon) may have a higher affinity for the first location type or region type compared to the second location type or region type. The same object may be attracted toward the first location type or region type and repelled from the second location type or region type. In another example, as shown in FIG. 50B, a first location type or region type (e.g., a positively charged surface chemistry or a negatively charged surface chemistry) that includes a first surface chemistry may interact with (e.g., have an affinity toward) a first sample type (e.g., a bead with a nucleic acid molecule, e.g., an amplicon, immobilized thereon) and exclude a second sample type (e.g., a bead that lacks, e.g., completely or in a substantial volume, a nucleic acid molecule, e.g., an amplicon, immobilized thereon). In some cases, the surface chemistry may include amines. In some cases, the surface chemistry may include silanes (e.g., tetramethylsilane). In some cases, the surface chemistry may include hexamethyldisilazane (HMDS). In some cases, the surface chemistry may include (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTMS). In some cases, the surface chemistry may include any oligonucleotide molecule that has any degree of affinity for a surface primer molecule or another molecule.

複数の位置(例えば、交互の位置)の個別にアドレス可能な位置は、領域を有することができる。場合によっては、位置は、約0.1平方ミクロン(μm)、約0.2μm、約0.25μm、約0.3μm、約0.4μm、約0.5μm、約0.6μm、約0.7μm、約0.8μm、約0.9μm、約1μm、約1.1μm、約1.2μm、約1.25μm、約1.3μm、約1.4μm、約1.5μm、約1.6μm、約1.7μm、約1.75μm、約1.8μm、約1.9μm、約2μm、約2.25μm、約2.5μm、約2.75μm、約3μm、約3.25μm、約3.5μm、約3.75μm、約4μm、約4.25μm、約4.5μm、約4.75μm、約5μm、約5.5μm又は約6μmの面積を有してもよい。位置は、前述の値のうちの任意の2つによって定義された範囲内の面積を有することができる。位置は、約0.1μm未満又は約6μm超の面積を有し得る。場合によっては、位置は、約0.1ミクロン(μm)、約0.2μm、約0.25μm、約0.3μm、約0.4μm、約0.5μm、約0.6μm、約0.7μm、約0.8μm、約0.9μm、約1μm、約1.1μm、約1.2μm、約1.25μm、約1.3μm、約1.4μm、約1.5μm、約1.6μm、約1.7μm、約1.75μm、約1.8μm、約1.9μm、約2μm、約2.25μm、約2.5μm、約2.75μm、約3μm、約3.25μm、約3.5μm、約3.75μm、約4μm、約4.25μm、約4.5μm、約4.75μm、約5μm、約5.5μm、又は約6μmの幅を有し得る。場合によっては、位置は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の幅を有することができる。位置は、約0.1μm未満又は約6μm超の幅を有することができる。位置(例えば、同じタイプのもの)は、第1の位置の中心と最も近い又は隣接する位置(例えば、同じタイプのもの)の中心との間の距離によって決定されるピッチで基板上に分布させることができる。位置は、約0.1ミクロン(μm)、約0.2μm、約0.25μm、約0.3μm、約0.4μm、約0.5μm、約0.6μm、約0.7μm、約0.8μm、約0.9μm、約1μm、約1.1μm、約1.2μm、約1.25μm、約1.3μm、約1.4μm、約1.5μm、約1.6μm、約1.7μm、約1.75μm、約1.8μm、約1.9μm、約2μm、約2.25μm、約2.5μm、訳2.75μm、約3μm、約3.25μm、約3.5μm、約3.75μm、約4μm、約4.25μm、約4.5μm、約4.75μm、約5μm、約5.5μm、約6μm、約6.5μm、約7μm、約7.5μm、約8μm、約8.5μm、約9μm、約9.5μm、又は約10μmのピッチで離間されてもよい。場合によっては、位置は、前述の値のうちの任意の2つによって定義される範囲内にあるピッチで位置決めされてもよい。位置は、約0.1μm未満又は約10μm超のピッチで配置されてもよい。場合によっては、同じタイプの任意の2つの位置間のピッチは、積載被検体物(例えば、ビーズ)のサイズの関数として決定されてもよい。例えば、積載被検体物が最大直径を有するビードである場合、ピッチは少なくとも積載被検体物の最大直径程度であってもよい。 The individually addressable locations of the plurality of locations (eg, alternating locations) can have regions. In some cases, the location is about 0.1 square microns (μm 2 ), about 0.2 μm 2 , about 0.25 μm 2 , about 0.3 μm 2 , about 0.4 μm 2 , about 0.5 μm 2 , about 0.6 μm 2 , about 0.7 μm 2 , about 0.8 μm 2 , about 0.9 μm 2 , about 1 μm 2 , about 1.1 μm 2 , about 1.2 μm 2 , about 1.25 μm 2 , about 1.3 μm 2 , about 1.4 μm 2 , about 1.5 μm 2 , about 1.6 μm 2 , about 1.7 μm 2 , about 1.75 μm 2 , about 1.8 μm 2 , about 1.9 μm 2 , about 2 μm 2 , about 2.25 μm 2 , about 2.5 μm 2 , about 2.75 μm 2 , about 3 μm 2 , about 3.25 μm 2 , about 3.5 μm 2 , about 3.75 μm 2 , about 4 μm 2 , about 4.25 μm 2 , about 4.5 μm 2 , about 4.75 μm 2 , about 5 μm 2 , about 5.5 μm 2 , or about 6 μm 2. The locations can have an area within a range defined by any two of the foregoing values. The locations can have an area less than about 0.1 μm 2 or greater than about 6 μm 2 . In some cases, the location is about 0.1 microns (μm), about 0.2 μm, about 0.25 μm, about 0.3 μm, about 0.4 μm, about 0.5 μm, about 0.6 μm, about 0.7 μm, about 0.8 μm, about 0.9 μm, about 1 μm, about 1.1 μm, about 1.2 μm, about 1.25 μm, about 1.3 μm, about 1.4 μm, about 1.5 μm, about 1.6 μm, about 1.7 μm, about 1.8 μm, about 1.9 μm, about 2.0 μm, about 2.1 μm, about 2.2 μm, about 2.3 μm, about 2.4 μm, about 2.5 μm, about 2.6 μm, about 2.7 μm, about 2.8 μm, about 2.9 μm, about 3.0 μm, about 3.1 μm, about 3.2 μm, about 3.3 μm, about 3.4 μm, about 3.5 μm, about 3.6 μm, about 3.7 μm, about 3.8 μm, about 3.9 ... The positions may have a width of about 1.7 μm, about 1.75 μm, about 1.8 μm, about 1.9 μm, about 2 μm, about 2.25 μm, about 2.5 μm, about 2.75 μm, about 3 μm, about 3.25 μm, about 3.5 μm, about 3.75 μm, about 4 μm, about 4.25 μm, about 4.5 μm, about 4.75 μm, about 5 μm, about 5.5 μm, or about 6 μm. In some cases, the positions may have a width within a range defined by any two of the aforementioned values. The positions may have a width less than about 0.1 μm or greater than about 6 μm. The positions (e.g., of the same type) may be distributed on the substrate with a pitch determined by the distance between the center of a first position and the center of a nearest or adjacent position (e.g., of the same type). The positions are about 0.1 microns (μm), about 0.2 μm, about 0.25 μm, about 0.3 μm, about 0.4 μm, about 0.5 μm, about 0.6 μm, about 0.7 μm, about 0.8 μm, about 0.9 μm, about 1 μm, about 1.1 μm, about 1.2 μm, about 1.25 μm, about 1.3 μm, about 1.4 μm, about 1.5 μm, about 1.6 μm, about 1.7 μm, about 1.75 μm, about 1.8 μm, about 1.9 μm, The positions may be spaced apart at a pitch of about 2 μm, about 2.25 μm, about 2.5 μm, about 2.75 μm, about 3 μm, about 3.25 μm, about 3.5 μm, about 3.75 μm, about 4 μm, about 4.25 μm, about 4.5 μm, about 4.75 μm, about 5 μm, about 5.5 μm, about 6 μm, about 6.5 μm, about 7 μm, about 7.5 μm, about 8 μm, about 8.5 μm, about 9 μm, about 9.5 μm, or about 10 μm. In some cases, the positions may be positioned at a pitch that is within a range defined by any two of the aforementioned values. The positions may be arranged at a pitch of less than about 0.1 μm or more than about 10 μm. In some cases, the pitch between any two positions of the same type may be determined as a function of the size of the loaded specimens (e.g., beads). For example, if the loaded object is a bead having a maximum diameter, the pitch may be at least as large as the maximum diameter of the loaded object.

本明細書の例は、一般に、2つのサンプル又は2組のサンプルの装填を記載しているが、任意の数のサンプル又は1組のサンプルを基板に固定することができる。例えば、基板は、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、少なくとも10個のサンプル、又はサンプルのセットが固定されていてもよい。場合によっては、少なくとも約10,100、1000、10,000、10万、100万、1000万、1億、10億個以上のサンプル、又はサンプルのセットを固定することができる。これに代えて又は加えて、基板は、最大で約10億、1億、1000万、100万、10万、1万、1000、100、10又はそれより少ないサンプル、又はサンプルのセットを含んでもよい。サンプルが核酸サンプルである場合、少なくとも1個、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個の核酸サンプルが基板に固定され得る。幾つかの場合、少なくとも約10,100、1000、1万、10万、100万、1000万、1億、10億又はそれ以上の核酸サンプルを固定することができる。これに代えて又は加えて、基板は、最大で約10億、1億、1000万、100万、10万、1万、1000、100、10又はそれより少ない核酸サンプルを含み得る。有益には、複数のサンプルを区別するために複数のサンプル(例えば、サンプルごとに共通のバーコード配列を用いて)をバーコード化する必要なく、同じ基板上で複数のサンプルを同時に処理することができる。 Although the examples herein generally describe loading two samples or two sets of samples, any number of samples or sets of samples can be immobilized on the substrate. For example, the substrate may have at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten samples or sets of samples immobilized. In some cases, at least about 10, 100, 1000, 10,000, 10 ... Where the samples are nucleic acid samples, at least 1, at least 2, at least 3, at least 4, at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 9, at least 10 nucleic acid samples may be immobilized on the substrate. In some cases, at least about 10, 100, 1000, 10, ...

指標付けは、検出方法を使用して実行されてもよく、任意の便利な又は有用なステップで実行されてもよい。指標付けされた、例えば画定された基板は、光学撮像などの検出に供されて、指標付けされた位置、個別にアドレス可能な位置、及び/又は生物学的検体を位置決めすることができる。検出部を用いて撮像を行ってもよい。撮像は、1つ以上のセンサを使用して実行することができる。撮像は、肉眼で行わなくてもよい。指標付けされた基板は、生物学的検体の装填の前に撮像され得る。生物学的検体を個別にアドレス可能な位置に装填した後、例えば占有率を決定するために、又は基板に対する生物学的検体の位置を決定するために、基板を再度撮像することができる。幾つかの場合、基板は、本明細書の他の箇所に記載されるように、ヌクレオチド付加(又は他のプローブ又は他の試薬)の反復サイクルの後に撮像され得る。基板及び生物学的検体の既知の初期位置(個別にアドレス可能な位置)の指標付けは、個別にアドレス可能な位置及び/又は位置ごとの配列情報の分析及び識別を可能にし得る。更に、空間的指標付けは、例えば、サンプル汚染、サンプル損失など、発生し得るエラーの識別を可能にし得る。 Indexing may be performed using a detection method and may be performed in any convenient or useful step. The indexed, e.g., defined, substrate may be subjected to detection, such as optical imaging, to locate the indexed locations, the individually addressable locations, and/or the biological analyte. The imaging may be performed using a detection unit. The imaging may be performed using one or more sensors. The imaging does not have to be performed with the naked eye. The indexed substrate may be imaged prior to loading of the biological analyte. After loading of the biological analyte into the individually addressable locations, the substrate may be imaged again, e.g., to determine occupancy or to determine the location of the biological analyte relative to the substrate. In some cases, the substrate may be imaged after repeated cycles of nucleotide addition (or other probes or other reagents), as described elsewhere herein. Indexing of the substrate and known initial locations (individually addressable locations) of the biological analyte may allow for analysis and identification of the individually addressable locations and/or sequence information per location. Furthermore, spatial indexing may allow for identification of possible errors, e.g., sample contamination, sample loss, etc.

場合によっては、指標付けを実行して、上述のように、1を超えるタイプの生物学的検体を識別、処理、及び/又は分析することができる。例えば、標識化され得る第1のタイプの生物学的検体は、基板内の位置の第1のセットに装填され得る。基板は、第1のタイプの生物学的検体の第1の指標付け工程のために撮像され得る。第2のタイプの生物学的検体は、基板内の第2のセットの位置に装填され、第2のタイプの生物学的検体の第2の指標付けステップのために撮像され得る。場合によっては、第2のタイプの生物学的検体は、第2のタイプの生物学的検体が第1のタイプの生物学的検体と区別可能であるように標識化されてもよい。或いは、第1のタイプの生物学的検体及び第2のタイプの生物学的検体は、実質的に同じ検出可能な方法で標識化されてもよく(例えば、同じ色素)、第1及び第2の画像は、差分画像を生成するために処理されてもよく、重複する信号は、第1のタイプの生物学的検体の位置に起因し、異なる信号は、第2のタイプの生物学的検体の位置に起因する。或いは、第1のタイプの生物学的検体及び第2のタイプの生物学的検体は、切断可能な(又は他の方法で除去可能な)標識又はタグ(例えば、蛍光タグ)によって標識化されてもよく、標識は、関連する検体位置のみが各撮像操作で撮像されるように、各撮像操作後に切断される。以下、基板が分析されてもよく、第1の生物学的検体を含む位置の全てが第1の生物学的検体に起因してもよく、第2の生物学的検体を含む位置の全てが第2の検体に起因し得る。場合によっては、第1及び第2の検体の標識化は必要でなくてもよく、第1又は第2の検体のいずれかへの位置の帰属は、空間的位置のみに基づいて実行されてもよい。このプロセスは、任意の数又はタイプの生物学的検体について繰り返すことができる。 In some cases, indexing can be performed to identify, process, and/or analyze more than one type of biological analyte, as described above. For example, a first type of biological analyte, which may be labeled, may be loaded into a first set of locations in the substrate. The substrate may be imaged for a first indexing step of the first type of biological analyte. A second type of biological analyte may be loaded into a second set of locations in the substrate and imaged for a second indexing step of the second type of biological analyte. In some cases, the second type of biological analyte may be labeled such that the second type of biological analyte is distinguishable from the first type of biological analyte. Alternatively, the first type of biological analyte and the second type of biological analyte may be labeled in substantially the same detectable manner (e.g., the same dye), and the first and second images may be processed to generate a difference image, where the overlapping signals are due to the locations of the first type of biological analyte and the different signals are due to the locations of the second type of biological analyte. Alternatively, the first type of biological analyte and the second type of biological analyte may be labeled with a cleavable (or otherwise removable) label or tag (e.g., a fluorescent tag), and the label is cleaved after each imaging operation so that only the relevant analyte locations are imaged in each imaging operation. The substrate may then be analyzed and all of the locations containing the first biological analyte may be attributed to the first biological analyte and all of the locations containing the second biological analyte may be attributed to the second analyte. In some cases, labeling of the first and second analytes may not be necessary and attribution of locations to either the first or second analyte may be performed based on spatial location alone. This process may be repeated for any number or type of biological analyte.

アレイは、バインダでコーティングされてもよい。例えば、アレイは、バインダでランダムにコーティングされてもよい。或いは、アレイは、規則的なパターン(例えば、直線アレイ、放射状アレイ、六角形アレイなど)で配置されたバインダでコーティングされてもよい。アレイは、個別にアドレス可能な位置の数、又は基板の表面積の少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、又は少なくとも99%のバインダでコーティングされてもよい。アレイは、前述の値のうちの任意の2つによって定義された範囲内にある、個別にアドレス可能な位置の一部、又は基板の表面積の一部にバインダでコーティングされてもよい。バインダは、アレイと一体であってもよい。バインダは、アレイに追加されてもよい。例えば、バインダは、アレイ上の1つ以上のコーティング層としてアレイに追加されてもよい。 The array may be coated with a binder. For example, the array may be randomly coated with the binder. Alternatively, the array may be coated with a binder arranged in a regular pattern (e.g., linear array, radial array, hexagonal array, etc.). The array may be coated with at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 91%, at least 92%, at least 93%, at least 94%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, or at least 99% of the number of individually addressable locations or the surface area of the substrate. The array may be coated with the binder on a portion of the individually addressable locations or a portion of the surface area of the substrate that is within a range defined by any two of the aforementioned values. The binder may be integral with the array. The binder may be added to the array. For example, the binder may be added to the array as one or more coating layers on the array.

バインダは、親水性相互作用、疎水性相互作用、静電相互作用、物理的相互作用(例えば、ピラーへの接着又はウェル内の沈降)などのうちの1つ以上などの非特異的相互作用によって生物学的検体を固定することができる。バインダは、特異的相互作用を介して生物学的検体を固定することができる。例えば、生物学的検体が核酸分子である場合、バインダは、核酸分子に結合するように構成されたオリゴヌクレオチドアダプタを含み得る。これに代えて又は加えて、例えば他のタイプの検体に結合するために、バインダは、抗体、オリゴヌクレオチド、核酸分子、アプタマー、親和性結合タンパク質、脂質、炭水化物などの1つ以上を含み得る。バインダは、相互作用の任意の可能な組合せによって生物学的検体を固定することができる。例えば、バインダは、物理的及び化学的相互作用の組合せ、タンパク質及び核酸相互作用の組合せなどによって核酸分子を固定することができる。アレイは、少なくとも約10,100、1000、1万、10万、100万、1000万、1億個、又はそれ以上のバインダを含み得る。これに代えて又は加えて、アレイは、最大で約1億、1000万、100万、10万、1万、1000、100、10又はそれより少ないバインダを含んでもよい。アレイは、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にある幾つかのバインダを有することができる。場合によっては、単一のバインダは、単一の生物学的検体(例えば、核酸分子)に結合し得る。幾つかの例では、単一のバインダが複数の生物学的検体(例えば、複数の核酸分子)に結合し得る。幾つかの例では、複数のバインダが単一の生物学的検体に結合し得る。本明細書の例は、バインダと核酸分子との相互作用を記載しているが、バインダは、他の分子(タンパク質など)、他の粒子、細胞、ウイルス、他の生物などを固定することができる。 The binder can immobilize the biological analyte through non-specific interactions, such as one or more of hydrophilic interactions, hydrophobic interactions, electrostatic interactions, physical interactions (e.g., adhesion to pillars or sedimentation in wells), and the like. The binder can immobilize the biological analyte through specific interactions. For example, if the biological analyte is a nucleic acid molecule, the binder can include an oligonucleotide adaptor configured to bind to the nucleic acid molecule. Alternatively or additionally, for example, to bind to other types of analytes, the binder can include one or more of an antibody, an oligonucleotide, a nucleic acid molecule, an aptamer, an affinity binding protein, a lipid, a carbohydrate, and the like. The binder can immobilize the biological analyte through any possible combination of interactions. For example, the binder can immobilize the nucleic acid molecule through a combination of physical and chemical interactions, a combination of protein and nucleic acid interactions, and the like. The array can include at least about 10, 100, 1000, 10,000, 100,000, 1 million, 10 ... Alternatively or additionally, the array may include up to about 100 million, 10 million, 1 million, 100,000, 10,000, 100, 10 or fewer binders. The array may have some binders within a range defined by any two of the preceding values. In some cases, a single binder may bind to a single biological analyte (e.g., a nucleic acid molecule). In some examples, a single binder may bind to multiple biological analytes (e.g., multiple nucleic acid molecules). In some examples, multiple binders may bind to a single biological analyte. Although the examples herein describe interactions between binders and nucleic acid molecules, binders may immobilize other molecules (such as proteins), other particles, cells, viruses, other organisms, etc.

場合によっては、各位置又はそのような位置のサブセットに検体(例えば、核酸分子、タンパク質分子、炭水化物分子など)が固定されていてもよい。他の例では、複数の個別にアドレス可能な位置の一部が検体に固定されていてもよい。基板に固定された複数の検体は、テンプレート検体のコピーであり得る。例えば、複数の検体(例えば、核酸分子)は、配列相同性を有し得る。他の例では、基板に固定された複数の検体はコピーでなくてもよい。複数の検体は、同じタイプの検体(例えば、核酸分子)であってもよく、又は異なるタイプの検体(例えば、核酸分子、タンパク質分子など)の組合せであってもよい。 In some cases, each location or a subset of such locations may have an analyte immobilized thereon (e.g., a nucleic acid molecule, a protein molecule, a carbohydrate molecule, etc.). In other examples, a portion of the multiple individually addressable locations may have an analyte immobilized thereon. The multiple analytes immobilized on the substrate may be copies of a template analyte. For example, the multiple analytes (e.g., nucleic acid molecules) may have sequence homology. In other examples, the multiple analytes immobilized on the substrate may not be copies. The multiple analytes may be the same type of analyte (e.g., nucleic acid molecules) or may be a combination of different types of analytes (e.g., nucleic acid molecules, protein molecules, etc.).

幾つかの例では、アレイは複数のタイプのバインダを含むことができる。例えば、アレイは、異なるタイプの検体を結合するための異なるタイプのバインダを含んでもよい。例えば、アレイは、第1のタイプの検体(例えば、核酸分子)を結合するように構成された第1のタイプのバインダ(例えば、オリゴヌクレオチド)、及び第2のタイプの検体(例えば、タンパク質)を結合するように構成された第2のタイプのバインダ(例えば、抗体)などを含み得る。別の例では、アレイは、第1のタイプの核酸分子を結合するための第1のタイプのバインダ(例えば、第1のタイプのオリゴヌクレオチド分子)及び第2のタイプの核酸分子を結合するための第2のタイプのバインダ(例えば、第2のタイプのオリゴヌクレオチド分子)などを含み得る。例えば、基板は、基板上の特定の画分又は特定の位置に異なるタイプのバインダを有することによって、基板上の特定の画分又は特定の位置に異なるタイプの検体を結合するように構成され得る。 In some examples, the array can include multiple types of binders. For example, the array can include different types of binders for binding different types of analytes. For example, the array can include a first type of binder (e.g., oligonucleotides) configured to bind a first type of analyte (e.g., nucleic acid molecules), and a second type of binder (e.g., antibodies) configured to bind a second type of analyte (e.g., proteins), etc. In another example, the array can include a first type of binder (e.g., a first type of oligonucleotide molecule) for binding a first type of nucleic acid molecule, and a second type of binder (e.g., a second type of oligonucleotide molecule) for binding a second type of nucleic acid molecule, etc. For example, the substrate can be configured to bind different types of analytes to specific fractions or specific locations on the substrate by having different types of binders at specific fractions or specific locations on the substrate.

生物学的検体は、複数の個別にアドレス可能な位置のうちの所定の個別にアドレス可能な位置でアレイに固定されてもよい。アレイは、任意の数の個別にアドレス可能な位置を有することができる。例えば、アレイは、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも5、少なくとも10、少なくとも20、少なくとも50、少なくとも100、少なくとも200、少なくとも500、少なくとも1,000、少なくとも、2,000、少なくとも5,000、少なくとも1万、少なくとも2万、少なくとも5万、少なくとも10万、少なくとも20万、少なくとも50万、少なくとも100万、少なくとも200万、少なくとも500万、少なくとも1000万、少なくとも2000万、少なくとも5000万、少なくとも1億、少なくとも2億、少なくとも5億、少なくとも10億、少なくとも20億、少なくとも50億、少なくとも100億、少なくとも200億、少なくとも500億、又は少なくとも1000億個の個別にアドレス可能な位置を有することができる。アレイは、前述の値のうちの任意の2つによって定義される範囲内にある幾つかの個別にアドレス可能な位置を有することができる。各個別にアドレス可能な位置は、(複数の個別にアドレス可能な位置から)個別にデジタル的及び/又は物理的にアクセス可能であり得る。例えば、個別にアドレス可能な各位置は、マッピング、感知、装置(例えば、検出器、プロセッサ、ディスペンサなど)との関連付け、又はその他の処理のために、電子的又はデジタル的に配置、識別、及び/又はアクセスされ得る。本明細書の他の箇所に記載されているように、個別にアドレス可能な各位置は指標付けされてもよい。或いは、基板は、プロセスの少なくとも1つのステップ中に個別にアドレス可能な各位置が識別され得るように指標付けされてもよい。これに代えて又は加えて、個別にアドレス可能な各位置は、物理的に、例えば、個別にアドレス可能な位置に位置する検体、試薬、粒子、又は他の成分の物理的操作又は抽出のために、配置、識別、及び/又はアクセスされてもよい。 The biological analyte may be fixed to the array at a predetermined individually addressable location of the plurality of individually addressable locations. The array can have any number of individually addressable locations. For example, the array can have at least 1, at least 2, at least 5, at least 10, at least 20, at least 50, at least 100, at least 200, at least 500, at least 1,000, at least 2,000, at least 5,000, at least 10,000, at least 200,000, at least 500,000, at least 1 million, at least 2 million, at least 5 million, at least 10 million, at least 20 million, at least 50 million, at least 100 million, at least 200 million, at least 500 million, at least 100 million, at least 200 million, at least 500 million, at least 1 billion, at least 2 billion, at least 5 billion, at least 10 billion, at least 20 billion, at least 50 billion, or at least 100 billion individually addressable locations. An array can have several individually addressable locations within a range defined by any two of the aforementioned values. Each individually addressable location can be individually digitally and/or physically accessible (from the plurality of individually addressable locations). For example, each individually addressable location can be electronically or digitally located, identified, and/or accessed for mapping, sensing, association with a device (e.g., a detector, processor, dispenser, etc.), or other processing. Each individually addressable location can be indexed, as described elsewhere herein. Alternatively, the substrate can be indexed such that each individually addressable location can be identified during at least one step of a process. Alternatively or additionally, each individually addressable location can be physically located, identified, and/or accessed, for example, for physical manipulation or extraction of an analyte, reagent, particle, or other component located at the individually addressable location.

複数の生物学的検体は、空間的に別個の位置でアレイに固定されてもよい。本明細書の他の箇所に記載されているように、マスク又はバリアを使用して生物学的検体の空間的分離を得ることができる。代替的に又は組み合わせて、生物学的検体は、異なる流体組成物を使用して分離されてもよい。場合によっては、流体組成物は混和しなくてもよい。例えば、第1の溶液(例えば、油、有機溶液、又は他の疎水性もしくは親油性溶液)は第1の生物学的検体を含んでもよく、第2の溶液(例えば、親水性、水性、極性又はイオン性溶液)は第2の生物学的検体を含み得る。第1及び第2の溶液は混和しなくてもよい。基板は、例えばマスク(例えば、基板の他の領域を被覆又は遮蔽する)を使用して、規定の領域内の第1の溶液に曝露されてもよい。場合によっては、第1の生物学的検体は、規定された領域(例えば、個別にアドレス可能な位置)と会合し、第1の溶液は、基板から除去され得る。次いで、基板を第2の溶液に曝露することができる。次いで、第2の生物学的検体は、基板の非占有部位と会合し得る。或いは、基板は、生物学的検体が別々の位置に装填され得るように前処理されてもよい。1つの非限定的な例では、基板は、生物学的検体のサブセットを引き付けるか又は反発することができる個別の疎水性及び親水性領域(例えば、フォトリソグラフィ、ソフトリソグラフィ、エッチングなどを使用する)でパターン化されてもよい。別の非限定的な例では、ポリエチレングリコール(PEG)などの不活性ポリマーを別個の領域にパターン化して、別個の領域における基板への付着又は生物学的検体を防止することができる。 A plurality of biological analytes may be immobilized on the array at spatially distinct locations. As described elsewhere herein, a mask or barrier may be used to obtain spatial separation of the biological analytes. Alternatively or in combination, the biological analytes may be separated using different fluid compositions. In some cases, the fluid compositions may be immiscible. For example, a first solution (e.g., an oil, organic solution, or other hydrophobic or lipophilic solution) may contain a first biological analyte, and a second solution (e.g., a hydrophilic, aqueous, polar, or ionic solution) may contain a second biological analyte. The first and second solutions may be immiscible. The substrate may be exposed to the first solution in a defined area, for example, using a mask (e.g., covering or masking other areas of the substrate). In some cases, the first biological analyte may be associated with the defined area (e.g., an individually addressable location), and the first solution may be removed from the substrate. The substrate may then be exposed to a second solution. The second biological analyte may then be associated with the unoccupied sites of the substrate. Alternatively, the substrate may be pretreated so that biological analytes can be loaded into separate locations. In one non-limiting example, the substrate may be patterned with distinct hydrophobic and hydrophilic regions (e.g., using photolithography, soft lithography, etching, etc.) that can attract or repel subsets of biological analytes. In another non-limiting example, an inert polymer such as polyethylene glycol (PEG) may be patterned into separate regions to prevent attachment or biological analytes to the substrate in the separate regions.

個別にアドレス可能な各位置は、円、ピット、バンプ、長方形、又は任意の他の形状又は形態の一般的な形状又は形態を有することができる。個別にアドレス可能な各位置は、第1の横方向寸法(円の一般的な形状を有する個別にアドレス可能な位置の半径、又は長方形の一般的な形状を有する個別にアドレス可能な位置の幅など)を有することができる。第1の横方向寸法は、少なくとも1ナノメートル(nm)、少なくとも2nm、少なくとも5nm、少なくとも10nm、少なくとも20nm、少なくとも50nm、少なくとも100nm、少なくとも200nm、少なくとも500nm、少なくとも1,000nm、少なくとも2,000nm、少なくとも5,000nm、又は少なくとも1万nmであってもよい。第1の横方向寸法は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内であってもよい。個別にアドレス可能な各位置は、第2の横方向寸法(長方形の一般的な形状を有する個別にアドレス可能な位置の長さなど)を有することができる。第2の側方寸法は、少なくとも1ナノメートル(nm)、少なくとも2nm、少なくとも5nm、少なくとも10nm、少なくとも20nm、少なくとも50nm、少なくとも100nm、少なくとも200nm、少なくとも500nm、少なくとも1,000nm、少なくとも2,000nm、少なくとも5,000nm、又は少なくとも1万nmであり得る。第2の横方向寸法は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内であってもよい。幾つかの例では、個別にアドレス可能な各位置は、本明細書に記載されるように、検体をバインダに固定するためにバインダを有するか結合されてもよい。幾つかの例では、個別にアドレス可能な位置の一部のみがバインダを有するか結合されてもよい。幾つかの例では、個別にアドレス可能な位置は、検体をそれに固定するために複数のバインダを有するか又はそれに結合され得る。 Each individually addressable location may have a general shape or form of a circle, a pit, a bump, a rectangle, or any other shape or form. Each individually addressable location may have a first lateral dimension (such as a radius of an individually addressable location having the general shape of a circle, or a width of an individually addressable location having the general shape of a rectangle). The first lateral dimension may be at least 1 nanometer (nm), at least 2 nm, at least 5 nm, at least 10 nm, at least 20 nm, at least 50 nm, at least 100 nm, at least 200 nm, at least 500 nm, at least 1,000 nm, at least 2,000 nm, at least 5,000 nm, or at least 10,000 nm. The first lateral dimension may be within a range defined by any two of the aforementioned values. Each individually addressable location may have a second lateral dimension (such as a length of an individually addressable location having the general shape of a rectangle). The second lateral dimension may be at least 1 nanometer (nm), at least 2 nm, at least 5 nm, at least 10 nm, at least 20 nm, at least 50 nm, at least 100 nm, at least 200 nm, at least 500 nm, at least 1,000 nm, at least 2,000 nm, at least 5,000 nm, or at least 10,000 nm. The second lateral dimension may be within a range defined by any two of the foregoing values. In some examples, each individually addressable location may have or be associated with a binder to immobilize the analyte to the binder, as described herein. In some examples, only a portion of the individually addressable locations may have or be associated with a binder. In some examples, an individually addressable location may have or be associated with multiple binders to immobilize the analyte thereto.

個別にアドレス可能な位置は、様々な方法を使用して生成することができる。一実施形態では、本方法は、1つ以上の障壁を使用して個別にアドレス可能な位置を生成するステップを含むことができる。幾つかの実施形態では、バリアは、任意の好都合な動作中に除去されてもよい。例えば、バリアは、検体を個別にアドレス可能な位置に結合する前又は後に除去することができる。バリアは、複数のプローブを含む溶液の装填の前又は後に除去することができる。バリアは、プローブと検体との間で反応を行うのに十分な条件に検体を供する前又は後に除去することができる。バリアは、結合されたプローブ及び検体からの1つ以上の信号の検出の前又は後に除去することができる。バリアは、結合されたプローブ及び検体の検出の前又は後に除去されてもよい。バリアは、上記のプロセスのいずれかを繰り返す前又は後に除去することができる。場合によっては、障壁は除去されなくてもよい。 The individually addressable locations can be generated using a variety of methods. In one embodiment, the method can include generating the individually addressable locations using one or more barriers. In some embodiments, the barriers may be removed during any convenient operation. For example, the barriers can be removed before or after binding the analyte to the individually addressable locations. The barriers can be removed before or after loading a solution containing multiple probes. The barriers can be removed before or after subjecting the analyte to conditions sufficient to cause a reaction between the probes and the analyte. The barriers can be removed before or after detection of one or more signals from the bound probes and analytes. The barriers may be removed before or after detection of the bound probes and analytes. The barriers can be removed before or after repeating any of the above processes. In some cases, the barriers may not be removed.

バリアは、物理的、化学的、生物学的、又は任意の他のタイプの障害物を含み得る。幾つかの実施形態では、バリアは物理的障害物を含む。そのような一例では、金型を使用することができ、金型の一部は、特定の領域への流体の移動を妨げることができる。鋳型は、射出成形、機械加工、熱処理、繊維紡糸、接合及び結合、鋳造、圧延、鍛造、3D印刷などの様々な手段を使用して生成され得る。幾つかの実施形態では、バリアは、任意の好都合なステップで溶解するように構成され得る。バリアは、溶解、蒸発、又は昇華するように構成されてもよい。場合によっては、バリアを溶融して除去することができる。場合によっては、バリア又はバリアの一部の除去は、エアナイフを使用して達成することができる。場合によっては、バリアは化学的障害物を含む。場合によっては、バリアはポリマーを含む。バリアは、ポリエチレングリコール(PEG)を含み得る。場合によっては、バリアは溶液を含んでもよい。溶液は粘性であってもよい。溶液は、温度可変粘度を有し得る。溶液は、非ニュートン流体であってもよい。溶液は、剪断減粘性流体(例えば、チキソトロピー)又は剪断増粘性流体などのべき乗則流体であってもよい。溶液はニュートン流体であってもよい。幾つかの実施形態では、バリアは、装填溶液と混和しない流体を含む。場合によっては、バリアは基板上の疎水性領域である。 The barrier may include a physical, chemical, biological, or any other type of obstacle. In some embodiments, the barrier includes a physical obstacle. In one such example, a mold may be used, and a portion of the mold may prevent the movement of the fluid to a particular area. The mold may be produced using a variety of means, such as injection molding, machining, heat treatment, fiber spinning, bonding and joining, casting, rolling, forging, 3D printing, etc. In some embodiments, the barrier may be configured to dissolve at any convenient step. The barrier may be configured to dissolve, evaporate, or sublime. In some cases, the barrier may be melted and removed. In some cases, removal of the barrier or a portion of the barrier may be accomplished using an air knife. In some cases, the barrier includes a chemical obstacle. In some cases, the barrier includes a polymer. The barrier may include polyethylene glycol (PEG). In some cases, the barrier may include a solution. The solution may be viscous. The solution may have a temperature variable viscosity. The solution may be a non-Newtonian fluid. The solution may be a power law fluid, such as a shear thinning fluid (e.g., thixotropic) or a shear thickening fluid. The solution may be a Newtonian fluid. In some embodiments, the barrier comprises a fluid that is immiscible with the loading solution. In some cases, the barrier is a hydrophobic region on the substrate.

マスクを追加的又は代替的に使用して、サンプル及び/又は生物学的検体と基板の領域との結合を防止することができる。代替的に又は組み合わせて、生物学的検体を含む個別にアドレス可能な位置のサブセットは、例えば、プローブの生物学的検体への結合を防止するためにマスキングされてもよい。マスクは、物理的、化学的又は生物学的バリアなどのバリアを含むことができる。マスクは、除去された部分を有するフィルムを含むことができる。場合によっては、生物学的検体の導入前に、マスクを基板と界面を成すことができる。そのような場合、生物学的検体の導入は、生物学的検体をマスク-基板界面の露出領域に結合させることを可能にし得るが、非露出領域は、生物学的検体を含まないままであり得る。任意の好都合なプロセスにおいて、基板をマスキングされなくてもよい。マスクの任意の組合せを使用することができる。例えば、第1のマスクを使用して、第1の生物学的検体を所望の領域に装填することができる。続いて、第1のマスクを除去し、第2のマスクを使用して第2の生物学的検体を所望の領域に装填することができる。第1及び第2の領域は、重複領域を有してもよく、又は空間的に異なったままであってもよい。バリア及びマスクは、組み合わせて又は別々に使用することができる。 A mask may additionally or alternatively be used to prevent binding of the sample and/or biological analyte to regions of the substrate. Alternatively or in combination, a subset of the individually addressable locations containing the biological analyte may be masked, for example, to prevent binding of the probe to the biological analyte. The mask may include a barrier, such as a physical, chemical or biological barrier. The mask may include a film having a removed portion. In some cases, the mask may be interfaced with the substrate prior to introduction of the biological analyte. In such cases, introduction of the biological analyte may allow the biological analyte to bind to the exposed regions of the mask-substrate interface, while the unexposed regions may remain free of the biological analyte. In any convenient process, the substrate may be unmasked. Any combination of masks may be used. For example, a first mask may be used to load a first biological analyte into the desired regions. The first mask may then be removed and a second mask may be used to load a second biological analyte into the desired regions. The first and second regions may have overlapping regions or may remain spatially distinct. The barriers and masks may be used in combination or separately.

個別にアドレス可能な位置に結合した検体は、分子、細胞、生物、核酸分子、核酸コロニー、ビーズ、クラスタ、ポロニー、DNAナノボール、又はそれらの任意の組合せ(例えば、1つ又はそれを超える核酸分子、例えば核酸分子の1つ又はそれを超えるクローン集団が付着したビーズ)を含み得るが、これらに限定されない。結合した検体は、規則的な、パターン化された、周期的な、ランダムな、もしくは擬似ランダムな構成、又は任意の他の空間的配置でアレイに固定され得る。幾つかの実施形態において、検体は、(1又は複数の)ビーズに結合され、次いで、ビーズは、基板又は基板の領域(例えば、個別にアドレス可能な位置)と会合するか、又は基板又は基板の領域に固定され得る。幾つかの実施形態では、検体は、ビーズ又は複数のビーズを含む。幾つかの場合、ビーズ又は複数のビーズは、別の検体(例えば、核酸分子)又は他の検体のクローン集団(例えば、ビーズ上で増幅された核酸分子)を含み得る。そのような他の検体は、ビーズに付着又は他の方法で結合されてもよい。例えば、検体は、複数のビーズを含んでもよく、各ビーズは、それに結合した核酸分子のクローン集団を有する。場合によっては、ビーズは磁性であり、磁場の印加又は磁石の使用を使用して、検体又は検体を含むビーズを個別にアドレス可能な位置に導くことができる。場合によっては、流体を使用して、検体を個別にアドレス可能な位置に導くことができる。流体は、強磁性流体であってもよく、個別にアドレス可能な位置に流体を導くために磁石が使用されてもよい。個別にアドレス可能な位置は、代替的に又は組み合わせて、刺激、例えば、熱的、化学的、又は電気的もしくは磁気的刺激に敏感な材料を含んでもよい。例えば、個別にアドレス可能な位置は、電磁放射線に曝露されると活性化される感光性ポリマー又は試薬を含み得る。幾つかの場合、ケージド分子を使用して、基板上の結合(例えば、ビオチン)部分を明らかにすることができる。特定の波長の光へのその後の曝露は、結合部分の脱ケージ化をもたらし得る。次いで、検体を含む、例えばストレプトアビジンを含むビーズは、脱ケージ結合部分と会合し得る。場合によっては、個別にアドレス可能な位置のサブセットは、ビーズを含まなくてもよい。そのような場合、ブランクビーズを基板に添加することができる。ブランクビーズは、次いで、検体によって占有されていない領域を占有し得る。場合によっては、ブランクビーズは、個別にアドレス可能な位置に対して、検体を含むビーズよりも高い結合親和性又は結合活性を有する。場合によっては、占有されていない位置が破壊されることがある。場合によっては、占有されていない位置は、結合されていない検体を除去するためのプロセス、例えば、吸引、洗浄、エアブラストなどに供され得る。場合によっては、生物学的検体を含むサンプルは、デバイス、例えば、マイクロ流体装置、密閉フローセルなどを使用して基板上に装填され得る。次いで、装填された生物学的検体は、基板又は基板の個別にアドレス可能な位置と会合するか又は固定され得る。そのような場合、サンプルの装填後に装置を取り外すことができる。 The analytes bound to the individually addressable locations may include, but are not limited to, molecules, cells, organisms, nucleic acid molecules, nucleic acid colonies, beads, clusters, polonies, DNA nanoballs, or any combination thereof (e.g., beads having one or more nucleic acid molecules, e.g., one or more clonal populations of nucleic acid molecules attached thereto). The bound analytes may be immobilized in an array in a regular, patterned, periodic, random, or pseudorandom configuration, or any other spatial arrangement. In some embodiments, the analyte is bound to a bead(s), which may then be associated with or immobilized to a substrate or region of a substrate (e.g., an individually addressable location). In some embodiments, the analyte comprises a bead or multiple beads. In some cases, the bead or multiple beads may comprise another analyte (e.g., a nucleic acid molecule) or a clonal population of other analytes (e.g., nucleic acid molecules amplified on the beads). Such other analytes may be attached or otherwise bound to the beads. For example, the analyte may comprise multiple beads, each bead having a clonal population of nucleic acid molecules bound thereto. In some cases, the beads are magnetic and the application of a magnetic field or the use of a magnet can be used to direct the analyte or beads containing the analyte to the individually addressable locations. In some cases, a fluid can be used to direct the analyte to the individually addressable locations. The fluid can be a ferrofluid and a magnet can be used to direct the fluid to the individually addressable locations. The individually addressable locations may alternatively or in combination include materials that are sensitive to stimuli, such as thermal, chemical, or electrical or magnetic stimuli. For example, the individually addressable locations may include photosensitive polymers or reagents that are activated upon exposure to electromagnetic radiation. In some cases, caged molecules can be used to reveal binding (e.g., biotin) moieties on the substrate. Subsequent exposure to light of a particular wavelength can result in uncaging of the binding moieties. Beads containing the analyte, e.g., containing streptavidin, can then associate with the uncaged binding moieties. In some cases, a subset of the individually addressable locations may not include beads. In such cases, blank beads can be added to the substrate. The blank beads can then occupy areas not occupied by the analyte. In some cases, the blank beads have a higher binding affinity or activity for the individually addressable locations than the beads containing the analyte. In some cases, the unoccupied locations may be destroyed. In some cases, the unoccupied locations may be subjected to a process to remove unbound analytes, such as aspiration, washing, air blasting, etc. In some cases, a sample containing a biological analyte may be loaded onto a substrate using a device, such as a microfluidic device, a closed flow cell, etc. The loaded biological analyte may then associate or be immobilized with the substrate or an individually addressable location of the substrate. In such cases, the device may be removed after loading of the sample.

生物学的検体は、任意の数のビーズに結合され得る。異なる生物学的検体を任意の数のビーズに結合させることができる。ビーズは、ユニークであり得る(すなわち、互いに異なっている)。任意の数の固有のビーズを使用することができる。例えば、少なくとも約10,100、1000、1万、10万、100万、1000万、1億又はそれ以上の異なるビーズを使用することができる。これに代えて又は加えて、最大で約1億、1000万、100万、10万、1万、1000、100、10又はそれ以下の異なるビーズを使用してもよい。幾つかの異なるビーズは、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内であり得る。ビーズは、色、反射率、異方性、輝度、蛍光などのビーズの特性を使用して互いに区別することができる。 The biological analyte may be bound to any number of beads. Different biological analytes may be bound to any number of beads. The beads may be unique (i.e., different from one another). Any number of unique beads may be used. For example, at least about 10, 100, 1000, 10,000, 10,000, 1 million, 10 million, 100 million, 100 million, or more different beads may be used. Alternatively or additionally, up to about 100 million, 10 million, 1 million, 100,000, 10,000, 100, 10, or fewer different beads may be used. The number of different beads may be within a range defined by any two of the aforementioned values. The beads may be distinguished from one another using a property of the beads, such as color, reflectance, anisotropy, brightness, fluorescence, etc.

個別にアドレス可能な位置のおおよその占有率が制御されるように、サンプルを希釈することができる。サンプルは、少なくとも1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80、1:90、1:100、1:200、1:300、1:400、1:500、1:600、1:700、1:800、1:900、1:1000、1:1万、1:10万、1:100万、1:1000万、1:1億の希釈度まで希釈され得る。或いは、最大でAサンプルの希釈に希釈してもよく、少なくとも1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80、1:90、1:100、1:200、1:300、1:400、1:500、1:600、1:700、1:800、1:900、1:1000、1:1万、1:10万、1:100万、1:1000万、1:1億の希釈度まで希釈してもよい。これらの希釈値のいずれかの間の希釈も使用することができる。 The sample can be diluted so that the approximate occupancy of the individually addressable locations is controlled. The sample can be diluted to at least 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:20, 1:30, 1:40, 1:50, 1:60, 1:70, 1:80, 1:90, 1:100, 1:200, 1:300, 1:400, 1:500, 1:600, 1:700, 1:800, 1:900, 1:1000, 1:10,000, 1:10,000, 1:100,000, 1:100,000, 1:10 million, 1:10 million, 1:10 billion. Alternatively, it may be diluted up to the dilution of the A sample, and may be diluted to a dilution of at least 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:20, 1:30, 1:40, 1:50, 1:60, 1:70, 1:80, 1:90, 1:100, 1:200, 1:300, 1:400, 1:500, 1:600, 1:700, 1:800, 1:900, 1:1000, 1:10,000, 1:10 ...

幾つかの例では、サンプルはビーズを含み得る。ビーズは、任意のパターンで、又はランダムに表面に分散され得る。ビーズは、表面の1つ以上の領域(例えば、特定の表面化学的性質を有する領域)に分散され得る。場合によっては、ビーズは、図49に示すように、六角形格子の表面又は表面の領域に分散されてもよく、これは右側のパネルでは表面の一部のズームアウト画像を示し、左側のパネルでは表面の一部の断面のズームイン画像を示す。幾つかの例では、ビーズを含むサンプルは、表面化学(例えば、図50A及び図50Bに示すように)によって区別される別個の位置/領域を含む表面上に分散され得る。例えば、ビーズを含むサンプルは、正に帯電した位置/領域及び/又は疎水性位置/領域を含む表面上に分注され得る。ビーズは、第1の位置タイプ又は領域タイプ(例えば、正に帯電している)に対して高い親和性を有し得る。ビーズは、第2の位置タイプ又は領域タイプ(例えば、疎水性)に対して低い親和性を有し得る。位置は、1位置あたり1個以下、2個以下、3個以下、4個以下、5個以下、6個以下、7個以下、8個以下、9個以下、又は10個以下のビーズを含み得る。幾つかの実施形態では、ビーズは、個別にアドレス可能な位置内の実質的に中心にあってもよい。位置は、ビーズの直径(例えば、最大直径)の約0.5倍まで、約0.6倍まで、約0.7倍まで、約0.8倍まで、約0.9倍まで、約1倍まで、約1.1倍まで、約1.2倍まで、約1.3倍まで、約1.4倍まで、約1.5倍まで、約1.6倍まで、約1.7倍まで、約1.8倍まで、約1.9倍まで、約2倍まで、約2.1倍まで、約2.2倍まで、約2.3倍まで、約2.4倍まで、約2.5倍まで、約2.6倍まで、約2.7倍まで、約2.8倍まで、約2.9倍まで、又は約3倍までの幅を有し得る。幾つかの実施形態では、領域は、第1の位置の中心と同じタイプの最も近い又は隣接する位置の中心との間の距離によって決定されるピッチで離間されてもよい。位置は、ビーズの直径(例えば、最大径)の少なくとも約1倍、少なくとも約1.2倍、少なくとも約1.4倍、少なくとも約1.6倍、少なくとも約1.8倍、少なくとも約2倍、少なくとも約2.2倍、少なくとも約2.4倍、少なくとも約2.6倍、少なくとも約2.8倍、少なくとも約3倍、少なくとも約3.2倍、少なくとも約3.4倍、少なくとも約3.6倍、少なくとも約3.8倍、少なくとも約4倍、少なくとも約4.2倍、少なくとも約4.4倍、少なくとも約4.6倍、少なくとも約4.8倍、又は少なくとも約5倍であるピッチで離間されてもよい。場合によっては、位置サイズ、位置間隔、ビーズ親和性、位置表面化学のうちの1つ以上を調整して、領域の中心からのビーズ接触点のずれを低減することができる。 In some examples, the sample may include beads. The beads may be distributed on the surface in any pattern or randomly. The beads may be distributed in one or more regions of the surface (e.g., regions having a particular surface chemistry). In some cases, the beads may be distributed on a hexagonal lattice surface or regions of the surface, as shown in FIG. 49, which shows a zoomed-out image of a portion of the surface in the right panel and a zoomed-in image of a cross section of a portion of the surface in the left panel. In some examples, the sample including beads may be distributed on a surface that includes distinct locations/regions that are distinguished by surface chemistry (e.g., as shown in FIGS. 50A and 50B). For example, the sample including beads may be dispensed on a surface that includes positively charged locations/regions and/or hydrophobic locations/regions. The beads may have a high affinity for a first location type or region type (e.g., positively charged). The beads may have a low affinity for a second location type or region type (e.g., hydrophobic). The locations may contain 1 or less, 2 or less, 3 or less, 4 or less, 5 or less, 6 or less, 7 or less, 8 or less, 9 or less, or 10 or less beads per location. In some embodiments, the beads may be substantially centered within the individually addressable locations. The locations may have a width of up to about 0.5, up to about 0.6, up to about 0.7, up to about 0.8, up to about 0.9, up to about 1, up to about 1.1, up to about 1.2, up to about 1.3, up to about 1.4, up to about 1.5, up to about 1.6, up to about 1.7, up to about 1.8, up to about 1.9, up to about 2, up to about 2.1, up to about 2.2, up to about 2.3, up to about 2.4, up to about 2.5, up to about 2.6, up to about 2.7, up to about 2.8, up to about 2.9, or up to about 3 times the diameter (e.g., maximum diameter) of the bead. In some embodiments, the regions may be spaced apart with a pitch determined by the distance between the center of a first location and the center of a nearest or adjacent location of the same type. The locations may be spaced apart with a pitch that is at least about 1, at least about 1.2, at least about 1.4, at least about 1.6, at least about 1.8, at least about 2, at least about 2.2, at least about 2.4, at least about 2.6, at least about 2.8, at least about 3, at least about 3.2, at least about 3.4, at least about 3.6, at least about 3.8, at least about 4, at least about 4.2, at least about 4.4, at least about 4.6, at least about 4.8, or at least about 5 times the diameter (e.g., maximum diameter) of the beads. In some cases, one or more of location size, location spacing, bead affinity, and location surface chemistry can be adjusted to reduce deviation of bead contact points from the center of the region.

複数の個別にアドレス可能な位置を含む表面には、ビーズが装填されてもよい。ビーズは、同じ位置タイプの位置の総数のうちの少なくとも1つのビーズを含む所定の位置タイプの位置の数によって決定される占有率で表面に装填され得る。複数の位置を含む表面は、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約86%、少なくとも約87%、少なくとも約88%、少なくとも約89%、少なくとも約90%、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99.5%、又は最大約100%の占有率を有し得る。例えば、表面は、少なくとも1つのビーズが装填された所定の位置タイプの位置の少なくとも約90%を有し得る。ビーズは、表面に分注されたビーズの総数のうち、表面に結合するビーズの数によって決定される着弾効率で表面に着弾し得る。ビーズは、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、最大約100%のランディング効率で表面上に分注され得る。幾つかの実施形態では、ビーズを含む溶液の温度、インキュベーション時間、界面活性剤、又は塩濃度の1つ以上を調整して、ビーズ占有率を増加させることができる。幾つかの実施形態では、ビーズを含む溶液の温度、インキュベーション時間、界面活性剤、又は塩濃度の1つ以上を調整して、ビーズ装填効率を増加させることができる。 A surface comprising a plurality of individually addressable locations may be loaded with beads. The beads may be loaded onto the surface with an occupancy rate determined by the number of locations of a given location type that contain at least one bead out of the total number of locations of the same location type. A surface comprising a plurality of locations may have an occupancy rate of at least about 50%, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 86%, at least about 87%, at least about 88%, at least about 89%, at least about 90%, at least about 91%, at least about 92%, at least about 93%, at least about 94%, at least about 95%, at least about 96%, at least about 97%, at least about 98%, at least about 99.5%, or up to about 100%. For example, the surface may have at least about 90% of the locations of a given location type that are loaded with at least one bead. The beads may land on the surface with a landing efficiency determined by the number of beads that bind to the surface out of the total number of beads dispensed onto the surface. The beads may be dispensed onto the surface with a landing efficiency of at least about 10%, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 55%, at least about 60%, at least about 65%, at least about 70%, at least about 75%, at least about 80%, at least about 90%, up to about 100%. In some embodiments, one or more of the temperature, incubation time, surfactant, or salt concentration of the solution containing the beads may be adjusted to increase the bead occupancy. In some embodiments, one or more of the temperature, incubation time, surfactant, or salt concentration of the solution containing the beads may be adjusted to increase the bead loading efficiency.

幾つかの場合、基板の利用可能な表面積の少なくとも約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%又は95%がビーズを受容するように構成され得る。利用可能な表面積の100%未満がビーズ(例えば、ビーズが固定されている)を担持する場合、負の空間(例えば、ビーズが存在しない位置)は、正の空間(例えば、ビーズが存在する位置)の異なる個別にアドレス可能な位置を識別及び/又は指標付けするための基準として使用することができる。一例では、負の空間に作用する単一の個別にアドレス可能な位置は、基板全体をインデックスするのに十分である。そのような例では、単一の個別にアドレス可能な位置は、異なる時点で点灯する(例えば、蛍光)正の空間内の他の個別にアドレス可能な位置とは対照的に、配列中などの撮像中に常に「暗」のままであり、その結果、常に「暗」である単一の個別にアドレス可能な位置は、他の全ての個別にアドレス可能な位置に対する基準として機能することができる。他の例では、負の空間に作用する複数の個別にアドレス可能な位置は、基板の指標付けを容易にすることができる。これに代えて又は加えて、常に(例えば、時点に関係なく常に蛍光を発する)「明るい」基準ビーズを、正の空間の異なる個別にアドレス可能な位置を識別及び/又は指標付けするための基準として使用することができる。そのような場合、基準ビーズを含むビーズが装填された利用可能な表面積の100%又は実質的に100%であっても、異なる個別にアドレス可能な位置が識別及び/又は指標付けされ得る。 In some cases, at least about 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% or 95% of the available surface area of the substrate may be configured to receive beads. If less than 100% of the available surface area carries beads (e.g., beads are immobilized), the negative space (e.g., positions where no beads are present) can be used as a reference to identify and/or index different individually addressable locations of the positive space (e.g., positions where beads are present). In one example, a single individually addressable location acting on the negative space is sufficient to index the entire substrate. In such an example, a single individually addressable location always remains "dark" during imaging, such as in an array, as opposed to other individually addressable locations in the positive space that light up (e.g., fluoresce) at different times, so that the single, always "dark" individually addressable location can serve as a reference for all other individually addressable locations. In another example, multiple individually addressable locations acting on the negative space can facilitate substrate indexing. Alternatively or additionally, a "bright" reference bead that is always (e.g., always fluoresces regardless of time) can be used as a reference to identify and/or index different individually addressable locations in the positive space. In such a case, different individually addressable locations can be identified and/or indexed even when 100% or substantially 100% of the available surface area is loaded with beads, including the reference beads.

ビーズを含むサンプルを表面に分注することができる。場合によっては、ビーズは、実質的に螺旋状のパターンで表面に分注されてもよい。例えば、図48に示すシステム及び/又は図51に示す方法を使用して、ビーズを螺旋状のパターンで分注することができる。幾つかの例では、ビーズは、表面の回転軸に向かって半径方向内向きに移動する螺旋状のパターンで分散されてもよい。幾つかの例では、ビーズは、表面の回転軸から半径方向外側に移動する螺旋状のパターンで分散されてもよい。図48に示すように、層4805を形成するために、サンプル(例えば、ビーズを含むサンプル)を分注プローブ4801(例えば、ノズル)から基板4803(例えば、ウェハ)に分注することができる。分注プローブは、基板の上方の固定高さ(「Z」)に配置されてもよい。図示された例では、ビーズは、静電保持によって層4805内に保持され、基板に固定され得る。ビーズのセットはそれぞれ、それに固定された増幅産物(例えば、核酸分子)の集団を含んでもよく、増幅産物は、正電荷に対する親和性でビーズ上の負電荷に蓄積する。基板は、識別可能な位置の間の交互の表面化学を含み、第1の位置タイプは、増幅されたビーズの負電荷に対して親和性を有する正電荷を担持するAPTMS(例えば、それに固定された増幅産物を含み、それを含まない陰性ビーズとは区別されるビーズ)を含み、第2の位置タイプは、より低い親和性を有する及び/又は増幅されたビーズの忌避剤であるHMDSを含む。分注されたサンプルを含む層4805内で、増幅されたビーズは、(4807のように)第1の位置タイプの第1つの位置に首尾よく着地することができる。図示の例では、位置サイズは1ミクロンであり、同じ位置タイプ(例えば、第1の位置タイプ)の異なる位置間のピッチは2ミクロンであり、層は15ミクロンの深さを有する。実質的に螺旋状のパターンを得るために、基板及び/又は分注プローブは、互いに対して角度速度及び/又は線速度を有することができる。 A sample including beads can be dispensed onto a surface. In some cases, the beads can be dispensed onto a surface in a substantially helical pattern. For example, the system shown in FIG. 48 and/or the method shown in FIG. 51 can be used to dispense beads in a helical pattern. In some examples, the beads can be dispersed in a helical pattern moving radially inward toward the axis of rotation of the surface. In some examples, the beads can be dispersed in a helical pattern moving radially outward from the axis of rotation of the surface. As shown in FIG. 48, a sample (e.g., a sample including beads) can be dispensed from a dispensing probe 4801 (e.g., a nozzle) onto a substrate 4803 (e.g., a wafer) to form a layer 4805. The dispensing probe can be positioned at a fixed height ("Z") above the substrate. In the illustrated example, the beads can be held within layer 4805 and fixed to the substrate by electrostatic retention. Each set of beads can include a population of amplification products (e.g., nucleic acid molecules) fixed thereto, where the amplification products accumulate on the negative charges on the beads with an affinity for the positive charges. The substrate includes alternating surface chemistry between the distinguishable locations, with a first location type including APTMS carrying a positive charge that has an affinity for the negative charge of the amplified beads (e.g., beads that have an amplification product immobilized thereon and are distinguished from negative beads that do not), and a second location type including HMDS that has a lower affinity and/or is a repellent for the amplified beads. Within layer 4805 containing the dispensed sample, the amplified beads can land successfully at a first location of the first location type (such as 4807). In the illustrated example, the location size is 1 micron, the pitch between different locations of the same location type (e.g., the first location type) is 2 microns, and the layer has a depth of 15 microns. To obtain a substantially spiral pattern, the substrate and/or the dispense probe can have an angular and/or linear velocity relative to each other.

サンプルは、図51に示すように、開放表面上に示されるように分注され得る。場合によっては、基板は分注プローブに対して回転していてもよい。場合によっては、分注プローブは、基板の回転軸に対して基板に対して半径方向に移動していてもよい。場合によっては、基板は分注プローブに対して直線的に移動していてもよい。場合によっては、基板は、分注プローブに対して直線的に移動しながら分注プローブに対して回転し、それによってサンプルを螺旋状のパターンに分注してもよい。場合によっては、分注プローブが基板の回転軸に対して基板に対して半径方向に移動している間、基板は分注プローブに対して回転しており、それによってサンプルを螺旋状のパターンに分注することができる。基板及び分注プローブは、実質的に螺旋状のパターンを達成するために、互いに対して任意の構成で移動することができる。基板は、60rpm以下、50rpm以下、40rpm以下、30rpm以下、25rpm以下、20rpm以下、15rpm以下、14rpm以下、13rpm以下、12rpm以下、11rpm以下、10rpm以下、9rpm以下、8rpm以下、7rpm以下、6rpm以下、5rpm以下、4rpm以下、3rpm以下、2rpm以下、又は1rpm以下の回転周波数で回転していてもよい。場合によっては、回転周波数は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にあってもよい。場合によっては、基板は約5rpmの回転周波数で回転していてもよい。 The sample may be dispensed as shown on an open surface as shown in FIG. 51. In some cases, the substrate may be rotating relative to the dispensing probe. In some cases, the dispensing probe may be moving radially relative to the substrate relative to the axis of rotation of the substrate. In some cases, the substrate may be moving linearly relative to the dispensing probe. In some cases, the substrate may be rotating relative to the dispensing probe while moving linearly relative to the dispensing probe, thereby dispensing the sample in a helical pattern. In some cases, the substrate may be rotating relative to the dispensing probe while the dispensing probe is moving radially relative to the substrate relative to the axis of rotation of the substrate, thereby dispensing the sample in a helical pattern. The substrate and the dispensing probe may be moved in any configuration relative to one another to achieve a substantially helical pattern. The substrate may be rotating at a rotational frequency of 60 rpm or less, 50 rpm or less, 40 rpm or less, 30 rpm or less, 25 rpm or less, 20 rpm or less, 15 rpm or less, 14 rpm or less, 13 rpm or less, 12 rpm or less, 11 rpm or less, 10 rpm or less, 9 rpm or less, 8 rpm or less, 7 rpm or less, 6 rpm or less, 5 rpm or less, 4 rpm or less, 3 rpm or less, 2 rpm or less, or 1 rpm or less. In some cases, the rotational frequency may be within a range defined by any two of the aforementioned values. In some cases, the substrate may be rotating at a rotational frequency of about 5 rpm.

螺旋状分注パターンは、表面の1回転中に分注される流体によってコーティングされた領域の幅によって決定される経路幅を有することができる。螺旋状分注パターンは、基板の1回転後の第1の位置における流体分注経路の中心と第2の位置における流体分注経路の中心との間の距離によって決定される経路ピッチを有することができる。場合によっては、経路幅は経路ピッチよりも大きくてもよい。例えば、基板回転中に経路に沿って分注された流体は、先行する基板回転中に経路に沿って分注された流体と重なってもよい。場合によっては、経路ピッチは経路幅よりも大きくてもよい。例えば、基板回転中に経路に沿って分注された流体は、先行する基板回転中に経路に沿って分注された流体から分離されてもよい。場合によっては、経路幅は経路ピッチと同様であってもよい。例えば、基板回転中に経路に沿って分注される流体は、先行する基板回転中に経路に沿って分注される流体から実質的に分離されず、基板回転中に経路に沿って分注される流体は、先行する基板回転中に経路に沿って分注される流体と実質的に重ならない場合がある。 The spiral dispense pattern can have a path width determined by the width of the area coated by the fluid dispensed during one rotation of the surface. The spiral dispense pattern can have a path pitch determined by the distance between the center of the fluid dispense path at a first position and the center of the fluid dispense path at a second position after one rotation of the substrate. In some cases, the path width may be greater than the path pitch. For example, fluid dispensed along the path during a substrate rotation may overlap with fluid dispensed along the path during a preceding substrate rotation. In some cases, the path pitch may be greater than the path width. For example, fluid dispensed along the path during a substrate rotation may be separated from fluid dispensed along the path during a preceding substrate rotation. In some cases, the path width may be similar to the path pitch. For example, fluid dispensed along the path during a substrate rotation may not be substantially separated from fluid dispensed along the path during a preceding substrate rotation, and fluid dispensed along the path during a substrate rotation may not substantially overlap with fluid dispensed along the path during a preceding substrate rotation.

基板は、軸線に対して回転するように構成されてもよい。場合によっては、本明細書に記載のシステム、デバイス、及び装置は、基板を回転させるように構成された回転ユニットを更に備えることができる。回転ユニットは、基板を回転させるためのモータ及び/又はロータを備えることができる。そのようなモータ及び/又はロータは、中間構成要素(例えば、歯車、段、アクチュエータ、ディスク、プーリなど)を介して直接的又は間接的に基板に機械的に接続されてもよい。回転ユニットは自動化されてもよい。これに代えて又は加えて、回転ユニットは、手動入力を受信してもよい。回転軸は、基板の中心を通る軸(例えば、図33に示すように、)であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。例えば、基板は、スピンコーティング装置のチャック(真空チャックなど)に貼り付けられてもよい。基板は、少なくとも1回転/分(rpm)、少なくとも2rpm、少なくとも5rpm、少なくとも10rpm、少なくとも20rpm、少なくとも50rpm、少なくとも100rpm、少なくとも200rpm、少なくとも500rpm、少なくとも1,000rpm、少なくとも2,000rpm、少なくとも5,000rpm、又は少なくとも1万rpmの回転速度で回転するように構成されてもよい。基板は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の回転速度で回転するように構成されてもよい。基板は、本明細書に記載の異なる動作中に異なる回転速度で回転するように構成されてもよい。基板は、ランプ、正弦波、パルス、又は他の関数もしくは関数の組合せなどの時間依存関数に従って変化する回転速度で回転するように構成されてもよい。時変関数は、周期的又は非周期的であり得る。 The substrate may be configured to rotate about an axis. In some cases, the systems, devices, and apparatus described herein may further comprise a rotation unit configured to rotate the substrate. The rotation unit may comprise a motor and/or rotor for rotating the substrate. Such a motor and/or rotor may be directly or indirectly mechanically connected to the substrate via intermediate components (e.g., gears, stages, actuators, disks, pulleys, etc.). The rotation unit may be automated. Alternatively or additionally, the rotation unit may receive a manual input. The rotation axis may be an axis passing through the center of the substrate (e.g., as shown in FIG. 33). The axis may be an off-center axis. For example, the substrate may be affixed to a chuck (e.g., a vacuum chuck) of a spin-coating apparatus. The substrate may be configured to rotate at a rotational speed of at least 1 revolution per minute (rpm), at least 2 rpm, at least 5 rpm, at least 10 rpm, at least 20 rpm, at least 50 rpm, at least 100 rpm, at least 200 rpm, at least 500 rpm, at least 1,000 rpm, at least 2,000 rpm, at least 5,000 rpm, or at least 10,000 rpm. The substrate may be configured to rotate at a rotational speed within a range defined by any two of the aforementioned values. The substrate may be configured to rotate at different rotational speeds during different operations described herein. The substrate may be configured to rotate at a rotational speed that varies according to a time-dependent function, such as a ramp, a sine wave, a pulse, or other function or combination of functions. The time-varying function may be periodic or aperiodic.

基板は、基準点に対して任意のベクトルで移動するように構成されてもよい。場合によっては、本明細書に記載のシステム、デバイス、及び装置は、基板を移動させるように構成された動作ユニットを更に備えることができる。動作ユニットは、基板を移動させるために、モータ、ロータ、アクチュエータ、リニアステージ、ドラム、ローラ、プーリなどの任意の機械的構成要素を含むことができる。そのような構成要素は、直接的に又は中間構成要素(例えば、歯車、段、アクチュエータ、ディスク、プーリなど)を介して間接的に基板に機械的に接続されてもよい。動作ユニットは自動化されてもよい。これに代えて又は加えて、動作ユニットは、手動入力を受信してもよい。基板は、任意の速度で移動するように構成されてもよい。場合によっては、基板は、本明細書に記載の異なる動作中に異なる速度で移動するように構成されてもよい。基板は、ランプ、正弦波、パルス、又は他の関数もしくは関数の組合せなどの時間依存関数に従って変化する速度で移動するように構成されてもよい。時変関数は、周期的又は非周期的であり得る。 The substrate may be configured to move with any vector relative to a reference point. In some cases, the systems, devices, and apparatuses described herein may further comprise an operating unit configured to move the substrate. The operating unit may include any mechanical component, such as a motor, rotor, actuator, linear stage, drum, roller, pulley, etc., to move the substrate. Such components may be mechanically connected to the substrate directly or indirectly through intermediate components (e.g., gears, stages, actuators, disks, pulleys, etc.). The operating unit may be automated. Alternatively or additionally, the operating unit may receive manual input. The substrate may be configured to move with any velocity. In some cases, the substrate may be configured to move with different velocities during different operations described herein. The substrate may be configured to move with a velocity that varies according to a time-dependent function, such as a ramp, a sine wave, a pulse, or other function or combination of functions. The time-varying function may be periodic or non-periodic.

溶液は、基板の回転(又は他の動作)の前又は間に基板に供給されて、溶液をアレイにわたって遠心的に(又はそうでなければ慣性的に)導くことができる。場合によっては、溶液は、基板の回転中にパルスで平面アレイに供給され、それによって半径方向外側に移動する溶液の環状波を生成することができる。場合によっては、溶液は、基板の他のパルス動作中に平面アレイに供給され、それによって特定の方向に移動する溶液の波を生成することができる。パルスは、周期的又は非周期的(例えば、任意)間隔を有することができる。一連のパルスは、表面試薬交換を生成する一連の波を含み得る。表面試薬交換は、後続の各パルスが低減された濃度の表面試薬を含む洗浄を含み得る。溶液は、基板の温度とは異なる温度を有することができ、それによって基板又は基板上に位置する検体に熱エネルギーの供給源又は吸収源を提供する。熱エネルギーは、基板又は検体に温度変化を提供し得る。温度変化は過渡的であり得る。温度変化は、検体に対して行われる化学反応などの化学反応を可能にし、無効にし、増強し、又は阻害することができる。例えば、化学反応は、核酸分子の変性、ハイブリダイゼーション、又はアニーリングを含み得る。化学反応は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、ブリッジ増幅、又は他の核酸増幅反応における工程を含み得る。温度変化は、検体から検出された信号を調節、増加又は減少させることができる。 The solution may be supplied to the substrate before or during a rotation (or other motion) of the substrate to centrifugally (or otherwise inertially) direct the solution across the array. In some cases, the solution may be supplied to the planar array in pulses during a rotation of the substrate, thereby generating annular waves of solution moving radially outward. In some cases, the solution may be supplied to the planar array during other pulsed motions of the substrate, thereby generating waves of solution moving in a particular direction. The pulses may have periodic or non-periodic (e.g., arbitrary) intervals. The series of pulses may include a series of waves that generate a surface reagent exchange. The surface reagent exchange may include a wash with each subsequent pulse including a reduced concentration of the surface reagent. The solution may have a temperature different from that of the substrate, thereby providing a source or sink of thermal energy to the substrate or analytes located on the substrate. The thermal energy may provide a temperature change to the substrate or analytes. The temperature change may be transient. The temperature change may enable, disable, enhance, or inhibit a chemical reaction, such as a chemical reaction performed on the analyte. For example, the chemical reaction may include denaturation, hybridization, or annealing of nucleic acid molecules. The chemical reaction may include a step in a polymerase chain reaction (PCR), bridge amplification, or other nucleic acid amplification reaction. Temperature changes may modulate, increase, or decrease the signal detected from the analyte.

アレイは、(流体チャネルの)少なくとも1つのサンプル入口と流体連通してもよい。アレイは、非固体間隙、例えば空隙を介してサンプル入口と流体連通してもよい。場合によっては、アレイは更に、少なくとも1つのサンプル出口と流体連通してもよい。アレイは、空隙を介してサンプル出口と流体連通してもよい。サンプル入口は、溶液をアレイに導くように構成され得る。サンプル出口は、アレイから溶液を受け取るように構成され得る。溶液は、1つ以上の分注ノズルを使用してアレイに導かれてもよい。例えば、溶液は、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、少なくとも10、少なくとも11、少なくとも12、少なくとも13、少なくとも14、少なくとも15、少なくとも16、少なくとも17、少なくとも18、少なくとも19、又は少なくとも20個分注ノズルを使用してアレイへと方向付けられてもよい。溶液は、前述の値のうちの任意の2つによって定義された範囲内にある多数のノズルを使用してアレイに向けられてもよい。場合によっては、汚染を防ぐなどのために、異なるノズルを介して異なる試薬(例えば、異なるタイプのヌクレオチド溶液、異なるプローブ、洗浄溶液など)を分注することができる。各ノズルは、汚染を更に防止することができる専用の流体ライン又は流体弁に接続することができる。ある種の試薬は、1つ以上のノズルを介して分注されてもよい。1つ以上のノズルは、基板の中心に、又は基板の中心に近接して向けられてもよい。或いは、1つ以上のノズルは、基板の中心以外の基板上の位置に、又はその近くに向けられてもよい。代替的に又は組み合わせて、1つ以上のノズルは、他のノズルのうちの1つ以上よりも基板の中心の近くに向けられてもよい。例えば、洗浄試薬を分注するために使用される1つ以上のノズルは、活性試薬を分注するために使用される1つ以上のノズルよりも基板の中心の近くに向けられてもよい。1つ以上のノズルは、基板の中心から異なる半径に配置されてもよい。2つ以上のノズルを組み合わせて動作させて、流体をより効率的に基板に送出することができる。1つ以上のノズルは、流体をジェット、スプレー(又は他の分散流体)、及び/又は液滴として基板に送出するように構成されてもよい。1つ以上のノズルは、基板への送出前に流体を噴霧するように操作されてもよい。例えば、流体はエアロゾル粒子として送出されてもよい。 The array may be in fluid communication with at least one sample inlet (of a fluid channel). The array may be in fluid communication with the sample inlet through a non-solid gap, e.g., an air gap. In some cases, the array may further be in fluid communication with at least one sample outlet. The array may be in fluid communication with the sample outlet through an air gap. The sample inlet may be configured to direct a solution to the array. The sample outlet may be configured to receive a solution from the array. The solution may be directed to the array using one or more dispensing nozzles. For example, the solution may be directed to the array using at least 1, at least 2, at least 3, at least 4, at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 9, at least 10, at least 11, at least 12, at least 13, at least 14, at least 15, at least 16, at least 17, at least 18, at least 19, or at least 20 dispensing nozzles. The solution may be directed to the array using a number of nozzles that are within a range defined by any two of the aforementioned values. In some cases, different reagents (e.g., different types of nucleotide solutions, different probes, washing solutions, etc.) can be dispensed through different nozzles, such as to prevent contamination. Each nozzle can be connected to a dedicated fluid line or fluid valve, which can further prevent contamination. Certain reagents may be dispensed through one or more nozzles. One or more nozzles may be directed at the center of the substrate or in close proximity to the center of the substrate. Alternatively, one or more nozzles may be directed at or near a location on the substrate other than the center of the substrate. Alternatively or in combination, one or more nozzles may be directed closer to the center of the substrate than one or more of the other nozzles. For example, one or more nozzles used to dispense washing reagents may be directed closer to the center of the substrate than one or more nozzles used to dispense active reagents. One or more nozzles may be positioned at different radii from the center of the substrate. Two or more nozzles can be operated in combination to deliver fluid to the substrate more efficiently. One or more nozzles may be configured to deliver fluid to the substrate as a jet, a spray (or other dispersion fluid), and/or droplets. One or more nozzles may be operated to spray the fluid before delivery to the substrate. For example, the fluid may be delivered as aerosol particles.

溶液は、基板が静止している間に基板上に分注されてもよい。次いで、基板は、溶液の分注に続いて回転(又は他の動作)を受けることができる。或いは、溶液を分注する前に基板を回転(又は他の動作)させてもよい。次いで、基板が回転している(又は別の方法で移動している)間に溶液を基板上に分注することができる。 The solution may be dispensed onto the substrate while the substrate is stationary. The substrate may then be rotated (or other motion) following dispensing of the solution. Alternatively, the substrate may be rotated (or other motion) prior to dispensing the solution. The solution may then be dispensed onto the substrate while the substrate is rotating (or otherwise moving).

基板の回転は、溶液に遠心力(又は軸から離れる方向に向けられた慣性力)を生じさせ、溶液をアレイ上で半径方向外側に流すことができる。このようにして、基板の回転は、アレイを横切って溶液を導くことができる。一定期間にわたる基板の継続的な回転は、アレイにわたってほぼ一定の厚さの流体膜を分注することができる。基板の回転速度は、基板上の溶液の膜の所望の厚さを達成するように選択することができる。膜厚は、式(1)によって回転速度に関連付けることができる。 Rotation of the substrate creates a centrifugal force (or inertial force directed away from the axis) on the solution, causing the solution to flow radially outward over the array. In this manner, rotation of the substrate can direct the solution across the array. Continued rotation of the substrate over a period of time can dispense a fluid film of approximately constant thickness across the array. The rotation speed of the substrate can be selected to achieve a desired thickness of the film of solution on the substrate. The film thickness can be related to the rotation speed by equation (1):

(1)

Figure 0007530909000002
(1)
Figure 0007530909000002

ここで、h(t)は時刻tにおける流体膜の厚さ、μは流体の粘度、ωは回転速度、Cは定数である。 where h(t) is the thickness of the fluid film at time t, μ is the viscosity of the fluid, ω is the rotational speed, and C is a constant.

代替的に又は組み合わせて、溶液の粘度は、基板上の溶液の膜の所望の厚さを達成するように選択されてもよい。例えば、基板の回転速度又は溶液の粘度は、少なくとも10ナノメートル(nm)、少なくとも20nm、少なくとも50nm、少なくとも100nm、少なくとも200nm、少なくとも500nm、少なくとも1マイクロメートル(μm)、少なくとも2μm、少なくとも5μm、少なくとも10μm、少なくとも20μm、少なくとも50μm、少なくとも100μm、少なくとも200μm、少なくとも500μm、又は少なくとも1mmの膜厚を達成するように選択されてもよい。基板の回転速度及び/又は溶液の粘度は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の膜厚を達成するように選択することができる。溶液の粘度は、溶液の温度を制御することによって制御することができる。フィルムの厚さは、測定又は監視することができる。フィルムの厚さの測定又は監視は、フィルムの厚さをより良好に制御するためにフィードバックシステムに組み込むことができる。フィルムの厚さは、様々な技術によって測定又は監視することができる。例えば、フィルムの厚さは、繊維分光計などの薄膜分光計を用いた薄膜分光法によって測定又は監視することができる。 Alternatively or in combination, the viscosity of the solution may be selected to achieve a desired thickness of the film of the solution on the substrate. For example, the rotation speed of the substrate or the viscosity of the solution may be selected to achieve a film thickness of at least 10 nanometers (nm), at least 20 nm, at least 50 nm, at least 100 nm, at least 200 nm, at least 500 nm, at least 1 micrometer (μm), at least 2 μm, at least 5 μm, at least 10 μm, at least 20 μm, at least 50 μm, at least 100 μm, at least 200 μm, at least 500 μm, or at least 1 mm. The rotation speed of the substrate and/or the viscosity of the solution may be selected to achieve a film thickness within a range defined by any two of the aforementioned values. The viscosity of the solution may be controlled by controlling the temperature of the solution. The thickness of the film may be measured or monitored. The measurement or monitoring of the film thickness may be incorporated into a feedback system to better control the thickness of the film. The thickness of the film may be measured or monitored by various techniques. For example, the thickness of the film can be measured or monitored by thin film spectroscopy using a thin film spectrometer, such as a fiber spectrometer.

場合によっては、基板の回転速度、基板の加速度(例えば、速度の変化率)、溶液の粘度、溶液の分注角度(例えば、試薬の流れの接触角)、溶液の分注の半径座標(例えば、中心上、中心外など)、基板の温度、溶液の温度、及び他の要因などの1つ以上の要因を調整及び/又は他の方法で最適化して、基板の均一なコーティングを容易にするなどのために、基板上の所望の濡れ及び/又は基板上の膜厚を達成することができる。場合によっては、界面活性剤を溶液に添加してもよく、又は界面活性剤を表面に添加して均一なコーティングを容易にするか、又はサンプル装填効率を容易にすることができる。そのような最適化は、流体が(全表面積とは対照的に)部分的な表面積でのみ基板に接触するように、比較的集中した流れ又は移動経路に沿って基板から溶液が出るのを防ぐことができ、そのような場合、基板の均一で完全なコーティングを達成するために、かなり大量の試薬を分注しなければならない可能性がある。そのような最適化はまた、表面流体との接触及び妨害の際に溶液が基板から散乱又は他の方法で反射又は跳ね返ることを防止することができる。代替的に又は組み合わせて、溶液の厚さは、機械的、電気的、物理的、又は他の機構を使用して調整することができる。例えば、溶液は、基板上に分注され、その後、例えばスキージなどの物理的スクレーパを使用して水平にされて、基板全体にわたって所望の厚さの均一性を得ることができる。 In some cases, one or more factors such as the rotational speed of the substrate, the acceleration of the substrate (e.g., rate of change of speed), the viscosity of the solution, the angle of dispensing the solution (e.g., contact angle of the reagent stream), the radial coordinate of dispensing the solution (e.g., on-center, off-center, etc.), the temperature of the substrate, the temperature of the solution, and other factors can be adjusted and/or otherwise optimized to achieve a desired wetting on the substrate and/or film thickness on the substrate, such as to facilitate uniform coating of the substrate. In some cases, a surfactant may be added to the solution, or a surfactant may be added to the surface to facilitate uniform coating or to facilitate sample loading efficiency. Such optimization can prevent the solution from exiting the substrate along a relatively concentrated flow or travel path such that the fluid contacts the substrate only over a partial surface area (as opposed to the entire surface area), in which case a significantly larger amount of reagent may have to be dispensed to achieve a uniform and complete coating of the substrate. Such optimization can also prevent the solution from scattering or otherwise reflecting or bouncing off the substrate upon contact and disturbance with the surface fluid. Alternatively or in combination, the thickness of the solution can be adjusted using mechanical, electrical, physical, or other mechanisms. For example, the solution can be dispensed onto a substrate and then leveled using a physical scraper, such as a squeegee, to obtain a desired thickness uniformity across the substrate.

場合によっては、基板の回転は、溶液に実質的な遠心力(又は軸から離れるように向けられた慣性力)を生じないように十分に遅くなり得る。有利には、基板上に分注された1つ以上の試薬は、例えば、開放基板上の別の反応空間に侵入するように回転軸に対して外側に大きく及び/又は先取り的に移動することなく、着陸位置に対して実質的に局所的なままであり得る。基板は、60rpm以下、50rpm以下、40rpm以下、30rpm以下、25rpm以下、20rpm以下、15rpm以下、14rpm以下、13rpm以下、12rpm以下、11rpm以下、10rpm以下、9rpm以下、8rpm以下、7rpm以下、6rpm以下、5rpm以下、4rpm以下、3rpm以下、2rpm以下、又は1rpm以下の回転周波数で回転していてもよい。場合によっては、回転周波数は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にあってもよい。場合によっては、基板は約5rpmの回転周波数で回転していてもよい。場合によっては、溶液は、螺旋状のパターンで表面に分注されてもよい。例えば、溶液は、図48又は図51に示すシステムを使用して螺旋状のパターンに分注されてもよい。図48に示すように、溶液(例えば、サンプル又は洗浄溶液)を分注プローブ(例えば、ノズル)から分注することができる。幾つかの実施形態では、溶液は、複数の分注プローブから分注されてもよい。例えば、溶液中の第1試薬を第1分注プローブから分注し、溶液中の第2試薬を第2分注プローブから分注し、溶液中の第3試薬を第3分注プローブから分注してもよい。異なる分注プローブから分注された試薬は、基板上で結合して均一な溶液を形成し得る。分注プローブは、基板(例えば、ウェハ)の上方の一定の高さに配置されてもよい。試薬は、図51に示すように、開放表面上に分注されてもよい。場合によっては、基板は分注プローブに対して回転していてもよい。場合によっては、分注プローブは、基板の回転軸に対して基板に対して半径方向に移動していてもよい。場合によっては、基板は分注プローブに対して直線的に移動していてもよい。場合によっては、基板は、分注プローブに対して直線的に移動しながら分注プローブに対して回転し、それによってサンプルを螺旋状のパターンに分注してもよい。場合によっては、分注プローブが基板の回転軸に対して基板に対して半径方向に移動している間、基板は分注プローブに対して回転しており、それによってサンプルを螺旋状のパターンに分注することができる。基板の回転速度、溶液の流速、又は溶液の粘度は、少なくとも10ナノメートル(nm)、少なくとも20nm、少なくとも50nm、少なくとも100nm、少なくとも200nm、少なくとも500nm、少なくとも1マイクロメートル(μm)、少なくとも2μm、少なくとも5μm、少なくとも10μm、少なくとも20μm、少なくとも50μm、少なくとも100μm、少なくとも200μm、少なくとも500μm、又は少なくとも1mmの膜厚を達成するように選択することができる。 In some cases, the rotation of the substrate may be slow enough so as not to generate substantial centrifugal forces (or inertial forces directed away from the axis) on the solution. Advantageously, one or more reagents dispensed onto the substrate may remain substantially local to the landing location, without significantly and/or preemptively moving outward relative to the axis of rotation, for example to invade another reaction space on the open substrate. The substrate may be rotating at a rotational frequency of 60 rpm or less, 50 rpm or less, 40 rpm or less, 30 rpm or less, 25 rpm or less, 20 rpm or less, 15 rpm or less, 14 rpm or less, 13 rpm or less, 12 rpm or less, 11 rpm or less, 10 rpm or less, 9 rpm or less, 8 rpm or less, 7 rpm or less, 6 rpm or less, 5 rpm or less, 4 rpm or less, 3 rpm or less, 2 rpm or less, or 1 rpm or less. In some cases, the rotation frequency may be within a range defined by any two of the aforementioned values. In some cases, the substrate may be rotating at a rotation frequency of about 5 rpm. In some cases, the solution may be dispensed onto the surface in a spiral pattern. For example, the solution may be dispensed into a spiral pattern using the system shown in FIG. 48 or FIG. 51. As shown in FIG. 48, a solution (e.g., a sample or a wash solution) may be dispensed from a dispensing probe (e.g., a nozzle). In some embodiments, the solution may be dispensed from multiple dispensing probes. For example, a first reagent in the solution may be dispensed from a first dispensing probe, a second reagent in the solution may be dispensed from a second dispensing probe, and a third reagent in the solution may be dispensed from a third dispensing probe. Reagents dispensed from different dispensing probes may combine on the substrate to form a homogenous solution. The dispensing probe may be positioned at a fixed height above the substrate (e.g., a wafer). Reagents may be dispensed onto an open surface as shown in FIG. 51. In some cases, the substrate may be rotating relative to the dispensing probes. In some cases, the dispensing probe may move radially relative to the substrate relative to the substrate's axis of rotation. In some cases, the substrate may move linearly relative to the dispensing probe. In some cases, the substrate may rotate relative to the dispensing probe while moving linearly relative to the dispensing probe, thereby dispensing the sample in a spiral pattern. In some cases, the substrate may rotate relative to the dispensing probe while the dispensing probe moves radially relative to the substrate relative to the substrate's axis of rotation, thereby dispensing the sample in a spiral pattern. The rotation speed of the substrate, the flow rate of the solution, or the viscosity of the solution may be selected to achieve a film thickness of at least 10 nanometers (nm), at least 20 nm, at least 50 nm, at least 100 nm, at least 200 nm, at least 500 nm, at least 1 micrometer (μm), at least 2 μm, at least 5 μm, at least 10 μm, at least 20 μm, at least 50 μm, at least 100 μm, at least 200 μm, at least 500 μm, or at least 1 mm.

場合によっては、溶液は、基板上に分注される前に加熱されてもよい。溶液は、周囲温度よりも高い温度であってもよい。溶液は、分注前に、約25℃、約26℃、約27℃、約28℃、約29℃、約30℃、約31℃、約32℃、約33℃、約34℃、約35℃、約36℃、約37℃、約38℃、約39℃、約40℃、約45℃、約50℃、約55℃、約60℃、約65℃、約70℃、約75℃、約80℃、約85℃、約90℃、約95℃に加熱されてもよい。場合によっては、溶液は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の温度に加熱されてもよい。 In some cases, the solution may be heated before being dispensed onto the substrate. The solution may be at a temperature higher than ambient temperature. The solution may be heated to about 25°C, about 26°C, about 27°C, about 28°C, about 29°C, about 30°C, about 31°C, about 32°C, about 33°C, about 34°C, about 35°C, about 36°C, about 37°C, about 38°C, about 39°C, about 40°C, about 45°C, about 50°C, about 55°C, about 60°C, about 65°C, about 70°C, about 75°C, about 80°C, about 85°C, about 90°C, about 95°C before being dispensed. In some cases, the solution may be heated to a temperature within a range defined by any two of the aforementioned values.

場合によっては、基板は可変角速度で回転されてもよい。基板の回転軸からの分注プローブの半径方向距離が変化するにつれて、分注プローブに対する基板の線速度が実質的に維持されるように、基板の角速度を変化させることができる。例えば、基板の角速度は、分注プローブが基板の回転軸に対して外側に進む螺旋経路で流体を分注するにつれて減少し得る。別の例では、基板の角速度は、分注プローブが基板の回転軸に対して内側に進行する螺旋経路で流体を分注するにつれて増加し得る。幾つかの例では、分注プローブは、可変流量で流体を分注することができる。分注プローブの流量は、基板の単位面積あたりに分注される流体の量が実質的に維持されるように変更することができる。例えば、分注プローブの流量は、分注プローブが、基板の回転軸に対して外側に進む螺旋状の経路で流体を分注するにつれて増加し得る。別の例では、分注プローブの流量は、分注プローブが、基板の回転軸に対して内側に進行する螺旋経路で流体を分注するにつれて減少し得る。 In some cases, the substrate may be rotated at a variable angular velocity. As the radial distance of the dispensing probe from the axis of rotation of the substrate changes, the angular velocity of the substrate may be varied such that the linear velocity of the substrate relative to the dispensing probe is substantially maintained. For example, the angular velocity of the substrate may decrease as the dispensing probe dispenses fluid in a spiral path that progresses outward relative to the axis of rotation of the substrate. In another example, the angular velocity of the substrate may increase as the dispensing probe dispenses fluid in a spiral path that progresses inward relative to the axis of rotation of the substrate. In some examples, the dispensing probe may dispense fluid at a variable flow rate. The flow rate of the dispensing probe may be varied such that the amount of fluid dispensed per unit area of the substrate is substantially maintained. For example, the flow rate of the dispensing probe may increase as the dispensing probe dispenses fluid in a spiral path that progresses outward relative to the axis of rotation of the substrate. In another example, the flow rate of the dispensing probe may decrease as the dispensing probe dispenses fluid in a spiral path that progresses inward relative to the axis of rotation of the substrate.

表面上に分注された1つ以上の溶液は、表面上で反応を受け得る。例えば、表面上に分注された第1の溶液(例えば、反応物を含む)は、第1の溶液の上の表面上に分注された第2の溶液(例えば、酵素を含む)と反応し得る。表面に分注された1つ以上の溶液は、化学反応を不活性化又はクエンチし得る。例えば、反応の上にクエンチ溶液(例えば、EDTA又は酸を含む)を基板に添加して、反応をクエンチすることができる。溶液(例えば、反応物質を含む溶液、酵素を含む溶液、又はクエンチング溶液)は、パターン(例えば、螺旋状のパターン)で表面上に分注され得る。幾つかの実施形態において、クエンチング溶液は、反応物質を含む溶液と同じパターンで表面上に分注され、それにより、溶液が分注される表面上の各点において実質的に一定の反応時間を維持する。幾つかの実施形態において、クエンチング溶液は、酵素を含む溶液と同じパターンで表面上に分注され、それにより、溶液が分注される表面上の各点において実質的に一定の反応時間を維持する。例えば、反応物質を含む溶液は、基板の回転軸に向かって内側に向けられた螺旋経路内の表面上に分注されてもよい。反応物質を含む溶液は一定速度で分注されてもよく、基板は、単位面積あたりに分注される体積が実質的に一定になるように可変速度で回転されてもよい。酵素を含む溶液は、試薬を含む溶液と同じ螺旋経路に沿って分注され得る。酵素を含む溶液は一定の速度で分注されてもよく、基板は、反応物質を含む溶液を分注してから酵素を含む溶液を分注するまでの時間が螺旋経路に沿った任意の点で実質的に同じになるように可変速度で回転してもよい。酵素を含む溶液と同じ螺旋経路に沿ってクエンチング溶液を分注してもよい。クエンチ溶液は一定速度で分注されてもよく、基板は、酵素を含む溶液を分注する間の時間とクエンチ溶液とが螺旋経路に沿った任意の点で実質的に同じになるように可変速度で回転してもよい。これに代えて又は加えて、同様に、表面に分注された1つ以上の溶液は、化学反応を活性化又は触媒し得る。例えば、活性化溶液(例えば、触媒を含む)を反応(例えば、同じ分注パターンで)の上で基板に添加して、反応を活性化又は触媒することができる。 One or more solutions dispensed onto the surface may undergo a reaction on the surface. For example, a first solution (e.g., containing a reactant) dispensed onto the surface may react with a second solution (e.g., containing an enzyme) dispensed onto the surface above the first solution. One or more solutions dispensed onto the surface may inactivate or quench a chemical reaction. For example, a quenching solution (e.g., containing EDTA or an acid) may be added to the substrate above the reaction to quench the reaction. A solution (e.g., a solution containing reactants, a solution containing enzymes, or a quenching solution) may be dispensed onto the surface in a pattern (e.g., a spiral pattern). In some embodiments, the quenching solution is dispensed onto the surface in the same pattern as the solution containing reactants, thereby maintaining a substantially constant reaction time at each point on the surface where the solution is dispensed. In some embodiments, the quenching solution is dispensed onto the surface in the same pattern as the solution containing enzymes, thereby maintaining a substantially constant reaction time at each point on the surface where the solution is dispensed. For example, a solution containing reactants may be dispensed onto the surface in a spiral path directed inward toward the axis of rotation of the substrate. The solution containing reactants may be dispensed at a constant speed and the substrate may be rotated at a variable speed such that the volume dispensed per unit area is substantially constant. The solution containing enzymes may be dispensed along the same spiral path as the solution containing reagents. The solution containing enzymes may be dispensed at a constant speed and the substrate may be rotated at a variable speed such that the time between dispensing the solution containing reactants and dispensing the solution containing enzymes is substantially the same at any point along the spiral path. A quenching solution may be dispensed along the same spiral path as the solution containing enzymes. The quenching solution may be dispensed at a constant speed and the substrate may be rotated at a variable speed such that the time between dispensing the solution containing enzymes and the quenching solution is substantially the same at any point along the spiral path. Alternatively or additionally, one or more solutions dispensed onto the surface may similarly activate or catalyze a chemical reaction. For example, an activating solution (e.g., containing a catalyst) can be added to the substrate above the reaction (e.g., in the same dispense pattern) to activate or catalyze the reaction.

基板上に1つ以上の溶液を分注して、1つ以上の溶液と接触する基板の領域にわたって実質的に同様の反応時間を確保するために、様々な方法を使用することができる。幾つかの実施形態では、回転基板の遠心力が回転軸から離れる溶液の外側への広がりを促進するように、回転基板の回転軸又はその付近で溶液を分注することによって、溶液を表面上にスピンコーティングすることができる。スピンコーティングは、分注時間に対して遅い時間スケールで起こる反応を開始又はクエンチする1つ以上の溶液を分注するのによく適し得る。幾つかの実施形態では、送出点から1つ以上の溶液を実質的に置換することなく、1つ以上の溶液を反応部位に直接送出することができる。反応部位への溶液の直接送出の方法は、溶液のエアロゾル送出、アプリケータを使用して溶液を適用すること、溶液をカーテンコーティングすること、スロットダイコーティングすること、並進分注プローブから溶液を分注すること、分注プローブのアレイから溶液を分注すること、溶液中に基板を浸漬すること、又は溶液を含むシートに基板を接触させることを含み得る。 Various methods can be used to dispense one or more solutions onto a substrate to ensure substantially similar reaction times across the areas of the substrate contacted with the one or more solutions. In some embodiments, the solutions can be spin-coated onto the surface by dispensing the solutions at or near the axis of rotation of the rotating substrate such that the centrifugal force of the rotating substrate promotes outward spreading of the solutions away from the axis of rotation. Spin-coating may be well suited to dispense one or more solutions that initiate or quench a reaction that occurs on a time scale that is slow relative to the dispense time. In some embodiments, one or more solutions can be delivered directly to a reaction site without substantially displacing the one or more solutions from the delivery point. Methods of direct delivery of a solution to a reaction site may include aerosol delivery of the solution, applying the solution using an applicator, curtain coating the solution, slot die coating the solution, dispensing the solution from a translating dispensing probe, dispensing the solution from an array of dispensing probes, immersing the substrate in the solution, or contacting the substrate with a sheet containing the solution.

エアロゾル送出は、圧力ノズル又は超音波ノズルを使用して溶液を基板に導くことによって、エアロゾル形態で基板に溶液を送出することを含み得る。アプリケータを使用して溶液を塗布することは、溶液を含むアプリケータと基板を接触させることと、基板に対してアプリケータを並進させることとを含むことができる。例えば、アプリケータを使用して溶液を塗布することは、基板を塗装することを含み得る。溶液は、アプリケータを並進させること、基板を回転させること、基板を並進させること、又はそれらの組合せによってパターンで塗布され得る。パターンは、螺旋状のパターンであってもよい。パターンは、円形パターンであってもよい。硬化コーティングは、溶液を分注プローブから連続流(例えば、カーテン又は平坦なシート)で基板に分注し、分注プローブを基板に対して並進させることを含み得る。溶液は、分注プローブを並進させること、基板を回転させること、基板を並進させること、又はそれらの組合せによってパターンにカーテンコーティングされてもよい。パターンは、螺旋状のパターンであってもよい。パターンは、円形パターンであってもよい。スロットダイコーティングは、溶液が基板と分注プローブとの間にメニスカスを形成し、分注プローブを基板に対して並進させるように、基板の近くに配置された分注プローブから溶液を分注することを含み得る。溶液は、分注プローブを並進させること、基板を回転させること、基板を並進させること、又はそれらの組合せによってパターンにスロットダイコーティングされてもよい。パターンは、螺旋状のパターンであってもよい。パターンは、円形パターンであってもよい。並進分注プローブから溶液を分注することは、パターン(例えば、螺旋状のパターン、円形パターン、直線パターン、縞パターン、クロスハッチングパターン、又は斜めパターンである)で基板に対して分注プローブを並進させることを含むことができる。分注プローブのアレイから溶液を分注することは、溶液が基板の領域にわたって実質的に同時に分注されるように、基板の上方に配置されたノズルのアレイ(例えば、シャワーヘッド)から溶液を分注することを含むことができる。基板を溶液に浸漬することは、基板を溶液を含むリザーバに浸漬することを含み得る。幾つかの実施形態では、リザーバは、基板をコーティングするのに必要な溶液の体積を減少させるための浅いリザーバであってもよい。基板を溶液を含むシートに接触させることは、基板を、溶液が浸透した材料のシート(例えば、多孔質シート又は繊維状シート)と接触させることを含み得る。溶液は基板に転写されてもよい。幾つかの実施形態では、材料シートは使い捨てシートであってもよい。幾つかの実施形態では、材料シートは再使用可能なシートであってもよい。幾つかの実施形態では、図51に示す方法を使用して、溶液を基板上に分注することができる。図51に示すように、溶液の噴流をノズルから回転基板に分注することができる。ノズルは、回転する基板に対して半径方向に移動することができ、それによって溶液を基板上に螺旋状のパターンに分注することができる。 Aerosol delivery may include delivering the solution to the substrate in an aerosol form by directing the solution to the substrate using a pressure nozzle or ultrasonic nozzle. Applying the solution using an applicator may include contacting the substrate with an applicator containing the solution and translating the applicator relative to the substrate. For example, applying the solution using an applicator may include painting the substrate. The solution may be applied in a pattern by translating the applicator, rotating the substrate, translating the substrate, or a combination thereof. The pattern may be a spiral pattern. The pattern may be a circular pattern. Curing coating may include dispensing the solution from a dispensing probe in a continuous stream (e.g., a curtain or a flat sheet) to the substrate and translating the dispensing probe relative to the substrate. The solution may be curtain coated in a pattern by translating the dispensing probe, rotating the substrate, translating the substrate, or a combination thereof. The pattern may be a spiral pattern. The pattern may be a circular pattern. Slot die coating may include dispensing the solution from a dispensing probe positioned near the substrate such that the solution forms a meniscus between the substrate and the dispensing probe and translating the dispensing probe relative to the substrate. The solution may be slot die coated in a pattern by translating the dispensing probe, rotating the substrate, translating the substrate, or a combination thereof. The pattern may be a spiral pattern. The pattern may be a circular pattern. Dispensing the solution from a translating dispensing probe may include translating the dispensing probe relative to the substrate in a pattern (e.g., a spiral pattern, a circular pattern, a linear pattern, a striped pattern, a cross-hatched pattern, or a diagonal pattern). Dispensing the solution from an array of dispensing probes may include dispensing the solution from an array of nozzles (e.g., a showerhead) positioned above the substrate such that the solution is dispensed substantially simultaneously across an area of the substrate. Immersing the substrate in the solution may include immersing the substrate in a reservoir containing the solution. In some embodiments, the reservoir may be a shallow reservoir to reduce the volume of solution required to coat the substrate. Contacting the substrate with the sheet containing the solution may include contacting the substrate with a sheet of material (e.g., a porous or fibrous sheet) that is permeated with the solution. The solution may be transferred to the substrate. In some embodiments, the sheet of material may be a disposable sheet. In some embodiments, the sheet of material may be a reusable sheet. In some embodiments, the solution may be dispensed onto the substrate using the method shown in FIG. 51. As shown in FIG. 51, a jet of solution may be dispensed from a nozzle onto a rotating substrate. The nozzle may move radially relative to the rotating substrate, thereby dispensing the solution in a spiral pattern onto the substrate.

1つ以上の溶液又は試薬は、本明細書に開示される送出方法のいずれかによって基板に送出され得る。幾つかの実施形態において、2つ又はそれを超える溶液又は試薬が、同じ送出方法を使用して基板に送出される。幾つかの実施形態では、溶液又は試薬と後続の溶液又は試薬との接触間の時間が、1つ以上の溶液又は試薬と接触した基板の各領域について実質的に同様であるように、2つ以上の溶液が基板に送出される。幾つかの実施形態では、溶液又は試薬は、単一の混合物として送出され得る。幾つかの実施形態では、溶液又は試薬は、2つ以上の成分溶液に分注され得る。例えば、2つ以上の成分溶液の各成分は、別個のノズルから分注されてもよい。別個のノズルは、均質な溶液が基板上に形成されるように、基板の実質的に同じ領域に2つ以上の成分溶液を実質的に同時に分注することができる。幾つかの実施形態では、2つ以上の構成要素の各構成要素の分注は、時間的に分離されてもよい。各成分の分注は、同じ方法を用いて行ってもよい。例えば、第1の構成要素及び第2の構成要素は、第1の構成要素と第2の構成要素との接触間の時間が、第1の構成要素及び第2の構成要素に接触した基板の各領域について実質的に同様であるように、実質的に同じ速度及び実質的に同じパターンで同じ方法を使用して基板上に分注される。幾つかの実施形態では、第1の溶液は、基板(例えば、マグネシウムを含む溶液)上で反応を開始し得る。幾つかの実施形態では、第2の溶液は、基板上の反応を停止させることができる(例えば、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)を含む溶液)。幾つかの実施形態において、反応の開始と反応の停止との間の時間は、第1の溶液及び第2の溶液に接触した基板の各領域において実質的に同じであり得る。第1の溶液は、基板への送出時に実質的に均一なフィルムを形成し得る。第2の溶液は、第1の溶液と接触すると急速に拡散し得る急速拡散成分を含み得る。幾つかの実施形態では、急速拡散成分が反応を開始してもよく、又は急速拡散成分が反応を停止してもよい。 One or more solutions or reagents may be delivered to the substrate by any of the delivery methods disclosed herein. In some embodiments, two or more solutions or reagents are delivered to the substrate using the same delivery method. In some embodiments, two or more solutions are delivered to the substrate such that the time between contact of a solution or reagent with a subsequent solution or reagent is substantially similar for each area of the substrate contacted with the one or more solutions or reagents. In some embodiments, the solutions or reagents may be delivered as a single mixture. In some embodiments, the solutions or reagents may be dispensed into two or more component solutions. For example, each component of the two or more component solutions may be dispensed from a separate nozzle. The separate nozzles may dispense the two or more component solutions substantially simultaneously to substantially the same area of the substrate such that a homogenous solution is formed on the substrate. In some embodiments, the dispensing of each component of the two or more components may be separated in time. The dispensing of each component may be performed using the same method. For example, the first and second components are dispensed onto the substrate using the same method at substantially the same rate and in substantially the same pattern such that the time between contact of the first and second components is substantially similar for each area of the substrate contacted by the first and second components. In some embodiments, the first solution may initiate a reaction on the substrate (e.g., a solution including magnesium). In some embodiments, the second solution may stop a reaction on the substrate (e.g., a solution including ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)). In some embodiments, the time between the start of a reaction and the stop of a reaction may be substantially the same for each area of the substrate contacted by the first and second solutions. The first solution may form a substantially uniform film upon delivery to the substrate. The second solution may include a fast-diffusing component that may diffuse rapidly upon contact with the first solution. In some embodiments, the fast-diffusing component may initiate a reaction or the fast-diffusing component may stop a reaction.

幾つかの実施形態では、溶液又は試薬の直接送出をスピンコーティングと組み合わせてもよい。例えば、第1の溶液は、本明細書に開示される直接送出方法のいずれかを使用して螺旋状のパターンで直接送出され得る。螺旋状のパターンは、基板の回転軸に向かって内側に向けられてもよい。第1の溶液は、反応を開始し得る。第2の溶液は、第1の溶液と同じパターンで送出され得る。第2の溶液は、反応を停止させることができる。第2の溶液は、第1の溶液を洗い流すことができる。第1の溶液及び第2の溶液は、反応が基板の各空間領域で実質的に一定の時間進行するように分注され得る。 In some embodiments, direct delivery of solutions or reagents may be combined with spin coating. For example, a first solution may be directly delivered in a spiral pattern using any of the direct delivery methods disclosed herein. The spiral pattern may be oriented inward toward the axis of rotation of the substrate. The first solution may initiate a reaction. The second solution may be delivered in the same pattern as the first solution. The second solution may stop the reaction. The second solution may wash away the first solution. The first and second solutions may be dispensed such that the reaction proceeds for a substantially constant time in each spatial region of the substrate.

溶液は、基板上でインキュベートされ得る。幾つかの態様では、溶液は、表面上に流体の層を維持する条件下で基板上でインキュベートされ得る。溶液は、少なくとも約5分、約10分まで、約15分まで、約20分まで、約25分まで、約30分まで、約35分まで、約40分まで、約45分まで、約50分まで、約55分まで、約60分まで、約65分まで、約70分まで、約75分まで、約80分まで、約85分まで、又は約90分までインキュベートされ得る。場合によっては、インキュベーション時間は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内であり得る。場合によっては、インキュベーションは90分を超えてもよい。幾つかの例では、流体の層は、インキュベーション中に少なくとも10ナノメートル(nm)、少なくとも20nm、少なくとも50nm、少なくとも100nm、少なくとも200nm、少なくとも500nm、少なくとも1マイクロメートル(μm)、少なくとも2μm、少なくとも5μm、少なくとも10μm、少なくとも20μm、少なくとも50μm、少なくとも100μm、少なくとも200μm、少なくとも500μm、又は少なくとも1mmの膜厚を維持することができる。チャンバの温度、チャンバの湿度、基板の回転、又は流体の組成の1つ以上は、流体の層がインキュベーション中に維持されるように調整することができる。幾つかの例では、基板は、60rpm以下、50rpm以下、40rpm以下、30rpm以下、25rpm以下、20rpm以下、15rpm以下、14rpm以下、13rpm以下、12rpm以下、11rpm以下、10rpm以下、9rpm以下、8rpm以下、7rpm以下、6rpm以下、5rpm以下、4rpm以下、3rpm以下、2rpm以下、又は1rpm以下の回転周波数で回転され得る。場合によっては、回転周波数は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にあってもよい。場合によっては、基板は約5rpmの回転周波数で回転していてもよい。 The solution may be incubated on the substrate. In some aspects, the solution may be incubated on the substrate under conditions that maintain a layer of fluid on the surface. The solution may be incubated for at least about 5 minutes, up to about 10 minutes, up to about 15 minutes, up to about 20 minutes, up to about 25 minutes, up to about 30 minutes, up to about 35 minutes, up to about 40 minutes, up to about 45 minutes, up to about 50 minutes, up to about 55 minutes, up to about 60 minutes, up to about 65 minutes, up to about 70 minutes, up to about 75 minutes, up to about 80 minutes, up to about 85 minutes, or up to about 90 minutes. In some cases, the incubation time may be within a range defined by any two of the aforementioned values. In some cases, the incubation may exceed 90 minutes. In some examples, the layer of fluid can maintain a film thickness of at least 10 nanometers (nm), at least 20 nm, at least 50 nm, at least 100 nm, at least 200 nm, at least 500 nm, at least 1 micrometer (μm), at least 2 μm, at least 5 μm, at least 10 μm, at least 20 μm, at least 50 μm, at least 100 μm, at least 200 μm, at least 500 μm, or at least 1 mm during incubation. One or more of the chamber temperature, chamber humidity, substrate rotation, or fluid composition can be adjusted such that the layer of fluid is maintained during incubation. In some examples, the substrate may be rotated at a rotational frequency of 60 rpm or less, 50 rpm or less, 40 rpm or less, 30 rpm or less, 25 rpm or less, 20 rpm or less, 15 rpm or less, 14 rpm or less, 13 rpm or less, 12 rpm or less, 11 rpm or less, 10 rpm or less, 9 rpm or less, 8 rpm or less, 7 rpm or less, 6 rpm or less, 5 rpm or less, 4 rpm or less, 3 rpm or less, 2 rpm or less, or 1 rpm or less. In some cases, the rotational frequency may be within a range defined by any two of the aforementioned values. In some cases, the substrate may be rotating at a rotational frequency of about 5 rpm.

基板又はその表面は、基板上の溶液もしくは試薬の保持又は基板上の溶液もしくは試薬の厚さの均一性を助ける他の特徴を含み得る。場合によっては、表面は、表面上に溶液を保持するために使用され得る隆起縁部(例えば、リム)を含み得る。表面は、表面の外縁の近くにリムを含むことができ、それによって外縁上を流れる溶液の量を減少させる。 The substrate or its surface may include other features that aid in retention of the solution or reagent on the substrate or uniformity of the thickness of the solution or reagent on the substrate. In some cases, the surface may include a raised edge (e.g., a rim) that may be used to retain the solution on the surface. The surface may include a rim near the outer edge of the surface, thereby reducing the amount of solution that flows over the outer edge.

溶液は、様々な成分を含む反応混合物であってもよい。例えば、溶液は、検体と相互作用するように構成された複数のプローブを含み得る。例えば、プローブは、検体に対する結合特異性を有し得る。別の例では、プローブは、検体に対する結合特異性を有さなくてもよい。プローブは、検体に恒久的に結合するように構成されてもよい。プローブは、検体に一時的に結合するように構成されてもよい。例えば、ヌクレオチドプローブは、核酸分子検体にハイブリダイズした成長鎖に永続的に組み込まれ得る。或いは、ヌクレオチドプローブは、核酸分子検体に一時的に結合し得る。一時的に連結されたプローブは、その後、検体から除去され得る。検体からの一時的にカップリングされたプローブのその後の除去は、検体上に残渣(例えば、化学的残留物)を残してもよいし、残さなくてもよい。溶液中のプローブのタイプは、検体のタイプに依存し得る。プローブは、特定の機能を果たすように構成された官能基又は部分を含み得る。例えば、プローブは標識(例えば、色素)を含み得る。プローブは、検体とのカップリング又は他の方法での相互作用の際に、標識などを介して、検出可能な信号(例えば、光信号)を生成するように構成され得る。幾つかの例では、プローブは、活性化時に検出可能な信号を生成するように構成され得る(例えば、刺激の適用)。別の例では、ヌクレオチドプローブは、ポリメラーゼ反応を(ブロックされなくなるまで)終結させるように構成された可逆的ターミネータ(例えば、ブロッキング基)を含み得る。溶液は、プローブと検体(例えば、酵素、触媒、緩衝液、生理食塩水、キレート剤、還元剤、他の薬剤など)との間の反応を助ける、加速する、又は減速するための他の成分を含み得る。場合によっては、溶液は洗浄溶液であってもよい。幾つかの例では、アレイ上に固定された検体との反応混合液中の試薬(例えば、プローブ)間の反応又は相互作用の後に、洗浄溶液を基板に向けて洗浄溶液をアレイと接触させることができる。洗浄溶液は、前の反応混合物溶液から遊離試薬を洗い流すことができる。 The solution may be a reaction mixture that includes various components. For example, the solution may include a plurality of probes configured to interact with the analyte. For example, the probes may have binding specificity for the analyte. In another example, the probes may not have binding specificity for the analyte. The probes may be configured to permanently bind to the analyte. The probes may be configured to temporarily bind to the analyte. For example, a nucleotide probe may be permanently incorporated into a growing strand hybridized to a nucleic acid molecule analyte. Alternatively, the nucleotide probe may temporarily bind to a nucleic acid molecule analyte. The temporarily coupled probe may then be removed from the analyte. Subsequent removal of the temporarily coupled probe from the analyte may or may not leave a residue (e.g., chemical residue) on the analyte. The type of probe in the solution may depend on the type of analyte. The probe may include a functional group or moiety configured to perform a specific function. For example, the probe may include a label (e.g., a dye). The probe may be configured to generate a detectable signal (e.g., an optical signal) upon coupling or otherwise interacting with the analyte, such as via the label. In some examples, the probes can be configured to generate a detectable signal upon activation (e.g., application of a stimulus). In another example, the nucleotide probes can include a reversible terminator (e.g., a blocking group) configured to terminate the polymerase reaction (until unblocked). The solution can include other components to aid, accelerate, or slow down the reaction between the probes and the analyte (e.g., enzymes, catalysts, buffers, saline, chelators, reducing agents, other agents, etc.). In some cases, the solution can be a wash solution. In some examples, after a reaction or interaction between the reagents (e.g., probes) in the reaction mixture with the analyte immobilized on the array, the wash solution can be directed to the substrate to contact the array. The wash solution can wash away free reagents from the previous reaction mixture solution.

溶液中のプローブと検体との間の反応時に、光学信号(例えば、蛍光信号)などの検出可能な信号が生成され得る。例えば、信号は、プローブ及び/又は検体に由来し得る。検出可能な信号は、プローブと検体との間の反応又は相互作用を示し得る。検出可能な信号は、非光信号であってもよい。例えば、検出可能な信号は、電子信号であってもよい。検出可能な信号は、1つ以上のセンサによって検出することができる。例えば、光信号は、本明細書の他の箇所に記載されている光検出方式の1つ以上の光検出器を介して検出することができる。信号は、基板の回転中に検出されてもよい。信号は、回転の終了後に検出することができる。信号は、検体が溶液と流体接触している間に検出され得る。信号は、溶液の洗浄後に検出され得る。幾つかの例では、検出後、プローブ及び/もしくは検体からの標識を切断すること、並びに/又はプローブ及び/もしくは検体を改変することなどによって、信号をミュートすることができる。そのような切断及び/又は修飾は、化学物質、酵素、光(例えば、紫外線)又は温度変化(例えば、熱)への曝露などの1つ以上の刺激によって影響を受け得る。場合によっては、信号は、1つ以上のセンサのモード(例えば、検出波長)を停止又は変更することによって、又は信号の励起を終了又は逆転させることによって検出不能になり得る。場合によっては、信号の検出は、画像を取り込むこと、又はデジタル出力(例えば、異なる画像間)を生成することを含むことができる。 Upon reaction between the probe and the analyte in the solution, a detectable signal, such as an optical signal (e.g., a fluorescent signal), may be generated. For example, the signal may originate from the probe and/or the analyte. The detectable signal may indicate a reaction or interaction between the probe and the analyte. The detectable signal may be a non-optical signal. For example, the detectable signal may be an electronic signal. The detectable signal may be detected by one or more sensors. For example, an optical signal may be detected via one or more photodetectors in the optical detection schemes described elsewhere herein. The signal may be detected during rotation of the substrate. The signal may be detected after the rotation has ended. The signal may be detected while the analyte is in fluid contact with the solution. The signal may be detected after washing of the solution. In some examples, after detection, the signal may be muted, such as by cleaving a label from the probe and/or analyte and/or modifying the probe and/or analyte. Such cleavage and/or modification may be affected by one or more stimuli, such as exposure to a chemical, an enzyme, light (e.g., ultraviolet light) or a temperature change (e.g., heat). In some cases, the signal may be rendered undetectable by stopping or changing the mode (e.g., detection wavelength) of one or more sensors, or by terminating or reversing the excitation of the signal. In some cases, detection of the signal may include capturing an image or generating a digital output (e.g., between different images).

溶液を基板に導く動作、及び溶液中のプローブとアレイ中の検体との間の反応を示す1つ以上の信号の検出は、1回又は複数回繰り返されてもよい。このような動作は、反復的に繰り返されてもよい。例えば、アレイ内の所定の位置に固定された同じ検体は、複数の反復サイクルで複数の溶液と相互作用することができる。反復ごとに、検出された追加の信号は、処理中に検体に関する増分又は最終的なデータを提供することができる。例えば、検体が核酸分子であり、処理が配列決定である場合、反復ごとに検出される追加の信号は、核酸分子の核酸配列中の塩基を示し得る。この操作は、検体を処理するために、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも5、少なくとも10、少なくとも20、少なくとも50、少なくとも100、少なくとも200、少なくとも500、少なくとも1,000、少なくとも2,000、少なくとも5,000、少なくとも1万、少なくとも2万、少なくとも5万、少なくとも10万、少なくとも20万、少なくとも50万、少なくとも100万、少なくとも200万、少なくとも500万、少なくとも1000万、少なくとも2000万、少なくとも5000万、少なくとも1億、少なくとも2億、少なくとも5億、又は少なくとも10億サイクル繰り返されてもよい。幾つかの例では、サイクルごとに異なる溶液を基板に向けてもよい。例えば、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも5、少なくとも10、少なくとも20、少なくとも50、少なくとも100、少なくとも200、少なくとも500、少なくとも1,000、少なくとも2,000、少なくとも5,000、少なくとも1万、少なくとも2万、少なくとも5万、少なくとも10万、少なくとも20万、少なくとも50万、少なくとも100万、少なくとも200万、少なくとも500万、少なくとも10,000,000、少なくとも2000万、少なくとも5000万、少なくとも1億、少なくとも2億、少なくとも5億、又は少なくとも10億個の溶液を基板に向けてもよい。 The act of directing the solution to the substrate and detecting one or more signals indicative of a reaction between the probes in the solution and the analytes in the array may be repeated one or more times. Such acts may be repeated iteratively. For example, the same analyte immobilized at a predetermined location in the array may interact with multiple solutions in multiple repeated cycles. With each iteration, the additional signal detected may provide incremental or final data regarding the analyte during the process. For example, if the analyte is a nucleic acid molecule and the process is sequencing, the additional signal detected with each iteration may indicate a base in the nucleic acid sequence of the nucleic acid molecule. This operation may be repeated for at least 1, at least 2, at least 5, at least 10, at least 20, at least 50, at least 100, at least 200, at least 500, at least 1,000, at least 2,000, at least 5,000, at least 10,000, at least 200,000, at least 500,000, at least 1 million, at least 2 million, at least 5 million, at least 10 million, at least 20 million, at least 50 million, at least 100 million, at least 20 ...0 million, at least 500 million, at least 100 million, at least 200 million, at least 500 million, or at least 1 billion cycles to process the analytes. In some examples, a different solution may be directed to the substrate for each cycle. For example, at least 1, at least 2, at least 5, at least 10, at least 20, at least 50, at least 100, at least 200, at least 500, at least 1,000, at least 2,000, at least 5,000, at least 10,000, at least 200,000, at least 500,000, at least 1 million, at least 2 million, at least 5 million, at least 10,000,000, at least 20 million, at least 50 million, at least 100 million, at least 200 million, at least 500 million, or at least 1 billion solutions may be directed to the substrate.

場合によっては、各サイクルの間に(又は各サイクル中に少なくとも1回)洗浄溶液を基板に向けてもよい。例えば、各タイプの反応混合物溶液を基板に向けた後に、洗浄溶液を基板に向けてもよい。洗浄溶液は異なっていてもよい。洗浄溶液は同一であってもよい。洗浄溶液は、回転中にパルスで分注され、本明細書に記載の環状波を生成することができる。洗浄溶液は、回転中に流れが基板の回転軸に対して半径方向に移動する間に連続的な流れで分注され、それによって洗浄溶液を螺旋状のパターンに分注することができる。幾つかの例では、洗浄溶液は、基板の回転軸に対して外側に進行する螺旋状のパターンで分注されてもよい。幾つかの例では、洗浄溶液は、基板の回転軸に対して内側に進行する螺旋状のパターンで分注されてもよい。例えば、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも5、少なくとも10、少なくとも20、少なくとも50、少なくとも100、少なくとも200、少なくとも500、少なくとも1,000、少なくとも2,000、少なくとも5,000、少なくとも1万、少なくとも2万、少なくとも5万、少なくとも10万、少なくとも20万、少なくとも50万、少なくとも100万、少なくとも200万、少なくとも500万、少なくとも10,000,000、少なくとも2000万、少なくとも5000万、少なくとも1億、少なくとも2億、少なくとも5億、又は少なくとも10億個の洗浄溶液が、基板に向けられてもよい。 In some cases, a cleaning solution may be directed to the substrate during each cycle (or at least once during each cycle). For example, a cleaning solution may be directed to the substrate after each type of reaction mixture solution is directed to the substrate. The cleaning solutions may be different. The cleaning solutions may be the same. The cleaning solution may be dispensed in pulses during rotation to generate annular waves as described herein. The cleaning solution may be dispensed in a continuous flow while the flow moves radially relative to the axis of rotation of the substrate during rotation, thereby dispensing the cleaning solution in a helical pattern. In some examples, the cleaning solution may be dispensed in a helical pattern progressing outwardly relative to the axis of rotation of the substrate. In some examples, the cleaning solution may be dispensed in a helical pattern progressing inwardly relative to the axis of rotation of the substrate. For example, at least 1, at least 2, at least 5, at least 10, at least 20, at least 50, at least 100, at least 200, at least 500, at least 1,000, at least 2,000, at least 5,000, at least 10,000, at least 200,000, at least 500,000, at least 1 million, at least 2 million, at least 5 million, at least 10,000,000, at least 20 million, at least 50 million, at least 100 million, at least 200 million, at least 500 million, or at least 1 billion cleaning solutions may be directed to the substrate.

幾つかの例では、(1又は複数の)溶液が基板と接触した後に、(1又は複数の)溶液のサブセット又は全体をリサイクルすることができる。リサイクルは、溶液のサブセット又は全体を収集、フィルタリング、及び再利用することを含み得る。フィルタリングは、分子フィルタリングであってもよい。 In some examples, a subset or the entire solution(s) may be recycled after the solution(s) contact the substrate. Recycling may include collecting, filtering, and reusing the subset or the entire solution. Filtering may be molecular filtering.

回転アレイを用いた核酸配列決定
幾つかの例において、配列決定のための方法は、核酸分子がプライマー伸長反応により塩基ごとに配列決定される合成方式による配列決定を使用し得る。例えば、核酸分子を配列決定するための方法は、核酸分子が固定されたアレイを含む基板を提供することを含み得る。アレイは平面アレイであってもよい。基板は、軸線に対して回転するように構成されてもよい。この方法は、基板の回転前又は回転中にアレイにわたって複数のヌクレオチドを含む溶液を導くことを含み得る。基板の回転は、基板表面の溶液によるコーティングを容易にすることができる。核酸分子は、複数のヌクレオチドからの少なくとも1つのヌクレオチドを核酸分子に相補的な成長鎖に組み込むか又は特異的に結合するのに十分な条件下でプライマー伸長反応に供され得る。少なくとも1つのヌクレオチドの取り込み又は結合を示す信号を検出し、それによって核酸分子を配列決定することができる。
Nucleic acid sequencing using a rotating array In some examples, the method for sequencing may use sequencing by synthesis, in which the nucleic acid molecules are sequenced base by base by a primer extension reaction. For example, the method for sequencing a nucleic acid molecule may include providing a substrate including an array on which the nucleic acid molecules are fixed. The array may be a planar array. The substrate may be configured to rotate about an axis. The method may include directing a solution including a plurality of nucleotides across the array before or during rotation of the substrate. Rotation of the substrate may facilitate coating of the substrate surface with the solution. The nucleic acid molecule may be subjected to a primer extension reaction under conditions sufficient to incorporate or specifically bind at least one nucleotide from the plurality of nucleotides into a growing strand complementary to the nucleic acid molecule. A signal indicative of the incorporation or binding of the at least one nucleotide may be detected, thereby sequencing the nucleic acid molecule.

幾つかの例では、方法は、核酸分子が固定された基板を提供する前に、核酸分子を基板に固定することを含み得る。例えば、核酸分子を含む複数の核酸分子を含む溶液は、基板の回転前、回転中、又は回転後に基板に向けられてもよく、基板は、基板上のアレイとして複数の核酸分子の少なくともサブセットを固定するのに十分な条件に供されてもよい。 In some examples, the method may include immobilizing the nucleic acid molecules to the substrate prior to providing the substrate having the nucleic acid molecules immobilized thereon. For example, a solution containing a plurality of nucleic acid molecules may be directed to the substrate before, during, or after rotation of the substrate, and the substrate may be subjected to conditions sufficient to immobilize at least a subset of the plurality of nucleic acid molecules as an array on the substrate.

図2は、核酸分子を配列決定するための方法200の一例のフローチャートを示す。第1の工程210において、本方法は、本明細書の他の箇所に記載されているように、基板を提供することを含んでもよい。基板は、複数の個別にアドレス可能な位置のアレイを備えることができる。アレイは平面アレイであってもよい。アレイはテクスチャ付きアレイであってもよい。アレイは、パターン化されたアレイであってもよい。例えば、アレイは、ウェル及び/又はピラーを有する個別にアドレス可能な位置を画定することができる。同じ核酸分子のコピーであってもなくてもよい複数の核酸分子をアレイに固定することができる。複数の核酸分子からの各核酸分子は、複数の個別にアドレス可能な位置のうちの所定の個別にアドレス可能な位置でアレイに固定され得る。 Figure 2 shows a flow chart of an example of a method 200 for sequencing nucleic acid molecules. In a first step 210, the method may include providing a substrate, as described elsewhere herein. The substrate may comprise an array of a plurality of individually addressable locations. The array may be a planar array. The array may be a textured array. The array may be a patterned array. For example, the array may define individually addressable locations with wells and/or pillars. A plurality of nucleic acid molecules, which may or may not be copies of the same nucleic acid molecule, may be fixed to the array. Each nucleic acid molecule from the plurality of nucleic acid molecules may be fixed to the array at a predetermined individually addressable location of the plurality of individually addressable locations.

基板は、軸線に対して回転するように構成されてもよい。軸は、基板の中心又は実質的に中心を通る軸であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。例えば、基板は、スピンコーティング装置のチャック(真空チャックなど)に貼り付けられてもよい。基板は、少なくとも1回転/分(rpm)、少なくとも2rpm、少なくとも5rpm、少なくとも10rpm、少なくとも20rpm、少なくとも50rpm、少なくとも100rpm、少なくとも200rpm、少なくとも500rpm、少なくとも1,000rpm、少なくとも2,000rpm、少なくとも5,000rpm、又は少なくとも1万rpmの回転速度で回転するように構成されてもよい。基板は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の回転速度で回転するように構成されてもよい。基板は、本明細書に記載の異なる動作中に異なる回転速度で回転するように構成されてもよい。基板は、ランプ、正弦波、パルス、又は他の関数もしくは関数の組合せなどの時間依存関数に従って変化する回転速度で回転するように構成されてもよい。時変関数は、周期的又は非周期的であり得る。 The substrate may be configured to rotate about an axis. The axis may be an axis that passes through the center or substantially the center of the substrate. The axis may be an off-center axis. For example, the substrate may be affixed to a chuck (such as a vacuum chuck) of a spin-coating apparatus. The substrate may be configured to rotate at a rotational speed of at least 1 revolution per minute (rpm), at least 2 rpm, at least 5 rpm, at least 10 rpm, at least 20 rpm, at least 50 rpm, at least 100 rpm, at least 200 rpm, at least 500 rpm, at least 1,000 rpm, at least 2,000 rpm, at least 5,000 rpm, or at least 10,000 rpm. The substrate may be configured to rotate at a rotational speed within a range defined by any two of the aforementioned values. The substrate may be configured to rotate at different rotational speeds during different operations described herein. The substrate may be configured to rotate at a rotational speed that varies according to a time-dependent function, such as a ramp, a sine wave, a pulse, or other function or combination of functions. The time-varying function can be periodic or aperiodic.

第2の工程220において、方法は、基板の回転前又は回転中にアレイにわたって溶液を導くことを含んでもよい。溶液は、アレイを横切って遠心的に導かれてもよい。場合によっては、溶液は、基板の回転中にパルスでアレイに向けられ、それによって半径方向外側に移動する溶液の環状波を生成することができる。幾つかの例では、流れが基板の回転軸に対して半径方向に移動している間に、連続流中の基板の回転中に溶液をアレイに導くことができ、それによって溶液を螺旋状のパターンでアレイに導く。場合によっては、基板は、60rpm以下、50rpm以下、40rpm以下、30rpm以下、25rpm以下、20rpm以下、15rpm以下、14rpm以下、13rpm以下、12rpm以下、11rpm以下、10rpm以下、9rpm以下、8rpm以下、7rpm以下、6rpm以下、5rpm以下、4rpm以下、3rpm以下、2rpm以下、又は1rpm以下の速度で回転するように構成されてもよい。場合によっては、回転周波数は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にあってもよい。溶液は、基板の温度とは異なる温度を有することができ、それによって基板又は基板上に位置する核酸分子に熱エネルギーの供給源又は吸収源を提供する。熱エネルギーは、基板又は核酸分子に温度変化を提供し得る。温度変化は過渡的であり得る。温度変化は、核酸分子に対して行われる化学反応などの化学反応を可能にし、無効にし、増強し、又は阻害することができる。化学反応は、複数の核酸分子の変性、ハイブリダイゼーション、又はアニーリングを含み得る。化学反応は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、ブリッジ増幅、又は他の核酸増幅反応における工程を含み得る。温度変化は、核酸分子から(又は溶液中のプローブから)検出される信号を調節、増加又は減少させることができる。 In a second step 220, the method may include directing the solution across the array before or during rotation of the substrate. The solution may be directed centrifugally across the array. In some cases, the solution may be directed to the array in pulses during rotation of the substrate, thereby generating annular waves of solution moving radially outward. In some examples, the solution may be directed to the array during rotation of the substrate in a continuous flow while the flow is moving radially relative to the axis of rotation of the substrate, thereby directing the solution to the array in a spiral pattern. In some cases, the substrate may be configured to rotate at a speed of 60 rpm or less, 50 rpm or less, 40 rpm or less, 30 rpm or less, 25 rpm or less, 20 rpm or less, 15 rpm or less, 14 rpm or less, 13 rpm or less, 12 rpm or less, 11 rpm or less, 10 rpm or less, 9 rpm or less, 8 rpm or less, 7 rpm or less, 6 rpm or less, 5 rpm or less, 4 rpm or less, 3 rpm or less, 2 rpm or less, or 1 rpm or less. In some cases, the rotation frequency may be within a range defined by any two of the aforementioned values. The solution may have a temperature different from the temperature of the substrate, thereby providing a source or sink of thermal energy to the substrate or nucleic acid molecules located on the substrate. The thermal energy may provide a temperature change to the substrate or nucleic acid molecules. The temperature change may be transient. Temperature changes can enable, disable, enhance, or inhibit chemical reactions, such as those performed on nucleic acid molecules. Chemical reactions can include denaturation, hybridization, or annealing of multiple nucleic acid molecules. Chemical reactions can include steps in polymerase chain reaction (PCR), bridge amplification, or other nucleic acid amplification reactions. Temperature changes can modulate, increase, or decrease the signal detected from the nucleic acid molecules (or from a probe in solution).

幾つかの場合、溶液はビーズを含み得る。ビーズは、配列決定される核酸分子でコーティングされ得る。ビーズを含む溶液は、本明細書に記載の方法を使用して基板上に分注され得る。例えば、ビーズを含む溶液は、図48又は図51に示すように、基板上に螺旋状のパターンで分注されてもよい。場合によっては、ビーズは、図50Aに示すように、基板の第1の領域タイプ(例えば、正に帯電した領域)と優先的に相互作用し得る。幾つかの場合、ビーズは、基板の第2の領域型(例えば、疎水性領域)と相互作用し得ない。幾つかの場合、図50Bに示すように、核酸分子でコーティングされたビーズは、基板の第1の領域(例えば、正に帯電した領域)と相互作用してもよく、核酸分子でコーティングされていないビーズは、基板の第1の領域タイプと相互作用し得ない。 In some cases, the solution may include beads. The beads may be coated with the nucleic acid molecules to be sequenced. The solution including the beads may be dispensed onto a substrate using methods described herein. For example, the solution including the beads may be dispensed onto a substrate in a spiral pattern, as shown in FIG. 48 or FIG. 51. In some cases, the beads may preferentially interact with a first region type (e.g., positively charged regions) of the substrate, as shown in FIG. 50A. In some cases, the beads may not interact with a second region type (e.g., hydrophobic regions) of the substrate. In some cases, the beads coated with the nucleic acid molecules may interact with the first region type (e.g., positively charged regions) of the substrate, and the beads not coated with the nucleic acid molecules may not interact with the first region type of the substrate, as shown in FIG. 50B.

幾つかの例では、溶液は、核酸分子と相互作用するように構成されたプローブを含み得る。例えば、幾つかの例では、例えば合成による配列決定を行うために、溶液は複数のヌクレオチド(単一塩基)を含み得る。複数のヌクレオチドは、本明細書で集合的に「ヌクレオチド」と呼ばれる、ヌクレオチド類似体、天然に存在するヌクレオチド、及び/又は天然に存在しないヌクレオチドを含み得る。複数のヌクレオチドは、同じタイプの塩基(例えば、A、T、G、Cなど。)であってもなくてもよい。例えば、溶液は、1タイプのみの塩基を含んでも含まなくてもよい。溶液は、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、又は少なくとも10タイプの少なくとも1タイプの塩基を含み得る。例えば、溶液は、A、T、C及びGの任意の可能な混合物を含み得る。幾つかの例では、溶液は、複数の天然ヌクレオチド及び非天然ヌクレオチドを含み得る。複数の天然ヌクレオチド及び非天然ヌクレオチドは、同じタイプ(例えば、A、T、G、C)の塩基であってもなくてもよい。幾つかの場合、溶液は、オリゴマーであるプローブ(例えば、オリゴヌクレオチドプライマー)を含み得る。例えば、幾つかの例では、例えば合成による配列決定を行うために、溶液は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100個又はそれを超えるヌクレオチド塩基を含む複数の核酸分子、例えばプライマーを含み得る。複数の核酸分子は、本明細書で集合的に「ヌクレオチド」と呼ばれる、ヌクレオチド類似体、天然に存在するヌクレオチド、及び/又は天然に存在しないヌクレオチドを含み得る。複数のヌクレオチドは、同じタイプの塩基(例えば、A、T、G、Cなど。)であってもなくてもよい。例えば、溶液は、1タイプのみの塩基を含んでも含まなくてもよい。溶液は、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、又は少なくとも10タイプの少なくとも1タイプの塩基を含み得る。例えば、溶液は、A、T、C及びGの任意の可能な混合物を含み得る。幾つかの例では、溶液は、複数の天然ヌクレオチド及び非天然ヌクレオチドを含み得る。複数の天然ヌクレオチド及び非天然ヌクレオチドは、同じタイプ(例えば、A、T、G、C)の塩基であってもなくてもよい。 In some examples, the solution may include a probe configured to interact with a nucleic acid molecule. For example, in some examples, the solution may include a plurality of nucleotides (single bases), e.g., for performing sequencing by synthesis. The plurality of nucleotides may include nucleotide analogs, naturally occurring nucleotides, and/or non-naturally occurring nucleotides, collectively referred to herein as "nucleotides." The plurality of nucleotides may or may not be of the same type of base (e.g., A, T, G, C, etc.). For example, the solution may or may not include only one type of base. The solution may include at least one type of base of at least 2, at least 3, at least 4, at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 9, or at least 10 types. For example, the solution may include any possible mixture of A, T, C, and G. In some examples, the solution may include a plurality of natural and non-natural nucleotides. The plurality of natural and non-natural nucleotides may or may not be of the same type of base (e.g., A, T, G, C). In some cases, the solution may include a probe (e.g., an oligonucleotide primer) that is an oligomer. For example, in some instances, for example, to perform sequencing by synthesis, a solution may include a plurality of nucleic acid molecules, e.g., primers, that include 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 or more nucleotide bases. The plurality of nucleic acid molecules may include nucleotide analogs, naturally occurring nucleotides, and/or non-naturally occurring nucleotides, collectively referred to herein as "nucleotides." The plurality of nucleotides may or may not include the same type of base (e.g., A, T, G, C, etc.). For example, the solution may or may not include only one type of base. The solution may include at least one type of base of at least 2, at least 3, at least 4, at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 9, or at least 10 types. For example, the solution may include any possible mixture of A, T, C, and G. In some instances, the solution may include a plurality of natural and non-natural nucleotides. The multiple natural and non-natural nucleotides may or may not be of the same type of base (e.g., A, T, G, C).

複数のヌクレオチドのうちの1つ以上のヌクレオチドは、(例えば、可逆的に終端される)終結され得る。例えば、ヌクレオチドは、可逆的ターミネータ、又はプライマー伸長を可逆的に終結させることができる部分を含み得る。可逆的ターミネータを含むヌクレオチドは、ポリメラーゼによって受け入れられ、非可逆的に末端化されたヌクレオチドと同様に成長中の核酸配列に組み込まれ得る。ポリメラーゼは、天然に存在する任意の変異体(すなわち、天然又は野生型)又はポリメラーゼの操作された変異体(例えば、DNAポリメラーゼ、Taqポリメラーゼなど)であり得る。可逆的ターミネータを含むヌクレオチド類似体を核酸鎖に組み込んだ後、可逆的ターミネータを除去して、核酸鎖の更なる伸長を可能にすることができる。可逆的ターミネータは、ヌクレオチド又はヌクレオチド類似体の糖部分(例えば、ペントース)の3’-酸素原子に結合しているブロッキング基又はキャッピング基を含み得る。そのような部分は、3’-O-ブロック可逆的ターミネータと呼ばれる。3’-O-ブロック可逆的ターミネータの例としては、例えば、3’-ONH可逆的ターミネータ、3’-O-アリル可逆的ターミネータ及び3’-O-アジオメチル可逆的ターミネータが挙げられる。或いは、可逆的ターミネータは、ヌクレオチド類似体のリンカー(例えば、切断可能なリンカー)及び/又は色素部分にブロッキング基を含み得る。3’非ブロック可逆的ターミネータは、ヌクレオチド類似体の塩基並びに蛍光基(例えば、本明細書に記載されるような標識)の両方に結合し得る。3’非ブロック化可逆的ターミネータの例としては、例えば、Helicos BioSciences Corp.によって開発された「仮想ターミネータ」及びMichael L.Metzkerらによって開発された「雷ターミネータ」が挙げられる。可逆的ターミネータの切断は、例えば、可逆的ターミネータを含む核酸分子を照射することによって達成され得る。幾つかの例において、複数のヌクレオチドは、末端ヌクレオチドを含まなくてもよい。 One or more nucleotides of the plurality of nucleotides may be terminated (e.g., reversibly terminated). For example, the nucleotides may comprise a reversible terminator or a moiety capable of reversibly terminating primer extension. Nucleotides comprising a reversible terminator may be accepted by a polymerase and incorporated into a growing nucleic acid sequence in the same manner as non-reversibly terminated nucleotides. The polymerase may be any naturally occurring mutant (i.e., native or wild type) or an engineered mutant of a polymerase (e.g., DNA polymerase, Taq polymerase, etc.). After incorporation of a nucleotide analog comprising a reversible terminator into a nucleic acid chain, the reversible terminator may be removed to allow further extension of the nucleic acid chain. A reversible terminator may comprise a blocking or capping group attached to the 3'-oxygen atom of the nucleotide or sugar moiety (e.g., pentose) of the nucleotide or nucleotide analog. Such a moiety is referred to as a 3'-O-blocked reversible terminator. Examples of 3'-O-blocked reversible terminators include, for example, 3'- ONH2 reversible terminators, 3'-O-allyl reversible terminators, and 3'-O-aziomethyl reversible terminators. Alternatively, the reversible terminators may include blocking groups at the linker (e.g., cleavable linker) and/or dye portion of the nucleotide analog. The 3' unblocked reversible terminators may be attached to both the base of the nucleotide analog and a fluorescent group (e.g., a label as described herein). Examples of 3' unblocked reversible terminators include, for example, the "virtual terminator" developed by Helicos BioSciences Corp. and the "lightning terminator" developed by Michael L. Metzker et al. Cleavage of the reversible terminator may be achieved, for example, by irradiating the nucleic acid molecule containing the reversible terminator. In some instances, the plurality of nucleotides may not include a terminal nucleotide.

複数のヌクレオチドのうちの1つ以上のヌクレオチドは、色素、フルオロフォア又は量子ドットで標識化され得る。例えば、溶液は、標識ヌクレオチドを含み得る。別の例では、溶液は非標識ヌクレオチドを含み得る。別の例では、溶液は、標識ヌクレオチドと非標識ヌクレオチドの混合物を含み得る。色素の非限定的な例としては、SYBRグリーン、SYBRブルー、DAPI、プロピジウムヨウ素、ヘキスト、SYBRゴールド、臭化エチジウム、アクリジン、プロフラビン、アクリジンオレンジ、アクリフラビン、フルオロクマニン、エリプチシン、ダウノマイシン、クロロキン、ジスタマイシンD、クロモマイシン、ホミジウム、ミトラマイシン、ルテニウムポリピリジル、アントラマイシン、フェナントリジン及びアクリジン、臭化エチジウム、ヨウ化プロピジウム、ヨウ化ヘキシジウム、ジヒドロエチジウム、エチジウムホモダイマー-1及び-2、エチジウムモノアジド、及びACMA、Hoechst 33258、Hoechst 33342、Hoechst 34580、DAPI、アクリジンオレンジ、7-AAD、アクチノマイシンD、LDS751、ヒドロキシスチルバミジン、SYTOXブルー、SYTOXグリーン、SYTOXオレンジ、POPO-1、POPO-3、YOYO-1、YOYO-3、TOTO-1、TOTO-3、JOJO-1、LOLO-1、BOBO-1、BOBO-3、PO-PRO-1、PO-PRO-3、BO-PRO-1、BO-PRO-3、TO-PRO-1、TO-PRO-3、TO-PRO-5、JO-PRO-1、LO-PRO-1、YO-PRO-1、YO-PRO-3、PicoGreen、OliGreen、RiboGreen、SYBR Gold、SYBR Green I、SYBR Green II、SYBR DX、SYTO-40、-41、-42、-43、-44、-45(青)、SYTO-13、-16、-24、-21、-23、-12、-11、-20、-22、-15、-14、-25(緑)、SYTO-81、-80、-82、-83、-84、-85(オレンジ)、SYTO-64、-17、-59、-61、-62、-60、-63(赤)、フルオレセイン、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、テトラメチルローダミンイソチオシアネート(TRITC)、ローダミン、テトラメチルローダミン、R-フィコエリトリン、Cy-2、Cy-3、Cy-3.5、Cy-5、Cy5.5、、Cy-7、テキサスレッド、ファーレッド、アロフィコシアニン(APC)、Sybr Green I、Sybr Green II、Sybr Gold、CellTracker Green、7-AAD、エチジウムホモダイマーI、エチジウムホモダイマーII、エチジウムホモダイマーIII、エチジウムブロマイド、アンベリフェロン、エオシン、緑色蛍光タンパク質、エリスロシン、クマリン、メチルクマリン、ピレン、マラカイトグリーン、スチルベン、ルシファーイエロー、カスケードブルー、ジクロロトリアジニルアミンフルオレセイン、ダンシルクロリド、ユーロピウムやテルビウムなどの蛍光ランタニド錯体、カルボキシテトラクロロフルオレセイン、5及び/又は6-カルボキシフルオレセイン(FAM)、VIC、5-(又は6-)ヨードアセトアミドフルオレセイン、5-{[2(及び3)-5-(アセチルメルカプト)-スクシニル]アミノ}フルオレセイン(SAMSA-フルオレセイン)、リサミンローダミンBスルホニル塩化物、5及び/又は6カルボキシローダミン(ROX)、7-アミノ-メチル-クマリン、7-アミノ-4-メチルクマリン-3-酢酸(AMCA)、BODIPYフルオロフォア、8-メトキシピレン-1,3,6-トリスルホン酸三ナトリウム塩、3,6-ジスルホネート-4-アミノ-ナフタルイミド、フィコビリプロテイン、Atto 390、425、465、488、495、532、565、594、633、647、647N、665、680及び700色素、AlexaFluor 350、405、430、488、532、546、555、568、594、610、633、635、647、660、680、700、750、及び790色素、DyLight 350、405、488、550、594、633、650、680、755及び800色素、又はその他のフルオロフォア、BH1-0、BHQなどのブラックホール消光剤色素(Biosearch Technologies)-1、BHQ-3、BHQ-10);QSY7、QSY9、QSY21、QSY35などのQSY色素蛍光消光剤(Molecular Probes/Invitrogen製)、及びDabcylやDabsylなどの他の消光剤、Cy5Q及びCy7Q及びダークシアニン色素(GEヘルスケア);DYQ-660やDYQ-661などのDy-Quenchers(Dyomics)、及び、ATTO540Q、580Q、612QなどのATTO蛍光消光剤(ATTO-TEC GmbH)が挙げられる。場合によっては、標識はリンカーを有するものであってもよい。例えば、標識は、標識に結合したジスルフィドリンカーを有し得る。そのような標識の非限定的な例としては、Cy5-アジド、Cy-2-アジド、Cy-3-アジド、Cy-3.5-アジド、Cy5.5-アジド及びCy-7-アジドが挙げられる。幾つかの場合、リンカーは切断可能なリンカーであり得る。ある場合には、標識は、自己消光しないか又は近接消光を示すタイプであってもよい。自己消光又は近接消光を示さない標識タイプの非限定的な例としては、モノブロモビマンなどのビマン誘導体が挙げられる。或いは、標識は、自己消光又は近接消光を示すタイプであり得る。そのような標識の非限定的な例としては、Cy5-アジド、Cy-2-アジド、Cy-3-アジド、Cy-3.5-アジド、Cy5.5-アジド及びCy-7-アジドが挙げられる。幾つかの例では、可逆的ターミネータのブロッキング基は色素を含み得る。 One or more of the nucleotides of the plurality of nucleotides can be labeled with a dye, fluorophore, or quantum dot. For example, the solution can include labeled nucleotides. In another example, the solution can include unlabeled nucleotides. In another example, the solution can include a mixture of labeled and unlabeled nucleotides. Non-limiting examples of dyes include SYBR Green, SYBR Blue, DAPI, propidium iodine, Hoechst, SYBR Gold, ethidium bromide, acridine, proflavine, acridine orange, acriflavine, fluorocoumanine, ellipticine, daunomycin, chloroquine, distamycin D, chromomycin, homidium, mithramycin, ruthenium polypyridyl, anthramycin, phenanthridine and acridine, ethidium bromide, propidium iodide, hexidium iodide, dihydroethidium, ethidium homodimer-1 and -2, ethidium monoazide, and ACMA, Hoechst 33258, Hoechst 33342, Hoechst 34580, DAPI, acridine orange, 7-AAD, actinomycin D, LDS751, hydroxystilbamidine, SYTOX blue, SYTOX green, SYTOX orange, POPO-1, POPO-3, YOYO-1, YOYO-3, TOTO-1, TOTO-3, JOJO-1, LOLO-1, BO BO-1, BOBO-3, PO-PRO-1, PO-PRO-3, BO-PRO-1, BO-PRO-3, TO-PRO-1, TO-PRO-3, TO-PRO-5, JO-PRO-1, LO-PRO-1, YO-PRO-1, YO-PRO-3, PicoGreen, OliGreen, RiboGreen, SYBR Gold, SYBR Green I, SYBR Green II, SYBR DX, SYTO-40, -41, -42, -43, -44, -45 (blue), SYTO-13, -16, -24, -21, -23, -12, -11, -20, -22, -15, -14, -25 (green), SYTO-81, -80, -82, -83, -84, -85 (orange), SYTO-64, -17, -59, -61, -62, -60, -63 (red) , fluorescein, fluorescein isothiocyanate (FITC), tetramethylrhodamine isothiocyanate (TRITC), rhodamine, tetramethylrhodamine, R-phycoerythrin, Cy-2, Cy-3, Cy-3.5, Cy-5, Cy5.5, Cy-7, Texas Red, Far Red, allophycocyanin (APC), Sybr Green I, Sybr Green II, Sybr Gold, CellTracker Green, 7-AAD, ethidium homodimer I, ethidium homodimer II, ethidium homodimer III, ethidium bromide, umbelliferone, eosin, green fluorescent protein, erythrosine, coumarin, methylcoumarin, pyrene, malachite green, stilbene, Lucifer Yellow, Cascade Blue, dichlorotriazinylamine fluorescein, dansyl chloride, fluorescent lanthanide complexes such as europium and terbium, carboxytetrachlorofluorescein, 5 and/or 6-carboxyfluorescein (FAM), VIC, 5-(or 6-)iodoacetamidofluorescein, 5-{[2(and 3)-5-(acetylmercapto)-succinyl]amino}fluorescein (SAMSA-fluorescein), Lissamine rhodamine B sulfonyl chloride, 5 and/or 6 carboxyrhodamine (ROX), 7-amino-methyl-coumarin, 7-amino-4-methylcoumarin-3-acetic acid (AMCA), BODIPY fluorophores, 8-methoxypyrene-1,3,6-trisulfonic acid trisodium salt, 3,6-disulfonate-4-amino-naphthalimide, phycobiliproteins, Atto 390, 425, 465, 488, 495, 532, 565, 594, 633, 647, 647N, 665, 680 and 700 dyes, AlexaFluor 350, 405, 430, 488, 532, 546, 555, 568, 594, 610, 633, 635, 647, 660, 680, 700, 750 and 790 dyes, DyLight 350, 405, 488, 550, 594, 633, 650, 680, 755 and 800 dyes, or other fluorophores, black hole quencher dyes such as BH1-0, BHQ (Biosearch QSY dye fluorescence quenchers such as QSY7, QSY9, QSY21, QSY35 (Molecular Probes/Invitrogen) and other quenchers such as Dabcyl, Dabsyl, Cy5Q and Cy7Q and dark cyanine dyes (GE Healthcare); Dy-Quenchers such as DYQ-660 and DYQ-661 (Dyomics), and ATTO fluorescence quenchers such as ATTO540Q, 580Q, 612Q (ATTO-TEC GmbH). In some cases, the label may have a linker. For example, the label may have a disulfide linker attached to the label. Non-limiting examples of such labels include Cy5-azide, Cy-2-azide, Cy-3-azide, Cy-3.5-azide, Cy5.5-azide, and Cy-7-azide. In some cases, the linker can be a cleavable linker. In some cases, the label can be of a type that is not self-quenching or exhibits proximity quenching. Non-limiting examples of label types that do not exhibit self-quenching or proximity quenching include bimane derivatives, such as monobromobimane. Alternatively, the label can be of a type that exhibits self-quenching or proximity quenching. Non-limiting examples of such labels include Cy5-azide, Cy-2-azide, Cy-3-azide, Cy-3.5-azide, Cy5.5-azide, and Cy-7-azide. In some cases, the blocking group of the reversible terminator can include a dye.

溶液は、1つ以上のノズルを使用してアレイに向けられてもよい。場合によっては、汚染を防ぐなどのために、異なるノズルを介して異なる試薬(例えば、異なるタイプのヌクレオチド溶液、洗浄溶液など)を分注することができる。各ノズルは、汚染を更に防止することができる専用の流体ライン又は流体弁に接続することができる。ある種の試薬は、1つ以上のノズルを介して分注されてもよい。1つ以上のノズルは、基板の中心に、又は基板の中心に近接して向けられてもよい。或いは、1つ以上のノズルは、基板の中心以外の基板上の位置に、又はその近くに向けられてもよい。2つ以上のノズルを組み合わせて動作させて、流体をより効率的に基板に送出することができる。 Solutions may be directed to the array using one or more nozzles. In some cases, different reagents (e.g., different types of nucleotide solutions, wash solutions, etc.) may be dispensed through different nozzles, such as to prevent contamination. Each nozzle may be connected to a dedicated fluid line or fluid valve, which may further prevent contamination. Certain reagents may be dispensed through one or more nozzles. One or more nozzles may be directed at or proximate to the center of the substrate. Alternatively, one or more nozzles may be directed at or near a location on the substrate other than the center of the substrate. Two or more nozzles may be operated in combination to more efficiently deliver fluid to the substrate.

溶液は、基板が静止している間に基板上に分注されてもよい。次いで、溶液の分注に続いて基板を回転させることができる。或いは、溶液を分注する前に基板を回転させてもよい。次いで、基板が回転している間に溶液を基板上に分注することができる。基板の回転は、溶液に遠心力(又は軸から離れる方向に向けられた慣性力)を生じさせ、溶液をアレイ上で半径方向外側に流すことができる。 The solution may be dispensed onto the substrate while the substrate is stationary. The substrate may then be rotated following dispensing of the solution. Alternatively, the substrate may be rotated prior to dispensing of the solution. The solution may then be dispensed onto the substrate while the substrate is rotating. The rotation of the substrate may create a centrifugal force (or an inertial force directed away from the axis) on the solution, causing the solution to flow radially outward onto the array.

第3の工程230において、方法は、核酸分子をプライマー伸長反応に供することを含み得る。プライマー伸長反応は、複数のヌクレオチドからの少なくとも1つのヌクレオチドを核酸分子に相補的な成長鎖に組み込むのに十分な条件下で行われ得る。組み込まれたヌクレオチドは標識化されていてもされていなくてもよい。 In a third step 230, the method may include subjecting the nucleic acid molecule to a primer extension reaction. The primer extension reaction may be performed under conditions sufficient to incorporate at least one nucleotide from the plurality of nucleotides into a growing strand complementary to the nucleic acid molecule. The incorporated nucleotide may or may not be labeled.

場合によっては、工程230は、少なくとも1つのヌクレオチドを修飾することを更に含み得る。ヌクレオチドを修飾することは、ヌクレオチドを標識することを含み得る。例えば、ヌクレオチドは、色素、フルオロフォア、又は量子ドットなどで標識化され得る。ヌクレオチドは、切断可能に標識化され得る。幾つかの例では、ヌクレオチドを修飾することは、ヌクレオチドの標識を活性化すること(例えば、刺激すること)を含み得る。 In some cases, step 230 may further include modifying at least one nucleotide. Modifying the nucleotide may include labeling the nucleotide. For example, the nucleotide may be labeled with a dye, a fluorophore, a quantum dot, or the like. The nucleotide may be cleavably labeled. In some examples, modifying the nucleotide may include activating (e.g., stimulating) the label of the nucleotide.

第4の工程240において、本方法は、少なくとも一つのヌクレオチドの取り込みを示す信号を検出することを含み得る。信号は光信号であってもよい。信号は、蛍光信号であり得る。信号は、基板の回転中に検出されてもよい。信号は、回転の終了後に検出することができる。信号は、配列決定される核酸分子が溶液と流体接触している間に検出され得る。信号は、核酸分子と溶液との流体接触後に検出され得る。工程240は、少なくとも一つのヌクレオチドの標識を修飾することを更に含み得る。例えば、工程240は、ヌクレオチドの標識を切断すること(例えば、検出後)を更に含み得る。ヌクレオチドは、化学物質、酵素、光(例えば、紫外線)又は熱への曝露などの1つ以上の刺激によって切断され得る。標識が切断されると、組み込まれたヌクレオチドを示す信号は、1つ以上の検出器で検出できない可能性がある。 In a fourth step 240, the method may include detecting a signal indicative of the incorporation of at least one nucleotide. The signal may be an optical signal. The signal may be a fluorescent signal. The signal may be detected during rotation of the substrate. The signal may be detected after completion of rotation. The signal may be detected while the nucleic acid molecule to be sequenced is in fluid contact with the solution. The signal may be detected after fluid contact of the nucleic acid molecule with the solution. Step 240 may further include modifying the label of at least one nucleotide. For example, step 240 may further include cleaving the label of the nucleotide (e.g., after detection). The nucleotide may be cleaved by one or more stimuli, such as exposure to a chemical, an enzyme, light (e.g., ultraviolet light), or heat. Once the label is cleaved, the signal indicative of the incorporated nucleotide may not be detectable by one or more detectors.

方法200は、工程220、230及び/又は240を1回又は複数回繰り返して、1つ以上の追加のヌクレオチドの取り込みを示す1つ以上の追加の信号を同定し、それによって核酸分子を配列決定することを更に含み得る。方法200は、反復的に工程220、230及び/又は240を繰り返すことを含むことができる。反復ごとに、追加の信号は、追加のヌクレオチドの取り込みを示し得る。追加のヌクレオチドは、前の反復で検出されたのと同じヌクレオチドであり得る。追加のヌクレオチドは、前の反復で検出されたヌクレオチドとは異なるヌクレオチドであり得る。幾つかの例では、少なくとも1つのヌクレオチドは、工程220、230又は240の各反復間で修飾(例えば、標識及び/又は切断)され得る。例えば、方法は、工程220、230及び/又は240を少なくとも1回、少なくとも2回、少なくとも5回、少なくとも10回、少なくとも20回、少なくとも50回、少なくとも100回、少なくとも200回、少なくとも500回、少なくとも1,000回、少なくとも2,000回、少なくとも5,000回、少なくとも1万回、少なくとも2万回、少なくとも5万回、少なくとも10万回、少なくとも20万回、少なくとも50万回、少なくとも100万回、少なくとも200万回、少なくとも500万回、少なくとも1000万回、少なくとも2000万回、少なくとも5000万回、少なくとも1億回、少なくとも2億回、少なくとも5億回、又は少なくとも10億回繰り返すことを含んでもよい。この方法は、前述の値のうちの任意の2つによって定義された範囲内にある回数だけ工程220、230及び/又は240を繰り返すことを含むことができる。したがって、方法200は、任意のサイズの核酸分子の配列決定をもたらし得る。 Method 200 may further include repeating steps 220, 230, and/or 240 one or more times to identify one or more additional signals indicative of incorporation of one or more additional nucleotides, thereby sequencing the nucleic acid molecule. Method 200 may include iteratively repeating steps 220, 230, and/or 240. With each iteration, the additional signals may indicate incorporation of an additional nucleotide. The additional nucleotide may be the same nucleotide detected in the previous iteration. The additional nucleotide may be a different nucleotide than the nucleotide detected in the previous iteration. In some examples, at least one nucleotide may be modified (e.g., labeled and/or cleaved) between each iteration of steps 220, 230, or 240. For example, the method may include repeating steps 220, 230, and/or 240 at least once, at least twice, at least 5 times, at least 10 times, at least 20 times, at least 50 times, at least 100 times, at least 200 times, at least 500 times, at least 1,000 times, at least 2,000 times, at least 5,000 times, at least 10,000 times, at least 200,000 times, at least 500,000 times, at least 1 million times, at least 2 million times, at least 5 million times, at least 10 million times, at least 20 million times, at least 50 million times, at least 100 million times, at least 200 million times, at least 500 million times, at least 100 million times, at least 200 million times, at least 500 million times, or at least 1 billion times. The method may include repeating steps 220, 230, and/or 240 a number of times that are within a range defined by any two of the aforementioned values. Thus, method 200 may result in the sequencing of nucleic acid molecules of any size.

本方法は、基板の回転中に異なる溶液を周期的にアレイに導くステップを含むことができる。例えば、この方法は、第1のタイプのヌクレオチド(例えば、第1のタイプの複数のヌクレオチドにおいて)を含む第1の溶液をアレイに導き、続いて第2のタイプのヌクレオチドを含む第2の溶液、続いて第3のタイプのヌクレオチド、続いて第4のタイプのヌクレオチドなどを導くことを含み得る。別の例では、異なる溶液は、異なるタイプのヌクレオチドの組合せを含み得る。例えば、第1の溶液は、第1のカノニカル型のヌクレオチド(例えば、A)及び第2のカノニカル型のヌクレオチド(例えば、C)を含んでもよく、第2の溶液は、第1のカノニカル型のヌクレオチド(例えば、A)及び第3のカノニカル型のヌクレオチド(例えば、T)を含んでもよく、第3の溶液は、第1のカノニカル型、第2のカノニカル型、第3のカノニカル型、及び第4のカノニカル型(例えば、G)のヌクレオチドを含み得る。別の例では、第1の溶液は標識ヌクレオチドを含んでもよく、第2の溶液は非標識ヌクレオチドを含んでもよく、第3の溶液は標識ヌクレオチドと非標識ヌクレオチドの混合物を含み得る。この方法は、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも5、少なくとも10、少なくとも20、少なくとも50、少なくとも100、少なくとも200、少なくとも500、少なくとも1,000、少なくとも2,000、少なくとも5,000、少なくとも1万、少なくとも2万、少なくとも5万、少なくとも10万、少なくとも20万、少なくとも50万、少なくとも100万、少なくとも200万、少なくとも500万、少なくとも10,000,000、少なくとも2000万、少なくとも5000万、少なくとも1億、少なくとも2億、少なくとも5億、又は少なくとも10億個の溶液をアレイに導くステップを含むことができる。本方法は、前述の値のうちの任意の2つによって定義される範囲内にある幾つかの溶液をアレイに導くステップを含むことができる。溶液は異なっていてもよい。溶液は同一であってもよい。 The method can include periodically introducing different solutions to the array during rotation of the substrate. For example, the method can include introducing a first solution including a first type of nucleotide (e.g., in a plurality of nucleotides of the first type) to the array, followed by a second solution including a second type of nucleotide, followed by a third type of nucleotide, followed by a fourth type of nucleotide, etc. In another example, the different solutions can include combinations of different types of nucleotides. For example, the first solution can include a first canonical type of nucleotide (e.g., A) and a second canonical type of nucleotide (e.g., C), the second solution can include a first canonical type of nucleotide (e.g., A) and a third canonical type of nucleotide (e.g., T), and the third solution can include a first canonical type, a second canonical type, a third canonical type, and a fourth canonical type (e.g., G). In another example, the first solution may include labeled nucleotides, the second solution may include unlabeled nucleotides, and the third solution may include a mixture of labeled and unlabeled nucleotides. The method may include directing at least 1, at least 2, at least 5, at least 10, at least 20, at least 50, at least 100, at least 200, at least 500, at least 1,000, at least 2,000, at least 5,000, at least 10,000, at least 200,000, at least 500,000, at least 1 million, at least 2 million, at least 5 million, at least 10,000,000, at least 20 million, at least 50 million, at least 100 million, at least 200 million, at least 50 million, at least 500 million, or at least 1 billion solutions to the array. The method may include directing some solutions to the array that are within a range defined by any two of the aforementioned values. The solutions may be different. The solutions may be the same.

この方法は、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも5、少なくとも10、少なくとも20、少なくとも50、少なくとも100、少なくとも200、少なくとも500、少なくとも1,000、少なくとも2,000、少なくとも5,000、少なくとも1万、少なくとも2万、少なくとも5万、少なくとも10万、少なくとも20万、少なくとも50万、少なくとも100万、少なくとも200万、少なくとも500万、少なくとも10,000,000、少なくとも2000万、少なくとも5000万、少なくとも1億、少なくとも2億、少なくとも5億、又は少なくとも10億個の洗浄溶液を基板に導くことを含んでもよい。例えば、洗浄溶液は、各タイプのヌクレオチドが基板に向けられた後に基板に向けられてもよい。洗浄溶液は異なっていてもよい。洗浄溶液は同一であってもよい。洗浄溶液は、回転中にパルスで分注され、本明細書に記載の環状波を生成することができる。洗浄溶液は、回転中に流れが基板の回転軸に対して半径方向に移動する間に連続的な流れで分注され、それによって洗浄溶液を螺旋状のパターンに分注することができる。 The method may include directing at least 1, at least 2, at least 5, at least 10, at least 20, at least 50, at least 100, at least 200, at least 500, at least 1,000, at least 2,000, at least 5,000, at least 10,000, at least 200,000, at least 500,000, at least 1 million, at least 2 million, at least 5 million, at least 10,000,000, at least 20 million, at least 50 million, at least 100 million, at least 200 million, at least 500 million, at least 500 million, or at least 1 billion wash solutions to the substrate. For example, wash solutions may be directed to the substrate after each type of nucleotide is directed to the substrate. The wash solutions may be different. The wash solutions may be the same. The wash solutions may be dispensed in pulses during rotation to generate the annular waves described herein. The cleaning solution is dispensed in a continuous stream while the stream moves radially relative to the axis of rotation of the substrate during rotation, thereby allowing the cleaning solution to be dispensed in a spiral pattern.

この方法は、(1又は複数の)溶液が基板と接触した後、(1又は複数の)溶液のサブセット又は全体をリサイクルすることを更に含んでもよい。リサイクルは、溶液のサブセット又は全体を収集、フィルタリング、及び再利用することを含み得る。フィルタリングは、分子フィルタリングであってもよい。 The method may further include recycling a subset or all of the solution(s) after the solution(s) contact the substrate. Recycling may include collecting, filtering, and reusing the subset or all of the solution. Filtering may be molecular filtering.

工程220及び230は、第1の位置で行われてもよく、工程240は、第2の位置で行われてもよい。第1及び第2の位置は、本明細書に記載のように、それぞれ第1及び第2の処理ベイを備えることができる(例えば、図23Hに関して)。第1及び第2の位置は、本明細書で説明するように、それぞれ第1及び第2の回転スピンドルを備えることができる(例えば、図24に関して)。第1の回転スピンドルは、第2の回転スピンドルの外部又は内部にあってもよい。第1及び第2の回転スピンドルは、異なる角速度で回転するように構成されてもよい。或いは、工程220は第1の位置で行われてもよく、工程230及び240は第2の位置で行われてもよい。 Steps 220 and 230 may be performed at a first location, and step 240 may be performed at a second location. The first and second locations may comprise first and second processing bays, respectively, as described herein (e.g., with respect to FIG. 23H). The first and second locations may comprise first and second rotating spindles, respectively, as described herein (e.g., with respect to FIG. 24). The first rotating spindle may be external or internal to the second rotating spindle. The first and second rotating spindles may be configured to rotate at different angular velocities. Alternatively, step 220 may be performed at a first location, and steps 230 and 240 may be performed at a second location.

本方法は、第1の位置と第2の位置との間で基板を移送するステップを更に含むことができる。工程220及び230は、基板が第1の角速度で回転している間に行われてもよく、工程240は、基板が第2の角速度で回転している間に行われてもよい。第1の角速度は、第2の角速度よりも小さくてもよい。第1の角速度は、約0rpm~約100rpmであってもよい。第2の角速度は、約100rpm~約1,000rpmであってもよい。或いは、工程220は、基板が第1の角速度で回転されている間に行われてもよく、工程230及び240は、基板が第2の角速度で回転されている間に行われてもよい。 The method may further include transferring the substrate between the first and second positions. Steps 220 and 230 may be performed while the substrate is rotating at a first angular velocity, and step 240 may be performed while the substrate is rotating at a second angular velocity. The first angular velocity may be less than the second angular velocity. The first angular velocity may be between about 0 rpm and about 100 rpm. The second angular velocity may be between about 100 rpm and about 1,000 rpm. Alternatively, step 220 may be performed while the substrate is rotating at the first angular velocity, and steps 230 and 240 may be performed while the substrate is rotating at the second angular velocity.

本明細書で提供される方法200に基づく多くの変形、変更、及び適合が可能である。例えば、方法200の工程の順序は変更されてもよく、工程の一部は削除され、工程の一部は複製され、追加の工程が適宜追加されてもよい。一部の工程は連続して実行されてもよい。これらの工程の一部は、並列に実行されてもよい。また、一部の工程を1回行ってもよい。一部の工程は、複数回実行されてもよい。工程の幾つかは、副工程を含み得る。工程の一部は自動化されてもよい。一部の工程は手動であってもよい。工程の幾つかは、例えば、異なる位置で、又は異なるステップ及び/又はプロセス中に、別々に実行されてもよい。例えば、複数のプローブを含む溶液を基板に導くことは、反応及び検出プロセスとは別に行われてもよい。 Many variations, modifications, and adaptations based on the method 200 provided herein are possible. For example, the order of steps of the method 200 may be changed, some steps may be deleted, some steps may be duplicated, and additional steps may be added as appropriate. Some steps may be performed sequentially. Some of these steps may be performed in parallel. Some steps may be performed once. Some steps may be performed multiple times. Some of the steps may include sub-steps. Some of the steps may be automated. Some steps may be manual. Some of the steps may be performed separately, for example, at different locations or during different steps and/or processes. For example, directing a solution containing multiple probes to a substrate may be performed separately from the reaction and detection process.

例えば、幾つかの場合、第3の工程230において、プライマー伸長反応を促進する代わりに、核酸分子は、複数のヌクレオチドからのヌクレオチドの核酸分子への一時的な結合を可能にする条件に供され得る。一過性に結合したヌクレオチドは標識化され得る。一時的に結合したヌクレオチドは、検出後(例えば、工程240を参照)などに除去され得る。次いで、第2の溶液のヌクレオチドが(例えば、核酸分子にハイブリダイズした成長鎖に)組み込まれるように、このときプライマー伸長反応を促進する条件下で、第2の溶液を基板に向けることができる。組み込まれたヌクレオチドは、標識化されていなくてもよい。洗浄後、検出せずに、標識化されたヌクレオチドの別の溶液を、例えば一過性結合の別のサイクルのために、基板に向けてもよい。 For example, in some cases, in the third step 230, instead of promoting a primer extension reaction, the nucleic acid molecule may be subjected to conditions that allow for transient binding of nucleotides from the plurality of nucleotides to the nucleic acid molecule. The transiently bound nucleotides may be labeled. The transiently bound nucleotides may be removed, such as after detection (see, e.g., step 240). A second solution may then be directed to the substrate, this time under conditions that promote a primer extension reaction, such that the nucleotides of the second solution become incorporated (e.g., into a growing strand hybridized to the nucleic acid molecule). The incorporated nucleotides may be unlabeled. After washing, another solution of labeled nucleotides may be directed to the substrate, e.g., for another cycle of transient binding, without detection.

場合によっては、例えばライゲーションによる配列決定を行うために、溶液は異なるプローブを含み得る。例えば、溶液は、複数のオリゴヌクレオチド分子を含み得る。例えば、オリゴヌクレオチド分子は、約2塩基、3塩基、4塩基、5塩基、6塩基、7塩基、8塩基、9塩基、10塩基又はそれを超える長さを有し得る。オリゴヌクレオチド分子は、本明細書の他の箇所に記載されるように、色素(例えば、蛍光色素)で標識化され得る。幾つかの例では、例えばホモポリマー反復配列、ジヌクレオチド反復配列及びトリヌクレオチド反復配列などの核酸分子中の反復配列を検出するために、溶液は、反復配列に結合するように構成された標的化プローブ(例えば、ホモポリマープローブ)を含み得る。溶液は、1タイプのプローブ(例えば、ヌクレオチド)を含み得る。溶液は、異なるタイプのプローブ(例えば、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド分子など)を含み得る。溶液は、異なるタイプの検体(例えば、核酸分子、タンパク質など)と相互作用するための異なるタイプのプローブ(例えば、オリゴヌクレオチド分子、抗体など)を含み得る。異なるタイプのプローブを含む異なる溶液は、処理のタイプに応じて、核酸分子を配列決定又は他の方法で処理するために、連続サイクル(例えば、検出は、幾つかの連続サイクルの間で実行されてもよいが、幾つかの他のサイクルの間では実行されなくてもよい)間で検出の有無にかかわらず、基板に何度も導かれ得る。 In some cases, the solution may include different probes, for example, for sequencing by ligation. For example, the solution may include multiple oligonucleotide molecules. For example, the oligonucleotide molecules may have a length of about 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more bases. The oligonucleotide molecules may be labeled with dyes (e.g., fluorescent dyes) as described elsewhere herein. In some examples, to detect repeat sequences in nucleic acid molecules, such as homopolymer repeat sequences, dinucleotide repeat sequences, and trinucleotide repeat sequences, the solution may include a targeting probe (e.g., homopolymer probe) configured to bind to the repeat sequence. The solution may include one type of probe (e.g., nucleotides). The solution may include different types of probes (e.g., nucleotides, oligonucleotide molecules, etc.). The solution may include different types of probes (e.g., oligonucleotide molecules, antibodies, etc.) for interacting with different types of analytes (e.g., nucleic acid molecules, proteins, etc.). Different solutions containing different types of probes can be directed to the substrate multiple times, with or without detection during successive cycles (e.g., detection may be performed during some successive cycles but not during some other cycles), to sequence or otherwise process nucleic acid molecules, depending on the type of processing.

図3は、核酸分子の配列決定又は検体の処理のためのシステム300を示す。システムは、方法200又は1400を実施するように構成され得る。システム(例えば、300、400、500a、500bなど)は、核酸分子を処理することに関して記載されているが、システムは、本明細書に記載の任意の他のタイプの生物学的検体を処理するために使用されてもよい。 FIG. 3 shows a system 300 for sequencing nucleic acid molecules or processing specimens. The system may be configured to perform methods 200 or 1400. Although the systems (e.g., 300, 400, 500a, 500b, etc.) are described with respect to processing nucleic acid molecules, the systems may be used to process any other type of biological specimen described herein.

システムは、基板310を備えることができる。基板は、図2に関して本明細書に記載される任意の基板など、本明細書に記載される任意の基板を含み得る。基板はアレイを備えてもよい。基板は、開放していてもよい。アレイは、1つ以上の核酸分子又は検体を固定するように構成された1つ以上の位置320を含み得る。アレイは、方法200に関して本明細書に記載された任意のアレイなど、本明細書に記載された任意のアレイを含むことができる。例えば、アレイは、複数の個別にアドレス可能な位置を含むことができる。アレイは、配列決定される核酸分子に結合されたリンカー(例えば、本明細書に記載の任意のバインダ)を含み得る。或いは、又は組み合わせて、配列決定される核酸分子は、ビーズにカップリングされ得る。前記ビーズは、前記アレイに固定されていてもよい。アレイはテクスチャード加工されてもよい。アレイは、パターン化されたアレイであってもよい。アレイは平面であってもよい。 The system may include a substrate 310. The substrate may include any substrate described herein, such as any substrate described herein with respect to FIG. 2. The substrate may include an array. The substrate may be open. The array may include one or more locations 320 configured to immobilize one or more nucleic acid molecules or analytes. The array may include any array described herein, such as any array described herein with respect to method 200. For example, the array may include a plurality of individually addressable locations. The array may include a linker (e.g., any binder described herein) attached to the nucleic acid molecule to be sequenced. Alternatively, or in combination, the nucleic acid molecule to be sequenced may be coupled to a bead. The bead may be immobilized on the array. The array may be textured. The array may be a patterned array. The array may be planar.

基板は、軸305に対して回転するように構成されてもよい。軸は、基板の中心を通る軸であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。基板は、方法200又は1400に関して本明細書に記載される任意の回転速度など、本明細書に記載される任意の回転速度で回転するように構成されてもよい。 The substrate may be configured to rotate about axis 305. The axis may be an axis that passes through the center of the substrate. The axis may be an off-center axis. The substrate may be configured to rotate at any rotational speed described herein, such as any rotational speed described herein with respect to methods 200 or 1400.

基板は、第1又は第2の長手方向軸315及び325に対する相対位置の変化を受けるように構成されてもよい。例えば、基板は、(図3に示すように)第1及び/又は第2の長手方向軸に沿って並進可能であってもよい。或いは、基板は、第1及び/又は第2の長手方向軸に沿って静止していてもよい。代替的に又は組み合わせて、基板は、(図4に示すように)軸に沿って並進可能であってもよい。代替的に又は組み合わせて、基板は軸に沿って静止していてもよい。基板の相対位置は、位置の間で交互になるように構成されてもよい。基板の相対位置は、長手方向軸又は軸の1つ以上に対する位置の間で交互になるように構成されてもよい。基板の相対位置は、本明細書に記載の流体チャネルのいずれかに対する位置の間で交互になるように構成されてもよい。例えば、基板の相対位置は、第1の位置と第2の位置との間で交互になるように構成されてもよい。基板の相対位置は、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、少なくとも10、少なくとも11、少なくとも12、少なくとも13、少なくとも14、少なくとも15、少なくとも16、少なくとも17、少なくとも18、少なくとも19、又は少なくとも20の位置の間で交互になるように構成されてもよい。基板の相対位置は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にある幾つかの位置の間で交互になるように構成されてもよい。第1又は第2の長手方向軸は、軸と実質的に垂直であってもよい。第1又は第2の長手方向軸は、軸と実質的に平行であってもよい。第1又は第2の長手方向軸は、軸と一致してもよい。 The substrate may be configured to undergo a change in relative position with respect to the first or second longitudinal axis 315 and 325. For example, the substrate may be translatable along the first and/or second longitudinal axis (as shown in FIG. 3). Alternatively, the substrate may be stationary along the first and/or second longitudinal axis. Alternatively or in combination, the substrate may be translatable along the axis (as shown in FIG. 4). Alternatively or in combination, the substrate may be stationary along the axis. The relative position of the substrate may be configured to alternate between positions. The relative position of the substrate may be configured to alternate between positions with respect to the longitudinal axis or one or more of the axes. The relative position of the substrate may be configured to alternate between positions with respect to any of the fluidic channels described herein. For example, the relative position of the substrate may be configured to alternate between a first position and a second position. The relative positions of the substrates may be configured to alternate between at least 1, at least 2, at least 3, at least 4, at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 9, at least 10, at least 11, at least 12, at least 13, at least 14, at least 15, at least 16, at least 17, at least 18, at least 19, or at least 20 positions. The relative positions of the substrates may be configured to alternate between several positions within a range defined by any two of the aforementioned values. The first or second longitudinal axis may be substantially perpendicular to the axis. The first or second longitudinal axis may be substantially parallel to the axis. The first or second longitudinal axis may be coincident with the axis.

システムは、第1の流体チャネル330を備えてもよい。第1の流体チャネルは、第1の流体出口ポート335を含むことができる。第1の流体出口ポートは、第1の流体をアレイに分注するように構成されてもよい。第1の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液など、本明細書に記載の任意の流体を分注するように構成されてもよい。第1の流体出口ポートは、基板の外部にあってもよい。第1の流体出口ポートは、基板に接触しなくてもよい。第1の流体出口ポートはノズルであってもよい。第1の流体出口ポートは、軸と実質的に一致する軸を有することができる。第1の流体出口ポートは、軸に実質的に平行な軸を有することができる。 The system may include a first fluid channel 330. The first fluid channel may include a first fluid outlet port 335. The first fluid outlet port may be configured to dispense a first fluid to the array. The first fluid outlet port may be configured to dispense any fluid described herein, such as any solution described herein. The first fluid outlet port may be external to the substrate. The first fluid outlet port may not contact the substrate. The first fluid outlet port may be a nozzle. The first fluid outlet port may have an axis substantially coincident with the axis. The first fluid outlet port may have an axis substantially parallel to the axis.

システムは、第2の流体チャネル340を備えてもよい。第2の流体チャネルは、第2の流体出口ポート345を含むことができる。第2の流体出口ポートは、第2の流体をアレイに分注するように構成されてもよい。第2の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液など、本明細書に記載の任意の流体を分注するように構成されてもよい。第2の流体出口ポートは、基板の外部にあってもよい。第2の流体出口ポートは、基板に接触しなくてもよい。第2の流体出口ポートはノズルであってもよい。第2の流体出口ポートは、軸と実質的に一致する軸を有することができる。第2の流体出口ポートは、軸に実質的に平行な軸を有することができる。 The system may include a second fluid channel 340. The second fluid channel may include a second fluid outlet port 345. The second fluid outlet port may be configured to dispense a second fluid to the array. The second fluid outlet port may be configured to dispense any fluid described herein, such as any solution described herein. The second fluid outlet port may be external to the substrate. The second fluid outlet port may not contact the substrate. The second fluid outlet port may be a nozzle. The second fluid outlet port may have an axis substantially coincident with the axis. The second fluid outlet port may have an axis substantially parallel to the axis.

第1及び第2の流体は、異なるタイプの試薬を含んでもよい。例えば、第1の流体は、第1のタイプのヌクレオチド、例えば本明細書に記載の任意のヌクレオチド、又はヌクレオチド混合物を含み得る。第2の流体は、第2のタイプのヌクレオチド、例えば本明細書に記載の任意のヌクレオチド、又はヌクレオチド混合物を含み得る。或いは、第1及び第2の流体は、同じタイプの試薬(例えば、コーティング速度を高めるために、同じタイプの流体が複数の流体出口ポート(例えば、ノズル)を通って分注される)を含んでもよい。代替的に又は組み合わせて、第1又は第2の流体は洗浄試薬を含んでもよい。第1の流体チャネル330と第2の流体チャネル340とは流体的に隔離されていてもよい。有益なことに、第1及び第2の流体が異なるタイプの試薬を含む場合、異なる試薬の各々は、分注中に他の試薬からの汚染がないままであり得る。 The first and second fluids may include different types of reagents. For example, the first fluid may include a first type of nucleotide, such as any nucleotide described herein, or a nucleotide mixture. The second fluid may include a second type of nucleotide, such as any nucleotide described herein, or a nucleotide mixture. Alternatively, the first and second fluids may include the same type of reagent (e.g., the same type of fluid is dispensed through multiple fluid outlet ports (e.g., nozzles) to increase the coating speed). Alternatively or in combination, the first or second fluid may include a wash reagent. The first fluid channel 330 and the second fluid channel 340 may be fluidically isolated. Advantageously, when the first and second fluids include different types of reagents, each of the different reagents may remain free of contamination from the other reagent during dispensing.

第1の流体出口ポートは、基板の回転中に第1の流体を分注するように構成されてもよい。第2の流体出口ポートは、基板の回転中に第2の流体を分注するように構成されてもよい。第1及び第2の流体出口ポートは、重複しない時間に分注するように構成されてもよい。或いは、第1及び第2の流体出口ポートは、第1の流体及び第2の流体が同じタイプの試薬を含む場合など、重複する時間に分注するように構成されてもよい。基板は、第1及び第2の出口ポートが分注するときに異なる速度又は異なる回転数で回転するように構成されてもよい。或いは、基板は、第1及び第2の出口ポートが分注するときに同じ速度及び回転数で回転するように構成されてもよい。回転中、アレイは、第1の流体を軸から離れて実質的に半径方向に導くように構成されてもよい。第1の流体出口ポートは、基板の少なくとも1回、少なくとも2回、少なくとも5回、少なくとも10回、少なくとも20回、少なくとも50回、少なくとも100回、少なくとも200回、少なくとも500回、少なくとも1,000回、少なくとも2,000回、少なくとも5,000回、少なくとも1万回、少なくとも2万回、少なくとも5万回、少なくとも10万回、少なくとも20万回、少なくとも50万回、又は少なくとも100万回の完全な回転中に第1の流体をアレイに導くように構成されてもよい。第1の流体出口ポートは、前述の値のうちの任意の2つによって定義される範囲内にある多数の完全な回転中に第1の流体をアレイに導くように構成されてもよい。 The first fluid outlet port may be configured to dispense the first fluid during rotation of the substrate. The second fluid outlet port may be configured to dispense the second fluid during rotation of the substrate. The first and second fluid outlet ports may be configured to dispense at non-overlapping times. Alternatively, the first and second fluid outlet ports may be configured to dispense at overlapping times, such as when the first and second fluids contain the same type of reagent. The substrate may be configured to rotate at different speeds or different rotational frequencies when the first and second outlet ports dispense. Alternatively, the substrate may be configured to rotate at the same speed and rotational frequency when the first and second outlet ports dispense. During rotation, the array may be configured to direct the first fluid in a substantially radial direction away from the axis. The first fluid outlet port may be configured to direct the first fluid to the array during at least 1, at least 2, at least 5, at least 10, at least 20, at least 50, at least 100, at least 200, at least 500, at least 1,000, at least 2,000, at least 5,000, at least 10,000, at least 20,000, at least 50,000, at least 100,000, at least 200,000, at least 500,000, or at least 1 million complete rotations of the substrate. The first fluid outlet port may be configured to direct the first fluid to the array during a number of complete rotations within a range defined by any two of the aforementioned values.

システムは、第3の流体を分注するように構成された第3の流体出口ポート355を備える第3の流体チャネル350を備えることができる。システムは、第4の流体を分注するように構成された第4の流体出口ポート365を備える第4の流体チャネル360を備えることができる。第3及び第4の流体チャネルは、本明細書に記載の第1及び第2の流体チャネルと同様であってもよい。第3及び第4の流体は、第1及び/又は第2の流体と同じ又は異なる流体であってもよい。場合によっては、少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20以上の流体(又は試薬)を使用することができる。例えば、5~10流体(又は試薬)を使用することができる。 The system can include a third fluid channel 350 with a third fluid outlet port 355 configured to dispense a third fluid. The system can include a fourth fluid channel 360 with a fourth fluid outlet port 365 configured to dispense a fourth fluid. The third and fourth fluid channels can be similar to the first and second fluid channels described herein. The third and fourth fluids can be the same or different fluids as the first and/or second fluids. In some cases, at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20 or more fluids (or reagents) can be used. For example, 5-10 fluids (or reagents) can be used.

図3は基板の位置の変化を示しているが、代替として、又はそれに加えて、第1、第2、第3、及び第4の流体チャネルの1つ以上は、位置の変化を受けるように構成されてもよい。例えば、第1、第2、第3、又は第4の流体チャネルのいずれかは、第1及び/又は第2の長手方向軸に沿って並進可能であってもよい。或いは、第1、第2、第3、又は第4の流体チャネルのいずれかは、第1及び/又は第2の長手方向軸に沿って静止していてもよい。これに代えて又は加えて、第1、第2、第3、又は第4の流体チャネルのいずれかは、軸に沿って並進可能であってもよい。これに代えて又は加えて、第1、第2、第3、又は第4の流体チャネルのいずれかは、軸に沿って静止していてもよい。 3 illustrates a change in the position of the substrate, alternatively or in addition, one or more of the first, second, third, and fourth fluid channels may be configured to undergo a change in position. For example, any of the first, second, third, or fourth fluid channels may be translatable along the first and/or second longitudinal axes. Alternatively, any of the first, second, third, or fourth fluid channels may be stationary along the first and/or second longitudinal axes. Alternatively or in addition, any of the first, second, third, or fourth fluid channels may be translatable along an axis. Alternatively or in addition, any of the first, second, third, or fourth fluid channels may be stationary along an axis.

第1、第2、第3、及び第4の流体チャネルの1つ以上の相対位置は、長手方向軸又は軸の1つ以上に対して位置を交互に繰り返すように構成されてもよい。例えば、第1、第2、第3、又は第4の流体チャネルのいずれかの相対位置は、第1の位置と第2の位置との間で交互になるように構成されてもよい(例えば、そのようなチャネルを移動させることによって、基板を移動させることによって、又はチャネル及び基板を移動させることによって)。第1、第2、第3、又は第4の流体チャネルのいずれかの相対位置は、少なくとも1、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、少なくとも10、少なくとも11、少なくとも12、少なくとも13、少なくとも14、少なくとも15、少なくとも16、少なくとも17、少なくとも18、少なくとも19、少なくとも20以上の位置の間で交互になるように構成されてもよい。第1、第2、第3、又は第4の流体チャネルのいずれかの相対位置は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にある幾つかの位置の間で交互になるように構成されてもよい。第1又は第2の長手方向軸は、軸に対して実質的に垂直であってもよい。第1又は第2の長手方向軸は、軸に実質的に平行であってもよい。第1又は第2の長手方向軸は、軸と一致してもよい。 The relative positions of one or more of the first, second, third, and fourth fluid channels may be configured to alternate positions with respect to one or more of the longitudinal axes or axes. For example, the relative positions of any of the first, second, third, or fourth fluid channels may be configured to alternate between a first position and a second position (e.g., by moving such channels, by moving the substrate, or by moving the channels and the substrate). The relative positions of any of the first, second, third, or fourth fluid channels may be configured to alternate between at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, at least ten, at least eleven, at least twelve, at least thirteen, at least fourteen, at least fifteen, at least sixteen, at least seventeen, at least eighteen, at least nineteen, at least twenty or more positions. The relative positions of any of the first, second, third, or fourth fluid channels may be configured to alternate between several positions that are within a range defined by any two of the aforementioned values. The first or second longitudinal axis may be substantially perpendicular to the axis. The first or second longitudinal axis may be substantially parallel to the axis. The first or second longitudinal axis may be coincident with the axis.

場合によっては、システムは、基板(図3には示されていない)から流体を受け取るための1つ以上の流体チャネルを備えることができる。図4A~図4Bを参照すると、第5の流体チャネル430は、第1の流体入口ポート435を含むことができる。第1の流体入口ポートは、(図4に示すように)軸の第1のレベルに配置されてもよい。幾つかの例では、第1流体入口ポートは、基板310の周囲を取り囲んでもよい(例えば、円形)。第1の流体入口ポートは、基板が軸線に対してなど第1の位置にあるとき、基板310の下流にあって基板と流体連通してもよい。第5の流体チャネルは、(図3に示すように)第1の流体チャネル330と流体連通してもよい。例えば、第1の流体入口ポートは、第1の流体出口ポートから基板に通過し、その後基板から出る溶液を受け取るように構成されてもよい(例えば、基板の回転中の慣性力に起因して)。例えば、第1の流体入口ポートは、方法200又は1400に関して本明細書に記載のリサイクルプロセスなどのリサイクルプロセスで溶液を受け取るように構成されてもよい。幾つかの例では、第1の流体入口ポートを介して第5の流体チャネルによって受け取られた溶液は、第1の流体出口ポートを介して基板に分注されるように第1の流体チャネルにフィードバック(例えば、フィルタリング後)され得る。第5の流体チャネル及び第1の流体チャネルは、第1の周期的な流体流路の少なくとも一部を画定することができる。第1の周期的流体流路は、方法200又は1400に関して本明細書に記載のフィルタなどのフィルタを含むことができる。フィルタは分子フィルタであってもよい。他の例では、第5の流体チャネルによって受け入れられた溶液は、異なる流体出口ポートを介して分注される異なる流体チャネル(第1の流体チャネル以外)にフィードバック(例えば、フィルタリング後)されてもよい。 In some cases, the system may include one or more fluid channels for receiving fluid from a substrate (not shown in FIG. 3). With reference to FIGS. 4A-4B, the fifth fluid channel 430 may include a first fluid inlet port 435. The first fluid inlet port may be located at a first level of the axis (as shown in FIG. 4). In some examples, the first fluid inlet port may surround the periphery of the substrate 310 (e.g., circular). The first fluid inlet port may be downstream of the substrate 310 and in fluid communication with the substrate when the substrate is in a first position, such as relative to the axis. The fifth fluid channel may be in fluid communication with the first fluid channel 330 (as shown in FIG. 3). For example, the first fluid inlet port may be configured to receive a solution that passes from the first fluid outlet port to the substrate and then exits the substrate (e.g., due to inertial forces during rotation of the substrate). For example, the first fluid inlet port may be configured to receive a solution in a recycling process, such as the recycling processes described herein with respect to methods 200 or 1400. In some examples, the solution received by the fifth fluid channel through the first fluid inlet port may be fed back (e.g., after filtering) to the first fluid channel to be dispensed to the substrate through the first fluid outlet port. The fifth fluid channel and the first fluid channel may define at least a portion of a first periodic fluid flow path. The first periodic fluid flow path may include a filter, such as a filter described herein with respect to method 200 or 1400. The filter may be a molecular filter. In other examples, the solution received by the fifth fluid channel may be fed back (e.g., after filtering) to a different fluid channel (other than the first fluid channel) that is dispensed through a different fluid outlet port.

システムは、第6の流体チャネル440を備えてもよい。第6の流体チャネルは、第2の流体入口ポート445を含むことができる。第2の流体入口ポートは、(図4に示すように)軸の第2のレベルに配置されてもよい。場合によっては、第2の流体入口ポートは、基板310の周囲を取り囲んでもよい。第2の流体入口ポートは、基板が軸線に対してなどの第2の位置にあるとき、基板310の下流にあり、基板と流体連通してもよい。第6の流体流路は、第2の流体流路340と流体連通してもよい。例えば、第2の流体入口ポートは、第2の流体出口ポートから基板に通過し、その後基板から出る溶液を受け取るように構成されてもよい。例えば、第2の流体入口ポートは、方法200又は1400に関して本明細書に記載のリサイクルプロセスなどのリサイクルプロセスで溶液を受け取るように構成されてもよい。幾つかの例では、第2の流体入口ポートを介して第6の流体チャネルによって受け入れられた溶液は、第2の流体出口ポートを介して基板に分注されるように第2の流体チャネルにフィードバック(例えば、フィルタリング後)され得る。第6の流体チャネル及び第2の流体チャネルは、第2の周期的な流体流路の少なくとも一部を画定することができる。第2の周期的な流体流路は、方法200又は1400に関して本明細書に記載のフィルタなどのフィルタを含むことができる。フィルタは分子フィルタであってもよい。 The system may include a sixth fluid channel 440. The sixth fluid channel may include a second fluid inlet port 445. The second fluid inlet port may be located at a second level of the axis (as shown in FIG. 4). In some cases, the second fluid inlet port may surround the periphery of the substrate 310. The second fluid inlet port may be downstream of the substrate 310 and in fluid communication with the substrate when the substrate is in a second position, such as relative to the axis. The sixth fluid flow path may be in fluid communication with the second fluid flow path 340. For example, the second fluid inlet port may be configured to receive a solution that passes from the second fluid outlet port to the substrate and then exits the substrate. For example, the second fluid inlet port may be configured to receive a solution in a recycling process, such as the recycling process described herein with respect to methods 200 or 1400. In some examples, the solution received by the sixth fluid channel through the second fluid inlet port can be fed back (e.g., after filtering) to the second fluid channel for dispensing to the substrate through the second fluid outlet port. The sixth fluid channel and the second fluid channel can define at least a portion of a second periodic fluid flow path. The second periodic fluid flow path can include a filter, such as the filters described herein with respect to methods 200 or 1400. The filter can be a molecular filter.

システムは、基板が第1の位置にあるときに基板と第2の流体入口ポートとの間の、及び基板が第2の位置にあるときに基板と第1の流体入口ポートとの間の流体連通を防止するシールド(図示せず)を備えることができる。 The system may include a shield (not shown) that prevents fluid communication between the substrate and the second fluid inlet port when the substrate is in the first position, and between the substrate and the first fluid inlet port when the substrate is in the second position.

システムは、1つ以上の検出器370を更に備えることができる。検出器は、1つ以上の光検出器、1つ以上のフォトダイオード、1つ以上のアバランシェフォトダイオード、1つ以上の光電子増倍管、1つ以上のフォトダイオードアレイ、1つ以上のアバランシェフォトダイオードアレイ、1つ以上のカメラ、1つ以上の電荷結合素子(CCD)カメラ、又は1つ以上の相補型金属酸化膜半導体(CMOS)カメラなどの光検出器であってもよい。カメラは、例えばTDIラインスキャンカメラを含む、本明細書に記載のTDI又は他の連続領域走査検出器であってもよい。検出器は蛍光検出器であってもよい。検出器は、アレイと感知通信することができる。例えば、検出器は、アレイからの信号を検出するように構成されてもよい。信号は光信号であってもよい。信号は、蛍光信号であり得る。検出器は、基板の回転中に基板からの信号を検出するように構成されてもよい。検出器は、基板が回転していないときに基板からの信号を検出するように構成されてもよい。検出器は、基板の回転の終了後に基板からの信号を検出するように構成されてもよい。図3は、検出器に光学的にマッピングされた基板上の例示的な領域375を示す。 The system may further include one or more detectors 370. The detector may be a photodetector such as one or more photodetectors, one or more photodiodes, one or more avalanche photodiodes, one or more photomultiplier tubes, one or more photodiode arrays, one or more avalanche photodiode arrays, one or more cameras, one or more charge-coupled device (CCD) cameras, or one or more complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) cameras. The camera may be a TDI or other continuous area scanning detector as described herein, including, for example, a TDI line scan camera. The detector may be a fluorescent detector. The detector may be in sensing communication with the array. For example, the detector may be configured to detect a signal from the array. The signal may be an optical signal. The signal may be a fluorescent signal. The detector may be configured to detect a signal from the substrate during rotation of the substrate. The detector may be configured to detect a signal from the substrate when the substrate is not rotating. The detector may be configured to detect a signal from the substrate after the substrate rotation has ended. FIG. 3 shows an exemplary area 375 on a substrate optically mapped to a detector.

システムは、電磁放射線を基板に送出するように構成された1つ以上のソース(図3には図示せず)を備えることができる。光源は、1つ以上の光源(例えば、照明源)を含むことができる。光源は、1つ以上のインコヒーレント又はコヒーレントな光源を含むことができる。光源は、1つ以上の狭帯域又は広帯域の光源を含むことができる。光源は、最大1ヘルツ(Hz)、最大2Hz、最大5Hz、最大10Hz、最大20Hz、最大50Hz、最大100Hz、最大200Hz、最大500Hz、最大1キロヘルツ(kHz)、最大2kHz、最大5kHz、最大10kHz、最大20kHz、最大50kHz、最大100kHz、最大200kHz、最大500kHz、最大1メガヘルツ(MHz)、最大2MHz、最大5MHz、最大10MHz、最大20MHz、最大50MHz、最大100MHz、最大200MHz、最大500MHz、最大1ギガヘルツ(GHz)、最大2GHz、最大5GHz、最大10GHz、最大20GHz、最大50GHz、最大100GHz又は前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にある帯域幅の帯域幅を有する光放射を放射するように構成されてもよい。光源は、1つ以上の発光ダイオード(LED)を備えてもよい。光源は、1つ以上のレーザを含むことができる。光源は、1つ以上のシングルモードレーザ光源を含むことができる。光源は、1つ以上のマルチモードレーザ光源を含むことができる。光源は、1つ以上のレーザダイオードを含むことができる。レーザは、連続波レーザ又はパルスレーザであってもよい。レーザによって放射される光ビームは、ガウスビーム又はほぼガウスビームであってもよく、ビームは、1つ以上の光学素子(例えば、ミラー、レンズ、プリズム、波長板などである)を使用して操作することができる。例えば、ビームはコリメートされてもよい。場合によっては、ビームを操作してレーザ線(例えば、1つ以上のパウエルレンズ又は円柱レンズを使用すること)を提供することができる。図11Aは、レーザ線を提供するために円柱レンズを使用するビーム整形の一例を示す。半径rを有するコリメートビームは、焦点距離-fを有する円筒形の平凹レンズに入射する。ビームは、r/fに相当する半角θで拡大する。レーザ線は、レンズからの距離zにおいて、約2rの厚さ及び約2(r/f)(z+f)の長さLを有する。幾つかの実施形態では、図11Bに示すように、ビーム厚さは、単一の軸、例えばy軸に沿って拡大されてもよく、ビーム厚さは、第2の軸、例えばx軸に沿って実質的に変化しないままである。単一の軸に沿った拡大は、円柱レンズ、例えば拡大軸に沿って-fの焦点距離を有する平凹型円柱レンズを使用して達成することができる。ビーム整形レンズは、図11Cに示すように、ラインシェーパ要素の一部であってもよい。ラインシェーパ要素は、単一の軸に沿ってビームを拡大するように構成された1つ以上の光学素子を備えてもよい。ラインシェーパ要素は、拡大ビームをコリメートするための1つ以上の光学素子、例えば第2の円柱レンズを更に備えてもよい。幾つかの実施形態では、第2の円柱レンズは、平凸円柱レンズである。拡大されたビームは、図11Bに示すように、レーザ線をもたらすことができる。レーザ線は、基板に直接衝突してもよく、又は開放基板が回転し得る中心軸に対してほぼ垂直であるように基板上に投影されてもよい。 The system may include one or more sources (not shown in FIG. 3 ) configured to deliver electromagnetic radiation to the substrate. The light source may include one or more light sources (e.g., illumination sources). The light source may include one or more incoherent or coherent light sources. The light source may include one or more narrowband or broadband light sources. The light source may be configured to emit optical radiation having a bandwidth of up to 1 Hertz (Hz), up to 2 Hz, up to 5 Hz, up to 10 Hz, up to 20 Hz, up to 50 Hz, up to 100 Hz, up to 200 Hz, up to 500 Hz, up to 1 kilohertz (kHz), up to 2 kHz, up to 5 kHz, up to 10 kHz, up to 20 kHz, up to 50 kHz, up to 100 kHz, up to 200 kHz, up to 500 kHz, up to 1 megahertz (MHz), up to 2 MHz, up to 5 MHz, up to 10 MHz, up to 20 MHz, up to 50 MHz, up to 100 MHz, up to 200 MHz, up to 500 MHz, up to 1 gigahertz (GHz), up to 2 GHz, up to 5 GHz, up to 10 GHz, up to 20 GHz, up to 50 GHz, up to 100 GHz, or a bandwidth within a range defined by any two of the aforesaid values. The light source may comprise one or more light emitting diodes (LEDs). The light source may include one or more lasers. The light source may include one or more single mode laser sources. The light source may include one or more multimode laser sources. The light source may include one or more laser diodes. The laser may be a continuous wave laser or a pulsed laser. The light beam emitted by the laser may be a Gaussian or nearly Gaussian beam, and the beam may be manipulated using one or more optical elements (e.g., mirrors, lenses, prisms, wave plates, etc.). For example, the beam may be collimated. In some cases, the beam may be manipulated to provide a laser line (e.g., using one or more Powell lenses or cylindrical lenses). FIG. 11A shows an example of beam shaping using a cylindrical lens to provide a laser line. A collimated beam with a radius r 0 is incident on a cylindrical plano-concave lens with a focal length −f. The beam expands with a half angle θ corresponding to r 0 /f. The laser line has a thickness of about 2r 0 and a length L of about 2(r 0 /f)(z+f) at a distance z from the lens. In some embodiments, the beam thickness may be expanded along a single axis, e.g., the y-axis, and the beam thickness remains substantially unchanged along a second axis, e.g., the x-axis, as shown in FIG. 11B. Expansion along a single axis can be achieved using a cylindrical lens, e.g., a plano-concave cylindrical lens with a focal length of −f along the expansion axis. The beam shaping lens may be part of a line shaper element, as shown in FIG. 11C. The line shaper element may comprise one or more optical elements configured to expand the beam along a single axis. The line shaper element may further comprise one or more optical elements, e.g., a second cylindrical lens, for collimating the expanded beam. In some embodiments, the second cylindrical lens is a plano-convex cylindrical lens. The expanded beam can result in a laser line, as shown in FIG. 11B. The laser line may impinge directly on the substrate or may be projected onto the substrate so that it is approximately perpendicular to a central axis about which the open substrate may rotate.

システムのソース(例えば、光学又は照明源)は、電磁スペクトルの紫外(約100nm~約400nm)、可視(約400nm~約700nm)、又は赤外(約700nm~約1万nm)領域の1つ以上の波長を含む光、又はそのための任意の組合せを放射するように構成されてもよい。例えば、光源は、600nm~700nmの範囲の1つ以上の波長を含む放射線を放出することができる。光源は、個別に又は組み合わせて、少なくとも0.05ワット(W)、少なくとも0.1W、少なくとも0.2W、少なくとも0.5W、少なくとも1W、少なくとも2W、少なくとも5W、少なくとも10Wの光パワー、又は前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の光パワーを有する放射線を放出することができる。光源は、基板上の分子と相互作用して、光検出器によって検出され得る検出可能な光信号を生成するように構成され得る。例えば、光源は、光吸収、光反射率、散乱、燐光、蛍光、又は本明細書に記載の任意の他の光学信号を生成するように構成されてもよい。 The source (e.g., optical or illumination source) of the system may be configured to emit light including one or more wavelengths in the ultraviolet (about 100 nm to about 400 nm), visible (about 400 nm to about 700 nm), or infrared (about 700 nm to about 10,000 nm) regions of the electromagnetic spectrum, or any combination therefor. For example, the light source may emit radiation including one or more wavelengths in the range of 600 nm to 700 nm. The light sources, individually or in combination, may emit radiation having an optical power of at least 0.05 watts (W), at least 0.1 W, at least 0.2 W, at least 0.5 W, at least 1 W, at least 2 W, at least 5 W, at least 10 W, or an optical power within a range defined by any two of the foregoing values. The light source may be configured to interact with the molecules on the substrate to generate a detectable optical signal that may be detected by a photodetector. For example, the light source may be configured to generate optical absorption, optical reflectance, scattering, phosphorescence, fluorescence, or any other optical signal described herein.

システムは、第7、第8、第9、第10、第11、第12、第13、第14、第15、第16、第17、第18、第19、又は第20の流体チャネルを備えることができる。各流体チャネルは、基板と流体連通する流体出口ポート又は流体入口ポートを含むことができる。例えば、第9、第10、第13、第14、第17、又は第18の流体チャネルは、流体出口ポートを備えてもよい。第7、第8、第11、第12、第15、第16、第19、又は第20の流体チャネルは、流体入口ポートを備えてもよい。或いは、システムは、流体出口ポート又は流体入口ポートを含む20を超える流体チャネルを含んでもよい。 The system may include a seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth, fifteenth, sixteenth, seventeenth, eighteenth, nineteenth, or twentieth fluid channel. Each fluid channel may include a fluid outlet port or a fluid inlet port in fluid communication with the substrate. For example, the ninth, tenth, thirteenth, fourteenth, seventeenth, or eighteenth fluid channel may include a fluid outlet port. The seventh, eighth, eleventh, twelfth, fifteenth, sixteenth, nineteenth, or twentieth fluid channel may include a fluid inlet port. Alternatively, the system may include more than twenty fluid channels including fluid outlet ports or fluid inlet ports.

したがって、システムは、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートを備えることができる。第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートは、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体をアレイに分注するように構成されてもよい。第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液などの本明細書に記載の任意の流体を分注するように構成されてもよい。第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートは、本明細書に記載の第1、第2、第3、又は第4の流体出口ポートと同様であってもよい。或いは、システムは、10を超える流体出口ポートを備えてもよい。 Thus, the system may comprise a fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet port. The fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet port may be configured to dispense a fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid to the array. The fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet port may be configured to dispense any fluid described herein, such as any solution described herein. The fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet port may be similar to the first, second, third, or fourth fluid outlet port described herein. Alternatively, the system may comprise more than ten fluid outlet ports.

流体チャネルは、互いに流体的に隔離されてもよい。例えば、流体チャネルは、第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートの上流で流体的に隔離されてもよい。第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートは、基板の外部にあってもよい。第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートは、基板に接触しなくてもよい。第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートは、ノズルであってもよい。 The fluid channels may be fluidically isolated from one another. For example, the fluid channels may be fluidically isolated upstream of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet port. The fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet port may be external to the substrate. The fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet port may not contact the substrate. The fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet port may be a nozzle.

システムは、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体入口ポートを備えることができる。第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体入口ポートは、基板がそれぞれ第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の位置(例えば、軸に対して、)にあるときに基板と流体連通することができる。或いは、システムは、10を超える流体入口ポートを備えてもよい。 The system may include a third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid inlet port. The third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid inlet port may be in fluid communication with the substrate when the substrate is in the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth position (e.g., relative to an axis), respectively. Alternatively, the system may include more than ten fluid inlet ports.

第9、第10、第13、第14、第17、又は第18の流体チャネルは、それぞれ第7、第8、第11、第12、第15、又は第16の流体チャネルと流体連通してもよい。各対の流体チャネルは、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の環状流体流路の少なくとも一部をそれぞれ画定することができる。各環状流体流路は、本明細書に記載の第1又は第2の環状流体流路と同様に構成することができ、環状流体流路の流体入口ポートは、環状流体流路の流体出口ポートから基板に通過する溶液を受け取るように構成される。各循環流体流路は、本明細書に記載のリサイクルプロセスで溶液を受け取るように構成されてもよい。各環状流体流路は、本明細書に記載のフィルタを含むことができる。 The ninth, tenth, thirteenth, fourteenth, seventeenth, or eighteenth fluid channels may be in fluid communication with the seventh, eighth, eleventh, twelfth, fifteenth, or sixteenth fluid channels, respectively. Each pair of fluid channels may define at least a portion of a third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth annular fluid flow path, respectively. Each annular fluid flow path may be configured similarly to the first or second annular fluid flow paths described herein, with the fluid inlet port of the annular fluid flow path configured to receive the solution passing from the fluid outlet port of the annular fluid flow path to the substrate. Each circulating fluid flow path may be configured to receive the solution in a recycling process described herein. Each annular fluid flow path may include a filter as described herein.

第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体は、異なるタイプの試薬を含んでもよい。例えば、第5、第6、第7、第8、第9又は第10の流体は、それぞれ、本明細書に記載される任意のヌクレオチドなどの第5、第6、第7、第8、第9又は第10のタイプのヌクレオチドを含み得る。代替的に又は組み合わせて、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体は洗浄試薬を含んでもよい。 The fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid may comprise a different type of reagent. For example, the fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid may comprise a fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth type of nucleotide, such as any nucleotide described herein, respectively. Alternatively or in combination, the fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid may comprise a wash reagent.

第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートは、基板の回転中にそれぞれ第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体を分注するように構成されてもよい。第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートは、重複又は非重複時間に分注するように構成されてもよい。 The fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet ports may be configured to dispense the fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluids, respectively, during rotation of the substrate. The fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet ports may be configured to dispense at overlapping or non-overlapping times.

図4Aは、第1の垂直レベルで核酸分子を配列決定するためのシステム400を示す。システムは、本明細書に記載のシステム300と実質的に同様であってもよく、又はその要素のうちの1つ以上の配置がシステム300と異なっていてもよい。システム400は、本明細書に記載の基板310を含むことができる。システム400は、軸305に平行な垂直動作を利用して、基板310を異なる流体チャネルに露出させる(例えば、流体連通を利用可能にする)ことができる。システムは、本明細書に記載の第1の流体チャネル330及び第1の流体出口ポート335を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第2の流体チャネル340及び第2の流体出口ポート345を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第3の流体チャネル350及び第3の流体出口ポート355を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第4の流体チャネル360及び第4の流体出口ポート365を備えることができる。システムは、本明細書に記載の検出器370を備えることができる。検出器は、図示の領域と光学的に連通していてもよい。システムは、本明細書に記載の任意の光源(図4Aには図示せず)を備えることができる。 4A shows a system 400 for sequencing nucleic acid molecules at a first vertical level. The system may be substantially similar to system 300 described herein or may differ from system 300 in the arrangement of one or more of its elements. System 400 may include a substrate 310 as described herein. System 400 may utilize a vertical motion parallel to axis 305 to expose (e.g., make available in fluid communication) substrate 310 to different fluid channels. The system may include a first fluid channel 330 and a first fluid outlet port 335 as described herein. The system may include a second fluid channel 340 and a second fluid outlet port 345 as described herein. The system may include a third fluid channel 350 and a third fluid outlet port 355 as described herein. The system may include a fourth fluid channel 360 and a fourth fluid outlet port 365 as described herein. The system may include a detector 370 as described herein. The detector may be in optical communication with the illustrated region. The system can include any light source (not shown in FIG. 4A) described herein.

第5の流体チャネル430及び第1の流体入口ポート435は、図4A及び図4Bに示すように、垂直軸に沿って第1のレベルに配置されてもよい。第6の流体チャネル440及び第2の流体入口ポート445は、垂直軸に沿って第2のレベルに配置されてもよい。このようにして、システムは、第1及び第2の流体流路を含むものとみなすことができ、各流体流路は異なる垂直レベルに配置される。基板310は、第1レベルと第2レベルとの間、第1レベルから第2レベルへ、及び第2レベルから第1レベルへ、垂直方向に移動可能であってもよい。代替として、基板は垂直に固定されてもよいが、レベルは基板310に対して垂直に移動可能であってもよい。別の代替形態として、基板及びレベルは、垂直に移動可能であってもよい。 The fifth fluid channel 430 and the first fluid inlet port 435 may be disposed at a first level along the vertical axis, as shown in FIGS. 4A and 4B. The sixth fluid channel 440 and the second fluid inlet port 445 may be disposed at a second level along the vertical axis. In this manner, the system may be considered to include a first and a second fluid flow path, each fluid flow path disposed at a different vertical level. The substrate 310 may be vertically movable between the first and second levels, from the first level to the second level, and from the second level to the first level. Alternatively, the substrate may be fixed vertically, but the level may be vertically movable relative to the substrate 310. As another alternative, the substrate and the level may be vertically movable.

システム400は、複数のレベルを含むことができる。レベルは、互いに対して垂直に配向されてもよい。システムは、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100以上のレベルを含むことができる。各レベルは、1つ以上のサブレベル(例えば、任意の2つのレベル間の増分レベル)を含むことができる。各レベルは、異なる流体(又は試薬)を分注及び/又は回収するためのものであってもよい。幾つかのレベルは、同じ流体(又は試薬)を分注するためのものであり得る。 The system 400 may include multiple levels. The levels may be oriented perpendicular to one another. The system may include at least 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 100 or more levels. Each level may include one or more sublevels (e.g., incremental levels between any two levels). Each level may be for dispensing and/or retrieving a different fluid (or reagent). Some levels may be for dispensing the same fluid (or reagent).

第1の垂直レベルにある間、基板は、第5の流体チャネル及び第1の流体入口ポートと流体連通することができるが、第6の流体チャネル及び第2の流体入口ポートとは流体連通しない。基板は、本明細書で説明するように、シールド(図示せず)によって第6の流体チャネル及び第2の流体入口ポートから隔離することができる。本明細書に記載の第1の流体又は第1の溶液は、基板がこの第1の垂直レベルにある間に基板に分注されてもよい。例えば、基板が第1の垂直レベルにある間に、基板から紡出する第1の溶液の任意の過剰量が第1の流体入口ポートによって受け取られてもよい。別の例では、基板が第1の垂直レベルにある間に、第1の流体の一部と共に基板から放出される洗浄溶液(例えば、第1の流体とは異なる流体出口ポートから分注される。)が第1の流体入口ポートによって受け入れられ得る。次いで、基板を垂直に移動させることによって、基板を第2の垂直レベルに移動させることができる。或いは、第5又は第6の流体チャネルを垂直に移動させることができる。これに代えて又は加えて、基板及び1つ以上の流体チャネルは、他方に対して移動されてもよい(例えば、軸に沿って)。 While at the first vertical level, the substrate may be in fluid communication with the fifth fluid channel and the first fluid inlet port, but not with the sixth fluid channel and the second fluid inlet port. The substrate may be isolated from the sixth fluid channel and the second fluid inlet port by a shield (not shown), as described herein. The first fluid or first solution described herein may be dispensed into the substrate while the substrate is at this first vertical level. For example, any excess of the first solution that spins out of the substrate may be received by the first fluid inlet port while the substrate is at the first vertical level. In another example, a cleaning solution (e.g., dispensed from a different fluid outlet port than the first fluid) that is ejected from the substrate along with a portion of the first fluid may be received by the first fluid inlet port while the substrate is at the first vertical level. The substrate may then be moved to a second vertical level by vertically moving the substrate. Alternatively, the fifth or sixth fluid channel may be moved vertically. Alternatively or additionally, the substrate and one or more fluid channels may be moved relative to one another (e.g., along an axis).

図4Bは、第2の垂直レベルで核酸分子を配列決定するためのシステム400を示す。第2の垂直レベルにある間、基板は、第6の流体チャネル及び第2の流体入口ポートと流体連通することができるが、第5の流体チャネル及び第1の流体入口ポートとは流体連通しない。基板は、本明細書に記載されるように、シールド(図示せず)によって第5の流体チャネル及び第1の流体入口ポートから隔離されてもよい。本明細書に記載の第2の流体又は第2の溶液は、基板がこの第2の垂直位置にある間に基板に分注されてもよい。或いは、第1の溶液は、基板が第2の垂直位置にある間に除去されてもよい。場合によっては、第1の溶液は、基板が第2の垂直位置にある間にリサイクルされてもよい。次いで、基板を垂直に移動させることによって、基板を第1の垂直レベルに、又は本明細書に記載の別の垂直レベルに戻すことができる。或いは、第5又は第6の流体チャネルを垂直に移動させることができる。これに代えて又は加えて、基板及び1つ以上の流体チャネルは、他方に対して移動されてもよい(例えば、軸に沿って)。 4B shows a system 400 for sequencing nucleic acid molecules at a second vertical level. While at the second vertical level, the substrate can be in fluid communication with the sixth fluid channel and the second fluid inlet port, but not with the fifth fluid channel and the first fluid inlet port. The substrate can be isolated from the fifth fluid channel and the first fluid inlet port by a shield (not shown), as described herein. A second fluid or a second solution, as described herein, can be dispensed onto the substrate while the substrate is in this second vertical position. Alternatively, the first solution can be removed while the substrate is in the second vertical position. In some cases, the first solution can be recycled while the substrate is in the second vertical position. The substrate can then be moved vertically to return the substrate to the first vertical level, or to another vertical level as described herein. Alternatively, the fifth or sixth fluid channel can be moved vertically. Alternatively or additionally, the substrate and one or more fluid channels can be moved relative to one another (e.g., along an axis).

第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体入口ポートは、それぞれ第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の垂直レベルに配置されてもよい。基板は、基板を垂直に移動させることによって、又は第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10、第11、第12、第13、第14、第15、第16、第17、第18、第19、もしくは第20の流体流路を垂直に移動させることによって、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、もしくは第10の垂直レベルに移動させることができる。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10又はそれ以上の垂直レベルのいずれにおいても、本明細書に記載の任意の流体溶液を基板に分注することができる。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10又はそれ以上の垂直レベルのいずれにおいても、本明細書に記載の任意の流体溶液を基板から除去することができる。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10又はそれ以上の垂直レベルのいずれにおいても、本明細書に記載の任意の流体溶液を基板からリサイクルすることができる。 The third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid inlet ports may be located at the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth vertical levels, respectively. The substrate may be moved to the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth vertical levels by vertically moving the substrate or by vertically moving the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth, fifteenth, sixteenth, seventeenth, eighteenth, nineteenth, or twentieth fluid flow channels. Any of the fluid solutions described herein may be dispensed to the substrate at any of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, or higher vertical levels. Any of the fluid solutions described herein can be removed from the substrate at any of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth or more vertical levels. Any of the fluid solutions described herein can be recycled from the substrate at any of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth or more vertical levels.

図5Aは、流体流路のアレイを使用して核酸分子を配列決定するためのシステム500aの第1の例を示す。システムは、本明細書に記載のシステム300又は400と実質的に同様であってもよく、その要素のうちの1つ以上の配置がシステム300又は400と異なっていてもよい。システム500aは、複数の流体流路の幾何学的配置を利用して、基板を異なる流体に曝露することができる。システム500aは、本明細書に記載の基板310を含むことができる。システムは、本明細書に記載の第1の流体チャネル330及び第1の流体出口ポート335を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第2の流体チャネル340及び第2の流体出口ポート345を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第5の流体チャネル430及び第1の流体入口ポート435(図5Aには図示せず)を含むことができる。システムは、本明細書に記載の第6の流体チャネル440及び第2の流体入口ポート445(図5Aには図示せず)を含むことができる。システムは、本明細書に記載の検出器370(図5Aには図示せず)を備えることができる。システムは、本明細書に記載の任意の照明源(図5Aには図示せず)を備えることができる。 5A shows a first example of a system 500a for sequencing nucleic acid molecules using an array of fluid channels. The system may be substantially similar to system 300 or 400 described herein, or may differ from system 300 or 400 in the arrangement of one or more of its elements. System 500a may utilize a geometric arrangement of multiple fluid channels to expose a substrate to different fluids. System 500a may include a substrate 310 as described herein. The system may include a first fluid channel 330 and a first fluid outlet port 335 as described herein. The system may include a second fluid channel 340 and a second fluid outlet port 345 as described herein. The system may include a fifth fluid channel 430 and a first fluid inlet port 435 (not shown in FIG. 5A) as described herein. The system may include a sixth fluid channel 440 and a second fluid inlet port 445 (not shown in FIG. 5A) as described herein. The system may include a detector 370 (not shown in FIG. 5A) as described herein. The system can include any illumination source (not shown in FIG. 5A) described herein.

第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートは、図5Aに示すように、第1の位置に配置されてもよい。第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートは、第2の位置に配置されてもよい。システムは、第1の流体を第1の流体出口ポートから分注し、第2の流体を第2の流体出口ポートから分注するように構成されてもよい。 The first fluid channel and the first fluid outlet port may be disposed in a first location, as shown in FIG. 5A. The second fluid channel and the second fluid outlet port may be disposed in a second location. The system may be configured to dispense the first fluid from the first fluid outlet port and the second fluid from the second fluid outlet port.

システムは、本明細書に記載の第3、第4、第7、第8、第9、第10、第11、第12、第13、第14、第15、第16、第17、第18、第19、又は第20の流体チャネルのいずれかを含むことができる。システムは、本明細書に記載の第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートのいずれかを備えることができる。システムは、本明細書に記載の第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体入口ポートのいずれかを含むことができる。 The system may include any of the third, fourth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth, fifteenth, sixteenth, seventeenth, eighteenth, nineteenth, or twentieth fluid channels described herein. The system may include any of the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet ports described herein. The system may include any of the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid inlet ports described herein.

第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートは、それぞれ第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の位置に配置されてもよい。システムは、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体をそれぞれ第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートから分注するように構成されてもよい。 The third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet ports may be located at the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth locations, respectively. The system may be configured to dispense the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluids from the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet ports, respectively.

第1、第2、第3、第4、第7、第8、第9、第10、第11、第12、第13、第14、第15、第16、第17、第18、第19、第20、又はそれ以上の流体チャネルのうちの任意の2つ以上は、流体流路のアレイを形成することができる。流体流路のアレイは移動可能であってもよい。或いは、流体流路のアレイは、基板に対して固定された位置にあってもよい。流体流路のアレイの各流体流路は、流体流路の長手方向軸が基板の回転軸と角度を形成するように配置されてもよい。角度は、少なくとも0度、少なくとも5度、少なくとも10度、少なくとも15度、少なくとも20度、少なくとも25度、少なくとも30度、少なくとも35度、少なくとも40度、少なくとも45度、少なくとも50度、少なくとも55度、少なくとも60度、少なくとも65度、少なくとも70度、少なくとも75度、少なくとも80度、少なくとも85度、又は少なくとも90度の値を有することができる。角度は、前述の値のうちの任意の2つによって定義される範囲内の値を有することができる。流体チャネルのアレイの各流体チャネルは、基板と同様の角度を成してもよい。或いは、1つ以上の流体チャネルは、基板と異なる角度を成してもよい。 Any two or more of the first, second, third, fourth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth, fifteenth, sixteenth, seventeenth, eighteenth, nineteenth, twentieth, or more fluid channels can form an array of fluid channels. The array of fluid channels can be movable. Alternatively, the array of fluid channels can be in a fixed position relative to the substrate. Each fluid channel of the array of fluid channels can be arranged such that the longitudinal axis of the fluid channel forms an angle with the axis of rotation of the substrate. The angle can have a value of at least 0 degrees, at least 5 degrees, at least 10 degrees, at least 15 degrees, at least 20 degrees, at least 25 degrees, at least 30 degrees, at least 35 degrees, at least 40 degrees, at least 45 degrees, at least 50 degrees, at least 55 degrees, at least 60 degrees, at least 65 degrees, at least 70 degrees, at least 75 degrees, at least 80 degrees, at least 85 degrees, or at least 90 degrees. The angle can have a value within a range defined by any two of the aforementioned values. Each fluid channel of the array of fluid channels can be at a similar angle with the substrate. Alternatively, one or more of the fluid channels can be at a different angle with the substrate.

図5Bは、流体流路のアレイを使用して核酸分子を配列決定するためのシステム500bの第2の例を示す。 Figure 5B shows a second example of a system 500b for sequencing nucleic acid molecules using an array of fluid channels.

システムは、本明細書に記載のシステム300又は400と実質的に同様であってもよく、その要素のうちの1つ以上の配置がシステム300又は400と異なっていてもよい。システム500bは、基板を異なる流体に曝露するために基板に対して移動するように構成された複数の流体流路を利用することができる。システム500bは、本明細書に記載の基板310を含むことができる。システムは、本明細書に記載の第1の流体チャネル330及び第1の流体出口ポート335を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第2の流体チャネル340及び第2の流体出口ポート345を備えることができる。システムは、本明細書に記載の第5の流体チャネル430及び第1の流体入口ポート435(図5Bには図示せず)を含むことができる。システムは、本明細書に記載の第6の流体チャネル440及び第2の流体入口ポート445(図5Bには図示せず)を含むことができる。システムは、本明細書に記載の検出器370(図5Bには図示せず)を備えることができる。システムは、本明細書に記載の任意の光源(図5Bには図示せず)を備えることができる。 The system may be substantially similar to system 300 or 400 described herein, or may differ from system 300 or 400 in the arrangement of one or more of its elements. System 500b may utilize multiple fluid flow paths configured to move relative to the substrate to expose the substrate to different fluids. System 500b may include substrate 310 as described herein. The system may include first fluid channel 330 and first fluid outlet port 335 as described herein. The system may include second fluid channel 340 and second fluid outlet port 345 as described herein. The system may include fifth fluid channel 430 and first fluid inlet port 435 (not shown in FIG. 5B) as described herein. The system may include sixth fluid channel 440 and second fluid inlet port 445 (not shown in FIG. 5B) as described herein. The system may include detector 370 (not shown in FIG. 5B) as described herein. The system may include any light source (not shown in FIG. 5B) as described herein.

第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートは、流体ディスペンサ510に取り付けられてもよい。流体ディスペンサは、図5Bに示すように、可動ガントリアームを含むような可動流体ディスペンサであってもよい。代替として、流体ディスペンサは固定又は固定されてもよい。流体ディスペンサは、第1の流体出口ポートから第1の流体を分注するために第1の位置に移動するように構成されてもよい。第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートはまた、流体ディスペンサに取り付けられてもよい。流体ディスペンサは、第2の流体出口ポートから第2の流体を分注するために第2の位置に移動するように構成されてもよい。 The first fluid channel and the first fluid outlet port may be attached to a fluid dispenser 510. The fluid dispenser may be a movable fluid dispenser, such as one including a movable gantry arm, as shown in FIG. 5B. Alternatively, the fluid dispenser may be fixed or stationary. The fluid dispenser may be configured to move to a first position to dispense the first fluid from the first fluid outlet port. The second fluid channel and the second fluid outlet port may also be attached to the fluid dispenser. The fluid dispenser may be configured to move to a second position to dispense the second fluid from the second fluid outlet port.

システムは、本明細書に記載の第3、第4、第7、第8、第9、第10、第11、第12、第13、第14、第15、第16、第17、第18、第19、又は第20の流体チャネルのいずれかを含むことができる。システムは、本明細書に記載の第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートのいずれかを備えることができる。システムは、本明細書に記載の第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体入口ポートのいずれかを含むことができる。 The system may include any of the third, fourth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth, fifteenth, sixteenth, seventeenth, eighteenth, nineteenth, or twentieth fluid channels described herein. The system may include any of the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet ports described herein. The system may include any of the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid inlet ports described herein.

第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートは、流体ディスペンサに取り付けられてもよい。流体ディスペンサは、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の位置に移動して、それぞれ第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体出口ポートから第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の流体を分注するように構成されてもよい。或いは、流体ディスペンサを静止状態に維持し、基板310を異なる位置に移動させて異なる流体を受け取ることができる。 The third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet ports may be attached to a fluid dispenser. The fluid dispenser may be configured to move to the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth position to dispense the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid from the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth fluid outlet ports, respectively. Alternatively, the fluid dispenser may be kept stationary and the substrate 310 moved to different positions to receive different fluids.

図6は、核酸分子を配列決定するためのコンピュータ化されたシステム600を示す。システムは、方法200もしくは1400に関して本明細書に記載の基板などの基板310、又はシステム300を含むことができる。システムは、流体流ユニット610を更に備えることができる。流体流ユニットは、システム300、400、500a、又は500bに関して本明細書に記載の要素330、335、340、345、350、355、360、365、430、435、440、445、及び370のいずれか又は全てなど、本明細書に記載の流体流に関連する任意の要素を含むことができる。流体流ユニットは、基板の回転前又は回転中に、本明細書に記載の複数のヌクレオチドを含む溶液を基板のアレイに導くように構成され得る。流体流ユニットは、基板の回転前又は回転中に、本明細書に記載の洗浄溶液を基板のアレイに導くように構成されてもよい。場合によっては、流体流ユニットは、流体流を第1の位置から第2の位置に導くためのポンプ、圧縮機、及び/又はアクチュエータを備えることができる。方法1400に関して、流体流システムは、任意の溶液を基板310に導くように構成されてもよい。方法1400に関して、流体流システムは、基板310から任意の溶液を収集するように構成されてもよい。システムは、システム300又は400に関して本明細書に記載された任意の検出器などの検出器370を更に備えることができる。検出器は、基板のアレイと感知通信することができる。 6 shows a computerized system 600 for sequencing nucleic acid molecules. The system can include a substrate 310, such as a substrate described herein with respect to methods 200 or 1400, or system 300. The system can further include a fluid flow unit 610. The fluid flow unit can include any element associated with fluid flow described herein, such as any or all of elements 330, 335, 340, 345, 350, 355, 360, 365, 430, 435, 440, 445, and 370 described herein with respect to systems 300, 400, 500a, or 500b. The fluid flow unit can be configured to direct a solution comprising a plurality of nucleotides as described herein to the array of substrates before or during rotation of the substrate. The fluid flow unit can be configured to direct a wash solution as described herein to the array of substrates before or during rotation of the substrate. In some cases, the fluid flow unit can include a pump, a compressor, and/or an actuator for directing the fluid flow from the first location to the second location. For method 1400, the fluid flow system can be configured to direct any solution to the substrate 310. For method 1400, the fluid flow system can be configured to collect any solution from the substrate 310. The system can further include a detector 370, such as any detector described herein with respect to systems 300 or 400. The detector can sense and communicate with the array of the substrate.

システムは、更に、一つ以上のコンピュータプロセッサ620を備えてもよい。1つ以上のプロセッサは、本明細書に記載の方法のいずれかを実施するように個別に又は集合的にプログラムすることができる。例えば、1つ以上のプロセッサは、方法200又は1400などの本開示の方法のいずれか又は全ての動作を実施するように個別に又は集合的にプログラムされてもよい。特に、1つ以上のプロセッサは、(i)基板の回転中又は回転前に、アレイを横切って複数のヌクレオチドを含む溶液を方向付けるように流体流ユニットに指示する、(ii)前記複数のヌクレオチドからの少なくとも1つのヌクレオチドを前記核酸分子に相補的な成長鎖に組み込むのに十分な条件下で核酸分子をプライマー伸長反応に晒す、(iii)検出器を使用して、少なくとも1つのヌクレオチドの取り込みを示す信号を検出し、それにより、核酸分子を配列決定するように個別に又は共同でプログラムされてもよい。 The system may further include one or more computer processors 620. The one or more processors may be individually or collectively programmed to perform any of the methods described herein. For example, the one or more processors may be individually or collectively programmed to perform any or all of the operations of the methods of the present disclosure, such as method 200 or 1400. In particular, the one or more processors may be individually or collectively programmed to (i) direct a fluid flow unit to direct a solution containing a plurality of nucleotides across the array during or before rotation of the substrate, (ii) expose the nucleic acid molecule to a primer extension reaction under conditions sufficient to incorporate at least one nucleotide from the plurality of nucleotides into a growing strand complementary to the nucleic acid molecule, and (iii) use a detector to detect a signal indicative of incorporation of at least one nucleotide, thereby sequencing the nucleic acid molecule.

回転システムは配列決定用途に関して説明されているが、そのような回転方式は、テンプレート播種及び表面増幅プロセスなどの他の用途(例えば、プレ配列決定適用、サンプル調製など)に使用されてもよい。例えば、基板の回転中又は回転前に分注される試薬は、他の用途に合わせて調整することができる。回転システムにおいて基板に分注される試薬はヌクレオチドに関して記載されているが、プローブ、アダプタ、酵素及び標識試薬など、基板に固定された核酸分子(又は任意の他の分子もしくは細胞)と反応し得る任意の試薬は、分注された試薬による基板の高速コーティングを達成するために、回転前、回転中又は回転後に基板に分注され得る。 Although the rotation system is described with respect to sequencing applications, such rotation methods may be used for other applications (e.g., pre-sequencing applications, sample preparation, etc.), such as template seeding and surface amplification processes. For example, the reagents dispensed during or before rotation of the substrate can be tailored for other applications. Although the reagents dispensed to the substrate in the rotation system are described with respect to nucleotides, any reagent that can react with nucleic acid molecules (or any other molecules or cells) immobilized on the substrate, such as probes, adapters, enzymes, and labeling reagents, can be dispensed to the substrate before, during, or after rotation to achieve rapid coating of the substrate with the dispensed reagents.

本明細書に記載のシステム(例えば、システム300、400、500a、又は500bのいずれか、又は本明細書に記載の任意の他のシステム)、又はその任意の要素は、環境的に制御されてもよい。例えば、システムは、指定された温度又は湿度に維持されてもよい。システム(又はその任意の要素)は、少なくとも摂氏20度(℃)、少なくとも25℃、少なくとも30℃、少なくとも35℃、少なくとも40℃、少なくとも45℃、少なくとも50℃、少なくとも55℃、少なくとも60℃、少なくとも65℃、少なくとも70℃、少なくとも75℃、少なくとも80℃、少なくとも85℃、少なくとも90℃、少なくとも95℃、少なくとも100℃、最大100℃、最大95℃、最大90℃、最大85℃、最大80℃、最大75℃、最大70℃、最大65℃、最大60℃、最大55℃、最大50℃、最大45℃、最大40℃、最大35℃、最大30℃、最大25℃、最大20℃の温度、又は前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の温度に維持されてもよい
システムの異なる要素は、異なる温度に、又は本明細書に記載の温度又は温度範囲などの異なる温度範囲内に維持されてもよい。システムの要素は、結露を防止するために露点より高い温度に設定されてもよい。システムの要素は、結露を収集するために露点未満の温度に設定されてもよい。
A system described herein (e.g., any of systems 300, 400, 500a, or 500b, or any other system described herein), or any element thereof, may be environmentally controlled. For example, the system may be maintained at a specified temperature or humidity. The system (or any element thereof) may be maintained at a temperature of at least 20 degrees Celsius (°C), at least 25°C, at least 30°C, at least 35°C, at least 40°C, at least 45°C, at least 50°C, at least 55°C, at least 60°C, at least 65°C, at least 70°C, at least 75°C, at least 80°C, at least 85°C, at least 90°C, at least 95°C, at least 100°C, up to 100°C, up to 95°C, up to 90°C, up to 85°C, up to 80°C, up to 75°C, up to 70°C, up to 65°C, up to 60°C, up to 55°C, up to 50°C, up to 45°C, up to 40°C, up to 35°C, up to 30°C, up to 25°C, up to 20°C, or a temperature within a range defined by any two of the foregoing values. Different elements of the system may be maintained at different temperatures or within different temperature ranges, such as the temperatures or temperature ranges described herein. Elements of the system may be set at a temperature above the dew point to prevent condensation. Elements of the system may be set at a temperature below the dew point to collect the condensation.

図7は、開放基板システムにおける異なる環境条件を有するシステムを示す図である。開放基板システムは、基板3502と、基板を囲む容器3504とを備えることができる。基板3502は、本明細書に記載の任意の基板であってもよい。容器3504は、基板3502の周囲環境を画定することができる。場合によっては、周囲環境は、限定及び/又は閉鎖されてもよい。場合によっては、周囲環境は密閉されてもよい(例えば、密封、摩擦密封、空気圧など)。場合によっては、周囲環境は、圧力差(例えば、空気圧、機械的圧力など)を使用して密閉されてもよい。開放基板システムは、異なる環境条件を有する少なくとも2つの重なり合わない領域、すなわち第1の領域3522及び第2の領域3524を備えてもよい。幾つかの例では、基板3502の表面、例えば本明細書に記載の1つ以上の検体を含む表面に接触又は近接する第1の領域3522は、温度の第1のセット及び湿度の第1のセットに維持され得る。場合によっては、容器3504の上部(又は本明細書では蓋又はカバーとも呼ばれる)に接触又は近接する第2の領域3524は、温度の第2のセット及び湿度の第2のセットに維持されてもよい。温度の第1のセット及び湿度の第1のセットは、基板の表面上の1つ以上の試薬の蒸発を防止又は最小化するように制御することができる。例えば、温度の第1のセット及び湿度の第1のセットは、被覆されない表面上に分注された溶液層の体積の80%未満、70%未満、60%未満、50%未満、40%未満、30%未満、20%未満、10%未満、5%未満、4%未満、3%未満、2%未満、又は1%未満の蒸発を防止するように構成され得る。温度の第2のセット及び湿度の第2のセットはまた、凝縮を強化又は制限するように制御されてもよい。例えば、温度の第1のセットは、開放基板システムの周囲環境内の最低温度であってもよい。例えば、温度の第2のセットは、開放基板システムの周囲環境内の最高温度であってもよい。場合によっては、異なる領域の環境条件は、筐体の温度を制御することによって達成することができる。幾つかの例では、異なる領域の環境条件は、容器の選択された部分又は全体の温度を制御することによって達成され得る。幾つかの例では、異なる領域の環境条件は、基板の選択された部分又は全体の温度を制御することによって達成され得る。幾つかの例では、異なる領域の環境条件は、基板に分注される試薬の温度を制御することによって達成され得る。これらの任意の組合せを使用して、異なる領域の環境条件を制御することができる。熱伝達は、例えば、導電性、対流性、及び放射性の方法を含む任意の方法によって達成することができる。例えば、第1の領域3522は、基板3502の温度を制御することによってより低温に維持されてもよく、第2の領域3524は、伝導によって容器3504の上部の温度を制御することによってより高温に維持されてもよい。 7 is a diagram illustrating a system with different environmental conditions in an open substrate system. The open substrate system can include a substrate 3502 and a container 3504 surrounding the substrate. The substrate 3502 can be any substrate described herein. The container 3504 can define an ambient environment for the substrate 3502. In some cases, the ambient environment can be limited and/or closed. In some cases, the ambient environment can be sealed (e.g., hermetically sealed, frictionally sealed, air pressure, etc.). In some cases, the ambient environment can be sealed using a pressure differential (e.g., air pressure, mechanical pressure, etc.). The open substrate system can include at least two non-overlapping regions having different environmental conditions, a first region 3522 and a second region 3524. In some examples, the first region 3522 in contact with or in close proximity to a surface of the substrate 3502, such as a surface containing one or more analytes described herein, can be maintained at a first set of temperatures and a first set of humidity. In some cases, the second region 3524 in contact with or adjacent to the top (or also referred to herein as a lid or cover) of the container 3504 may be maintained at a second set of temperature and a second set of humidity. The first set of temperature and the first set of humidity may be controlled to prevent or minimize evaporation of one or more reagents on the surface of the substrate. For example, the first set of temperature and the first set of humidity may be configured to prevent evaporation of less than 80%, less than 70%, less than 60%, less than 50%, less than 40%, less than 30%, less than 20%, less than 10%, less than 5%, less than 4%, less than 3%, less than 2%, or less than 1% of the volume of the solution layer dispensed on the uncovered surface. The second set of temperature and the second set of humidity may also be controlled to enhance or limit condensation. For example, the first set of temperature may be the minimum temperature in the ambient environment of the open substrate system. For example, the second set of temperature may be the maximum temperature in the ambient environment of the open substrate system. In some cases, the environmental conditions of the different regions may be achieved by controlling the temperature of the enclosure. In some examples, the environmental conditions in the different regions may be achieved by controlling the temperature of selected portions or the entire vessel. In some examples, the environmental conditions in the different regions may be achieved by controlling the temperature of selected portions or the entire substrate. In some examples, the environmental conditions in the different regions may be achieved by controlling the temperature of the reagent dispensed onto the substrate. Any combination of these may be used to control the environmental conditions in the different regions. Heat transfer may be achieved by any method including, for example, conductive, convective, and radiative methods. For example, the first region 3522 may be maintained at a lower temperature by controlling the temperature of the substrate 3502, and the second region 3524 may be maintained at a higher temperature by controlling the temperature of the top of the vessel 3504 by conduction.

システムは、基板3522(図7には示されていない)の下にリザーバを更に備えてもよい。リザーバは、流体を保持するように構成されてもよい。リザーバは、他の表面、例えば基板3522又は容器3504の上部から流体、沈殿、又は凝縮物を収集するように構成されてもよい。流体をリザーバから除去することができる。場合によっては、流体を体積測定的にリザーバから除去することができる。例えば、流体は、システムに添加される流体の量のバランスをとるために容積測定的にリザーバから除去されてもよい。場合によっては、流体はシステムに連続的に追加され、流体はリザーバから連続的に除去される。添加される流体の量は、除去される流体の量に等しくてもよい。場合によっては、リザーバ内の流体の体積は一定に保持される。リザーバ内の流体の体積は、システムの相対湿度に基づいて決定することができる。システムの相対湿度は、リザーバ内の流体の量、システム内の流体の量、システムの温度、又はそれらの任意の組合せに依存し得る。 The system may further include a reservoir below the substrate 3522 (not shown in FIG. 7). The reservoir may be configured to hold a fluid. The reservoir may be configured to collect fluid, precipitate, or condensate from another surface, such as the substrate 3522 or the top of the vessel 3504. Fluid may be removed from the reservoir. In some cases, fluid may be volumetrically removed from the reservoir. For example, fluid may be volumetrically removed from the reservoir to balance the amount of fluid added to the system. In some cases, fluid is continuously added to the system and fluid is continuously removed from the reservoir. The amount of fluid added may be equal to the amount of fluid removed. In some cases, the volume of fluid in the reservoir is held constant. The volume of fluid in the reservoir may be determined based on the relative humidity of the system. The relative humidity of the system may depend on the amount of fluid in the reservoir, the amount of fluid in the system, the temperature of the system, or any combination thereof.

本開示の開放基板システムは、流体バリアを維持するように構成されたバリアシステムを備えてもよい。図47Aは、流体バリア4713を維持するバリアシステム4700の部分断面図を示す。図47Bは、バリアシステム4700のチャンバ4715の斜視図を示す。バリアシステム4700及び/又はそのそれぞれの構成要素は、図7に示す異なる環境条件を有するシステム及び/又はそのそれぞれの構成要素に対応することができる。例えば図15~図24に示す基板310は、バリアシステム4700内に配置されてもよい。 The open substrate system of the present disclosure may include a barrier system configured to maintain a fluid barrier. FIG. 47A shows a partial cross-sectional view of a barrier system 4700 maintaining a fluid barrier 4713. FIG. 47B shows a perspective view of a chamber 4715 of the barrier system 4700. The barrier system 4700 and/or its respective components may correspond to the systems and/or their respective components having different environmental conditions shown in FIG. 7. For example, the substrate 310 shown in FIGS. 15-24 may be disposed within the barrier system 4700.

バリアシステム4700は、プレート4703、チャンバ4715、及び流体バリア4713によって画定されるサンプル環境4705を含む。チャンバ4715及びプレート4703は、物理的な間隙によって分離されてもよい。サンプル環境4705は、外部環境4707から隔離(及び/又は絶縁)されてもよい。 The barrier system 4700 includes a sample environment 4705 defined by a plate 4703, a chamber 4715, and a fluid barrier 4713. The chamber 4715 and the plate 4703 may be separated by a physical gap. The sample environment 4705 may be isolated (and/or insulated) from an external environment 4707.

流体バリア4713は、サンプル環境4705と外部環境4707との間の移行領域として作用することができる。基板(例えば、図15~図24に示す基板310)をサンプル環境4705内に配置することができる。流体バリア4713は、サンプル環境4705、外部環境4707、又はその両方からの流体(例えば、空気)を含むことができる。流体バリア4713は、低圧領域であってもよい。流体バリア4713は、サンプル環境、外部環境、又はその両方よりも低い圧力を有することができる。流体バリア4713は、圧力変更装置4711などの流体流れユニットを介して維持されてもよい。流体バリア4713は、コヒーレント動作又はバルク動作の流体を含むことができる。 The fluid barrier 4713 can act as a transition region between the sample environment 4705 and the external environment 4707. A substrate (e.g., substrate 310 shown in Figures 15-24) can be placed in the sample environment 4705. The fluid barrier 4713 can contain fluid (e.g., air) from the sample environment 4705, the external environment 4707, or both. The fluid barrier 4713 can be a low pressure region. The fluid barrier 4713 can have a lower pressure than the sample environment, the external environment, or both. The fluid barrier 4713 can be maintained via a fluid flow unit such as a pressure changer 4711. The fluid barrier 4713 can contain fluids of coherent or bulk operation.

圧力変更装置4711は、チャンバ4715と一体であってもよい。例えば、図47A及び図47Bに示すように、圧力変更装置は、チャンバ4715の壁に流体チャネル4720として一体化されてもよい。例えば、流体チャネル4720を通して吸引を適用して、外部環境4707、又はサンプル環境4705、又はその両方から流体を引き込み、部分真空カーテン(例えば、コヒーレント動作、バルク動作など)を生成し、それによって流体バリア4713を作成することができる。或いは、流体は負圧にさらされてもよい。流体排出物は、流体チャネルの他端で排出されてもよい。これに代えて又は加えて、装置はチャンバ4715と一体でなくてもよい。流体流ユニット及び/又は圧力変更装置4711は、移行領域においてより低い圧力を提供するために、1つ以上の圧縮機(例えば、負圧を生成するために)、ポンプ(例えば、正圧を生成するために)、吸引装置、及び/又は他の装置を介して動作することができる。チャンバ4715は、本開示の流体障壁を実施するための1つ以上の流体チャネル4720を備えることができる。 The pressure change device 4711 may be integral with the chamber 4715. For example, as shown in FIG. 47A and FIG. 47B, the pressure change device may be integrated as a fluid channel 4720 in the wall of the chamber 4715. For example, suction may be applied through the fluid channel 4720 to draw fluid from the external environment 4707, or the sample environment 4705, or both, to generate a partial vacuum curtain (e.g., coherent operation, bulk operation, etc.), thereby creating the fluid barrier 4713. Alternatively, the fluid may be subjected to negative pressure. Fluid exhaust may be exhausted at the other end of the fluid channel. Alternatively or additionally, the device may not be integral with the chamber 4715. The fluid flow unit and/or the pressure change device 4711 may operate via one or more compressors (e.g., to generate negative pressure), pumps (e.g., to generate positive pressure), suction devices, and/or other devices to provide a lower pressure in the transition region. The chamber 4715 can include one or more fluid channels 4720 for implementing the fluid barriers of the present disclosure.

図47A及び図47Bには2つの圧力変更装置4711が示されているが、任意の数のそのような装置が存在してもよいことが理解されよう。例えば、少なくとも約2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50又はそれ以上のそのような装置があってもよい。これに代えて又は加えて、最大で約50、40、30、20、10、9、8、7、6、5、4、3、又は2つのそのような装置が存在してもよい。場合によっては、一又は複数の圧力変更装置4711は、サンプル環境領域を取り囲む環状流体チャネル、又はサンプル環境領域の周囲もしくは境界に沿った他の流体チャネルとして実装されてもよい。幾つかの例では、過剰な流体(例えば、液体、気体)をサンプル環境領域から引き込むために、1つ以上の追加の流体流路(例えば、4733)をチャンバの底部近くに設けることができる。 47A and 47B show two pressure change devices 4711, it will be understood that any number of such devices may be present. For example, there may be at least about 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, or more such devices. Alternatively or additionally, there may be up to about 50, 40, 30, 20, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, or 2 such devices. In some cases, one or more pressure change devices 4711 may be implemented as an annular fluid channel surrounding the sample environment region, or other fluid channels along the perimeter or border of the sample environment region. In some examples, one or more additional fluid flow paths (e.g., 4733) may be provided near the bottom of the chamber to draw excess fluid (e.g., liquid, gas) from the sample environment region.

有益には、流体バリア4713は、サンプル環境4705と外部環境4707との間に低摩擦又はゼロ摩擦シールを提供することができる。場合によっては、流体バリア4713を通る流体流量は、少なくとも約5リットル/分(L/分)、5.5L/分、6L/分、6.5L/分、7L/分、7.5L/分、8L/分、8.5L/分、9L/分、9.5L/分、10L/分、10.5L/分、11L、11.5L/分、12L/分、12.5L/分、13L/分、13.5L/分、14L/分、14.5L/分、15L/分、又はそれ以上であってもよい。これに代えて又は加えて、流体流量は、最大で約15L/分、14.5L/分、14L/分、13.5L/分、13L/分、12.5L/分、12L/分、11.5L/分、11L/分、10.5L/分、10L/分、9.5L/分、9L/分、8.5L/分、8L/分、7.5L/分、7L/分、6.5L/分、6L/分、5.5L/分、5L/分、又はそれ以下であってもよい。理解されるように、流体流量は、異なるパラメータ(例えば、プレートとチャンバとの間の最小距離、圧力、温度など)によって変化し得る。幾つかの例では、プレート4703とチャンバ4715との間の約500ミクロンの間隙の場合、流体流量は、約0.42メートル/秒(m/s)の速度で円周に沿って約10L/分又は約13ミリリットル/分(mL/分)/ミリメートル(mm)とすることができる。本開示の開放基板システムで使用することができるバリアシステム、方法、及び装置は、米国特許第10,512,911号明細書及び2019年12月6日に出願された国際特許出願第PCT/US19/64916号明細書に記載されており、これらの各々は、参照により本明細書に完全に組み込まれる。 Beneficially, the fluid barrier 4713 can provide a low or zero friction seal between the sample environment 4705 and the external environment 4707. In some cases, the fluid flow rate through the fluid barrier 4713 can be at least about 5 liters per minute (L/min), 5.5 L/min, 6 L/min, 6.5 L/min, 7 L/min, 7.5 L/min, 8 L/min, 8.5 L/min, 9 L/min, 9.5 L/min, 10 L/min, 10.5 L/min, 11 L, 11.5 L/min, 12 L/min, 12.5 L/min, 13 L/min, 13.5 L/min, 14 L/min, 14.5 L/min, 15 L/min, or more. Alternatively or additionally, the fluid flow rate may be up to about 15 L/min, 14.5 L/min, 14 L/min, 13.5 L/min, 13 L/min, 12.5 L/min, 12 L/min, 11.5 L/min, 11 L/min, 10.5 L/min, 10 L/min, 9.5 L/min, 9 L/min, 8.5 L/min, 8 L/min, 7.5 L/min, 7 L/min, 6.5 L/min, 6 L/min, 5.5 L/min, 5 L/min, or less. As will be appreciated, the fluid flow rate may vary depending on different parameters (e.g., minimum distance between the plate and the chamber, pressure, temperature, etc.). In some examples, for a gap of about 500 microns between the plate 4703 and the chamber 4715, the fluid flow rate can be about 10 L/min or about 13 milliliters/minute (mL/min)/millimeter (mm) around the circumference at a velocity of about 0.42 meters/second (m/s). Barrier systems, methods, and apparatus that can be used in the open substrate systems of the present disclosure are described in U.S. Pat. No. 10,512,911 and International Patent Application No. PCT/US19/64916, filed December 6, 2019, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

システムは温度制御されてもよい。場合によっては、システムの要素は異なる温度に保持されてもよい。システム内の個々の要素の温度差は、システムの個々の要素上の凝縮又は沈殿の蓄積を制御することができる。容器3504の上部は、基板3502、対物レンズ(例えば、図15に示すように、)、又はリザーバとは異なる温度に保持されてもよい。これに代えて又は加えて、基板は、容器の上部、対物レンズ、又はリザーバとは異なる温度に保持されてもよい。これに代えて又は加えて、リザーバは、容器の上部、対物レンズ、又は基板とは異なる温度に保持されてもよい。これに代えて又は加えて、対物レンズは、容器の上部、リザーバ、又は基板とは異なる温度に保持されてもよい。場合によっては、容器の上部は、容器の上面上の凝縮物の蓄積を防止するために、システム内の少なくとも1つの他の要素よりも高い温度に保持される。例示的な構成では、容器の頂部は最高温度に保持され、基板は最低温度に保持され、リザーバ及び対物レンズは中間温度に保持され、それにより、容器の頂部上に結露が形成されること、又は対物レンズ上に結露又は滴下することが防止される。別の例では、対物レンズは最高温度に保持され、容器の上部は中間温度に保持され、基板及びリザーバは容器の上部よりも低い温度に保持され、それにより、凝縮物が容器の上部に形成されること、又は対物レンズ上に形成又は滴下することが防止される。場合によっては、対物レンズは、シールによって完全に又は部分的に囲まれていてもよい。シールは、基板(例えば、図7に示すように)を取り囲む容器からの水分がシステム内の他の光学部品(例えば、図41に関して説明したように)に到達するのを防止するように構成されてもよい。シールは、可撓性材料を含むことができる。可撓性シールは、シールを維持しながらシステムの個々の要素の相対動作を可能にするように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、可撓性シールは、伸張、拡大、又は収縮することができる。例えば、可撓性シールは、図29F~図29Gに関して説明したように、2つ以上の撮像ヘッドの独立した動きを可能にするように構成されてもよい。これに代えて又は加えて、シールは、防水材料を含んでもよい。例えば、シールは、ゴム、シリコーン、ラテックス、プラスチック、テフロン、ニトリル、エラスチン、エラストマー、又はポリマーであってもよい。シールは、対物レンズを取り囲み、容器の上部に接触してもよい。場合によっては、前レンズを含む対物レンズの一部は、シールによって覆われていない。対物レンズの前レンズは、基板を取り囲む容器に露出されてもよい。場合によっては、対物レンズの前レンズは、基板と流体接触していてもよい。 The system may be temperature controlled. In some cases, elements of the system may be held at different temperatures. Temperature differences between individual elements in the system can control the accumulation of condensation or precipitation on the individual elements of the system. The top of the container 3504 may be held at a different temperature than the substrate 3502, the objective lens (e.g., as shown in FIG. 15), or the reservoir. Alternatively or additionally, the substrate may be held at a different temperature than the top of the container, the objective lens, or the reservoir. Alternatively or additionally, the reservoir may be held at a different temperature than the top of the container, the objective lens, or the substrate. Alternatively or additionally, the objective lens may be held at a different temperature than the top of the container, the reservoir, or the substrate. In some cases, the top of the container is held at a higher temperature than at least one other element in the system to prevent the accumulation of condensation on the top surface of the container. In an exemplary configuration, the top of the container is kept at the highest temperature, the substrate is kept at the lowest temperature, and the reservoir and objective lens are kept at an intermediate temperature, thereby preventing condensation from forming on the top of the container or from forming or dripping on the objective lens. In another example, the objective lens is kept at the highest temperature, the top of the container is kept at an intermediate temperature, and the substrate and reservoir are kept at a lower temperature than the top of the container, thereby preventing condensation from forming on the top of the container or from forming or dripping on the objective lens. In some cases, the objective lens may be fully or partially surrounded by a seal. The seal may be configured to prevent moisture from the container surrounding the substrate (e.g., as shown in FIG. 7 ) from reaching other optical components in the system (e.g., as described with respect to FIG. 41 ). The seal may include a flexible material. The flexible seal may be configured to allow relative movement of individual elements of the system while maintaining a seal. In some embodiments, the flexible seal may stretch, expand, or contract. For example, the flexible seal may be configured to allow independent movement of two or more imaging heads, as described with respect to FIGS. 29F-29G. Alternatively or additionally, the seal may include a waterproof material. For example, the seal may be rubber, silicone, latex, plastic, Teflon, nitrile, elastin, elastomer, or polymer. The seal may surround the objective lens and contact the top of the container. In some cases, a portion of the objective lens, including the front lens, is not covered by the seal. The front lens of the objective lens may be exposed to the container surrounding the substrate. In some cases, the front lens of the objective lens may be in fluid contact with the substrate.

システム(又はその任意の要素)は、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも100%、多くとも100%、多くとも95%、多くとも90%、多くとも85%、多くとも80%、多くとも75%、多くとも70%、多くとも65%、多くとも60%、多くとも55%、多くとも50%、多くとも45%、多くとも40%、多くとも35%、多くとも30%、多くとも25%、多くとも20%、多くとも15%、多くとも10%、多くとも5%の相対湿度、又は前述の値のうちの任意の2つによって定義される範囲内の相対湿度に維持され得る。システム(又はその任意の要素)は、覆われていない表面上に分注された溶液層の体積の80%未満、70%未満、60%未満、50%未満、40%未満、30%未満、20%未満、10%未満、5%未満、4%未満、3%未満、2%未満、又は1%未満が蒸発するように構成され得る。 The system (or any element thereof) is at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 25%, at least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 100%, at most The system (or any element thereof) may be configured to maintain a relative humidity of at most 100%, at most 95%, at most 90%, at most 85%, at most 80%, at most 75%, at most 70%, at most 65%, at most 60%, at most 55%, at most 50%, at most 45%, at most 40%, at most 35%, at most 30%, at most 25%, at most 20%, at most 15%, at most 10%, at most 5%, or at most 5%, or within a range defined by any two of the foregoing values. The system (or any element thereof) may be configured to evaporate less than 80%, less than 70%, less than 60%, less than 50%, less than 40%, less than 30%, less than 20%, less than 10%, less than 5%, less than 4%, less than 3%, less than 2%, or less than 1% of the volume of the solution layer dispensed on the uncovered surface.

システム(又はその任意の要素)は、システム(又はその任意の要素)を外部環境又は大気から絶縁する密閉容器、ハウジング、又はチャンバ内に収容することができ、温度又は湿度の制御を可能にする。環境ユニット(例えば、加湿器、ヒータ、熱交換器、圧縮機など)は、各環境における1つ以上の動作条件を調整するように構成することができる。場合によっては、各環境は、独立した環境ユニットによって規制されてもよい。場合によっては、単一の環境ユニットが複数の環境を調節してもよい。幾つかの例では、複数の環境ユニットは、個別に又は集合的に、異なる環境を調整することができる。環境ユニットは、動作条件を調整するために能動的方法又は受動的方法を使用することができる。例えば、温度は、加熱又は冷却要素を使用して制御されてもよい。湿度は、加湿器又は除湿器を使用して制御することができる。場合によっては、容器又はチャンバ内の内部環境の一部は、内部環境の他の部分から更に制御されてもよい。異なる部品は、異なる局所的な温度、圧力、及び/又は湿度を有し得る。例えば、内部環境は、シールによって分離された第1の内部環境及び第2の内部環境を含むことができる。 The system (or any element thereof) may be contained within a sealed container, housing, or chamber that insulates the system (or any element thereof) from the external environment or atmosphere, allowing for control of temperature or humidity. The environmental units (e.g., humidifiers, heaters, heat exchangers, compressors, etc.) may be configured to adjust one or more operating conditions in each environment. In some cases, each environment may be regulated by an independent environmental unit. In some cases, a single environmental unit may regulate multiple environments. In some examples, multiple environmental units may adjust different environments, individually or collectively. The environmental units may use active or passive methods to adjust the operating conditions. For example, temperature may be controlled using heating or cooling elements. Humidity may be controlled using humidifiers or dehumidifiers. In some cases, some of the internal environments within the container or chamber may be further controlled from other parts of the internal environment. Different parts may have different local temperatures, pressures, and/or humidity. For example, the internal environment may include a first internal environment and a second internal environment separated by a seal.

代替的に又は併せて、本明細書に記載のシステム又は方法は、蒸発を低減し得る薬剤を含む溶液を含み得る。例えば、溶液は、溶液の蒸発を防止することができるグリセロールを含んでもよい。 Alternatively or in addition, the systems or methods described herein may include a solution that includes an agent that may reduce evaporation. For example, the solution may include glycerol, which may prevent evaporation of the solution.

場合によっては、シールは、本明細書の他の箇所で更に詳細に説明される浸漬対物レンズを含むことができる。例えば、浸漬対物レンズは、容器内の内部環境を、湿度100%(又は実質的に100%)を有する第1の内部環境と、周囲温度、圧力又は湿度のうちの1つ以上を有する第2の環境とに分離するシールの一部であってもよい。浸漬対物レンズは、検出器及び撮像レンズのうちの1つ以上と接触していてもよい。 In some cases, the seal may include an immersion objective, which is described in more detail elsewhere herein. For example, the immersion objective may be part of a seal that separates an internal environment within the container into a first internal environment having 100% (or substantially 100%) humidity and a second environment having one or more of ambient temperature, pressure, or humidity. The immersion objective may be in contact with one or more of the detector and the imaging lens.

基板の準備及び汚染物質耐性基板
上述のように、基板は、それに結合された複数のバインダを含む表面を含むことができる。幾つかの場合、複数のバインダは、複数の核酸分子(例えば、本明細書中に記載されるように、表面に直接カップリングされているか、又は複数のリンカーを介して表面に間接的にカップリングされている複数の核酸分子)を含み得る。オリゴヌクレオチド(例えば、核酸分子)でコーティングされた表面(例えば、実質的に平坦な基板及び/又は複数の粒子が固定された基板を含む粒子)は、例えば、ハイブリダイゼーション捕捉(遺伝子アレイ)による遺伝子発現分析、一塩基多型(SNP)遺伝子タイピング、配列決定ライブラリのサブセット(例えば、標的捕捉又はエクソームシーケンシング)の捕捉、オリゴdT捕捉によるmRNAからのcDNAの合成、及び次世代配列決定などの下流分析のための核酸分子の表面上増幅のための核酸分子の特定の配列の捕捉を含む、様々な用途に使用することができる。オリゴヌクレオチド被覆表面は、任意のそのような用途におけるその使用の前に調製されてもよく、その生成とその最終的な使用(例えば、製造現場から手術現場への輸送中、サンプルの処理及び調製など)との間で保管され得る。オリゴヌクレオチドでコーティングされた表面は、少なくとも1時間保管されてもよく、場合によっては、数ヶ月又は数年保管されてもよい。保管中、オリゴヌクレオチド被覆表面は、汚染物質と考えられ得る核酸分子を含有し得る1つ以上の溶液又は他の材料と接触し得る。汚染核酸分子は、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドにハイブリダイズし、下流分析(例えば、本明細書に記載されるような用途での使用中に)における効率の低下及び/又は下流分析における誤った結果をもたらし得る。例えば、配列決定分析に使用するために調製されたオリゴヌクレオチド被覆表面は、配列決定分析に使用する前の表面の取り扱い中に、関連性のない配列決定ライブラリで汚染される可能性がある(例えば、表面を含む基板を配列決定機器に配置する前に、又はクローン増幅プロセスなどの増幅プロセスを開始する前に)。
Substrate Preparation and Contaminant-Resistant Substrates As described above, a substrate can include a surface that includes a plurality of binders bound thereto. In some cases, the plurality of binders can include a plurality of nucleic acid molecules (e.g., a plurality of nucleic acid molecules that are directly coupled to the surface or indirectly coupled to the surface via a plurality of linkers, as described herein). Surfaces (e.g., substantially planar substrates and/or particles including a substrate having a plurality of particles immobilized thereon) coated with oligonucleotides (e.g., nucleic acid molecules) can be used for a variety of applications, including, for example, gene expression analysis by hybridization capture (gene arrays), single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping, capture of a subset of a sequencing library (e.g., target capture or exome sequencing), synthesis of cDNA from mRNA by oligo-dT capture, and capture of specific sequences of nucleic acid molecules for on-surface amplification of the nucleic acid molecules for downstream analysis, such as next-generation sequencing. The oligonucleotide-coated surface may be prepared prior to its use in any such application and may be stored between its generation and its ultimate use (e.g., during transport from manufacturing site to surgical site, sample processing and preparation, etc.). The oligonucleotide-coated surface may be stored for at least one hour, and in some cases may be stored for months or years. During storage, the oligonucleotide-coated surface may come into contact with one or more solutions or other materials that may contain nucleic acid molecules that may be considered contaminants. Contaminating nucleic acid molecules may hybridize to the oligonucleotides coupled to the surface, resulting in reduced efficiency and/or erroneous results in downstream analysis (e.g., during use in applications such as those described herein). For example, an oligonucleotide-coated surface prepared for use in sequencing analysis may be contaminated with unrelated sequencing libraries during handling of the surface prior to use in sequencing analysis (e.g., before placing the substrate containing the surface in a sequencing instrument, or before starting an amplification process such as a clonal amplification process).

基板の表面に結合したオリゴヌクレオチド(例えば、バインダ)の非関連相互作用は、表面に結合したオリゴヌクレオチド(例えば、結合オリゴヌクレオチド)を、表面に結合したオリゴヌクレオチドの配列に完全に又は部分的に相補的な配列を含むオリゴヌクレオチドでブロックすることによって低減され得る。ブロッキングオリゴヌクレオチドは溶液中に提供されてもよく、「遊離」オリゴヌクレオチドとみなされてもよい。例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドの全部又はサブセットに完全に又は部分的にハイブリダイズし、それにより、結合オリゴヌクレオチド及びブロッキングオリゴヌクレオチドを含む部分的に二本鎖の核酸分子を提供し得る。そのような部分二本鎖核酸分子は、最終的な核酸配列決定などの最終的な分析に関連しない可能性がある潜在的な汚染核酸分子を含む、表面が接触する可能性がある核酸分子へのハイブリダイゼーションに耐性であり得る。ブロッキング用オリゴヌクレオチドをオリゴヌクレオチド被覆表面(例えば、化学的又は熱的刺激などの適切な刺激の適用を介して、又は酵素分解を介して)から除去して、分析プロセスで使用する準備ができているオリゴヌクレオチド被覆表面を提供することができる。(例えば、本明細書に記載されるように)表面は、ブロッキングオリゴヌクレオチドを除去するために1つ以上の洗浄プロセス(例えば、1つ以上の洗浄流)を経てもよい。ブロッキングオリゴヌクレオチドを除去することにより、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドを、目的の相補的又は部分的に相補的な核酸分子の捕捉を含む様々な反応に関与し得る遊離オリゴヌクレオチドとして提供することができる。 Non-associated interactions of oligonucleotides (e.g., binders) bound to the surface of a substrate can be reduced by blocking the surface-bound oligonucleotides (e.g., binding oligonucleotides) with oligonucleotides that contain sequences that are fully or partially complementary to the sequences of the surface-bound oligonucleotides. The blocking oligonucleotides may be provided in solution and may be considered "free" oligonucleotides. For example, the blocking oligonucleotides may fully or partially hybridize to all or a subset of the oligonucleotides coupled to the surface of the substrate, thereby providing a partially double-stranded nucleic acid molecule that includes the binding oligonucleotides and the blocking oligonucleotides. Such partially double-stranded nucleic acid molecules may be resistant to hybridization to nucleic acid molecules that the surface may come into contact with, including potential contaminating nucleic acid molecules that may not be relevant to the ultimate analysis, such as ultimate nucleic acid sequencing. The blocking oligonucleotides can be removed from the oligonucleotide-coated surface (e.g., via application of a suitable stimulus, such as a chemical or thermal stimulus, or via enzymatic degradation) to provide an oligonucleotide-coated surface that is ready for use in an analysis process. The surface may be subjected to one or more washing processes (e.g., one or more wash streams) to remove the blocking oligonucleotides (e.g., as described herein). Removal of the blocking oligonucleotides can provide the surface-coupled oligonucleotides as free oligonucleotides that can participate in a variety of reactions, including capture of a complementary or partially complementary nucleic acid molecule of interest.

オリゴヌクレオチド被覆表面は、任意の有用な時間にわたって保管され得る。例えば、オリゴヌクレオチド被覆表面は、少なくとも1時間、例えば少なくとも2時間、6時間、12時間、24時間、36時間、2日間、3日間、4日間、5日間、6日間、1週間、1ヶ月間、2ヶ月間、3ヶ月間、4ヶ月間、5ヶ月間、6ヶ月間、1年間又はそれを超えて保管され得る。オリゴヌクレオチド被覆表面は、任意の有用な条件下で保管され得る。例えば、オリゴヌクレオチドでコーティングされた表面は、標準的な温度及び圧力条件下(例えば、室温)、例えば約18℃~約30℃、例えば約20℃~約25℃及び約1気圧で保管され得る。オリゴヌクレオチドでコーティングされた表面は、乾燥環境(例えば、空気中、又は窒素もしくはアルゴンが豊富な環境で)又は溶液(例えば、生理食塩水クエン酸ナトリウムなどの緩衝溶液)に保管され得る。 The oligonucleotide-coated surface may be stored for any useful time. For example, the oligonucleotide-coated surface may be stored for at least 1 hour, e.g., at least 2 hours, 6 hours, 12 hours, 24 hours, 36 hours, 2 days, 3 days, 4 days, 5 days, 6 days, 1 week, 1 month, 2 months, 3 months, 4 months, 5 months, 6 months, 1 year or more. The oligonucleotide-coated surface may be stored under any useful conditions. For example, the oligonucleotide-coated surface may be stored under standard temperature and pressure conditions (e.g., room temperature), e.g., about 18°C to about 30°C, e.g., about 20°C to about 25°C and about 1 atmosphere. The oligonucleotide-coated surface may be stored in a dry environment (e.g., in air or in a nitrogen- or argon-rich environment) or in a solution (e.g., a buffer solution such as saline sodium citrate).

オリゴヌクレオチドでコーティングされた表面は、パッケージ又は容器に保管されてもよく、このパッケージ又は容器は、1つ以上のそのようなオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面を含んでもよい。例えば、複数のオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面が、所定のパッケージ又は容器に提供され得る。1つ以上のオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面を含むパッケージ又は容器は、剛性のパッケージ又は容器、又は可撓性のパッケージ又は容器であってもよい。例えば、1つ以上のオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面、例えば、1つ以上のオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面を含む1つ以上の実質的に平坦な基板は、可撓性パッケージ内に提供されてもよい。パッケージ又は容器は、例えば、ガラス、プラスチックポリマー、金属(例えば、金属箔)、又は任意の他の材料を含むか、又はそれらから形成されてもよい。1つ以上のオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面を含むパッケージ又は容器を密封することができる(例えば、気密封止される)。1つ以上のオリゴヌクレオチドでコーティングされた表面を含むパッケージ又は容器は、開封時に再密封可能であり得る。例えば、第1のオリゴヌクレオチド被覆表面をパッケージ又は容器から取り出してもよく、第2のオリゴヌクレオチド被覆表面をパッケージ又は容器内に保持してもよい。オリゴヌクレオチドでコーティングされた表面はまた、一定期間、例えば少なくとも約1時間、2時間、6時間又はそれ以上(例えば、本明細書に記載されるように、)、パッケージ又は容器の外部に保管するように構成されてもよい。 The oligonucleotide-coated surfaces may be stored in a package or container, which may include one or more such oligonucleotide-coated surfaces. For example, multiple oligonucleotide-coated surfaces may be provided in a given package or container. The package or container containing one or more oligonucleotide-coated surfaces may be a rigid package or container, or a flexible package or container. For example, one or more oligonucleotide-coated surfaces, e.g., one or more substantially flat substrates containing one or more oligonucleotide-coated surfaces, may be provided in a flexible package. The package or container may include or be formed of, for example, glass, a plastic polymer, a metal (e.g., a metal foil), or any other material. The package or container containing one or more oligonucleotide-coated surfaces may be sealed (e.g., hermetically sealed). The package or container containing one or more oligonucleotide-coated surfaces may be resealable upon opening. For example, a first oligonucleotide-coated surface may be removed from the package or container, and a second oligonucleotide-coated surface may be retained within the package or container. The oligonucleotide-coated surface may also be configured to be stored outside the package or container for a period of time, e.g., at least about 1 hour, 2 hours, 6 hours, or more (e.g., as described herein).

オリゴヌクレオチド被覆表面は、製造及び/又は出荷現場で調製され得る。或いは、オリゴヌクレオチド被覆表面は、配列決定装置の使用者などの使用者によって調製され得る。幾つかの場合、オリゴヌクレオチド被覆表面にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドにカップリングされた(例えば、ハイブリダイズした)複数のブロッキングオリゴヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド被覆表面を製造及び/又は出荷現場で調製することができる。或いは、オリゴヌクレオチド被覆表面にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドにカップリングされた(例えば、ハイブリダイズした)複数のブロッキングオリゴヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド被覆表面は、配列決定装置の使用者などの使用者によって調製され得る。オリゴヌクレオチド被覆表面にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドにカップリングされた複数のブロッキングオリゴヌクレオチドは、配列決定装置の使用者などの使用者によって除去され得る。例えば、オリゴヌクレオチド被覆表面にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドにカップリングされた複数のブロッキングオリゴヌクレオチドは、ユーザがオリゴヌクレオチド被覆表面を使用する直前に(例えば、本明細書中に記載されるように、例えば、配列決定用途のために)ユーザによって除去され得る。 The oligonucleotide-coated surface may be prepared at the manufacturing and/or shipping site. Alternatively, the oligonucleotide-coated surface may be prepared by a user, such as a user of a sequencing device. In some cases, an oligonucleotide-coated surface may be prepared at the manufacturing and/or shipping site, comprising a plurality of blocking oligonucleotides coupled (e.g., hybridized) to a plurality of oligonucleotides coupled to the oligonucleotide-coated surface. Alternatively, an oligonucleotide-coated surface may be prepared by a user, such as a user of a sequencing device. The plurality of blocking oligonucleotides coupled to the plurality of oligonucleotides coupled to the oligonucleotide-coated surface may be removed by a user, such as a user of a sequencing device. For example, the plurality of blocking oligonucleotides coupled to the plurality of oligonucleotides coupled to the oligonucleotide-coated surface may be removed by a user immediately prior to the user using the oligonucleotide-coated surface (e.g., for sequencing applications, as described herein).

オリゴヌクレオチド被覆表面は、1つ以上の用途のために1回以上使用され得る。例えば、オリゴヌクレオチドでコーティングされた表面は、1回の使用のために構成され得る。或いは、オリゴヌクレオチド被覆表面は、同じ及び/又は異なる用途のために複数回使用されるように構成されてもよい。例えば、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、その後の用途で使用するために「再装填」されてもよく、又は表面はきれいに洗浄されてもよく、新しいオリゴヌクレオチドは、その後の用途で使用するために表面にカップリングされてもよい。別の例では、オリゴヌクレオチド被覆表面は、それに結合した1つ以上の異なるオリゴヌクレオチド(例えば、バインダ)を含む1つ以上の異なる領域(例えば、本明細書に記載されるように)を含み得る。1つ以上の異なるオリゴヌクレオチドは、1つ以上の異なる用途での使用のために構成され得る。一例では、オリゴヌクレオチド被覆表面は、第1の領域に結合した第1の複数のオリゴヌクレオチドと、第2の領域に結合した第2の複数のオリゴヌクレオチドとを含み、第1の複数のオリゴヌクレオチドと第2の複数のオリゴヌクレオチドとは異なる核酸配列を有する。第1の複数のオリゴヌクレオチドは、第1の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドに少なくとも部分的にハイブリダイズするように構成されてもよく、第2の複数のオリゴヌクレオチドは、第2の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドに少なくとも部分的にハイブリダイズするように構成されてもよく、第1の複数のブロッキングオリゴヌクレオチド及び第2の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドは、異なる核酸配列を有する。表面にカップリングされた第1の複数のオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした第1の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドは、第1の刺激(例えば、本明細書に記載されるように、)を加えると除去可能であってもよく、表面にカップリングされた第2の複数のオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした第2の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドは、第2の刺激を加えると除去可能であってもよく、第2の刺激は第1の刺激とは異なる。したがって、第1及び第2の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドをオリゴヌクレオチド被覆表面(例えば、同じ時間又は異なる時間に)に提供して、二重処理表面を提供することができる。表面にカップリングされた第1の複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした第1の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドを、第1の刺激の適用によって除去して(例えば、第1の記憶期間の後に)、第1の領域にカップリングされた第1の複数のオリゴヌクレオチドが、第1の配列決定アッセイなどの第1の適用に自由に関与することができるようにしてもよい。第1の刺激の適用は、第2の領域にカップリングされた第2の複数のオリゴヌクレオチドにカップリングされた第2の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドに影響を与えなくてもよい。したがって、表面にカップリングされた第2の複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした第2の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドは、第1の塗布の期間中保持され得る。表面にカップリングされた第2の複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした第2の複数のブロッキングオリゴヌクレオチドを、第2の刺激の適用によって除去して(例えば、第2の保管期間の後に)、第2の領域にカップリングされた第2の複数のオリゴヌクレオチドが、第2のシーケンシングアッセイなどの第2の適用に自由に関与することができるようにしてもよい。 An oligonucleotide-coated surface may be used one or more times for one or more applications. For example, a surface coated with oligonucleotides may be configured for a single use. Alternatively, an oligonucleotide-coated surface may be configured to be used multiple times for the same and/or different applications. For example, oligonucleotides coupled to a surface may be "reloaded" for use in a subsequent application, or the surface may be washed clean and new oligonucleotides may be coupled to the surface for use in a subsequent application. In another example, an oligonucleotide-coated surface may include one or more different regions (e.g., as described herein) that include one or more different oligonucleotides (e.g., binders) bound thereto. The one or more different oligonucleotides may be configured for use in one or more different applications. In one example, an oligonucleotide-coated surface includes a first plurality of oligonucleotides bound to a first region and a second plurality of oligonucleotides bound to a second region, the first plurality of oligonucleotides and the second plurality of oligonucleotides having different nucleic acid sequences. The first plurality of oligonucleotides may be configured to at least partially hybridize to the first plurality of blocking oligonucleotides, and the second plurality of oligonucleotides may be configured to at least partially hybridize to the second plurality of blocking oligonucleotides, where the first plurality of blocking oligonucleotides and the second plurality of blocking oligonucleotides have different nucleic acid sequences. The first plurality of blocking oligonucleotides hybridized to the first plurality of oligonucleotides coupled to the surface may be removable upon application of a first stimulus (e.g., as described herein), and the second plurality of blocking oligonucleotides hybridized to the second plurality of oligonucleotides coupled to the surface may be removable upon application of a second stimulus, where the second stimulus is different from the first stimulus. Thus, the first and second plurality of blocking oligonucleotides can be provided to an oligonucleotide-coated surface (e.g., at the same time or at different times) to provide a dual-treated surface. The first plurality of blocking oligonucleotides hybridized to the oligonucleotides of the first plurality of oligonucleotides coupled to the surface may be removed by application of a first stimulus (e.g., after a first storage period) so that the first plurality of oligonucleotides coupled to the first region are free to participate in a first application, such as a first sequencing assay. Application of the first stimulus may not affect the second plurality of blocking oligonucleotides coupled to the second plurality of oligonucleotides coupled to the second region. Thus, the second plurality of blocking oligonucleotides hybridized to the oligonucleotides of the second plurality of oligonucleotides coupled to the surface may be retained during the first application. The second plurality of blocking oligonucleotides hybridized to the oligonucleotides of the second plurality of oligonucleotides coupled to the surface may be removed by application of a second stimulus (e.g., after a second storage period) so that the second plurality of oligonucleotides coupled to the second region are free to participate in a second application, such as a second sequencing assay.

オリゴヌクレオチドは、例えば、非特異的相互作用(例えば、親水性相互作用、疎水性相互作用、静電相互作用、物理的相互作用(例えば、ピラーへの接着又はウェル内の沈降)などのうちの1つ以上)又は特異的相互作用(例えば、本明細書に記載されるように)を含む任意の有用な機構を介してオリゴヌクレオチド被覆表面にカップリングされ得る。 Oligonucleotides can be coupled to the oligonucleotide-coated surface via any useful mechanism, including, for example, nonspecific interactions (e.g., one or more of hydrophilic interactions, hydrophobic interactions, electrostatic interactions, physical interactions (e.g., adhesion to pillars or sedimentation in a well), etc.) or specific interactions (e.g., as described herein).

オリゴヌクレオチドは、オリゴヌクレオチド被覆表面にランダム又は半ランダムにカップリングされ得る。或いは、オリゴヌクレオチドを所定のパターン(例えば、本明細書に記載されるように、)でオリゴヌクレオチド被覆表面にカップリングさせてもよい。幾つかの場合、オリゴヌクレオチド被覆表面を含む基板は、1つ以上の異なるバインダ(例えば、複数のオリゴヌクレオチドで分散されるか、又は基板の異なる領域に配置される)を含み得る。例えば、オリゴヌクレオチド被覆表面を含む基板は、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドの第1のセットと、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドの第2のセットとを含んでもよく、オリゴヌクレオチドの第1のセットのオリゴヌクレオチドは、オリゴヌクレオチドの第2のセットのオリゴヌクレオチドの核酸配列とは異なる核酸配列を有する。一例において、オリゴヌクレオチドの第1のセットのオリゴヌクレオチドは、第1の核酸配列を含んでもよく、オリゴヌクレオチドの第2のセットのオリゴヌクレオチドは、第1の核酸配列とは異なる第2の核酸配列を含み得る。幾つかの場合、オリゴヌクレオチドの第1のセットのオリゴヌクレオチド及びオリゴヌクレオチドの第2のセットのオリゴヌクレオチドは、ポリ(T)配列などの共通の第3の核酸配列を含み得る。 The oligonucleotides may be coupled to the oligonucleotide-coated surface in a random or semi-random manner. Alternatively, the oligonucleotides may be coupled to the oligonucleotide-coated surface in a predetermined pattern (e.g., as described herein). In some cases, the substrate comprising the oligonucleotide-coated surface may include one or more different binders (e.g., dispersed in a plurality of oligonucleotides or disposed in different regions of the substrate). For example, the substrate comprising the oligonucleotide-coated surface may include a first set of oligonucleotides coupled to the surface and a second set of oligonucleotides coupled to the surface, where the oligonucleotides of the first set of oligonucleotides have a nucleic acid sequence that is different from the nucleic acid sequence of the oligonucleotides of the second set of oligonucleotides. In one example, the oligonucleotides of the first set of oligonucleotides may include a first nucleic acid sequence, and the oligonucleotides of the second set of oligonucleotides may include a second nucleic acid sequence that is different from the first nucleic acid sequence. In some cases, the oligonucleotides of the first set of oligonucleotides and the oligonucleotides of the second set of oligonucleotides may include a common third nucleic acid sequence, such as a poly(T) sequence.

オリゴヌクレオチドは、基板の表面に固定された1つ以上の粒子にカップリングされてもよい。例えば、基板の表面は、それに固定された複数の粒子(例えば、ビーズ)(例えば、本明細書に記載されるように)を含んでもよく、複数の粒子は、それに結合した複数のオリゴヌクレオチドを含む。場合により、各粒子は、それにカップリングされた異なる複数のオリゴヌクレオチド(例えば、異なる粒子にカップリングされた別の複数のオリゴヌクレオチドの核酸配列とは異なる核酸配列を含む複数のオリゴヌクレオチド)を含む。例えば、基板の表面に対する複数の粒子の各粒子は、それに結合した複数のオリゴヌクレオチドを含んでもよく、所定の粒子に結合したオリゴヌクレオチドの全てが共通のバーコード配列を含み、複数の粒子の各異なる粒子に結合した各複数のオリゴヌクレオチドが異なるバーコード配列を含む(例えば、本明細書に記載されるように)。 The oligonucleotides may be coupled to one or more particles immobilized on the surface of the substrate. For example, the surface of the substrate may include a plurality of particles (e.g., beads) immobilized thereon (e.g., as described herein), the plurality of particles including a plurality of oligonucleotides bound thereto. Optionally, each particle includes a different plurality of oligonucleotides coupled thereto (e.g., a plurality of oligonucleotides including a nucleic acid sequence that differs from the nucleic acid sequence of another plurality of oligonucleotides coupled to a different particle). For example, each particle of the plurality of particles on the surface of the substrate may include a plurality of oligonucleotides bound thereto, with all of the oligonucleotides bound to a given particle including a common barcode sequence, and each plurality of oligonucleotides bound to each different particle of the plurality of particles including a different barcode sequence (e.g., as described herein).

オリゴヌクレオチド被覆表面は、それにカップリングされた任意の有用な数のオリゴヌクレオチドを含み得る(例えば、本明細書に記載されるように)。例えば、オリゴヌクレオチド被覆表面は、少なくとも10、100、1,000、1万、10万、100万、1000万、1億個以上のオリゴヌクレオチドを含み得る。幾つかの場合、オリゴヌクレオチド被覆表面は、複数の異なる複数のオリゴヌクレオチドを含む複数の領域を含み、これらの異なる複数のオリゴヌクレオチドは、同じ又は異なる核酸配列を有してもよく、同じ又は異なる数のオリゴヌクレオチドを含み得る。例えば、オリゴヌクレオチド被覆表面は、第1の複数のオリゴヌクレオチドを含む第1の領域と、第2の複数のオリゴヌクレオチドを含む第2の領域とを含んでもよく、第1の複数のオリゴヌクレオチド及び/又は第2の複数のオリゴヌクレオチドは、少なくとも10、100、1000、1万、10万、100万、1000万、1億個、又はそれ以上のオリゴヌクレオチドを含む。表面の領域に結合したオリゴヌクレオチドの密度は、例えば、少なくとも約1,000分子/mm、例えば少なくとも約1万分子/mm、10万分子/mm、100万分子/mm、1000万分子/mm以上であり得る。表面に結合したオリゴヌクレオチドの密度は、領域によって異なり得る。例えば、表面は、それに結合した第1の密度のオリゴヌクレオチドを含む第1の領域と、それに結合した第2の密度のオリゴヌクレオチドを含む第2の領域とを含んでもよく、第1の密度は第2の密度よりも高い。 The oligonucleotide-coated surface may comprise any useful number of oligonucleotides coupled thereto (e.g., as described herein). For example, the oligonucleotide-coated surface may comprise at least 10, 100, 1,000, 10,000, 10,000, 1 million, 10 million, 100 million, 100 million, or more oligonucleotides. In some cases, the oligonucleotide-coated surface may comprise a plurality of regions comprising a plurality of different oligonucleotides, where these different oligonucleotides may have the same or different nucleic acid sequences and may comprise the same or different numbers of oligonucleotides. For example, the oligonucleotide-coated surface may comprise a first region comprising a first plurality of oligonucleotides and a second region comprising a second plurality of oligonucleotides, where the first plurality of oligonucleotides and/or the second plurality of oligonucleotides comprise at least 10, 100, 1,000, 10,000, 10,000, 1 million, 10 million, 100 million, 100 million, or more oligonucleotides. The density of oligonucleotides bound to a region of the surface can be, for example, at least about 1,000 molecules/ mm2 , such as at least about 10,000 molecules/ mm2 , 100,000 molecules/ mm2 , 1 million molecules/ mm2 , 10 million molecules/mm2 or more. The density of oligonucleotides bound to the surface can vary from region to region. For example, a surface can include a first region having a first density of oligonucleotides bound thereto and a second region having a second density of oligonucleotides bound thereto, the first density being greater than the second density.

基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、1つ以上の異なる核酸配列を含み得る。例えば、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、バーコード配列、アダプタ配列、プライマー配列(例えば、ユニバーサルプライマー配列)、ポリ(T)配列、ランダムN-mer配列、フローセルアダプタ配列、配列決定プライマー、ユニーク分子識別子、キー配列、インデックス配列、又は任意の他の有用な配列を含み得る。表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドの1つ以上の配列は、特定のサンプル分子又はその集団を捕捉するように構成され得る。幾つかの場合、オリゴヌクレオチド被覆表面は、それにカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドを含んでもよく、複数のオリゴヌクレオチドの各オリゴヌクレオチドは、少なくとも1つの共通又は共有配列を含む。例えば、オリゴヌクレオチド被覆表面又はその所定の領域にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドの各オリゴヌクレオチドは、共通のバーコード配列を含み得る。これに代えて、又はこれに加えて、オリゴヌクレオチド被覆表面又はその所定の領域にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドの各オリゴヌクレオチドは、ポリ(T)配列(例えば、mRNA分子などのポリ(A)配列を含むサンプル核酸分子の捕捉のために)又は別の特異的捕捉配列を含み得る。幾つかの場合、オリゴヌクレオチド被覆表面又はその領域にカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドの各オリゴヌクレオチドは、1つ以上の共通の配列(例えば、本明細書に記載されるように、)及び異なるユニーク分子識別子又はキー配列を含み得る。 The oligonucleotides coupled to the surface of the substrate may include one or more different nucleic acid sequences. For example, the oligonucleotides coupled to the surface of the substrate may include a barcode sequence, an adapter sequence, a primer sequence (e.g., a universal primer sequence), a poly(T) sequence, a random N-mer sequence, a flow cell adapter sequence, a sequencing primer, a unique molecular identifier, a key sequence, an index sequence, or any other useful sequence. The one or more sequences of the oligonucleotides coupled to the surface may be configured to capture a specific sample molecule or population thereof. In some cases, the oligonucleotide-coated surface may include multiple oligonucleotides coupled thereto, each oligonucleotide of the multiple oligonucleotides including at least one common or shared sequence. For example, each oligonucleotide of the multiple oligonucleotides coupled to the oligonucleotide-coated surface or a predetermined region thereof may include a common barcode sequence. Alternatively or additionally, each oligonucleotide of the multiple oligonucleotides coupled to the oligonucleotide-coated surface or a predetermined region thereof may include a poly(T) sequence (e.g., for capture of sample nucleic acid molecules including poly(A) sequences, such as mRNA molecules) or another specific capture sequence. In some cases, each oligonucleotide of a plurality of oligonucleotides coupled to an oligonucleotide-coated surface or region thereof may contain one or more common sequences (e.g., as described herein) and a different unique molecular identifier or key sequence.

基板の表面に結合したオリゴヌクレオチドは、任意の有用な長さを有し得る。例えば、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、少なくとも6塩基、例えば7、8、9、10、12、14、16、18、20、25、30、35又はそれ以上の塩基を含み得る。幾つかの場合、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドの塩基の一部のみが、ブロッキング又は他のオリゴヌクレオチドにアクセス可能であり得る。例えば、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドの1つ以上のヌクレオチドは、ブロッキング部分を含んでもよく、及び/又はオリゴヌクレオチドを表面に固定する部分などの他の部分にカップリングされ得る。幾つかの場合、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、1つ以上の可逆的ターミネータを含み得る。 The oligonucleotides attached to the surface of the substrate can have any useful length. For example, the oligonucleotides coupled to the surface of the substrate can include at least 6 bases, such as 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 30, 35 or more bases. In some cases, only a portion of the bases of the oligonucleotides coupled to the surface of the substrate can be accessible to blocking or other oligonucleotides. For example, one or more nucleotides of the oligonucleotides coupled to the surface of the substrate can include a blocking moiety and/or can be coupled to other moieties, such as a moiety that anchors the oligonucleotide to the surface. In some cases, the oligonucleotides coupled to the surface of the substrate can include one or more reversible terminators.

同様に、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、任意の有用な長さを有し得る。例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、少なくとも6塩基、例えば7、8、9、10、12、14、16、18、20、25、30、35又はそれ以上の塩基を含み得る。幾つかの場合、ブロッキングオリゴヌクレオチドの塩基の一部のみが、オリゴヌクレオチド被覆表面に結合したオリゴヌクレオチドにハイブリダイズするために利用可能であり得る。例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドの1つ又はそれを超えるヌクレオチドは、ブロッキング部分を含んでもよく、及び/又は他の部分にカップリングされ得る。幾つかの場合、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、実質的に不活性又は非反応性(例えば、緩衝溶液中で)であり得る1つ以上の基を含み得る。幾つかの場合、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、1つ以上の可逆的ターミネータを含み得る。 Similarly, the blocking oligonucleotide may have any useful length. For example, the blocking oligonucleotide may contain at least 6 bases, e.g., 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 30, 35 or more bases. In some cases, only a portion of the bases of the blocking oligonucleotide may be available to hybridize to an oligonucleotide bound to an oligonucleotide coated surface. For example, one or more nucleotides of the blocking oligonucleotide may comprise a blocking moiety and/or may be coupled to another moiety. In some cases, the blocking oligonucleotide may contain one or more groups that may be substantially inert or non-reactive (e.g., in a buffer solution). In some cases, the blocking oligonucleotide may contain one or more reversible terminators.

基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、任意の有用な組成を有し得る。表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、ヌクレオチド、ヌクレオチド類似体、非標準ヌクレオチド、及び/又は修飾類似体(例えば、本明細書に記載されるように)を含み得る。例えば、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、DNAヌクレオチド、RNAヌクレオチド、及び/又はそれらの混合物を含み得る。同様に、表面にカップリングされたブロッキングオリゴヌクレオチドは、基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドに完全に又は部分的に相補的な核酸配列を含む限り、任意の有用な組成物を有し得る。ブロッキングオリゴヌクレオチドは、DNAヌクレオチド、RNAヌクレオチド、及び/又はそれらの混合物を含み得る。一例では、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、DNAヌクレオチドを含み、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドに部分的又は完全にハイブリダイズするように構成されたブロッキングオリゴヌクレオチドは、DNAヌクレオチドを含む。別の例では、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、RNAヌクレオチドを含み、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドに部分的又は完全にハイブリダイズするように構成されたブロッキングオリゴヌクレオチドは、RNAヌクレオチドを含む。 The oligonucleotides coupled to the surface of the substrate can have any useful composition. The oligonucleotides coupled to the surface can include nucleotides, nucleotide analogs, non-standard nucleotides, and/or modified analogs (e.g., as described herein). For example, the oligonucleotides coupled to the surface can include DNA nucleotides, RNA nucleotides, and/or mixtures thereof. Similarly, the blocking oligonucleotides coupled to the surface can have any useful composition, so long as they include a nucleic acid sequence that is fully or partially complementary to the oligonucleotides coupled to the surface of the substrate. The blocking oligonucleotides can include DNA nucleotides, RNA nucleotides, and/or mixtures thereof. In one example, the oligonucleotides coupled to the surface include DNA nucleotides, and the blocking oligonucleotides configured to hybridize partially or completely to the oligonucleotides coupled to the surface include DNA nucleotides. In another example, the oligonucleotides coupled to the surface include RNA nucleotides, and the blocking oligonucleotides configured to hybridize partially or completely to the oligonucleotides coupled to the surface include RNA nucleotides.

表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドは、アダプタ又はその相補体を含み得る。例えば、オリゴヌクレオチドは、サンプル核酸分子(例えば、一本鎖サンプルRNA分子などの一本鎖サンプル核酸分子)に結合したアダプタの配列に相補的な配列を含み得る。アダプタは、一本鎖アダプタであってもよく、任意の有用な組成を有してもよい。例えば、アダプタは、DNAヌクレオチド、RNAヌクレオチド、又はそれらの組合せを含み得る。アダプタは、任意の有用な長さ及び他の特性を有することができる。アダプタは、オリゴヌクレオチドが結合している表面から遠位にあるオリゴヌクレオチドの末端に配置され得る。アダプタは、バーコード配列(例えば、本明細書に記載されるように)を含むことができる。 The oligonucleotide coupled to the surface may include an adaptor or its complement. For example, the oligonucleotide may include a sequence that is complementary to the sequence of an adaptor bound to a sample nucleic acid molecule (e.g., a single-stranded sample nucleic acid molecule, such as a single-stranded sample RNA molecule). The adaptor may be a single-stranded adaptor and may have any useful composition. For example, the adaptor may include DNA nucleotides, RNA nucleotides, or a combination thereof. The adaptor may have any useful length and other properties. The adaptor may be located at the end of the oligonucleotide that is distal from the surface to which the oligonucleotide is bound. The adaptor may include a barcode sequence (e.g., as described herein).

表面及び/又はブロッキングオリゴヌクレオチドにカップリングされたオリゴヌクレオチドは、ターミネータ(例えば、可逆的ターミネータ)、ブロッキング部分、又は標識もしくはレポーター部分などの機能的特徴を含み得る。例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドは、蛍光標識(例えば、本明細書中に記載されるような色素)などの標識部分を含み得る。標識部分又は他の機能的特徴は、リンカー部分を介してオリゴヌクレオチドのヌクレオチドに連結され得る。例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドのヌクレオチドは、リンカー部分を介してヌクレオチドの塩基に連結された標識部分(例えば、色素)を含み得る。ヌクレオチドは、ブロッキングオリゴヌクレオチドの末端に配置され得る。これに代えて、又はこれに加えて、ブロッキングオリゴヌクレオチドのヌクレオチドは、ターミネータ(例えば、可逆的ターミネータ)を含み得る。ターミネータは、リンカー部分を介してヌクレオチドの糖に連結され得る。ヌクレオチドは、ブロッキングオリゴヌクレオチドの末端に配置され得る。そのような機能的特徴は、ブロッキングオリゴヌクレオチドと基板の表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドとの間の相互作用の制御を容易にし、及び/又はブロッキングオリゴヌクレオチドが表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした場所を同定するための機構を提供し得る。代替において、又は加えて、表面にカップリングされるオリゴヌクレオチドは、標識又はレポーター部分を含む場合があり、この標識又はレポーター部分は、オリゴヌクレオチドがカップリングされていないときには第1の信号を、オリゴヌクレオチドがブロッキングオリゴヌクレオチドにカップリングされているときには第2の信号を放出する場合がある。例えば、第2の信号は、第1の信号に対して減衰、減少、クエンチ、又は増幅されてもよい。幾つかの場合、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドがブロッキングオリゴヌクレオチドにハイブリダイズすると、検出可能な信号が標識又はレポーター部分によって放出されない場合がある。このようにして、表面にカップリングしたオリゴヌクレオチドとブロッキングオリゴヌクレオチドとの間のカップリングをモニターすることができる(例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドのブロッキング効率を測定するために)。例えば、表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドはそれぞれ、オリゴヌクレオチドが「遊離」しているときに信号を放出する色素を含んでいてもよく、この信号は、オリゴヌクレオチドが(例えば、ブロッキングオリゴヌクレオチドにハイブリダイズした)「ブロックされている」ときに激しく減衰される。ブロッキングオリゴヌクレオチドを提供する前後に表面を光学的に調べることによって、ブロッキングオリゴヌクレオチドのブロッキング効率(したがって、処理表面の汚染耐性)を測定することができる。場合によっては、表面の異なる領域(例えば、表面の異なる領域にカップリングされ得る異なる核酸配列を有するオリゴヌクレオチドの場合)に異なる蛍光色素を使用することができる。 The oligonucleotides coupled to the surface and/or blocking oligonucleotides may include functional features such as terminators (e.g., reversible terminators), blocking moieties, or label or reporter moieties. For example, the blocking oligonucleotides may include a label moiety such as a fluorescent label (e.g., a dye as described herein). The label moiety or other functional feature may be linked to the nucleotide of the oligonucleotide through a linker moiety. For example, the nucleotide of the blocking oligonucleotide may include a label moiety (e.g., a dye) linked to the base of the nucleotide through a linker moiety. The nucleotide may be located at the end of the blocking oligonucleotide. Alternatively, or in addition, the nucleotide of the blocking oligonucleotide may include a terminator (e.g., a reversible terminator). The terminator may be linked to the sugar of the nucleotide through a linker moiety. The nucleotide may be located at the end of the blocking oligonucleotide. Such functional features may facilitate control of the interaction between the blocking oligonucleotide and the oligonucleotide coupled to the surface of the substrate and/or provide a mechanism for identifying where the blocking oligonucleotide has hybridized to the oligonucleotide coupled to the surface. Alternatively or in addition, the oligonucleotides coupled to the surface may contain a label or reporter moiety that emits a first signal when the oligonucleotide is not coupled and a second signal when the oligonucleotide is coupled to a blocking oligonucleotide. For example, the second signal may be attenuated, reduced, quenched, or amplified relative to the first signal. In some cases, when the oligonucleotide coupled to the surface hybridizes to the blocking oligonucleotide, no detectable signal may be emitted by the label or reporter moiety. In this way, the coupling between the oligonucleotide coupled to the surface and the blocking oligonucleotide may be monitored (e.g., to measure the blocking efficiency of the blocking oligonucleotide). For example, each of the oligonucleotides coupled to the surface may contain a dye that emits a signal when the oligonucleotide is "free", and this signal is severely attenuated when the oligonucleotide is "blocked" (e.g., hybridized to the blocking oligonucleotide). The blocking efficiency of the blocking oligonucleotide (and therefore the resistance to contamination of the treated surface) can be measured by optically examining the surface before and after providing the blocking oligonucleotide. In some cases, different fluorescent dyes can be used on different regions of the surface (e.g., in the case of oligonucleotides with different nucleic acid sequences that can be coupled to different regions of the surface).

複数のオリゴヌクレオチドが固定されて成る及び複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドにカップリングされた複数のブロッキングオリゴヌクレオチドを含む処理表面は、任意の程度の「汚染耐性」を有し得る。複数のブロッキングオリゴヌクレオチドのブロッキングオリゴヌクレオチドにカップリングされた複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドのパーセンテージは、処理表面の汚染に対する耐性を示し得る。幾つかの場合、複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドの少なくとも50%が、ブロッキングオリゴヌクレオチドにカップリングされ得る。例えば、複数のオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチドの少なくとも55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%又はそれ以上が、ブロッキングオリゴヌクレオチドにカップリングされ得る。表面にカップリングされたオリゴヌクレオチドとブロッキングオリゴヌクレオチドとの間のカップリングは、光学検出(例えば、本明細書に記載されるように)又は任意の他の有用な方法によって監視され得る。 A treated surface comprising a plurality of oligonucleotides immobilized thereon and a plurality of blocking oligonucleotides coupled to the oligonucleotides of the plurality of oligonucleotides may have any degree of "resistance to contamination." The percentage of the oligonucleotides of the plurality of oligonucleotides coupled to the blocking oligonucleotides of the plurality of blocking oligonucleotides may indicate the resistance of the treated surface to contamination. In some cases, at least 50% of the oligonucleotides of the plurality of oligonucleotides may be coupled to the blocking oligonucleotides. For example, at least 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more of the oligonucleotides of the plurality of oligonucleotides may be coupled to the blocking oligonucleotides. Coupling between the oligonucleotides coupled to the surface and the blocking oligonucleotides may be monitored by optical detection (e.g., as described herein) or any other useful method.

図38A~図38Dは、ブロッキングオリゴヌクレオチド方式を示す。図38Aでは、結合オリゴヌクレオチドを含む基板が提供される。図38Bでは、結合したオリゴヌクレオチドを、ブロッキングオリゴヌクレオチド(例えば、本明細書に記載されるように)を使用してブロックする。図38Cに示すように、ブロッキングオリゴヌクレオチドが結合オリゴヌクレオチドにカップリングされている間、汚染核酸分子は結合オリゴヌクレオチドに結合することができない。図38Dは、熱変性、化学変性、化学分解、及び酵素分解を含む様々な機構を使用したブロッキングオリゴヌクレオチドの除去を示す。ブロッキングオリゴヌクレオチドが除去された後、関連する標的核酸分子(例えば、配列決定などの様々な用途のためのサンプルから)は、基板に結合したオリゴヌクレオチド(例えば、本明細書に記載の標的核酸分子に少なくとも部分的に相補的な配列を含む基板結合オリゴヌクレオチド)に結合することができる。 Figures 38A-D show a blocking oligonucleotide approach. In Figure 38A, a substrate is provided that includes a binding oligonucleotide. In Figure 38B, the bound oligonucleotide is blocked using a blocking oligonucleotide (e.g., as described herein). As shown in Figure 38C, while the blocking oligonucleotide is coupled to the binding oligonucleotide, contaminating nucleic acid molecules cannot bind to the binding oligonucleotide. Figure 38D shows the removal of the blocking oligonucleotide using various mechanisms, including thermal denaturation, chemical denaturation, chemical degradation, and enzymatic degradation. After the blocking oligonucleotide is removed, relevant target nucleic acid molecules (e.g., from samples for various applications such as sequencing) can bind to the substrate-bound oligonucleotides (e.g., substrate-bound oligonucleotides that include sequences at least partially complementary to the target nucleic acid molecules described herein).

一態様では、本開示は、核酸分子でコーティングされた表面を含む基板を保管する方法を提供する。固定された核酸分子の第1のセットを含む表面を有する基板が提供され得る。核酸分子の第1のセットの核酸分子は、1つ以上の核酸サンプル(例えば、配列決定のための核酸サンプル)に由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され得る。核酸分子の第1のセットを含む表面を含む基板は、核酸分子の第1のセットの核酸分子の少なくとも70%(例えば、少なくとも75%、80%、85%、90%、又はそれ以上)が核酸分子の第2のセットの核酸分子にハイブリダイズし得る処理表面を得るのに十分な条件下で、核酸分子の第2のセットと接触させることができ、核酸分子の第2のセットはサンプル核酸分子ではない。核酸分子の第2のセットの過剰な核酸分子を洗い流すことができる。処理表面を有する基板は、少なくとも1時間、6時間、12時間、24時間、2日間又はそれ以上などの期間保管され得る。処理表面は、任意の有用な条件下(例えば、本明細書に記載されるように、)で保管され得る。処理表面の保管中、核酸分子の第2のセットの核酸分子にハイブリダイズする核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、別の核酸分子にハイブリダイズしなくてもよい。 In one aspect, the disclosure provides a method of storing a substrate comprising a surface coated with nucleic acid molecules. A substrate having a surface comprising a first set of immobilized nucleic acid molecules may be provided. The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples (e.g., nucleic acid samples for sequencing). The substrate comprising a surface comprising the first set of nucleic acid molecules may be contacted with a second set of nucleic acid molecules under conditions sufficient to obtain a treated surface in which at least 70% (e.g., at least 75%, 80%, 85%, 90% or more) of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may hybridize to the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules, and the second set of nucleic acid molecules are not sample nucleic acid molecules. Excess nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules may be washed away. The substrate having the treated surface may be stored for a period of at least 1 hour, 6 hours, 12 hours, 24 hours, 2 days or more, etc. The treated surface may be stored under any useful conditions (e.g., as described herein). During storage of the treated surface, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules that hybridizes to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules may not hybridize to another nucleic acid molecule.

核酸分子の第2のセットは、溶液中で基板の表面に提供され得る。核酸分子の第2のセットの各核酸分子は、核酸分子の第1のセットの配列に実質的に相補的な配列を含み得る。核酸分子の第1のセットの配列は、少なくとも6塩基、例えば少なくとも10塩基、20塩基、又はそれ以上を含み得る。核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、少なくとも6塩基、例えば少なくとも10塩基、20塩基、又はそれ以上を含み得る。核酸分子の第1のセット及び/又は核酸分子の第2のセットは、DNAヌクレオチド、RNAヌクレオチド、又はそれらの組合せを含み得る。核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、同じ核酸配列を含み得る。幾つかの場合、核酸分子の第1のセットは、1つ以上の異なる核酸配列を含み得る。核酸分子の第1のセットは、第1の核酸配列を含む核酸分子の第1のサブセットと、第2の核酸配列を含む核酸分子の第2のサブセットとを含んでもよく、第1及び第2の核酸配列は異なる。核酸分子の第1のサブセット及び核酸分子の第2のサブセットは両方とも、第3の核酸配列を含み得る。第3の核酸配列は、ポリ(T)配列を含み得る。 The second set of nucleic acid molecules may be provided on the surface of the substrate in solution. Each nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules may comprise a sequence substantially complementary to the sequence of the first set of nucleic acid molecules. The sequence of the first set of nucleic acid molecules may comprise at least 6 bases, e.g., at least 10 bases, 20 bases, or more. Each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules may comprise at least 6 bases, e.g., at least 10 bases, 20 bases, or more. The first set of nucleic acid molecules and/or the second set of nucleic acid molecules may comprise DNA nucleotides, RNA nucleotides, or a combination thereof. Each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules may comprise the same nucleic acid sequence. In some cases, the first set of nucleic acid molecules may comprise one or more different nucleic acid sequences. The first set of nucleic acid molecules may comprise a first subset of nucleic acid molecules comprising a first nucleic acid sequence and a second subset of nucleic acid molecules comprising a second nucleic acid sequence, where the first and second nucleic acid sequences are different. Both the first subset of nucleic acid molecules and the second subset of nucleic acid molecules may comprise a third nucleic acid sequence. The third nucleic acid sequence may include a poly(T) sequence.

核酸分子の第1のセットの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で表面に固定され得る。独立してアドレス可能な位置は、実質的に平面であってもよく、1つ以上のウェルを含んでもよい。核酸分子の第1のセットの核酸分子は、所定のパターンに従って基板の表面に固定され得る。表面上の核酸分子の第1のセットの密度は、少なくとも1万分子/mm、例えば少なくとも10万、100万、1000万、又はそれ以上の分子/mmであり得る。基板の表面は、実質的に平面であってもよい。基板は、基板に固定された1つ以上の粒子を含み得る。 The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be immobilized on a surface at independently addressable locations. The independently addressable locations may be substantially planar and may comprise one or more wells. The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be immobilized on a surface of a substrate according to a predetermined pattern. The density of the first set of nucleic acid molecules on the surface may be at least 10,000 molecules/ mm2 , such as at least 100,000, 1 million, 10 million, or more molecules/ mm2 . The surface of the substrate may be substantially planar. The substrate may comprise one or more particles immobilized thereon.

この方法は、処理表面の保管期間の後、処理表面から核酸分子の第2のセットの核酸分子を除去することを更に含み得る。核酸分子は、例えば、酵素分解によって、又は化学的もしくは熱的刺激(例えば、水酸化ナトリウムなどの化学刺激の適用)による変性によって除去され得る。これらの核酸分子を除去した後、表面に固定された核酸分子の第1のセットは、例えば、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型(SNP)遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析、又はそれらの組合せに使用され得る。 The method may further include removing the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules from the treated surface after a storage period of the treated surface. The nucleic acid molecules may be removed, for example, by enzymatic degradation or by denaturation with a chemical or thermal stimulus (e.g., application of a chemical stimulus such as sodium hydroxide). After removing these nucleic acid molecules, the first set of nucleic acid molecules immobilized on the surface may be used, for example, for hybridization capture, single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping, sequencing library capture, synthesis of nucleic acid molecules, on-surface amplification, downstream processing or analysis of the nucleic acid molecules or derivatives thereof, or a combination thereof.

別の態様では、本開示は、核酸処理に使用するための処理表面を有する基板を調製する方法を提供する。処理表面を有する基板が提供されてもよく、その基板は、それに固定された核酸分子の第1のセットを含む。核酸分子の第1のセットの核酸分子の少なくとも70%(例えば、少なくとも80%、85%、90%、95%、又はそれ以上)が、核酸分子の第2のセットの核酸分子にハイブリダイズし得る。核酸分子の第1のセットの核酸分子は、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され得る。核酸分子の第2のセットは、サンプル核酸分子とは異なる。処理された基板を有する基板は、少なくとも1時間、例えば少なくとも6時間、12時間、24時間、2日間又はそれ以上の期間保管されていてもよい。処理表面は、任意の有用な条件下(例えば、本明細書に記載されるように)で保管されていてもよい。処理表面の保管中、核酸分子の第2のセットの核酸分子にハイブリダイズする核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、別の核酸分子にハイブリダイズしなくてもよい。 In another aspect, the disclosure provides a method of preparing a substrate having a treated surface for use in nucleic acid processing. A substrate having a treated surface may be provided, the substrate comprising a first set of nucleic acid molecules immobilized thereon. At least 70% (e.g., at least 80%, 85%, 90%, 95%, or more) of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may hybridize to nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules. The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples. The second set of nucleic acid molecules are different from the sample nucleic acid molecules. The substrate having the treated substrate may be stored for a period of at least 1 hour, e.g., at least 6 hours, 12 hours, 24 hours, 2 days, or more. The treated surface may be stored under any useful conditions (e.g., as described herein). During storage of the treated surface, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules that hybridizes to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules may not hybridize to another nucleic acid molecule.

処理表面からの核酸分子の第2のセットの核酸分子を除去することができる(例えば、本明細書に記載されるように)。例えば、核酸分子は、酵素分解によって、又は化学的もしくは熱的刺激(例えば、水酸化ナトリウムなどの化学刺激の適用)による変性によって、処理表面から除去され得る。これらの核酸分子を除去した後、表面に固定された核酸分子の第1のセットは、例えば、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型(SNP)遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析、又はそれらの組合せに使用され得る。 The nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules from the treated surface can be removed (e.g., as described herein). For example, the nucleic acid molecules can be removed from the treated surface by enzymatic degradation or by denaturation with a chemical or thermal stimulus (e.g., application of a chemical stimulus such as sodium hydroxide). After removing these nucleic acid molecules, the first set of nucleic acid molecules immobilized on the surface can be used, for example, for hybridization capture, single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping, sequencing library capture, synthesis of nucleic acid molecules, on-surface amplification, downstream processing or analysis of the nucleic acid molecules or derivatives thereof, or a combination thereof.

核酸分子の第2のセットの各核酸分子は、核酸分子の第1のセットの配列に実質的に相補的な配列を含み得る。核酸分子の第1のセットの配列は、少なくとも6塩基、例えば少なくとも10塩基、20塩基、又はそれ以上を含み得る。核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、少なくとも6塩基、例えば少なくとも10塩基、20塩基、又はそれ以上を含み得る。核酸分子の第1のセット及び/又は核酸分子の第2のセットは、DNAヌクレオチド、RNAヌクレオチド、又はそれらの組合せを含み得る。核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、同じ核酸配列を含み得る。幾つかの場合、核酸分子の第1のセットは、1つ以上の異なる核酸配列を含み得る。核酸分子の第1のセットは、第1の核酸配列を含む核酸分子の第1のサブセットと、第2の核酸配列を含む核酸分子の第2のサブセットとを含んでもよく、第1及び第2の核酸配列は異なる。核酸分子の第1のサブセット及び核酸分子の第2のサブセットは両方とも、第3の核酸配列を含み得る。第3の核酸配列は、ポリ(T)配列を含み得る。 Each nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules may comprise a sequence substantially complementary to a sequence of the first set of nucleic acid molecules. The sequence of the first set of nucleic acid molecules may comprise at least 6 bases, e.g., at least 10 bases, 20 bases, or more. Each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules may comprise at least 6 bases, e.g., at least 10 bases, 20 bases, or more. The first set of nucleic acid molecules and/or the second set of nucleic acid molecules may comprise DNA nucleotides, RNA nucleotides, or a combination thereof. Each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules may comprise the same nucleic acid sequence. In some cases, the first set of nucleic acid molecules may comprise one or more different nucleic acid sequences. The first set of nucleic acid molecules may comprise a first subset of nucleic acid molecules comprising the first nucleic acid sequence and a second subset of nucleic acid molecules comprising the second nucleic acid sequence, where the first and second nucleic acid sequences are different. Both the first subset of nucleic acid molecules and the second subset of nucleic acid molecules may comprise a third nucleic acid sequence. The third nucleic acid sequence may comprise a poly(T) sequence.

核酸分子の第1のセットの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で表面に固定され得る。独立してアドレス可能な位置は、実質的に平面であってもよく、1つ以上のウェルを含んでもよい。核酸分子の第1のセットの核酸分子は、所定のパターンに従って基板の表面に固定され得る。表面上の核酸分子の第1のセットの密度は、少なくとも1万分子/mm、例えば少なくとも10万、100万、1000万、又はそれ以上の分子/mmであり得る。基板の表面は、実質的に平面であってもよい。基板は、基板に固定された1つ以上の粒子を含み得る。 The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be immobilized on a surface at independently addressable locations. The independently addressable locations may be substantially planar and may comprise one or more wells. The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be immobilized on a surface of a substrate according to a predetermined pattern. The density of the first set of nucleic acid molecules on the surface may be at least 10,000 molecules/ mm2 , such as at least 100,000, 1 million, 10 million, or more molecules/ mm2 . The surface of the substrate may be substantially planar. The substrate may comprise one or more particles immobilized thereon.

別の態様では、本開示は、核酸分子でコーティングされた表面を含む基板を保管する方法であって、固定された核酸分子の第1のセットを含む表面を有する基板を用意することを含む方法を提供する。核酸分子の第1のセットの核酸分子は、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され得る。核酸分子の第1のセットの核酸分子の各核酸分子は、第1の核酸配列を含み得る。核酸分子の第2のセットも提供されてもよく、核酸分子の第2のセットの各核酸分子は、第1の核酸配列に実質的に相補的であり得る第2の核酸配列を含む。核酸分子の第2のセットは、サンプル核酸分子とは異なり得る。核酸分子の第1のセットを含む表面を核酸分子の第2のセットと接触させて、核酸分子の第1のセットの核酸分子の少なくとも70%(例えば、少なくとも75%、80%、85%、90%、95%、又はそれ以上)が核酸分子の第2のセットの核酸分子にハイブリダイズし得る処理表面を生成し得る。核酸分子の第2のセットの核酸分子にハイブリダイズし核酸分子の第1のセットの各核酸分子について、第1の核酸配列を第2の核酸配列にハイブリダイズさせることができる。第2の核酸配列にハイブリダイズした第1の核酸配列は、約40℃~60℃、例えば約50℃~60℃で少なくとも部分的に変性し得る。次いで、処理表面は、ある期間、例えば少なくとも1時間、2時間、6時間、12時間、24時間、2日又はそれを超える期間保管され得る。処理表面は、任意の有用な条件下(例えば、本明細書に記載されるように、)で保管され得る。処理表面の保管中、核酸分子の第2のセットの核酸分子にハイブリダイズする核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、別の核酸分子にハイブリダイズしなくてもよい。 In another aspect, the disclosure provides a method of storing a substrate comprising a surface coated with nucleic acid molecules, the method comprising providing a substrate having a surface comprising a first set of immobilized nucleic acid molecules. The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples. Each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules may comprise a first nucleic acid sequence. A second set of nucleic acid molecules may also be provided, each nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules comprising a second nucleic acid sequence that may be substantially complementary to the first nucleic acid sequence. The second set of nucleic acid molecules may be different from the sample nucleic acid molecules. The surface comprising the first set of nucleic acid molecules may be contacted with the second set of nucleic acid molecules to generate a treated surface in which at least 70% (e.g., at least 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, or more) of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may hybridize to the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules. For each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules that hybridizes to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules, the first nucleic acid sequence can be hybridized to the second nucleic acid sequence. The first nucleic acid sequence hybridized to the second nucleic acid sequence can be at least partially denatured at about 40°C to 60°C, for example, about 50°C to 60°C. The treated surface can then be stored for a period of time, for example at least 1 hour, 2 hours, 6 hours, 12 hours, 24 hours, 2 days or more. The treated surface can be stored under any useful conditions (e.g., as described herein). During storage of the treated surface, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules that hybridizes to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules can be non-hybridized to another nucleic acid molecule.

核酸分子の第2のセットは、溶液中で基板の表面に提供され得る。第1の核酸配列及び第2の核酸配列はそれぞれ、少なくとも6塩基、例えば少なくとも10塩基、20塩基又はそれ以上を含み得る。核酸分子の第2のセットの各核酸分子は、少なくとも6塩基、例えば少なくとも10塩基、20塩基、又はそれ以上を含み得る。同様に、核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、少なくとも6塩基、例えば少なくとも10塩基、20塩基、又はそれ以上を含み得る。核酸分子の第1のセットの所定の核酸分子及び核酸分子の第2のセットの所定の核酸分子は、同じ数のヌクレオチドを含み得る。或いは、核酸分子の第1のセットの所定の核酸分子及び核酸分子の第2のセットの所定の核酸分子は、異なる数のヌクレオチドを含み得る。核酸分子の第1のセット及び/又は核酸分子の第2のセットは、DNAヌクレオチド、RNAヌクレオチド、又はそれらの組合せを含み得る。幾つかの場合、核酸分子の第1のセットは、1つ以上の異なる核酸配列を含み得る。核酸分子の第1のセットは、第1の核酸配列を含む核酸分子の第1のサブセットと、第1及び第3の核酸配列が異なる第3の核酸配列を含む核酸分子の第2のサブセットとを含み得る。核酸分子の第1のサブセット及び核酸分子の第2のサブセットは両方とも第4の核酸配列を含み得る。第4の核酸配列は、ポリ(T)配列を含み得る。 The second set of nucleic acid molecules may be provided on the surface of the substrate in solution. The first and second nucleic acid sequences may each comprise at least 6 bases, e.g., at least 10 bases, 20 bases, or more. Each nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules may comprise at least 6 bases, e.g., at least 10 bases, 20 bases, or more. Similarly, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules may comprise at least 6 bases, e.g., at least 10 bases, 20 bases, or more. A given nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules and a given nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules may comprise the same number of nucleotides. Alternatively, a given nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules and a given nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules may comprise a different number of nucleotides. The first set of nucleic acid molecules and/or the second set of nucleic acid molecules may comprise DNA nucleotides, RNA nucleotides, or a combination thereof. In some cases, the first set of nucleic acid molecules may comprise one or more different nucleic acid sequences. The first set of nucleic acid molecules can include a first subset of nucleic acid molecules that include a first nucleic acid sequence and a second subset of nucleic acid molecules that include a third nucleic acid sequence, where the first and third nucleic acid sequences are different. The first subset of nucleic acid molecules and the second subset of nucleic acid molecules can both include a fourth nucleic acid sequence. The fourth nucleic acid sequence can include a poly(T) sequence.

核酸分子の第1のセットの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で表面に固定され得る。独立してアドレス可能な位置は、実質的に平面であってもよく、1つ以上のウェルを含んでもよい。核酸分子の第1のセットの核酸分子は、所定のパターンに従って基板の表面に固定され得る。表面上の核酸分子の第1のセットの密度は、少なくとも1万分子/mm、例えば少なくとも10万、100万、1000万、又はそれ以上の分子/mmであり得る。基板の表面は、実質的に平面であってもよく、複数のウェルを含んでもよい。基板は、基板に固定された1つ以上の粒子を含み得る。 The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be immobilized on a surface at independently addressable locations. The independently addressable locations may be substantially planar and may comprise one or more wells. The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be immobilized on a surface of a substrate according to a predetermined pattern. The density of the first set of nucleic acid molecules on the surface may be at least 10,000 molecules/ mm2 , such as at least 100,000, 1 million, 10 million, or more molecules/ mm2 . The surface of the substrate may be substantially planar and may comprise a plurality of wells. The substrate may comprise one or more particles immobilized thereon.

この方法は、処理表面の保管期間の後、処理表面から核酸分子の第2のセットの核酸分子を除去することを更に含み得る。核酸分子は、例えば、酵素分解によって、又は化学的もしくは熱的刺激(例えば、水酸化ナトリウムなどの化学刺激の適用)による変性によって除去され得る。核酸分子の第2のセットの核酸分子は、第2の核酸配列とハイブリダイズした前記第1の核酸配列を変性させることによって、例えば処理表面又は処理表面と接触している溶液を約40℃~60℃に加熱することによって、前記処理表面から除去され得る。これらの核酸分子を除去した後、表面に固定された核酸分子の第1のセットは、例えばハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型(SNP)遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析、又はそれらの組合せに使用され得る。 The method may further include removing the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules from the treated surface after a storage period of the treated surface. The nucleic acid molecules may be removed, for example, by enzymatic degradation or by denaturation with a chemical or thermal stimulus (e.g., application of a chemical stimulus such as sodium hydroxide). The nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules may be removed from the treated surface by denaturing the first nucleic acid sequence hybridized to the second nucleic acid sequence, for example, by heating the treated surface or a solution in contact with the treated surface to about 40°C to 60°C. After removing these nucleic acid molecules, the first set of nucleic acid molecules immobilized on the surface may be used, for example, for hybridization capture, single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping, sequencing library capture, synthesis of nucleic acid molecules, on-surface amplification, downstream processing or analysis of the nucleic acid molecules or derivatives thereof, or a combination thereof.

幾つかの場合、単一の核酸分子は、表面に結合した核酸分子とブロッキング核酸分子の両方の役割を果たし得る。例えば、表面に結合した核酸分子は、第1の配列及び第2の配列を含んでもよく、この第2の配列は、第1の配列に相補的であり得る。第2の配列は、第1の配列にハイブリダイズして、表面に固定されたヘアピン分子を提供し得る。そのような方式は、より高いブロッキング効率、したがってより高い汚染耐性を提供することができる。第2の配列を含む核酸分子の部分は、第1の配列を含む核酸分子の固定部分から分離されてもよく(例えば、第1の配列と第2の配列との間に配置された切断部位で分子を切断することによって)、第2の配列を含む核酸分子の部分は、除去され(例えば、変性又は酵素分解を介して)洗い流され得る。 In some cases, a single nucleic acid molecule may serve as both the surface-bound nucleic acid molecule and the blocking nucleic acid molecule. For example, the surface-bound nucleic acid molecule may include a first sequence and a second sequence, where the second sequence may be complementary to the first sequence. The second sequence may hybridize to the first sequence to provide a hairpin molecule immobilized on the surface. Such a scheme may provide higher blocking efficiency and therefore higher resistance to contamination. The portion of the nucleic acid molecule that includes the second sequence may be separated from the immobilized portion of the nucleic acid molecule that includes the first sequence (e.g., by cleaving the molecule at a cleavage site located between the first and second sequences), and the portion of the nucleic acid molecule that includes the second sequence may be removed and washed away (e.g., via denaturation or enzymatic degradation).

したがって、別の態様では、本開示は、核酸分子でコーティングされた表面を含む基板を保管する方法であって、固定された核酸分子の第1のセットを含む表面を有する基板を提供することを含み、核酸分子の第1のセットの核酸分子は、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され得る、方法を提供し得る。核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、第1の核酸配列及び第2の核酸配列を含んでもよく、第2の核酸配列は、第1の核酸配列に実質的に相補的である。第1の配列及び第2の配列はそれぞれ、少なくとも6個の塩基、例えば少なくとも10個の塩基、12個の塩基、15個の塩基、20個の塩基又はそれ以上を含み得る。処理表面は、表面を、核酸分子の第1のセットの核酸分子の第1の核酸配列を核酸分子の第2の核酸配列に結合して固定ヘアピン分子を提供するのに十分な条件に供することによって生成され得る。次いで、処理表面を有する基板は、少なくとも1時間、例えば少なくとも2時間、6時間、12時間、24時間、2日間又はそれ以上の期間保管され得る。処理表面は、任意の有用な条件下(例えば、本明細書に記載されるように、)で保管され得る。処理表面の保管中、核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、別の核酸分子にハイブリダイズしない場合がある。核酸分子の第1のセットの核酸分子の少なくとも70%(例えば、少なくとも75%、80%、85%、90%、95%、又はそれ以上)は、処理表面の保管中に固定ヘアピン分子として存在し得る。 Thus, in another aspect, the disclosure may provide a method of storing a substrate comprising a surface coated with nucleic acid molecules, comprising providing a substrate having a surface comprising a first set of immobilized nucleic acid molecules, the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples. Each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules may comprise a first nucleic acid sequence and a second nucleic acid sequence, the second nucleic acid sequence being substantially complementary to the first nucleic acid sequence. The first sequence and the second sequence may each comprise at least 6 bases, e.g., at least 10 bases, 12 bases, 15 bases, 20 bases or more. The treated surface may be generated by subjecting the surface to conditions sufficient to bind the first nucleic acid sequence of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules to the second nucleic acid sequence of the nucleic acid molecules to provide immobilized hairpin molecules. The substrate with the treated surface may then be stored for a period of at least 1 hour, e.g., at least 2 hours, 6 hours, 12 hours, 24 hours, 2 days or more. The engineered surface can be stored under any useful conditions (e.g., as described herein). During storage of the engineered surface, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules can be non-hybridized to another nucleic acid molecule. At least 70% (e.g., at least 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, or more) of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules can be present as fixed hairpin molecules during storage of the engineered surface.

核酸分子の第1のセットの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で表面に固定され得る。独立してアドレス可能な位置は、実質的に平面であってもよく、1つ以上のウェルを含んでもよい。核酸分子の第1のセットの核酸分子は、所定のパターンに従って基板の表面に固定され得る。表面上の核酸分子の第1のセットの密度は、少なくとも1万分子/mm、例えば少なくとも10万、100万、1000万、又はそれ以上の分子/mmであり得る。基板の表面は、実質的に平面であってもよく、及び/又は複数のウェルを含んでもよい。基板は、基板に固定された1つ以上の粒子を含み得る。 The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be immobilized on a surface at independently addressable locations. The independently addressable locations may be substantially planar and may comprise one or more wells. The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be immobilized on a surface of a substrate according to a predetermined pattern. The density of the first set of nucleic acid molecules on the surface may be at least 10,000 molecules/ mm2 , such as at least 100,000, 1 million, 10 million, or more molecules/ mm2 . The surface of the substrate may be substantially planar and/or may comprise a plurality of wells. The substrate may comprise one or more particles immobilized thereon.

核酸分子の第1のセットは、1つ以上の異なる核酸配列を含み得る。例えば、核酸分子の第1のセットは、第1の核酸配列及び第2の核酸配列を含む核酸分子の第1のサブセットと、第3の核酸配列及び第4の核酸配列を含む核酸分子の第2のサブセットとを含み得る。第3の核酸配列は、第4の核酸配列と実質的に相補的であり得る。第1の核酸配列は、第3及び第4の核酸配列と異なっていてもよい。核酸分子の第1のサブセット及び核酸分子の第2のサブセットは両方とも第5の核酸配列を含んでもよく、この第5の核酸配列はポリ(T)配列を含み得る。 The first set of nucleic acid molecules may include one or more different nucleic acid sequences. For example, the first set of nucleic acid molecules may include a first subset of nucleic acid molecules including a first nucleic acid sequence and a second nucleic acid sequence, and a second subset of nucleic acid molecules including a third nucleic acid sequence and a fourth nucleic acid sequence. The third nucleic acid sequence may be substantially complementary to the fourth nucleic acid sequence. The first nucleic acid sequence may be different from the third and fourth nucleic acid sequences. The first subset of nucleic acid molecules and the second subset of nucleic acid molecules may both include a fifth nucleic acid sequence, and the fifth nucleic acid sequence may include a poly(T) sequence.

この方法は、処理表面を一定期間保管した後、固定ヘアピン分子の第1の配列から第2の配列を分離することを更に含み得る。第1及び第2の配列の分離は、化学的又は熱的刺激(例えば、水酸化ナトリウムなどの化学的刺激)を用いた酵素分解又は変性によって達成され得る。これらの配列を分離した後、表面に固定された核酸分子の第1のセットは、例えば、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型(SNP)遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析、又はそれらの組合せに使用され得る。核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、切断可能な塩基を含み得る。切断可能な塩基は、核酸分子の第1及び第2の配列の間に配置され得る。固定ヘアピン分子の第1及び第2の配列を分離した後、核酸分子を切断可能な塩基で切断し、それによって核酸分子の第2の配列を表面から除去することができる。 The method may further include separating the second sequence from the first sequence of the immobilized hairpin molecules after storing the treated surface for a period of time. Separation of the first and second sequences may be accomplished by enzymatic degradation or denaturation using a chemical or thermal stimulus (e.g., a chemical stimulus such as sodium hydroxide). After separating these sequences, the first set of nucleic acid molecules immobilized on the surface may be used, for example, for hybridization capture, single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping, sequencing library capture, synthesis of nucleic acid molecules, on-surface amplification, downstream processing or analysis of the nucleic acid molecules or derivatives thereof, or combinations thereof. Each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules may include a cleavable base. The cleavable base may be disposed between the first and second sequences of the nucleic acid molecule. After separating the first and second sequences of the immobilized hairpin molecules, the nucleic acid molecules may be cleaved at the cleavable base, thereby removing the second sequence of the nucleic acid molecule from the surface.

本開示はまた、処理表面を含むキット及び処理表面を調製するためのキットを提供する。キットは、処理表面と、処理表面を処理するための1つ以上の試薬(例えば、処理表面からブロッキングオリゴヌクレオチドを除去し、その後の用途で使用するために表面を調製するために)とを含む基板を含み得る。キットは、表面と、基板にカップリングするための複数のオリゴヌクレオチドとを含む基板を含み得る。キットはまた、複数のオリゴヌクレオチドにハイブリダイズするように構成された複数のブロッキングオリゴヌクレオチド、並びにブロッキングオリゴヌクレオチドを除去するため及び/又はその後の用途で使用するために表面を調製するための試薬を含み得る。本明細書で提供されるキットはまた、後続の用途で使用するための試薬、及び/又は基板の表面を保管、調製、非ブロッキング、又は他の方法で利用するための説明書を含み得る。 The present disclosure also provides kits including engineered surfaces and kits for preparing engineered surfaces. The kits may include a substrate including an engineered surface and one or more reagents for treating the engineered surface (e.g., for removing blocking oligonucleotides from the engineered surface and preparing the surface for use in a subsequent application). The kits may include a substrate including a surface and a plurality of oligonucleotides for coupling to the substrate. The kits may also include a plurality of blocking oligonucleotides configured to hybridize to the plurality of oligonucleotides, as well as reagents for removing the blocking oligonucleotides and/or preparing the surface for use in a subsequent application. The kits provided herein may also include reagents for use in subsequent applications and/or instructions for storing, preparing, unblocking, or otherwise utilizing the surface of the substrate.

一態様では、本開示は、処理表面を含む基板を含むキットを提供し、処理表面は、結合した核酸分子の複数の対を含み、複数の対の各対は、第2の核酸分子のセットの第2の核酸分子に少なくとも部分的にハイブリダイズした核酸分子の第1のセットの第1の核酸分子を含む。核酸分子の第1のセットは、表面に固定され得る。核酸分子の第1のセットの核酸分子の少なくとも70%(例えば、75%、80%、85%、90%、95%、又はそれ以上)は、核酸分子の第2のセットの核酸分子と対をなしていてもよい。核酸分子の第1のセットの核酸分子は、核酸分子の第1のセットの核酸分子が核酸分子の第2のセットの核酸分子と対になっていない場合、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され得る。 In one aspect, the disclosure provides a kit including a substrate including an engineered surface, the engineered surface including a plurality of pairs of bound nucleic acid molecules, each pair of the plurality of pairs including a first nucleic acid molecule of a first set of nucleic acid molecules at least partially hybridized to a second nucleic acid molecule of a second set of nucleic acid molecules. The first set of nucleic acid molecules may be immobilized on the surface. At least 70% (e.g., 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or more) of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be paired with a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules. The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be configured to capture a sample nucleic acid molecule from one or more nucleic acid samples if the nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules is not paired with a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules.

処理表面は、少なくとも6時間、12時間、24時間、2日間又はそれ以上の期間保管されてもよい。処理表面は、任意の有用な条件下(例えば、本明細書に記載されるように、)で保管され得る。処理表面の保管中、複数の対の各対中の核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、別の核酸分子(例えば、サンプル核酸分子)にハイブリダイズしなくてもよい。 The treated surface may be stored for at least 6 hours, 12 hours, 24 hours, 2 days, or more. The treated surface may be stored under any useful conditions (e.g., as described herein). During storage of the treated surface, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules in each pair of the plurality of pairs may not hybridize to another nucleic acid molecule (e.g., a sample nucleic acid molecule).

キットは、核酸分子を処理するための1つ以上の試薬を含み得る。例えば、キットは、処理表面から第2の核酸分子を除去するように構成された化学刺激(例えば、水酸化ナトリウム)を更に含むキットを含み得る。 The kit may include one or more reagents for treating the nucleic acid molecule. For example, the kit may include a kit further including a chemical stimulus (e.g., sodium hydroxide) configured to remove the second nucleic acid molecule from the treatment surface.

基板の表面は、実質的に平面であってもよく、及び/又は複数のウェルを含んでもよい。幾つかの場合、基板は、それに固定された1つ以上の粒子(例えば、ビーズ)を含み得る。核酸分子の第1のセットの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で表面に固定され得る。独立してアドレス可能な位置は、実質的に平面であってもよく、及び/又は1つ以上のウェルを含んでもよい。幾つかの場合、表面上の核酸分子の第1のセットの密度は、少なくとも1万分子/mm、例えば少なくとも10万、100万、1000万、又はそれ以上の分子/mmであり得る。核酸分子の第1のセットの核酸分子は、所定のパターンに従って表面に固定されてもよく、又は表面上にランダムに分布していてもよい。 The surface of the substrate may be substantially planar and/or may include a plurality of wells. In some cases, the substrate may include one or more particles (e.g., beads) fixed thereto. The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be fixed to the surface at independently addressable locations. The independently addressable locations may be substantially planar and/or may include one or more wells. In some cases, the density of the first set of nucleic acid molecules on the surface may be at least 10,000 molecules/ mm2 , such as at least 100,000, 1 million, 10 million, or more molecules/ mm2 . The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be fixed to the surface according to a predetermined pattern or may be randomly distributed on the surface.

第2の核酸分子は、第1の核酸分子の配列に実質的に相補的な配列を含み得る。第1の核酸分子及び/又は第2の核酸分子の配列は、少なくとも6塩基、例えば少なくとも10、12、16、20又はそれ以上の塩基を含み得る。幾つかの場合、第1の核酸分子及び第2の核酸分子は、同じ数のヌクレオチドを含み得る。或いは、第1の核酸分子及び第2の核酸分子は、異なる数のヌクレオチドを含み得る。核酸分子の第2のセットの各核酸分子は、少なくとも6個の塩基を含み得る。第1及び/又は核酸分子の第2のセットは、DNAヌクレオチド、RNAヌクレオチド、又はそれらの混合物を含み得る。 The second nucleic acid molecule may comprise a sequence substantially complementary to the sequence of the first nucleic acid molecule. The sequence of the first nucleic acid molecule and/or the second nucleic acid molecule may comprise at least 6 bases, e.g., at least 10, 12, 16, 20 or more bases. In some cases, the first nucleic acid molecule and the second nucleic acid molecule may comprise the same number of nucleotides. Alternatively, the first nucleic acid molecule and the second nucleic acid molecule may comprise a different number of nucleotides. Each nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules may comprise at least 6 bases. The first and/or second set of nucleic acid molecules may comprise DNA nucleotides, RNA nucleotides, or a mixture thereof.

核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、同じ核酸配列を含み得る。或いは、核酸分子の第1のセットは、1つ以上の異なる核酸配列を含み得る。例えば、核酸分子の第1のセットは、第1の核酸配列を含む核酸分子の第1のサブセット及び第2の核酸配列を含む核酸分子の第2のサブセットを含み得る。第1及び第2の核酸配列は異なっていてもよい。核酸分子の第1及び第2のサブセットは両方とも第3の核酸配列を含んでもよく、この第3の核酸配列はポリ(T)配列を含み得る。 Each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules may comprise the same nucleic acid sequence. Alternatively, the first set of nucleic acid molecules may comprise one or more different nucleic acid sequences. For example, the first set of nucleic acid molecules may comprise a first subset of nucleic acid molecules comprising a first nucleic acid sequence and a second subset of nucleic acid molecules comprising a second nucleic acid sequence. The first and second nucleic acid sequences may be different. Both the first and second subsets of nucleic acid molecules may comprise a third nucleic acid sequence, which may comprise a poly(T) sequence.

別の態様では、本開示は、固定された核酸分子の第1のセットを含む表面を含む基板を含むキットを提供し、核酸分子の第1のセットは1つ以上の第1の核酸分子を含む。1つ以上の第1の核酸分子は、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され得る。キットはまた、核酸分子の第2のセットを含む溶液を含んでもよく、核酸分子の第2のセットは1つ以上の第2の核酸分子を含み、1つ以上の第2の核酸分子は前記サンプル核酸分子ではない。核酸分子の第2のセットは、溶液を表面と接触させると、1つ以上の第1の核酸分子(例えば、少なくとも75%、80%、85%、90%、90%、又はそれ以上)の少なくとも70%が核酸分子の第2のセットの第2の核酸分子に結合して、結合核酸分子の1つ以上の対を生成するように選択され得る。1つ以上の対の各対は、(i)核酸分子の第1のセットの第1の核酸分子及び核酸分子の第2のセットの第2の核酸分子、並びに(ii)実質的に相補的な配列の部分を含み得る。1つ以上の対の各対中の核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、別の核酸分子(例えば、処理表面の保管中に)にハイブリダイズしなくてもよい。例えば、対になった核酸分子は、サンプル核酸分子にハイブリダイズしない場合がある。 In another aspect, the disclosure provides a kit comprising a substrate comprising a surface comprising a first set of immobilized nucleic acid molecules, the first set of nucleic acid molecules comprising one or more first nucleic acid molecules. The one or more first nucleic acid molecules may be configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples. The kit may also comprise a solution comprising a second set of nucleic acid molecules, the second set of nucleic acid molecules comprising one or more second nucleic acid molecules, the one or more second nucleic acid molecules being not said sample nucleic acid molecules. The second set of nucleic acid molecules may be selected such that upon contacting the solution with the surface, at least 70% of the one or more first nucleic acid molecules (e.g., at least 75%, 80%, 85%, 90%, 90%, or more) bind to a second nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules to generate one or more pairs of bound nucleic acid molecules. Each pair of the one or more pairs may comprise (i) a first nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules and a second nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules, and (ii) a portion of a substantially complementary sequence. Each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules in each pair of one or more pairs may not hybridize to another nucleic acid molecule (e.g., during storage on the treatment surface). For example, a paired nucleic acid molecule may not hybridize to a sample nucleic acid molecule.

処理表面は、少なくとも6時間、12時間、24時間、2日間又はそれ以上の期間保管されてもよい。処理表面は、任意の有用な条件下(例えば、本明細書に記載されるように、)で保管され得る。 The treated surface may be stored for at least 6 hours, 12 hours, 24 hours, 2 days, or more. The treated surface may be stored under any useful conditions (e.g., as described herein).

キットは、核酸分子を処理するための1つ以上の試薬を含み得る。例えば、キットは、処理表面から第2の核酸分子を除去するように構成された化学刺激(例えば、水酸化ナトリウム)を更に含むキットを含み得る。 The kit may include one or more reagents for treating the nucleic acid molecule. For example, the kit may include a kit further including a chemical stimulus (e.g., sodium hydroxide) configured to remove the second nucleic acid molecule from the treatment surface.

基板の表面は、実質的に平面であってもよく、及び/又は複数のウェルを含んでもよい。幾つかの場合、基板は、それに固定された1つ以上の粒子(例えば、ビーズ)を含み得る。核酸分子の第1のセットの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で表面に固定され得る。独立してアドレス可能な位置は、実質的に平面であってもよく、及び/又は1つ以上のウェルを含んでもよい。幾つかの場合、表面上の核酸分子の第1のセットの密度は、少なくとも1万分子/mm、例えば少なくとも10万、100万、1000万、又はそれ以上の分子/mmであり得る。核酸分子の第1のセットの核酸分子は、所定のパターンに従って表面に固定されてもよく、又は表面上にランダムに分布していてもよい。 The surface of the substrate may be substantially planar and/or may include a plurality of wells. In some cases, the substrate may include one or more particles (e.g., beads) fixed thereto. The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be fixed to the surface at independently addressable locations. The independently addressable locations may be substantially planar and/or may include one or more wells. In some cases, the density of the first set of nucleic acid molecules on the surface may be at least 10,000 molecules/ mm2 , such as at least 100,000, 1 million, 10 million, or more molecules/ mm2 . The nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules may be fixed to the surface according to a predetermined pattern or may be randomly distributed on the surface.

1つ以上の対の各対の実質的に相補的な配列の部分は、1つ以上の第1の核酸分子の第1の核酸分子の第1の配列及び1つ以上の第2の核酸分子の第2の核酸分子の第2の配列を含み得る。第1の配列は、第2の配列と実質的に相補的であり得る。第1及び第2の配列は、それぞれ同じ数の塩基を含み得る。幾つかの場合、第1及び第2の配列はそれぞれ、約6~20塩基を含み得る。1つ以上の第1の核酸分子の第1の核酸分子及び1つ以上の第2の核酸分子の第2の核酸分子は、同じ数のヌクレオチドを含み得る。或いは、1つ以上の第1の核酸分子の第1の核酸分子及び1つ以上の第2の核酸分子の第2の核酸分子は、異なる数のヌクレオチドを含み得る。核酸分子の第2のセットの各核酸分子は、少なくとも6個の塩基を含み得る。第1及び/又は核酸分子の第2のセットは、DNAヌクレオチド、RNAヌクレオチド、又はそれらの混合物を含み得る。第1の核酸分子の核酸分子及び/又は第2の核酸分子の核酸分子の配列は、少なくとも6塩基、例えば少なくとも10、12、16、20又はそれ以上の塩基を含み得る。 The substantially complementary sequence portion of each pair of the one or more pairs may include a first sequence of the first nucleic acid molecule of the one or more first nucleic acid molecules and a second sequence of the second nucleic acid molecule of the one or more second nucleic acid molecules. The first sequence may be substantially complementary to the second sequence. The first and second sequences may each include the same number of bases. In some cases, the first and second sequences may each include about 6-20 bases. The first nucleic acid molecule of the one or more first nucleic acid molecules and the second nucleic acid molecule of the one or more second nucleic acid molecules may include the same number of nucleotides. Alternatively, the first nucleic acid molecule of the one or more first nucleic acid molecules and the second nucleic acid molecule of the one or more second nucleic acid molecules may include a different number of nucleotides. Each nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules may include at least 6 bases. The first and/or second set of nucleic acid molecules may include DNA nucleotides, RNA nucleotides, or a mixture thereof. The sequence of the nucleic acid molecule of the first nucleic acid molecule and/or the nucleic acid molecule of the second nucleic acid molecule can include at least 6 bases, e.g., at least 10, 12, 16, 20 or more bases.

核酸分子の第1のセットの各核酸分子は、同じ核酸配列を含み得る。或いは、核酸分子の第1のセットは、1つ以上の異なる核酸配列を含み得る。例えば、核酸分子の第1のセットは、第1の核酸配列を含む核酸分子の第1のサブセット及び第2の核酸配列を含む核酸分子の第2のサブセットを含み得る。第1及び第2の核酸配列は異なっていてもよい。核酸分子の第1及び第2のサブセットは両方とも第3の核酸配列を含んでもよく、この第3の核酸配列はポリ(T)配列を含み得る。 Each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules may comprise the same nucleic acid sequence. Alternatively, the first set of nucleic acid molecules may comprise one or more different nucleic acid sequences. For example, the first set of nucleic acid molecules may comprise a first subset of nucleic acid molecules comprising a first nucleic acid sequence and a second subset of nucleic acid molecules comprising a second nucleic acid sequence. The first and second nucleic acid sequences may be different. Both the first and second subsets of nucleic acid molecules may comprise a third nucleic acid sequence, which may comprise a poly(T) sequence.

回転する基板を撮像するための光学系
滑らかで安定した回転動作を示す基板の場合、直線動作システムの代わりに回転動作システムを使用して基板を撮像することがより簡単又はより費用効果的であり得る。本明細書で使用される回転動作は、一般に、角度成分φと、主に角度方向φである半径方向成分rとを含む極座標系における動作を指すことができる。従来の光学撮像システムは、高いデューティサイクル及びフィールドポイントごとの最大積分時間を達成するために時間遅延及び積分(TDI)カメラを利用してきた。TDIカメラ(例えば、TDIラインスキャンカメラ)は、電荷結合素子(CCD)カメラと同様の検出原理を使用することができる。CCDカメラと比較して、TDIカメラは、画像がカメラの焦点面を横切るのと同じ速度でセンサにわたって電荷を行ごとにシフトさせることができる。このようにして、TDIカメラは、そうでなければ長い画像露光時間に関連し得るぼけなどのアーチファクトを低減しながら、より長い画像積分時間を可能にすることができる。TDIカメラは、同時に読み出しながら積分を実行することができ、したがって、これらの機能をシリアル方式で実行するカメラよりも高いデューティサイクルを有することができる。積分時間を延長するためのTDIカメラの使用は、蛍光寿命によって信号生成が制限され得るハイスループット蛍光サンプルにとって重要であり得る。例えば、点走査などの代替のイメージング技術は、色素分子の蛍光寿命によって課される制限のために高速に必要とされる限られた量の積分時間の点から十分な数の光子を取得することができない可能性があるため、高スループットシステムでの使用を妨げる可能性がある。
Optical system for imaging a rotating substrate For substrates that exhibit smooth and stable rotational motion, it may be easier or more cost-effective to image the substrate using a rotational motion system instead of a linear motion system. Rotational motion as used herein may generally refer to motion in a polar coordinate system that includes an angular component φ and a radial component r that is primarily in the angular direction φ. Conventional optical imaging systems have utilized time-delay and integration (TDI) cameras to achieve high duty cycles and maximum integration times per field point. TDI cameras (e.g., TDI line-scan cameras) can use detection principles similar to charge-coupled device (CCD) cameras. Compared to CCD cameras, TDI cameras can shift charge row-by-row across the sensor at the same rate that the image traverses the focal plane of the camera. In this way, TDI cameras can enable longer image integration times while reducing artifacts such as blurring that may otherwise be associated with long image exposure times. TDI cameras can perform integration while simultaneously reading out, and therefore can have a higher duty cycle than cameras that perform these functions in a serial manner. The use of a TDI camera to extend integration times can be important for high-throughput fluorescent samples where signal generation may be limited by fluorescence lifetimes. For example, alternative imaging techniques such as point scanning may be unable to acquire a sufficient number of photons from a point for the limited amount of integration time required for high speed due to limitations imposed by the fluorescence lifetimes of dye molecules, thus preventing their use in high-throughput systems.

図8A~図8Dは、ラインスキャンカメラのための例示的な方式を示す。図8Aに示すように、TDIラインスキャンカメラは、2つ以上の垂直に配置された画素の行(例えば、3、4、5、6、7、8、9、10、24、36、48、50、60、72、84、96、100、108、120、128、132、150、200、256、512、1024、2000、2048、4000、4096、8000、8192、12000、16000、16384、又はそれ以上の画素)を含むことができる。カメラ(例えば、開放基板に対するカメラの移動)の動作中、所定の行の各画素からの光電子は、画素行間で蓄積電荷をシフトすることによって所定の行の下の行(例えば、相対的な物体の動きの方向において)に合計され得る。図8B及び図8Cは、カラーラインスキャンカメラで使用するための画素方式を示す。そのようなカメラは、異なる波長の光を検出及び/又は遮断するための異なるカラーフィルタを有する画素の行を含むことができる。例えば、図8Bは、赤色、緑色、及び青色フィルタの行を含む三線画素方式を示す。この三線画素方式は、TDI適用を容易にするために1回又は複数回複製することができる。図8Cは、交互に配置された赤色フィルタ及び青色フィルタの行と緑色フィルタの行とを含む二線画素方式を示す。図8Dは、複数のベイヤーパターン(例えば、青色画素と緑色画素とが交互に並ぶ第1の行と、緑色画素と赤色画素とが交互に並ぶ第2の行とを含む2×2画素アレイ)を含む代替の二線画素方式を示す。三線方式と同様に、二線パターンは、TDI適用を容易にするために1回又は複数回複製することができる。図8B~図8Dに示すカラーラインスキャン方式は、シアン、イエロー、グリーン、及びマゼンタを含む代替の色の組合せで置き換えることができる。赤、緑、青、及びエメラル;シアン、マゼンタ、イエロー、及びホワイト;又は任意の他の色の組合せ、任意の配置(例えば、交互、非交互)である。 8A-8D show an exemplary scheme for a line scan camera. As shown in FIG. 8A, a TDI line scan camera can include two or more vertically arranged rows of pixels (e.g., 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 24, 36, 48, 50, 60, 72, 84, 96, 100, 108, 120, 128, 132, 150, 200, 256, 512, 1024, 2000, 2048, 4000, 4096, 8000, 8192, 12000, 16000, 16384, or more pixels). During operation of the camera (e.g., movement of the camera relative to an open substrate), photoelectrons from each pixel in a given row can be summed to the row below the given row (e.g., in the direction of relative object motion) by shifting the accumulated charge between pixel rows. 8B and 8C show pixel schemes for use in color line scan cameras. Such cameras can include rows of pixels with different color filters for detecting and/or blocking different wavelengths of light. For example, FIG. 8B shows a tri-line pixel scheme including rows of red, green, and blue filters. This tri-line pixel scheme can be replicated one or more times to facilitate TDI applications. FIG. 8C shows a bi-line pixel scheme including rows of alternating red and blue filters and rows of green filters. FIG. 8D shows an alternative bi-line pixel scheme including multiple Bayer patterns (e.g., a 2×2 pixel array including a first row of alternating blue and green pixels and a second row of alternating green and red pixels). As with the tri-line scheme, the bi-line pattern can be replicated one or more times to facilitate TDI applications. The color line scan schemes shown in FIGS. 8B-8D can be replaced with alternative color combinations including cyan, yellow, green, and magenta. Red, green, blue, and emerald; cyan, magenta, yellow, and white; or any other combination of colors, in any arrangement (e.g., alternating, non-alternating).

従来のTDI検出方式は、本明細書に記載の回転核酸配列決定システムなどの回転システムの撮像への適用性が制限され得る。本明細書に記載の回転システムによって生成された湾曲経路などの湾曲経路を走査するとき、TDIセンサは、単一の速度に対して正しい速度で電荷をシフトさせる(一般にクロッキング又はライントリガと呼ばれる)ことしかできない。例えば、TDIセンサは、回転中心から特定の距離に位置する円弧に沿って正しい速度でクロックすることしかできない。回転中心からの距離がより小さい位置は、速すぎる場合があり、回転中心からの距離がより小さい位置は、遅すぎる場合がある。いずれの場合も、回転システムの回転速度とTDIセンサのクロック速度との間の不整合は、回転システムの中心からの位置の距離と共に変化するぼけを引き起こす可能性がある。この効果は、接線速度ブラーと呼ばれることがある。接線速度ぼけは、式(2)によって定義される大きさσの画像歪みを生成することができる。 Conventional TDI detection schemes may have limited applicability to imaging of rotating systems, such as the rotating nucleic acid sequencing system described herein. When scanning a curved path, such as the curved path generated by the rotating system described herein, the TDI sensor can only shift charge at the correct rate for a single speed (commonly referred to as clocking or line triggering). For example, the TDI sensor can only clock at the correct rate along an arc located at a particular distance from the center of rotation. Locations that are closer to the center of rotation may be too fast, and locations that are closer to the center of rotation may be too slow. In either case, a mismatch between the rotation rate of the rotating system and the clock rate of the TDI sensor can cause blurring that varies with the distance of the location from the center of the rotating system. This effect is sometimes referred to as tangential velocity blurring. Tangential velocity blurring can produce an image distortion of magnitude σ defined by equation (2):

(2)

Figure 0007530909000003
(2)
Figure 0007530909000003

ここで、h、w、及びAはそれぞれ、物体平面に投影されたTDIセンサの有効高さ、幅、及び面積である。これらの値は、1つ以上の光学素子(例えば、レンズ、プリズム、ミラーなどである。)を使用して調整することができる。Rは、回転システムの中心からのフィールドの中心の距離である。センサの有効な高さ、幅、及び面積は、それぞれ信号を生成する高さ、幅、及び面積である。蛍光イメージングの場合、センサの有効な高さ、幅、及び面積は、それぞれ、サンプル上の照射領域に対応する高さ、幅、及び面積であり得る。接線速度ぼかし効果に加えて、式(2)は、多くの撮像システムの目標であり得るセンサ面積の増加が、回転システムのTDI撮像のための撮像の複雑さをもたらし得ることを意味する。その結果、従来のTDIシステムは、回転システムを撮像するために小型の画像センサを必要とする可能性があり、したがって、そのようなシステムの同時の高感度及び高スループット撮像には適さない可能性がある。 where h, w, and A are the effective height, width, and area of the TDI sensor projected onto the object plane, respectively. These values can be adjusted using one or more optical elements (e.g., lenses, prisms, mirrors, etc.). R is the distance of the center of the field from the center of the rotating system. The effective height, width, and area of the sensor are the height, width, and area that generate the signal, respectively. For fluorescence imaging, the effective height, width, and area of the sensor may be the height, width, and area that correspond to the illuminated area on the sample, respectively. In addition to the tangential velocity blur effect, equation (2) implies that an increase in sensor area, which may be a goal of many imaging systems, may result in imaging complexity for TDI imaging of rotating systems. As a result, conventional TDI systems may require small image sensors to image rotating systems and therefore may not be suitable for simultaneous high sensitivity and high throughput imaging of such systems.

少なくとも上述の問題に対処することができる回転システムを撮像するためのシステム及び方法が本明細書に記載される。本明細書に記載のシステム及び方法は、より速い撮像時間など、より高い効率から利益を得ることができる。 Described herein are systems and methods for imaging a rotating system that can address at least the problems discussed above. The systems and methods described herein can benefit from greater efficiency, such as faster imaging times.

図9は、基板の回転動作中の基板の連続領域走査のための光学系700を示す。本明細書で使用される「連続領域走査(CAS)」という用語は、一般に、検出平面(焦点面)内の物体の動きを補償する速度でアレイセンサを繰り返し、電子的又は計算的に前進させる(クロック又はトリガする)ことによって、相対動作する物体が撮像される方法を指す。CASは、光学系の視野よりも大きい走査寸法を有する画像を生成することができる。TDI走査は、クロック制御が信号積分中にエリアセンサ上の光電荷をシフトさせることを伴うCASの一例であり得る。TDIセンサの場合、各クロッキングステップにおいて、電荷を1行分シフトさせることができ、最後の行が読み出されてデジタル化される。他のモダリティは、連続的又は段階的な連続走査を合成するために、高速エリア撮像及びデジタルデータの同時付加によって同様の機能を達成することができる。 9 shows an optical system 700 for continuous area scanning of a substrate during rotational motion of the substrate. The term "continuous area scanning (CAS)" as used herein generally refers to a method in which a relative moving object is imaged by repeatedly and electronically or computationally advancing (clocking or triggering) an array sensor at a rate that compensates for the object's motion in the detection plane (focal plane). CAS can produce images with a scan dimension larger than the field of view of the optical system. TDI scanning can be an example of CAS, where clock control involves shifting the photocharge on the area sensor during signal integration. For a TDI sensor, at each clocking step, the charge can be shifted by one row, and the last row is read out and digitized. Other modalities can achieve similar functionality by high speed area imaging and simultaneous addition of digital data to synthesize continuous or stepwise continuous scans.

光学系は、一つ以上のセンサ710を備えてもよい。図9に示すように、センサは、サンプルから光学的に投影された画像を検出することができる。光学系は、図8の文脈で説明した光学素子810などの1つ以上の光学素子を含むことができる。光学素子は、例えば、レンズ、プリズム、ミラー、波長板、フィルタ、減衰器、格子、絞り、ビームスプリッタ、拡散器、偏光子、偏光子除去器、再帰反射器、空間光変調器、又は任意の他の光学素子であってもよい。システムは、少なくとも2個、少なくとも5個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも200個、少なくとも500個、又は少なくとも1,000個のセンサなどの複数のセンサを備えることができる。システムは、少なくとも2個、少なくとも4個、少なくとも8個、少なくとも16個、少なくとも32個、少なくとも64個、少なくとも128個、少なくとも256個、少なくとも512個、又は少なくとも1,024個のセンサを備えることができる。複数のセンサは、同種のセンサであってもよいし、異種のセンサであってもよい。或いは、システムは、最大で約1000、500、200、100、50、20、10、5、2、又はそれより少ないセンサを備えてもよい。或いは、システムは、最大で約1024、512、256、128、64、32、16、8、4、2、又はそれより少ないセンサを備えてもよい。システムは、前述の値のうちの任意の2つによって定義される範囲内にある幾つかのセンサを備えることができる。センサは、画像センサを備えることができる。センサは、CCDカメラを備えることができる。センサは、CMOSカメラを備えてもよい。センサは、TDIカメラ(例えば、TDIラインスキャンカメラ)を備えることができる。センサは、擬似TDI高速フレームレートセンサを備えることができる。センサは、CMOSTDI又はハイブリッドカメラを含むことができる。センサは、単一のパッケージに一体化されてもよい。センサは、単一の半導体基板に一体化されてもよい。システムは、本明細書に記載の任意の光源(図9には示されていない)を更に備えてもよい。 The optical system may include one or more sensors 710. As shown in FIG. 9, the sensor may detect an optically projected image from the sample. The optical system may include one or more optical elements, such as the optical element 810 described in the context of FIG. 8. The optical element may be, for example, a lens, a prism, a mirror, a wave plate, a filter, an attenuator, a grating, an aperture, a beam splitter, a diffuser, a polarizer, a polarizer remover, a retroreflector, a spatial light modulator, or any other optical element. The system may include a plurality of sensors, such as at least 2, at least 5, at least 10, at least 20, at least 50, at least 100, at least 200, at least 500, or at least 1,000 sensors. The system may include at least 2, at least 4, at least 8, at least 16, at least 32, at least 64, at least 128, at least 256, at least 512, or at least 1,024 sensors. The multiple sensors may be homogeneous or heterogeneous. Alternatively, the system may include up to about 1000, 500, 200, 100, 50, 20, 10, 5, 2, or fewer sensors. Alternatively, the system may include up to about 1024, 512, 256, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, or fewer sensors. The system may include a number of sensors within a range defined by any two of the aforementioned values. The sensor may include an image sensor. The sensor may include a CCD camera. The sensor may include a CMOS camera. The sensor may include a TDI camera (e.g., a TDI line scan camera). The sensor may include a pseudo-TDI high frame rate sensor. The sensor may include a CMOS TDI or hybrid camera. The sensors may be integrated into a single package. The sensors may be integrated into a single semiconductor substrate. The system may further include any light source (not shown in FIG. 9) described herein.

センサは、基板の回転動作中に、本明細書に記載の基板310などの基板から画像を検出するように構成されてもよい。回転動作は、基板の軸に対するものであってもよい。軸は、基板の中心を通る軸であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。基板は、本明細書に記載の任意の回転速度で回転するように構成されてもよい。回転動作は、複合動作を含み得る。複合動作は、回転及び径方向動作の追加の成分を含むことができる。複合動作は、螺旋(又は実質的に螺旋)であってもよい。複合動作は、リング(又は実質的にリング状)であってもよい。 The sensor may be configured to detect images from a substrate, such as substrate 310 described herein, during a rotational motion of the substrate. The rotational motion may be relative to an axis of the substrate. The axis may be an axis through the center of the substrate. The axis may be an off-center axis. The substrate may be configured to rotate at any rotational speed described herein. The rotational motion may include a compound motion. The compound motion may include additional components of rotation and radial motion. The compound motion may be helical (or substantially helical). The compound motion may be ring (or substantially ring-like).

各センサは、基板に対して共役焦点面に配置されてもよい。各センサは、基板と光学的に連通していてもよい。共役焦点面は、基板の領域の画像が形成される撮像システム(例えば、CASセンサ)における近似平面であってもよい。センサは、基板(例えば、画像平面)を含む平面と共役な平面に配置されてもよい。共役焦点面は、少なくとも2つ、少なくとも5つ、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも200個、少なくとも500個、又は少なくとも1000個の領域などの複数の領域にセグメント化することができる。共役焦点面は、少なくとも2、少なくとも4、少なくとも8、少なくとも16、少なくとも32、少なくとも64、少なくとも128、少なくとも256、少なくとも512、又は少なくとも1,024個の領域にセグメント化することができる。共役焦点面は、前述の値のうちの任意の2つによって定義される範囲内にある幾つかの領域にセグメント化することができる。共役焦点面は、回転動作の投影方向に実質的に垂直な軸に沿って複数の領域に分割することができる。回転動作の軸と投影方向との間の角度は、法線から1度以下、2度以下、3度以下、4度以下、5度以下、6度以下、7度以下、8度以下、9度以下、10度以下、11度以下、12度以下、13度以下、14度以下、もしくは15度以下、又は前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の角度であり得る。共役焦点面は、回転動作の投影方向に平行な軸に沿って複数の領域に分割することができる。共役焦点面は、空間的にセグメント化されてもよい。例えば、共役焦点面は、複数のセンサを単一の焦点面に当接させるか、そうでなければ配置し、各センサを独立してクロックすることによってセグメント化することができる。 Each sensor may be located in a conjugate focal plane with respect to the substrate. Each sensor may be in optical communication with the substrate. The conjugate focal plane may be an approximate plane in an imaging system (e.g., a CAS sensor) where an image of an area of the substrate is formed. The sensor may be located in a plane conjugate with a plane containing the substrate (e.g., an image plane). The conjugate focal plane may be segmented into a plurality of regions, such as at least 2, at least 5, at least 10, at least 20, at least 50, at least 100, at least 200, at least 500, or at least 1000 regions. The conjugate focal plane may be segmented into at least 2, at least 4, at least 8, at least 16, at least 32, at least 64, at least 128, at least 256, at least 512, or at least 1,024 regions. The conjugate focal plane may be segmented into several regions that are within a range defined by any two of the aforementioned values. The conjugate focal plane may be divided into a plurality of regions along an axis substantially perpendicular to the projection direction of the rotational motion. The angle between the axis of rotational motion and the projection direction may be 1 degree or less, 2 degrees or less, 3 degrees or less, 4 degrees or less, 5 degrees or less, 6 degrees or less, 7 degrees or less, 8 degrees or less, 9 degrees or less, 10 degrees or less, 11 degrees or less, 12 degrees or less, 13 degrees or less, 14 degrees or less, or 15 degrees or less from the normal, or an angle within a range defined by any two of the preceding values. The conjugate focal plane may be divided into multiple regions along an axis parallel to the projection direction of the rotational motion. The conjugate focal plane may be spatially segmented. For example, the conjugate focal plane may be segmented by abutting or otherwise placing multiple sensors in a single focal plane and clocking each sensor independently.

代替的に又は組み合わせて、共役焦点面は、共役焦点面を複数の別個の焦点路に光学的に分割することによってセグメント化することができ、その各々は、複数のセンサのうちの独立したセンサ上にサブ画像を形成することができ、独立してクロック制御することができる。焦点経路は、レンズアレイ、ミラー、又はプリズムなどの1つ以上の光学素子を使用して光学的に分割されてもよい。複数のセンサの各センサは、回転基板の異なる領域と光学的に連通してもよい。例えば、各センサは、回転基板の異なる領域を撮像することができる。複数のセンサの各センサは、センサによって撮像された回転基板の領域に適した速度でクロックされてもよく、これは、回転基板の中心からの領域の距離又は領域の接線速度に基づいてもよい。例えば、回転基板の回転軸からより遠くに配置された第1の対物レンズを介して第1の領域を撮像する第1のセンサ(例えば、ラインスキャンカメラ)は、回転基板の回転軸により近くに配置された第2の対物レンズを介して第2の領域を撮像する第2のセンサよりも速い速度でクロックされてもよい。 Alternatively or in combination, the conjugate focal plane can be segmented by optically splitting the conjugate focal plane into multiple separate focal paths, each of which can form a sub-image on an independent sensor of the multiple sensors and can be clocked independently. The focal paths may be optically split using one or more optical elements, such as a lens array, a mirror, or a prism. Each sensor of the multiple sensors may be in optical communication with a different region of the rotating substrate. For example, each sensor may image a different region of the rotating substrate. Each sensor of the multiple sensors may be clocked at a speed appropriate for the region of the rotating substrate imaged by the sensor, which may be based on the distance of the region from the center of the rotating substrate or the tangential velocity of the region. For example, a first sensor (e.g., a line scan camera) imaging a first region through a first objective lens positioned further from the axis of rotation of the rotating substrate may be clocked at a faster rate than a second sensor imaging a second region through a second objective lens positioned closer to the axis of rotation of the rotating substrate.

1つ以上のセンサは、共役焦点面内の複数の領域のうちの少なくとも2つと光学的に連通するように構成されてもよい。センサのうちの1つ以上は、複数のセグメントを備えることができる。複数のセグメントの各セグメントは、複数の領域の領域と光学的に連通していてもよい。複数のセグメントの各セグメントは、独立してクロックされてもよい。セグメントの独立したクロッキングは、焦点面の関連領域内の画像の速度にリンクすることができる。独立したクロッキングは、TDIラインレート又は擬似TDIフレームレートを含むことができる。 One or more sensors may be configured to be in optical communication with at least two of the multiple regions in the conjugate focal planes. One or more of the sensors may comprise multiple segments. Each segment of the multiple segments may be in optical communication with a region of the multiple regions. Each segment of the multiple segments may be independently clocked. The independent clocking of the segments may be linked to a rate of an image in an associated region of the focal plane. The independent clocking may include a TDI line rate or a pseudo-TDI frame rate.

システムは、コントローラ(図示せず)を更に備えることができる。コントローラは、1つ以上のセンサに動作可能に結合されてもよい。コントローラは、回転基板の各領域からの光信号を処理するようにプログラムされてもよい。例えば、コントローラは、回転動作中に独立したクロッキングで各領域からの光信号を処理するようにプログラムされてもよい。独立したクロッキングは、軸の投影からの各領域の距離及び/又は回転動作の接線速度に少なくとも部分的に基づくことができる。独立したクロッキングは、回転動作の角速度に少なくとも部分的に基づいてもよい。単一のコントローラが説明されているが、複数のコントローラは、個別に又は集合的に、本明細書に記載の動作を実行するように構成されてもよい。 The system may further include a controller (not shown). The controller may be operably coupled to one or more sensors. The controller may be programmed to process optical signals from each region of the rotating substrate. For example, the controller may be programmed to process optical signals from each region with independent clocking during the rotational motion. The independent clocking may be based at least in part on the distance of each region from the projection of the axis and/or the tangential velocity of the rotational motion. The independent clocking may be based at least in part on the angular velocity of the rotational motion. Although a single controller is described, multiple controllers may be configured, individually or collectively, to perform the operations described herein.

図10Aは、調整された光学歪みを使用して基板の回転動作中に基板を撮像するための光学系800を示す。光学系は、一つ以上のセンサ710を備えてもよい。1つ以上のセンサは、本明細書に記載の任意のセンサを含むことができる。光学系は、本明細書に記載の任意の光源(図10Aには図示せず)を備えてもよい。図10Bは、調整された光学歪みを使用して基板の回転動作中に基板を撮像するための光学系801を示す。光学系は、一つ以上のセンサ710を備えてもよい。1つ以上のセンサは、本明細書に記載の任意のセンサを含むことができる。光学系は、本明細書に記載の任意の光源(図10Bには図示せず)を備えてもよい。光学系は、レンズ810、例えば平凸レンズを備えてもよい。幾つかの実施形態では、基板310は、レンズ810及び検出器710に対して傾斜している。幾つかの実施形態では、レンズ810は、検出器710に対して傾斜しており、それにより、基板からの光(例えば、蛍光又は散乱光)のアナモフィック拡大を生成する。アナモフィック倍率は、基板820の第1の領域及び基板830の第2の領域からの光の差倍率をもたらし得る。基板の第1の領域からの光は、検出器825上の第1の位置で第1量だけ拡大されてもよく、基板の第2の領域からの光は、検出器835上の第2の位置で第2量だけ拡大されてもよい。幾つかの実施形態では、アナモフィック拡大は、単一の軸に沿って行われてもよい。幾つかの実施形態では、円柱レンズを使用して、単軸に沿ってアナモフィック倍率を生成することができる。 FIG. 10A illustrates an optical system 800 for imaging a substrate during a rotational movement of the substrate using tailored optical distortion. The optical system may include one or more sensors 710. The one or more sensors may include any sensor described herein. The optical system may include any light source described herein (not shown in FIG. 10A). FIG. 10B illustrates an optical system 801 for imaging a substrate during a rotational movement of the substrate using tailored optical distortion. The optical system may include one or more sensors 710. The one or more sensors may include any sensor described herein. The optical system may include any light source described herein (not shown in FIG. 10B). The optical system may include a lens 810, for example a plano-convex lens. In some embodiments, the substrate 310 is tilted relative to the lens 810 and the detector 710. In some embodiments, the lens 810 is tilted relative to the detector 710, thereby generating an anamorphic magnification of light (e.g., fluorescent or scattered light) from the substrate. Anamorphic magnification may result in a differential magnification of light from a first region of the substrate 820 and a second region of the substrate 830. The light from the first region of the substrate may be magnified by a first amount at a first location on the detector 825, and the light from the second region of the substrate may be magnified by a second amount at a second location on the detector 835. In some embodiments, anamorphic magnification may occur along a single axis. In some embodiments, a cylindrical lens may be used to generate anamorphic magnification along a single axis.

センサは、基板の回転動作中に、本明細書に記載の基板310などの基板から画像を検出するように構成されてもよい。回転動作は、基板の軸に対するものであってもよい。軸は、基板の中心を通る軸であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。基板は、本明細書に記載の任意の回転速度で回転するように構成されてもよい。 The sensor may be configured to detect images from a substrate, such as substrate 310 described herein, during a rotational movement of the substrate. The rotational movement may be about an axis of the substrate. The axis may be an axis through the center of the substrate. The axis may be an off-center axis. The substrate may be configured to rotate at any rotational speed described herein.

システム800は、光学素子810を更に備えることができる。光学素子は、センサと光学的に連通していてもよい。光学素子は、基板からセンサに光信号を導くように構成されてもよい。光学素子は、センサを横切る光学倍率勾配を生成することができる。光学素子及びセンサの少なくとも一方は調整可能であってもよい。例えば、光学素子及びセンサの少なくとも1つは、センサにわたって光学倍率勾配を生成するように調整可能であってもよい。光学倍率勾配は、基板の回転動作の投影方向に実質的に垂直な方向に沿っていてもよい。光学素子は、回転、傾斜、又は光学倍率勾配を操作するように配置されるように構成されてもよい。光学素子は、基板の軸までの距離の逆数にほぼ比例する倍率を生成することができる。倍率勾配は、基板、光学素子、及びセンサの相対的な向きを選択することによって生成することができる。例えば、拡大勾配は、図10A及び図10Bに示すように物体及び画像平面を傾斜させることによって生成することができる。拡大勾配は、幾何学的特性を表示することができる。例えば、基板の中心からの最大距離における第1の領域820の第1光学倍率と、基板の中心からの最小距離における第2の領域830の第2光学倍率との比は、最大距離と最小距離との比に実質的に等しくてもよい。このように、第1及び第2の光学倍率は、それぞれのサンプル領域の半径と同じ比率であってもよい。図示のシステム800及びシステム801は単一の光学素子810を含むが、システム800又はシステム801は、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100個、又はそれ以上の光学素子などの複数の光学素子を含むことができる。光学素子の様々な配置又は構成を使用することができる。例えば、システム800は、光を導くためのレンズ及びミラーを含むことができる。 The system 800 may further comprise an optical element 810. The optical element may be in optical communication with the sensor. The optical element may be configured to direct an optical signal from the substrate to the sensor. The optical element may generate an optical magnification gradient across the sensor. At least one of the optical element and the sensor may be adjustable. For example, at least one of the optical element and the sensor may be adjustable to generate an optical magnification gradient across the sensor. The optical magnification gradient may be along a direction substantially perpendicular to the projection direction of the rotational motion of the substrate. The optical element may be configured to rotate, tilt, or be positioned to manipulate the optical magnification gradient. The optical element may generate a magnification approximately proportional to the inverse of the distance to the axis of the substrate. The magnification gradient may be generated by selecting the relative orientation of the substrate, the optical element, and the sensor. For example, the magnification gradient may be generated by tilting the object and the image plane as shown in Figures 10A and 10B. The magnification gradient may indicate a geometric characteristic. For example, the ratio of the first optical magnification of the first region 820 at the maximum distance from the center of the substrate to the second optical magnification of the second region 830 at the minimum distance from the center of the substrate may be substantially equal to the ratio of the maximum distance to the minimum distance. Thus, the first and second optical magnifications may be in the same ratio as the radii of the respective sample regions. Although the illustrated system 800 and system 801 include a single optical element 810, the system 800 or system 801 may include multiple optical elements, such as at least 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 100, or more optical elements. Various arrangements or configurations of optical elements may be used. For example, the system 800 may include lenses and mirrors to direct light.

光学素子は、レンズであってもよい。レンズは、フィールドレンズであってもよい。レンズは、円柱レンズ(例えば、図10Cに示すように、)であってもよい。円柱レンズは、平円柱であってもよい。レンズは、平凹面又は平凸面であってもよい。円柱レンズは、正又は負の曲率を有することができる。円柱レンズの曲率は変化してもよい。円柱レンズの曲率は、投影された回転動作方向に垂直な方向に変化してもよい。レンズの表面の形状は、円錐形であってもよい。レンズは、センサに対して傾斜していてもよく、それによってアナモフィックな倍率勾配を生成する。レンズの傾斜は調整可能であってもよく、それによって調整可能なアナモフィック拡大勾配を生成する。 The optical element may be a lens. The lens may be a field lens. The lens may be a cylindrical lens (e.g., as shown in FIG. 10C). The cylindrical lens may be plano-cylindrical. The lens may be plano-concave or plano-convex. The cylindrical lens may have a positive or negative curvature. The curvature of the cylindrical lens may vary. The curvature of the cylindrical lens may vary in a direction perpendicular to the projected direction of rotational motion. The shape of the surface of the lens may be conical. The lens may be tilted with respect to the sensor, thereby generating an anamorphic magnification gradient. The tilt of the lens may be adjustable, thereby generating an adjustable anamorphic magnification gradient.

図10Cは、円柱レンズを使用して誘発された調整された光学歪みの一例を示す。図10Cに示すように、円柱レンズは、第1の側面A及び第2の側面Bを有することができる。第1の側面Aは、第2の側面Bよりも画像センサ(本明細書に記載のTDIカメラセンサなど)の近くに配置され得る。そのような構成は、画像センサに対して円柱レンズを傾斜させることによって達成され得る。このようにして、円柱レンズは、光を画像センサ上の異なる位置に向けることができ、側面Bを通過する光は、側面Aを通過する光よりも発散的に導かれる。このようにして、円柱レンズは、図10Cに示すように、画像センサ全体にアナモフィックな倍率勾配を提供することができる。 10C shows an example of tailored optical distortion induced using a cylindrical lens. As shown in FIG. 10C, the cylindrical lens can have a first side A and a second side B. The first side A can be located closer to the image sensor (such as the TDI camera sensor described herein) than the second side B. Such a configuration can be achieved by tilting the cylindrical lens with respect to the image sensor. In this way, the cylindrical lens can direct light to different locations on the image sensor, with light passing through side B being directed more divergently than light passing through side A. In this way, the cylindrical lens can provide an anamorphic magnification gradient across the image sensor, as shown in FIG. 10C.

レンズの傾きは、センサ全体にアナモフィックな倍率勾配を提供し得る。傾斜、したがってアナモフィック勾配は、センサ上の画像の動きに対して実質的に垂直な方向であってもよい。レンズの傾きは調整可能であってもよい。調整は、コントローラを使用することによって自動であってもよい。調整は、基板回転軸に対する走査基板領域の半径に結合されてもよい。最小アナモフィック倍率と最大アナモフィック倍率との比は、正確に又はほぼ基板回転軸に対する最小投影半径と最大投影半径との比であってもよい。 The lens tilt may provide an anamorphic magnification gradient across the sensor. The tilt, and therefore the anamorphic gradient, may be in a direction substantially perpendicular to the motion of the image on the sensor. The lens tilt may be adjustable. The adjustment may be automatic by using a controller. The adjustment may be coupled to the radius of the scanning substrate area relative to the substrate rotation axis. The ratio of the minimum anamorphic magnification to the maximum anamorphic magnification may be exactly or approximately the ratio of the minimum projection radius to the maximum projection radius relative to the substrate rotation axis.

代替的に又は組み合わせて、レンズの曲率半径の勾配は、センサ全体にアナモフィックな倍率勾配を提供することができる。曲率勾配は、センサ上の画像の動きに実質的に垂直な方向であってもよい。 Alternatively or in combination, a gradient in the radius of curvature of the lens can provide an anamorphic magnification gradient across the sensor. The curvature gradient may be in a direction substantially perpendicular to the motion of the image on the sensor.

システムは、コントローラ(図示せず)を更に備えることができる。コントローラは、センサ及び光学素子に動作可能に結合されてもよい。コントローラは、センサ及び光学素子の少なくとも一方の調整を指示して、センサにわたって光学倍率勾配を生成するようにプログラムすることができる。拡大勾配は、回転動作の投影方向に実質的に垂直な方向に沿って生成することができる。コントローラは、センサ及び/又は光学素子の調整を指示して、アナモフィックな光学倍率勾配を生成するようにプログラムされてもよい。光学倍率勾配は、回転動作の投影方向に実質的に垂直な方向にセンサを横切ることができる。コントローラは、光学素子の回転又は傾斜を指示するようにプログラムされてもよい。コントローラは、倍率勾配の調整を指示するようにプログラムされてもよい。例えば、コントローラは、基板の軸の周りの投影に対する視野寸法の半径方向範囲に少なくとも部分的に拡大勾配の調整を指示するようにプログラムされてもよい。コントローラは、回転動作を基板に加えるようにプログラムされてもよい。単一のコントローラが説明されているが、複数のコントローラは、個別に又は集合的に、本明細書に記載の動作を実行するように構成されてもよい。 The system may further include a controller (not shown). The controller may be operably coupled to the sensor and the optical element. The controller may be programmed to direct adjustment of at least one of the sensor and the optical element to generate an optical magnification gradient across the sensor. The magnification gradient may be generated along a direction substantially perpendicular to the projection direction of the rotational motion. The controller may be programmed to direct adjustment of the sensor and/or the optical element to generate an anamorphic optical magnification gradient. The optical magnification gradient may be across the sensor in a direction substantially perpendicular to the projection direction of the rotational motion. The controller may be programmed to direct rotation or tilt of the optical element. The controller may be programmed to direct adjustment of the magnification gradient. For example, the controller may be programmed to direct adjustment of the magnification gradient at least in part to a radial extent of a field of view dimension for projection about an axis of the substrate. The controller may be programmed to apply a rotational motion to the substrate. Although a single controller is described, multiple controllers may be configured individually or collectively to perform the operations described herein.

本明細書に記載の光学系は、複数の走査ヘッドを利用することができる。複数の走査ヘッドは、異なる撮像経路に沿って並列に動作することができる。例えば、走査ヘッドは、インターリーブ螺旋走査、入れ子螺旋走査、インターリーブリング走査、入れ子リング走査、又はそれらの組合せを生成するように操作されてもよい。走査ヘッドは、カメラ(例えば、TDIラインスキャンカメラ)などの検出素子、照明源(例えば、本明細書に記載されるように)、及び1つ以上の光学素子のうちの1つ以上を備えることができる(例えば、本明細書に記載されるように)。 The optical systems described herein may utilize multiple scan heads. The multiple scan heads may operate in parallel along different imaging paths. For example, the scan heads may be operated to generate an interleaved spiral scan, a nested spiral scan, an interleaved ring scan, a nested ring scan, or a combination thereof. The scan head may include one or more of a detection element, such as a camera (e.g., a TDI line scan camera), an illumination source (e.g., as described herein), and one or more optical elements (e.g., as described herein).

図13Aは、インターリーブ螺旋撮像走査の第1の例を示す。走査ヘッドの第1の領域は、第1の螺旋経路910aに沿って動作してもよい。走査ヘッドの第2の領域は、第2の螺旋経路920aに沿って動作してもよい。走査ヘッドの第3の領域は、第3の螺旋経路930aに沿って動作してもよい。第1、第2、及び第3の領域の各々は、独立してクロック制御されてもよい。走査ヘッドは、本明細書に記載の任意の光学系を備えることができる。複数の撮像走査経路の使用は、撮像速度を増加させることによって撮像スループットを増加させることができる。 FIG. 13A shows a first example of an interleaved spiral imaging scan. A first region of the scan head may operate along a first spiral path 910a. A second region of the scan head may operate along a second spiral path 920a. A third region of the scan head may operate along a third spiral path 930a. Each of the first, second, and third regions may be independently clocked. The scan head may include any of the optical systems described herein. The use of multiple imaging scan paths may increase imaging throughput by increasing imaging speed.

図13Bは、インターリーブ螺旋撮像走査の第2の例を示す。第1の走査ヘッドは、第1の螺旋経路910bに沿って動作してもよい。第2の走査ヘッドは、第2の螺旋経路920bに沿って動作してもよい。第3の走査ヘッドは、第3の螺旋経路930bに沿って動作してもよい。第1の走査ヘッド、第2の走査ヘッド、及び第3の走査ヘッドの各々は、独立してクロックされてもよいし、一斉にクロックされてもよい。第1、第2、及び第3の走査ヘッドの各々は、本明細書に記載の任意の光学系を備えることができる。複数の撮像走査経路の使用は、正味の撮像速度を増加させることによって撮像スループットを増加させることができる。フィールド幅の多数の走査ヘッドを並列に動作させることにより、光学系のスループットを高めることができる。例えば、各走査ヘッドは、基板回転の中心に対して異なる角度で固定されてもよい。 13B shows a second example of interleaved helical imaging scanning. The first scan head may operate along a first helical path 910b. The second scan head may operate along a second helical path 920b. The third scan head may operate along a third helical path 930b. Each of the first scan head, the second scan head, and the third scan head may be clocked independently or in unison. Each of the first, second, and third scan heads may comprise any of the optical systems described herein. The use of multiple imaging scan paths can increase the imaging throughput by increasing the net imaging speed. Operating multiple scan heads of field width in parallel can increase the throughput of the optical system. For example, each scan head may be fixed at a different angle relative to the center of substrate rotation.

図13Cは、入れ子式螺旋状撮像走査の一例を示す。第1の走査ヘッドは、第1の螺旋経路910cに沿って動作してもよい。第2の走査ヘッドは、第2の螺旋経路920cに沿って動作してもよい。第3の走査ヘッドは、第3の螺旋経路930cに沿って動作してもよい。第1、第2、及び第3の走査ヘッドの各々は、独立してクロック制御されてもよい。第1、第2、及び第3の走査ヘッドの各々は、本明細書に記載の任意の光学系を備えることができる。複数の撮像走査経路の使用は、撮像速度を増加させることによって撮像スループットを増加させることができる。走査ヘッドは、半径方向に一緒に移動することができる。フィールド幅の多数の走査ヘッドを並列に動作させることにより、光学系のスループットを高めることができる。例えば、各走査ヘッドは、異なる角度で固定されてもよい。走査は、螺旋ではなく離散リングであってもよい。 13C shows an example of a nested spiral imaging scan. The first scan head may operate along a first spiral path 910c. The second scan head may operate along a second spiral path 920c. The third scan head may operate along a third spiral path 930c. Each of the first, second, and third scan heads may be independently clocked. Each of the first, second, and third scan heads may comprise any of the optics described herein. The use of multiple imaging scan paths can increase imaging throughput by increasing imaging speed. The scan heads can move together in a radial direction. Multiple scan heads of a field width can be operated in parallel to increase the throughput of the optics. For example, each scan head may be fixed at a different angle. The scan may be a discrete ring rather than a spiral.

図13A~図13Cは3つの撮像経路を示しているが、任意の数の撮像経路及び任意の数の走査ヘッドが存在してもよい。例えば、少なくとも約2、3、4、5、6、7、8、9、10個、又はそれ以上の撮像経路又は走査ヘッドがあってもよい。或いは、最大で約10、9、8、7、6、5、4、3、2、又はそれより少ない撮像経路又は走査ヘッドが存在してもよい。各走査ヘッドは、所定の波長範囲内の波長を有する光を受光するように構成され得る。例えば、第1の走査ヘッドは、第1の波長範囲内の波長を有する第1の光を受光するように構成されてもよい。第2の走査ヘッドは、第2の波長範囲内の波長を有する第2の光を受光するように構成されてもよい。第3の走査ヘッドは、第3の波長範囲内の波長を有する第3の光を受光するように構成されてもよい。同様に、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の走査ヘッドは、それぞれ、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の波長範囲内の波長を有する第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の光をそれぞれ受光するように構成されてもよい。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の波長範囲は、同一であってもよい。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の波長範囲は、部分的に重複してもよい。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の波長範囲の任意の2、3、4、5、6、7、8、9、又は10は異なっていてもよい。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の波長範囲は、電磁スペクトルの紫外、可視、又は近赤外領域内にあってもよい。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の波長範囲の各々は、本明細書に記載のフルオロフォア、色素、又は量子ドットによって放出される波長を含み得る。このようにして、システムは、複数のフルオロフォア、色素、又は量子ドットからの光信号を検出するように構成され得る。 13A-13C show three imaging paths, there may be any number of imaging paths and any number of scan heads. For example, there may be at least about 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or more imaging paths or scan heads. Or, there may be up to about 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, or fewer imaging paths or scan heads. Each scan head may be configured to receive light having a wavelength within a predetermined wavelength range. For example, a first scan head may be configured to receive a first light having a wavelength within a first wavelength range. A second scan head may be configured to receive a second light having a wavelength within a second wavelength range. A third scan head may be configured to receive a third light having a wavelength within a third wavelength range. Similarly, the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth scan head may be configured to receive fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth light having a wavelength within the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth wavelength range, respectively. The first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth wavelength ranges may be the same. The first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth wavelength ranges may overlap. Any two, three, four, five, six, seven, eight, nine, or ten of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth wavelength ranges may be different. The first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth wavelength ranges may be in the ultraviolet, visible, or near infrared regions of the electromagnetic spectrum. Each of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth wavelength ranges may include a wavelength emitted by a fluorophore, dye, or quantum dot described herein. In this manner, the system may be configured to detect optical signals from multiple fluorophores, dyes, or quantum dots.

表面を走査することは、検出器に対する表面の焦点を検出することを含むことができる。幾つかの実施形態では、表面を走査することは、検出器に対する表面の焦点を調整することを含む。本開示の光学系は、本明細書の他の箇所で説明されるように、対物レンズに対する表面の位置を検出するための1つ以上のオートフォーカスシステムを更に備えることができる。オートフォーカスシステムは、オートフォーカス照明源を備えてもよい。オートフォーカスシステムは、表面が検出器に対して焦点から外れたときを検出することができる。オートフォーカスシステムは、対物レンズに対する表面の位置を調整するために集束システムに信号を送信し、それによって表面を検出器に対する集束位置に戻すように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、オートフォーカスシステムは、表面を走査して表面のオートフォーカスマップを生成する前に、表面の一部又は全部をマッピングすることができる。表面のオートフォーカスマップは、焦点に影響を与える可能性がある表面テクスチャ、凹凸、又は傾斜を含むことができる。表面のオートフォーカスマップを使用して、表面の焦点位置を予測し、対物レンズに対する表面の位置を調整して、表面テクスチャ、凹凸、又は傾きを補正することができる。幾つかの実施形態では、オートフォーカスシステムは、表面の第1の部分を走査する前に、表面の第1の部分(例えば、第1のリング)をマッピングすることができる。表面の第1の部分のマップは、表面の第1の部分を走査しながら表面の焦点を予測及び調整するために使用され得る。表面の第1の部分のマップは、表面の第2の部分(例えば、第2のリング)を走査しながら表面の焦点を予測するために使用され得る。表面の第2の部分は、表面の第1の部分のマップが表面の第2の部分のマップに近似し得るように、表面の第1の部分に近接し得る。オートフォーカスシステムは、表面の第2の部分を走査しながら、表面の第2の部分をマッピングすることができる。表面の第2の部分のマップは、表面の第3の部分(例えば、第3のリング)を走査しながら表面の焦点を予測及び調整するために使用され得る。幾つかの実施形態では、表面の第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10、第11、第12、又はそれ以上の部分を走査しながら生成されたマップを使用して、それぞれ表面の第4、第5、第6、第7、第8、第9、第10、第11、第12、第30、又はそれ以上の部分を走査しながら表面の焦点を予測及び調整することができる。連続する表面部分は、表面の先行部分のマップが表面の後続部分のマップに近似し得るように、互いに近接して配置され得る。幾つかの実施形態では、オートフォーカスシステムは、走査前に表面全体をマッピングすることができる。幾つかの実施形態では、オートフォーカスシステムは、マップを生成することなく走査しながら焦点を調整する。 Scanning the surface may include detecting the focus of the surface relative to the detector. In some embodiments, scanning the surface includes adjusting the focus of the surface relative to the detector. The optical system of the present disclosure may further include one or more autofocus systems for detecting the position of the surface relative to the objective lens, as described elsewhere herein. The autofocus system may include an autofocus illumination source. The autofocus system may detect when the surface is out of focus relative to the detector. The autofocus system may be configured to send a signal to the focusing system to adjust the position of the surface relative to the objective lens, thereby returning the surface to a focused position relative to the detector. In some embodiments, the autofocus system may map a portion or all of the surface before scanning the surface to generate an autofocus map of the surface. The autofocus map of the surface may include surface texture, irregularities, or tilt that may affect the focus. The autofocus map of the surface may be used to predict the focus position of the surface and adjust the position of the surface relative to the objective lens to compensate for the surface texture, irregularities, or tilt. In some embodiments, the autofocus system may map a first portion of the surface (e.g., a first ring) before scanning the first portion of the surface. The map of the first portion of the surface may be used to predict and adjust the focus of the surface while scanning the first portion of the surface. The map of the first portion of the surface may be used to predict the focus of the surface while scanning a second portion of the surface (e.g., a second ring). The second portion of the surface may be proximate to the first portion of the surface such that the map of the first portion of the surface may approximate the map of the second portion of the surface. The autofocus system may map the second portion of the surface while scanning the second portion of the surface. The map of the second portion of the surface may be used to predict and adjust the focus of the surface while scanning a third portion of the surface (e.g., a third ring). In some embodiments, maps generated while scanning a third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, or more portions of the surface may be used to predict and adjust the focus of the surface while scanning a fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirtieth, or more portions of the surface, respectively. Successive surface portions may be positioned close to each other such that a map of a previous portion of the surface may approximate a map of a subsequent portion of the surface. In some embodiments, the autofocus system may map the entire surface before scanning. In some embodiments, the autofocus system adjusts focus as it scans without generating a map.

図14は、入れ子式円形撮像走査を示す。第1の走査ヘッド1005は、第1の略円形経路1010に沿って動作してもよい。第2の走査ヘッド1015は、第2の略円形経路1020に沿って動作されてもよい。第3の走査ヘッド1025は、第3の略円形経路1030に沿って動作されてもよい。第4の走査ヘッド1035は、第4の略円形経路1040に沿って動作することができる。第5の走査ヘッド1045は、第5の略円形経路1050に沿って動作されてもよい。第6の走査ヘッド1055は、第6の略円形経路1060に沿って動作することができる。第1、第2、第3、第4、第5、及び第6の走査ヘッドの各々は、独立してクロック制御されてもよい。第1、第2、第3、第4、第5、及び第6の走査ヘッドの各々は、本明細書に記載の任意の光学系を備えることができる。第1、第2、第3、第4、第5、及び第6の走査ヘッドの各々は、基板の走査中に固定位置に留まるように構成されてもよい。或いは、第1、第2、第3、第4、第5、及び第6の走査ヘッドのうちの1つ以上は、基板の走査中に移動するように構成されてもよい。ほぼ円形の撮像経路に沿って撮像する複数の走査ヘッドの使用は、撮像スループットを大幅に増加させることができる。例えば、図14に示す走査ヘッドの構成は、基板の単一の回転中に基板上の全てのアドレス可能な位置を撮像することを可能にすることができる。そのような構成は、ただ1つの走査動作(例えば、基板の回転)を必要とすることによって撮像システムの機械的複雑さを単純化するという追加の利点を有することができる。 14 illustrates a nested circular imaging scan. The first scan head 1005 may be operated along a first generally circular path 1010. The second scan head 1015 may be operated along a second generally circular path 1020. The third scan head 1025 may be operated along a third generally circular path 1030. The fourth scan head 1035 may be operated along a fourth generally circular path 1040. The fifth scan head 1045 may be operated along a fifth generally circular path 1050. The sixth scan head 1055 may be operated along a sixth generally circular path 1060. Each of the first, second, third, fourth, fifth, and sixth scan heads may be independently clocked. Each of the first, second, third, fourth, fifth, and sixth scan heads may comprise any optical system described herein. Each of the first, second, third, fourth, fifth, and sixth scan heads may be configured to remain at a fixed position during scanning of the substrate. Alternatively, one or more of the first, second, third, fourth, fifth, and sixth scan heads may be configured to move during scanning of the substrate. The use of multiple scan heads imaging along a substantially circular imaging path can significantly increase imaging throughput. For example, the configuration of scan heads shown in FIG. 14 can enable imaging of all addressable locations on a substrate during a single rotation of the substrate. Such a configuration can have the additional advantage of simplifying the mechanical complexity of the imaging system by requiring only one scanning motion (e.g., rotation of the substrate).

図14は6つの撮像経路及び6つの走査ヘッドを示しているが、任意の数の撮像経路及び任意の数の走査ヘッドが存在してもよい。例えば、少なくとも約2、3、4、5、6、7、8、9、10個、又はそれ以上の撮像経路又は走査ヘッドがあってもよい。或いは、最大で約10、9、8、7、6、5、4、3、2又はそれ未満の撮像経路又は走査ヘッドが存在してもよい。各走査ヘッドは、所定の波長範囲内の波長を有する光を受光するように構成され得る。例えば、第1の走査ヘッドは、第1の波長範囲内の波長を有する第1の光を受光するように構成されてもよい。第2の走査ヘッドは、第2の波長範囲内の波長を有する第2の光を受光するように構成されてもよい。第3の走査ヘッドは、第3の波長範囲内の波長を有する第3の光を受光するように構成されてもよい。第4の走査ヘッドは、第4の波長範囲内の波長を有する第4の光を受光するように構成されてもよい。第5の走査ヘッドは、第5の波長範囲内の波長を有する第5の光を受光するように構成されてもよい。第6の走査ヘッドは、第6の波長範囲内の波長を有する第6の光を受光するように構成されてもよい。同様に、第7、第8、第9、又は第10の走査ヘッドは、それぞれ、第7、第8、第9、又は第10の波長範囲内の波長を有する第7、第8、第9、又は第10の光をそれぞれ受光するように構成されてもよい。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の波長範囲は、同一であってもよい。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の波長範囲は、部分的に重複してもよい。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の波長範囲の任意の2、3、4、5、6、7、8、9、又は10は異なっていてもよい。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の波長範囲は、電磁スペクトルの紫外、可視、又は近赤外領域内にあってもよい。第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の波長範囲の各々は、本明細書に記載のフルオロフォア、色素、又は量子ドットによって放出される波長を含み得る。このようにして、システムは、複数のフルオロフォア、色素、又は量子ドットからの光信号を検出するように構成され得る。 14 shows six imaging paths and six scan heads, there may be any number of imaging paths and any number of scan heads. For example, there may be at least about 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or more imaging paths or scan heads. Or, there may be up to about 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, or less imaging paths or scan heads. Each scan head may be configured to receive light having a wavelength within a predetermined wavelength range. For example, a first scan head may be configured to receive a first light having a wavelength within a first wavelength range. A second scan head may be configured to receive a second light having a wavelength within a second wavelength range. A third scan head may be configured to receive a third light having a wavelength within a third wavelength range. A fourth scan head may be configured to receive a fourth light having a wavelength within a fourth wavelength range. A fifth scan head may be configured to receive a fifth light having a wavelength within a fifth wavelength range. The sixth scan head may be configured to receive a sixth light having a wavelength within the sixth wavelength range. Similarly, the seventh, eighth, ninth, or tenth scan head may be configured to receive a seventh, eighth, ninth, or tenth light having a wavelength within the seventh, eighth, ninth, or tenth wavelength range, respectively. The first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth wavelength ranges may be identical. The first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth wavelength ranges may overlap. Any two, three, four, five, six, seven, eight, nine, or ten of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth wavelength ranges may be different. The first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth wavelength ranges may be in the ultraviolet, visible, or near infrared regions of the electromagnetic spectrum. Each of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth wavelength ranges may include a wavelength emitted by a fluorophore, dye, or quantum dot described herein. In this manner, the system may be configured to detect optical signals from multiple fluorophores, dyes, or quantum dots.

図29A~図29D、図30A~図30D、及び図31A~図31Bは、複数の撮像ヘッドを含む撮像方式の追加の例を示す。例えば、図31Bは、基板の非径方向動作による複数の撮像ヘッドの回転走査方向を示す。 29A-29D, 30A-30D, and 31A-31B show additional examples of imaging schemes including multiple imaging heads. For example, FIG. 31B shows a rotational scanning direction of multiple imaging heads with non-radial motion of the substrate.

図15は、浸漬光学系1100の断面図を示す。システム1100は、本明細書に記載の基板を光学的に撮像するために使用され得る。システム1100は、本明細書に記載の核酸配列決定のための任意の他の光学系もしくはシステム(例えば、システム300、400、500a、500b、700、又は800のいずれか)、又はその任意の要素と統合されてもよい。システムは、光学撮像対物レンズ1110を備えてもよい。光学撮像対物レンズは、浸漬光学撮像対物レンズであってもよい。光学撮像対物レンズは、本明細書に記載の基板310などの基板と光学的に連通するように構成されてもよい。光学撮像対物レンズは、本明細書に記載の任意の他の光学素子と光学的に連通するように構成されてもよい。光学撮像対物レンズは、筐体1120によって部分的に又は完全に囲まれてもよい。筐体は、光学撮像対物レンズのサンプルに面する端部を部分的に又は完全に取り囲むことができる。筐体及び流体は、基板と接触する雰囲気と周囲雰囲気との間の界面を含むことができる。基板と接触する雰囲気と周囲雰囲気とは、相対湿度、温度、及び/又は圧力が異なっていてもよい。筐体は、略カップ状の形状又は形態を有してもよい。筐体は、任意の容器であってもよい。筐体は、光学撮像対物レンズが浸漬される流体又は浸漬流体1140(水又は水溶液もしくは有機溶液など)を収容するように構成されてもよい。筐体は、基板の回転中に筐体と基板との間の接触を回避するために、基板と筐体との間の最小距離1150を維持するように構成されてもよい。場合によっては、最小距離を維持するために空気又は圧力差を使用することができる。最小距離は、少なくとも100nm、少なくとも200nm、少なくとも500nm、少なくとも1μm、少なくとも2μm、少なくとも5μm、少なくとも10μm、少なくとも20μm、少なくとも50μm、少なくとも100μm、少なくとも200μm、少なくとも500μm、少なくとも1mm、又は前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内の距離であり得る。最小距離であっても、筐体は、表面張力効果のために流体を収容することができる。システムは、筐体の内側に流体を送出するように構成された流体流管1130を備えることができる。流体流管は、アダプタ1135を介して筐体に接続することができる。アダプタは、ねじ付きアダプタ、圧縮アダプタ、又は任意の他のアダプタを備えてもよい。電場印加ユニット(図示せず)は、例えば電場を印加することによって、容器の1つ以上の表面の疎水性を調節して、浸漬対物レンズ及び開放基板に接触する流体の少なくとも一部を保持するように構成することができる。 FIG. 15 shows a cross-sectional view of an immersion optical system 1100. The system 1100 may be used to optically image a substrate as described herein. The system 1100 may be integrated with any other optical system or system for nucleic acid sequencing as described herein (e.g., any of systems 300, 400, 500a, 500b, 700, or 800), or any element thereof. The system may include an optical imaging objective 1110. The optical imaging objective may be an immersion optical imaging objective. The optical imaging objective may be configured to be in optical communication with a substrate, such as substrate 310 as described herein. The optical imaging objective may be configured to be in optical communication with any other optical element as described herein. The optical imaging objective may be partially or completely surrounded by a housing 1120. The housing may partially or completely surround the sample-facing end of the optical imaging objective. The housing and fluid may include an interface between an atmosphere in contact with the substrate and an ambient atmosphere. The atmosphere in contact with the substrate and the surrounding atmosphere may differ in relative humidity, temperature, and/or pressure. The housing may have a generally cup-like shape or form. The housing may be any container. The housing may be configured to contain a fluid in which the optical imaging objective is immersed or an immersion fluid 1140 (such as water or an aqueous or organic solution). The housing may be configured to maintain a minimum distance 1150 between the substrate and the housing to avoid contact between the housing and the substrate during rotation of the substrate. In some cases, air or pressure differentials can be used to maintain the minimum distance. The minimum distance can be at least 100 nm, at least 200 nm, at least 500 nm, at least 1 μm, at least 2 μm, at least 5 μm, at least 10 μm, at least 20 μm, at least 50 μm, at least 100 μm, at least 200 μm, at least 500 μm, at least 1 mm, or a distance within a range defined by any two of the aforementioned values. Even at a minimum distance, the housing can contain the fluid due to surface tension effects. The system can include a fluid flow tube 1130 configured to deliver fluid inside the housing. The fluid flow tube can be connected to the housing via an adapter 1135. The adapter can include a threaded adapter, a compression adapter, or any other adapter. An electric field application unit (not shown) can be configured to adjust the hydrophobicity of one or more surfaces of the container, for example by applying an electric field, to retain at least a portion of the fluid in contact with the immersion objective lens and the open substrate.

本明細書で使用される場合、浸漬対物レンズに接触する流体は、「浸漬流体」又は「流体」と呼ばれることがある。浸漬流体は、撮像のための任意の適切な浸漬媒体を含んでもよい。例えば、浸漬媒体は水溶液を含み得る。水性浸漬流体の非限定的な例としては、水が挙げられる。場合によっては、水溶液は、塩、界面活性剤、油及び/又は撮像に有用な任意の他の化学物質もしくは試薬を含み得る。場合によっては、浸漬媒体は有機溶液を含む。有機浸漬流体の非限定的な例としては、油、過フッ素化ポリエーテル、パーフルオロカーボン、及びヒドロフルオロカーボンが挙げられる。場合によっては、浸漬流体は、本明細書の他の箇所に記載されている洗浄緩衝剤、又は本明細書に記載の方法で使用される任意の緩衝液と実質的に同じであってもよい。浸漬流体は、本明細書に記載のシステム及び方法の光学的要件に基づいて調整することができる。例えば、高い開口数(NA)が必要とされる場合、適切な浸漬流体(例えば、油)を撮像に使用することができる。場合によっては、浸漬流体は、基板(例えば、バッファ)、表面(例えば、カバースリップ又は基板)、又は光学部品(例えば、対物レンズ)上の溶液の屈折率と一致するように選択されてもよい。 As used herein, the fluid in contact with the immersion objective may be referred to as an "immersion fluid" or "fluid." The immersion fluid may include any suitable immersion medium for imaging. For example, the immersion medium may include an aqueous solution. Non-limiting examples of aqueous immersion fluids include water. In some cases, the aqueous solution may include salts, surfactants, oils, and/or any other chemicals or reagents useful for imaging. In some cases, the immersion medium includes an organic solution. Non-limiting examples of organic immersion fluids include oils, perfluorinated polyethers, perfluorocarbons, and hydrofluorocarbons. In some cases, the immersion fluid may be substantially the same as the wash buffers described elsewhere herein, or any buffer used in the methods described herein. The immersion fluid may be tailored based on the optical requirements of the systems and methods described herein. For example, if a high numerical aperture (NA) is required, an appropriate immersion fluid (e.g., oil) may be used for imaging. In some cases, the immersion fluid may be selected to match the refractive index of a solution on a substrate (e.g., a buffer), a surface (e.g., a coverslip or substrate), or an optical component (e.g., an objective lens).

光学撮像対物レンズは、開放基板と流体接触していてもよい。開放基板は、基板の表面を覆う流体の層を備えてもよい。光学撮像対物レンズは、流体の層を含む表面を走査するように構成されてもよい。表面上の流体の層は、浸漬流体と同じ流体を含んでもよい。表面上の流体の層は、浸漬流体とは異なる流体を含んでもよい。表面上の流体の層は浸漬流体と混和性であってもよく、又は表面上の流体の層は浸漬流体と混和性でなくてもよい。場合によっては、流体の層は、表面上の他の点よりも光学撮像対物レンズと接触する場所がより深い。流体の層の一部は、光学撮像対物レンズに接着することができる。場合によっては、流体層の一部は、走査中に基板に対して光学撮像対物レンズと共に移動することができる。光学撮像対物レンズは、走査中に基板と流体接触したままであってもよい。光学撮像対物レンズは、基板に対して垂直方向に長い移動距離を有するように構成されてもよい。場合によっては、光学撮像対物レンズは、光学撮像対物レンズがもはや基板と流体接触しないように、基板から離れるように持ち上げられるように構成されてもよい。例えば、流体が基板上に分注されている間に、光学撮像対物レンズを基板から離してもよい。流体の層、浸漬流体、又はその両方の一部は、基板との流体接触を離れると、光学撮像対物レンズに付着することができる。光学撮像対物レンズに付着した流体の層の一部は、光学撮像対物レンズが基板との流体接触に再び入るときに、基板と光学撮像対物レンズとの間に気泡が形成又は蓄積するのを防止することができる。 The optical imaging objective may be in fluid contact with the open substrate. The open substrate may comprise a layer of fluid covering a surface of the substrate. The optical imaging objective may be configured to scan the surface including the layer of fluid. The layer of fluid on the surface may comprise the same fluid as the immersion fluid. The layer of fluid on the surface may comprise a different fluid than the immersion fluid. The layer of fluid on the surface may be miscible with the immersion fluid or the layer of fluid on the surface may not be miscible with the immersion fluid. In some cases, the layer of fluid is deeper in places where it contacts the optical imaging objective than at other points on the surface. Part of the layer of fluid may adhere to the optical imaging objective. In some cases, part of the layer of fluid may move with the optical imaging objective relative to the substrate during scanning. The optical imaging objective may remain in fluid contact with the substrate during scanning. The optical imaging objective may be configured to have a long travel distance in a direction perpendicular to the substrate. In some cases, the optical imaging objective may be configured to be lifted away from the substrate such that the optical imaging objective is no longer in fluid contact with the substrate. For example, the optical imaging objective may be moved away from the substrate while fluid is being dispensed onto the substrate. A portion of the layer of fluid, the immersion fluid, or both may adhere to the optical imaging objective upon leaving fluid contact with the substrate. The portion of the layer of fluid adhered to the optical imaging objective may prevent air bubbles from forming or accumulating between the substrate and the optical imaging objective when the optical imaging objective re-enters fluid contact with the substrate.

光学撮像対物レンズは、流体の層を含まない基板の側面を走査するように構成されてもよい。例えば、光学撮像対物レンズは、基板の底面を走査するように構成されてもよい。場合によっては、光学撮像対物レンズは、基板と流体接触していなくてもよい。例えば、光学撮像対物レンズは空気対物レンズであってもよい。 The optical imaging objective may be configured to scan a side of the substrate that does not include a layer of fluid. For example, the optical imaging objective may be configured to scan a bottom side of the substrate. In some cases, the optical imaging objective may not be in fluid contact with the substrate. For example, the optical imaging objective may be an air objective.

流体は、基板と接触していてもよい。光学撮像対物レンズ及び筐体は、化学処理動作が実行される第1の位置と検出動作が実行される第2の位置との間に物理的障壁を提供するように構成されてもよい。このようにして、化学処理操作及び検出操作を独立した操作条件で実行することができ、検出器の汚染を回避することができる。第1及び第2の位置は、異なる湿度、温度、圧力、又は大気混合物を有してもよい。 The fluid may be in contact with the substrate. The optical imaging objective and the housing may be configured to provide a physical barrier between a first location where a chemical processing operation is performed and a second location where a detection operation is performed. In this way, the chemical processing operation and the detection operation may be performed in independent operating conditions, avoiding contamination of the detector. The first and second locations may have different humidity, temperature, pressure, or atmospheric mixture.

本開示のシステムは、容器又は他の閉鎖環境に収容されてもよい。例えば、容器は、内部環境1160を外部環境1170から隔離することができる。内部環境1160は、本明細書の他の箇所で説明するように、温度、圧力、及び/又は湿度を局所化するように制御することができる。場合によっては、外部環境1170を制御することができる。場合によっては、内部環境1160は、筐体1120を介して、又はそれを用いてなど、内部環境の一部(例えば、化学処理操作のための第1の内部環境、検出操作のための第2の内部環境など)を別々に制御するように更に区画化されてもよい。内部環境の異なる部分は、シールを介して隔離されてもよい。例えば、シールは、本明細書に記載の浸漬対物レンズを備えてもよい。 The system of the present disclosure may be contained in a container or other closed environment. For example, the container may isolate the internal environment 1160 from the external environment 1170. The internal environment 1160 may be controlled to localize temperature, pressure, and/or humidity as described elsewhere herein. In some cases, the external environment 1170 may be controlled. In some cases, the internal environment 1160 may be further compartmentalized to separately control portions of the internal environment (e.g., a first internal environment for chemical processing operations, a second internal environment for detection operations, etc.), such as through or with the housing 1120. Different portions of the internal environment may be isolated via seals. For example, the seals may include an immersion objective lens as described herein.

本開示のシステムは、静止検出器システムを使用して動的(例えば、回転又は他の方法で移動する)開放基板(例えば、本明細書に記載されるように)を分析するように構成されてもよい。これに代えて又は加えて、検出器システムの1つ以上の構成要素が動いていてもよい。例えば、検出器システムは、センサ(例えば、カメラ)及び照明源を備えることができる。光学素子(例えば、プリズム)が静止している間、センサは動いていてもよい。照明源は、センサと連動して移動することができる。例えば、センサはラインスキャンカメラ(例えば、TDIラインスキャンカメラ)であってもよく、照明源はLEDラインライト又はレーザ(例えば、線に拡大されたビームを有するレーザ)であってもよく、照明源はセンサによって検出されている領域を照明してもよい。センサ(及び照明源であってもよい)は、開放基板と同じ又は異なる速度で回転することができる。場合によっては、センサ(照明源であってもよい)は、螺旋状のパターンなどの所定のパターンで開放基板を横切って並進することができる。或いは、センサ(照明源であってもよい)は、開放基板を横切って半径方向に並進することができる。場合によっては、センサ(照明源であってもよい)は、同じ物理的位置に留まることができるが、検出器システム又は(1又は複数の)その構成要素の中心軸の周りを回転することができる。他の場合では、照明源は、所定の走査又は走査の集合においてセンサによって検出可能な面積よりも大きくなり得る開放基板の面積を照明することができる。しかしながら、開放基板の広い帯状幅にわたる照明は、開放基板上に配置され得るビーズ及び/又はフルオロフォアの漂白を促進し得る。したがって、照明源は、所定の時間(例えば、センサによって検出可能な領域であり得るか、少なくとも部分的に重なり得るか、又はその中にある領域)に開放基板の限られた領域のみを照明するように構成されてもよい。 The disclosed system may be configured to analyze a dynamic (e.g., rotating or otherwise moving) open substrate (e.g., as described herein) using a stationary detector system. Alternatively or additionally, one or more components of the detector system may be moving. For example, the detector system may include a sensor (e.g., a camera) and an illumination source. The sensor may be moving while the optical element (e.g., a prism) is stationary. The illumination source may move in conjunction with the sensor. For example, the sensor may be a line scan camera (e.g., a TDI line scan camera), the illumination source may be an LED line light or a laser (e.g., a laser with a beam expanded into a line), and the illumination source may illuminate the area being detected by the sensor. The sensor (and may be the illumination source) may rotate at the same or different speed as the open substrate. In some cases, the sensor (which may be the illumination source) may translate across the open substrate in a predetermined pattern, such as a spiral pattern. Alternatively, the sensor (which may be the illumination source) may translate radially across the open substrate. In some cases, the sensor (which may be the illumination source) may remain in the same physical location, but may rotate around a central axis of the detector system or its component(s). In other cases, the illumination source may illuminate an area of the open substrate that may be larger than the area detectable by the sensor in a given scan or set of scans. However, illumination over a wide swath of the open substrate may promote bleaching of beads and/or fluorophores that may be disposed on the open substrate. Thus, the illumination source may be configured to illuminate only a limited area of the open substrate at a given time (e.g., an area that may be, at least partially overlap, or within the area detectable by the sensor).

別の例では、検出器システムは、センサ(例えば、カメラ)、照明源、及び1つ以上の光学素子(例えば、レンズ、ミラー、プリズムなど)を備えてもよく、センサ及び照明源は、光学素子(例えば、プリズム)が動いている間は静止したままであってもよい。例えば、光学素子は、開放基板と同じ速度で回転してもよく、又は光学素子は、開放基板を横切って並進してもよい(例えば、半径方向に、又は螺旋状のパターンなどの所定のパターンで)。場合によっては、光学素子は、同じ物理的位置に留まることができるが、中心軸(例えば、光学素子又は検出器システム)の周りを回転することができる。移動中の開放基板に対する検出器システムの光学素子の動きは、開放基板の1つ以上の異なる領域での検出を可能にする効果を有することができる。例えば、検出器システムの1つ以上の光学素子の移動は、開放基板の異なる領域に関連する信号の検出を可能にするために、開放基板の異なる領域の照明をもたらすことができる。照明の歪み(例えば、レーザ光)及び開放基板の異なる領域にわたる検出感度の変動は、後続の処理(例えば、本明細書で説明するように、プロセッサを使用して)によって補償することができる。 In another example, the detector system may include a sensor (e.g., a camera), an illumination source, and one or more optical elements (e.g., a lens, a mirror, a prism, etc.), and the sensor and illumination source may remain stationary while the optical element (e.g., a prism) moves. For example, the optical element may rotate at the same speed as the open substrate, or the optical element may translate across the open substrate (e.g., radially or in a predetermined pattern, such as a spiral pattern). In some cases, the optical element may remain in the same physical location but rotate about a central axis (e.g., the optical element or the detector system). The movement of the optical elements of the detector system relative to the moving open substrate may have the effect of enabling detection at one or more different regions of the open substrate. For example, the movement of one or more optical elements of the detector system may result in illumination of different regions of the open substrate to enable detection of signals associated with different regions of the open substrate. Distortions in the illumination (e.g., laser light) and variations in detection sensitivity across different regions of the open substrate may be compensated for by subsequent processing (e.g., using a processor, as described herein).

或いは、本開示のシステムは、1つ以上の動的構成要素を含む検出器システムを使用して固定開放基板を分析するように構成されてもよい。例えば、検出器システムは、センサ(例えば、カメラ)及び照明源を備えることができる。光学素子(例えば、プリズム)が静止している間、センサは動いていてもよい。照明源は、センサと連動して移動することができる。例えば、センサはラインスキャンカメラ(例えば、TDIラインスキャンカメラ)であってもよく、照明源はLEDラインライト又はレーザ(例えば、線に拡大されたビームを有するレーザ)であってもよく、照明源はセンサによって検出されている領域を照明してもよい。センサ(照明源であってもよい)は、回転(例えば、開放基板の中心軸を中心として)することができる。場合によっては、センサ(照明源であってもよい)は、螺旋状のパターンなどの所定のパターンで開放基板を横切って並進することができる。或いは、センサ(照明源であってもよい)は、開放基板を横切って半径方向に並進することができる。場合によっては、センサ(照明源であってもよい)は、同じ物理的位置に留まることができるが、検出器システム又は(1又は複数の)その構成要素の中心軸の周りを回転することができる。 Alternatively, the disclosed system may be configured to analyze a fixed open substrate using a detector system that includes one or more dynamic components. For example, the detector system may include a sensor (e.g., a camera) and an illumination source. The sensor may be moving while the optical element (e.g., a prism) is stationary. The illumination source may move in conjunction with the sensor. For example, the sensor may be a line scan camera (e.g., a TDI line scan camera), the illumination source may be an LED line light or a laser (e.g., a laser with a beam expanded into a line), and the illumination source may illuminate the area being detected by the sensor. The sensor (which may be the illumination source) may rotate (e.g., about a central axis of the open substrate). In some cases, the sensor (which may be the illumination source) may translate across the open substrate in a predetermined pattern, such as a spiral pattern. Alternatively, the sensor (which may be the illumination source) may translate radially across the open substrate. In some cases, the sensor (which may be the illumination source) may remain in the same physical location but may rotate around the central axis of the detector system or its component(s).

別の例では、検出器システムは、センサ(例えば、カメラ)、照明源、及び1つ以上の光学素子(例えば、レンズ、ミラー、プリズムなど)を備えてもよく、センサ及び照明源は、光学素子(例えば、プリズム)が動いている間は静止したままであってもよい。例えば、光学素子は、開放基板(例えば、半径方向に、又は螺旋状のパターンなどの所定のパターンで)を横切って回転(例えば、開放基板の中心軸の周りに、又は光学素子もしくは検出器システムの中心軸の周りに)又は並進することができる。固定された開放基板に対する検出器システムの光学素子の動きは、開放基板の1つ以上の異なる領域での検出を可能にする効果を有することができる。例えば、検出器システムの1つ以上の光学素子の移動は、開放基板の異なる領域に関連する信号の検出を可能にするために、開放基板の異なる領域の照明をもたらすことができる。照明の歪み(例えば、レーザ光)及び開放基板の異なる領域にわたる検出感度の変動は、後続の処理(例えば、本明細書で説明するように、プロセッサを使用して)によって補償することができる。 In another example, the detector system may comprise a sensor (e.g., a camera), an illumination source, and one or more optical elements (e.g., lenses, mirrors, prisms, etc.), and the sensor and illumination source may remain stationary while the optical elements (e.g., prisms) move. For example, the optical elements may rotate (e.g., around a central axis of the open substrate or around a central axis of the optical elements or detector system) or translate across the open substrate (e.g., radially or in a predetermined pattern such as a spiral pattern). Movement of the optical elements of the detector system relative to a fixed open substrate may have the effect of enabling detection at one or more different regions of the open substrate. For example, movement of one or more optical elements of the detector system may result in illumination of different regions of the open substrate to enable detection of signals associated with different regions of the open substrate. Distortions of the illumination (e.g., laser light) and variations in detection sensitivity across different regions of the open substrate may be compensated for by subsequent processing (e.g., using a processor as described herein).

システムは、本明細書で提供される任意の検出方式を容易にするために較正(例えば、検体を含まないか、又は既知の検体もしくはその集合を含む開放基板を使用すること)され得る。 The system may be calibrated (e.g., using an open substrate that contains no analyte or that contains a known analyte or collections thereof) to facilitate any of the detection schemes provided herein.

前述の例のいずれにおいても、複数のセンサ及び/又は照明源を使用することができる(例えば、本明細書に記載されるように、開放基板の異なる領域を検出するために)。複数のセンサ及び/又は照明源は、全て静止したままであってもよく、又は検出プロセス中に全て動いていてもよい。他の場合には、特定のセンサ及び/又は照明源が動いていてもよく、他のセンサ及び/又は照明源が検出プロセス中に静止していてもよい。一部又は全てのセンサは、基板を分析することができる。例えば、動いているセンサのみ、又は静止しているセンサのみが、開放基板からの信号を検出することができる。 In any of the foregoing examples, multiple sensors and/or illumination sources may be used (e.g., to detect different areas of an open substrate, as described herein). The multiple sensors and/or illumination sources may all remain stationary or may all move during the detection process. In other cases, certain sensors and/or illumination sources may move while other sensors and/or illumination sources may be stationary during the detection process. Some or all of the sensors may analyze the substrate. For example, only the moving sensors or only the stationary sensors may detect signals from the open substrate.

1つ以上の検出器システム(例えば、撮像ヘッド)の走査方向は、基板に対する検出器システムの非径方向動作に起因して回転することができる。例えば、検出器システムは、基板に沿った異なる半径方向位置で異なる撮像経路を追跡しながら、基板に対して異なる接線速度ベクトルを有することができ、接線速度ベクトルは実質的に異なる方向を指すことができる。そのような効果は、第1の検出器システムが第1のセットの撮像経路をトレースするとき、又は第2の検出器システムが第2のセットの撮像経路をトレースするときの撮像視野の回転として現れることができる(例えば、図31A及び図31Bを参照)。 The scan direction of one or more detector systems (e.g., imaging heads) can rotate due to non-radial motion of the detector systems relative to the substrate. For example, the detector systems can have different tangential velocity vectors relative to the substrate while tracing different imaging paths at different radial positions along the substrate, and the tangential velocity vectors can point in substantially different directions. Such effects can manifest as a rotation of the imaging field of view when a first detector system traces a first set of imaging paths or when a second detector system traces a second set of imaging paths (see, e.g., FIGS. 31A and 31B).

本開示は、開放基板上の検体の処理及び検体に関連する信号の検出が同じ環境で行われる装置を提供する。例えば、開放基板は、検体の処理及びその後の処理された検体に関連する信号の検出中に、同じ又はほぼ同じ物理的位置に保持され得る。検出器システム又はその構成要素が検出中に動いているシステムの場合、装置は、その構成要素の検出器システムの動きに影響を及ぼすように構成された機械的構成要素を含むことができる。 The present disclosure provides an apparatus in which processing of analytes on an open substrate and detection of signals associated with the analytes occur in the same environment. For example, the open substrate may be held in the same or approximately the same physical position during processing of the analytes and subsequent detection of signals associated with the processed analytes. For systems in which the detector system or a component thereof is moving during detection, the apparatus may include a mechanical component configured to affect the movement of the detector system of that component.

本開示はまた、開放基板上の検体の処理及び検体に関連する信号の検出が異なる環境で行われる装置を提供する。例えば、開放基板は、検体の処理中に第1の物理的位置に保持され、処理された検体に関連する信号の検出中に第2の物理的位置に保持され得る。開放基板は、例えば機械的構成要素を介して様々な物理的位置の間で移送されてもよい。場合によっては、開放基板は、ロボットアーム、エレベータ機構、又は別の機構を使用して様々な物理的位置の間で移送されてもよい。第1の物理的位置は、例えば、第2の物理的位置の上方、下方、隣接して、又はそれを横切って配置されてもよい。例えば、第1の物理的位置は、第2の物理的位置の上方に配置されてもよく、開放基板は、検体処理と検出との間でこれらの位置の間で移送されてもよい。別の例では、第1の物理的位置は、第2の物理的位置に隣接して配置されてもよく、開放基板は、検体処理と検出との間でこれらの位置の間で移送されてもよい。第1及び第2の物理的位置は、格納式バリアなどのバリアによって分離されてもよい。 The present disclosure also provides an apparatus in which the processing of analytes on an open substrate and the detection of signals associated with the analytes occur in different environments. For example, the open substrate may be held at a first physical location during processing of the analytes and held at a second physical location during detection of signals associated with the processed analytes. The open substrate may be transferred between the various physical locations, for example, via a mechanical component. In some cases, the open substrate may be transferred between the various physical locations using a robotic arm, an elevator mechanism, or another mechanism. The first physical location may be located, for example, above, below, adjacent to, or across the second physical location. For example, the first physical location may be located above the second physical location, and the open substrate may be transferred between these locations between analyte processing and detection. In another example, the first physical location may be located adjacent to the second physical location, and the open substrate may be transferred between these locations between analyte processing and detection. The first and second physical locations may be separated by a barrier, such as a retractable barrier.

図12A~図12Cは、様々な検出方式を示す。図12Aは、開放基板3910が回転し、検出器システム3920が検出中に静止したままであるシステム3900を含む方式を示す。検出器システム3920は、ラインスキャンカメラ(例えば、TDIラインスキャンカメラ)3930及び照明源3940を備えることができる。図12Bは、開放基板3910が静止したままであり、検出中に検出器システム3920が回転するシステム3900を含む代替方式を示す。図12Cは、開放基板3910が検体処理に供される第1のシステム3950を含む装置を含む方式を示す。図3に示すように、第1のシステム3950は、複数の流体チャネル3960、3970、3980、及び3990を含むことができ、複数の流体チャネルは、複数の流体出口ポート3965、3975、3985、及び3995を含むことができる。装置は、開放基板3910を第2のシステム3900に移送するように構成されてもよく、開放基板3910は静止したままであるように構成され、検出器システム3920は検出中に回転するように構成される。本明細書に記載の例は、基板及び/又は検出器システムの相対回転動作を提供するが、基板及び/又は検出器システムは、これに代えて又は加えて、相対直線動作、相対非直線動作(例えば、湾曲、弓形、角度など)、及び任意の他のタイプの相対動作などの相対非回転動作を受けることができる。 12A-12C show various detection schemes. FIG. 12A shows a scheme including a system 3900 in which an open substrate 3910 rotates and a detector system 3920 remains stationary during detection. The detector system 3920 can include a line scan camera (e.g., a TDI line scan camera) 3930 and an illumination source 3940. FIG. 12B shows an alternative scheme including a system 3900 in which an open substrate 3910 remains stationary and a detector system 3920 rotates during detection. FIG. 12C shows a scheme including an apparatus including a first system 3950 in which an open substrate 3910 is subjected to analyte processing. As shown in FIG. 3, the first system 3950 can include a plurality of fluidic channels 3960, 3970, 3980, and 3990, which can include a plurality of fluidic outlet ports 3965, 3975, 3985, and 3995. The apparatus may be configured to transfer the open substrate 3910 to a second system 3900, where the open substrate 3910 is configured to remain stationary and the detector system 3920 is configured to rotate during detection. Although the examples described herein provide for relative rotational motion of the substrate and/or detector system, the substrate and/or detector system may alternatively or additionally undergo relative non-rotational motion, such as relative linear motion, relative non-linear motion (e.g., curved, arcuate, angular, etc.), and any other type of relative motion.

一態様では、本開示は、中心軸(例えば、本明細書に記載されるように、)を含む開放基板を提供することを含む、検体検出又は分析のための方法を提供する。開放基板は、例えば、その表面をパターニングする1つ以上の物質を有するウェハ又はディスクなどのウェハ又はディスクであってもよい。開放基板は、実質的に平面であってもよい。開放基板は、その上に固定された検体のアレイを有し得る(例えば、本明細書に記載されるように)。固定された検体は、1つ以上のバインダを介してアレイに固定されてもよい。アレイは、少なくとも10万個のそのようなバインダを含むことができる。場合によっては、固定された検体の固定された検体はビーズに結合されてもよく、ビーズはアレイに固定されてもよい。固定された検体は、核酸分子を含み得る。 In one aspect, the disclosure provides a method for analyte detection or analysis, comprising providing an open substrate comprising a central axis (e.g., as described herein). The open substrate may be, for example, a wafer or disk, such as a wafer or disk having one or more materials patterning its surface. The open substrate may be substantially planar. The open substrate may have an array of analytes immobilized thereon (e.g., as described herein). The immobilized analytes may be immobilized in the array via one or more binders. The array may include at least 100,000 such binders. In some cases, the immobilized analytes of the immobilized analytes may be bound to beads, and the beads may be immobilized in the array. The immobilized analytes may include nucleic acid molecules.

複数のプローブを有する溶液は、溶液を開放基板に導入するために、中心軸に近位の領域に送出(例えば、本明細書に記載されるように)され得る。溶液は、複数のプローブのうちの少なくとも1つのプローブが固定された検体のうちの少なくとも1つの固定された検体に結合して結合プローブを形成し得るように、開放基板にわたって分散され得る。複数のプローブは、複数のオリゴヌクレオチド分子を含み得る。或いは、複数のプローブは、複数のヌクレオチド又はヌクレオチド類似体を含み得る。複数のヌクレオチド又はヌクレオチド類似体の全部又はサブセットは、蛍光標識化され得る。一例では、固定された検体は核酸分子を含んでもよく、複数のプローブは、蛍光標識ヌクレオチドの少なくとも1つの蛍光標識ヌクレオチドがヌクレオチド相補性結合を介して核酸分子の少なくとも1つの核酸分子に結合するように、蛍光標識ヌクレオチドを含み得る。複数のヌクレオチド又はヌクレオチド類似体の全部又はサブセットは、同じ塩基(例えば、同じカノニカル核酸塩基、例えば、A、T、C又はG)を含み得る。同様に、複数のヌクレオチド又はヌクレオチド類似体の全て又はサブセットが可逆的に終結し得る。可逆的ターミネータ及び場合によっては色素などの蛍光部分は、開裂剤を使用してヌクレオチド(例えば、成長中の核酸鎖へのそれらの組み込みに続いて)から開裂されてもよく、開裂剤は、開放基板に提供される別の溶液に含まれ得る(例えば、本明細書に記載されるように)。開放基板にはまた、過剰なプローブ及び他の試薬を除去するための洗浄溶液を提供することができ、この洗浄溶液は、開放基板にわたって分散させることができる(例えば、本明細書に記載されるように、少なくとも遠心力を使用して開放基板を回転させる間に)。 A solution having a plurality of probes may be delivered (e.g., as described herein) to a region proximal to the central axis to introduce the solution into the open substrate. The solution may be dispersed across the open substrate such that at least one probe of the plurality of probes may bind to at least one immobilized analyte of the immobilized analytes to form a bound probe. The plurality of probes may include a plurality of oligonucleotide molecules. Alternatively, the plurality of probes may include a plurality of nucleotides or nucleotide analogs. All or a subset of the plurality of nucleotides or nucleotide analogs may be fluorescently labeled. In one example, the immobilized analytes may include nucleic acid molecules, and the plurality of probes may include fluorescently labeled nucleotides such that at least one fluorescently labeled nucleotide of the fluorescently labeled nucleotides binds to at least one nucleic acid molecule of the nucleic acid molecule via nucleotide complementary bonds. All or a subset of the plurality of nucleotides or nucleotide analogs may include the same base (e.g., the same canonical nucleic acid base, e.g., A, T, C, or G). Similarly, all or a subset of the plurality of nucleotides or nucleotide analogs may be reversibly terminated. The reversible terminators and possibly fluorescent moieties such as dyes may be cleaved from the nucleotides (e.g., following their incorporation into a growing nucleic acid strand) using a cleaving agent, which may be included in a separate solution provided to the open substrate (e.g., as described herein). The open substrate may also be provided with a wash solution to remove excess probes and other reagents, which may be dispersed across the open substrate (e.g., while spinning the open substrate using at least centrifugal force, as described herein).

結合プローブの生成後、検出器システムを使用して、結合プローブからの少なくとも1つの信号を検出することができる。検出器システムは、ラインスキャンカメラ(例えば、TDIラインスキャンカメラ)及び照明源(例えば、LEDライン光、又は連続波レーザなどのレーザ)を備えることができる。場合によっては、照明源はレーザを備えてもよく、検出器システムは、レーザ(例えば、本明細書に記載されるように)によって放射されるビーム(例えば、ガウシアンビーム)の形状を変化させるように構成された光学素子(例えば、円柱レンズ)を備えてもよい。開放基板は、第1の領域及び第2の領域を含むことができ、第1の領域及び第2の領域は、固定された検体のアレイのサブセットを含み、中心軸に対して開放基板の異なる半径方向位置にあり、検出器システムによって空間的に分解可能である。結合プローブは、開放基板の第1の領域に配置されてもよい。検出器システムは、開放基板の非線形走査を実行することができる。照明源及び検出器システムは、図41に関してより詳細に説明される。 After generation of the binding probes, a detector system can be used to detect at least one signal from the binding probes. The detector system can include a line scan camera (e.g., a TDI line scan camera) and an illumination source (e.g., a laser, such as an LED line light or a continuous wave laser). In some cases, the illumination source can include a laser, and the detector system can include an optical element (e.g., a cylindrical lens) configured to change the shape of a beam (e.g., a Gaussian beam) emitted by the laser (e.g., as described herein). The open substrate can include a first region and a second region, the first region and the second region including a subset of the array of immobilized analytes, at different radial positions of the open substrate relative to a central axis, and spatially resolvable by the detector system. The binding probes can be disposed in the first region of the open substrate. The detector system can perform a nonlinear scan of the open substrate. The illumination source and the detector system are described in more detail with respect to FIG. 41.

分散及び送出プロセス中、開放基板は回転していてもよい(例えば、第1の物理的位置において)。検出器システム(例えば、センサ及び照明源)は、これらのプロセス中は静止していてもよい。 During the dispersion and delivery processes, the open substrate may be rotating (e.g., at a first physical location). The detector system (e.g., sensor and illumination source) may be stationary during these processes.

検出プロセス中、開放基板は静止していてもよい。検出器システムのセンサ及び/又は照明源は、検出中に動いていてもよい。例えば、センサ及び照明源は、検出中、同じ速度で回転していてもよい。センサ及び/又は照明源は、開放基板の中心軸の周りを回転することができる。或いは、センサ及び/又は照明源は、検出器システム又はその構成要素の中心軸の周りを回転し、同じ物理的位置に留まることができる。センサ及び/又は照明源は、螺旋状のパターンなどの所定のパターンで開放基板に対して並進することができる。或いは、ラインスキャンカメラ及び/又は照明源は、開放基板を横切って(例えば、半径方向に平行移動する)並進することができる。検出器システムは、検出プロセス(例えば、開放基板の中心軸の周りに、又は同じ物理的位置に留まりながら検出器システムもしくはその構成要素の中心軸の周りに)中に回転することができるプリズム(例えば、ダブプリズム)を更に備えることができる。一例では、プリズムは、センサ及び照明源が静止したままで、開放基板に対して回転又は並進することができる。そのようなプリズムは、開放基板との間で光を分散させるために、例えば、照明源からの光を開放基板に分散させ、蛍光などの開放基板からの光学信号を検出するために使用され得る。 During the detection process, the open substrate may be stationary. The sensor and/or illumination source of the detector system may be moving during detection. For example, the sensor and illumination source may be rotating at the same speed during detection. The sensor and/or illumination source may rotate around the central axis of the open substrate. Alternatively, the sensor and/or illumination source may rotate around the central axis of the detector system or a component thereof and remain in the same physical location. The sensor and/or illumination source may translate relative to the open substrate in a predetermined pattern, such as a helical pattern. Alternatively, the line scan camera and/or illumination source may translate (e.g., radially translate) across the open substrate. The detector system may further comprise a prism (e.g., a Dove prism) that may rotate during the detection process (e.g., around the central axis of the open substrate or around the central axis of the detector system or a component thereof while remaining in the same physical location). In one example, the prism may rotate or translate relative to the open substrate while the sensor and illumination source remain stationary. Such prisms can be used to disperse light to and from an open substrate, for example, to disperse light from an illumination source onto an open substrate and to detect optical signals from the open substrate, such as fluorescence.

検出器システムは、照明源を使用して開放基板の領域を照明し、続いてセンサ(例えば、ラインスキャンカメラ)を使用して領域からの信号を検出するように構成され得る。例えば、照明源は、センサによる検出の前に開放基板(例えば、固定された開放基板)の領域を照明することができる。そのような状況では、センサ及び照明源は、開放基板に対してタンデムに移動することができる。1つ以上のレンズ、ミラー、フィルタ、又は他の光学素子などの1つ以上の光学素子は、検出器システムのこれらの他の構成要素(例えば、開放基板に供給される、又は開放基板から検出される光を操作するために)と連動して移動することができる。 The detector system may be configured to illuminate an area of the open substrate using an illumination source and subsequently detect a signal from the area using a sensor (e.g., a line scan camera). For example, the illumination source may illuminate an area of the open substrate (e.g., a fixed open substrate) prior to detection by the sensor. In such a situation, the sensor and illumination source may move in tandem relative to the open substrate. One or more optical elements, such as one or more lenses, mirrors, filters, or other optical elements, may move in conjunction with these other components of the detector system (e.g., to manipulate the light provided to or detected from the open substrate).

分散及び/又は送出プロセスの間に、追加のプローブを形成することができ、この追加の結合プローブは、開放基板の第2の領域に配置することができる。検出中、少なくとも1つの信号は、結合プローブからの少なくとも1つの信号と同時に、更なる結合プローブから検出され得る。これらの信号は、異なる感度で検出されてもよい。 During the dispersion and/or delivery process, an additional probe may be formed, and this additional coupled probe may be located in a second region of the open substrate. During detection, at least one signal may be detected from the further coupled probe simultaneously with at least one signal from the coupled probe. These signals may be detected with different sensitivities.

検出器システムは、走査領域内の中心軸に対するアレイの異なる半径方向位置における速度差を補償することができる。検出器システムは、開放基板に沿った走査方向を実質的に横断するアナモフィック拡大勾配を有する光学撮像システムを備えることができ、アナモフィック拡大勾配は、走査方向に実質的に垂直な接線速度差を少なくとも部分的に補償することができる。検出は、2つ以上の領域における接線速度差を少なくとも部分的に補償するために、それぞれ2つ以上の異なる走査速度で開放基板上の2つ以上の領域を読み取ることを含むことができる。検出は、少なくとも1つの信号(例えば、本明細書に記載されるように)を検出するために、検出器システム及び開放基板と光学的に連通している浸漬対物レンズを使用することを更に含むことができる。浸漬対物レンズは、開放基板と接触している流体と接触していてもよい。流体は容器内にあってもよく、電界を使用して容器の1つ以上の表面の疎水性を調節して、浸漬対物レンズ及び開放基板に接触する流体の少なくとも一部を保持することができる。 The detector system can compensate for velocity differences at different radial positions of the array relative to the central axis within the scan region. The detector system can include an optical imaging system having an anamorphic magnification gradient substantially transverse to a scan direction along the open substrate, the anamorphic magnification gradient can at least partially compensate for tangential velocity differences substantially perpendicular to the scan direction. The detection can include reading two or more regions on the open substrate at two or more different scan velocities, respectively, to at least partially compensate for tangential velocity differences in the two or more regions. The detection can further include using an immersion objective lens in optical communication with the detector system and the open substrate to detect at least one signal (e.g., as described herein). The immersion objective lens can be in contact with a fluid that is in contact with the open substrate. The fluid can be in a container, and an electric field can be used to adjust the hydrophobicity of one or more surfaces of the container to retain at least a portion of the fluid in contact with the immersion objective lens and the open substrate.

送出及び/又は分散プロセスは、第1の動作条件を有する第1の環境で実行されてもよく、検出プロセスは、第1の動作条件とは異なる第2の動作条件を有する第2の環境で実行されてもよい。第1及び第2の環境は、同じ物理的位置に配置されてもよい。例えば、送出及び/又は分散プロセスは、開放基板が第1の物理的位置に保持されている間に第1の条件セットの下で実行されてもよく、検出プロセスは、開放基板が同じ物理的位置に保持されている間に第2の条件セットの下で実行されてもよい。或いは、第1の環境は、送出及び/又は分散プロセス中に開放基板を回転させるように構成された回転ユニットが開放基板にアクセス可能な第1の物理的位置を含み得る。第2の環境は、開放基板が検出器システムにアクセス可能な第2の物理的位置を含むことができる。上述したように、検出器システム及び/又は開放基板の1つ以上の構成要素は、検出プロセス中に動いていてもよい。第2の物理的位置は、開放基板を静止状態に保持しながら支持するための機構、並びに検出器システム又はその構成要素を開放基板(例えば、本明細書に記載されるように)に対して移動させるための機構(例えば、回転ユニット)を含むことができる。第1及び第2の環境は、互いに物理的に近接していてもよい。一例では、第1の環境は、第2の環境の一部である装置の第2の物理的位置の上に位置する装置の第1の物理的位置に配置されてもよい。別の例では、第1の環境は、第2の環境の一部である装置の第2の物理的位置に隣接又は幾分隣接して位置する装置の第1の物理的位置に配置されてもよい。第1及び第2の環境は、1つ以上の障壁によって分離可能であってもよい。一例では、スライドドアなどの格納式バリアは、第1及び第2の環境を分離する。引き込み可能なバリアは、送出及び/又は分散プロセス中に閉じた状態のままであってもよく、その後、引き込まれて、その後の検出のために第1の環境から第2の環境への開放基板の並進を可能にしてもよい。格納式バリアは、検出プロセス中に閉状態で保持されてもよい。開放基板は、容器内に保持されてもよく、この容器は、第1の環境と第2の環境との間で開放基板と共に移送される。 The delivery and/or dispersion process may be performed in a first environment having a first operating condition, and the detection process may be performed in a second environment having a second operating condition different from the first operating condition. The first and second environments may be located at the same physical location. For example, the delivery and/or dispersion process may be performed under a first set of conditions while the open substrate is held at the first physical location, and the detection process may be performed under a second set of conditions while the open substrate is held at the same physical location. Alternatively, the first environment may include a first physical location at which the open substrate is accessible to a rotation unit configured to rotate the open substrate during the delivery and/or dispersion process. The second environment may include a second physical location at which the open substrate is accessible to the detector system. As described above, one or more components of the detector system and/or the open substrate may be moving during the detection process. The second physical location may include a mechanism for supporting the open substrate while holding it stationary, as well as a mechanism (e.g., a rotation unit) for moving the detector system or components thereof relative to the open substrate (e.g., as described herein). The first and second environments may be physically close to each other. In one example, the first environment may be located at a first physical location of the device that is located above a second physical location of the device that is part of the second environment. In another example, the first environment may be located at a first physical location of the device that is located adjacent or somewhat adjacent to a second physical location of the device that is part of the second environment. The first and second environments may be separable by one or more barriers. In one example, a retractable barrier, such as a sliding door, separates the first and second environments. The retractable barrier may remain closed during the sending and/or dispersion process and then retract to allow translation of the open substrate from the first environment to the second environment for subsequent detection. The retractable barrier may be held in a closed state during the detection process. The open substrate may be held in a container that is transported with the open substrate between the first and second environments.

第1及び第2の環境は、1つ以上の異なる動作条件を含むことができる。例えば、第1の環境は、第1の温度、湿度、及び圧力を含むことができ、第2の環境は、第2の温度、湿度、及び圧力を含むことができ、温度、湿度、及び圧力のうちの少なくとも1つは、第1の環境と第2の環境との間で異なる。所定の環境は、複数の温度、湿度、及び/又は圧力ゾーンを含むことができ、1つ以上のそのようなゾーンは、第1及び第2の環境において異なり得る。 The first and second environments can include one or more different operating conditions. For example, the first environment can include a first temperature, humidity, and pressure, and the second environment can include a second temperature, humidity, and pressure, where at least one of the temperature, humidity, and pressure differs between the first and second environments. A given environment can include multiple temperature, humidity, and/or pressure zones, where one or more such zones can differ in the first and second environments.

本開示はまた、本明細書で提供される方法を実施するための装置及びコンピュータ可読媒体を提供する。例えば、本開示は、実行されると、1つ以上のコンピュータプロセッサに本明細書で提供される方法を実施させる、記憶された持続性命令を含むコンピュータ可読媒体を提供する。本開示はまた、その上に固定された検体のアレイを有する開放基板(例えば、本明細書に記載されるように)を受容するように構成されたハウジングを含む、検体検出又は分析のための装置を提供する。装置は、複数のプローブを有する溶液を開放基板の中心軸に近い領域に送出するように構成された1つ以上のディスペンサを備えてもよい。装置はまた、複数のプローブのうちの少なくとも1つのプローブが固定された検体のうちの少なくとも1つの固定された検体に結合して結合プローブを形成するように、開放基板を中心軸の周りで回転させて、少なくとも遠心力によって開放基板にわたって溶液を分散させるように構成された回転ユニットを含み得る。回転ユニットは、装置の第1の領域に配置されてもよく、第1の領域は、装置の第2の領域とは異なる。装置はまた、検出器システムを備えてもよく、検出器システムは、センサ(例えば、ラインスキャンカメラ)及び照明源(例えば、本明細書に記載されるように)を備えてもよい。検出器システムは、装置の第2の領域に配置されてもよい。或いは、検出器システムは、装置の第1の領域に配置されてもよい。開放基板は、第1の領域及び第2の領域を含むことができ、第1の領域及び第2の領域は、固定された検体のアレイのサブセットを含み、中心軸に対して開放基板の異なる半径方向位置にあり、検出器システムによって空間的に分解される。結合プローブは、開放基板の第1の領域に配置されてもよく、検出器システムは、開放基板の非線形走査を実行し、開放基板の第1の領域で結合プローブからの少なくとも1つの信号を検出するようにプログラムされてもよい。装置は、例えば、開放基板への1つ以上の溶液の分散及び送出を指示するか、又は開放基板からの1つ以上の信号を検出するように検出器システムを指示するように構成された1つ以上のプロセッサを備えることができる。プロセッサは、走査領域内の開放基板の中心軸に対するアレイの異なる半径方向位置における速度差を補償するように検出器システムに指示するようにプログラムされてもよい。例えば、プロセッサは、2つ以上の領域における接線速度差を少なくとも部分的に補償するために、それぞれ2つ以上の異なる走査速度で開放基板の2つ以上の領域を走査するように検出器システムに指示するようにプログラムされてもよい。装置は、例えば、開放基板に沿った走査方向を実質的に横断するアナモフィック拡大勾配を生成するように構成された1つ以上の光学系などの1つ以上の光学系を更に備えてもよい(例えば、本明細書に記載されるように)。プロセッサは、開放基板の中心軸に対する異なる撮像された半径方向位置を補償するように勾配を調整するようにプログラムされてもよい。 The present disclosure also provides an apparatus and computer readable medium for carrying out the methods provided herein. For example, the present disclosure provides a computer readable medium including stored persistent instructions that, when executed, cause one or more computer processors to carry out the methods provided herein. The present disclosure also provides an apparatus for analyte detection or analysis, including a housing configured to receive an open substrate (e.g., as described herein) having an array of analytes immobilized thereon. The apparatus may include one or more dispensers configured to dispense a solution having a plurality of probes to a region proximate a central axis of the open substrate. The apparatus may also include a rotation unit configured to rotate the open substrate about the central axis to distribute the solution across the open substrate by at least centrifugal force, such that at least one probe of the plurality of probes binds to at least one immobilized analyte of the immobilized analytes to form a bound probe. The rotation unit may be disposed in a first region of the apparatus, the first region being different from a second region of the apparatus. The apparatus may also include a detector system, the detector system may include a sensor (e.g., a line scan camera) and an illumination source (e.g., as described herein). The detector system may be disposed in the second region of the apparatus. Alternatively, the detector system may be located in a first region of the device. The open substrate may include a first region and a second region, the first region and the second region including a subset of the array of immobilized analytes, at different radial positions of the open substrate relative to the central axis, and spatially resolved by the detector system. The binding probes may be located in the first region of the open substrate, and the detector system may be programmed to perform a non-linear scan of the open substrate and detect at least one signal from the binding probes in the first region of the open substrate. The device may include one or more processors configured, for example, to direct the detector system to direct the dispersion and delivery of one or more solutions to the open substrate or to detect one or more signals from the open substrate. The processor may be programmed to direct the detector system to compensate for velocity differences at different radial positions of the array relative to the central axis of the open substrate within the scan region. For example, the processor may be programmed to direct the detector system to scan two or more regions of the open substrate with two or more different scan velocities, respectively, to at least partially compensate for tangential velocity differences in the two or more regions. The apparatus may further include one or more optical systems, such as, for example, one or more optical systems configured to generate an anamorphic magnification gradient substantially transverse to the scan direction along the open substrate (e.g., as described herein). The processor may be programmed to adjust the gradient to compensate for different imaged radial positions relative to the central axis of the open substrate.

高スループット処理のためのシステムアーキテクチャ
本明細書に記載の核酸配列決定システム及び光学系(又はその任意の要素)は、様々なアーキテクチャで組み合わせることができる。
System Architectures for High Throughput Processing The nucleic acid sequencing systems and optical systems described herein (or any elements thereof) can be combined in a variety of architectures.

図23Aは、固定基板と、移動する流体及び光学素子とを備えるシステム1200aのアーキテクチャを示す。システム1200aは、本明細書に記載の基板310を含むことができる。基板は、本明細書に記載されるように、回転するように構成されてもよい。基板は、本明細書に記載されるように、チャック(図23Aには図示せず)に接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、本明細書に記載の流体チャネル330及び流体出口ポート335、並びに/又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネル及び流体出口ポートを更に備えることができる。流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。流体チャネル及び流体出口ポートは、基板に対して移動する1215aように構成されてもよい。例えば、流体チャネル及び流体出口ポートは、流体チャネル及び流体出口ポートが溶液を分注している期間中に基板の上方(例えば、中心付近)の位置に移動するように構成されてもよい。流体チャネル及び流体出口ポートは、流体チャネル及び流体出口ポートが溶液を分注していない期間中に基板から離れた位置に移動するように構成されてもよい。或いは、逆も適用され得る。システムは、本明細書に記載の光学撮像対物レンズ1110を更に備えることができる。光学撮像対物レンズは、基板に対して相対的に移動する1210aように構成されてもよい。例えば、光学撮像対物レンズは、基板が撮像されている期間中に基板の上方(例えば、基板の中心付近)の位置に移動するように構成されてもよい。光学撮像対物レンズは、基板が撮像されていない期間中に基板から離れた位置に移動するように構成されてもよい。このシステムは、溶液の分注と撮像とを交互に行うことができ、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して基板に付着した核酸の迅速な配列決定を可能にする。 FIG. 23A shows the architecture of a system 1200a with a stationary substrate and moving fluid and optical elements. The system 1200a can include a substrate 310 as described herein. The substrate can be configured to rotate as described herein. The substrate can be glued or otherwise secured to a chuck (not shown in FIG. 23A) as described herein. The system can further include a fluid channel 330 and a fluid outlet port 335 as described herein, and/or any other fluid channel and fluid outlet port as described herein. The fluid channel and fluid outlet port can be configured to dispense any solution as described herein. The fluid channel and fluid outlet port can be configured to move 1215a relative to the substrate. For example, the fluid channel and fluid outlet port can be configured to move to a position above (e.g., near the center of) the substrate during periods when the fluid channel and fluid outlet port are dispensing a solution. The fluid channel and fluid outlet port can be configured to move to a position away from the substrate during periods when the fluid channel and fluid outlet port are not dispensing a solution. Alternatively, the reverse can apply. The system may further include an optical imaging objective 1110 as described herein. The optical imaging objective may be configured to move 1210a relative to the substrate. For example, the optical imaging objective may be configured to move to a position above the substrate (e.g., near the center of the substrate) during periods when the substrate is being imaged. The optical imaging objective may be configured to move to a position away from the substrate during periods when the substrate is not being imaged. This system may alternate between dispensing solutions and imaging, allowing for rapid sequencing of nucleic acids attached to a substrate using the systems and methods described herein.

図23Bは、移動基板並びに静止流体及び光学素子を含むシステム1200bのアーキテクチャを示す。システム1200bは、本明細書に記載の基板310を含むことができる。基板は、本明細書に記載されるように、回転するように構成されてもよい。基板は、本明細書に記載されるように、チャック(図23Bには図示せず)に接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、本明細書に記載の流体チャネル330及び流体出口ポート335、又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネル及び流体出口ポートを更に備えることができる。流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、本明細書に記載の光学撮像対物レンズ1110を更に備えることができる。流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズは、静止していてもよい。基板は、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズに対して1210b移動するように構成されてもよい。例えば、基板は、流体チャネル及び流体出口ポートが溶液を分注している期間中に、流体チャネル及び流体出口ポートが基板の上方(中心付近など)にあるような位置に移動するように構成されてもよい。基板は、流体チャネル及び流体出口ポートが溶液を分注していない期間中に、流体チャネル及び流体出口ポートから離れた位置に移動するように構成されてもよい。基板は、基板が撮像されている期間中に基板上で対物レンズを半径方向に走査するように構成されてもよい。基板は、基板が撮像されていない期間中に光学撮像対物レンズから離れた位置に移動するように構成されてもよい。このシステムは、溶液の分注と撮像とを交互に行うことができ、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して基板に付着した核酸の迅速な配列決定を可能にする。 FIG. 23B shows the architecture of system 1200b including a moving substrate and stationary fluidic and optical elements. System 1200b can include substrate 310 as described herein. The substrate can be configured to rotate as described herein. The substrate can be glued or otherwise secured to a chuck (not shown in FIG. 23B) as described herein. The system can further include fluidic channels 330 and fluidic outlet ports 335 as described herein, or any other fluidic channels and fluidic outlet ports as described herein. The fluidic channels and fluidic outlet ports can be configured to dispense any solution as described herein. The system can further include optical imaging objective 1110 as described herein. The fluidic channels, fluidic outlet ports, and optical imaging objective can be stationary. The substrate can be configured to move 1210b relative to the fluidic channels, fluidic outlet ports, and optical imaging objective. For example, the substrate can be configured to move to a position such that the fluidic channels and fluidic outlet ports are above (e.g., near the center of) the substrate during periods when the fluidic channels and fluidic outlet ports are dispensing solutions. The substrate may be configured to move away from the fluidic channels and fluidic outlet ports during periods when the fluidic channels and fluidic outlet ports are not dispensing solutions. The substrate may be configured to radially scan the objective lens over the substrate during periods when the substrate is being imaged. The substrate may be configured to move away from the optical imaging objective lens during periods when the substrate is not being imaged. This system can alternate between dispensing solutions and imaging, allowing for rapid sequencing of nucleic acids attached to the substrate using the systems and methods described herein.

図23Cは、複数の固定基板並びに移動する流体及び光学素子を含むシステム1200cのアーキテクチャを示す。システム1200cは、第1及び第2の基板310a及び310bを備えてもよい。第1及び第2の基板は、本明細書に記載の基板310と同様であってもよい。本明細書で説明するように、第1及び第2の基板は回転するように構成されてもよい。第1及び第2の基板は、本明細書で説明するように、第1及び第2のチャック(図23Cには図示せず)に接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、第1の流体チャネル330a及び第1の流体出口ポート335aを更に備えてもよい。第1の流体チャネル330aは、本明細書に記載の流体チャネル330又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第1の流体出口ポート335aは、本明細書に記載の流体出口ポート335又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。システムは、第2の流体チャネル330b及び第2の流体出口ポート335bを更に備えてもよい。第2の流体チャネル330bは、本明細書に記載の流体チャネル330又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第2の流体出口ポート335aは、本明細書に記載の流体出口ポート335又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。 23C shows the architecture of system 1200c including multiple stationary substrates and moving fluidic and optical elements. System 1200c may include first and second substrates 310a and 310b. The first and second substrates may be similar to substrate 310 described herein. The first and second substrates may be configured to rotate as described herein. The first and second substrates may be glued or otherwise secured to first and second chucks (not shown in FIG. 23C) as described herein. The system may further include first fluid channel 330a and first fluid outlet port 335a. The first fluid channel 330a may be similar to fluid channel 330 described herein or any other fluid channel described herein. The first fluid outlet port 335a may be similar to fluid outlet port 335 described herein or any other fluid outlet port described herein. The system may further include second fluid channel 330b and second fluid outlet port 335b. The second fluid channel 330b may be similar to the fluid channel 330 described herein or any other fluid channel described herein. The second fluid outlet port 335a may be similar to the fluid outlet port 335 described herein or any other fluid outlet port described herein. The first fluid channel and the first fluid outlet port may be configured to dispense any solution described herein. The second fluid channel and the second fluid outlet port may be configured to dispense any solution described herein.

システムは、光学撮像対物レンズ1110を更に備えてもよい。光学撮像対物レンズ1110は、第1及び第2の基板に対して1210cを移動させるように構成されてもよい。例えば、光学撮像対物レンズは、第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートが第2の基板に溶液を分注していない期間中に(例えば、中心付近、又は半径方向に走査する)第1の基板の上方の位置に移動するように構成されてもよい(その間に第1の基板が撮像される)。光学撮像対物レンズは、第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートが溶液を分注している期間中に、第1の基板から離れた位置に移動するように構成されてもよい。光学撮像対物レンズは、第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートが第2の基板に溶液を分注していない期間中に(例えば、中心付近、又は半径方向に走査する)第2の基板の上方の位置に移動するように構成されてもよい(第2の基板が撮像される)。光学撮像対物レンズは、第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートが溶液を分注している期間中に、第2の基板から離れた位置に移動するように構成されてもよい。 The system may further include an optical imaging objective 1110. The optical imaging objective 1110 may be configured to move 1210c relative to the first and second substrates. For example, the optical imaging objective may be configured to move to a position above the first substrate (e.g., near the center or scanning in a radial direction) during a period when the first fluid channel and the first fluid outlet port are not dispensing solution to the second substrate (during which the first substrate is imaged). The optical imaging objective may be configured to move to a position away from the first substrate during a period when the first fluid channel and the first fluid outlet port are dispensing solution. The optical imaging objective may be configured to move to a position above the second substrate (e.g., near the center or scanning in a radial direction) during a period when the second fluid channel and the second fluid outlet port are not dispensing solution to the second substrate (during which the second substrate is imaged). The optical imaging objective may be configured to move to a position away from the second substrate during the period when the second fluid channel and the second fluid outlet port are dispensing the solution.

溶液の分注と基板の撮像とのタイミングを同期させてもよい。例えば、溶液は、第2の基板が撮像されている期間中に第1の基板に分注されてもよい。溶液が第1の基板に分注され、第2の基板が撮像されると、光学撮像対物レンズは、第2の基板から第1の基板に移動され得る。次いで、第1の基板が撮像されている期間中に、溶液を第2の基板に分注することができる。この分注と撮像の交互パターンを繰り返すことにより、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、第1及び第2の基板に結合した核酸の迅速な配列決定が可能になる。分注及び撮像の交互パターンは、撮像プロセス又は溶液分注プロセスのデューティサイクルを増加させることによってシーケンシングを高速化することができる。 The timing of dispensing the solution and imaging the substrate may be synchronized. For example, the solution may be dispensed onto a first substrate while the second substrate is being imaged. Once the solution is dispensed onto the first substrate and the second substrate is imaged, the optical imaging objective may be moved from the second substrate to the first substrate. The solution may then be dispensed onto the second substrate while the first substrate is being imaged. Repeating this alternating pattern of dispensing and imaging allows for rapid sequencing of the nucleic acids bound to the first and second substrates using the systems and methods described herein. The alternating pattern of dispensing and imaging may speed up sequencing by increasing the duty cycle of the imaging process or the solution dispensing process.

図23Cでは、2つの基板、2つの流体チャネル、2つの流体出口ポート、及び1つの光学撮像対物レンズを含むものとして示されているが、システム1200cは、基板、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズのそれぞれの任意の数を含むことができる。例えば、システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の基板を含み得る。各基板は、本明細書に記載されるようにチャックに接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の流体チャネル、及び/又は、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の流体出口ポートを備えてもよい。各流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載のように溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の光学撮像対物レンズを備えることができる。各光学撮像対物レンズは、本明細書に記載されるように基板間で移動されてもよい。 23C as including two substrates, two fluid channels, two fluid outlet ports, and one optical imaging objective, system 1200c can include any number of each of substrates, fluid channels, fluid outlet ports, and optical imaging objectives. For example, the system can include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten substrates. Each substrate can be bonded or otherwise secured to a chuck as described herein. The system can include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten fluid channels and/or at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten fluid outlet ports. Each fluid channel and fluid outlet port may be configured to dispense a solution as described herein. The system may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten optical imaging objectives. Each optical imaging objective may be moved between the substrates as described herein.

図23Dは、回転ステージ上の複数の移動基板と、静止流体及び光学素子とを備えるシステム1200dのアーキテクチャを示す。システム1200dは、第1及び第2の基板310a及び310bを備えてもよい。第1及び第2の基板は、本明細書に記載の基板310と同様であってもよい。本明細書で説明するように、第1及び第2の基板は回転するように構成されてもよい。第1及び第2の基板は、本明細書で説明するように、第1及び第2のチャック(図23Dには図示せず)に接着又は他の方法で固定されてもよい。第1及び第2の基板は、回転ステージ1220d(例えば、回転ステージのほぼ対向する端部)に固定されてもよい。回転ステージは、軸を中心に回転するように構成されてもよい。軸は、基板の中心を通る軸であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。回転ステージは、基板310bの半径をほぼ走査することができる。システムは、流体チャネル330及び流体出口ポート335を更に備えることができる。流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、光学撮像対物レンズ1110を更に備えてもよい。撮像対物レンズ1110の長手方向軸は、第2の基板310bの中心軸と一致しなくてもよい(図23Dではこれを区別することは困難であるが)。撮像対物レンズ1110は、第2の基板310bの中心からある距離に配置されてもよい。 FIG. 23D illustrates the architecture of system 1200d, which includes multiple moving substrates on a rotation stage and stationary fluid and optical elements. System 1200d may include first and second substrates 310a and 310b. The first and second substrates may be similar to substrate 310 described herein. The first and second substrates may be configured to rotate as described herein. The first and second substrates may be glued or otherwise secured to first and second chucks (not shown in FIG. 23D) as described herein. The first and second substrates may be secured to rotation stage 1220d (e.g., approximately opposite ends of the rotation stage). The rotation stage may be configured to rotate about an axis. The axis may be an axis that passes through the center of the substrate. The axis may be an off-center axis. The rotation stage may scan approximately the radius of substrate 310b. The system may further include fluidic channels 330 and fluidic outlet ports 335. The fluidic channels and fluidic outlet ports may be configured to dispense any of the solutions described herein. The system may further include an optical imaging objective 1110. The longitudinal axis of the imaging objective 1110 may not coincide with the central axis of the second substrate 310b (although this is difficult to distinguish in FIG. 23D). The imaging objective 1110 may be located at a distance from the center of the second substrate 310b.

回転ステージは、第1及び第2の基板の相対位置を変更して、異なる配列決定操作を実行するように構成され得る。例えば、回転ステージは、流体チャネル及び流体出口ポートが第1の基板に溶液を分注していない(かつ第1の基板が撮像されるべきである)期間中に、光学撮像対物レンズが第1の基板の上方の位置にあるか又は第1の基板と光学的に連通するように回転するように構成され得る。回転ステージは、流体チャネル及び流体出口ポートが第1の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第1の基板から離れるように回転するように構成されてもよい。回転ステージは、流体チャネル及び流体出口ポートが第2の基板に溶液を分注していない(かつ第2の基板が撮像されるべきである)期間中に、光学撮像対物レンズが第2の基板の上方の位置にあるか、又は第2の基板と光学的に連通するように回転するように構成され得る。回転ステージは、流体チャネル及び流体出口ポートが第2の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第2の基板から離れるように回転するように構成されてもよい。 The rotation stage may be configured to change the relative positions of the first and second substrates to perform different sequencing operations. For example, the rotation stage may be configured to rotate such that the optical imaging objective is above or in optical communication with the first substrate during periods when the fluidic channels and fluidic outlet ports are not dispensing solution to the first substrate (and the first substrate is to be imaged). The rotation stage may be configured to rotate such that the optical imaging objective is away from the first substrate during periods when the fluidic channels and fluidic outlet ports are dispensing solution to the first substrate. The rotation stage may be configured to rotate such that the optical imaging objective is above or in optical communication with the second substrate during periods when the fluidic channels and fluidic outlet ports are not dispensing solution to the second substrate (and the second substrate is to be imaged). The rotation stage may be configured to rotate such that the optical imaging objective is away from the second substrate during periods when the fluidic channels and fluidic outlet ports are dispensing solution to the second substrate.

溶液の分注と基板の撮像とのタイミングを同期させてもよい。例えば、溶液は、第2の基板が撮像されている期間中に第1の基板に分注されてもよい。溶液が第1の基板に分注され、第2の基板が撮像されると、回転ステージは、第1の基板が撮像されている期間中に溶液が第2の基板に分注され得るように回転され得る。この分注と撮像の交互パターンを繰り返すことにより、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、第1及び第2の基板に結合した核酸の迅速な配列決定が可能になる。分注及び撮像の交互パターンは、撮像プロセス又は溶液分注プロセスのデューティサイクルを増加させることによってシーケンシングを高速化することができる。 The timing of dispensing the solution and imaging the substrate may be synchronized. For example, the solution may be dispensed onto a first substrate while the second substrate is being imaged. Once the solution is dispensed onto the first substrate and the second substrate is imaged, the rotation stage may be rotated such that the solution may be dispensed onto the second substrate while the first substrate is being imaged. Repeating this alternating pattern of dispensing and imaging allows for rapid sequencing of the nucleic acids bound to the first and second substrates using the systems and methods described herein. The alternating pattern of dispensing and imaging may speed up sequencing by increasing the duty cycle of the imaging process or the solution dispensing process.

図23Dでは2つの基板、1つの流体チャネル、1つの流体出口ポート、及び1つの光学撮像対物レンズを含むものとして示されているが、システム1200dは、基板、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズのそれぞれの任意の数を含むことができる。例えば、システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の基板を含み得る。各基板は、本明細書に記載されるようにチャックに接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の流体チャネル、並びに、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の流体出口ポートを備えてもよい。各流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載のように溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の光学撮像対物レンズを備えることができる。回転ステージを回転させて、任意の基板を任意の流体チャネル、流体出口ポート、又は光学撮像対物レンズの下にいつでも配置することができる。 Although shown in FIG. 23D as including two substrates, one fluid channel, one fluid outlet port, and one optical imaging objective, system 1200d can include any number of each of substrates, fluid channels, fluid outlet ports, and optical imaging objectives. For example, the system can include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten substrates. Each substrate may be glued or otherwise secured to a chuck as described herein. The system may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten fluid channels, and at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten fluid outlet ports. Each fluid channel and fluid outlet port may be configured to dispense a solution as described herein. The system can include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten optical imaging objectives. The rotation stage can be rotated to position any substrate under any fluid channel, fluid outlet port, or optical imaging objective at any time.

図23Eは、複数の固定基板及び移動光学系を備えるシステム1200eのアーキテクチャを示す。システム1200dは、第1及び第2の基板310a及び310bを備えてもよい。第1及び第2の基板は、本明細書に記載の基板310と同様であってもよい。本明細書で説明するように、第1及び第2の基板は回転するように構成されてもよい。第1及び第2の基板は、本明細書で説明するように、第1及び第2のチャック(図23Eには図示せず)に接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、第1の流体チャネル330a及び第1の流体出口ポート335aを更に備えてもよい。第1の流体チャネル330aは、本明細書に記載の流体チャネル330又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第1の流体出口ポート335aは、本明細書に記載の流体出口ポート335又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、第2の流体チャネル330b及び第2の流体出口ポート335bを更に備えてもよい。第2の流体チャネル330bは、本明細書に記載の流体チャネル330又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第2の流体出口ポート335bは、本明細書に記載の流体出口ポート335又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。 FIG. 23E illustrates the architecture of system 1200e, which includes multiple stationary substrates and moving optics. System 1200d may include first and second substrates 310a and 310b. The first and second substrates may be similar to substrate 310 described herein. The first and second substrates may be configured to rotate as described herein. The first and second substrates may be glued or otherwise secured to first and second chucks (not shown in FIG. 23E) as described herein. The system may further include a first fluid channel 330a and a first fluid outlet port 335a. The first fluid channel 330a may be similar to fluid channel 330 described herein or any other fluid channel described herein. The first fluid outlet port 335a may be similar to fluid outlet port 335 described herein or any other fluid outlet port described herein. The first fluid channel and the first fluid outlet port may be configured to dispense any solution described herein. The system may further include a second fluid channel 330b and a second fluid outlet port 335b. The second fluid channel 330b may be similar to the fluid channel 330 described herein or any other fluid channel described herein. The second fluid outlet port 335b may be similar to the fluid outlet port 335 described herein or any other fluid outlet port described herein. The second fluid channel and the second fluid outlet port may be configured to dispense any solution described herein.

システムは、光学撮像対物レンズ1110を更に備えてもよい。光学撮像対物レンズは、撮像アーム1230eに取り付けられてもよい。光学撮像対物レンズは、第1又は第2の基板の全領域を撮像するために光学撮像アームに沿って移動する1220eように構成されてもよい。光学撮像アームは、1210eを回転させるように構成されてもよい。光学撮像アームは、第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートが第1の基板に溶液を分注していない(かつ第1の基板が撮像されるべきである)期間中に、光学撮像対物レンズが第1の基板の上方の位置にあるか又は第1の基板と光学的に連通するように回転するように構成され得る。光学撮像アームは、第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートが第1の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第1の基板から離れるように回転するように構成されてもよい。光学撮像アームは、第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートが第2の基板に溶液を分注していない(かつ第2の基板が撮像されるべきである)期間中に、光学撮像対物レンズが第2の基板の上方の位置にあるか又は第2の基板と光学的に連通するように回転するように構成され得る。光学撮像アームは、第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートが第2の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第2の基板から離れるように回転するように構成されてもよい。 The system may further include an optical imaging objective 1110. The optical imaging objective may be attached to an imaging arm 1230e. The optical imaging objective may be configured to move 1220e along the optical imaging arm to image the entire area of the first or second substrate. The optical imaging arm may be configured to rotate 1210e. The optical imaging arm may be configured to rotate such that the optical imaging objective is in a position above or in optical communication with the first substrate during a period when the first fluid channel and the first fluid outlet port are not dispensing solution to the first substrate (and the first substrate should be imaged). The optical imaging arm may be configured to rotate such that the optical imaging objective is away from the first substrate during a period when the first fluid channel and the first fluid outlet port are dispensing solution to the first substrate. The optical imaging arm may be configured to rotate such that the optical imaging objective is above or in optical communication with the second substrate during periods when the second fluid channel and the second fluid outlet port are not dispensing solution to the second substrate (and the second substrate is to be imaged). The optical imaging arm may be configured to rotate such that the optical imaging objective is away from the second substrate during periods when the second fluid channel and the second fluid outlet port are dispensing solution to the second substrate.

溶液の分注と基板の撮像とのタイミングを同期させてもよい。例えば、溶液は、第2の基板が撮像されている期間中に第1の基板に分注されてもよい。溶液が第1の基板に分注され、第2の基板が撮像されると、光学撮像アームは、第1の基板が撮像されている期間中に溶液が第2の基板に分注され得るように回転され得る。この分注と撮像の交互パターンを繰り返すことにより、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、第1及び第2の基板に結合した核酸の迅速な配列決定が可能になる。分注及び撮像の交互パターンは、撮像プロセス又は溶液分注プロセスのデューティサイクルを増加させることによってシーケンシングを高速化することができる。 The timing of dispensing the solution and imaging the substrate may be synchronized. For example, the solution may be dispensed onto a first substrate while the second substrate is being imaged. Once the solution is dispensed onto the first substrate and the second substrate is imaged, the optical imaging arm may be rotated such that the solution may be dispensed onto the second substrate while the first substrate is being imaged. Repeating this alternating pattern of dispensing and imaging allows for rapid sequencing of the nucleic acids bound to the first and second substrates using the systems and methods described herein. The alternating pattern of dispensing and imaging may speed up sequencing by increasing the duty cycle of the imaging process or the solution dispensing process.

図23Eでは、2つの基板、2つの流体チャネル、2つの流体出口ポート、及び1つの光学撮像対物レンズを含むものとして示されているが、システム1200eは、基板、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズのそれぞれの任意の数を含むことができる。例えば、システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の基板を含み得る。各基板は、本明細書に記載されるようにチャックに接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の流体チャネル、並びに、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の流体出口ポートを備えてもよい。各流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載のように溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の光学撮像対物レンズを備えることができる。光学撮像アームを回転させて、任意の基板を任意の流体チャネル、流体出口ポート、又は光学撮像対物レンズの下にいつでも配置することができる。 23E as including two substrates, two fluid channels, two fluid outlet ports, and one optical imaging objective, system 1200e may include any number of each of substrates, fluid channels, fluid outlet ports, and optical imaging objectives. For example, the system may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten substrates. Each substrate may be bonded or otherwise secured to a chuck as described herein. The system may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten fluid channels, and at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten fluid outlet ports. Each fluid channel and fluid outlet port may be configured to dispense a solution as described herein. The system can include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten optical imaging objectives. The optical imaging arm can be rotated to position any substrate under any fluid channel, fluid exit port, or optical imaging objective at any time.

図23Fは、複数の移動基板並びに静止流体及び光学素子を含むシステム1200fのアーキテクチャを示す。システム1200fは、第1及び第2の基板310a及び310bを備えてもよい。第1及び第2の基板は、本明細書に記載の基板310と同様であってもよい。本明細書で説明するように、第1及び第2の基板は回転するように構成されてもよい。第1及び第2の基板は、本明細書で説明するように、第1及び第2のチャック(図23Fには図示せず)に接着又は他の方法で固定されてもよい。第1及び第2の基板は、移動ステージ1220fの対向する端部に貼り付けられてもよい。移動ステージは、1210fを移動させるように構成されてもよい。システムは、第1の流体チャネル330a及び第1の流体出口ポート335aを更に備えてもよい。第1の流体チャネル330aは、本明細書に記載の流体チャネル330又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第1の流体出口ポート335aは、本明細書に記載の流体出口ポート335又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、第2の流体チャネル330b及び第2の流体出口ポート335bを更に備えてもよい。第2の流体チャネル330bは、本明細書に記載の流体チャネル330又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第2の流体出口ポート335bは、本明細書に記載の流体出口ポート335又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、光学撮像対物レンズ1110を更に備えてもよい。 FIG. 23F illustrates the architecture of system 1200f, including multiple moving substrates and stationary fluidic and optical elements. System 1200f may include first and second substrates 310a and 310b. The first and second substrates may be similar to substrate 310 described herein. The first and second substrates may be configured to rotate as described herein. The first and second substrates may be glued or otherwise secured to first and second chucks (not shown in FIG. 23F) as described herein. The first and second substrates may be affixed to opposing ends of motion stage 1220f. The motion stage may be configured to move 1210f. The system may further include first fluidic channel 330a and first fluidic outlet port 335a. First fluidic channel 330a may be similar to fluidic channel 330 described herein or any other fluidic channel described herein. The first fluid outlet port 335a may be similar to the fluid outlet port 335 described herein or any other fluid outlet port described herein. The first fluid channel and the first fluid outlet port may be configured to dispense any solution described herein. The system may further include a second fluid channel 330b and a second fluid outlet port 335b. The second fluid channel 330b may be similar to the fluid channel 330 described herein or any other fluid channel described herein. The second fluid outlet port 335b may be similar to the fluid outlet port 335 described herein or any other fluid outlet port described herein. The second fluid channel and the second fluid outlet port may be configured to dispense any solution described herein. The system may further include an optical imaging objective 1110.

移動ステージは、第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートが第1の基板に溶液を分注していない(かつ第1の基板が撮像されるべきである)期間中に、光学撮像対物レンズが第1の基板の上方の位置にあるか又は第1の基板と光学的に連通するように移動するように構成され得る。移動ステージは、第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートが第1の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第1の基板から離れるように移動するように構成されてもよい。移動ステージは、第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートが第2の基板に溶液を分注していない(かつ第2の基板が撮像されるべきである)期間中に、光学撮像対物レンズが第2の基板の上方の位置にあるか又は第2の基板と光学的に連通するように移動するように構成され得る。移動ステージは、第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートが第2の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第2の基板から離れるように移動するように構成されてもよい。 The translation stage may be configured to move the optical imaging objective lens to a position above or in optical communication with the first substrate during a period when the first fluid channel and the first fluid outlet port are not dispensing solution to the first substrate (and the first substrate is to be imaged). The translation stage may be configured to move the optical imaging objective lens away from the first substrate during a period when the first fluid channel and the first fluid outlet port are dispensing solution to the first substrate. The translation stage may be configured to move the optical imaging objective lens to a position above or in optical communication with the second substrate during a period when the second fluid channel and the second fluid outlet port are not dispensing solution to the second substrate (and the second substrate is to be imaged). The translation stage may be configured to move the optical imaging objective lens away from the second substrate during a period when the second fluid channel and the second fluid outlet port are dispensing solution to the second substrate.

溶液の分注と基板の撮像とのタイミングを同期させてもよい。例えば、溶液は、第2の基板が撮像されている期間中に第1の基板に分注されてもよい。溶液が第1の基板に分注され、第2の基板が撮像されると、移動ステージは、第1の基板が撮像されている期間中に溶液が第2の基板に分注され得るように移動し得る。この分注と撮像の交互パターンを繰り返すことにより、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、第1及び第2の基板に結合した核酸の迅速な配列決定が可能になる。分注及び撮像の交互パターンは、撮像プロセス又は溶液分注プロセスのデューティサイクルを増加させることによってシーケンシングを高速化することができる。 The timing of dispensing the solution and imaging the substrate may be synchronized. For example, the solution may be dispensed onto a first substrate while the second substrate is being imaged. Once the solution is dispensed onto the first substrate and the second substrate is imaged, the motion stage may move such that the solution may be dispensed onto the second substrate while the first substrate is being imaged. Repeating this alternating pattern of dispensing and imaging allows for rapid sequencing of the nucleic acids bound to the first and second substrates using the systems and methods described herein. The alternating pattern of dispensing and imaging may speed up sequencing by increasing the duty cycle of the imaging process or the solution dispensing process.

図23Fでは、2つの基板、2つの流体チャネル、2つの流体出口ポート、及び1つの光学撮像対物レンズを含むものとして示されているが、システム1200fは、基板、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズのそれぞれの任意の数を含むことができる。例えば、システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の基板を含み得る。各基板は、本明細書に記載されるようにチャックに接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の流体チャネル、並びに、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の流体出口ポートを備えてもよい。各流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載のように溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の光学撮像対物レンズを備えることができる。移動ステージは、任意の基板を任意の流体チャネル、流体出口ポート、又は光学撮像対物レンズの下にいつでも配置するように移動することができる。 Although shown in FIG. 23F as including two substrates, two fluid channels, two fluid outlet ports, and one optical imaging objective, system 1200f can include any number of each of substrates, fluid channels, fluid outlet ports, and optical imaging objectives. For example, the system can include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten substrates. Each substrate may be glued or otherwise secured to a chuck as described herein. The system may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten fluid channels, and at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten fluid outlet ports. Each fluid channel and fluid outlet port may be configured to dispense a solution as described herein. The system can include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten optical imaging objectives. The motion stage can move to position any substrate under any fluid channel, fluid outlet port, or optical imaging objective at any time.

図23Gは、複数の移動基板並びに静止流体及び光学素子を含むシステム2300gのアーキテクチャを示す。システム2300gは、第1及び第2の基板310a及び310bを備えてもよい。第1及び第2の基板は、本明細書に記載の基板310と同様であってもよい。本明細書で説明するように、第1及び第2の基板は回転するように構成されてもよい。第1及び第2の基板は、本明細書で説明するように、第1及び第2のチャック(図23Gには図示せず)に接着又は他の方法で固定されてもよい。第1及び第2の基板は、固定ステージ2320gに沿って並進するように構成されてもよい。第1及び第2の基板は、第1の流体チャネル330a及び第1の流体出口ポート335aを備える第1の流体ステーションと、第2の流体チャネル330b及び第2の流体出口ポート335bを備える第2の流体ステーションと、光学撮像対物レンズ1110を備える撮像ステーションとの間を移動するように構成されてもよい。図23Gは、第1の基板が第1の流体ステーションに配置され、第2の基板が撮像ステーションに配置される構成を示す。別の構成では、第1及び第2の基板は、第1の基板が撮像ステーションに配置され、第2の基板が第2の流体ステーションに配置されるように、光学ヘッドに対して相対的に並進することができる。第1及び第2の並進基板は、第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートが第1の基板に溶液を分注していない(かつ第1の基板が撮像されるべきである)期間中に光学撮像対物レンズが第1の基板の上方の位置にあるか又は第1の基板と光学的に連通するように移動するように構成されてもよい。第1及び第2の並進基板は、第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートが第1の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第1の基板から離れるように移動するように構成されてもよい。第1及び第2の並進基板は、第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートが第2の基板に溶液を分注していない期間(及びその間に第2の基板が撮像されるべき期間)に、光学撮像対物レンズが第2の基板の上方の位置にあるか又は第2の基板と光学的に連通するように移動するように構成されてもよい。第1及び第2の並進基板は、第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートが第2の基板に溶液を分注している期間中に光学撮像対物レンズが第2の基板から離れるように移動するように構成されてもよい。 FIG. 23G shows the architecture of a system 2300g including multiple moving substrates and stationary fluidic and optical elements. The system 2300g may include first and second substrates 310a and 310b. The first and second substrates may be similar to the substrate 310 described herein. The first and second substrates may be configured to rotate as described herein. The first and second substrates may be glued or otherwise secured to first and second chucks (not shown in FIG. 23G) as described herein. The first and second substrates may be configured to translate along a fixed stage 2320g. The first and second substrates may be configured to move between a first fluid station including a first fluid channel 330a and a first fluid outlet port 335a, a second fluid station including a second fluid channel 330b and a second fluid outlet port 335b, and an imaging station including an optical imaging objective 1110. 23G shows a configuration in which the first substrate is placed at the first fluid station and the second substrate is placed at the imaging station. In another configuration, the first and second substrates can be translated relative to the optical head such that the first substrate is placed at the imaging station and the second substrate is placed at the second fluid station. The first and second translating substrates may be configured to move such that the optical imaging objective is in a position above or in optical communication with the first substrate during periods when the first fluid channel and the first fluid outlet port are not dispensing solution to the first substrate (and the first substrate should be imaged). The first and second translating substrates may be configured to move such that the optical imaging objective is away from the first substrate during periods when the first fluid channel and the first fluid outlet port are dispensing solution to the first substrate. The first and second translation substrates may be configured to move such that the optical imaging objective is above or in optical communication with the second substrate during periods when the second fluid channel and second fluid outlet port are not dispensing solution to the second substrate (and during which the second substrate is to be imaged). The first and second translation substrates may be configured to move such that the optical imaging objective is away from the second substrate during periods when the second fluid channel and second fluid outlet port are dispensing solution to the second substrate.

溶液の分注と基板の撮像とのタイミングを同期させてもよい。例えば、溶液は、第2の基板が撮像されている期間中に第1の基板に分注されてもよい。溶液が第1の基板に分注され、第2の基板が撮像されると、移動ステージは、第1の基板が撮像されている期間中に溶液が第2の基板に分注され得るように移動し得る。この分注と撮像の交互パターンを繰り返すことにより、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、第1及び第2の基板に結合した核酸の迅速な配列決定が可能になる。分注及び撮像の交互パターンは、撮像プロセス又は溶液分注プロセスのデューティサイクルを増加させることによってシーケンシングを高速化することができる。 The timing of dispensing the solution and imaging the substrate may be synchronized. For example, the solution may be dispensed onto a first substrate while the second substrate is being imaged. Once the solution is dispensed onto the first substrate and the second substrate is imaged, the motion stage may move such that the solution may be dispensed onto the second substrate while the first substrate is being imaged. Repeating this alternating pattern of dispensing and imaging allows for rapid sequencing of the nucleic acids bound to the first and second substrates using the systems and methods described herein. The alternating pattern of dispensing and imaging may speed up sequencing by increasing the duty cycle of the imaging process or the solution dispensing process.

図23Gでは、2つの基板、2つの流体チャネル、2つの流体出口ポート、及び1つの光学撮像対物レンズを含むものとして示されているが、システム2300gは、基板、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズのそれぞれの任意の数を含むことができる。例えば、システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の基板を含み得る。各基板は、本明細書に記載されるようにチャックに接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の流体チャネル、並びに、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の流体出口ポートを備えてもよい。各流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載のように溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の光学撮像対物レンズを備えることができる。並進する基板は、いつでも任意の流体チャネル、流体出口ポート、又は光学撮像対物レンズの下に任意の基板を配置するように移動することができる。 Although shown in FIG. 23G as including two substrates, two fluid channels, two fluid outlet ports, and one optical imaging objective, system 2300g can include any number of each of substrates, fluid channels, fluid outlet ports, and optical imaging objectives. For example, the system can include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten substrates. Each substrate may be glued or otherwise secured to a chuck as described herein. The system may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten fluid channels, and at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten fluid outlet ports. Each fluid channel and fluid outlet port may be configured to dispense a solution as described herein. The system can include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten optical imaging objectives. The translating substrate can be moved to position any substrate under any fluid channel, fluid outlet port, or optical imaging objective at any time.

図23Hは、複数の処理ベイ間で移動される複数の基板を備えるシステム1200gのアーキテクチャを示す。システム1200gは、それぞれ第1、第2、第3及び第4の基板310a、310b、310c、310d及び310eを備えてもよい。第1、第2、第3、第4及び第5の基板は、本明細書に記載の基板310と同様であってもよい。第1、第2、第3、第4、及び第5の基板は、本明細書で説明するように、回転するように構成されてもよい。第1、第2、第3、第4、及び第5の基板は、本明細書で説明するように、それぞれ第1、第2、第3、第4、及び第5のチャック(図23Hには図示せず)に接着又は他の方法で固定することができる。 Figure 23H shows the architecture of system 1200g with multiple substrates moved between multiple processing bays. System 1200g may include first, second, third and fourth substrates 310a, 310b, 310c, 310d and 310e, respectively. The first, second, third, fourth and fifth substrates may be similar to substrate 310 described herein. The first, second, third, fourth and fifth substrates may be configured to rotate as described herein. The first, second, third, fourth and fifth substrates may be glued or otherwise secured to first, second, third, fourth and fifth chucks (not shown in Figure 23H), respectively, as described herein.

システムは、第1の流体チャネル330a及び第1の流体出口ポート335aを更に備えてもよい。第1の流体チャネル330aは、本明細書に記載の流体チャネル330又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第1の流体出口ポート335aは、本明細書に記載の流体出口ポート335又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。第1の流体チャネル及び第1の流体出口ポートは、第1の処理ベイとみなすことができる。第1の処理ベイは、第1、第2、第3、第4、又は第5の基板のいずれかへの第1の溶液の分注などの第1の処理工程を実行するように構成されてもよい。 The system may further include a first fluid channel 330a and a first fluid outlet port 335a. The first fluid channel 330a may be similar to the fluid channel 330 described herein or any other fluid channel described herein. The first fluid outlet port 335a may be similar to the fluid outlet port 335 described herein or any other fluid outlet port described herein. The first fluid channel and the first fluid outlet port may be configured to dispense any solution described herein. The first fluid channel and the first fluid outlet port may be considered a first processing bay. The first processing bay may be configured to perform a first processing step, such as dispensing a first solution to any of the first, second, third, fourth, or fifth substrates.

システムは、第2の流体チャネル330b及び第2の流体出口ポート335bを更に備えてもよい。第2の流体チャネル330bは、本明細書に記載の流体チャネル330又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第2の流体出口ポート335bは、本明細書に記載の流体出口ポート335又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。第2の流体チャネル及び第2の流体出口ポートは、第2の処理ベイ又は処理ステーションとみなすことができる。第2の処理ベイは、第1、第2、第3、第4、又は第5の基板のいずれかへの第2の溶液の分注などの第2の処理工程を実行するように構成されてもよい。 The system may further include a second fluid channel 330b and a second fluid outlet port 335b. The second fluid channel 330b may be similar to the fluid channel 330 described herein or any other fluid channel described herein. The second fluid outlet port 335b may be similar to the fluid outlet port 335 described herein or any other fluid outlet port described herein. The second fluid channel and the second fluid outlet port may be configured to dispense any solution described herein. The second fluid channel and the second fluid outlet port may be considered a second processing bay or processing station. The second processing bay may be configured to perform a second processing step, such as dispensing a second solution to any of the first, second, third, fourth, or fifth substrates.

システムは、第3の流体チャネル330c及び第3の流体出口ポート335cを更に備えることができる。第3の流体チャネル330cは、本明細書に記載の流体チャネル330又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第3の流体出口ポート335cは、本明細書に記載の流体出口ポート335又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第3の流体チャネル及び第3の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。第3の流体チャネル及び第3の流体出口ポートは、第3の処理ベイ又は処理ステーションとみなすことができる。第3の処理ベイは、第1、第2、第3、第4、又は第5の基板のいずれかへの第3の溶液の分注などの第3の処理工程を実行するように構成されてもよい。 The system may further include a third fluid channel 330c and a third fluid outlet port 335c. The third fluid channel 330c may be similar to the fluid channel 330 described herein or any other fluid channel described herein. The third fluid outlet port 335c may be similar to the fluid outlet port 335 described herein or any other fluid outlet port described herein. The third fluid channel and the third fluid outlet port may be configured to dispense any solution described herein. The third fluid channel and the third fluid outlet port may be considered a third processing bay or processing station. The third processing bay may be configured to perform a third processing step, such as dispensing a third solution to any of the first, second, third, fourth, or fifth substrates.

システムは、第4の流体チャネル330d及び第4の流体出口ポート335dを更に備えることができる。第4の流体チャネル330dは、本明細書に記載の流体チャネル330又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネルと同様であってもよい。第4の流体出口ポート335dは、本明細書に記載の流体出口ポート335又は本明細書に記載の任意の他の流体出口ポートと同様であってもよい。第4の流体チャネル及び第4の流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。第4の流体チャネル及び第4の流体出口ポートは、第4の処理ベイ又は処理ステーションとみなすことができる。第4の処理ベイは、第1、第2、第3、第4、又は第5の基板のいずれかへの第4の溶液の分注などの第4の処理工程を実行するように構成されてもよい。 The system may further include a fourth fluid channel 330d and a fourth fluid outlet port 335d. The fourth fluid channel 330d may be similar to the fluid channel 330 described herein or any other fluid channel described herein. The fourth fluid outlet port 335d may be similar to the fluid outlet port 335 described herein or any other fluid outlet port described herein. The fourth fluid channel and the fourth fluid outlet port may be configured to dispense any solution described herein. The fourth fluid channel and the fourth fluid outlet port may be considered a fourth processing bay or processing station. The fourth processing bay may be configured to perform a fourth processing step, such as dispensing a fourth solution to any of the first, second, third, fourth, or fifth substrates.

システムは、走査光学撮像対物レンズ1110を更に備えてもよい。光学撮像対物レンズは、第5の処理ベイ又は処理ステーションとみなすことができる。 The system may further include a scanning optical imaging objective 1110. The optical imaging objective may be considered a fifth processing bay or station.

システムは、移動アーム1220gを更に備えることができる。移動アームは、横方向に1210g移動するか、又は1215g回転するように構成されてもよい。移動アームは、第1、第2、第3、第4、又は第5の基板のいずれかを異なる処理ステーション間で(例えば、基板をピックアップし、それらを新しい位置に移動させることによって)移動させるように構成することができる。例えば、第1の時点で、第1の基板は第1の処理ベイで第1の工程(第1の溶液の分注など)を受けてもよく、第2の基板は第2の処理ベイで第2の工程(第2の溶液の分注など)を受けてもよく、第3の基板は第1の処理ベイで第3の工程(第3の溶液の分注など)を受けてもよく、第4の基板は第4の処理ベイで第4の工程(第4の溶液の分注など)を受けてもよく、第5の基板は第5の処理ベイで撮像されてもよい。第1、第2、第3、もしくは第4の工程のうちの1つ以上、又は撮像が完了すると、移動アームは、第1、第2、第3、第4、もしくは第5の基板のうちの1つ以上を第1、第2、第3、第4、もしくは第5の処理ベイのうちの1つ以上に移動させることができ、別の工程を完了することができる。1つ以上の操作を完了し、1つ以上の基板を別の処理ベイに移動させて別の操作を完了するパターンを繰り返すことができ、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、第1、第2、第3、第4及び第5の基板に結合した核酸の迅速な配列決定を可能にする。分注及び撮像の交互パターンは、撮像プロセス又は溶液分注プロセスのデューティサイクルを増加させることによってシーケンシングを高速化することができる。 The system may further include a transfer arm 1220g. The transfer arm may be configured to move laterally 1210g or rotate 1215g. The transfer arm may be configured to move any of the first, second, third, fourth, or fifth substrates between different processing stations (e.g., by picking up the substrates and moving them to a new location). For example, at a first time point, the first substrate may undergo a first step (e.g., dispensing a first solution) in the first processing bay, the second substrate may undergo a second step (e.g., dispensing a second solution) in the second processing bay, the third substrate may undergo a third step (e.g., dispensing a third solution) in the first processing bay, the fourth substrate may undergo a fourth step (e.g., dispensing a fourth solution) in the fourth processing bay, and the fifth substrate may be imaged in the fifth processing bay. Once one or more of the first, second, third, or fourth steps or imaging is completed, the movement arm can move one or more of the first, second, third, fourth, or fifth substrates to one or more of the first, second, third, fourth, or fifth processing bays to complete another step. The pattern of completing one or more operations and moving one or more substrates to another processing bay to complete another operation can be repeated, allowing rapid sequencing of nucleic acids bound to the first, second, third, fourth, and fifth substrates using the systems and methods described herein. The alternating pattern of dispensing and imaging can speed up sequencing by increasing the duty cycle of the imaging process or solution dispensing process.

図23Hでは、5つの基板、4つの流体チャネル、4つの流体出口ポート、及び1つの光学撮像対物レンズを含むものとして示されているが、システム1200gは、基板、流体チャネル、流体出口ポート、及び光学撮像対物レンズのそれぞれの任意の数を含むことができる。例えば、システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の基板を含み得る。各基板は、本明細書に記載されるようにチャックに接着又は他の方法で固定されてもよい。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の流体チャネル、並びに、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の流体出口ポートを備えてもよい。各流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載のように溶液を分注するように構成されてもよい。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の光学撮像対物レンズを備えることができる。移動アームは、任意の基板を任意の流体チャネル、流体出口ポート、又は光学撮像対物レンズの下にいつでも配置するように移動することができる。 23H shows five substrates, four fluid channels, four fluid outlet ports, and one optical imaging objective, system 1200g may include any number of each of substrates, fluid channels, fluid outlet ports, and optical imaging objectives. For example, system may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten substrates. Each substrate may be bonded or otherwise secured to a chuck as described herein. System may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten fluid channels and at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten fluid outlet ports. Each fluid channel and fluid outlet port may be configured to dispense a solution as described herein. The system can include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten optical imaging objectives. The movement arm can move to position any substrate under any fluid channel, fluid outlet port, or optical imaging objective at any time.

図23Iは、並進軸及び回転軸を共有し、独立して回転する視野を走査する複数の撮像ヘッドを含むシステム1200hのアーキテクチャを示す。システムは、基板310を撮像するように構成された第1及び第2読み取りヘッド1005及び1015をそれぞれ備えてもよい。第1及び第2読み取りヘッドは、(例えば、図14に関して)本明細書に記載される任意の読み取りヘッドと同様であってもよい。特定の時点において、第1及び第2読み取りヘッドは、それぞれ第1及び第2の経路1010,1020を撮像するように構成されてもよい。第1及び第2の経路は、(図14に関してなど)本明細書で説明される任意の経路と同様であってもよい。第1及び第2読み取りヘッドは、スピンする基板上で実質的に半径方向に1210h移動し、それによって基板を走査するように構成されてもよい。第1又は第2読み取りヘッドのいずれかが正確に半径方向に移動しない場合、読み取りヘッドの画像フィールド又はセンサは、図34に関して説明したように、実質的に接線方向の走査方向を維持するように回転することができる。フィールド回転は、回転プリズムを使用して達成することができる。これに代えて又は加えて、ミラー又は他の光学素子が使用されてもよい。 23I shows the architecture of a system 1200h including multiple imaging heads that share translation and rotation axes and scan independently rotating fields of view. The system may include first and second read heads 1005 and 1015, respectively, configured to image the substrate 310. The first and second read heads may be similar to any of the read heads described herein (e.g., with respect to FIG. 14). At a particular time, the first and second read heads may be configured to image first and second paths 1010, 1020, respectively. The first and second paths may be similar to any of the paths described herein (e.g., with respect to FIG. 14). The first and second read heads may be configured to move substantially radially 1210h over the spinning substrate, thereby scanning the substrate. If either the first or second read heads do not move exactly radially, the image field or sensor of the read heads may be rotated to maintain a substantially tangential scanning direction, as described with respect to FIG. 34. Field rotation may be achieved using a rotating prism. Alternatively or additionally, mirrors or other optical elements may be used.

図23Iでは2つの読み出しヘッド及び2つの撮像経路を含むものとして示されているが、システム1200hは、任意の数の読み出しヘッド又は撮像経路を含んでもよい。例えば、システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の読み取りヘッドを備えることができる。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10つの撮像経路を含むことができる。 23I as including two read heads and two imaging paths, system 1200h may include any number of read heads or imaging paths. For example, the system may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten read heads. The system may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten imaging paths.

図23Jは、並進及び回転軸を共有し、独立して回転フィールドを有する走査する複数の撮像ヘッドを備えるシステム2300jのアーキテクチャを示す。システムは、基板310を撮像するように構成された第1、第2、第3、及び第4読み取りヘッド1005、1015、1025、及び1035をそれぞれ備えてもよい。第1、第2、第3、及び第4読み取りヘッドは、(図14に関してなど)本明細書に記載される任意の読み取りヘッドと同様であってもよい。特定の時点において、第1、第2、第3、及び第4読み取りヘッドは、それぞれ第1、第2、第3、及び第4経路1010、1020、1030、及び1040を撮像するように構成されてもよい。第1、第2、第3、及び第4経路は、(図14に関してなど)本明細書に記載された任意の経路と同様であってもよい。第1、第2、第3、及び第4読み取りヘッドは、紡糸基板上で実質的に半径方向に1210h移動し、それによって基板を走査するように構成されてもよい。第1、第2、第3、及び第4の読み取りヘッドが正確に半径方向に移動しない場合、読み取りヘッドの画像フィールド又はセンサは、実質的に接線方向の走査方向を維持するように回転することができる。フィールド回転は、回転プリズムを使用して達成することができる。これに代えて又は加えて、ミラー又は他の光学素子が使用されてもよい。 23J shows the architecture of a system 2300j with multiple scanning imaging heads sharing translation and rotation axes and having independently rotating fields. The system may include first, second, third, and fourth read heads 1005, 1015, 1025, and 1035, respectively, configured to image the substrate 310. The first, second, third, and fourth read heads may be similar to any read heads described herein (such as with respect to FIG. 14). At a particular time, the first, second, third, and fourth read heads may be configured to image first, second, third, and fourth paths 1010, 1020, 1030, and 1040, respectively. The first, second, third, and fourth paths may be similar to any paths described herein (such as with respect to FIG. 14). The first, second, third, and fourth read heads may be configured to move 1210h in a substantially radial direction over the spinning substrate, thereby scanning the substrate. If the first, second, third, and fourth readheads do not move precisely radially, the image fields or sensors of the readheads can be rotated to maintain a substantially tangential scanning direction. Field rotation can be accomplished using a rotating prism. Alternatively or additionally, mirrors or other optical elements may be used.

図23Jでは4つの読み出しヘッド及び4つの撮像経路を備えるものとして示されているが、システム2300jは、任意の数の読み出しヘッド又は撮像経路を備えることができる。例えば、システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の読み取りヘッドを備えることができる。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10つの撮像経路を含むことができる。 23J as having four read heads and four imaging paths, system 2300j can have any number of read heads or imaging paths. For example, the system can have at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten read heads. The system can include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten imaging paths.

図23Kは、共有光学検出システムで走査する複数のスピンドルを含むシステム1200iのアーキテクチャを示す。システムは、それぞれ第1及び第2の基板310a及び310bを備えてもよい。第1及び第2の基板は、本明細書に記載の基板310と同様であってもよい。第1及び第2の基板は、それぞれ第1及び第2のスピンドルに取り付けられてもよい。第1及び第2のスピンドルは、それぞれ第1及び第2の基板に回転動作を付与することができる。システムは、それぞれ第1及び第2の光学撮像対物レンズ1110a及び1110bを備えてもよい。第1及び第2の光学撮像対物レンズは、本明細書に記載の光学撮像対物レンズ1110と同様であってもよい。第1及び第2の光学撮像対物レンズは、それぞれ第1及び第2の基板から光を収集するように構成されてもよい。第1及び第2の光学撮像対物レンズは、それぞれ第1及び第2の基板から収集された光をそれぞれ第1及び第2のミラー1280a及び1280bに送ることができる。場合によっては、第1及び第2の光学撮像対物レンズの一方のみが、特定の瞬間に光を収集する。 23K shows the architecture of system 1200i including multiple spindles scanning with a shared optical detection system. The system may include first and second substrates 310a and 310b, respectively. The first and second substrates may be similar to substrate 310 described herein. The first and second substrates may be mounted on first and second spindles, respectively. The first and second spindles may impart rotational motion to the first and second substrates, respectively. The system may include first and second optical imaging objectives 1110a and 1110b, respectively. The first and second optical imaging objectives may be similar to optical imaging objective 1110 described herein. The first and second optical imaging objectives may be configured to collect light from the first and second substrates, respectively. The first and second optical imaging objectives may send the light collected from the first and second substrates, respectively, to first and second mirrors 1280a and 1280b, respectively. In some cases, only one of the first and second optical imaging objective lenses collects light at a particular moment.

第1及び第2のミラーは、共有された可動ミラーに光を通過させることができる。第1の構成1285aでは、共有可動ミラーは、第1の基板からの光をビームスプリッタ1295に向けてもよい。ビームスプリッタは、ダイクロイックミラーを備えてもよい。例えば、図23Kに示すように、ビームスプリッタは、励起光源1290からの励起光を基板に向けて反射し、基板からの光を検出器370に向けて伝送するように構成されてもよい。代替的な構成(図23Kには図示せず)では、ビームスプリッタは、励起光源1290からの励起光を基板に向けて透過させ、基板からの光を検出器370に向けて反射するように構成されてもよい。ビームスプリッタは、検出器370に光を通過又は反射し、第1の基板を撮像することを可能にし得る。第1の基板は、並進1210iされるように構成されてもよく、第1の基板上の異なる位置が撮像されることを可能にする。 The first and second mirrors may pass light to a shared movable mirror. In a first configuration 1285a, the shared movable mirror may direct light from the first substrate to a beam splitter 1295. The beam splitter may comprise a dichroic mirror. For example, as shown in FIG. 23K, the beam splitter may be configured to reflect excitation light from the excitation light source 1290 toward the substrate and transmit light from the substrate toward the detector 370. In an alternative configuration (not shown in FIG. 23K), the beam splitter may be configured to transmit excitation light from the excitation light source 1290 toward the substrate and reflect light from the substrate toward the detector 370. The beam splitter may pass or reflect light to the detector 370, allowing the first substrate to be imaged. The first substrate may be configured to be translated 1210i, allowing different positions on the first substrate to be imaged.

第2の構成1285bの場合、共有可動ミラーは、第2の基板からの光をビームスプリッタ1295に向けてもよい。ビームスプリッタは、検出器370に光を通過又は反射し、第2の基板を撮像することを可能にし得る。第2の基板は、並進1210iされるように構成されてもよく、第2の基板上の異なる位置が撮像されることを可能にする。このように、可動ミラーを移動させることにより、第1及び第2の基板を共通の光学系で撮像することができる。 For the second configuration 1285b, the shared movable mirror may direct light from the second substrate to a beam splitter 1295. The beam splitter may pass or reflect the light to a detector 370, allowing the second substrate to be imaged. The second substrate may be configured to be translated 1210i, allowing different locations on the second substrate to be imaged. In this manner, by moving the movable mirror, the first and second substrates can be imaged with a common optical system.

システムは、励起光源1290を更に備えてもよい。光源は、(蛍光イメージングなどのための)励起光を第1又は第2の基板に提供するように構成されてもよい。励起光は、本明細書に記載の検出と同様の方法で可動ミラーを使用して第1又は第2の基板に選択的に送出され得る。 The system may further include an excitation light source 1290. The light source may be configured to provide excitation light (e.g., for fluorescence imaging) to the first or second substrate. The excitation light may be selectively delivered to the first or second substrate using a moveable mirror in a manner similar to the detection described herein.

図23Kでは、2つの基板、2つの結像光学対物レンズ、及び2つのミラーを含むものとして示されているが、システム1200iは、任意の数の基板、結像光学対物レンズ、又はミラーを含むことができる。例えば、システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の基板を含み得る。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個の撮像光学対物レンズを備えることができる。システムは、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、又は少なくとも10個のミラーを備えることができる。 23K as including two substrates, two imaging optical objectives, and two mirrors, system 1200i may include any number of substrates, imaging optical objectives, or mirrors. For example, the system may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten substrates. The system may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten imaging optical objectives. The system may include at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, at least eight, at least nine, or at least ten mirrors.

図23Iは、並進軸及び回転軸を共有し、独立して回転する視野を走査する複数の撮像ヘッドを備えるシステムのアーキテクチャを示す図である。 Figure 23I shows the architecture of a system with multiple imaging heads that share translation and rotation axes and scan independently rotating fields of view.

図23Kは、共有光学検出システムで走査する複数のスピンドルを含むシステムのアーキテクチャを示す。 Figure 23K shows the architecture of a system that includes multiple spindles scanning with a shared optical detection system.

図24は、複数の回転スピンドルを備えるシステム1300のアーキテクチャを示す。システム1300は、本明細書に記載の基板310を含むことができる。基板は、本明細書に記載されるように、回転するように構成されてもよい。システムは、本明細書に記載の流体チャネル330及び流体出口ポート335、又は本明細書に記載の任意の他の流体チャネル及び流体出口ポートを更に備えることができる。流体チャネル及び流体出口ポートは、本明細書に記載の任意の溶液を分注するように構成されてもよい。流体チャネル及び流体出口ポートは、基板に対して移動する1315aように構成されてもよい。例えば、流体チャネル及び流体出口ポートは、流体チャネル及び流体出口ポートが溶液を分注している期間中に基板の上方(例えば、中心付近)の位置に移動するように構成されてもよい。流体チャネル及び流体出口ポートは、流体チャネル及び流体出口ポートが溶液を分注していない期間中に基板から離れた位置に移動するように構成されてもよい。システムは、本明細書に記載の光学撮像対物レンズ1110を更に備えることができる。光学撮像対物レンズは、基板に対して相対的に移動する1310aように構成されてもよい。例えば、光学撮像対物レンズは、基板が撮像されている期間中に基板の上方(例えば、中心付近、又は半径方向に走査する)の位置に移動するように構成されてもよい。光学撮像対物レンズは、基板が撮像されていない期間中に基板から離れた位置に移動するように構成されてもよい。 24 shows the architecture of a system 1300 with multiple rotating spindles. The system 1300 can include a substrate 310 as described herein. The substrate can be configured to rotate as described herein. The system can further include a fluid channel 330 and a fluid outlet port 335 as described herein, or any other fluid channel and fluid outlet port as described herein. The fluid channel and fluid outlet port can be configured to dispense any solution as described herein. The fluid channel and fluid outlet port can be configured to move 1315a relative to the substrate. For example, the fluid channel and fluid outlet port can be configured to move to a position above (e.g., near the center of) the substrate during periods when the fluid channel and fluid outlet port are dispensing a solution. The fluid channel and fluid outlet port can be configured to move to a position away from the substrate during periods when the fluid channel and fluid outlet port are not dispensing a solution. The system can further include an optical imaging objective 1110 as described herein. The optical imaging objective can be configured to move 1310a relative to the substrate. For example, the optical imaging objective lens may be configured to move to a position above the substrate (e.g., near the center or scanning radially) during periods when the substrate is being imaged. The optical imaging objective lens may be configured to move to a position away from the substrate during periods when the substrate is not being imaged.

システムは、第1スピンドル1305a及び第2スピンドル1305bを更に備えてもよい。第1のスピンドルは、第2のスピンドルの内部にあってもよい。第1のスピンドルは、第2のスピンドルの外部にあってもよい。第2のスピンドルは、第1のスピンドルの内部にあってもよい。第2のスピンドルは、第1のスピンドルの外部にあってもよい。第1及び第2のスピンドルはそれぞれ、互いに独立して回転するように構成されてもよい。第1及び第2のスピンドルは、異なる角速度で回転するように構成されてもよい。例えば、第1のスピンドルは、第1の角速度で回転するように構成されてもよく、第2のスピンドルは、第2の角速度で回転するように構成されてもよい。第1の角速度は、第2の角速度よりも小さくてもよい。第1のスピンドルは、溶液が基板に分注されている期間中、比較的低い角速度(約0rpm~約100rpmの角速度など)で回転するように構成されてもよい。第2のスピンドルは、基板が撮像されている期間中に比較的高い角速度(約100rpm~約1,000rpmの角速度など)で回転するように構成されてもよい。或いは、逆も適用され得る。基板は、分注動作及び撮像動作の各々を完了するために、第1のスピンドルと第2のスピンドルとの間で移送されてもよい。 The system may further include a first spindle 1305a and a second spindle 1305b. The first spindle may be internal to the second spindle. The first spindle may be external to the second spindle. The second spindle may be internal to the first spindle. The second spindle may be external to the first spindle. The first and second spindles may each be configured to rotate independently of each other. The first and second spindles may be configured to rotate at different angular velocities. For example, the first spindle may be configured to rotate at a first angular velocity and the second spindle may be configured to rotate at a second angular velocity. The first angular velocity may be less than the second angular velocity. The first spindle may be configured to rotate at a relatively low angular velocity (e.g., an angular velocity of about 0 rpm to about 100 rpm) during the period when the solution is dispensed onto the substrate. The second spindle may be configured to rotate at a relatively high angular velocity (such as an angular velocity of about 100 rpm to about 1,000 rpm) during the period in which the substrate is being imaged. Alternatively, the reverse may apply. The substrate may be transferred between the first spindle and the second spindle to complete each of the dispense and imaging operations.

システムは、任意の数のスピンドルを備えることができる。例えば、システムは、少なくとも約2、3、4、5、6、7、8、9、10、20個、又はそれ以上のスピンドルを備えることができる。これに代えて又は加えて、システムは、最大で約20、10、9、8、7、6、5、4、3、2、又は1つのスピンドルを備えてもよい。所定のスピンドルは、システム内の1つ以上の他のスピンドルに対して内側又は外側にあってもよい。場合によっては、スピンドルの各々は互いに独立して回転することができる。場合によっては、スピンドルの少なくともサブセットは、互いに独立して回転することができる。場合によっては、スピンドルの少なくともサブセットは、互いに依存して回転することができる(例えば、同時に同じ角速度で)。スピンドルは、同じ軸又は異なる軸に対して回転することができる。場合によっては、各スピンドルは異なる角速度で回転することができる。場合によっては、スピンドルの少なくともサブセットは、異なる角速度で回転することができる。 The system may include any number of spindles. For example, the system may include at least about 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, or more spindles. Alternatively or additionally, the system may include up to about 20, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, or 1 spindle. A given spindle may be inboard or outboard relative to one or more other spindles in the system. In some cases, each of the spindles may rotate independently of one another. In some cases, at least a subset of the spindles may rotate independently of one another. In some cases, at least a subset of the spindles may rotate dependently on one another (e.g., at the same time and at the same angular velocity). The spindles may rotate about the same axis or different axes. In some cases, each spindle may rotate at a different angular velocity. In some cases, at least a subset of the spindles may rotate at a different angular velocity.

図24には移動する流体チャネル及び光学撮像対物レンズを利用するものとして示されているが、システム1300は、本明細書に記載の他の方法で構成されてもよい。例えば、システムは、流体チャネル及び光学撮像対物レンズが静止し、基板が移動するように構成されるように構成されてもよい。システムは、本明細書に記載の任意の他の方法で構成されてもよい。 Although shown in FIG. 24 as utilizing a moving fluid channel and optical imaging objective, system 1300 may be configured in other ways as described herein. For example, the system may be configured such that the fluid channel and optical imaging objective are stationary and the substrate is configured to move. The system may be configured in any other way as described herein.

核酸増幅及び配列決定の用途
本明細書の方法及びシステムは、様々な配列決定及び適用技術及び方法に適用され得る。本明細書に開示される開放基板システム、溶液分注方法、回転アレイシステム、基板システム、基板調製方法、光学系、走査システム、もしくは走査方法、又はそれらの任意の組合せは、例えば、非末端配列決定、可逆的ターミネータ配列決定、ローリングサークル増幅配列決定、DNAナノボール配列決定、大規模並列配列決定を含む様々な配列決定方法に適用され得る。本明細書に開示される基板は、核酸を結合又は増幅するのに適した1つ以上の配列決定成分(例えば、アダプタ、プライマー、ビーズ、抗体、DNAナノボール、核酸鋳型、ポリメラーゼ、ヌクレオチド、蛍光ヌクレオチド、終止ヌクレオチド、又は可逆的に終止ヌクレオチド)を含み得る。配列決定構成要素は、基板に固定され得る。幾つかの例では、配列決定構成要素を基板上にパターン化することができる。幾つかの例では、配列決定構成要素は、パターニングすることなく基板に固定され得る。基板は、表面化学によって区別される離散領域を含むパターンを含み得る。例えば、基板は、1つ又はそれを超える配列決定成分を動員する1つ又はそれを超える領域と、1つ又はそれを超える配列決定成分を排除する1つ又はそれを超える領域とを含むパターンを含み得る。幾つかの例において、第1の配列決定成分が基板に動員されてもよく、第2の配列決定成分が第1の配列決定成分に動員されてもよい。更なる配列決定成分が動員され、それによって核酸が配列決定され得る。
Nucleic Acid Amplification and Sequencing Applications The methods and systems herein may be applied to a variety of sequencing and application techniques and methods. The open substrate system, solution dispensing method, rotating array system, substrate system, substrate preparation method, optical system, scanning system, or scanning method, or any combination thereof, disclosed herein may be applied to a variety of sequencing methods, including, for example, non-terminal sequencing, reversible terminator sequencing, rolling circle amplification sequencing, DNA nanoball sequencing, and massively parallel sequencing. The substrates disclosed herein may include one or more sequencing components suitable for binding or amplifying nucleic acids (e.g., adapters, primers, beads, antibodies, DNA nanoballs, nucleic acid templates, polymerases, nucleotides, fluorescent nucleotides, terminating nucleotides, or reversibly terminating nucleotides). The sequencing components may be immobilized on the substrate. In some examples, the sequencing components may be patterned on the substrate. In some examples, the sequencing components may be immobilized on the substrate without patterning. The substrate may include a pattern including discrete regions distinguished by surface chemistry. For example, a substrate may include a pattern that includes one or more regions that recruit one or more sequencing components and one or more regions that exclude one or more sequencing components. In some instances, a first sequencing component may be recruited to the substrate and a second sequencing component may be recruited to the first sequencing component. Additional sequencing components may be recruited, thereby sequencing the nucleic acid.

本明細書に開示される溶液分注方法を使用して、1つ以上の配列決定成分を基板上に分注することができる。例えば、配列決定構成要素は、サンプル、処理されたサンプル、支持体又は粒子(例えば、ビーズなど)、増幅試薬及び/又は配列決定試薬(例えば、洗浄溶液、緩衝液、プライマー、酵素、触媒、クエンチャー、ヌクレオチド又はその類似体、色素、プローブ、タグ、標識など)、流体構成要素(例えば、界面活性剤、緩衝剤など)、及び/又は光学構成要素(例えば、参照ビーズ、染料など。)を含み得る。例えば、配列決定成分を含む溶液は、螺旋状のパターンで基板上に分注され得る。幾つかの例では、配列決定成分を含む溶液は、円形経路、楕円経路、線形経路、又は非線形経路で分注され得る。配列決定成分は、回転基板上に分注され得る。本明細書に開示されるように、配列決定成分は、配列決定成分と接触する基板の各領域で一貫した反応時間を確保するためのパターンで基板上に分注され得る。或いは、配列決定成分は、ランダム又は半ランダム分注を含む任意の態様で分注され得る。配列決定成分を含む基板は、本明細書に開示される走査システムを使用して走査され得る。配列決定成分、例えば蛍光成分(例えば、蛍光ヌクレオチド又は蛍光抗体)を含む基板は、本明細書に開示される光学系を使用して撮像され得る。配列決定成分を含む基板は、基板が回転している間に走査され得る。幾つかの例では、基板は、1つ以上の対物レンズを含む光学系を使用して走査され得る。1つ以上の対物レンズは、本明細書に開示されるように、基板の効率的な走査を可能にするように構成されてもよい。 The solution dispensing methods disclosed herein can be used to dispense one or more sequencing components onto a substrate. For example, the sequencing components can include a sample, a processed sample, a support or particles (e.g., beads, etc.), amplification and/or sequencing reagents (e.g., wash solutions, buffers, primers, enzymes, catalysts, quenchers, nucleotides or analogs thereof, dyes, probes, tags, labels, etc.), fluidic components (e.g., surfactants, buffers, etc.), and/or optical components (e.g., reference beads, dyes, etc.). For example, a solution containing the sequencing components can be dispensed onto the substrate in a spiral pattern. In some examples, a solution containing the sequencing components can be dispensed in a circular, elliptical, linear, or non-linear path. The sequencing components can be dispensed onto a rotating substrate. As disclosed herein, the sequencing components can be dispensed onto the substrate in a pattern to ensure consistent reaction times in each region of the substrate contacted with the sequencing components. Alternatively, the sequencing components can be dispensed in any manner, including random or semi-random dispensing. Substrates containing sequencing components can be scanned using the scanning systems disclosed herein. Substrates containing sequencing components, such as fluorescent components (e.g., fluorescent nucleotides or fluorescent antibodies), can be imaged using the optical systems disclosed herein. Substrates containing sequencing components can be scanned while the substrate is rotating. In some examples, the substrate can be scanned using an optical system that includes one or more objective lenses. The one or more objective lenses can be configured as disclosed herein to enable efficient scanning of the substrate.

可逆的ターミネータ配列決定
本明細書に開示されるシステム及び方法は、可逆的ターミネータ配列決定方法と適合し得る。幾つかの例では、可逆的ターミネータ配列決定方法は、複数のアダプタを基板に接着させることを含み得る。アダプタは、DNA鋳型又はDNA鋳型断片に結合し得る。アダプタは、パターン化基板に固定されてもよい。アダプタは、パターニングせずに基板に固定されてもよい。パターン化基板は、アダプタを動員する1つ以上の領域と、アダプタを排除する1つ以上の領域とを含み得る。DNA鋳型又はDNA鋳型断片の有無にかかわらず、アダプタを基板に送出することができる。例えば、DNA鋳型又はその断片を含むアダプタは、パターン化された基板又はパターンを欠く基板に送出され得る。別の例では、DNA鋳型又はその断片を欠くアダプタは、パターン化された基板又はパターンを欠く基板に送出され得る。DNA鋳型又はDNA鋳型断片を含む溶液は、アダプタを含む基板に分注されてもよく、それらのDNA鋳型又はDNA鋳型断片はアダプタに付着してもよい。DNA鋳型又はDNA鋳型断片を含む溶液は、本明細書に開示される分注方法又はパターンのいずれかを使用して基板上に分注され得る。例えば、DNA鋳型又はDNA断片を含む溶液は、基板の標的領域に局所的に分注され得る。別の例では、DNA鋳型又はDNA断片を含む溶液を局所的に分注し、基板(例えば、スピンコーティングされた)全体に広く分散させることができる。別の例では、DNA鋳型又はDNA断片を含む溶液は、パターン(例えば、螺旋状のパターン、円形パターン、楕円状パターン、線形パターン、又は非線形パターン)で基板上に分注され得る。DNA鋳型又はDNA断片を含む溶液は、基板が回転している間に分注され得る。
Reversible Terminator Sequencing The systems and methods disclosed herein may be compatible with reversible terminator sequencing methods. In some examples, the reversible terminator sequencing methods may include attaching a plurality of adaptors to a substrate. The adaptors may be bound to DNA templates or DNA template fragments. The adaptors may be fixed to a patterned substrate. The adaptors may be fixed to a substrate without patterning. The patterned substrate may include one or more regions that recruit adaptors and one or more regions that exclude adaptors. The adaptors may be delivered to a substrate with or without a DNA template or DNA template fragment. For example, an adaptor that includes a DNA template or fragment thereof may be delivered to a patterned substrate or a substrate lacking a pattern. In another example, an adaptor that includes a DNA template or fragment thereof may be delivered to a patterned substrate or a substrate lacking a pattern. A solution including a DNA template or DNA template fragment may be dispensed onto a substrate including adaptors, and the DNA template or DNA template fragment may be attached to the adaptors. The solution containing the DNA template or DNA template fragments can be dispensed onto the substrate using any of the dispensing methods or patterns disclosed herein. For example, the solution containing the DNA template or DNA fragments can be dispensed locally onto a target area of the substrate. In another example, the solution containing the DNA template or DNA fragments can be dispensed locally and distributed broadly across the substrate (e.g., spin-coated). In another example, the solution containing the DNA template or DNA fragments can be dispensed onto the substrate in a pattern (e.g., a helical pattern, a circular pattern, an elliptical pattern, a linear pattern, or a non-linear pattern). The solution containing the DNA template or DNA fragments can be dispensed while the substrate is rotating.

幾つかの例では、可逆的ターミネータ配列決定方法は、複数のプライマーを基板に接着することを含み得る。幾つかの例では、プライマーはアダプタに付着し得る。プライマーは、DNA鋳型又はDNA鋳型断片に結合し得る。プライマーは、パターン化基板に固定されてもよい。プライマーは、パターニングせずに基板に固定されてもよい。パターン化基板は、プライマーを動員する1つ以上の領域と、プライマーを除外する1つ以上の領域とを含み得る。DNA鋳型又はDNA鋳型断片を含む溶液は、本明細書に開示される分注方法又はパターンのいずれかを使用して、プライマーを含む基板上に分注され得る。DNA鋳型又はDNA鋳型断片は、基板(例えば、プライマー又はアダプタに結合することによって)に動員され得る。DNA鋳型又はDNA鋳型断片は、基板上で増幅され得る。幾つかの例では、DNA鋳型又はDNA鋳型断片は、ある領域へのDNA結合速度がその領域における増幅倍加速度よりも遅くなるように、基板上に分注され得る。例えば、DNA鋳型又はDNA鋳型断片の増幅倍加速度は、DNA鋳型又はDNA鋳型断片の基板の領域への到達速度の約2、約3、約4、約5、約6、約7、約8、約9、又は約10倍であり得る。これにより、別のDNA鋳型又はDNA鋳型断片が同じ領域に到達する前に、DNA鋳型又はDNA鋳型断片が十分に増幅されることが保証され得る。 In some examples, the reversible terminator sequencing method may include attaching a plurality of primers to a substrate. In some examples, the primers may be attached to an adaptor. The primers may bind to the DNA template or DNA template fragments. The primers may be immobilized on a patterned substrate. The primers may be immobilized on a substrate without patterning. The patterned substrate may include one or more regions that recruit primers and one or more regions that exclude primers. A solution containing the DNA template or DNA template fragments may be dispensed onto a substrate containing primers using any of the dispensing methods or patterns disclosed herein. The DNA template or DNA template fragments may be mobilized to the substrate (e.g., by binding to the primers or adaptors). The DNA template or DNA template fragments may be amplified on the substrate. In some examples, the DNA template or DNA template fragments may be dispensed onto the substrate such that the DNA binding rate to a region is slower than the amplification fold rate in that region. For example, the amplification fold rate of the DNA template or DNA template fragment can be about 2, about 3, about 4, about 5, about 6, about 7, about 8, about 9, or about 10 times the rate at which the DNA template or DNA template fragment reaches a region of the substrate. This can ensure that the DNA template or DNA template fragment is sufficiently amplified before another DNA template or DNA template fragment reaches the same region.

DNA分子を含む溶液は、基板に付着する基板上に分注されたDNA分子の画分によって決定される播種効率で、基板(例えば、本明細書に開示される基板又はパターン化基板のいずれか)上に分注され得る。幾つかの例では、DNA分子を含む溶液は、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約20%、又は約25%の播種効率で分注され得る。幾つかの例では、DNA分子は、約1万DNA分子/mm、約2万DNA分子/mm、約3万DNA分子/mm、約4万DNA分子/mm、約5万DNA分子/mm、約10万DNA分子/mm、約20万DNA分子/mm、約30万DNA分子/mm、約40万DNA分子/mm、約50万DNA分子/mm、約100万DNA分子/mm、約200万DNA分子/mm、約300万DNA分子/mm、約400万DNA分子/mm、約500万DNA分子/mm、約600万DNA分子/mm、約700万DNA分子/mm、約800万DNA分子/mm、約900万DNA分子/mm、又は約1000万DNA分子/mmの密度で基板に付着し得る。 A solution containing DNA molecules can be dispensed onto a substrate (e.g., any of the substrates disclosed herein or patterned substrates) with a seeding efficiency determined by the fraction of DNA molecules dispensed onto the substrate that adhere to the substrate. In some examples, the solution containing DNA molecules can be dispensed with a seeding efficiency of about 5%, about 6%, about 7%, about 8%, about 9%, about 10%, about 11%, about 12%, about 13%, about 14%, about 15%, about 20%, or about 25%. In some examples, the DNA molecules are about 10,000 DNA molecules/ mm2 , about 20,000 DNA molecules/ mm2 , about 30,000 DNA molecules/ mm2 , about 40,000 DNA molecules/mm2, about 50,000 DNA molecules/ mm2 , about 100,000 DNA molecules/ mm2 , about 200,000 DNA molecules/ mm2 , about 300,000 DNA molecules/ mm2 , about 400,000 DNA molecules/ mm2 , about 500,000 DNA molecules/ mm2 , about 1 million DNA molecules/ mm2 , about 2 million DNA molecules/ mm2 , about 3 million DNA molecules/ mm2 , about 4 million DNA molecules/ mm2 , about 5 million DNA molecules/ mm2 , about 6 million DNA molecules/ mm2 , about 7 million DNA molecules/ mm2 , about 8 million DNA molecules/ mm2 , or about 9 million DNA molecules/ mm2. , or a density of about 10 million DNA molecules/ mm2 on the substrate.

基板に付着したDNA分子は、モノクローナル増幅され得る。幾つかの場合、基板に接着したDNA分子の少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、又は少なくとも約99%が増幅され得る。 The DNA molecules attached to the substrate may be monoclonally amplified. In some cases, at least about 70%, at least about 75%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, at least about 98%, or at least about 99% of the DNA molecules attached to the substrate may be amplified.

1つ以上のDNA分子(例えば、1つ以上のDNA鋳型又は1つ以上のDNA鋳型断片)が増幅され得る。増幅は、DNA分子が基板に接着している間に起こり得る。増幅は、DNA分子が基板上に分注されている間に起こり得る。DNA分子は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅(RPA)、ブリッジ増幅、核酸配列に基づく増幅(NASBA)、ループ媒介等温増幅(LAMP)、ヘリカーゼ依存性増幅(HDA)、ローリングサークル増幅(RCA)、又は多置換増幅(MDA)を含むがこれらに限定されない様々な増幅手段を使用して増幅され得る。DNA分子は、可逆的ターミネータを含む核酸を使用して増幅され得る。幾つかの例では、核酸は、塩基、塩基に共有結合した切断可能なリンカー、及び切断可能なリンカーを介して塩基に共有結合した蛍光分子を含み得る。幾つかの例では、核酸は、核酸に共有結合した可逆的に終結する基(例えば、3’ヒドロキシル基で)を含み得る。可逆的ターミネータは、3’-O-アジドミー可逆的ターミネータ、3’-ONH可逆的ターミネータ、3’-ONH可逆的ターミネータ又は3’-OH非ブロック可逆的ターミネータ(例えば、仮想ターミネータ又はライトニングターミネータ)を含み得る。 One or more DNA molecules (e.g., one or more DNA templates or one or more DNA template fragments) can be amplified. Amplification can occur while the DNA molecules are attached to the substrate. Amplification can occur while the DNA molecules are dispensed onto the substrate. The DNA molecules can be amplified using a variety of amplification means, including, but not limited to, polymerase chain reaction (PCR), recombinase polymerase amplification (RPA), bridge amplification, nucleic acid sequence-based amplification (NASBA), loop-mediated isothermal amplification (LAMP), helicase-dependent amplification (HDA), rolling circle amplification (RCA), or multiple displacement amplification (MDA). The DNA molecules can be amplified using a nucleic acid that includes a reversible terminator. In some examples, the nucleic acid can include a base, a cleavable linker covalently attached to the base, and a fluorescent molecule covalently attached to the base via the cleavable linker. In some examples, the nucleic acid can include a reversible terminating group (e.g., at the 3' hydroxyl group) covalently attached to the nucleic acid. The reversible terminator may include a 3'-O-azidomy reversible terminator, a 3'-ONH 2 reversible terminator, a 3'-ONH 2 reversible terminator or a 3'-OH non-blocking reversible terminator (eg, a virtual terminator or a Lightning terminator).

増幅されたDNA分子(例えば、蛍光分子を含む)は、本明細書に開示される光学系又は走査方法を使用して撮像され得る。場合によっては、撮像は、複数の光学的に分解可能なスポットを撮像することを含むことができる。スポットは、DNA分子(例えば、蛍光分子を含むDNA分子)を含み得る。幾つかの場合、DNA分子を含むスポットの少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、又は少なくとも約99%は、単一のDNA種(例えば、モノクローナルである)を含む。 The amplified DNA molecules (e.g., including fluorescent molecules) can be imaged using the optical systems or scanning methods disclosed herein. In some cases, imaging can include imaging a plurality of optically resolvable spots. The spots can include DNA molecules (e.g., DNA molecules including fluorescent molecules). In some cases, at least about 70%, at least about 75%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, at least about 98%, or at least about 99% of the spots that include DNA molecules include a single DNA species (e.g., are monoclonal).

大規模並列配列決定
本明細書に開示されるシステム及び方法は、大規模並列処理配列決定法と互換性があり得る。1つ以上のDNA分子(例えば、1つ以上のDNA鋳型又は1つ以上のDNA鋳型断片)が増幅され得る。増幅は、DNA分子が基板に接着している間に起こり得る。増幅は、DNA分子が基板上に分注されている間に起こり得る。DNA分子は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅(RCA)、ブリッジ増幅、核酸配列に基づく増幅(NASBA)、ループ媒介等温増幅(LAMP)、ヘリカーゼ依存性増幅(HDA)、ローリングサークル増幅(RPA)、又は多置換増幅(MDA)を含むがこれらに限定されない様々な増幅手段を使用して増幅され得る。幾つかの例では、大規模並列配列決定は、増幅されたDNA分子(例えば、DNA鋳型又はDNA鋳型断片)を抗体(例えば、蛍光標識抗体)で標識することを含み得る。抗体は、末端ヌクレオチドに結合し得る。例えば、抗体は、本明細書に開示される可逆的に末端化されたヌクレオチドのいずれかに結合し得る。抗体は、末端ヌクレオチド配列(例えば、末端A、末端T、末端C又は末端G)に選択的に結合し得る。幾つかの例では、抗体は複数の蛍光分子を含み得る。
Massively Parallel Sequencing The systems and methods disclosed herein may be compatible with massively parallel sequencing methods. One or more DNA molecules (e.g., one or more DNA templates or one or more DNA template fragments) may be amplified. Amplification may occur while the DNA molecules are attached to the substrate. Amplification may occur while the DNA molecules are dispensed onto the substrate. The DNA molecules may be amplified using a variety of amplification means, including, but not limited to, polymerase chain reaction (PCR), recombinase polymerase amplification (RCA), bridge amplification, nucleic acid sequence-based amplification (NASBA), loop-mediated isothermal amplification (LAMP), helicase-dependent amplification (HDA), rolling circle amplification (RPA), or multiple displacement amplification (MDA). In some examples, massively parallel sequencing may include labeling the amplified DNA molecules (e.g., DNA templates or DNA template fragments) with an antibody (e.g., a fluorescently labeled antibody). The antibody may bind to a terminal nucleotide. For example, the antibody may bind to any of the reversibly terminated nucleotides disclosed herein. The antibody may selectively bind to a terminal nucleotide sequence, such as a terminal A, a terminal T, a terminal C, or a terminal G. In some instances, the antibody may include multiple fluorescent molecules.

DNA分子は、本明細書に開示される方法又はシステムのいずれかを使用して基板上に分注され得る。DNA分子は、本明細書に開示される基板(例えば、パターン化された基板又はパターンを欠く基板)のいずれかに分注され得る。抗体は、本明細書に開示されるパターン(例えば、螺旋状のパターン、円形パターン、楕円状パターン、線形パターン、又は非線形パターン)のいずれかで基板上に分注され得る。抗体は、本明細書に開示される方法又はシステムのいずれかを使用して基板上に分注され得る。抗体は、本明細書に開示される基板(例えば、パターン化された基板又はパターンを欠く基板)のいずれかに分注され得る。抗体は、本明細書に開示されるパターン(例えば、螺旋状のパターン、円形パターン、楕円状パターン、線形パターン、又は非線形パターン)のいずれかで基板上に分注され得る。 The DNA molecules may be dispensed onto a substrate using any of the methods or systems disclosed herein. The DNA molecules may be dispensed onto any of the substrates disclosed herein (e.g., a patterned substrate or a substrate lacking a pattern). The antibodies may be dispensed onto a substrate in any of the patterns disclosed herein (e.g., a helical pattern, a circular pattern, an elliptical pattern, a linear pattern, or a non-linear pattern). The antibodies may be dispensed onto a substrate using any of the methods or systems disclosed herein. The antibodies may be dispensed onto any of the substrates disclosed herein (e.g., a patterned substrate or a substrate lacking a pattern). The antibodies may be dispensed onto a substrate in any of the patterns disclosed herein (e.g., a helical pattern, a circular pattern, an elliptical pattern, a linear pattern, or a non-linear pattern).

DNA分子及び抗体を含む基板は、本明細書に開示される光学系又は走査方法を使用して撮像され得る。場合によっては、撮像は、複数の光学的に分解可能なスポットを撮像することを含むことができる。スポットはDNA分子を含み得る。スポットは、抗体(例えば、蛍光分子を含む抗体)を含み得る。幾つかの場合、DNA分子を含むスポットの少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、又は少なくとも約99%が、単一の蛍光抗体を含む。 The substrate containing the DNA molecules and the antibodies can be imaged using the optical system or scanning methods disclosed herein. In some cases, imaging can include imaging a plurality of optically resolvable spots. The spots can include DNA molecules. The spots can include antibodies (e.g., antibodies that include fluorescent molecules). In some cases, at least about 70%, at least about 75%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, at least about 98%, or at least about 99% of the spots that include DNA molecules include a single fluorescent antibody.

DNAナノボール配列決定
本明細書に開示されるシステム及び方法は、DNAナノボール配列決定法と適合性であり得る。DNAナノボール配列決定方法は、ローリングサークル複製を使用してDNA鋳型又はDNA鋳型断片を増幅することを含み得る。DNA鋳型断片(例えば、約100塩基対~約350塩基対を含むフラグメント)は、アダプタ配列に連結され得る。アダプタ配列を断片に連結し、それによって断片を環状化することができる。環状断片は、ローリングサークル増幅を使用して増幅することができる。幾つかの態様では、ライゲーションされた断片のローリングサークル増幅により、断片の一本鎖コピーが生成され得る。連結された増幅断片を含む増幅された核酸分子は、DNAナノボールに圧縮され得る。
DNA Nanoball Sequencing The systems and methods disclosed herein may be compatible with DNA nanoball sequencing methods. DNA nanoball sequencing methods may include amplifying a DNA template or DNA template fragment using rolling circle replication. A DNA template fragment (e.g., a fragment comprising about 100 base pairs to about 350 base pairs) may be ligated to an adapter sequence. The adapter sequence may be ligated to the fragment, thereby circularizing the fragment. The circular fragment may be amplified using rolling circle amplification. In some aspects, rolling circle amplification of the ligated fragments may generate single-stranded copies of the fragments. The amplified nucleic acid molecule comprising the ligated amplified fragments may be compacted into a DNA nanoball.

DNA断片は、本明細書に開示される方法又はシステムのいずれかを使用して基板上に分注され得る。DNA断片は、本明細書に開示される基板(例えば、パターン化された基板又はパターンを欠く基板)のいずれかに分注され得る。DNAナノボールは、本明細書に開示される方法又はシステムのいずれかを使用して基板上に分注され得る。DNAナノボールは、本明細書に開示される基板(例えば、パターン化された基板又はパターンを欠く基板)のいずれかに分注され得る。幾つかの例では、DNA断片は、基板に接着している間に増幅され得る。 The DNA fragments may be dispensed onto a substrate using any of the methods or systems disclosed herein. The DNA fragments may be dispensed onto any of the substrates disclosed herein (e.g., a patterned substrate or a substrate lacking a pattern). The DNA nanoballs may be dispensed onto a substrate using any of the methods or systems disclosed herein. The DNA nanoballs may be dispensed onto any of the substrates disclosed herein (e.g., a patterned substrate or a substrate lacking a pattern). In some examples, the DNA fragments may be amplified while attached to the substrate.

DNA断片又はDNAナノボールを含む基板は、本明細書に開示される光学系又は走査方法を使用して撮像され得る。場合によっては、撮像は、複数の光学的に分解可能なスポットを撮像することを含むことができる。スポットは、DNAナノボールを含み得る。スポットはDNA断片を含み得る。場合によっては、DNAナノボール又はDNA断片を含むスポットの少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、又は少なくとも約99%が、DNAナノボール又はDNA断片の単一の蛍光種を含み得る。 A substrate containing DNA fragments or DNA nanoballs may be imaged using the optical system or scanning methods disclosed herein. In some cases, imaging may include imaging a plurality of optically resolvable spots. The spots may include DNA nanoballs. The spots may include DNA fragments. In some cases, at least about 70%, at least about 75%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95%, at least about 98%, or at least about 99% of the spots containing DNA nanoballs or DNA fragments may include a single fluorescent species of DNA nanoball or DNA fragment.

本明細書で提供されるシステム及び方法は、本明細書に記載されるものなどの任意の配列決定又は増幅スキームに適用可能であり得る。任意の配列決定スキーム又は増幅について、1つ以上の操作を基板から実行することができ、及び/又は1つ以上の操作を基板上で実行することができる。例えば、配列決定スキームでは、増幅が基板から実行され、増幅産物(例えば、支持体に取り付けられる)がその後、配列決定のために基板上に堆積される。例えば、増幅スキームでは、基板からライブラリ調製を行い、増幅のために鋳型核酸分子のライブラリを基板上に堆積させる。別の例では、増幅及びその後の配列決定の両方が基板に対して行われる。本明細書の他の箇所に記載されているように、任意の配列決定成分を基板に装填し、基板に固定し、及び/又は基板に固定された対象物に分注することができる。 The systems and methods provided herein may be applicable to any sequencing or amplification scheme, such as those described herein. For any sequencing scheme or amplification, one or more operations may be performed from the substrate and/or one or more operations may be performed on the substrate. For example, in a sequencing scheme, amplification may be performed from the substrate and the amplification products (e.g., attached to a support) are then deposited on the substrate for sequencing. For example, in an amplification scheme, library preparation may be performed from the substrate and a library of template nucleic acid molecules may be deposited on the substrate for amplification. In another example, both amplification and subsequent sequencing are performed on the substrate. As described elsewhere herein, any sequencing components may be loaded onto the substrate, immobilized on the substrate, and/or dispensed onto objects immobilized on the substrate.

他の検体への適用
核酸の配列決定に有用であるとして本明細書に記載されているが、本明細書のシステム及び方法は、他の検体及び/又はそのような検体を処理する他の用途に適用することができる。図25は、検体を処理するための方法1400の一例のフローチャートを示す。
Applications to Other Specimens Although described herein as being useful for nucleic acid sequencing, the systems and methods herein may be applied to other specimens and/or other uses for processing such specimens. Figure 25 shows a flow chart of one example of a method 1400 for processing a specimen.

第1の工程1410において、方法は、検体が固定された平面アレイを含む基板を提供することを含んでもよく、基板は軸に対して回転するように構成される。軸は、基板の中心を通る軸であってもよい。軸は、中心から外れた軸であってもよい。基板は、本明細書の任意の基板であってもよい。幾つかの例では、平面アレイは、単一のタイプの検体を含み得る。他の例では、平面アレイは、2タイプ以上の検体を含んでもよい。2タイプ以上の検体は、ランダムに配置されていてもよい。2タイプ以上の検体は、規則的なパターンで配置されていてもよい。例えば、2タイプの検体を半径方向に交互に配置することができる。検体は、本明細書の任意の生物学的サンプル又はその誘導体であり得る。例えば、検体は、単一細胞検体であってもよい。検体は核酸分子であり得る。検体はタンパク質分子であり得る。検体は単一細胞であってもよい。検体は粒子であってもよい。検体は生物であってもよい。検体はコロニーの一部であり得る。幾つかの場合、検体は、非生物学的サンプルであり得るか、又は非生物学的サンプルに由来し得る。検体は、平面アレイ上の個別にアドレス可能な位置に固定されてもよい。検体は、検体に結合するように構成されたリンカーを介して基板に固定されてもよい。例えば、リンカーは炭水化物分子を含み得る。リンカーは、親和性結合タンパク質を含み得る。リンカーは親水性であってもよい。リンカーは疎水性であってもよい。リンカーは静電的であってもよい。リンカーは標識化されていてもよい。リンカーは、基板と一体であってもよい。リンカーは、基板上の独立した層であり得る。 In a first step 1410, the method may include providing a substrate including a planar array having analytes immobilized thereon, the substrate configured to rotate about an axis. The axis may be an axis through the center of the substrate. The axis may be an axis off-center. The substrate may be any substrate herein. In some examples, the planar array may include a single type of analyte. In other examples, the planar array may include two or more types of analytes. The two or more types of analytes may be arranged randomly. The two or more types of analytes may be arranged in a regular pattern. For example, the two types of analytes may be arranged in a radial alternating manner. The analyte may be any biological sample herein or a derivative thereof. For example, the analyte may be a single cell analyte. The analyte may be a nucleic acid molecule. The analyte may be a protein molecule. The analyte may be a single cell. The analyte may be a particle. The analyte may be an organism. The analyte may be part of a colony. In some cases, the analyte may be a non-biological sample or may be derived from a non-biological sample. The analyte may be immobilized at an individually addressable location on the planar array. The analyte may be immobilized to the substrate via a linker configured to bind to the analyte. For example, the linker may include a carbohydrate molecule. The linker may include an affinity binding protein. The linker may be hydrophilic. The linker may be hydrophobic. The linker may be electrostatic. The linker may be labeled. The linker may be integral to the substrate. The linker may be a separate layer on the substrate.

第2の工程1420において、方法は、基板の回転中に平面アレイにわたって複数の反応物を含む溶液を導くことを含んでもよい。溶液は、本明細書の任意の溶液又は試薬を含み得る。複数の反応物は、平面アレイに固定された検体と相互作用するように構成されてもよい。例えば、検体が核酸分子である場合、複数の反応物は複数のプローブを含み得る。複数のプローブの所定のプローブは、ホモポリマー配列又は二塩基もしくは三塩基反復配列などのランダム配列又は標的配列を含み得る。幾つかの例では、プローブはジベースプローブであり得る。幾つかの例において、プローブは、約1~10塩基長であり得る。幾つかの例において、プローブは、約10~20塩基長であり得る。幾つかの例では、プローブは、少なくとも約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、30、40、50、又はそれ以上の塩基であり得る。代替的又は組み合わせて、プローブは、最大で約50、40、30、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1塩基であり得る。別の例では、検体がタンパク質分子である場合、複数の反応物は複数の抗体を含み得る。複数の抗体のうちの所定の抗体は、1つ以上のタイプのタンパク質に対する結合特異性を有し得る。他の例では、複数の反応物は、複数のオリゴヌクレオチド分子、炭水化物分子、脂質分子、親和性結合タンパク質、アプタマー、抗体、酵素、又は他の試薬の任意の組合せを含み得る。複数の反応物は親水性であってもよい。複数の反応物は疎水性であってもよい。複数の反応物は静電的であってもよい。複数の反応物は標識されていてもよい。複数の反応物は、標識された成分と標識されていない成分との混合物を含み得る。幾つかの例では、複数の反応物は標識されなくてもよい。 In a second step 1420, the method may include directing a solution including a plurality of reactants across the planar array during rotation of the substrate. The solution may include any solution or reagent herein. The plurality of reactants may be configured to interact with an analyte immobilized on the planar array. For example, when the analyte is a nucleic acid molecule, the plurality of reactants may include a plurality of probes. A given probe of the plurality of probes may include a random sequence or a target sequence, such as a homopolymer sequence or a di- or tri-base repeat sequence. In some examples, the probe may be a dibase probe. In some examples, the probe may be about 1-10 bases long. In some examples, the probe may be about 10-20 bases long. In some examples, the probe may be at least about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 30, 40, 50, or more bases. Alternatively or in combination, the probes can be up to about 50, 40, 30, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 bases. In another example, when the analyte is a protein molecule, the plurality of reactants can include a plurality of antibodies. A given antibody of the plurality of antibodies can have binding specificity for one or more types of proteins. In other examples, the plurality of reactants can include any combination of a plurality of oligonucleotide molecules, carbohydrate molecules, lipid molecules, affinity binding proteins, aptamers, antibodies, enzymes, or other reagents. The plurality of reactants can be hydrophilic. The plurality of reactants can be hydrophobic. The plurality of reactants can be electrostatic. The plurality of reactants can be labeled. The plurality of reactants can include a mixture of labeled and unlabeled components. In some examples, the plurality of reactants can be unlabeled.

工程1430において、方法は、検体を、検体と複数の反応物との間の反応又は相互作用を引き起こすのに十分な条件に供することを含み得る。工程1440において、本方法は、検体と複数の反応物との間の反応を示す信号を検出し、それによって検体を分析することを含み得る。場合によっては、反応物質は検体と反応することがある。これに代えて又は加えて、反応物質は、検体に結合又は相互作用し得る。検体又は反応物の1つ以上は、検体との相互作用時に、配座変化、化学変化、状態変化、又はそれらの任意の組合せを受けることができる。 In step 1430, the method may include subjecting the analyte to conditions sufficient to cause a reaction or interaction between the analyte and a plurality of reactants. In step 1440, the method may include detecting a signal indicative of a reaction between the analyte and a plurality of reactants, thereby analyzing the analyte. In some cases, the reactant may react with the analyte. Alternatively or additionally, the reactant may bind to or interact with the analyte. The analyte or one or more of the reactants may undergo a conformational change, a chemical change, a change in state, or any combination thereof, upon interaction with the analyte.

この方法は、工程1410の前に、リンカーを含む基板を横切って検体を導くことを更に含み得る。例えば、検体の分注の前又は間に、基板を回転させて、基板表面及び/又は平面アレイを検体でコーティングすることができる。幾つかの例では、検体はビーズに結合され得、このビーズは平面アレイに固定される。 The method may further include directing the analyte across a substrate that includes a linker prior to step 1410. For example, the substrate may be rotated before or during dispensing of the analyte to coat the substrate surface and/or the planar array with the analyte. In some examples, the analyte may be bound to beads, which are immobilized on the planar array.

本方法は、本明細書の他の箇所に記載されているように、基板と接触した溶液のサブセットをリサイクルすることを更に含み得る。リサイクルは、溶液のサブセットを収集、フィルタリング、及び再利用することを含むことができる。フィルタリングは、分子フィルタリングを含み得る。分子フィルタリングは、特定の核酸フィルタリング(すなわち、特定の核酸のフィルタリング)を含み得る。核酸濾過は、汚染ヌクレオチド又は核酸に特異的に結合し得るオリゴヌクレオチド伸長化合物のアレイへの溶液の曝露を含み得る。 The method may further include recycling a subset of the solution contacted with the substrate, as described elsewhere herein. Recycling may include collecting, filtering, and reusing the subset of the solution. Filtering may include molecular filtering. Molecular filtering may include specific nucleic acid filtering (i.e., filtering of specific nucleic acids). Nucleic acid filtering may include exposure of the solution to an array of oligonucleotide extension compounds capable of specifically binding to contaminating nucleotides or nucleic acids.

信号は光信号であってもよい。信号は、蛍光信号であり得る。信号は、光吸収信号であってもよい。信号は、光散乱信号であってもよい。信号は発光信号であってもよい。信号は燐光信号であってもよい。信号は電気信号であってもよい。信号は音響信号であってもよい。信号は磁気信号であってもよい。信号は、任意の検出可能な信号であってもよい。本明細書の光学センサに代えて又は加えて、システムは、検出可能な信号を検出するように構成された1つ以上の他の検出器(例えば、音響検出器など)を備えてもよい。 The signal may be an optical signal. The signal may be a fluorescent signal. The signal may be a light absorption signal. The signal may be a light scattering signal. The signal may be a luminescence signal. The signal may be a phosphorescence signal. The signal may be an electrical signal. The signal may be an acoustic signal. The signal may be a magnetic signal. The signal may be any detectable signal. Alternatively or in addition to the optical sensors herein, the system may include one or more other detectors (e.g., acoustic detectors, etc.) configured to detect detectable signals.

幾つかの例では、方法は、工程1420の前に、基板を中心軸に対して回転させることを更に含むことができる。 In some examples, the method may further include rotating the substrate about a central axis prior to step 1420.

場合によっては、方法は、工程1440において信号を検出する前に基板の回転を終了させることを更に含むことができる。他の例では、基板が回転している間に工程1440において信号を検出することができる。 In some cases, the method may further include terminating rotation of the substrate before detecting the signal in step 1440. In other examples, the signal may be detected in step 1440 while the substrate is rotating.

信号は、標識が検体に結合することによって生成され得る。標識は、分子、粒子、細胞又は生物に結合し得る。標識は、工程1410の前に分子、粒子、細胞、又は生物に結合され得る。標識は、工程1410に続いて分子、粒子、細胞、又は生物に結合され得る。信号は、化学反応による検出可能な生成物の形成によって生成され得る。反応は酵素反応を含み得る。信号は、物理的会合による検出可能な生成物の形成によって生成され得る。信号は、近接会合による検出可能な生成物の形成によって生成され得る。近接会合によって生成された信号は、フェルスター共鳴エネルギー移動(FRET)を含むことができる。近接会合は、相補酵素との会合を含み得る。信号は、単一の反応によって生成され得る。信号は、複数の反応によって生成され得る。複数の反応は、直列に行われてもよい。複数の反応は並行して行われてもよい。複数の反応は、反応の1回以上の繰り返しを含み得る。例えば、反応は、ハイブリダイゼーション反応又はライゲーション反応を含み得る。反応は、ハイブリダイゼーション反応及びライゲーション反応を含み得る。 The signal may be generated by binding of the label to the analyte. The label may be bound to a molecule, particle, cell, or organism. The label may be bound to a molecule, particle, cell, or organism prior to step 1410. The label may be bound to a molecule, particle, cell, or organism following step 1410. The signal may be generated by formation of a detectable product by a chemical reaction. The reaction may include an enzymatic reaction. The signal may be generated by formation of a detectable product by physical association. The signal may be generated by formation of a detectable product by proximity association. The signal generated by proximity association may include Forster resonance energy transfer (FRET). The proximity association may include association with a complementary enzyme. The signal may be generated by a single reaction. The signal may be generated by multiple reactions. The multiple reactions may be performed in series. The multiple reactions may be performed in parallel. The multiple reactions may include one or more repetitions of the reaction. For example, the reaction may include a hybridization reaction or a ligation reaction. The reactions may include hybridization reactions and ligation reactions.

この方法は、工程1420、1430、及び1440を1回又は複数回繰り返すことを更に含むことができる。異なる解決策は、連続サイクルのための基板の回転中に平面アレイに向けられてもよい。 The method may further include repeating steps 1420, 1430, and 1440 one or more times. Different solutions may be directed to the planar array during rotation of the substrate for successive cycles.

本明細書で提供される方法1400に基づく多くの変形、変更、及び適合が可能である。例えば、方法1400の工程の順序は変更されてもよく、工程の一部は削除され、工程の一部は複製され、更なる工程が適宜追加されてもよい。一部の工程は連続して実行されてもよい。これらの工程の一部は、並列に実行されてもよい。また、一部の工程を1回行ってもよい。一部の工程は、複数回実行されてもよい。工程の幾つかは、副工程を含み得る。工程の一部は自動化されてもよい。一部の工程は手動であってもよい。 Many variations, modifications, and adaptations based on the method 1400 provided herein are possible. For example, the order of steps of the method 1400 may be changed, some steps may be removed, some steps may be duplicated, and additional steps may be added as appropriate. Some steps may be performed sequentially. Some of these steps may be performed in parallel. Some steps may be performed once. Some steps may be performed multiple times. Some of the steps may include sub-steps. Some of the steps may be automated. Some steps may be manual.

図26は、検体を単離するためのシステム1500の第1の例を示す。システムは、複数のリンカー1510a、1510b、1510c、及び1510dを含むことができる。複数のリンカーは、本明細書の基板310に接着又は他の方法で固定されてもよい。例えば、各リンカーは、本明細書の複数の個別にアドレス可能な位置のうちの特定の個別にアドレス可能な位置に結合され得る。リンカー1510a、1510b、1510c及び1510dは、本明細書の任意のリンカーを含み得る。リンカー1510a、1510b、1510c及び1510dの一部又は全部は、同じであってもよい。リンカー1510a、1510b、1510c及び1510dの一部又は全部は異なっていてもよい。リンカーは、検体1520a及び1520bと相互作用するように構成されてもよい。例えば、リンカーは、本明細書の任意の相互作用を介して検体1520a及び1520bに結合するように構成されてもよい。検体1520a及び1520bは、本明細書の任意の検体を含み得る。検体1520a及び1520bは同じであってもよい。検体1520a及び1520bは異なっていてもよい。リンカーは、特定の検体及び/又はそのタイプと特異的に相互作用するように構成され得る。例えば、リンカー1510bは、検体1520aと特異的に相互作用するように構成され得る。リンカー1510dは、検体1520bと特異的に相互作用するように構成されてもよい。任意のリンカーは、任意の検体と相互作用するように構成され得る。このようにして、特定の検体を基板上の特定の位置に結合させることができる。図26では4つのリンカー及び2つの検体を含むものとして示されているが、システム1500は任意の数のリンカー及び検体を含んでもよい。例えば、システム1500は、少なくとも1個、少なくとも2個、少なくとも5個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも200個、少なくとも500個、少なくとも1,000個、少なくとも2,000個、少なくとも5,000個、少なくとも1万個、少なくとも2万個、少なくとも5万個、少なくとも10万個、少なくとも20万個、少なくとも50万個、少なくとも100万個、少なくとも200万個、少なくとも500万個、少なくとも1000万個、少なくとも2000万個、少なくとも5000万個、少なくとも1億個、少なくとも2億個、少なくとも5億個、少なくとも10億個のリンカー、又は前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にある幾つかのリンカーを含み得る。システム1500は、少なくとも1個、少なくとも2個、少なくとも5個、少なくとも10個、少なくとも20個、少なくとも50個、少なくとも100個、少なくとも200個、少なくとも500個、少なくとも1,000個、少なくとも2,000個、少なくとも5,000個、少なくとも1万個、少なくとも2万個、少なくとも5万個、少なくとも10万個、少なくとも20万個、少なくとも50万個、少なくとも100万個、少なくとも200万個、少なくとも500万個、少なくとも1000万個、少なくとも2000万個、少なくとも5000万個、少なくとも1億個、少なくとも2億個、少なくとも5億個、少なくとも10億個の検体、又は前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にある検体の数を含み得る。 26 shows a first example of a system 1500 for isolating an analyte. The system can include a plurality of linkers 1510a, 1510b, 1510c, and 1510d. The plurality of linkers can be attached or otherwise fixed to the substrate 310 of the present specification. For example, each linker can be attached to a particular individually addressable location of the plurality of individually addressable locations of the present specification. The linkers 1510a, 1510b, 1510c, and 1510d can include any linker of the present specification. Some or all of the linkers 1510a, 1510b, 1510c, and 1510d can be the same. Some or all of the linkers 1510a, 1510b, 1510c, and 1510d can be different. The linkers can be configured to interact with the analytes 1520a and 1520b. For example, the linker may be configured to bind to the analytes 1520a and 1520b via any interaction herein. The analytes 1520a and 1520b may include any analyte herein. The analytes 1520a and 1520b may be the same. The analytes 1520a and 1520b may be different. The linker may be configured to specifically interact with a particular analyte and/or type thereof. For example, the linker 1510b may be configured to specifically interact with the analyte 1520a. The linker 1510d may be configured to specifically interact with the analyte 1520b. Any linker may be configured to interact with any analyte. In this manner, a particular analyte may be bound to a particular location on the substrate. Although shown in FIG. 26 as including four linkers and two analytes, the system 1500 may include any number of linkers and analytes. For example, system 1500 may include at least 1, at least 2, at least 5, at least 10, at least 20, at least 50, at least 100, at least 200, at least 500, at least 1,000, at least 2,000, at least 5,000, at least 10,000, at least 200,000, at least 500,000, at least 1 million, at least 2 million, at least 5 million, at least 10 million, at least 20 million, at least 50 million, at least 100 million, at least 200 million, at least 500 million, at least 1 billion linkers, or a number of linkers within a range defined by any two of the foregoing values. The system 1500 may include at least 1, at least 2, at least 5, at least 10, at least 20, at least 50, at least 100, at least 200, at least 500, at least 1,000, at least 2,000, at least 5,000, at least 10,000, at least 200,000, at least 500,000, at least 1 million, at least 2 million, at least 5 million, at least 10 million, at least 20 million, at least 50 million, at least 100 million, at least 200 million, at least 500 million, at least 1 billion analytes, or a number of analytes within a range defined by any two of the foregoing values.

図27は、検体を単離するためのシステム1600の第2の例を示す。システムは、粒子を物理的に捕捉するように構成されたウェルを含み得る。ウェルは、本明細書の複数の個別にアドレス可能な位置のうちの個別にアドレス可能な位置を含むことができる。ウェルは、検体を捕捉するように構成されてもよい。例えば、ウェルは、血液の液滴1630を捕捉するように構成されてもよい。例えば、血液の液滴は、白血球1640、赤血球1650、及び循環腫瘍細胞1660を含み得る。ウェルは、本明細書の任意の他の検体を捕捉するように構成されてもよい。ウェルは、微細加工材料及び技術を使用して層状に構成することができる。例えば、ウェルはベース層1605を含むことができる。ベース層はシリコンを含むことができる。ウェルは酸化物層1610を含み得る。酸化物層は酸化ケイ素を含み得る。ウェルは、金属層1615を含むことができる。金属は、ニッケル又はアルミニウムを含んでもよい。ウェルは、ナノチューブ層1620を含んでもよい。ナノチューブ層は、1つ以上のカーボンナノチューブを含んでもよい。ウェルは、閉じ込め層1625を含むことができる。閉じ込め層はフォトレジストを含んでもよい。フォトレジストはSU-8を含んでもよい。ナノチューブ層及び閉じ込め層は、セルを一緒に捕捉するように構成されてもよい。 27 illustrates a second example of a system 1600 for isolating an analyte. The system may include a well configured to physically capture a particle. The well may include an individually addressable location of a plurality of individually addressable locations herein. The well may be configured to capture an analyte. For example, the well may be configured to capture a droplet of blood 1630. For example, the droplet of blood may include white blood cells 1640, red blood cells 1650, and circulating tumor cells 1660. The well may be configured to capture any other analyte herein. The well may be layered using microfabrication materials and techniques. For example, the well may include a base layer 1605. The base layer may include silicon. The well may include an oxide layer 1610. The oxide layer may include silicon oxide. The well may include a metal layer 1615. The metal may include nickel or aluminum. The well may include a nanotube layer 1620. The nanotube layer may include one or more carbon nanotubes. The well can include a containment layer 1625. The containment layer can include photoresist. The photoresist can include SU-8. The nanotube layer and the containment layer can be configured to trap the cells together.

図28は、走査中の速度勾配を補償するための制御システムの例を示す。そのような制御システムは、速度勾配をアルゴリズム的に補償することができる。制御システムは、接線速度勾配を予測的又は適応的に補償することができる。図28の左側に示す第1の制御システムでは、制御システムは、回転基板の走査に基づいて、走査中の残留(補正されていない)速度誤差を測定し、補償補正係数を計算し、補償補正係数を使用して、後続の走査結果の速度誤差を低減するために補償係数を設定(又は調整)することができる。第1の制御システムは、速度誤差を除去する(又は低減する)閉ループ制御システムであってもよい。図28の右側に示される第2の制御システムでは、制御システムは、基板に対する走査の幾何学的形状及び相対位置の知識に基づいて、予想される速度勾配を直接計算(又は予測)し、予想される勾配を除去するようにシステムを設定(又は調整)することができる。 Figure 28 shows an example of a control system for compensating for velocity gradients during scanning. Such a control system can algorithmically compensate for velocity gradients. The control system can predictively or adaptively compensate for tangential velocity gradients. In the first control system shown on the left side of Figure 28, the control system can measure the residual (uncorrected) velocity error during scanning based on the scanning of a rotating substrate, calculate a compensation correction factor, and use the compensation correction factor to set (or adjust) the compensation factor to reduce the velocity error in the subsequent scan results. The first control system may be a closed loop control system that eliminates (or reduces) the velocity error. In the second control system shown on the right side of Figure 28, the control system can directly calculate (or predict) the expected velocity gradient based on knowledge of the geometry and relative position of the scan with respect to the substrate, and set (or adjust) the system to eliminate the expected gradient.

共通の直線動作を使用するマルチヘッド撮像
本明細書のシステム及び方法は、複数の撮像ヘッド(例えば、検出器システム、そのような検出器システムは、センサ及び照明源を備える)を利用することができ、各撮像ヘッドは、本明細書の基板上の異なる位置の撮像を担当する。例えば、本明細書に記載されるように、第1の撮像ヘッドは、第1の撮像経路に沿って基板を撮像することができる。第1の撮像経路は、第1の一連の(1つ以上の)リング、第1の一連の(1つ以上の)螺旋、又は異なる第1の撮像経路を含むことができる。第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9又は第10の撮像ヘッドは、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9又は第10の撮像経路に沿って基板を撮像してもよい。第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の撮像経路は、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の一連のリング、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の螺旋、又は異なる第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の撮像経路を含むことができる。撮像経路又は走査経路は、基板上又はサンプル上の撮像経路又は走査経路であってもよい。
Multi-Head Imaging Using a Common Linear Motion The systems and methods herein may utilize multiple imaging heads (e.g., detector systems, such detector systems including sensors and illumination sources), each imaging head responsible for imaging a different location on the substrate herein. For example, as described herein, a first imaging head may image the substrate along a first imaging path. The first imaging path may include a first series of rings (one or more), a first series of spirals (one or more), or a different first imaging path. A second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth imaging head may image the substrate along the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth imaging path. The second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth or tenth imaging path may comprise a second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth or tenth series of rings, a second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth or tenth spiral, or a different second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth or tenth imaging path. The imaging path or scanning path may be an imaging path or scanning path over a substrate or a sample.

そのようなマルチヘッド撮像システム及び方法は、基板の撮像速度を増大させ、及び/又は基板を撮像するために必要とされ得る時間量を減少させることができる。場合によっては、複数の撮像ヘッドは、撮像ヘッドの各々の動きを独立して制御することなどによって、基板に対して独立して移動することができる。場合によっては、第1のセンサは、第1の速度で基板の第1の領域を撮像することができ、第2のセンサは、第2の速度で基板の第2の領域を撮像することができる。センサの撮像速度は、センサを備える撮像ヘッドに対して撮像されている領域の線速度に基づいて決定することができる。例えば、第1のセンサは、基板の回転軸に近い第2の領域を撮像する第2のセンサよりも速い速度で基板の回転軸から遠い第1の領域を撮像することができる。 Such multi-head imaging systems and methods can increase the imaging speed of a substrate and/or reduce the amount of time that may be required to image a substrate. In some cases, multiple imaging heads can move independently relative to the substrate, such as by independently controlling the movement of each of the imaging heads. In some cases, a first sensor can image a first region of the substrate at a first speed, and a second sensor can image a second region of the substrate at a second speed. The imaging speed of the sensor can be determined based on the linear velocity of the region being imaged relative to the imaging head that comprises the sensor. For example, a first sensor can image a first region farther from the axis of rotation of the substrate at a faster speed than a second sensor that images a second region closer to the axis of rotation of the substrate.

本明細書で説明するように、基板又はその領域の検出(例えば、撮像)中、基板は静止していてもよく、1つ以上の検出器システム又はその構成要素は動いていてもよい(例えば、回転)。例えば、基板は静止していてもよく、検出器システムのセンサ(例えば、ラインスキャンカメラ)と照明源の両方が検出中に動いていてもよい(例えば、回転)。或いは、基板は動いていてもよく(例えば、回転)、1つ以上の検出器システム又はその構成要素は静止していてもよい。場合によっては、基板及び検出器システム又はその構成要素は動いていてもよい。例えば、基板は回転していてもよく、検出器システムのセンサ及び照明源は動いていてもよい。例えば、センサ及び照明源は、基板を横切って並進(例えば、径方向に並進)してもよく、又はセンサ及び照明源は、同じ物理的位置に配置されたままであってもよいが、検出器システムの中心軸の周りを回転してもよい。 As described herein, during detection (e.g., imaging) of the substrate or a region thereof, the substrate may be stationary and one or more detector systems or components thereof may be moving (e.g., rotating). For example, the substrate may be stationary and both the sensor (e.g., line scan camera) and the illumination source of the detector system may be moving (e.g., rotating) during detection. Alternatively, the substrate may be moving (e.g., rotating) and one or more detector systems or components thereof may be stationary. In some cases, the substrate and the detector system or components thereof may be moving. For example, the substrate may be rotating and the sensor and illumination source of the detector system may be moving. For example, the sensor and illumination source may be translated (e.g., translated radially) across the substrate, or the sensor and illumination source may remain located at the same physical location but rotate around a central axis of the detector system.

撮像ヘッドの各々が基板に対して単一の直線動作を共有するように、撮像ヘッドの各々に対して基板を移動させることによって、撮像ヘッドの必要な動作を低減することができる。そのような改善は、各走査ヘッドを基板の中心から異なる初期距離(例えば、半径方向距離)に配置し、各走査ヘッドを基板の中心からの走査ヘッドの初期距離に依存する異なる走査速度で動作させることによって達成され得る。単一の共有線形動作は、線形ベクトルに沿っていてもよい。例えば、単一の共有直線動作は、1つ以上の走査ヘッドの半径方向動作(例えば、回転軸を通って導かれる。)又は非半径方向動作(例えば、回転軸を通って方向付けられていない)をもたらし得る。場合によっては、撮像ヘッドは、半径方向成分r及び角度成分φを含む極座標系において、基板に対して半径方向rに移動するように構成されてもよい。場合によっては、撮像ヘッドは、完全に半径方向ではない基板に対して直線方向、例えばr成分とφ成分の両方を含む方向に移動するように構成されてもよい。撮像ヘッドは、基板の回転軸の同じ側で、又は基板の回転軸の反対側で動作することができる。1つ以上のヘッドの非半径方向直線動作の場合、各撮像ヘッドの走査方向は、回転軸に対する角度の変化に起因して回転することができる。そのような回転は、各撮像ヘッドに対して固定された走査方向を可能にするために逆回転(例えば、プリズムを用いて)によって補償され得る。 The required motion of the imaging heads can be reduced by moving the substrate relative to each of the imaging heads such that each of the imaging heads shares a single linear motion relative to the substrate. Such an improvement can be achieved by positioning each scan head at a different initial distance (e.g., radial distance) from the center of the substrate and operating each scan head at a different scan speed that depends on the initial distance of the scan head from the center of the substrate. The single shared linear motion may be along a linear vector. For example, the single shared linear motion may result in radial motion (e.g., directed through the axis of rotation) or non-radial motion (e.g., not directed through the axis of rotation) of one or more scan heads. In some cases, the imaging heads may be configured to move in a radial direction r relative to the substrate in a polar coordinate system that includes a radial component r and an angular component φ. In some cases, the imaging heads may be configured to move in a linear direction relative to the substrate that is not completely radial, e.g., in a direction that includes both an r component and a φ component. The imaging heads can operate on the same side of the axis of rotation of the substrate or on opposite sides of the axis of rotation of the substrate. In the case of non-radial linear motion of one or more heads, the scanning direction of each imaging head may rotate due to a change in angle relative to the axis of rotation. Such rotation may be compensated for by a counter rotation (e.g., using a prism) to allow for a fixed scanning direction for each imaging head.

図29Aは、基板の回転軸の同じ側に配置された2つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。基板310は、本明細書の任意の基板であってもよい。第1の撮像ヘッド1005は、本明細書の任意の第1の撮像ヘッドと同様であってもよい。第2の撮像ヘッド1015は、本明細書の任意の第2の撮像ヘッドと同様であってもよい。第1の時点において、第1の撮像ヘッド1005及び第2の撮像ヘッド1015は、基板の回転軸305の同じ側に配置されてもよく、第1の撮像ヘッド1005は基板の回転中に第1の撮像経路1010をたどり、第2の撮像ヘッド1015は基板の回転中に第2の撮像経路1020をタドル。基板は、第1及び第2の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向1810に移動するように構成されてもよい。例えば、基板は、半径方向成分r及び角度成分φを含む極座標系において半径方向rに移動するように構成されてもよい。場合によっては、基板は、完全に半径方向ではない直線方向、例えばr成分とφ成分の両方を含む方向に移動するように構成されてもよい。したがって、第1及び第2の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化し得る。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第1及び第2の撮像ヘッドは、それぞれ第1及び第2の撮像視野と光学的に連通してもよい。本明細書の他の箇所で説明するように、第1及び第2の撮像視野の各々は、基板に対して回転するように構成されてもよい。第1及び第2の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第1、第2、第3、もしくは第4の撮像視野の回転は調整されてもよい。 29A illustrates the motion of a substrate relative to two imaging heads disposed on the same side of the substrate's axis of rotation. The substrate 310 may be any substrate herein. The first imaging head 1005 may be similar to any first imaging head herein. The second imaging head 1015 may be similar to any second imaging head herein. At a first time, the first imaging head 1005 and the second imaging head 1015 may be disposed on the same side of the substrate's axis of rotation 305, with the first imaging head 1005 following a first imaging path 1010 during the substrate rotation and the second imaging head 1015 taddles a second imaging path 1020 during the substrate rotation. The substrate may be configured to move in a linear radial direction 1810 relative to the first and second imaging heads. For example, the substrate may be configured to move in a radial direction r in a polar coordinate system including a radial component r and an angular component φ. In some cases, the substrate may be configured to move in a linear direction that is not entirely radial, for example, in a direction that includes both r and φ components. Thus, the first and second imaging paths may change position relative to the substrate over time. Each imaging head may be in optical communication with an imaging field. For example, the first and second imaging heads may be in optical communication with the first and second imaging fields, respectively. As described elsewhere herein, each of the first and second imaging fields may be configured to rotate relative to the substrate. The rotation of the first and second imaging fields may be independent, or the rotation of the first, second, third, or fourth imaging fields may be coordinated.

図29Bは、基板の回転軸の両側に位置する2つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。図29Aと比較して、第1の時点において、第1の撮像ヘッド1005及び第2の撮像ヘッド1015は、第1の撮像ヘッド1005が基板の回転中に第1の撮像経路1010をたどり、第2の撮像ヘッド1015が基板の回転中に第2の撮像経路1020をたどるように、基板の回転軸305の両側に位置してもよい。基板は、第1及び第2の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向1810に移動するように構成されてもよい。したがって、第1及び第2の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化し得る。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第1及び第2の撮像ヘッドは、それぞれ第1及び第2の撮像視野と光学的に連通してもよい。本明細書の他の箇所で説明するように、第1及び第2の撮像視野の各々は、基板に対して回転するように構成されてもよい。第1及び第2の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第1、第2、第3、もしくは第4の撮像視野の回転は調整されてもよい。 FIG. 29B illustrates the movement of the substrate relative to two imaging heads located on either side of the substrate's axis of rotation. Compared to FIG. 29A, at a first time, the first imaging head 1005 and the second imaging head 1015 may be located on either side of the substrate's axis of rotation 305 such that the first imaging head 1005 follows a first imaging path 1010 during the substrate rotation, and the second imaging head 1015 follows a second imaging path 1020 during the substrate rotation. The substrate may be configured to move in a linear radial direction 1810 relative to the first and second imaging heads. Thus, the first and second imaging paths may change position relative to the substrate over time. Each imaging head may be in optical communication with an imaging field. For example, the first and second imaging heads may be in optical communication with a first and second imaging field, respectively. As described elsewhere herein, each of the first and second imaging fields may be configured to rotate relative to the substrate. The rotation of the first and second imaging fields may be independent, or the rotation of the first, second, third, or fourth imaging fields may be coordinated.

図29Cは、3つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。第3の撮像ヘッド1025は、本明細書の任意の第3の撮像ヘッドと同様であってもよい。第1の時点において、第1の撮像ヘッド1005は、回転軸を含む平面に対して、基板の回転軸305の一方の側に配置されてもよく、第2の撮像ヘッド1015及び第3の撮像ヘッド1025は、基板の回転軸の反対側に配置されてもよく、それにより、第1の撮像ヘッド1005は、基板の回転中に第1の撮像経路1010をたどり、第2の撮像ヘッド1015は、基板の回転中に第2の撮像経路1020をたどり、第3の撮像ヘッド1025は、基板の回転中に第3の撮像経路1030をたどる。基板は、第1、第2、及び第3の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向1810に移動するように構成されてもよい。したがって、第1、第2、及び第3の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化し得る。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第1、第2、及び第3の撮像ヘッドは、それぞれ第1、第2、及び第3の撮像視野と光学的に連通することができる。本明細書の他の箇所で説明するように、第1、第2、及び第3の撮像視野の各々は、基板に対して回転するように構成されてもよい。第1、第2、及び第3の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第1、第2、及び第3の撮像視野の回転は調整されてもよい。 29C illustrates the movement of the substrate relative to the three imaging heads. The third imaging head 1025 may be similar to any third imaging head herein. At a first time, the first imaging head 1005 may be disposed on one side of the substrate's axis of rotation 305, relative to a plane that includes the axis of rotation, and the second imaging head 1015 and the third imaging head 1025 may be disposed on opposite sides of the substrate's axis of rotation, such that the first imaging head 1005 follows a first imaging path 1010 during the substrate rotation, the second imaging head 1015 follows a second imaging path 1020 during the substrate rotation, and the third imaging head 1025 follows a third imaging path 1030 during the substrate rotation. The substrate may be configured to move in a linear radial direction 1810 relative to the first, second, and third imaging heads. Thus, the first, second, and third imaging paths may change position relative to the substrate over time. Each imaging head may be in optical communication with an imaging field. For example, the first, second, and third imaging heads may be in optical communication with the first, second, and third imaging fields, respectively. As described elsewhere herein, each of the first, second, and third imaging fields may be configured to rotate relative to the substrate. The rotation of the first, second, and third imaging fields may be independent, or the rotation of the first, second, and third imaging fields may be coordinated.

図29Dは、4つの撮像ヘッドに対する基板の動きを示す。第4の撮像ヘッド1035は、本明細書の任意の第4の撮像ヘッドと同様であってもよい。第1の時点において、第1の撮像ヘッド1005及び第4の撮像ヘッド1035は、回転軸を含む平面に対して基板の回転軸305の一方側に位置してもよく、第2の撮像ヘッド1015及び第3の撮像ヘッド1025は、基板の回転軸の反対側に位置してもよく、それにより、第1の撮像ヘッド1005は基板の回転中に第1の撮像経路1010をたどり、第2の撮像ヘッド1015は基板の回転中に第2の撮像経路1020をたどり、第3の撮像ヘッド1025は第3の撮像経路1030をたどり、第4の撮像ヘッド1025は基板の回転中に第4の撮像経路1030をたどる。基板は、第1、第2、第3、及び第4の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向1810に移動するように構成されてもよい。したがって、第1、第2、第3、及び第4の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化し得る。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第1、第2、第3、及び第4の撮像ヘッドは、それぞれ第1、第2、第3、及び第4の撮像視野と光学的に連通することができる。第1、第2、第3、及び第4の撮像視野の各々は、本明細書の他の箇所で説明するように、基板に対して回転するように構成することができる。第1、第2、第3、又は第4の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第1、第2、第3、又は第4の撮像視野の回転は調整されてもよい。 29D illustrates the movement of the substrate relative to the four imaging heads. The fourth imaging head 1035 may be similar to any fourth imaging head herein. At a first time, the first imaging head 1005 and the fourth imaging head 1035 may be located on one side of the substrate's axis of rotation 305 relative to a plane that includes the axis of rotation, and the second imaging head 1015 and the third imaging head 1025 may be located on the opposite side of the substrate's axis of rotation, such that the first imaging head 1005 follows a first imaging path 1010 during the substrate rotation, the second imaging head 1015 follows a second imaging path 1020 during the substrate rotation, the third imaging head 1025 follows a third imaging path 1030, and the fourth imaging head 1025 follows a fourth imaging path 1030 during the substrate rotation. The substrate may be configured to move in a linear radial direction 1810 relative to the first, second, third, and fourth imaging heads. Thus, the first, second, third, and fourth imaging paths may change position relative to the substrate over time. Each imaging head may be in optical communication with an imaging field. For example, the first, second, third, and fourth imaging heads may be in optical communication with the first, second, third, and fourth imaging fields, respectively. Each of the first, second, third, and fourth imaging fields may be configured to rotate relative to the substrate, as described elsewhere herein. The rotation of the first, second, third, or fourth imaging fields may be independent, or the rotation of the first, second, third, or fourth imaging fields may be coordinated.

図29Eは、4つの撮像ヘッドに対する基板の動きの更なる実施形態を示す。第1、第2、第3、及び第4の撮像ヘッド1005、1015、1025、及び1035はそれぞれ、本明細書の任意の撮像ヘッドと同様であってもよい。第1の時点において、第1の撮像ヘッド1005及び第2の撮像ヘッド1015は、回転軸を含む平面に対して、基板の回転軸305の一方側に位置してもよく、第3の撮像ヘッド1025及び第4の撮像ヘッド1035は、基板の回転軸の反対側に位置してもよく、それにより、基板310の回転中に、第1の撮像ヘッド1015及び第4の撮像ヘッド1035は、第1の撮像経路1010の前半及び後半をそれぞれたどり、第2の撮像ヘッド1015及び第3の撮像ヘッド1025は、第2の撮像経路1020の前半及び後半をそれぞれたどる。基板は、第1、第2、第3、及び第4の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向1810に移動するように構成されてもよい。したがって、第1、第2、第3、及び第4の撮像ヘッドは、続いて、第3の撮像経路1030及び第4の撮像経路1040の第1及び第2半部をたどってもよい。第1、第2、第3、及び第4の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化してもよい。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第1、第2、第3、及び第4の撮像ヘッドは、それぞれ第1、第2、第3、及び第4の撮像視野と光学的に連通することができる。第1、第2、第3、及び第4の撮像視野の各々は、本明細書の他の箇所で説明するように、基板に対して回転するように構成することができる。第1、第2、第3、又は第4の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第1、第2、第3、又は第4の撮像視野の回転は調整されてもよい。 29E illustrates a further embodiment of the movement of the substrate relative to the four imaging heads. The first, second, third, and fourth imaging heads 1005, 1015, 1025, and 1035 may each be similar to any imaging head herein. At a first time, the first imaging head 1005 and the second imaging head 1015 may be located on one side of the substrate's axis of rotation 305, and the third imaging head 1025 and the fourth imaging head 1035 may be located on the opposite side of the substrate's axis of rotation, relative to a plane that includes the axis of rotation, such that during rotation of the substrate 310, the first imaging head 1015 and the fourth imaging head 1035 follow the first and second halves of the first imaging path 1010, respectively, and the second imaging head 1015 and the third imaging head 1025 follow the first and second halves of the second imaging path 1020, respectively. The substrate may be configured to move in a linear radial direction 1810 relative to the first, second, third, and fourth imaging heads. Thus, the first, second, third, and fourth imaging heads may subsequently follow the first and second halves of the third imaging path 1030 and the fourth imaging path 1040. The first, second, third, and fourth imaging paths may change position relative to the substrate over time. Each imaging head may be in optical communication with an imaging field. For example, the first, second, third, and fourth imaging heads may be in optical communication with the first, second, third, and fourth imaging fields, respectively. Each of the first, second, third, and fourth imaging fields may be configured to rotate relative to the substrate, as described elsewhere herein. The rotation of the first, second, third, or fourth imaging fields may be independent, or the rotation of the first, second, third, or fourth imaging fields may be coordinated.

図29Fは、4つの撮像ヘッドに対する基板の動きの更なる実施形態を示す。第1、第2、第3、及び第4の撮像ヘッド1005、1015、1025、及び1035はそれぞれ、本明細書の任意の撮像ヘッドと同様であってもよい。第1の時点において、第1の撮像ヘッド1005及び第2の撮像ヘッド1015は、回転軸を含む平面に対して基板の回転軸305の一方側に位置してもよく、第3の撮像ヘッド1025及び第4の撮像ヘッド1035は、基板の回転中に第1の撮像ヘッド1005が第1の撮像経路1010をたどり、第2の撮像ヘッド1015が第2の撮像経路1020をたどり、第3の撮像ヘッド1025が第3の撮像経路1030をたどり、第4の撮像ヘッド1035が第4の撮像経路1040をたどるように、基板の回転軸の反対側に位置してもよい。ヘッドは、直線方向に並進するように構成されてもよい。並進は半径方向であってもよく、又は並進は半径方向でなくてもよい。第1、第2、第3、又は第4の撮像ヘッドの1つ以上の並進が結合されてもよい。これに代えて又は加えて、第1、第2、第3、又は第4の撮像ヘッドの並進は独立していてもよい。幾つかの実施形態では、第1及び第2の撮像ヘッドの並進が結合されてもよく、第3及び第4の撮像ヘッドの並進が結合されてもよい。したがって、第1、第2、第3、及び第4の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化し得る。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第1、第2、第3、及び第4の撮像ヘッドは、それぞれ第1、第2、第3、及び第4の撮像視野と光学的に連通することができる。第1、第2、第3、及び第4の撮像視野の各々は、本明細書の他の箇所で説明するように、基板に対して回転するように構成することができる。第1、第2、第3、又は第4の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第1、第2、第3、又は第4の撮像視野の回転は調整されてもよい。 29F illustrates a further embodiment of the movement of the substrate relative to the four imaging heads. Each of the first, second, third, and fourth imaging heads 1005, 1015, 1025, and 1035 may be similar to any imaging head herein. At a first time, the first imaging head 1005 and the second imaging head 1015 may be located on one side of the substrate's axis of rotation 305 with respect to a plane that includes the axis of rotation, and the third imaging head 1025 and the fourth imaging head 1035 may be located on the opposite side of the substrate's axis of rotation such that the first imaging head 1005 follows a first imaging path 1010, the second imaging head 1015 follows a second imaging path 1020, the third imaging head 1025 follows a third imaging path 1030, and the fourth imaging head 1035 follows a fourth imaging path 1040 during the rotation of the substrate. The heads may be configured to translate in a linear direction. The translation may be radial or the translation may not be radial. The translation of one or more of the first, second, third, or fourth imaging heads may be coupled. Alternatively or additionally, the translation of the first, second, third, or fourth imaging heads may be independent. In some embodiments, the translation of the first and second imaging heads may be coupled, and the translation of the third and fourth imaging heads may be coupled. Thus, the first, second, third, and fourth imaging paths may change position relative to the substrate over time. Each imaging head may be in optical communication with an imaging field. For example, the first, second, third, and fourth imaging heads may be in optical communication with the first, second, third, and fourth imaging fields, respectively. Each of the first, second, third, and fourth imaging fields may be configured to rotate relative to the substrate, as described elsewhere herein. The rotation of the first, second, third, or fourth imaging field of view may be independent, or the rotation of the first, second, third, or fourth imaging field of view may be coordinated.

図29Gは、4つの撮像ヘッドに対する基板の動きの更なる実施形態を示す。第1、第2、第3、及び第4の撮像ヘッド1005、1015、1025、及び1035はそれぞれ、本明細書の任意の撮像ヘッドと同様であってもよい。第1の瞬間に、第1の撮像ヘッド1005、第2の撮像ヘッド1015、第3の撮像ヘッド1025、及び第4の撮像ヘッド1035は、回転軸を含む平面に対して、基板の回転軸305の同じ側に位置してもよい。基板の回転中、第1の撮像ヘッド1005は第1の撮像経路1010をたどってもよく、第2の撮像ヘッド1015は第2の撮像経路1020をたどってもよく、第3の撮像ヘッド1025は第3の撮像経路1030をたどってもよく、第4の撮像ヘッド1035は第4の撮像経路1040をたどってもよい。ヘッドは、直線方向に並進するように構成されてもよい。並進は半径方向であってもよく、又は並進は半径方向でなくてもよい。第1、第2、第3、又は第4の撮像ヘッドの並進は独立していてもよい。したがって、第1、第2、第3、及び第4の撮像経路は、経時的に基板に対する位置が変化し得る。各撮像ヘッドは、撮像分野と光学的に連通していてもよい。例えば、第1、第2、第3、及び第4の撮像ヘッドは、それぞれ第1、第2、第3、及び第4の撮像視野と光学的に連通することができる。第1、第2、第3、及び第4の撮像視野の各々は、本明細書の他の箇所で説明するように、基板に対して回転するように構成することができる。第1、第2、第3、又は第4の撮像視野の回転は独立していてもよく、又は第1、第2、第3、又は第4の撮像視野の回転は調整されてもよい。 29G shows a further embodiment of the movement of the substrate relative to the four imaging heads. The first, second, third, and fourth imaging heads 1005, 1015, 1025, and 1035 may each be similar to any imaging head herein. At a first moment, the first imaging head 1005, the second imaging head 1015, the third imaging head 1025, and the fourth imaging head 1035 may be located on the same side of the substrate's axis of rotation 305 with respect to a plane that includes the axis of rotation. During the rotation of the substrate, the first imaging head 1005 may follow a first imaging path 1010, the second imaging head 1015 may follow a second imaging path 1020, the third imaging head 1025 may follow a third imaging path 1030, and the fourth imaging head 1035 may follow a fourth imaging path 1040. The head may be configured to translate in a linear direction. The translation may be radial, or the translation may not be radial. The translation of the first, second, third, or fourth imaging head may be independent. Thus, the first, second, third, and fourth imaging paths may change position relative to the substrate over time. Each imaging head may be in optical communication with an imaging field. For example, the first, second, third, and fourth imaging heads may be in optical communication with the first, second, third, and fourth imaging fields, respectively. Each of the first, second, third, and fourth imaging fields may be configured to rotate relative to the substrate, as described elsewhere herein. The rotation of the first, second, third, or fourth imaging fields may be independent, or the rotation of the first, second, third, or fourth imaging fields may be coordinated.

図30Aは、基板の回転軸の同じ側に位置する2つの撮像ヘッドの連続するリング経路を示す。第1の時点で、第1の撮像ヘッド(図30Aには図示せず)及び第2の撮像ヘッド(図30Aには図示せず)は、基板310の回転軸305の同じ側に配置されてもよく、それにより、第1の撮像ヘッドは、基板の回転中の第1の時点で第1の撮像経路1010aをたどり、第2の撮像ヘッドは、基板の回転中の第1の時点で第2の撮像経路1020aをたどる。例えば、2つの撮像ヘッドは、図29Aのように配置及び構成されてもよい。基板が第1及び第2の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向1810に移動すると、第1及び第2の撮像ヘッドは、基板の回転中に一連の撮像経路をたどり得る。例えば、第1及び第2の撮像ヘッドが基板の回転軸の同じ側に位置する場合、第1の撮像ヘッドは、第2の時点で撮像経路1010b、第3の時点で撮像経路1010c、及び第4の時点で撮像経路1010dをたどってもよく、一方、第2の撮像経路は、第2の時点で撮像経路1020b、第3の時点で撮像経路1020c、及び第4の時点で撮像経路1020dをたどってもよい。第1及び第2の撮像ヘッドが回転軸の同じ側に位置するとき、一連の撮像経路{1010a,1010b,1010c,1010d}及び{1020a,1020b,1020c,1020d}は、基板に対して同じ方向に進むことができる。例えば、図30Aに示すように、一連の撮像経路{1010a,1010b,1010c,1010d}及び{1020a,1020b,1020c,1020d}は、両方とも基板の中心に向かう方向に進むことができる。 30A shows a succession of ring paths of two imaging heads located on the same side of the axis of rotation of the substrate. At a first time, a first imaging head (not shown in FIG. 30A) and a second imaging head (not shown in FIG. 30A) may be positioned on the same side of the axis of rotation 305 of the substrate 310, such that the first imaging head follows a first imaging path 1010a at a first time during the rotation of the substrate, and the second imaging head follows a second imaging path 1020a at a first time during the rotation of the substrate. For example, the two imaging heads may be positioned and configured as in FIG. 29A. As the substrate moves in a linear radial direction 1810 relative to the first and second imaging heads, the first and second imaging heads may follow a series of imaging paths during the rotation of the substrate. For example, if the first and second imaging heads are located on the same side of the rotation axis of the substrate, the first imaging head may follow imaging path 1010b at a second time, imaging path 1010c at a third time, and imaging path 1010d at a fourth time, while the second imaging path may follow imaging path 1020b at a second time, imaging path 1020c at a third time, and imaging path 1020d at a fourth time. When the first and second imaging heads are located on the same side of the rotation axis, the series of imaging paths {1010a, 1010b, 1010c, 1010d} and {1020a, 1020b, 1020c, 1020d} may proceed in the same direction relative to the substrate. For example, as shown in FIG. 30A, the series of imaging paths {1010a, 1010b, 1010c, 1010d} and {1020a, 1020b, 1020c, 1020d} can both proceed in a direction toward the center of the substrate.

図30Bは、基板の回転軸の両側に位置する2つの撮像ヘッドの連続するリング経路を示す。図30Aと比較して、第1の時点において、第1の撮像ヘッド(図30Bには図示せず)及び第2の撮像ヘッド(図30Bには図示せず)は、第1の撮像ヘッドが基板の回転中の第1の時点において第1の撮像経路1010aをたどり、第2の撮像ヘッドが基板の回転中の第1の時点において第2の撮像経路1020aをたどるように、基板の回転軸305の両側に配置されてもよい。例えば、2つの撮像ヘッドは、図29Bのように配置及び構成されてもよい。基板が第1及び第2の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向1810に移動すると、一方のヘッドは中心軸に向かって移動し、他方のヘッドは中心軸から離れるように移動し、第1及び第2の撮像ヘッドはそれぞれ基板の回転中に一連の撮像経路をたどる。例えば、第1及び第2の撮像ヘッドが基板の回転軸の両側に位置する場合、第1の撮像ヘッドは、第2の時点で撮像経路1010b、第3の時点で撮像経路1010c、及び第4の時点で撮像経路1010dをたどってもよく、一方、第2の撮像経路は、第2の時点で撮像経路1020b、第3の時点で撮像経路1020c、及び第4の時点で撮像経路1020dをたどってもよい。第1及び第2の撮像ヘッドが回転軸の反対側に位置するとき、一連の撮像経路{1010a,1010b,1010c,1010d}及び{1020a,1020b,1020c,1020d}は、基板に対して反対方向に進むことができる。例えば、図30Bに示すように、一連の撮像経路{1010a,1010b,1010c,1010d}は基板の中心に向かう方向に進むことができ、一連の撮像経路{1020a,1020b,1020c,1020d}は基板の中心から離れる方向に進むことができる。 30B shows a succession of ring paths of two imaging heads located on either side of the rotation axis of the substrate. Compared to FIG. 30A, at a first time, a first imaging head (not shown in FIG. 30B) and a second imaging head (not shown in FIG. 30B) may be positioned on either side of the rotation axis 305 of the substrate such that the first imaging head follows a first imaging path 1010a at a first time during the rotation of the substrate, and the second imaging head follows a second imaging path 1020a at a first time during the rotation of the substrate. For example, the two imaging heads may be positioned and configured as in FIG. 29B. As the substrate moves in a linear radial direction 1810 relative to the first and second imaging heads, one head moves toward the central axis and the other head moves away from the central axis, and the first and second imaging heads each follow a series of imaging paths during the rotation of the substrate. For example, when the first and second imaging heads are located on opposite sides of the axis of rotation of the substrate, the first imaging head may follow imaging path 1010b at a second time, imaging path 1010c at a third time, and imaging path 1010d at a fourth time, while the second imaging path may follow imaging path 1020b at a second time, imaging path 1020c at a third time, and imaging path 1020d at a fourth time. When the first and second imaging heads are located on opposite sides of the axis of rotation, the series of imaging paths {1010a, 1010b, 1010c, 1010d} and {1020a, 1020b, 1020c, 1020d} may proceed in opposite directions relative to the substrate. For example, as shown in FIG. 30B, a series of imaging paths {1010a, 1010b, 1010c, 1010d} can travel in a direction toward the center of the substrate, and a series of imaging paths {1020a, 1020b, 1020c, 1020d} can travel in a direction away from the center of the substrate.

図30Cは、基板の回転軸の同じ側に位置する2つの撮像ヘッドの互い違いのリング経路を示す。第1の時点で、第1の撮像ヘッド(図30Cには図示せず)及び第2の撮像ヘッド(図30Cには図示せず)は、基板310の回転軸305の同じ側に配置されてもよく、それにより、第1の撮像ヘッドは、基板の回転中の第1の時点で第1の撮像経路1010aをたどり、第2の撮像ヘッドは、基板の回転中の第1の時点で第2の撮像経路1020aをたどる。基板が第1及び第2の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向1810に移動すると、第1及び第2の撮像ヘッドは、基板の回転中に一連の撮像経路をたどり得る。例えば、第1及び第2の撮像ヘッドが基板の回転軸の同じ側に位置する場合、第1の撮像ヘッドは、第2の時点で撮像経路1010b、第3の時点で撮像経路1010c、及び第4の時点で撮像経路1010dをたどってもよく、一方、第2の撮像経路は、第2の時点で撮像経路1020b、第3の時点で撮像経路1020c、及び第4の時点で撮像経路1020dをたどってもよい。撮像経路{1010a,1010b,1010c,1010d}及び{1020a,1020b,1020c,1020d}の連続は、交互の撮像ヘッドによって基板の中心に向かう又は中心から離れる連続撮像経路がたどられるように、互い違いになっていてもよい。第1及び第2の撮像ヘッドが回転軸の同じ側に位置するとき、一連の撮像経路{1010a,1010b,1010c,1010d}及び{1020a,1020b,1020c,1020d}は、基板に対して同じ方向に進むことができる。例えば、図30Cに示すように、一連の撮像経路{1010a,1010b,1010c,1010d}及び{1020a,1020b,1020c,1020d}は、両方とも基板の中心に向かう方向に進むことができる。 30C illustrates alternating ring paths for two imaging heads located on the same side of the substrate's axis of rotation. At a first time, a first imaging head (not shown in FIG. 30C) and a second imaging head (not shown in FIG. 30C) may be positioned on the same side of the substrate's axis of rotation 305, such that the first imaging head follows a first imaging path 1010a at a first time during the substrate's rotation, and the second imaging head follows a second imaging path 1020a at a first time during the substrate's rotation. As the substrate moves in a linear radial direction 1810 relative to the first and second imaging heads, the first and second imaging heads may follow a series of imaging paths during the substrate's rotation. For example, if the first and second imaging heads are located on the same side of the rotation axis of the substrate, the first imaging head may follow imaging path 1010b at a second time, imaging path 1010c at a third time, and imaging path 1010d at a fourth time, while the second imaging path may follow imaging path 1020b at a second time, imaging path 1020c at a third time, and imaging path 1020d at a fourth time. The sequence of imaging paths {1010a, 1010b, 1010c, 1010d} and {1020a, 1020b, 1020c, 1020d} may be staggered such that successive imaging paths toward or away from the center of the substrate are followed by alternating imaging heads. When the first and second imaging heads are located on the same side of the rotation axis, the series of imaging paths {1010a, 1010b, 1010c, 1010d} and {1020a, 1020b, 1020c, 1020d} can proceed in the same direction relative to the substrate. For example, as shown in FIG. 30C, the series of imaging paths {1010a, 1010b, 1010c, 1010d} and {1020a, 1020b, 1020c, 1020d} can both proceed in a direction toward the center of the substrate.

図30Dは、基板の回転軸の両側に位置する2つの撮像ヘッドの互い違いのリング経路を示す。第1の時点で、第1の撮像ヘッド(図30Dには図示せず)及び第2の撮像ヘッド(図30Dには図示せず)は、基板310の回転軸305の対向する両側に配置されてもよく、第1の撮像ヘッドは、基板の回転中の第1の時点で第1の撮像経路1010aをたどり、第2の撮像ヘッドは、基板の回転中の第1の時点で第2の撮像経路1020aをたどる。基板が第1及び第2の撮像ヘッドに対して直線的な半径方向1810に移動すると、一方のヘッドは中心軸に向かって移動し、他方のヘッドは中心軸から離れるように移動し、第1及び第2の撮像ヘッドはそれぞれ基板の回転中に一連の撮像経路をたどる。例えば、第1及び第2の撮像ヘッドが基板の回転軸の両側に位置する場合、第1の撮像ヘッドは、第2の時点で撮像経路1010b、第3の時点で撮像経路1010c、及び第4の時点で撮像経路1010dをたどってもよく、一方、第2の撮像経路は、第2の時点で撮像経路1020b、第3の時点で撮像経路1020c、及び第4の時点で撮像経路1020dをたどってもよい。撮像経路{1010a,1010b,1010c,1010d}及び{1020a,1020b,1020c,1020d}の連続は、交互の撮像ヘッドによって基板の中心に向かう又は中心から離れる連続撮像経路がたどられるように、互い違いになっていてもよい。第1及び第2の撮像ヘッドが回転軸の反対側に位置するとき、一連の撮像経路{1010a,1010b,1010c,1010d}及び{1020a,1020b,1020c,1020d}は、基板に対して反対方向に進むことができる。例えば、図30Dに示すように、一連の撮像経路{1010a,1010b,1010c,1010d}は基板の中心に向かう方向に進むことができ、一連の撮像経路{1020a,1020b,1020c,1020d}は基板の中心から離れる方向に進むことができる。 30D shows the alternating ring paths of two imaging heads located on either side of the axis of rotation of the substrate. At a first time, a first imaging head (not shown in FIG. 30D) and a second imaging head (not shown in FIG. 30D) may be positioned on opposite sides of the axis of rotation 305 of the substrate 310, with the first imaging head following a first imaging path 1010a at a first time during the rotation of the substrate and the second imaging head following a second imaging path 1020a at a first time during the rotation of the substrate. As the substrate moves in a linear radial direction 1810 relative to the first and second imaging heads, one head moves toward the central axis and the other head moves away from the central axis, and the first and second imaging heads each follow a series of imaging paths during the rotation of the substrate. For example, if a first and second imaging head are located on either side of an axis of rotation of the substrate, the first imaging head may follow imaging path 1010b at a second time, imaging path 1010c at a third time, and imaging path 1010d at a fourth time, while the second imaging path may follow imaging path 1020b at a second time, imaging path 1020c at a third time, and imaging path 1020d at a fourth time. The sequence of imaging paths {1010a, 1010b, 1010c, 1010d} and {1020a, 1020b, 1020c, 1020d} may be staggered such that successive imaging paths toward or away from the center of the substrate are followed by alternating imaging heads. When the first and second imaging heads are located on opposite sides of the rotation axis, the series of imaging paths {1010a, 1010b, 1010c, 1010d} and {1020a, 1020b, 1020c, 1020d} can proceed in opposite directions relative to the substrate. For example, as shown in FIG. 30D, the series of imaging paths {1010a, 1010b, 1010c, 1010d} can proceed in a direction toward the center of the substrate, and the series of imaging paths {1020a, 1020b, 1020c, 1020d} can proceed in a direction away from the center of the substrate.

図31A~図31Bは、基板(例えば、極座標系におけるr成分とφ成分の両方を含む動き)に対するヘッドの非半径方向動作による撮像ヘッドの回転走査方向を示す。例えば、図31Aに示すように、ヘッドは、中心軸を通らない基板に対して方向316に沿って移動してもよい。第1の時点で、第1の撮像ヘッド(図31Aには図示せず)又は第2の撮像ヘッド(図31Aには図示せず)は、基板310の長手方向軸315から軸外に配置されてもよい。そのような場合、第1又は第2の撮像ヘッドは、基板が第1又は第2の撮像ヘッドに対して移動するにつれて方向が変化する基板に対する接線速度を有することができる。例えば、図31Aに示すように、第2の撮像ヘッドは、撮像経路1020aをたどりながら基板に対して接線速度ベクトル2020aと、撮像経路1020cをたどりながら基板に対して接線速度ベクトル2020bとを有することができる。図31に示すように、接線速度ベクトル2020a及び2020bは、実質的に異なる方向を指すことができる。そのような効果は、第1の撮像ヘッドが一連の撮像経路{1010a,1010b,1010c,1010d}をたどるとき、又は第2の撮像ヘッドが一連の撮像経路{1020a,1020b,1020c,1020d}をたどるときの撮像場の回転として現れることができる。 31A-31B illustrate rotational scanning directions of the imaging head with non-radial motion of the head relative to the substrate (e.g., motion including both r and φ components in a polar coordinate system). For example, as shown in FIG. 31A, the head may move along a direction 316 relative to the substrate that does not pass through the central axis. At a first time, the first imaging head (not shown in FIG. 31A) or the second imaging head (not shown in FIG. 31A) may be positioned off-axis from the longitudinal axis 315 of the substrate 310. In such a case, the first or second imaging head may have a tangential velocity relative to the substrate that changes direction as the substrate moves relative to the first or second imaging head. For example, as shown in FIG. 31A, the second imaging head may have a tangential velocity vector 2020a relative to the substrate while following imaging path 1020a and a tangential velocity vector 2020b relative to the substrate while following imaging path 1020c. As shown in Figure 31, the tangential velocity vectors 2020a and 2020b can point in substantially different directions. Such an effect can manifest as a rotation of the imaging field when the first imaging head follows the sequence of imaging paths {1010a, 1010b, 1010c, 1010d} or when the second imaging head follows the sequence of imaging paths {1020a, 1020b, 1020c, 1020d}.

図31Bは、基板に対する撮像ヘッドの非半径方向動作による撮像視野の回転走査方向を示す。例えば、第1の視野3101を撮像する第1の撮像ヘッド(図31Bには図示せず)、及び第3の視野3103を撮像する第3の撮像ヘッド(図31Bには図示せず)は、中心軸を通らない方向3111及び3113にそれぞれ基板310に対して並進することができる。第1時点において、第1の撮像視野3101又は第3の撮像視野3103は、基板310の長手方向軸315から軸外に位置してもよい。そのような場合、第1又は第3の撮像視野は、基板が第1又は第2の撮像ヘッドに対して移動するにつれて方向が変化する基板に対する接線速度を有することができる。非半径方向並進に続いて、第1及び第3の撮像視野は、もはや基板の接線方向の動きに対して垂直に配置されなくてもよい(灰色の長方形で示す)。幾つかの実施形態では、第1及び第3の撮像視野は、第1及び第3の撮像視野が基板の接線方向動作に対して垂直に配置され得るように、非半径方向並進後に基板に対して逆回転を受けることができる(破線の長方形で示される)。逆回転は、図34A~図34Cに関して説明したものなど、本明細書に開示された方法のいずれかを使用して達成することができる。 31B illustrates the rotational scanning direction of the imaging field of view due to the non-radial motion of the imaging head relative to the substrate. For example, a first imaging head (not shown in FIG. 31B) imaging a first field of view 3101 and a third imaging head (not shown in FIG. 31B) imaging a third field of view 3103 can be translated relative to the substrate 310 in directions 3111 and 3113 that do not pass through the central axis. At a first time, the first imaging field of view 3101 or the third imaging field of view 3103 may be located off-axis from the longitudinal axis 315 of the substrate 310. In such a case, the first or third imaging field of view can have a tangential velocity relative to the substrate that changes direction as the substrate moves relative to the first or second imaging head. Following the non-radial translation, the first and third imaging fields of view may no longer be positioned perpendicular to the tangential motion of the substrate (shown by the grey rectangles). In some embodiments, the first and third imaging fields of view can undergo a counter rotation with respect to the substrate after the non-radial translation (shown by the dashed rectangle) such that the first and third imaging fields of view can be positioned perpendicular to the tangential motion of the substrate. The counter rotation can be accomplished using any of the methods disclosed herein, such as those described with respect to FIGS. 34A-34C.

図34A~図34Cは、撮像視野を回転させるための例示的な光学系を示す。撮像場のそのような回転は、撮像場を逆回転させることによって補償することができる。例えば、撮像視野は、デルタ回転子プリズム、シュミット回転子、又はダブプリズムなどのプリズムシステムを使用して逆回転されてもよい。ダブプリズムを使用して撮像視野を反転させるための例示的な光学系を図34Bに示す。これに代えて又は加えて、補償は、本明細書に記載されるように、1つ以上のミラー又は他の光学素子(例えば、ビームスプリッタ(例えば、ダイクロイックミラー))を使用することによって達成されてもよい。これに代えて又は加えて、補償は、(1又は複数の)光学ヘッド内の1つ以上のセンサを回転させることによって達成されてもよい。例えば、検出器(例えば、ラインスキャンカメラ)及びライン整形要素(例えば、円柱レンズ)を回転させることによって補償を達成することができる。検出器及びライン整形要素を回転させるための例示的な光学系が図34A及び図34Cに示されている。図33に示すように、撮像視野は、表面の回転軸と交差しない可能性がある相対並進動作を補償するために、表面の回転軸と反対であり得る回転軸の周りで回転され得る。 34A-34C show an exemplary optical system for rotating the imaging field. Such a rotation of the imaging field can be compensated for by derotating the imaging field. For example, the imaging field may be derotated using a prism system such as a delta rotator prism, a Schmidt rotator, or a Dove prism. An exemplary optical system for inverting the imaging field using a Dove prism is shown in FIG. 34B. Alternatively or additionally, compensation may be achieved by using one or more mirrors or other optical elements (e.g., beam splitters (e.g., dichroic mirrors)) as described herein. Alternatively or additionally, compensation may be achieved by rotating one or more sensors in the optical head(s). For example, compensation can be achieved by rotating a detector (e.g., a line scan camera) and a line shaping element (e.g., a cylindrical lens). Exemplary optical systems for rotating a detector and a line shaping element are shown in FIGS. 34A and 34C. As shown in FIG. 33, the imaging field of view can be rotated about an axis of rotation that can be opposite to the axis of rotation of the surface to compensate for relative translational motion that may not intersect the axis of rotation of the surface.

図35A~図35Cは、撮像ヘッドを備える光学系3500の例示的な光路軌跡を示す。図35Aに示すように、各々が対物レンズを含む2つの撮像ヘッド3501及び3502を、基板3503の対応する領域を撮像するように配置することができる。撮像ヘッドは、半径方向線3504の両側に配置されてもよい。幾つかの実施形態では、2つの撮像ヘッドは、半径方向線から異なる距離に配置されてもよい。径方向線からの距離は、対物レンズの直径及び撮像ヘッドの光路軌跡によって決定されてもよい。基板は、回転軸3505を中心に回転し、撮像ヘッドに対して並進軸3506に沿って並進するように構成されてもよい。基板は、2つの撮像ヘッドが円形の光路軌跡を描くように回転軸を中心に回転させることができる。表面の外側領域全体が重なり合うことなく走査される理想的な光路軌跡は、図35A~図35Cにおいて実線で概説されている。光路軌跡が部分的に重なり合う2つの撮像ヘッドの協調動作から生じる光路軌跡は、図35A~図35Cにおいて破線で概説されている。明確にするために、撮像ヘッド3501及び3502の初期位置のみが図35A~図35Cに示されている。 35A-35C show exemplary optical path trajectories of an optical system 3500 with imaging heads. As shown in FIG. 35A, two imaging heads 3501 and 3502, each including an objective lens, can be positioned to image corresponding regions of a substrate 3503. The imaging heads may be positioned on either side of a radial line 3504. In some embodiments, the two imaging heads may be positioned at different distances from the radial line. The distance from the radial line may be determined by the diameter of the objective lens and the optical path trajectory of the imaging heads. The substrate may be configured to rotate about a rotation axis 3505 and translate along a translation axis 3506 relative to the imaging heads. The substrate may be rotated about the rotation axis such that the two imaging heads describe a circular optical path trajectory. The ideal optical path trajectory, in which the entire outer region of the surface is scanned without overlap, is outlined in solid lines in FIG. 35A-35C. The optical path trajectories resulting from coordinated operation of two imaging heads with partially overlapping optical path trajectories are outlined in dashed lines in Figures 35A-35C. For clarity, only the initial positions of imaging heads 3501 and 3502 are shown in Figures 35A-35C.

第1の撮像ヘッド3501の第1の光路3511は、図35Cに示されるように、第2の撮像ヘッド3502の第1の光路3521と同心であってもよい。基板が並進軸に沿って並進すると、第1及び第2の撮像ヘッドは、第2の光路3512及び3522、第3の光路3513及び3523、第3の光路、第4の光路3514及び3524、第五の光路3515及び3525、第六の光路3516及び3526、第七の光路3517及び3527、又はそれ以上の光路に移動してもよい。幾つかの実施形態では、2つの撮像ヘッドの光路軌跡は部分的に重なり合い、基板の回転軸に近い光路では重なり量が増大する。光路軌跡及び半径方向線からの撮像ヘッドの距離は、図35Bに示すように、2つの撮像ヘッドの光路軌跡の重複を最小限にするように最適化することができる。光路軌跡は、0.10%以下、0.20%以下、0.50%以下、1%以下、2%以下、3%以下、4%以下、5%以下、6%以下、7%以下、8%以下、9%以下、10%以下、15%以下、20%以下、30%以下、40%以下、又は50%以下だけ重なり合ってもよい。 The first optical path 3511 of the first imaging head 3501 may be concentric with the first optical path 3521 of the second imaging head 3502, as shown in FIG. 35C. As the substrate translates along the translation axis, the first and second imaging heads may move to the second optical path 3512 and 3522, the third optical path 3513 and 3523, the third optical path, the fourth optical path 3514 and 3524, the fifth optical path 3515 and 3525, the sixth optical path 3516 and 3526, the seventh optical path 3517 and 3527, or more optical paths. In some embodiments, the optical path trajectories of the two imaging heads overlap, with the amount of overlap increasing for optical paths closer to the rotation axis of the substrate. The optical path trajectories and the distance of the imaging heads from the radial line may be optimized to minimize the overlap of the optical path trajectories of the two imaging heads, as shown in FIG. 35B. The light path trajectories may overlap by 0.10% or less, 0.20% or less, 0.50% or less, 1% or less, 2% or less, 3% or less, 4% or less, 5% or less, 6% or less, 7% or less, 8% or less, 9% or less, 10% or less, 15% or less, 20% or less, 30% or less, 40% or less, or 50% or less.

幾つかの実施形態では、2つの撮像ヘッドの光路軌跡は実質的に重ならない。幾つかの実施形態では、2つの撮像ヘッドの光路軌跡は部分的に分離され、基板の回転軸に近い光路では分離量が減少する。光路軌道及び半径方向線からの撮像ヘッドの距離は、2つの撮像ヘッドの光路軌道の実質的な重複なしに走査されない基板の量を減らすように最適化することができる(図32には示されていない)。幾つかの例では、基板の未走査部分は、基板表面全体の0.10%以下、0.20%以下、0.50%以下、1%以下、2%以下、3%以下、4%以下、5%以下、6%以下、7%以下、8%以下、9%以下、10%以下、15%以下、20%以下、30%以下、40%以下、又は50%以下を構成し得る。場合によっては、トウ撮像ヘッドの光路軌跡は、基板又は基板上の試薬に対する光損傷の量を減少させるために、オーバーラップの量を減少させるように構成され得る。 In some embodiments, the optical path trajectories of the two imaging heads do not substantially overlap. In some embodiments, the optical path trajectories of the two imaging heads are partially separated, with the amount of separation decreasing for optical paths closer to the rotation axis of the substrate. The optical path trajectories and the distance of the imaging heads from the radial lines can be optimized to reduce the amount of substrate that is not scanned without substantial overlap of the optical path trajectories of the two imaging heads (not shown in FIG. 32). In some examples, the unscanned portion of the substrate may comprise 0.10% or less, 0.20% or less, 0.50% or less, 1% or less, 2% or less, 3% or less, 4% or less, 5% or less, 6% or less, 7% or less, 8% or less, 9% or less, 10% or less, 15% or less, 20% or less, 30% or less, 40% or less, or 50% or less of the entire substrate surface. In some cases, the optical path trajectories of the tow imaging heads can be configured to reduce the amount of overlap to reduce the amount of photodamage to the substrate or reagents on the substrate.

本明細書の基板の動き、例えば図29~図31に関して説明したものを使用して、検体を含む表面を走査することができる。場合によっては、表面を走査することは、表面上の検体を検出することを含み得る。図32は、検体検出又は分析のための方法2100の一例のフローチャートを示す。第1の工程2110において、方法2100は、開放基板を中心軸の周りで回転させることを含んでもよく、開放基板は、その上に固定された検体のアレイを有する。 Substrate movements herein, such as those described with respect to Figures 29-31, can be used to scan a surface containing analytes. In some cases, scanning the surface can include detecting analytes on the surface. Figure 32 shows a flow chart of an example of a method 2100 for analyte detection or analysis. In a first step 2110, the method 2100 can include rotating an open substrate about a central axis, the open substrate having an array of analytes fixed thereon.

第2の工程2120において、方法2100は、複数のプローブを有する溶液を中心軸に近位の領域に送出して、溶液を開放基板に導入することを含んでもよい。 In a second step 2120, the method 2100 may include delivering a solution having a plurality of probes to a region proximal to the central axis to introduce the solution into the open substrate.

第3の工程2130において、方法2100は、複数のプローブのうちの少なくとも一つが固定された検体のうちの少なくとも一つに結合して結合プローブを形成するように、開放基板(例えば、少なくとも遠心力によって)にわたって溶液を分散させることを含み得る。 In a third step 2130, the method 2100 may include dispersing the solution across the open substrate (e.g., by at least centrifugal force) such that at least one of the plurality of probes binds to at least one of the immobilized analytes to form a bound probe.

第4の工程2140において、方法2100は、開放基板の回転中に、第1検出器を使用して、1つ以上の走査経路の第1のセットに沿って開放基板の第1走査を実行すると同時に、第2検出器を使用して、1つ以上の走査経路の第2のセットに沿って開放基板の第2走査を実行することを含んでもよい。1つ以上の走査経路の第1のセット及び1つ以上の走査経路の第2のセットは異なっていてもよい。第1の検出器又は第2の検出器は、結合プローブからの少なくとも1つの信号を検出することができる。第1の検出器は、中心軸に対して第1の半径方向位置に配置されてもよい。第2の検出器は、中心軸に対して第2の半径方向位置に配置される。第1の検出器及び第2の検出器は、それぞれ1つ以上の走査経路の第1のセット及び1つ以上の走査経路の第2のセットを生成するために、同じ直線ベクトルに沿って中心軸に対して相対動作を受けることができる。 In a fourth step 2140, the method 2100 may include performing a first scan of the open substrate along a first set of one or more scan paths using a first detector while rotating the open substrate, and performing a second scan of the open substrate along a second set of one or more scan paths using a second detector. The first set of one or more scan paths and the second set of one or more scan paths may be different. The first detector or the second detector may detect at least one signal from the coupled probe. The first detector may be disposed at a first radial position relative to the central axis. The second detector is disposed at a second radial position relative to the central axis. The first detector and the second detector may undergo relative motion with respect to the central axis along the same linear vector to generate the first set of one or more scan paths and the second set of one or more scan paths, respectively.

第1の検出器及び第2の検出器は、異なる走査速度で動作することができる。例えば、第1の検出器及び第2の検出器の異なる走査速度は、それぞれ第1の半径方向位置及び第2の半径方向位置の関数であってもよい。或いは、検出器は、固定ラインレートで動作してもよい。例えば、アルゴリズム処理は、内側半径位置に配置された光学ヘッドのオーバーサンプリングを解決することができる。 The first and second detectors can operate at different scan rates. For example, the different scan rates of the first and second detectors can be a function of the first and second radial positions, respectively. Alternatively, the detectors can operate at a fixed line rate. For example, algorithmic processing can account for oversampling of the optical head located at the inner radial position.

1つ以上の走査経路の第1のセットは、異なる半径を有する1つ以上の円形走査経路を含むことができる。例えば、1つ以上の走査経路の第1のセットは、少なくとも約1、少なくとも約2、少なくとも約3、少なくとも約4、少なくとも約5、少なくとも約6、少なくとも約7、少なくとも約8、少なくとも約9、少なくとも約10、少なくとも約20、少なくとも約30、少なくとも約40、少なくとも約50、少なくとも約60、少なくとも約70、少なくとも約80、少なくとも約90、少なくとも約100、又はそれ以上の円形走査経路、最大約100、最大約90、最大約80、最大約70、最大約60、最大約50、最大約40、最大約30、最大約20、最大約10、最大約9、最大約8、最大約7、最大約6、最大約5、最大約4、最大約3、最大約2、又は最大約1の円形走査経路、又は、前述の値のいずれか2つによって定義された範囲内にある数の円形走査経路を含んでもよい。 The first set of one or more scan paths may include one or more circular scan paths having different radii. For example, the first set of one or more scan paths may include at least about 1, at least about 2, at least about 3, at least about 4, at least about 5, at least about 6, at least about 7, at least about 8, at least about 9, at least about 10, at least about 20, at least about 30, at least about 40, at least about 50, at least about 60, at least about 70, at least about 80, at least about 90, at least about 100, or more circular scan paths, up to about 100, up to about 90, up to about 80, up to about 70, up to about 60, up to about 50, up to about 40, up to about 30, up to about 20, up to about 10, up to about 9, up to about 8, up to about 7, up to about 6, up to about 5, up to about 4, up to about 3, up to about 2, or up to about 1 circular scan path, or a number of circular scan paths within a range defined by any two of the preceding values.

1つ以上の走査経路の第2のセットは、異なる半径を有する1つ以上の円形走査経路を含むことができる。例えば、1つ以上の走査経路の第2のセットは、少なくとも約1、少なくとも約2、少なくとも約3、少なくとも約4、少なくとも約5、少なくとも約6、少なくとも約7、少なくとも約8、少なくとも約9、少なくとも約10、少なくとも約20、少なくとも約30、少なくとも約40、少なくとも約50、少なくとも約60、少なくとも約70、少なくとも約80、少なくとも約90、少なくとも約100、又はそれ以上の円形走査経路、最大約100、最大約90、最大約80、最大約70、最大約60、最大約50、最大約40、最大約30、最大約20、最大約10、最大約9、最大約8、最大約7、最大約6、最大約5、最大約4、最大約3、最大約2、又は最大約1の円形走査経路、又は、前述の値のいずれか2つによって定義された範囲内にある数の円形走査経路を含んでもよい。 The second set of one or more scan paths may include one or more circular scan paths having different radii. For example, the second set of one or more scan paths may include at least about 1, at least about 2, at least about 3, at least about 4, at least about 5, at least about 6, at least about 7, at least about 8, at least about 9, at least about 10, at least about 20, at least about 30, at least about 40, at least about 50, at least about 60, at least about 70, at least about 80, at least about 90, at least about 100, or more circular scan paths, up to about 100, up to about 90, up to about 80, up to about 70, up to about 60, up to about 50, up to about 40, up to about 30, up to about 20, up to about 10, up to about 9, up to about 8, up to about 7, up to about 6, up to about 5, up to about 4, up to about 3, up to about 2, or up to about 1 circular scan path, or a number of circular scan paths within a range defined by any two of the preceding values.

1つ以上の走査経路の第1のセットは、1つ以上の螺旋走査経路を含むことができる。例えば、1つ以上の走査経路の第1のセットは、少なくとも約1、少なくとも約2、少なくとも約3、少なくとも約4、少なくとも約5、少なくとも約6、少なくとも約7、少なくとも約8、少なくとも約9、少なくとも約10、少なくとも約20、少なくとも約30、少なくとも約40、少なくとも約50、少なくとも約60、少なくとも約70、少なくとも約80、少なくとも約90、少なくとも約100、又はそれ以上の螺旋状走査経路、最大約100、最大約90、最大約80、最大約70、最大約60、最大約50、最大約40、最大約30、最大約20、最大約10、最大約9、最大約8、最大約7、最大約6、最大約5、最大約4、最大約3、最大約2、又は最大約1の螺旋状走査経路、又は前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にある数の螺旋状走査経路を含んでもよい。 The first set of one or more scan paths can include one or more spiral scan paths. For example, the first set of one or more scan paths can include at least about 1, at least about 2, at least about 3, at least about 4, at least about 5, at least about 6, at least about 7, at least about 8, at least about 9, at least about 10, at least about 20, at least about 30, at least about 40, at least about 50, at least about 60, at least about 70, at least about 80, at least about 90, at least about 100, or more spiral scan paths, up to about 100, up to about 90, up to about 80, up to about 70, up to about 60, up to about 50, up to about 40, up to about 30, up to about 20, up to about 10, up to about 9, up to about 8, up to about 7, up to about 6, up to about 5, up to about 4, up to about 3, up to about 2, or up to about 1 spiral scan path, or a number of spiral scan paths within a range defined by any two of the preceding values.

1つ以上の走査経路の第2のセットは、1つ以上の螺旋走査経路を含むことができる。例えば、1つ以上の走査経路の第2のセットは、少なくとも約1、少なくとも約2、少なくとも約3、少なくとも約4、少なくとも約5、少なくとも約6、少なくとも約7、少なくとも約8、少なくとも約9、少なくとも約10、少なくとも約20、少なくとも約30、少なくとも約40、少なくとも約50、少なくとも約60、少なくとも約70、少なくとも約80、少なくとも約90、少なくとも約100、又はそれ以上の螺旋状走査経路、最大約100、最大約90、最大約80、最大約70、最大約60、最大約50、最大約40、最大約30、最大約20、最大約10、最大約9、最大約8、最大約7、最大約6、最大約5、最大約4、最大約3、最大約2、又は最大約1の螺旋状走査経路、又は、前述の値のいずれか2つによって定義される範囲内にある数の螺旋状走査経路を含んでもよい。 The second set of one or more scan paths can include one or more spiral scan paths. For example, the second set of one or more scan paths can include at least about 1, at least about 2, at least about 3, at least about 4, at least about 5, at least about 6, at least about 7, at least about 8, at least about 9, at least about 10, at least about 20, at least about 30, at least about 40, at least about 50, at least about 60, at least about 70, at least about 80, at least about 90, at least about 100 or more spiral scan paths, up to about 100, up to about 90, up to about 80, up to about 70, up to about 60, up to about 50, up to about 40, up to about 30, up to about 20, up to about 10, up to about 9, up to about 8, up to about 7, up to about 6, up to about 5, up to about 4, up to about 3, up to about 2, or up to about 1 spiral scan path, or a number of spiral scan paths within a range defined by any two of the preceding values.

同じ線形ベクトルは、中心軸を通る半径方向にあってもよい。同じ線形ベクトルは、半径方向(例えば、中心軸を通っていない)でなくてもよい。本方法は、中心軸に対して異なる半径方向位置における異なる領域の速度差(例えば、図31に関して本明細書で説明されるような接線速度差など)を補償するステップを更に含むことができる。1つ以上の走査経路の第1のセットの所定の走査経路は、異なる領域を含むことができる。1つ以上の走査経路の第2のセットの所定の走査経路は、異なる領域を含むことができる。補償は、1つ以上のデルタローテータプリズム、シュミット回転器、又はダブプリズムなどの1つ以上のプリズムを使用することを含んでもよい。 The same linear vector may be in a radial direction through the central axis. The same linear vector may not be in a radial direction (e.g., not through the central axis). The method may further include compensating for velocity differences (e.g., tangential velocity differences, etc., as described herein with respect to FIG. 31) of different regions at different radial positions relative to the central axis. The predetermined scan paths of the first set of one or more scan paths may include different regions. The predetermined scan paths of the second set of one or more scan paths may include different regions. The compensation may include using one or more prisms, such as one or more delta rotator prisms, Schmidt rotators, or Dove prisms.

第1の検出器及び第2の検出器は、相対動作中に実質的に静止していてもよい。開放基板は、相対動作中に回転動作及び並進動作の両方を受けることができる。第1の検出器及び第2の検出器は、相対動作中に動作を受けることができる。開放基板は、第1の検出器及び第2の検出器に対して回転動作を受けることができ、第1の検出器及び第2の検出器は、中心軸に対して直線動作を受けることができる。第1の検出器は、開放基板の回転中に相対動作を受けることができる。第2の検出器は、開放基板の回転中に相対動作を受けることができる。第1の検出器は、開放基板が実質的に静止しているときに相対動作を受けることができる。第2の検出器は、開放基板が実質的に静止しているときに相対動作を受けることができる。 The first detector and the second detector may be substantially stationary during the relative motion. The open substrate may undergo both rotational and translational motion during the relative motion. The first detector and the second detector may undergo motion during the relative motion. The open substrate may undergo rotational motion relative to the first detector and the second detector, and the first detector and the second detector may undergo linear motion about the central axis. The first detector may undergo relative motion during rotation of the open substrate. The second detector may undergo relative motion during rotation of the open substrate. The first detector may undergo relative motion when the open substrate is substantially stationary. The second detector may undergo relative motion when the open substrate is substantially stationary.

1つ以上の走査経路の第1のセットの所定の走査経路は、相対動作中に走査される領域を含むことができる。1つ以上の走査経路の第2のセットの所定の走査経路は、相対動作中に走査される領域を含むことができる。1つ以上の走査経路の第1のセットの所定の走査経路は、相対動作中に走査される領域を含まなくてもよい。1つ以上の走査経路の第2のセットの所定の走査経路は、相対動作中に走査される領域を含まなくてもよい。 The predetermined scan paths of the first set of one or more scan paths may include an area scanned during relative motion. The predetermined scan paths of the second set of one or more scan paths may include an area scanned during relative motion. The predetermined scan paths of the first set of one or more scan paths may not include an area scanned during relative motion. The predetermined scan paths of the second set of one or more scan paths may not include an area scanned during relative motion.

第1の検出器及び第2の検出器は、中心軸に対して同じ角度位置を有してもよい。第1の検出器及び第2の検出器は、中心軸に対して異なる角度位置を有してもよい。第1の検出器及び第2の検出器は、中心軸に対して反対の角度位置(例えば、180度の分離を有する)を有してもよい。 The first detector and the second detector may have the same angular position relative to the central axis. The first detector and the second detector may have different angular positions relative to the central axis. The first detector and the second detector may have opposite angular positions (e.g., with a 180 degree separation) relative to the central axis.

第1の検出器は、中心軸に対して少なくとも約1度、少なくとも約2度、少なくとも約3度、少なくとも約4度、少なくとも約5度、少なくとも約6度、少なくとも約7度、少なくとも約8度、少なくとも約9度、少なくとも約10度、少なくとも約15度、少なくとも約20度、少なくとも約25度、少なくとも約30度、少なくとも約35度、少なくとも約40度、少なくとも約45度、少なくとも約50度、少なくとも約55度、少なくとも約60度、少なくとも約65度、少なくとも約70度、少なくとも約75度、少なくとも約80度、少なくとも約81度、少なくとも約82度、少なくとも約83度、少なくとも約84度、少なくとも約85度、少なくとも約86度、少なくとも約87度、少なくとも約88度、少なくとも約89度、又はそれ以上、中心軸に対して最大約89度、最大約88度、最大約87度、最大約86度、最大約85度、最大約84度、最大約83度、最大約82度、最大約81度、最大約80度、最大約75度、最大約70度、最大約65度、最大約60度、最大約55度、最大約50度、最大約45度、最大約40度、最大約35度、最大約30度、最大約25度、最大約20度、最大約15度、最大約10度、最大約9度、最大約8度、最大約7度、最大約6度、最大約5度、最大約4度、最大約3度、最大約2度、最大約1度、又はそれ以下、或いは、上記の値のいずれか2つで定義された範囲内にある中心軸に対する角度位置を有してもよい。 The first detector is at an angle of at least about 1 degree, at least about 2 degrees, at least about 3 degrees, at least about 4 degrees, at least about 5 degrees, at least about 6 degrees, at least about 7 degrees, at least about 8 degrees, at least about 9 degrees, at least about 10 degrees, at least about 15 degrees, at least about 20 degrees, at least about 25 degrees, at least about 30 degrees, at least about 35 degrees, at least about 40 degrees, at least about 45 degrees, at least about 50 degrees, at least about 55 degrees, at least about 60 degrees, at least about 65 degrees, at least about 70 degrees, at least about 75 degrees, at least about 80 degrees, at least about 81 degrees, at least about 82 degrees, at least about 83 degrees, at least about 84 degrees, at least about 85 degrees, at least about 86 degrees, at least about 87 degrees, at least about 89 degrees, at least about 90 degrees, at least about 91 degrees, at least about 92 degrees, at least about 93 degrees, at least about 94 degrees, at least about 95 degrees, at least about 96 degrees, at least about 97 degrees, at least about 98 degrees, at least about 99 degrees, at least about 100 degrees, at least about 101 degrees, at least about 102 degrees, at least about 103 degrees, at least about 104 degrees, at least about 105 degrees, at least about 106 degrees, at least about 107 degrees, at least about 108 degrees, at least about 109 degrees, at least about 110 degrees, at least about 111 degrees, at least about 112 degrees, at least about 113 degrees, at least about 114 degrees, at least about 115 degrees, at least about 116 degrees, at least about 117 degrees, at least about 118 degrees, at least about 1 7 degrees, at least about 88 degrees, at least about 89 degrees, or more, up to about 89 degrees, up to about 88 degrees, up to about 87 degrees, up to about 86 degrees, up to about 85 degrees, up to about 84 degrees, up to about 83 degrees, up to about 82 degrees, up to about 81 degrees, up to about 80 degrees, up to about 75 degrees, up to about 70 degrees, up to about 65 degrees, up to about 60 degrees, up to about 55 degrees, up to about 50 degrees, up to about 45 degrees, up to about 40 degrees, up to about 35 degrees, up to about 30 degrees, up to about 25 degrees, up to about 20 degrees, up to about 15 degrees, up to about 10 degrees, up to about 9 degrees, up to about 8 degrees, up to about 7 degrees, up to about 6 degrees, up to about 5 degrees, up to about 4 degrees, up to about 3 degrees, up to about 2 degrees, up to about 1 degree, or less, or within a range defined by any two of the above values.

第2の検出器は、中心軸に対して少なくとも約1度、少なくとも約2度、少なくとも約3度、少なくとも約4度、少なくとも約5度、少なくとも約6度、少なくとも約7度、少なくとも約8度、少なくとも約9度、少なくとも約10度、少なくとも約15度、少なくとも約20度、少なくとも約25度、少なくとも約30度、少なくとも約35度、少なくとも約40度、少なくとも約45度、少なくとも約50度、少なくとも約55度、少なくとも約60度、少なくとも約65度、少なくとも約70度、少なくとも約75度、少なくとも約80度、少なくとも約81度、少なくとも約82度、少なくとも約83度、少なくとも約84度、少なくとも約85度、少なくとも約86度、少なくとも約87度、少なくとも約88度、少なくとも約89度、又はそれ以上、中心軸に対して最大約89度、最大約88度、最大約87度、最大約86度、最大約85度、最大約84度、最大約83度、最大約82度、最大約81度、最大約80度、最大約75度、最大約70度、最大約65度、最大約60度、最大約55度、最大約50度、最大約45度、最大約40度、最大約35度、最大約30度、最大約25度、最大約20度、最大約15度、最大約10度、最大約9度、最大約8度、最大約7度、最大約6度、最大約5度、最大約4度、最大約3度、最大約2度、最大約1度、又はそれ以下、或いは、上記の値のいずれか2つで定義された範囲内にある中心軸に対する角度位置を有してもよい。 The second detector is at an angle of at least about 1 degree, at least about 2 degrees, at least about 3 degrees, at least about 4 degrees, at least about 5 degrees, at least about 6 degrees, at least about 7 degrees, at least about 8 degrees, at least about 9 degrees, at least about 10 degrees, at least about 15 degrees, at least about 20 degrees, at least about 25 degrees, at least about 30 degrees, at least about 35 degrees, at least about 40 degrees, at least about 45 degrees, at least about 50 degrees, at least about 55 degrees, at least about 60 degrees, at least about 65 degrees, at least about 70 degrees, at least about 75 degrees, at least about 80 degrees, at least about 81 degrees, at least about 82 degrees, at least about 83 degrees, at least about 84 degrees, at least about 85 degrees, at least about 86 degrees, at least about 87 degrees, at least about 89 degrees, at least about 90 degrees, at least about 91 degrees, at least about 92 degrees, at least about 93 degrees, at least about 94 degrees, at least about 95 degrees, at least about 96 degrees, at least about 97 degrees, at least about 98 degrees, at least about 99 degrees, at least about 100 degrees, at least about 101 degrees, at least about 102 degrees, at least about 103 degrees, at least about 104 degrees, at least about 105 degrees, at least about 106 degrees, at least about 107 degrees, at least about 108 degrees, at least about 109 degrees, at least about 110 degrees, at least about 111 degrees, at least about 112 degrees, at least about 113 degrees, at least about 114 degrees, at least about 115 degrees, at least about 116 degrees, at least about 117 degrees, at least about 118 degrees, at least about 1 7 degrees, at least about 88 degrees, at least about 89 degrees, or more, up to about 89 degrees, up to about 88 degrees, up to about 87 degrees, up to about 86 degrees, up to about 85 degrees, up to about 84 degrees, up to about 83 degrees, up to about 82 degrees, up to about 81 degrees, up to about 80 degrees, up to about 75 degrees, up to about 70 degrees, up to about 65 degrees, up to about 60 degrees, up to about 55 degrees, up to about 50 degrees, up to about 45 degrees, up to about 40 degrees, up to about 35 degrees, up to about 30 degrees, up to about 25 degrees, up to about 20 degrees, up to about 15 degrees, up to about 10 degrees, up to about 9 degrees, up to about 8 degrees, up to about 7 degrees, up to about 6 degrees, up to about 5 degrees, up to about 4 degrees, up to about 3 degrees, up to about 2 degrees, up to about 1 degree, or less, or within a range defined by any two of the above values.

1つ以上の走査経路の第1のセットの所定の走査経路は、第1の領域及び第2の領域を含むことができる。第1の領域及び第2の領域は、中心軸に対して開放基板の異なる半径方向位置にあってもよい。第1の領域及び第2の領域は、第1の検出器によって空間的に分解されてもよい。1つ以上の走査経路の第2のセットの所定の走査経路は、第1の領域及び第2の領域を含むことができる。第1の領域及び第2の領域は、中心軸に対して開放基板の異なる半径方向位置にあってもよい。第1の領域及び第2の領域は、第2の検出器によって空間的に分解されてもよい。 A predetermined scan path of a first set of one or more scan paths may include a first region and a second region. The first region and the second region may be at different radial positions of the open substrate relative to the central axis. The first region and the second region may be spatially resolved by a first detector. A predetermined scan path of a second set of one or more scan paths may include a first region and a second region. The first region and the second region may be at different radial positions of the open substrate relative to the central axis. The first region and the second region may be spatially resolved by a second detector.

生物学的検体のリール間処理
幾つかの例では、本開示の開放基板システムは、実質的に可撓性の基板を含むことができる。例えば、実質的に可撓性の基板はフィルムを含んでもよい。実質的に可撓性の基板は、任意の程度の変形可能性を有することができる。幾つかの例では、本開示の開放基板システムは、試薬リザーバ又は溶液との接触を介して分注を達成することができる。幾つかの例では、実質的に可撓性の基板を試薬リザーバ又は溶液と共に使用することができる。幾つかの例では、実質的に剛性の基板を試薬リザーバ又は溶液と共に使用することができる。場合によっては、実質的に可撓性の基板を、本明細書の他の分注機構(例えば、ノズル)と共に使用することができる。場合によっては、実質的に剛性の基板を本明細書の他の分注機構(例えば、ノズル)と共に使用することができる。
Reel-to-reel processing of biological specimens In some examples, the open substrate system of the present disclosure can include a substantially flexible substrate. For example, the substantially flexible substrate can include a film. The substantially flexible substrate can have any degree of deformability. In some examples, the open substrate system of the present disclosure can achieve dispensing via contact with a reagent reservoir or solution. In some examples, a substantially flexible substrate can be used with a reagent reservoir or solution. In some examples, a substantially rigid substrate can be used with a reagent reservoir or solution. In some cases, a substantially flexible substrate can be used with other dispensing mechanisms (e.g., nozzles) herein. In some cases, a substantially rigid substrate can be used with other dispensing mechanisms (e.g., nozzles) herein.

一態様では、生物学的検体を処理するための方法であって、(a)生物学的検体が固定されるアレイを含む可撓性基板を用意するステップであって、可撓性基板がリールを通じて移動することができる、ステップと、(b)可撓性基板を、複数のプローブを含む溶液を含むリザーバと接触させるステップと、(c)生物学的検体を、複数のプローブのうちの少なくとも1つのプローブと生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に供して、少なくとも1つのプローブを生物学的検体に結合させるステップと、(d)生物学的検体に結合された少なくとも1つのプローブからの1つ以上の信号を検出し、それにより、生物学的検体を分析するステップとを含む、方法が本明細書中で提供される。 In one aspect, provided herein is a method for processing a biological sample, the method comprising: (a) providing a flexible substrate including an array on which the biological sample is fixed, the flexible substrate being movable via a reel; (b) contacting the flexible substrate with a reservoir including a solution including a plurality of probes; (c) subjecting the biological sample to conditions sufficient to effect a reaction between at least one of the plurality of probes and the biological sample, thereby binding at least one probe to the biological sample; and (d) detecting one or more signals from the at least one probe bound to the biological sample, thereby analyzing the biological sample.

幾つかの実施形態では、方法は、再循環タンクを使用することを更に含む。 In some embodiments, the method further includes using a recirculation tank.

場合によっては、可撓性基板の寸法は、撮像方法の視野の幅である。 In some cases, the dimension of the flexible substrate is the width of the field of view of the imaging method.

幾つかの実施形態では、可撓性基板をリザーバと接触させるプロセス及び/又は生物学的検体を反応を行うのに十分な条件に供するプロセスは、可撓性基板がリールを通じて移動している間に行われる。 In some embodiments, the process of contacting the flexible substrate with the reservoir and/or subjecting the biological sample to conditions sufficient to effect a reaction occurs while the flexible substrate is moving through the reel.

幾つかの実施形態では、可撓性基板をリールに通じて移動させて、溶液を生物学的検体と接触させる。幾つかの実施形態では、可撓性基板は、第2のリールを通って更に移動して、可撓性基板を第2の溶液を含む第2のリザーバと接触させる。場合によっては、第2の溶液は洗浄緩衝剤を含む。場合によっては、第2の溶液は複数のプローブを含み、溶液と第2の溶液は異なる。 In some embodiments, the flexible substrate is moved through a reel to contact the solution with the biological specimen. In some embodiments, the flexible substrate is further moved through a second reel to contact the flexible substrate with a second reservoir containing a second solution. In some cases, the second solution includes a wash buffer. In some cases, the second solution includes a plurality of probes, and the solution and the second solution are different.

幾つかの実施形態では、可撓性基板をリザーバと接触させ、生物学的検体を反応を行うのに十分な条件に供し、検出するプロセスを、任意の回数、例えば、アッセイを完了するのに十分な回数繰り返すことができる(例えば、核酸分子の配列を決定すること)。 In some embodiments, the process of contacting the flexible substrate with the reservoirs, subjecting the biological sample to conditions sufficient to effect a reaction, and detecting can be repeated any number of times, e.g., a sufficient number of times to complete an assay (e.g., determining the sequence of a nucleic acid molecule).

幾つかの実施形態では、方法は、可撓性基板をリザーバと接触させ、生物学的検体を反応を行うのに十分な条件に供し、複数のプローブとは異なる追加の複数のプローブで検出するプロセスを繰り返すことを更に含む。場合によっては、複数のプローブは、本明細書の他の箇所に記載されている任意のプローブを含むことができる。例えば、プローブは、任意の長さを有するオリゴヌクレオチド分子を含み得る。例えば、プローブは、1~10塩基長のオリゴヌクレオチドを含み得る。所定のプローブは、ジベースプローブであり得る。所定のプローブは、10~20塩基長であり得る。幾つかの例では、複数のプローブを標識することができる。 In some embodiments, the method further includes repeating the process of contacting the flexible substrate with the reservoir, subjecting the biological sample to conditions sufficient to effect a reaction, and detecting with an additional plurality of probes different from the plurality of probes. In some cases, the plurality of probes can include any probe described elsewhere herein. For example, the probes can include oligonucleotide molecules having any length. For example, the probes can include oligonucleotides between 1 and 10 bases in length. The given probe can be a dibase probe. The given probe can be between 10 and 20 bases in length. In some examples, the plurality of probes can be labeled.

幾つかの実施形態では、生物学的検体は核酸分子であり、生物学的検体を分析することは、核酸分子の配列を同定することを含む。幾つかの態様において、複数のプローブは複数のヌクレオチドである。幾つかの実施形態において、複数のプローブは、複数のオリゴヌクレオチド分子である。幾つかの場合、生物学的検体を反応を行うのに十分な条件に供することは、核酸分子を、複数のヌクレオチドからの少なくとも1つのヌクレオチドを核酸分子に相補的な成長鎖に組み込むのに十分な条件下でプライマー伸長反応に供することを含む。幾つかの態様において、1つ以上の信号は、少なくとも1つのヌクレオチドの組み込みを示す。幾つかの態様において、複数のヌクレオチドはヌクレオチド類似体を含む。幾つかの態様において、本方法は、可撓性基板をリザーバと接触させ、生物学的検体を、第2のカノニカル塩基タイプである更なる複数のヌクレオチドとの反応を行うのに十分な条件に供するプロセスを繰り返すステップを更に含み、第2のカノニカル塩基タイプは第1のカノニカル塩基タイプとは異なる。幾つかの実施形態において、複数のプローブは、複数のオリゴヌクレオチド分子である。幾つかの実施形態では、生物学的検体は核酸分子であり、供することは、検出において少なくとも1つのプローブと生物学的検体との間の相同性の存在を同定するために、少なくとも1つのプローブと核酸分子との間で相補性結合反応を行うことを含む。 In some embodiments, the biological specimen is a nucleic acid molecule, and analyzing the biological specimen includes identifying a sequence of the nucleic acid molecule. In some aspects, the plurality of probes is a plurality of nucleotides. In some embodiments, the plurality of probes is a plurality of oligonucleotide molecules. In some cases, subjecting the biological specimen to conditions sufficient to react includes subjecting the nucleic acid molecule to a primer extension reaction under conditions sufficient to incorporate at least one nucleotide from the plurality of nucleotides into a growing strand complementary to the nucleic acid molecule. In some aspects, the one or more signals indicate incorporation of at least one nucleotide. In some aspects, the plurality of nucleotides includes a nucleotide analog. In some aspects, the method further includes repeating the process of contacting the flexible substrate with the reservoir and subjecting the biological specimen to conditions sufficient to react with an additional plurality of nucleotides that are a second canonical base type, the second canonical base type being different from the first canonical base type. In some embodiments, the plurality of probes is a plurality of oligonucleotide molecules. In some embodiments, the biological specimen is a nucleic acid molecule, and the subjecting includes performing a complementary binding reaction between at least one probe and the nucleic acid molecule to identify the presence of homology between the at least one probe and the biological specimen upon detection.

幾つかの実施形態では、検出は、アレイを連続的に走査するセンサを使用して行われる。幾つかの実施形態では、検出は、アレイを直線的に走査するセンサを使用して行われる。場合によっては、検出は、本明細書の任意のセンサ又は検知機構を使用して行われる。 In some embodiments, detection is performed using a sensor that continuously scans the array. In some embodiments, detection is performed using a sensor that linearly scans the array. In some cases, detection is performed using any sensor or sensing mechanism described herein.

幾つかの実施形態では、方法は、リールを通ってリザーバと接触するように可撓性基板を移動させるために引張機構を使用することを更に含み、それによって可撓性基板上に溶液を分注する。可撓性基板を作動させるために、任意の他の動作ユニット又は機構を使用することができる。 In some embodiments, the method further includes using a tensioning mechanism to move the flexible substrate through the reel and into contact with the reservoir, thereby dispensing the solution onto the flexible substrate. Any other operating unit or mechanism can be used to actuate the flexible substrate.

幾つかの実施形態では、溶液の流体粘度又は可撓性基板の速度は、アレイに隣接する溶液の層の所定の厚さをもたらすように選択される。幾つかの実施形態では、基板の近くのスキージを使用して、層の所定の厚さを得ることができる。幾つかの実施形態では、可撓性基板はテクスチャード加工又はパターニングされる。幾つかの実施形態では、可撓性基板は実質的に平面である。 In some embodiments, the fluid viscosity of the solution or the velocity of the flexible substrate is selected to provide a predetermined thickness of a layer of the solution adjacent to the array. In some embodiments, a squeegee near the substrate can be used to obtain the predetermined thickness of the layer. In some embodiments, the flexible substrate is textured or patterned. In some embodiments, the flexible substrate is substantially planar.

幾つかの実施形態では、可撓性基板は、複数の個別にアドレス可能な位置を含むアレイを含み、生物学的検体は、複数の個別にアドレス可能な位置のうちの所定の個別にアドレス可能な位置に配置される。幾つかの実施形態では、アレイは、1つ以上の追加の生物学的検体を固定されている。 In some embodiments, the flexible substrate includes an array including a plurality of individually addressable locations, and the biological analyte is disposed at a predetermined individually addressable location of the plurality of individually addressable locations. In some embodiments, the array has one or more additional biological analytes immobilized thereon.

幾つかの実施形態では、可撓性基板をリザーバと接触させることは、可撓性基板とリザーバとの間の接触領域で接触を達成することを含む。幾つかの実施形態では、可撓性基板をリザーバと接触させることは、基板とリザーバとの間の接触線に沿って接触を達成することを含む。 In some embodiments, contacting the flexible substrate with the reservoir includes achieving contact at a contact area between the flexible substrate and the reservoir. In some embodiments, contacting the flexible substrate with the reservoir includes achieving contact along a contact line between the substrate and the reservoir.

場合によっては、生物学的検体は、本明細書の他の箇所に記載される任意の検体を含むことができる。検体は、単一細胞検体であってもよい。検体は、核酸分子又は核酸のクローン集団であり得る。検体はタンパク質分子であり得る。検体は単一細胞であってもよい。検体は粒子であってもよい。検体は生物であってもよい。検体はコロニーの一部であり得る。検体は、平面アレイ上の個別にアドレス可能な位置に固定されてもよい。可撓性基板上のアレイは、2タイプ以上の検体を含んでもよい。2タイプ以上の検体は、ランダムに配置されていてもよい。2タイプ以上の検体は、規則的なパターンで配置されていてもよい。 In some cases, the biological specimen may include any specimen described elsewhere herein. The specimen may be a single cell specimen. The specimen may be a nucleic acid molecule or a clonal population of nucleic acids. The specimen may be a protein molecule. The specimen may be a single cell. The specimen may be a particle. The specimen may be an organism. The specimen may be part of a colony. The specimen may be fixed to an individually addressable location on a planar array. The array on the flexible substrate may include two or more types of analytes. The two or more types of analytes may be randomly arranged. The two or more types of analytes may be arranged in a regular pattern.

幾つかの例では、検体は、リンカーを介して可撓性基板に固定することができる。可撓性基板は、検体に結合されたリンカーを含み得る。リンカーは、本明細書の任意のリンカーであり得る。リンカーは炭水化物分子を含み得る。リンカーは、親和性結合タンパク質を含み得る。リンカーは親水性であってもよい。リンカーは疎水性であってもよい。リンカーは静電的であってもよい。リンカーは標識化されていてもよい。リンカーは、基板と一体であってもよい。リンカーは、基板上の独立した層であり得る。幾つかの実施形態では、生物学的検体はビーズに結合され、このビーズは可撓性基板に固定される。この方法は、可撓性基板を提供する前に、リンカーを含む可撓性基板にわたって生物学的検体を導くことを更に含み得る。生物学的検体はビーズに結合されてもよく、このビーズは基板に固定される。幾つかの例では、例えば、リンカーを含む可撓性基板を、生物学的検体を含む溶液を含むリザーバと接触させてもよい。これに代えて又は加えて、生物学的検体は、本明細書の任意の他の分注機構に従って可撓性基板上に分注されてもよい。 In some examples, the analyte can be immobilized on the flexible substrate via a linker. The flexible substrate can include a linker bound to the analyte. The linker can be any linker herein. The linker can include a carbohydrate molecule. The linker can include an affinity binding protein. The linker can be hydrophilic. The linker can be hydrophobic. The linker can be electrostatic. The linker can be labeled. The linker can be integral with the substrate. The linker can be a separate layer on the substrate. In some embodiments, the biological analyte is bound to a bead, which is immobilized on the flexible substrate. The method can further include directing the biological analyte across the flexible substrate including the linker prior to providing the flexible substrate. The biological analyte can be bound to a bead, which is immobilized on the substrate. In some examples, for example, the flexible substrate including the linker can be contacted with a reservoir including a solution including the biological analyte. Alternatively or additionally, the biological analyte can be dispensed onto the flexible substrate according to any other dispensing mechanism herein.

方法は、基板と接触した溶液のサブセットをリサイクルすることを更に含み得る。リサイクルは、溶液のサブセットを収集、フィルタリング、及び再利用することを含むことができる。フィルタリングは分子フィルタリングであってもよい。例えば、リザーバ内の溶液(基板が通過した後)をリサイクルすることができる。 The method may further include recycling a subset of the solution that contacted the substrate. Recycling may include collecting, filtering, and reusing the subset of the solution. The filtering may be molecular filtering. For example, the solution in the reservoir (after the substrate has passed through) may be recycled.

信号は光信号であってもよい。信号は、蛍光信号であり得る。信号は、光吸収信号であってもよい。信号は、光散乱信号であってもよい。信号は発光信号であってもよい。信号は燐光信号であってもよい。信号は電気信号であってもよい。信号は音響信号であってもよい。信号は磁気信号であってもよい。信号は、標識が検体に結合することによって生成され得る。標識は、分子、粒子、細胞又は生物に結合し得る。標識は、基板上への堆積の前に検体(例えば、分子、粒子、細胞又は生物)に結合され得る。標識は、基板上への堆積後に検体に結合され得る。信号は、化学反応による検出可能な生成物の形成によって生成され得る。反応は酵素反応を含み得る。信号は、物理的会合による検出可能な生成物の形成によって生成され得る。信号は、近接会合による検出可能な生成物の形成によって生成され得る。近接会合によって生成された信号は、フェルスター共鳴エネルギー移動(FRET)を含むことができる。近接会合は、相補酵素との会合を含み得る。信号は、単一の反応によって生成され得る。信号は、複数の反応によって生成され得る。複数の反応は、直列に行われてもよい。複数の反応は並行して行われてもよい。複数の反応は、反応の1回以上の繰り返しを含み得る。反応は、ハイブリダイゼーション反応又はライゲーション反応を含み得る。反応は、ハイブリダイゼーション反応及びライゲーション反応を含み得る。 The signal may be an optical signal. The signal may be a fluorescent signal. The signal may be a light absorption signal. The signal may be a light scattering signal. The signal may be a luminescence signal. The signal may be a phosphorescence signal. The signal may be an electrical signal. The signal may be an acoustic signal. The signal may be a magnetic signal. The signal may be generated by binding of a label to an analyte. The label may be bound to a molecule, particle, cell or organism. The label may be bound to an analyte (e.g., a molecule, particle, cell or organism) prior to deposition on the substrate. The label may be bound to an analyte after deposition on the substrate. The signal may be generated by formation of a detectable product by a chemical reaction. The reaction may include an enzymatic reaction. The signal may be generated by formation of a detectable product by physical association. The signal may be generated by formation of a detectable product by proximity association. The signal generated by proximity association may include Förster resonance energy transfer (FRET). The proximity association may include association with a complementary enzyme. The signal may be generated by a single reaction. The signal may be generated by multiple reactions. The multiple reactions may be performed in series. The multiple reactions may be performed in parallel. The multiple reactions may include one or more repetitions of a reaction. The reaction may include a hybridization reaction or a ligation reaction. The reaction may include a hybridization reaction and a ligation reaction.

本明細書の方法の1つ以上のプロセスは、連続的に繰り返すことができる。本明細書の1つ以上の方法は、試薬使用においてより高い効率を提供し得る。本明細書の1つ以上の方法は、アレイに沿った複数の位置で同時に1つ以上の信号の検出を可能にすることができる。場合によっては、可撓性基板の寸法を変更することによってスループットを変更することができる。例えば、可撓性基板は矩形フィルムであってもよく、より広いフィルムはスループットの向上を可能にする。別の例では、リールの長さは、検出方法に一致するように変更されてもよい。 One or more processes of the methods herein can be repeated continuously. One or more methods herein can provide greater efficiency in reagent usage. One or more methods herein can allow for detection of one or more signals simultaneously at multiple locations along the array. In some cases, the throughput can be altered by changing the dimensions of the flexible substrate. For example, the flexible substrate can be a rectangular film, with wider films allowing for increased throughput. In another example, the length of the reel can be altered to match the detection method.

図36A~図36Bは、図36A及び図36Bに示すように、生物学的検体を処理するための方法を概略的に示す。生物学的検体は、フィルム2710などの可撓性基板に固定されている。場合によっては、生物学的検体は、個別にアドレス可能な位置に配列されたパターンでフィルムに固定される。他の実施形態において、生物学的検体は、ランダムな配向でフィルムに固定される。生物学的検体が固定されたフィルム2710は、リール又は一連のリールを通って移動することができる。プロセス2712において、固定された生物学的検体を含むフィルム2710は、リールを通って移動し、複数の標識プローブなどの複数のプローブを含むリザーバ2730と接触させる。幾つかの場合、標識プローブは蛍光標識ヌクレオチドである。標識プローブは、例えば配列相補性に基づいて、生物学的検体を含む個別にアドレス可能な位置のサブセットに結合することができる。次いで、プロセス2714において、フィルムを第2リールに通して移動させ、洗浄緩衝剤を含むリザーバ2740と接触させる。洗浄緩衝剤は、フィルムに結合していない又はハイブリダイズしていないプローブなどの非カップリング型プローブの除去を可能にし得る。生物学的検体に結合された少なくとも1つのプローブからの1つ以上の信号の検出を実行することができる。プロセス2715において、フィルムの画像が撮影される撮像装置2750などのセンサを使用して検出を行うことができる。場合によっては、画像の視野はフィルムの寸法(例えば、幅)の1つである。場合によっては、処理中に複数回検出が行われてもよい。例えば、図36Aに示すように、検出は、プローブ(例えば、dATP、dCTP、dTTP、dGTP、又はdUTP)での処理後の1つ以上の洗浄ステップの後に行われ得る。場合によっては、図36Bに示すように、プローブで処理する前に表面を撮像することができる。プロセス2716において、フィルム2710は、第3リールを通って移動され、複数の標識プローブなどの複数のプローブを含むリザーバ2760と接触させられる。リザーバ2760内の標識プローブは、リザーバ2730内の標識プローブと異なっていてもよい。プロセス2712と同様に、リザーバ2760内の標識プローブは、例えば配列相補性に基づいて、生物学的検体を含む個別にアドレス可能な位置のサブセットに結合することができる。次いで、プロセス2714、2715を繰り返すことができる。場合によっては、1つ以上のプロセスを反復的に実行することができる。 36A-36B, as shown in FIG. 36A and FIG. 36B, generally illustrate a method for processing a biological specimen. The biological specimen is immobilized on a flexible substrate, such as film 2710. In some cases, the biological specimen is immobilized on the film in an arrayed pattern at individually addressable locations. In other embodiments, the biological specimen is immobilized on the film in a random orientation. The film 2710 with the immobilized biological specimen can be moved through a reel or series of reels. In process 2712, the film 2710 with the immobilized biological specimen is moved through the reel and contacted with a reservoir 2730 containing a plurality of probes, such as a plurality of labeled probes. In some cases, the labeled probes are fluorescently labeled nucleotides. The labeled probes can bind to a subset of the individually addressable locations containing the biological specimen, for example, based on sequence complementarity. Then, in process 2714, the film is moved through a second reel and contacted with a reservoir 2740 containing a wash buffer. The wash buffer may allow removal of uncoupled probes, such as probes that are not bound or hybridized to the film. Detection of one or more signals from at least one probe bound to the biological specimen may be performed. In process 2715, detection may be performed using a sensor, such as an imager 2750, where an image of the film is taken. In some cases, the field of view of the image is one of the dimensions (e.g., width) of the film. In some cases, detection may be performed multiple times during processing. For example, as shown in FIG. 36A, detection may be performed after one or more wash steps after treatment with a probe (e.g., dATP, dCTP, dTTP, dGTP, or dUTP). In some cases, the surface may be imaged before treatment with a probe, as shown in FIG. 36B. In process 2716, the film 2710 is moved through a third reel and contacted with a reservoir 2760 containing multiple probes, such as multiple labeled probes. The labeled probes in reservoir 2760 may be different from the labeled probes in reservoir 2730. Similar to process 2712, the labeled probes in reservoir 2760 can bind, for example, based on sequence complementarity, to a subset of the individually addressable locations that contain the biological analyte. Processes 2714, 2715 can then be repeated. In some cases, one or more processes can be performed iteratively.

場合によっては、生物学的検体は核酸分子又は核酸分子のクローン集団であり、フィルム2710は第1リールを通って移動して、フィルムを複数のアデニン(例えば、蛍光標識アデニン)分子を含む第1リザーバと接触させる。次いで、アデニン分子は、生物学的検体内のチミン分子とハイブリダイズすることができる。次いで、フィルムをリールに通してフィルムを洗浄リザーバと接触させて、ハイブリダイズしていないプローブを除去することができる。ハイブリダイズした分子の検出が起こり得る。プローブ分子の配列は既知であるため、1つ以上の信号の検出は、生物学的検体の配列の知識をもたらし得る。その後、フィルムは、次いで、標識されたシトシン、標識されたグアニン、又は標識されたチミンなどを含むリザーバと接触させることができる。ここでも、プローブの各配列が知られているので、1つ以上の信号の検出は、生物学的検体の配列の知識をもたらし得る。理解されるように、各リザーバに付加される特異的ヌクレオチドは、様々であり得る。例えば、第1のリザーバは、アデニン、シトシン、グアニン、チミンなどを含み得、次のリザーバは、アデニン、シトシン、グアニン、チミンなどを含み得る。 In some cases, the biological specimen is a nucleic acid molecule or a clonal population of nucleic acid molecules, and the film 2710 moves through a first reel to contact the film with a first reservoir containing a plurality of adenine (e.g., fluorescently labeled adenine) molecules. The adenine molecules can then hybridize with thymine molecules in the biological specimen. The film can then be passed through a reel to contact the film with a wash reservoir to remove unhybridized probe. Detection of the hybridized molecules can occur. Since the sequence of the probe molecules is known, detection of one or more signals can provide knowledge of the sequence of the biological specimen. The film can then be contacted with a reservoir containing labeled cytosine, labeled guanine, or labeled thymine, etc. Again, since the sequence of each of the probes is known, detection of one or more signals can provide knowledge of the sequence of the biological specimen. As will be appreciated, the specific nucleotides added to each reservoir can vary. For example, a first reservoir may contain adenine, cytosine, guanine, thymine, etc., and the next reservoir may contain adenine, cytosine, guanine, thymine, etc.

理解されるように、本明細書の方法内の任意のプロセスは、任意の好都合なステップで行われてもよい。例えば、検出前に、可撓性基板を最初に第1のリザーバと接触させ、続いて洗浄リザーバと接触させ、続いて第2のリザーバと接触させてもよい。他の例では、可撓性基板は、検出前にプローブを含む複数のリザーバと接触させてもよい。他の例では、可撓性基板を任意の数のリザーバと接触させる前又は後に、可撓性基板を検出器と接触させることができる。更に、任意の数のリールを使用することができる。例えば、操作に単一のリールを使用することが望ましい場合がある。場合によっては、2つ以上のリールが使用されてもよい。例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000個以上のリールを用いてもよい。 As will be appreciated, any process within the methods herein may be performed in any convenient step. For example, the flexible substrate may be contacted first with a first reservoir, followed by a wash reservoir, followed by a second reservoir, prior to detection. In other examples, the flexible substrate may be contacted with multiple reservoirs containing probes prior to detection. In other examples, the flexible substrate may be contacted with a detector before or after contacting the flexible substrate with any number of reservoirs. Additionally, any number of reels may be used. For example, it may be desirable to use a single reel for an operation. In some cases, two or more reels may be used. For example, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 or more reels may be used.

場合によっては、検出方法は、マルチチャネルイメージングを含み得る。 In some cases, the detection method may include multi-channel imaging.

浸漬光学素子
本明細書では、特定の実施形態において、光学撮像対物レンズなどの光学センサを使用するためのシステムが開示される。本開示は、本開示の1つ以上のシステム又は方法のための温度の調節及び管理のためのシステムを提供する。本明細書の1つ以上のシステム及び方法の幾つかの実施形態では、検出方法の間に光学撮像対物レンズが使用される。場合によっては、光学撮像対物レンズは基板と接触する流体に浸漬され、光学撮像対物レンズは検出器と光学的に連通している。幾つかの実施形態では、基板は、非周囲温度(例えば、摂氏約50度)で最適に機能する。場合によっては、光学撮像対物レンズは周囲温度に近くてもよい。そのような場合、より高い温度(例えば、摂氏約50度)で動作している基板は、周囲温度(約20℃)で動作する対物レンズと接触することができ、それによって基板と光学撮像対物レンズとの間に温度勾配を生成する。場合によっては、温度勾配位置及び温度勾配の大きさを制御することが望ましい場合がある。したがって、本明細書では、温度調節のための方法及びシステムが提供される。
Immersion Optical Elements In certain embodiments, a system for using an optical sensor, such as an optical imaging objective, is disclosed herein. The present disclosure provides a system for temperature regulation and management for one or more of the systems or methods of the present disclosure. In some embodiments of one or more of the systems and methods of the present disclosure, an optical imaging objective is used during the detection method. In some cases, the optical imaging objective is immersed in a fluid that contacts the substrate, and the optical imaging objective is in optical communication with the detector. In some embodiments, the substrate functions optimally at a non-ambient temperature (e.g., about 50 degrees Celsius). In some cases, the optical imaging objective may be close to the ambient temperature. In such cases, a substrate operating at a higher temperature (e.g., about 50 degrees Celsius) can contact an objective operating at an ambient temperature (about 20° C.), thereby generating a temperature gradient between the substrate and the optical imaging objective. In some cases, it may be desirable to control the temperature gradient location and the magnitude of the temperature gradient. Thus, methods and systems for temperature regulation are provided herein.

図16は、光学撮像対物レンズと基板との間に生じ得る例示的な温度勾配を概略的に示す。光学撮像対物レンズ1110(例えば、図15に関して説明したように、)は、第1の要素2810と、第2の要素2830と、第3の要素2840と、場合によっては、一つ以上のスペーサ2820とを備えてもよい。例えば、第1の要素2810はフロントレンズ又はメニスカスレンズを含んでもよく、第2の要素2830はトリプレットレンズ群などの第1のレンズ群を含んでもよく、第3の要素2840はダブレットレンズ群などの第2のレンズ群を含んでもよい。これに代えて又は加えて、第1の要素2810は平凸レンズを備えてもよく、第2の要素2830はメニスカスレンズを備えてもよく、第3の要素2840は無彩色レンズを備えてもよい。光学撮像対物レンズ1110は、周囲温度であってもよい。基板310は、本明細書の基板であってもよく、生物学的検体を含んでもよい。場合によっては、基板310は、周囲温度よりも高い温度に加熱される。場合によっては、基板310と光学撮像対物レンズ1110との間の温度差は、温度勾配2850を生成し得る。温度勾配2850は、基板と光学撮像対物レンズ1110及び周囲環境との間の熱伝達をもたらし得る。場合によっては、基板が一定の温度を維持するように、システム又は基板の温度を調節又は調節することが望ましい場合がある。 16 is a schematic diagram of an exemplary temperature gradient that may occur between the optical imaging objective and the substrate. The optical imaging objective 1110 (e.g., as described with respect to FIG. 15) may comprise a first element 2810, a second element 2830, a third element 2840, and, optionally, one or more spacers 2820. For example, the first element 2810 may comprise a front lens or a meniscus lens, the second element 2830 may comprise a first lens group, such as a triplet lens group, and the third element 2840 may comprise a second lens group, such as a doublet lens group. Alternatively or additionally, the first element 2810 may comprise a plano-convex lens, the second element 2830 may comprise a meniscus lens, and the third element 2840 may comprise an achromatic lens. The optical imaging objective 1110 may be at ambient temperature. The substrate 310 may be a substrate herein and may include a biological specimen. In some cases, the substrate 310 is heated to a temperature higher than the ambient temperature. In some cases, the temperature difference between the substrate 310 and the optical imaging objective 1110 may generate a temperature gradient 2850. The temperature gradient 2850 may result in heat transfer between the substrate and the optical imaging objective 1110 and the ambient environment. In some cases, it may be desirable to regulate or adjust the temperature of the system or the substrate so that the substrate maintains a constant temperature.

図17A~図17Eは、基板の温度を調整するための例示的な方法を概略的に示す。図17Aは、システムのそのような温度調節方法の一実施形態を示す。システムは、本明細書の任意の基板とすることができる基板310と、本明細書の光学撮像対物レンズ1110と、浸漬流体1140とを備えることができる。幾つかの実施形態では、システムの他の構成要素(例えば、2830、2840、2820)を周囲温度に保ちながら、基板310を高温(例えば、摂氏50度)に維持することが望ましい。場合によっては、熱2920が基板310に加えられてもよい。熱は、浸漬流体1140及び光学撮像対物レンズ1110の一部などのシステムの他の構成要素に伝達することができる。場合によっては、光学撮像対物レンズ1110の第1の要素2810は、大きな温度勾配に対して堅牢であってもよく、光路又は検出方法にとって重要でなくてもよい。非限定的な一例では、第1の要素2810は、実質的に平坦な(例えば、平面)表面であってもよい。そのような場合、第1の要素2810は、大きな温度勾配に対して堅牢であってもよく、基板又はその配置された内容物の光路、検出、又は倍率に影響を与え得ない。場合によっては、基板310に加えられた熱2920は、光学撮像対物レンズ1110から導電的に移動することができる。例えば、基板310に加えられた熱2920は、浸漬流体1140に、第1の要素2810に、一以上のスペーサ2820に、次いで光学撮像対物レンズの外層2930に向かって伝達され得る。次いで、伝達された熱は、光学撮像対物レンズ1110から対流的に離れるように移動することができる。場合によっては、熱は、光学撮像対物レンズから離れて伝達されてもよく、基板310から浸漬流体1140、第1の要素2810に移動してもよい。熱は、第2の要素2830及び一つ以上のスペーサ2820に対流的に移動してもよく、光学撮像対物レンズ1110から離れて対流的に移動してもよい。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ1110の1つ以上の構成要素の熱抵抗を変調することができる。例えば、撮像光学撮像対物レンズ1110の外層2930は、熱(例えば、真鍮又は低抵抗材料の使用、薄層の設計など)を最適に分散させるように構成されてもよい。 17A-17E are schematic diagrams illustrating exemplary methods for adjusting the temperature of a substrate. FIG. 17A illustrates one embodiment of such a temperature adjustment method of a system. The system can include a substrate 310, which can be any substrate herein, an optical imaging objective 1110 herein, and an immersion fluid 1140. In some embodiments, it is desirable to maintain the substrate 310 at an elevated temperature (e.g., 50 degrees Celsius) while keeping other components of the system (e.g., 2830, 2840, 2820) at ambient temperature. In some cases, heat 2920 can be applied to the substrate 310. The heat can be transferred to other components of the system, such as the immersion fluid 1140 and a portion of the optical imaging objective 1110. In some cases, the first element 2810 of the optical imaging objective 1110 can be robust against large temperature gradients and not critical to the optical path or detection method. In one non-limiting example, the first element 2810 can be a substantially flat (e.g., planar) surface. In such a case, the first element 2810 may be robust to large temperature gradients and may not affect the optical path, detection, or magnification of the substrate or its disposed contents. In some cases, heat 2920 applied to the substrate 310 may be conductively transferred away from the optical imaging objective 1110. For example, heat 2920 applied to the substrate 310 may be transferred to the immersion fluid 1140, to the first element 2810, to one or more spacers 2820, and then toward the outer layer 2930 of the optical imaging objective. The transferred heat may then be transferred convectively away from the optical imaging objective 1110. In some cases, heat may be transferred away from the optical imaging objective, from the substrate 310 to the immersion fluid 1140, to the first element 2810. Heat may be convectively transferred to the second element 2830 and one or more spacers 2820, or may be convectively transferred away from the optical imaging objective 1110. In some embodiments, the thermal resistance of one or more components of the optical imaging objective lens 1110 can be modulated. For example, the outer layer 2930 of the imaging optical imaging objective lens 1110 may be configured to optimally distribute heat (e.g., using brass or low resistance materials, designing thin layers, etc.).

幾つかの実施形態では、方法は、浸漬流体を加熱することを含んでもよい。場合によっては、基板が高温(例えば、摂氏50度)を維持するように、浸漬流体1140を予熱して基板310に塗布することができる。浸漬流体は、連続的に補充されてもよい。例えば、システムは、密閉システム内に浸漬流体を送出するように構成された流体流通管(例えば、図15の1130)を備えてもよい。そのような場合、熱は、対流及び伝導によって光学撮像対物レンズから離れるように伝達され得る。場合によっては、ファンなどの冷却要素2910aを使用して追加の熱を光学撮像対物レンズから移動させることができ、冷却要素は、熱(例えば、対流的に)を光学撮像対物レンズ1110から移動させ、光学撮像対物レンズ1110の構成要素の温度を低下させることができる。 In some embodiments, the method may include heating the immersion fluid. In some cases, the immersion fluid 1140 may be preheated and applied to the substrate 310 so that the substrate maintains an elevated temperature (e.g., 50 degrees Celsius). The immersion fluid may be continuously replenished. For example, the system may include a fluid flow tube (e.g., 1130 in FIG. 15) configured to deliver the immersion fluid into the enclosed system. In such cases, heat may be transferred away from the optical imaging objective by convection and conduction. In some cases, a cooling element 2910a, such as a fan, may be used to move additional heat away from the optical imaging objective, which may move heat (e.g., convectively) away from the optical imaging objective 1110 and reduce the temperature of the components of the optical imaging objective 1110.

図17Bは、システムの温度調節方法の別の実施形態を概略的に示す。システムは、本明細書の基板310と、本明細書の光学撮像対物レンズ1110と、浸漬流体1140とを備えることができる。幾つかの実施形態では、浸漬流体1140を加熱してもよい。幾つかの実施形態では、熱2920が基板310に加えられる。幾つかの実施形態では、システムは、高温領域(例えば、第1の要素2810、浸漬流体1140、及び基板310)から絶縁された第2の要素2830及び第3の要素2840を含む絶縁領域2940を生成するように構成され得る絶縁スペーサ2935を備える。このような場合、第1の要素2810と第2の要素2830との間の空間に最大の温度勾配が生じ得る。場合によっては、絶縁スペーサ2935は、ガラスよりも高い熱抵抗を有してもよい。幾つかの実施形態では、冷却要素2910aを使用して、光学撮像対物レンズ1110を更に冷却することができる。幾つかの実施形態では、第1の要素2810は、熱(例えば、薄くてもよい)を急速に分散させるように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、絶縁スペーサ2935は、第1の要素2810よりも高い抵抗を有することができ、第2の要素2830及び第3の要素2840への熱伝達を低減することができる。絶縁スペーサに代えて、又は絶縁スペーサに加えて、第1の要素2810と対物レンズ1110の残りの部分との間に間隙(例えば、空隙)が配置されてもよい。幾つかの実施形態では、第1の要素2810は、温度に反応しない光学特性を有してもよい。幾つかの実施形態では、第1の要素2810は、ゼロ又は非常に低い光パワーを有してもよく、例えば、窓又は実質的に平坦な(例えば、平面)要素であってもよく、それにより、温度又は熱誘起寸法変動に対する第1の要素2810の感度を低下させる。 17B shows a schematic of another embodiment of a method for adjusting the temperature of the system. The system may include a substrate 310 of the present specification, an optical imaging objective lens 1110 of the present specification, and an immersion fluid 1140. In some embodiments, the immersion fluid 1140 may be heated. In some embodiments, heat 2920 is applied to the substrate 310. In some embodiments, the system includes an insulating spacer 2935 that may be configured to generate an insulating region 2940 including the second element 2830 and the third element 2840 that are insulated from the high temperature region (e.g., the first element 2810, the immersion fluid 1140, and the substrate 310). In such a case, the largest temperature gradient may occur in the space between the first element 2810 and the second element 2830. In some cases, the insulating spacer 2935 may have a higher thermal resistance than glass. In some embodiments, a cooling element 2910a may be used to further cool the optical imaging objective lens 1110. In some embodiments, the first element 2810 may be configured to dissipate heat (e.g., may be thin). In some embodiments, the insulating spacer 2935 may have a higher resistance than the first element 2810 and may reduce heat transfer to the second element 2830 and the third element 2840. Instead of or in addition to the insulating spacer, a gap (e.g., an air gap) may be disposed between the first element 2810 and the remainder of the objective lens 1110. In some embodiments, the first element 2810 may have optical properties that are insensitive to temperature. In some embodiments, the first element 2810 may have zero or very low optical power, for example, a window or a substantially flat (e.g., planar) element, thereby reducing the sensitivity of the first element 2810 to temperature or thermally induced dimensional variations.

図17Cは、システムの温度調節方法の別の実施形態を概略的に示す。システムは、本明細書の基板310と、本明細書の光学撮像対物レンズ1110と、浸漬流体1140と、加熱要素2910bとを備えることができる。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ1110は、所望の温度(例えば、摂氏50度)又は基板310の所望の温度に適合する温度に加熱されてもよい。場合によっては、抵抗ヒータを光学撮像対物レンズに使用することができる。光学撮像対物レンズの加熱は、基板310への熱伝達をもたらし得る。場合によっては、熱2920が基板310に加えられてもよい。幾つかの実施形態では、加熱要素2910bを使用して、例えば対流によって光学撮像対物レンズに熱を加えることができる。 17C shows a schematic of another embodiment of a method for adjusting the temperature of the system. The system can include a substrate 310 of the present specification, an optical imaging objective 1110 of the present specification, an immersion fluid 1140, and a heating element 2910b. In some embodiments, the optical imaging objective 1110 can be heated to a desired temperature (e.g., 50 degrees Celsius) or a temperature that matches the desired temperature of the substrate 310. In some cases, a resistive heater can be used for the optical imaging objective. Heating the optical imaging objective can result in heat transfer to the substrate 310. In some cases, heat 2920 can be applied to the substrate 310. In some embodiments, a heating element 2910b can be used to apply heat to the optical imaging objective, for example, by convection.

図17Dは、システムの温度調節方法の別の実施形態を概略的に示す。システムは、本明細書の基板310と、本明細書の光学撮像対物レンズ1110と、浸漬流体1140とを備えることができる。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ1110は冷却されてもよい。例えば、冷却された浸漬流体1140は、光学撮像対物レンズ1110と基板310との間で連続的に循環させることができる。場合によっては、本明細書の他の箇所に記載されているように、浸漬流体1140は、試薬の使用を最小限に抑えるために再利用されてもよい。幾つかの実施形態では、熱2920を基板310に加えることができる。 Figure 17D illustrates a schematic of another embodiment of a method for temperature regulation of a system. The system can include a substrate 310 as described herein, an optical imaging objective 1110 as described herein, and an immersion fluid 1140. In some embodiments, the optical imaging objective 1110 can be cooled. For example, a cooled immersion fluid 1140 can be continuously circulated between the optical imaging objective 1110 and the substrate 310. In some cases, the immersion fluid 1140 can be recycled to minimize reagent usage, as described elsewhere herein. In some embodiments, heat 2920 can be applied to the substrate 310.

図17Eは、システムの温度調節方法の別の実施形態を概略的に示す。システムは、本明細書の基板310と、本明細書の光学撮像対物レンズ1110と、浸漬流体1140とを備えることができる。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ1110は、基板310が加熱されている間に冷却されてもよい。例えば、冷却された浸漬流体1140は、光学撮像対物レンズ1110と基板310との間で連続的に循環させることができる。場合によっては、浸漬流体1140の流量は、温度勾配2850が主に浸漬流体1140中に存在し、基板に近い浸漬流体1140は高温であるが、光学撮像対物レンズ1110に近い浸漬流体1140は冷却されるように制御されてもよい。場合によっては、本明細書の他の箇所に記載されているように、浸漬流体1140は、試薬の使用を最小限に抑えるために再利用されてもよい。 17E shows a schematic of another embodiment of a method of temperature regulation of the system. The system may include a substrate 310 as described herein, an optical imaging objective 1110 as described herein, and an immersion fluid 1140. In some embodiments, the optical imaging objective 1110 may be cooled while the substrate 310 is heated. For example, the cooled immersion fluid 1140 may be continuously circulated between the optical imaging objective 1110 and the substrate 310. In some cases, the flow rate of the immersion fluid 1140 may be controlled such that a temperature gradient 2850 exists primarily in the immersion fluid 1140, with the immersion fluid 1140 closer to the substrate being hotter, while the immersion fluid 1140 closer to the optical imaging objective 1110 is cooled. In some cases, the immersion fluid 1140 may be reused to minimize reagent usage, as described elsewhere herein.

理解されるように、温度調節及び/又は調節のための機構の任意の組合せを使用することができる。例えば、光学撮像対物レンズは、(i)光学撮像対物レンズから熱を運び去ることができる外層と、(ii)温度に対して堅牢であるゼロ又は低い光パワーを有する平坦又は平面の第1の要素とを備えることができる。場合によっては、浸漬流体は、導電性外層及び/又は平坦な第1の要素を有する光学撮像対物レンズを使用することに加えて、又はその代わりに加熱されてもよい。同様に、冷却要素は、説明した方法及びシステムのいずれかで実施することができる。温度変調方法の任意の適切な組合せを、本明細書のシステム及び方法と併せて使用することができる。 As will be appreciated, any combination of mechanisms for temperature regulation and/or adjustment can be used. For example, an optical imaging objective can include (i) an outer layer capable of carrying heat away from the optical imaging objective and (ii) a flat or planar first element having zero or low optical power that is robust to temperature. In some cases, the immersion fluid may be heated in addition to or instead of using an optical imaging objective having a conductive outer layer and/or a flat first element. Similarly, a cooling element can be implemented in any of the methods and systems described. Any suitable combination of temperature modulation methods can be used in conjunction with the systems and methods herein.

特定の実施形態では、光学検出システムにおける流体及び気泡の制御のための方法も本明細書に開示される。幾つかの実施形態では、検出方法中に光学撮像対物レンズが使用される。場合によっては、光学撮像対物レンズは基板と接触する流体に浸漬され、光学撮像対物レンズは検出器と光学的に連通している。場合によっては、光学撮像対物レンズは、カメラを備えてもよく、又はカメラに接続されてもよい。場合によっては、カメラ又はカメラを備える光学撮像対物レンズは、基板と流体連通していてもよい。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ又はカメラは、基板から適切な作動距離に配置される。場合によっては、光学撮像対物レンズは流体に浸漬されてもよい。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ又はカメラは、光学撮像対物レンズ又はカメラの出口の周りに流体で満たされたキャビティを維持するように構成されたアダプタを備える。場合によっては、アダプタは、より長い作動距離での基板(又はその被覆されない表面)の撮像を可能にすることができる。アダプタは、光学撮像対物レンズ又はカメラに取り付けられてもよく、又はこれらを包み込んでもよい。場合によっては、アダプタは、浸漬流体と接触する領域などの疎水性領域を含む。疎水性領域は、流体が光学撮像対物レンズの撮像領域に向けられ、又はその近くに留まることを可能にすることができる。例えば、疎水性領域は、光学撮像対物レンズ又はカメラと基板(又はその被覆されない表面)の撮像領域との間に流体の体積を保持するように構成されてもよい。場合によっては、アダプタは、浸漬流体と接触する領域などの親水性領域を含む。親水性領域は、流体が光学撮像対物レンズの撮像領域に向けられ、又はその近くに留まることを可能にすることができる。例えば、親水性領域は、光学撮像対物レンズ又はカメラと基板(又はその被覆されない表面)の撮像領域との間に流体の体積を保持するように構成されてもよい。場合によっては、アダプタは、流体が光学撮像対物レンズ又はカメラの撮像領域に向けられ、又はその近くに留まることを可能にし得る親水性領域及び疎水性領域の両方を含む。 In certain embodiments, methods for fluid and bubble control in an optical detection system are also disclosed herein. In some embodiments, an optical imaging objective is used during the detection method. In some cases, the optical imaging objective is immersed in a fluid in contact with the substrate, and the optical imaging objective is in optical communication with a detector. In some cases, the optical imaging objective may include a camera or may be connected to a camera. In some cases, the camera or the optical imaging objective with a camera may be in fluid communication with the substrate. In some embodiments, the optical imaging objective or camera is positioned at a suitable working distance from the substrate. In some cases, the optical imaging objective may be immersed in the fluid. In some embodiments, the optical imaging objective or camera includes an adapter configured to maintain a fluid-filled cavity around the outlet of the optical imaging objective or camera. In some cases, the adapter can enable imaging of the substrate (or its uncoated surface) at a longer working distance. The adapter may be attached to or encase the optical imaging objective or camera. In some cases, the adapter includes a hydrophobic region, such as a region in contact with the immersion fluid. The hydrophobic region can allow fluid to be directed to or remain near the imaging region of the optical imaging objective. For example, the hydrophobic region can be configured to hold a volume of fluid between the optical imaging objective or camera and the imaging region of the substrate (or its uncoated surface). In some cases, the adapter includes a hydrophilic region, such as a region in contact with the immersion fluid. The hydrophilic region can allow fluid to be directed to or remain near the imaging region of the optical imaging objective. For example, the hydrophilic region can be configured to hold a volume of fluid between the optical imaging objective or camera and the imaging region of the substrate (or its uncoated surface). In some cases, the adapter includes both hydrophilic and hydrophobic regions, which can allow fluid to be directed to or remain near the imaging region of the optical imaging objective or camera.

図19は、光学撮像対物レンズに取り付けられ得る、又は光学撮像対物レンズを収容し得る例示的なアダプタを概略的に示す。アダプタ3100は、より大きい作動距離(例えば、500ミクロン超)での基板の撮像を可能にすることができる。場合によっては、アダプタは、光学撮像対物レンズ1110の周りに流体で満たされたキャビティを形成することによって、より短い作動距離をシミュレートする。幾つかの実施形態では、アダプタ3100は、浸漬流体を分注することができる1つ以上の入口ポート3110を備える。幾つかの実施形態では、アダプタ3100はまた、(例えば、出口ポート、追加の入口ポートなど)1つ以上の他のポート3120を備える。流体は、光学撮像対物レンズ1110を取り囲むキャビティ3130に導かれてもよい。場合によっては、流体は浸漬流体であってもよく、基板310上に分注されてもよい。場合によっては、アダプタ3100は、例えば表面張力を介して、アダプタと基板310との間に一定量の浸漬流体を保持する。アダプタの使用は、光学撮像対物レンズ1110の浸漬流体への浸漬を維持しながら、より大きな作動距離を可能にすることができる。場合によっては、アダプタは、浸漬流体が残っているか、又は光学撮像対物レンズ1110の撮像経路に向けられることを可能にする疎水性領域を備えてもよい。 FIG. 19 illustrates an exemplary adapter that may be attached to or accommodate an optical imaging objective. The adapter 3100 may enable imaging of a substrate at a larger working distance (e.g., greater than 500 microns). In some cases, the adapter simulates a shorter working distance by forming a fluid-filled cavity around the optical imaging objective 1110. In some embodiments, the adapter 3100 includes one or more inlet ports 3110 through which an immersion fluid may be dispensed. In some embodiments, the adapter 3100 may also include one or more other ports 3120 (e.g., an outlet port, additional inlet ports, etc.). The fluid may be directed to a cavity 3130 surrounding the optical imaging objective 1110. In some cases, the fluid may be an immersion fluid and may be dispensed onto the substrate 310. In some cases, the adapter 3100 may hold a volume of immersion fluid between the adapter and the substrate 310, for example, via surface tension. The use of an adapter can allow for a larger working distance while maintaining immersion of the optical imaging objective 1110 in the immersion fluid. In some cases, the adapter may include a hydrophobic region that allows the immersion fluid to remain or be directed into the imaging path of the optical imaging objective 1110.

光学撮像対物レンズと基板との間の適切な作動距離は、基板を撮像するための任意の適切な距離であってもよい。場合によっては、100~500ミクロン(μm)の作動距離が適切である。例えば、適切な作動距離は100、150、200、250、300、350、400、450、500ミクロンであり得る。場合によっては、作動距離は100ミクロン未満であり得る。例えば、作動距離は、1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、又は95ミクロンであり得る。場合によっては、作動距離は500ミクロンより大きくてもよい。例えば、適切な作動距離は、550、600、650、700、750、800、850、900、950又は1000ミクロン以上であってもよい。場合によっては、適切な作動距離は、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500ミクロン以上であってもよい。場合によっては、光学撮像対物レンズは、長い作動距離の対物レンズであってもよい。例えば、光学撮像対物レンズは、5、6、7、8、9、10、15、20、25ミリメートル(mm)を超える作動距離を有することができる。 A suitable working distance between the optical imaging objective lens and the substrate may be any suitable distance for imaging the substrate. In some cases, a working distance of 100 to 500 microns (μm) is suitable. For example, a suitable working distance may be 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 microns. In some cases, the working distance may be less than 100 microns. For example, the working distance may be 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, or 95 microns. In some cases, the working distance may be greater than 500 microns. For example, a suitable working distance may be 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, or 1000 microns or more. In some cases, a suitable working distance may be 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500 microns or more. In some cases, the optical imaging objective may be a long working distance objective. For example, the optical imaging objective may have a working distance of more than 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25 millimeters (mm).

場合によっては、作動距離は、浸漬流体が光学撮像対物レンズと基板との間に保持(例えば、表面張力を介して)され得るように十分に小さくてもよい。場合によっては、浸漬流体が光学撮像対物レンズ又は基板に接触しないように、作動距離を大きくすることができる。場合によっては、浸漬流体が光学撮像対物レンズ及び/又はアダプタと基板との間に保持(例えば、表面張力を介して)され得るように、対物レンズの周りに流体で満たされたキャビティを形成することができるアダプタが対物レンズに追加されてもよい。 In some cases, the working distance may be small enough so that the immersion fluid can be held (e.g., via surface tension) between the optical imaging objective and the substrate. In some cases, the working distance can be large so that the immersion fluid does not contact the optical imaging objective or the substrate. In some cases, an adapter may be added to the objective that can form a fluid-filled cavity around the objective so that the immersion fluid can be held (e.g., via surface tension) between the optical imaging objective and/or the adapter and the substrate.

幾つかの実施形態では、浸漬流体中に気泡が形成されることがあり、これはシステムの光学性能及び/又は検出性能に影響を及ぼし得る。例えば、光学撮像対物レンズの光路内に気泡が形成される可能性があり、これにより、結像、集束、及び光路(例えば、レーザ、LED、透過光など)の性能が低下する可能性がある。場合によっては、気泡の形成を防止し、及び/又は光路から気泡を除去することが望ましい。したがって、本明細書では、気泡の形成を防止し、光路から気泡を除去するための方法及びシステムが提供される。 In some embodiments, air bubbles may form in the immersion fluid, which may affect the optical and/or detection performance of the system. For example, air bubbles may form in the optical path of an optical imaging objective, which may degrade the imaging, focusing, and performance of the optical path (e.g., laser, LED, transmitted light, etc.). In some cases, it is desirable to prevent air bubble formation and/or remove air bubbles from the optical path. Accordingly, methods and systems are provided herein for preventing air bubble formation and removing air bubbles from the optical path.

図18は、浸漬流体中の気泡の形成を概略的に示す。本明細書の光学撮像対物レンズ1110は、回転可能な基板、平面基板、及び/又は本明細書の任意の基板などの基板310の上に配置することができる。本明細書で説明するように、光学撮像対物レンズ1110と基板310との間に浸漬流体1140が配置されている。場合によっては、浸漬流体は気泡3010を含んでもよい。気泡3010は、光学撮像対物レンズ1110の光路に沿って発生する可能性があり、検出方法の撮像性能を低下させる可能性がある。 Figure 18 shows a schematic of the formation of bubbles in an immersion fluid. The optical imaging objective 1110 of the present specification can be disposed on a substrate 310, such as a rotatable substrate, a planar substrate, and/or any substrate of the present specification. An immersion fluid 1140 is disposed between the optical imaging objective 1110 and the substrate 310, as described herein. In some cases, the immersion fluid may contain bubbles 3010. The bubbles 3010 may occur along the optical path of the optical imaging objective 1110 and may degrade the imaging performance of the detection method.

幾つかの実施形態では、この方法は、気泡形成を防止するための基板改質を含み得る。場合によっては、方法は、撮像に使用する前に浸漬流体を脱気することを含む。場合によっては、基板修正は液浸リソグラフィを含むことができる。場合によっては、レジストなどの疎水性材料を基板の表面上に堆積させることができる。基板の疎水性を高めると、基板の表面上の流体の接触角が増大し、気泡形成が減少し得る。 In some embodiments, the method may include substrate modification to prevent bubble formation. In some cases, the method includes degassing the immersion fluid prior to use for imaging. In some cases, the substrate modification may include immersion lithography. In some cases, a hydrophobic material, such as a resist, may be deposited on the surface of the substrate. Increasing the hydrophobicity of the substrate may increase the contact angle of the fluid on the surface of the substrate and reduce bubble formation.

場合によっては、例えば液浸リソグラフィでは、基板への浸漬流体の曝露を最小限に抑えることが望ましい場合がある。したがって、この方法は、基板との浸漬流体接触の面積及び持続時間を最小限に抑える方法を含むことができる。幾つかの実施形態では、本方法は、浸漬流体を基板上に分注し、浸漬流体を基板からそれぞれ除去する分注ポート及び回収ポートを含む。流体の回収は、圧力又は吸引、重力、遠心力、毛細管力、電気力、磁力などの印加などの様々な手段によって得ることができる。場合によっては、分注及び回収部品を使用して、試薬の使用を最小限に抑えることができる(例えば、浸漬流体)。そのような場合、本明細書の他の箇所に記載されているように、浸漬流体をリサイクルすることができる。 In some cases, for example in immersion lithography, it may be desirable to minimize exposure of the immersion fluid to the substrate. Thus, the method may include a method for minimizing the area and duration of immersion fluid contact with the substrate. In some embodiments, the method includes a dispense port and a return port for dispensing the immersion fluid onto the substrate and removing the immersion fluid from the substrate, respectively. Return of the fluid may be obtained by various means, such as application of pressure or suction, gravity, centrifugal force, capillary force, electrical force, magnetic force, etc. In some cases, the dispense and return components may be used to minimize the use of reagents (e.g., immersion fluid). In such cases, the immersion fluid may be recycled as described elsewhere herein.

図21は、基板上に浸漬流体を分注して除去する方法を概略的に示す。基板310は、本明細書の任意の基板であってもよい。浸漬流体1140は、撮像バッファを含んでもよい。場合によっては、浸漬流体の量の最小化が所望され得るか、又は基板310の浸漬流体1140への曝露の最小化が所望される。幾つかの実施形態では、この方法は、分注ポート3210を通して浸漬流体1140を分注することと、回収ポート3220を通して浸漬流体1140を回収することとを含む。場合によっては、分注ポートは、光学撮像対物レンズ1110の近くに配置される。場合によっては、回収ポートは、光学撮像対物レンズ1110及び分注ポート3210の外側、すなわち半径方向外側に位置する。場合によっては、複数の分注及び回収部品が使用されてもよい。理解されるように、任意の数の分注及び除去ポートを使用することができる。例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100又はそれ以上の分注ポート又は除去ポートを使用することができる。幾つかの実施形態では、使用される分注ポートの数は、使用される除去ポートの数と等しくない場合がある。場合によっては、除去ポートよりも多くの分注ポートを使用することができる。他の場合には、分注ポートよりも多くの除去ポートが使用される。幾つかの実施形態では、分注ポート及び除去ポートは、アダプタ3100(図19参照)の一部であってもよい。 FIG. 21 illustrates a schematic of a method of dispensing and removing an immersion fluid onto a substrate. The substrate 310 may be any substrate herein. The immersion fluid 1140 may include an imaging buffer. In some cases, minimization of the amount of immersion fluid may be desired, or minimization of exposure of the substrate 310 to the immersion fluid 1140 is desired. In some embodiments, the method includes dispensing the immersion fluid 1140 through a dispense port 3210 and withdrawing the immersion fluid 1140 through a withdrawal port 3220. In some cases, the dispense port is located near the optical imaging objective 1110. In some cases, the withdrawal port is located outside, i.e., radially outward, of the optical imaging objective 1110 and the dispense port 3210. In some cases, multiple dispense and withdraw components may be used. As will be appreciated, any number of dispense and withdraw ports may be used. For example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 or more dispense or removal ports can be used. In some embodiments, the number of dispense ports used may not equal the number of removal ports used. In some cases, more dispense ports can be used than removal ports. In other cases, more removal ports are used than dispense ports. In some embodiments, the dispense and removal ports can be part of the adapter 3100 (see FIG. 19).

幾つかの実施形態では、浸漬流体の流量を制御することにより、気泡の発生を最小限に抑えることができる。場合によっては、例えば液浸リソグラフィでは、流体分注の流量を最適化することができる。例えば、流体分注の流量は、1ピコリットル/分、10ピコリットル/分、100ピコリットル/分、1ナノリットル/分、10ナノリットル/分、100ナノリットル/分、1マイクロリットル/分、10マイクロリットル/分、100マイクロリットル/分、1ミリリットル/分、10ミリリットル/分、100ミリリットル/分、又は最大1リットル/分であってもよい。流体分注の流量は、これらの流量のいずれかの間であってもよい。或いは、流体分注の流量は、これらの流量のうちの最大でもいずれでもよい。流速は、気泡の発生が最小限に抑えられるように十分に低くてもよい。幾つかの実施形態では、流量は、空気又は気泡が対物レンズの上方に上昇して光路から離れることを可能にし得る。 In some embodiments, the generation of air bubbles can be minimized by controlling the flow rate of the immersion fluid. In some cases, for example, in immersion lithography, the flow rate of the fluid dispense can be optimized. For example, the flow rate of the fluid dispense can be 1 picoliter/min, 10 picoliter/min, 100 picoliter/min, 1 nanoliter/min, 10 nanoliter/min, 100 nanoliter/min, 1 microliter/min, 10 microliter/min, 100 microliter/min, 1 milliliter/min, 10 milliliter/min, 100 milliliter/min, or up to 1 liter/min. The flow rate of the fluid dispense can be between any of these flow rates. Alternatively, the flow rate of the fluid dispense can be the maximum or any of these flow rates. The flow rate can be low enough to minimize the generation of air bubbles. In some embodiments, the flow rate can allow air or bubbles to rise above the objective lens and out of the optical path.

幾つかの実施形態では、本方法は、基板上に流体を分注し、次いで光学撮像対物レンズを使用して気泡を移動させることを含むことができる。図20A-図20Bは、気泡を変位させる方法を概略的に示す。図20Aでは、本明細書で説明するように、基板310に浸漬流体1140が分注されていてもよい。浸漬流体1140は、気泡3010を含んでもよい。図20Bでは、光学撮像対物レンズ1110を浸漬流体1140と接触させて、気泡3010を移動させることができる。幾つかの実施形態では、光学撮像対物レンズ1110にはアダプタ3100(図示せず)が取り付けられていてもよい。場合によっては、アダプタ3100は、複数の分注ポート及び回収ポートを備えてもよい。そのような場合、分注ポート又は回収ポートを使用して、流体(例えば、圧力差、毛管力などを介して)をアダプタ内に、したがって光学撮像対物レンズから引き離すことができる。 In some embodiments, the method can include dispensing a fluid onto a substrate and then using an optical imaging objective to displace the air bubble. FIGS. 20A-20B show a schematic of a method for displacing an air bubble. In FIG. 20A, an immersion fluid 1140 can be dispensed onto a substrate 310 as described herein. The immersion fluid 1140 can include an air bubble 3010. In FIG. 20B, the optical imaging objective 1110 can be contacted with the immersion fluid 1140 to displace the air bubble 3010. In some embodiments, the optical imaging objective 1110 can be fitted with an adaptor 3100 (not shown). In some cases, the adaptor 3100 can include multiple dispense and return ports. In such cases, the dispense or return ports can be used to draw fluid (e.g., via pressure differential, capillary forces, etc.) into the adaptor and thus away from the optical imaging objective.

幾つかの実施形態では、方法は、気泡形成を防止するため、又は気泡を捕捉又は捕捉するためにアダプタを使用することを含み得る。本明細書に記載されるように、アダプタは、光学撮像対物レンズに取り付けられてもよい。場合によっては、アダプタは浸漬流体とインタフェースすることができる。場合によっては、アダプタは、浸漬流体を基板上に分注することができる分注ポートを備える。幾つかの実施形態では、浸漬流体と接触するアダプタの表面は平坦であってもよい。場合によっては、気泡形成を最小限に抑えるために閉じたキャビティを形成するために、光学撮像対物レンズと基板との間にガラスの薄層を配置することができる。そのような実施形態では、ガラスの薄層を対物レンズとウェハとの間に配置して、閉じたキャビティを形成することができる。閉じたキャビティは、気泡のない浸漬流体で満たされてもよい。ガラスの薄層の他端では、流体をガラスの薄層と基板との間に導入することができる。 In some embodiments, the method may include using an adapter to prevent bubble formation or to capture or trap bubbles. The adapter may be attached to an optical imaging objective lens as described herein. In some cases, the adapter may interface with an immersion fluid. In some cases, the adapter includes a dispensing port through which the immersion fluid may be dispensed onto the substrate. In some embodiments, the surface of the adapter that contacts the immersion fluid may be flat. In some cases, a thin layer of glass may be disposed between the optical imaging objective lens and the substrate to form a closed cavity to minimize bubble formation. In such an embodiment, a thin layer of glass may be disposed between the objective lens and the wafer to form a closed cavity. The closed cavity may be filled with bubble-free immersion fluid. At the other end of the thin layer of glass, a fluid may be introduced between the thin layer of glass and the substrate.

幾つかの実施形態では、アダプタを使用して浸漬流体から気泡を除去することができる。場合によっては、アダプタは、1つ以上の分注ポート及び/又は回収ポートを備える。幾つかの実施形態では、分注ポートを使用して浸漬流体を基板上に迅速に流し、それによって、より大きな気泡をより小さな気泡に破壊又は破壊することができ、これは別個の機構によって除去されてもよく、又は破壊されてもよい。また、高速フラッシュは、気泡をアダプタから又は光学撮像対物レンズから押し出すことができる。 In some embodiments, an adapter can be used to remove air bubbles from the immersion fluid. In some cases, the adapter includes one or more dispense and/or return ports. In some embodiments, the dispense port can be used to rapidly flow the immersion fluid onto the substrate, thereby breaking or destroying larger air bubbles into smaller bubbles, which may be removed or destroyed by a separate mechanism. A fast flash can also push the air bubbles out of the adapter or out of the optical imaging objective.

幾つかの実施形態では、アダプタは、気泡を除去するために使用され得るポートを備えてもよい。例えば、吸引(すなわち、負圧)ポートを、光学撮像対物レンズに取り付けることができるアダプタ内に配置することができる。幾つかの実施形態では、吸引ポートを使用して、近傍の気泡を除去することができる。他の場合には、アダプタは、基板の別の領域に向かって気泡を移動させるために基板上に流体を迅速に分注する分注ポートを備えてもよい。場合によっては、アダプタは、気泡を吸引するための吸引ポートを備えてもよい。理解されるように、アダプタの特徴(例えば、分注ポート、回収ポート、吸引ポート)の任意の組合せを使用することができる。 In some embodiments, the adapter may include a port that can be used to remove air bubbles. For example, an aspiration (i.e., negative pressure) port can be located in the adapter that can be attached to an optical imaging objective. In some embodiments, the aspiration port can be used to remove nearby air bubbles. In other cases, the adapter may include a dispense port to quickly dispense fluid onto the substrate to move the air bubbles toward another area of the substrate. In some cases, the adapter may include an aspiration port to aspirate the air bubbles. As will be appreciated, any combination of adapter features (e.g., dispense ports, collection ports, aspiration ports) can be used.

幾つかの実施形態では、アダプタは、例えば図22Aに示すように、アダプタが浸漬流体と接触する平面に対して平坦であってもよい。幾つかの実施形態では、アダプタは、例えば図22Bに示すように、浸漬流体と接触する平面又は領域に沿って凸状であってもよい。場合によっては、アダプタの底面は浸漬流体と接触してもよく、部分的に、例えば円錐形状に傾斜していてもよい。傾斜した形状は、浸漬流体とアダプタとの間の接触面積を減少させることができる。場合によっては、傾斜形状は、流体を光路に案内又は誘導することができる。場合によっては、光学撮像対物レンズは、基板及び/又は浸漬流体に最も近い部分であってもよい。幾つかの実施形態では、アダプタは、浸漬流体と接触するアダプタの面積を減少させるために、形状が非対称であってもよい。 In some embodiments, the adapter may be flat relative to the plane where the adapter contacts the immersion fluid, as shown, for example, in FIG. 22A. In some embodiments, the adapter may be convex along the plane or area where the adapter contacts the immersion fluid, as shown, for example, in FIG. 22B. In some cases, the bottom surface of the adapter may contact the immersion fluid and may be partially inclined, for example, in a conical shape. The inclined shape may reduce the contact area between the immersion fluid and the adapter. In some cases, the inclined shape may guide or direct the fluid into the optical path. In some cases, the optical imaging objective may be the portion closest to the substrate and/or immersion fluid. In some embodiments, the adapter may be asymmetric in shape to reduce the area of the adapter in contact with the immersion fluid.

アダプタが傾斜している幾つかの実施形態では、アダプタと浸漬流体との間の角度は、任意の適切な角度であってもよい。角度は、例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60度であってもよい。場合によっては、角度は、最大で1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60度であってもよい。場合によっては、角度は、少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60度であってもよい。場合によっては、角度は非整数角度であってもよい。 In some embodiments where the adapter is tilted, the angle between the adapter and the immersion fluid may be any suitable angle. The angle may be, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 degrees. In some cases, the angle may be up to 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 degrees. In some cases, the angle may be at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 degrees. In some cases, the angle may be a non-integer angle.

幾つかの実施形態では、アダプタは、光路から気泡を捕捉して除去することができるトラップを備えることができる。例えば、アダプタは、アダプタの内部領域に気泡を導くことができるキャビティを含むことができる。或いは、キャビティは、気泡の破壊又は気泡の除去を可能にする出口ポートに接続されてもよい。 In some embodiments, the adapter can include a trap that can capture and remove air bubbles from the optical path. For example, the adapter can include a cavity that can direct air bubbles into an interior region of the adapter. Alternatively, the cavity can be connected to an exit port that allows the air bubbles to break down or be removed.

図22A-図22Bは、気泡を捕捉するための方法を概略的に示す。図22Aは、本明細書の光学撮像対物レンズ1110を収容する、本明細書の例示的なアダプタ3100を示す。アダプタ3100は、平坦であってもよく、又は傾斜していてもよい(図22Bを参照)。アダプタ3100は、気泡3010を含むことができる浸漬流体1140と接触することができる。アダプタ3100は、同伴気泡3010を捕捉することができるキャビティを含むことができる。場合によっては、気泡は、キャビティ内で破壊、破壊、又は破裂する可能性がある。他の場合には、キャビティはポート(図示せず)に接続されてもよい。図22Bでは、アダプタは、傾斜した底部を有することができ、浸漬流体1140とアダプタ3100との間の接触面積を減少させることができる。角度θは、任意の適切又は有用な角度であり得る。 22A-22B show a schematic of a method for trapping an air bubble. FIG. 22A shows an exemplary adapter 3100 of the present specification that accommodates an optical imaging objective lens 1110 of the present specification. The adapter 3100 may be flat or may be sloped (see FIG. 22B). The adapter 3100 may be in contact with the immersion fluid 1140 that may contain an air bubble 3010. The adapter 3100 may include a cavity that may trap the entrained air bubble 3010. In some cases, the air bubble may break, collapse, or burst within the cavity. In other cases, the cavity may be connected to a port (not shown). In FIG. 22B, the adapter may have a sloped bottom, which may reduce the contact area between the immersion fluid 1140 and the adapter 3100. The angle θ may be any suitable or useful angle.

場合によっては、システムの1つ以上の構成要素を(例えば、翻訳される)移動させて気泡を除去することができる。1つの非限定的な例では、光学撮像対物レンズは、基板から離れるように垂直に移動され、次いで撮像位置に再配置されてもよく、それによって同伴気泡が変位及び/又は破損することを可能にする。場合によっては、基板を対物レンズに対して移動させることにより、混入した気泡を変位及び/又は破壊することができる。別の非限定的な例では、基板は、平面内で、例えば円動作又は直線動作で(例えば、図23A~図23Jに示すように)移動されてもよい。場合によっては、基板の動作は、気泡を変位及び/又は破壊させる剪断力及び速度場を生成し得る。場合によっては、動作平面の組合せを使用することができる。例えば、光学撮像対物レンズ又は基板のいずれか、又は両方は、垂直方向及び平面方向の両方に移動されてもよい。動きの任意のステップにおいて、浸漬流体を基板上に分注することができる。 In some cases, one or more components of the system may be moved (e.g., translated) to remove the air bubbles. In one non-limiting example, the optical imaging objective may be moved vertically away from the substrate and then repositioned in the imaging position, thereby allowing the entrained air bubbles to be displaced and/or broken up. In some cases, the entrained air bubbles may be displaced and/or broken up by moving the substrate relative to the objective. In another non-limiting example, the substrate may be moved in a plane, for example in a circular or linear motion (e.g., as shown in Figures 23A-23J). In some cases, the motion of the substrate may generate shear and velocity fields that displace and/or break up the air bubbles. In some cases, a combination of motion planes may be used. For example, either the optical imaging objective or the substrate, or both, may be moved in both vertical and planar directions. At any step of the motion, immersion fluid may be dispensed onto the substrate.

幾つかの実施形態では、浸漬流体を回収して再利用(又は再循環)することができる。場合によっては、浸漬流体は、リサイクル又は再循環の前に処理されてもよい。処理は、破片の除去、検体(例えば、ヌクレオチド、タンパク質、脂質、炭水化物など)の除去、ビーズの除去、又は任意の他の汚染物質を含み得る。処理は、脱気、脱泡、又は同伴空気の除去を含み得る。理解されるように、任意の処理は、任意の好都合な順序でこれらのプロセスの任意の組合せを含み得る。 In some embodiments, the immersion fluid can be recovered and reused (or recirculated). In some cases, the immersion fluid may be treated prior to recycling or recirculation. Treatment may include removal of debris, removal of analytes (e.g., nucleotides, proteins, lipids, carbohydrates, etc.), removal of beads, or any other contaminants. Treatment may include degassing, debubbling, or removal of entrained air. As will be appreciated, any treatment may include any combination of these processes in any convenient order.

光学レイアウト
本開示は、本開示の方法を実施するように設計された光学系を提供する。図41は、本明細書に開示されるような基板、例えば回転基板を走査するために使用され得る例示的な光学系を示す。光学系は、1つ以上の別個の光路を含むことができる。1つ以上の光路は、鏡像化された光学レイアウトを含むことができる。幾つかの実施形態では、光学系は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15個の異なる光路を含むことができる。例えば、光学系は、図41に示すように、2つの別個の光路を含むことができる。
Optical Layout The present disclosure provides an optical system designed to implement the methods of the present disclosure. Figure 41 shows an exemplary optical system that can be used to scan a substrate, such as a rotating substrate, as disclosed herein. The optical system can include one or more separate optical paths. The one or more optical paths can include a mirrored optical layout. In some embodiments, the optical system can include 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15 different optical paths. For example, the optical system can include two separate optical paths, as shown in Figure 41.

光路は、励起経路及び発光経路を含むことができる。励起経路及び発光経路はそれぞれ、基板と光学的に連通する複数の光学素子を備えてもよい。幾つかの実施形態では、励起経路は、励起光源、ビームエキスパンダ素子、ラインシェーパ素子、ダイクロイック、及び対物レンズのうちの1つ以上を含む。幾つかの実施形態では、放出経路は、対物レンズ、ダイクロイック、チューブレンズ、及び検出器のうちの1つ以上を含むことができる。励起経路内の対物レンズは、発光経路内の対物レンズと同じであってもよい。対物レンズは浸漬対物レンズであってもよく、対物レンズは空気対物レンズであってもよい。幾つかの実施形態では、対物レンズは、水、緩衝液、水溶液、油、有機溶媒、屈折率整合流体、又は他の浸漬流体に浸漬される。対物レンズは、10倍、20倍、50倍、又は100倍の対物レンズであってもよい。 The optical path may include an excitation path and an emission path. The excitation path and the emission path may each comprise a plurality of optical elements in optical communication with the substrate. In some embodiments, the excitation path includes one or more of an excitation light source, a beam expander element, a line shaper element, a dichroic, and an objective lens. In some embodiments, the emission path may include one or more of an objective lens, a dichroic, a tube lens, and a detector. The objective lens in the excitation path may be the same as the objective lens in the emission path. The objective lens may be an immersion objective lens, or the objective lens may be an air objective lens. In some embodiments, the objective lens is immersed in water, a buffer, an aqueous solution, an oil, an organic solvent, a refractive index matching fluid, or other immersion fluid. The objective lens may be a 10x, 20x, 50x, or 100x objective lens.

励起経路におけるダイクロイックは、発光経路におけるダイクロイックと同じであってもよい。ダイクロイックは、ショートパスダイクロイックであってもよいし、ロングパスダイクロイックであってもよい。幾つかの実施形態では、ダイクロイックは励起光を通過させ、発光光を反射する。他の実施形態では、ダイクロイックは励起光を反射し、発光光を通過させる。ダイクロイックは、約250nm、約300nm、約350nm、約400nm、約450nm、約500nm、約550nm、約600nm、約650nm、約700nm、約750nm、約800nm、約850nm、約900nm、約950nm、約1000nm、約1050nm、又は約1100nmのカットオフ波長を有し得る。ダイクロイックは、250nm~300nm、300nm~350nm、350nm~400nm、400nm~450nm、450nm~500nm、500nm~550nm、550nm~600nm、600nm~650nm、650nm~700nm、700nm~750nm、750nm~800nm、800nm~850nm、850nm~900nm、900nm~950nm、950nm~1000nm、1000nm~1050nm、1050nm~1100nm、250nm~400nm、350nm~500nm、450nm~600nm、550nm~700nm、650nm~800nm、750nm~900nm、850nm~1000nm、又は950nm~1100nmのカットオフ波長を有し得る。 The dichroic in the excitation path may be the same as the dichroic in the emission path. The dichroic may be a short-pass or long-pass dichroic. In some embodiments, the dichroic passes the excitation light and reflects the emission light. In other embodiments, the dichroic reflects the excitation light and passes the emission light. The dichroic may have a cutoff wavelength of about 250 nm, about 300 nm, about 350 nm, about 400 nm, about 450 nm, about 500 nm, about 550 nm, about 600 nm, about 650 nm, about 700 nm, about 750 nm, about 800 nm, about 850 nm, about 900 nm, about 950 nm, about 1000 nm, about 1050 nm, or about 1100 nm. Dichroics are 250nm to 300nm, 300nm to 350nm, 350nm to 400nm, 400nm to 450nm, 450nm to 500nm, 500nm to 550nm, 550nm to 600nm, 600nm to 650nm, 650nm to 700nm, 700nm to 750nm, 750nm to 800nm, 800nm to 850nm, 850nm to 900nm, 9 It may have a cutoff wavelength of 00 nm to 950 nm, 950 nm to 1000 nm, 1000 nm to 1050 nm, 1050 nm to 1100 nm, 250 nm to 400 nm, 350 nm to 500 nm, 450 nm to 600 nm, 550 nm to 700 nm, 650 nm to 800 nm, 750 nm to 900 nm, 850 nm to 1000 nm, or 950 nm to 1100 nm.

励起光源は、光、例えばコヒーレント光を放射するように構成されてもよい。励起光源は、1つ以上の発光ダイオード(LED)を備えてもよい。励起光源は、1つ以上のレーザを含んでもよい。励起光源は、1つ以上のシングルモードレーザ源を備えてもよい。励起光源は、1つ以上のマルチモードレーザ源を備えてもよい。励起光源は、1つ以上のレーザダイオードを備えてもよい。レーザは、連続波レーザ又はパルスレーザであってもよい。レーザによって放射される光ビームは、ガウスビーム又はほぼガウスビームであってもよく、ビームは、1つ以上の光学素子(例えば、ミラー、レンズ、プリズム、波長板などである)を使用して操作することができる。例えば、ビームはコリメートされてもよい。場合によっては、ビームを操作してレーザ線(例えば、1つ以上のパウエルレンズ又は円柱レンズを使用すること)を提供することができる。励起光源は、光ファイバに結合されてもよい。 The excitation light source may be configured to emit light, for example coherent light. The excitation light source may comprise one or more light emitting diodes (LEDs). The excitation light source may include one or more lasers. The excitation light source may comprise one or more single mode laser sources. The excitation light source may comprise one or more multimode laser sources. The excitation light source may comprise one or more laser diodes. The laser may be a continuous wave laser or a pulsed laser. The light beam emitted by the laser may be a Gaussian or nearly Gaussian beam, and the beam may be manipulated using one or more optical elements (e.g., mirrors, lenses, prisms, wave plates, etc.). For example, the beam may be collimated. In some cases, the beam may be manipulated to provide a laser line (e.g., using one or more Powell lenses or cylindrical lenses). The excitation light source may be coupled to an optical fiber.

ラインシェーパは、例えば図11A及び図11Bに示すように、励起光源を1つの軸に沿って拡張するように構成されてもよい。ラインシェーパは、1つ以上のレンズを備えてもよい。幾つかの実施形態では、ラインシェーパは、1つ以上の円柱レンズを含む。1つ以上の円柱レンズは、凸状円柱レンズ、凹状円柱レンズ、又はそれらの任意の組合せであってもよい。幾つかの実施形態では、ラインシェーパは、回転マウント、例えば電動回転マウントに配置される。回転マウントは、励起光源の中心点を実質的にずらすことなく、中心軸を中心として拡張された励起光源を回転させるように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、ラインシェーパ要素は、光学系に対する基板の並進に応答して、それと同時に、又はそれを予期して、中心軸の周りを回転するように構成されてもよい。例えば、ラインシェーパ要素は、回転軸に直接向かっても回転軸から離れてもいない方向に基板が光軸に対して並進すると、拡張された励起光の軸が基板の回転軸に対して定義された配向を維持するように、中心軸の周りを回転することができる。 The line shaper may be configured to expand the excitation light source along one axis, for example as shown in FIGS. 11A and 11B. The line shaper may comprise one or more lenses. In some embodiments, the line shaper includes one or more cylindrical lenses. The one or more cylindrical lenses may be convex cylindrical lenses, concave cylindrical lenses, or any combination thereof. In some embodiments, the line shaper is disposed on a rotation mount, for example a motorized rotation mount. The rotation mount may be configured to rotate the expanded excitation light source about a central axis without substantially shifting the center point of the excitation light source. In some embodiments, the line shaper element may be configured to rotate about the central axis in response to, simultaneously with, or in anticipation of translation of the substrate relative to the optical system. For example, the line shaper element may rotate about the central axis such that the axis of the expanded excitation light maintains a defined orientation relative to the axis of rotation of the substrate as the substrate translates relative to the optical axis in a direction neither directly toward nor away from the axis of rotation.

ビームエキスパンダは、1つ以上のレンズを含むことができる。例えば、ビームエキスパンダは、2つのレンズを備えてもよい。レンズは、異なる焦点距離を有してもよい。幾つかの実施形態では、励起光源により近いレンズは、レンズが励起光源からより遠くにあるより短い焦点距離を有してもよい。ビームエキスパンダは、励起光源を約2倍、約3倍、約4倍、約5倍、約10倍、約15倍、又は約20倍に拡張するように構成されてもよい。ビームエキスパンダは、励起光源をコリメートするように構成されてもよい。ビームエキスパンダは、励起光源を集束させるように構成されてもよい。 The beam expander can include one or more lenses. For example, the beam expander may comprise two lenses. The lenses may have different focal lengths. In some embodiments, a lens closer to the excitation light source may have a shorter focal length than a lens further from the excitation light source. The beam expander may be configured to expand the excitation light source by about 2 times, about 3 times, about 4 times, about 5 times, about 10 times, about 15 times, or about 20 times. The beam expander may be configured to collimate the excitation light source. The beam expander may be configured to focus the excitation light source.

チューブレンズは、1つ以上のレンズを含むことができる。例えば、チューブレンズは2つのレンズを含むことができる。レンズは異なる焦点距離を有してもよく、又は2つのレンズは異なる焦点距離を有してもよい。チューブレンズは、励起光源を約2倍、約3倍、約4倍、約5倍、約10倍、約15倍、又は約20倍に拡張するように構成されてもよい。チューブレンズは、出射光をコリメートするように構成されてもよい。チューブレンズは、出射光を集束させるように構成されてもよい。 The tube lens may include one or more lenses. For example, the tube lens may include two lenses. The lenses may have different focal lengths, or the two lenses may have different focal lengths. The tube lens may be configured to expand the excitation light source by about 2 times, about 3 times, about 4 times, about 5 times, about 10 times, about 15 times, or about 20 times. The tube lens may be configured to collimate the output light. The tube lens may be configured to focus the output light.

検出器は、カメラ(例えば、CCD、CMOS、又はラインスキャン)、フォトダイオード(例えば、アバランシェフォトダイオード)、フォトレジスタ、フォトトランジスタ、又は当技術分野で知られている他の任意の光検出器の任意の組合せを含むことができる。幾つかの実施形態では、検出器は1つ以上のカメラを含むことができる。例えば、カメラは、TDIラインスキャンカメラなどのラインスキャンカメラを含むことができる。幾つかの実施形態では、TDIラインスキャンカメラは、図8A~図8Dに関して示すように、2つ以上の垂直に配置された画素の行を含むことができる。検出器は、本明細書に記載されるように、接線速度のぼやけを補正するために基板に対して回転するように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、検出器は、光学系に対する基板の並進に応答して、それと同時に、又はそれを予期して回転するように構成されてもよい。例えば、検出器は、回転軸に直接向かっても回転軸から離れてもいない方向に光軸に対して基板を並進させると、撮像視野の軸が基板の回転軸に対して規定の配向を維持するように回転することができる。検出器は、撮像視野が拡張された励起光の軸に対して規定された配向を維持するように、ラインシェーパ素子の回転と同時に回転するように構成されてもよい。検出器は、ライン整形器要素とは独立して回転するように構成されてもよい。 The detector may include any combination of a camera (e.g., CCD, CMOS, or line scan), a photodiode (e.g., avalanche photodiode), a photoresistor, a phototransistor, or any other photodetector known in the art. In some embodiments, the detector may include one or more cameras. For example, the camera may include a line scan camera, such as a TDI line scan camera. In some embodiments, the TDI line scan camera may include two or more vertically arranged rows of pixels, as shown with respect to Figures 8A-8D. The detector may be configured to rotate relative to the substrate to correct for tangential velocity blurring, as described herein. In some embodiments, the detector may be configured to rotate in response to, simultaneously with, or in anticipation of translation of the substrate relative to the optical system. For example, the detector may rotate such that the axis of the imaging field of view maintains a prescribed orientation relative to the axis of rotation of the substrate upon translation of the substrate relative to the optical axis in a direction neither directly toward nor away from the axis of rotation. The detector may be configured to rotate simultaneously with rotation of the line shaper element such that the imaging field of view maintains a prescribed orientation relative to the axis of the extended excitation light. The detector may be configured to rotate independently of the line shaper element.

光路は、図41に示されていない追加の光学部品を含んでもよい。例えば、光路は、追加の分割、反射、集束、拡大、フィルタリング、成形、回転、偏光、又は他の光学素子を含むことができる。 The light path may include additional optical components not shown in FIG. 41. For example, the light path may include additional splitting, reflecting, focusing, magnifying, filtering, shaping, rotating, polarizing, or other optical elements.

光路内の1つ以上の光学素子は、マウント内に配置されてもよい。マウントは、回転マウントであってもよい。マウントは、キネマティックマウントであってもよい。マウントは、並進マウントであってもよい。マウントは、固定マウントであってもよい。幾つかの実施形態では、マウントは、1つ以上の自由度を有することができる。例えば、マウントは、1次元並進、2次元並進、3次元並進、1次元回転、2次元回転、又は3次元回転のうちの1つ以上を有することができる。 One or more optical elements in the optical path may be disposed in a mount. The mount may be a rotational mount. The mount may be a kinematic mount. The mount may be a translational mount. The mount may be a fixed mount. In some embodiments, the mount may have one or more degrees of freedom. For example, the mount may have one or more of one-dimensional translation, two-dimensional translation, three-dimensional translation, one-dimensional rotation, two-dimensional rotation, or three-dimensional rotation.

本開示の光学系は、一つ以上のオートフォーカスシステム(図41には図示せず)を更に備えてもよい。幾つかの実施形態では、光学系内の各光路は、オートフォーカスシステムを含む。オートフォーカスシステムは、オートフォーカス光を対物レンズを通して表面に向けるように構成されたオートフォーカス照明源を備えてもよい。幾つかの実施形態では、オートフォーカス照明源は、赤外線(IR)レーザ、例えばスペックルフリーIRレーザを含んでもよい。オートフォーカス光は、光路内の1つ以上の光学素子を通過してもよい。幾つかの実施形態では、光路は、励起光、発光光、又はオートフォーカス光のうちの1つ以上を差動的に反射又は合成するための1つ以上の光学素子を備える。1つ以上の光学素子は、1つ以上の二色性を備えてもよい。オートフォーカス光は、オートフォーカス検出器に向かって表面から反射、屈折、又は散乱することができる。オートフォーカス検出器は、位置感知検出器であってもよい。オートフォーカス光は、表面が発光検出器(例えば、図41に示すカメラ)に焦点を合わせているときに、離散位置で自動焦点検出器と一致することができる。オートフォーカス照明源及びオートフォーカス検出器は、対物レンズに対する表面の位置の変化がオートフォーカス検出器上のオートフォーカス照明の位置の変化をもたらすように構成され得る。例えば、表面と対物レンズとの間の距離の変化又は対物レンズに対する表面の傾斜は、オートフォーカス検出器上のオートフォーカス照明位置の変位を引き起こす可能性がある。オートフォーカスシステムは、オートフォーカス検出器上のオートフォーカス照明の位置の変化に応答して、集束システムに信号を送信することができる。集束システムは、表面が発光検出器に焦点を合わせているときに、オートフォーカス検出器上のオートフォーカス照明の位置が離散位置に戻るように、対物レンズに対する表面の位置を調整することができる。 The optical system of the present disclosure may further include one or more autofocus systems (not shown in FIG. 41). In some embodiments, each optical path in the optical system includes an autofocus system. The autofocus system may include an autofocus illumination source configured to direct an autofocus light through an objective lens to the surface. In some embodiments, the autofocus illumination source may include an infrared (IR) laser, such as a speckle-free IR laser. The autofocus light may pass through one or more optical elements in the optical path. In some embodiments, the optical path includes one or more optical elements for differentially reflecting or combining one or more of the excitation light, the emission light, or the autofocus light. The one or more optical elements may include one or more dichroic elements. The autofocus light may be reflected, refracted, or scattered from the surface toward the autofocus detector. The autofocus detector may be a position-sensitive detector. The autofocus light may coincide with the autofocus detector at discrete positions when the surface is focused on the emission detector (e.g., the camera shown in FIG. 41). The autofocus illumination source and autofocus detector may be configured such that a change in the position of the surface relative to the objective lens results in a change in the position of the autofocus illumination on the autofocus detector. For example, a change in the distance between the surface and the objective lens or a tilt of the surface relative to the objective lens may cause a displacement of the autofocus illumination position on the autofocus detector. The autofocus system may send a signal to the focusing system in response to the change in the position of the autofocus illumination on the autofocus detector. The focusing system may adjust the position of the surface relative to the objective lens such that the position of the autofocus illumination on the autofocus detector returns to a discrete position when the surface is focused on the emission detector.

本開示の光学系は、励起光及び出射光が光学素子の略中心を通過するように位置合わせされてもよい。幾つかの実施形態では、励起光は、ラインシェーパを通過した後の励起光の位置がラインシェーパの回転時に実質的に変化しないように、ラインシェーパ要素に対して位置合わせされてもよい。ラインシェーパは、位置合わせ中に回転されてもよく、励起光源、ラインシェーパ、又はその両方の位置は、ラインシェーパの回転時にラインシェーパを通過した後の励起光の位置の動きを最小にするように調整されてもよい。幾つかの実施形態では、検出器の位置は、回転マウントに対して位置合わせされる。例えば、検出器は、検出器の中心を照明し、回転マウントを回転させ、回転マウントの回転時に照明の位置が移動しないようにマウント内の検出器の位置を調整することによって、回転マウント内の中心に置かれる。幾つかの実施形態では、励起光の位置は、2つ以上の点で整列され、それによって位置と角度の両方を規定する。幾つかの実施形態では、出射光の位置は、2つ以上の点で整列され、それによって位置と角度の両方を画定する。 The optical system of the present disclosure may be aligned such that the excitation light and the exit light pass through approximately the center of the optical element. In some embodiments, the excitation light may be aligned with respect to the line shaper element such that the position of the excitation light after passing through the line shaper does not change substantially upon rotation of the line shaper. The line shaper may be rotated during alignment, and the position of the excitation light source, the line shaper, or both may be adjusted to minimize movement of the position of the excitation light after passing through the line shaper upon rotation of the line shaper. In some embodiments, the position of the detector is aligned with respect to the rotating mount. For example, the detector is centered within the rotating mount by illuminating the center of the detector, rotating the rotating mount, and adjusting the position of the detector within the mount such that the position of the illumination does not move upon rotation of the rotating mount. In some embodiments, the position of the excitation light is aligned at two or more points, thereby defining both a position and an angle. In some embodiments, the position of the exit light is aligned at two or more points, thereby defining both a position and an angle.

本開示の1つ以上の撮像ヘッドは、基板に対して位置合わせされてもよい。幾つかの実施形態では、1つ以上の撮像ヘッドの位置は、0、1、2、又は3つの並進寸法(例えば、x、y、及びz)及び0、1、2、又は3つの回転寸法(例えば、α、β、及びγ)で調整される。幾つかの実施形態では、1つ以上の光学素子の位置は、並進寸法又は回転寸法の任意の組合せで調整することができる。本開示の光学系は、低励起パワーで粗配向されてもよい。本開示の光学系のアライメントは、より高い励起パワーで正確にアライメントされ得る。幾つかの実施形態では、光学系のアライメントは、励起パワーの増大時に変化し得る。幾つかの実施形態では、光学系は、基板の回転、基板の並進、又は1つ以上の撮像ヘッドの並進のうちの1つ以上の間に位置合わせされてもよい。本開示の光学系は、当技術分野で知られている任意のアライメント方法を使用してアライメントされてもよい。 One or more imaging heads of the present disclosure may be aligned with respect to the substrate. In some embodiments, the position of one or more imaging heads is adjusted in 0, 1, 2, or 3 translational dimensions (e.g., x, y, and z) and 0, 1, 2, or 3 rotational dimensions (e.g., α, β, and γ). In some embodiments, the position of one or more optical elements may be adjusted in any combination of translational or rotational dimensions. The optical system of the present disclosure may be coarsely aligned at low pump power. The alignment of the optical system of the present disclosure may be precisely aligned at higher pump power. In some embodiments, the alignment of the optical system may change upon increasing pump power. In some embodiments, the optical system may be aligned during one or more of a rotation of the substrate, a translation of the substrate, or a translation of one or more imaging heads. The optical system of the present disclosure may be aligned using any alignment method known in the art.

コンピュータ制御システム
本開示は、本開示の方法を実施するようにプログラムされるコンピュータシステムを提供する。図1は、核酸サンプルを配列決定するようにプログラム又は他の方法で構成されたコンピュータシステム101を示す。コンピュータシステム101は、本開示の方法及びシステムの様々な態様を調整することができる。
Computer Control Systems The present disclosure provides computer systems programmed to carry out the methods of the present disclosure. Figure 1 shows a computer system 101 programmed or otherwise configured to sequence a nucleic acid sample. The computer system 101 can coordinate various aspects of the methods and systems of the present disclosure.

コンピュータシステム101は、シングルコア又はマルチコアプロセッサ、或いは、並列処理のための複数のプロセッサとなり得る中央処理ユニット(CPU、本明細書では「プロセッサ」及び「コンピュータプロセッサ」でもある)105を含む。また、コンピュータシステム101は、メモリ又は記憶場所110(例えば、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、フラッシュメモリ)、電子ストレージユニット115(例えば、ハードディスク)、1つ以上の他のシステムと通信するための通信インタフェース120(例えば、ネットワークアダプタ)、及び、キャッシュ、他のメモリ、データストレージ、及び/又は、電子ディスプレイアダプタなどの周辺装置125も含む。メモリ110、ストレージユニット115、インタフェース120、及び、周辺装置125は、マザーボードなどの通信バス(実線)を介してCPU105と通信している。ストレージユニット115は、データを記憶するためのデータストレージユニット(又はデータリポジトリ)となり得る。コンピュータシステム101は、通信インタフェース120の助けを借りて、コンピュータネットワーク(「ネットワーク」)130に動作可能に結合することができる。ネットワーク130は、インターネット、インターネット及び/又はエクストラネット、或いは、インターネットと通信しているイントラネット及び/又はエクストラネットとなり得る。ネットワーク130は、場合によっては、電気通信及び/又はデータネットワークである。ネットワーク130は、クラウドコンピューティングなどの分散コンピューティングを可能にし得る1つ以上のコンピュータサーバを含むことができる。ネットワーク130は、場合によっては、コンピュータシステム101の助けを借りて、ピアツーピアネットワークを実装することができ、これにより、コンピュータシステム101に結合されたデバイスがクライアント又はサーバとして動作することが可能になる。 The computer system 101 includes a central processing unit (CPU, also referred to herein as "processor" and "computer processor") 105, which may be a single-core or multi-core processor, or multiple processors for parallel processing. The computer system 101 also includes a memory or storage location 110 (e.g., random access memory, read-only memory, flash memory), an electronic storage unit 115 (e.g., hard disk), a communication interface 120 (e.g., network adapter) for communicating with one or more other systems, and peripheral devices 125, such as cache, other memory, data storage, and/or electronic display adapters. The memory 110, storage unit 115, interface 120, and peripheral devices 125 are in communication with the CPU 105 via a communication bus (solid lines), such as a motherboard. The storage unit 115 may be a data storage unit (or data repository) for storing data. The computer system 101 may be operatively coupled to a computer network ("network") 130 with the aid of the communication interface 120. Network 130 may be the Internet, an Internet and/or an extranet, or an intranet and/or an extranet in communication with the Internet. Network 130 may be a telecommunications and/or data network in some cases. Network 130 may include one or more computer servers that may enable distributed computing, such as cloud computing. Network 130 may implement a peer-to-peer network in some cases with the help of computer system 101, allowing devices coupled to computer system 101 to operate as clients or servers.

CPU105は、プログラム又はソフトウェアで具体化することができる一連の機械可読命令を実行することができる。命令は、メモリ110などの記憶場所に記憶することができる。命令をCPU105に向けることができ、該命令は、その後、本開示の方法を実施するようにCPU105をプログラムする或いはさもなければ構成することができる。CPU105によって実行される動作の例としては、フェッチ、デコード、実行、及び、ライトバックを挙げることができる。 The CPU 105 may execute a sequence of machine-readable instructions, which may be embodied in a program or software. The instructions may be stored in a memory location, such as memory 110. The instructions may be directed to the CPU 105, which may then program or otherwise configure the CPU 105 to perform the methods of the present disclosure. Examples of operations performed by the CPU 105 may include fetch, decode, execute, and writeback.

CPU105は、集積回路などの回路の一部となり得る。システム101の他の1つ以上の構成要素を回路に含めることができる。場合によっては、回路が特定用途向け集積回路(ASIC)である。 The CPU 105 may be part of a circuit, such as an integrated circuit. One or more other components of the system 101 may be included in the circuit. In some cases, the circuit is an application specific integrated circuit (ASIC).

ストレージユニット115は、ドライバ、ライブラリ、及び、保存されたプログラムなどのファイルを記憶することができる。ストレージユニット115は、ユーザデータ、例えば、ユーザ選択及びユーザプログラムを記憶することができる。コンピュータシステム101は、場合によっては、イントラネット又はインターネットを介してコンピュータシステム101と通信しているリモートサーバ上に位置されるようなコンピュータシステム101の外部にある1つ以上の更なるデータストレージユニットを含むことができる。 Storage unit 115 can store files such as drivers, libraries, and saved programs. Storage unit 115 can store user data, such as user preferences and user programs. Computer system 101 can optionally include one or more additional data storage units external to computer system 101, such as located on a remote server in communication with computer system 101 via an intranet or the Internet.

コンピュータシステム101は、ネットワーク130を介して1つ以上のリモートコンピュータシステムと通信することができる。例えば、コンピュータシステム101は、ユーザのリモートコンピュータシステムと通信することができる。リモートコンピュータシステムの例としては、パーソナルコンピュータ(ポータブルPCなど)、スレート又はタブレットPC(Apple(登録商標)iPad、Samsung(登録商標)Galaxy Tabなど)、電話、スマートフォン(Apple(登録商標)iPhone、Android対応装置、Blackberry(登録商標)など)又は携帯情報端末が挙げられる。ユーザは、ネットワーク130を介してコンピュータシステム101にアクセスすることができる。 Computer system 101 can communicate with one or more remote computer systems via network 130. For example, computer system 101 can communicate with a user's remote computer system. Examples of remote computer systems include personal computers (such as portable PCs), slate or tablet PCs (such as Apple® iPad, Samsung® Galaxy Tab, etc.), phones, smartphones (such as Apple® iPhone, Android-enabled devices, BlackBerry®, etc.), or personal digital assistants. A user can access computer system 101 via network 130.

本明細書の方法は、例えば、メモリ110又は電子ストレージユニット115などの、コンピュータシステム101の電子記憶場所に記憶された機械(例えば、コンピュータプロセッサ)実行可能コードによって実施することができる。機械実行可能コード又は機械可読コードは、ソフトウェアの形で提供できる。使用中、コードはプロセッサ105によって実行することができる。場合によっては、コードは、ストレージユニット115から取り出され、プロセッサ105による即時アクセスのためにメモリ110に記憶され得る。状況によっては、電子ストレージユニット115を排除することができ、また、機械実行可能命令がメモリ110に記憶される。 The methods herein may be implemented by machine (e.g., computer processor) executable code stored in an electronic storage location of computer system 101, such as memory 110 or electronic storage unit 115. Machine executable or machine readable code may be provided in the form of software. In use, the code may be executed by processor 105. In some cases, the code may be retrieved from storage unit 115 and stored in memory 110 for immediate access by processor 105. In some circumstances, electronic storage unit 115 may be eliminated and machine executable instructions may be stored in memory 110.

コードは、事前にコンパイルして、コードを実行するようになっているプロセッサを有するマシンで使用するように構成することもでき、また、実行時にコンパイルすることもできる。コードが事前にコンパイルされた又はコンパイル済みの態様で実行できるようにするべく選択され得るプログラミング言語でコードを供給することができる。 The code may be pre-compiled and configured for use on a machine having a processor adapted to execute the code, or it may be compiled at run-time. The code may be provided in a programming language that may be selected to allow the code to be executed in a pre-compiled or compiled manner.

コンピュータシステム101など、本明細書で提供されるシステム及び方法の態様は、プログラミングで具体化することができる。技術の様々な態様は、典型的には機械(又はプロセッサ)実行可能コード及び/又はあるタイプの機械可読媒体に保持又は組み込まれる関連データの形の「製品」又は「製造品」と考えることができる。機械実行可能コードは、メモリ(例えば、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ)又はハードディスクなどの電子記憶ユニットに記憶することができる。「ストレージ」タイプの媒体としては、コンピュータ、プロセッサなどの有形メモリのいずれか又は全て、或いは、ソフトウェアプログラミングのためにいつでも持続性ストレージを提供できる、様々な半導体メモリ、テープドライブ、ディスクドライブなどの関連モジュールを挙げることができる。ソフトウェアの全て又は一部は、インターネット又はその他の様々な通信ネットワークを通じて通信される場合がある。そのような通信は、例えば、あるコンピュータ又はプロセッサから別のコンピュータへの、例えば、管理サーバ又はホストコンピュータからアプリケーションサーバのコンピュータプラットフォームへのソフトウェアのロードを可能にし得る。したがって、ソフトウェア要素を担うことができる別のタイプの媒体は、有線及び光の地上回線ネットワークを介して、及び様々なエアリンクを介して、ローカルデバイス間の物理インタフェース全体で使用されるような、光、電気及び電磁波を含む。有線又は無線リンク、光リンクなど、そのような波を運ぶ物理的要素も、ソフトウェアを搭載したメディアとみなすことができる。本明細書中で使用されるコンピュータ又は機械「読み取り可能媒体」などの用語は、持続性の有形な「記憶」媒体に限定されなければ、実行のためにプロセッサに命令を与えることに関与する任意の媒体を指す。 Aspects of the systems and methods provided herein, such as the computer system 101, may be embodied in programming. Various aspects of the technology may be considered "products" or "articles of manufacture" typically in the form of machine (or processor) executable code and/or associated data carried or embodied in some type of machine-readable medium. The machine-executable code may be stored in an electronic storage unit such as a memory (e.g., read-only memory, random access memory, flash memory) or a hard disk. A "storage" type medium may include any or all of the tangible memory of a computer, processor, etc., or associated modules such as various semiconductor memories, tape drives, disk drives, etc., that may provide persistent storage at any time for software programming. All or a portion of the software may be communicated over the Internet or various other communication networks. Such communication may, for example, enable loading of the software from one computer or processor to another, for example, from a management server or host computer to an application server computer platform. Thus, other types of media that may carry software elements include optical, electrical, and electromagnetic waves, as used across physical interfaces between local devices, over wired and optical landline networks, and over various air links. The physical elements that carry such waves, such as wired or wireless links, optical links, etc., may also be considered media carrying the software. As used herein, terms such as computer or machine "readable medium" refer to any medium that participates in providing instructions to a processor for execution, unless limited to persistent, tangible "storage" media.

したがって、コンピュータ実行可能コードなどの機械可読媒体は、有形の記憶媒体、搬送波媒体、又は物理的伝送媒体を含むがこれらに限定されない多くの形態をとることができる。不揮発性記憶媒体は、例えば、図面に示されるデータベースなどを実装するために使用され得るような、(1又は複数の)任意のコンピュータなどの任意の記憶装置などの、光ディスク又は磁気ディスクを含む。揮発性記憶媒体は、そのようなコンピュータプラットフォームのメインメモリなどのダイナミックメモリを含む。有形の伝送媒体としては、同軸ケーブル、コンピュータシステム内のバスを構成する配線を含めて、銅線及び光ファイバが挙げられる。搬送波伝送媒体は、電気信号又は電磁信号、又は無線周波数(RF)及び赤外線(IR)データ通信中に生成されるような音響波又は光波の形をとることがある。したがって、コンピュータ可読媒体の一般的な形式としては、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、その他の磁気媒体、CD-ROM、DVD又はDVD-ROM、その他の光学媒体、パンチカード紙テープ、穴のパターンがある任意の他の物理的な記憶媒体、RAM、ROM、PROM及びEPROM、FLASH-EPROM、任意の他のメモリチップ又はカートリッジ、データ又は命令を伝送する搬送波、そのような伝送波を伝送するケーブル又はリンク、又は、コンピュータがプログラミングコード及び/又はデータを読み取ることができるようにする任意の他の媒体が挙げられる。これらの形態のコンピュータ可読媒体の多くは、実行のためにプロセッサに1つ以上の命令の1つ以上のシーケンスを担持することに関与し得る。 Thus, a machine-readable medium such as a computer executable code can take many forms, including but not limited to a tangible storage medium, a carrier wave medium, or a physical transmission medium. Non-volatile storage media include optical or magnetic disks, such as any storage device of any computer (or computers), such as may be used to implement the databases shown in the drawings, for example. Volatile storage media include dynamic memory, such as the main memory of such a computer platform. Tangible transmission media include coaxial cables, copper wire and optical fibers, including the wiring that constitutes a bus in a computer system. Carrier wave transmission media may take the form of electric or electromagnetic signals, or acoustic or light waves, such as those generated during radio frequency (RF) and infrared (IR) data communications. Thus, common forms of computer readable media include, for example, floppy disks, flexible disks, hard disks, magnetic tapes, other magnetic media, CD-ROMs, DVDs or DVD-ROMs, other optical media, punch cards paper tapes, any other physical storage media with a pattern of holes, RAM, ROM, PROMs and EPROMs, FLASH-EPROMs, any other memory chips or cartridges, carrier waves transmitting data or instructions, cables or links transmitting such waves, or any other medium from which a computer can read programming code and/or data. Many of these forms of computer readable media may be involved in carrying one or more sequences of one or more instructions to a processor for execution.

コンピュータシステム101は、例えば、核酸配列情報をユーザに提供するためのユーザインタフェース(UI)140を備える電子ディスプレイ135を含むか、又はそれと通信することができる。UIの例としては、グラフィカルユーザインタフェース(GUI)やウェブベースのユーザインタフェースが挙げられるが、これらに限定されない。 The computer system 101 may include or be in communication with, for example, an electronic display 135 that includes a user interface (UI) 140 for providing nucleic acid sequence information to a user. Examples of UIs include, but are not limited to, a graphical user interface (GUI) or a web-based user interface.

本開示の方法及びシステムは、1つ以上のアルゴリズムによって実装することができる。アルゴリズムは、中央処理ユニット105による実行時にソフトウェアを介して実装することができる。 The methods and systems of the present disclosure may be implemented by one or more algorithms. The algorithms may be implemented via software when executed by the central processing unit 105.

番号付けされた実施形態
以下の実施形態は、本明細書中に開示される特徴の組合せの非限定的な順列を列挙する。特徴の組合せの他の順列も考えられる。特に、これらの番号付けされた実施形態のそれぞれは、列挙されたそれらの順序とは無関係に、前又は後の全ての番号付けされた実施形態に従属する又は関連すると考えられる。1.表面を走査するための方法において、(a)走査システムを使用して表面の一部を含む走査視野を走査するステップであって、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を有する、ステップと、(b)(i)表面を該表面の回転軸を中心に回転させるとともに、(ii)走査視野に対する表面の並進前、並進中、又は、並進後に、走査視野が表面の回転軸に対して方向性を実質的に維持するように走査視野を該走査視野の回転軸を中心に回転させるステップとを含む方法。2.走査視野が実質的に直線形状を有する、実施形態1の方法。3.走査視野が長軸を有し、方向性は、表面の回転軸を通過する走査視野の長軸と一致する線を含む、実施形態1の方法。4.走査視野が表面上の円弧をたどる、実施形態1の方法。5.表面を走査するステップは、表面を撮像するステップを含む、実施形態1の方法。6.走査視野が撮像視野を含む、実施形態1の方法。7.走査視野が表面上の走査経路をたどり、走査経路が撮像経路を含む、実施形態1の方法。8.走査システムが撮像システムを備える、実施形態1の方法。9.方向性が走査視野の長軸を含み、長軸は、(i)表面の回転軸及び(ii)走査視野の回転軸を通過する径方向線と平行である、実施形態1の方法。10.走査視野に対する表面の並進は、表面の回転軸へ直接に向かわない又は表面の回転軸から離れない方向で並進することを含む、実施形態1の方法。11.走査視野に対する表面の並進は、並進経路に沿って並進することを含み、並進経路に沿う正味の移動を含む線は、走査視野と表面の回転軸との両方と交差しない、実施形態1の方法。12.走査視野は、走査視野の回転軸を中心に表面に対して回転する、実施形態1の方法。13.走査視野の回転軸が表面に対して略垂直である、実施形態12の方法。14.走査視野の回転軸が表面の回転軸と略平行である、実施形態12の方法。15.走査視野の回転軸が走査視野の対称軸を通過する、実施形態12の方法。16.走査視野が対物レンズを回転させることによって回転される、実施形態1の方法。17.走査視野がレンズを回転させることによって回転される、実施形態1の方法。18.走査視野がプリズムを回転させることによって回転される、実施形態1の方法。19.走査視野がミラーを回転させることによって回転される、実施形態1の方法。20.走査視野がカメラを回転させることによって回転される、実施形態1の方法。21.走査視野は、回折光学素子(DOE)を回転させることによって回転される、実施形態1の方法。22.走査視野がモータを使用して回転される、実施形態1の方法。23.表面が略円形であり、走査視野が表面の弦に沿って並進される、実施形態1の方法。24.表面が略円形であり、走査視野の回転軸が表面の弦に沿って並進される、実施形態12の方法。25.弦が表面の回転軸を通過しない、実施形態24の方法。26.走査視野が表面を移動させることによって並進される、実施形態1の方法。27.走査視野が走査システムを移動させることによって並進される、実施形態1の方法。28.走査視野が表面上の円をたどる、実施形態1の方法。29.走査視野が表面上の螺旋をたどる、実施形態1の方法。30.表面を回転させるステップ及び表面を並進させるステップが同時に行われる、実施形態1の方法。31.表面の並進は、表面の回転軸に対して直線状である、実施形態1の方法。32.表面の並進は、表面に対して略円形ではない、実施形態1の方法。33.表面の並進は、走査視野の回転軸と表面の回転軸との間の距離を増大又は減少させる、実施形態1の方法。34.走査システムは、表面と光学的に連通する対物レンズを備える、実施形態1の方法。35.走査システムがカメラを備える、実施形態1の方法。36.走査視野がカメラと光学的に連通する、実施形態1の方法。37.カメラがラインレートを有する時間遅延積分(TDI)カメラである、実施形態35の方法。38.カメラがマルチラインTDIカメラである、実施形態35の方法。39.カメラがセンサのアレイを備え、走査視野の回転軸がセンサアレイの中心を通過する、実施形態35の方法。40.ラインレートは、走査視野が表面に沿って第1の位置から第2の位置まで進んだときにカメラが画像を撮影するように設定され、第2の位置が第1の位置に隣接する、実施形態37の方法。41.ラインレートが可変である、実施形態37の方法。42.ラインレートは、対物レンズが表面の回転軸からより遠くに位置されるときにより高い、実施形態37の方法。43.走査システムがチューブレンズを更に備える、実施形態1の方法。44.走査システムは、表面と光学的に連通している2つの対物レンズ、すなわち、前記対物レンズ及び第2の対物レンズを備える、実施形態34の方法。45.2つの対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の同じ側にある、実施形態44の方法。46.2つの対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の反対側にある、実施形態44の方法。47.2つの対物レンズが表面上の円形経路をたどる、実施形態44の方法。48.円形経路が同心である、実施形態47の方法。49.対物レンズ及び第2の対物レンズが交互の円形経路をたどる、実施形態48の方法。50.対物レンズは、回転軸により近い円形経路をたどり、第2の対物レンズは、表面の回転軸から遠い円形経路をたどる、実施形態48の方法。51.2つの対物レンズは、表面上の個々の螺旋経路をたどる、実施形態44の方法。52.螺旋経路が交互に配置される、実施形態51の方法。53.螺旋経路が同心であり、対物レンズは、表面の回転軸により近い螺旋経路をたどり、第2の対物レンズは、表面の回転軸からより遠い螺旋経路をたどる、実施形態51の方法。54.対物レンズが第1の経路をたどり、第1の経路が走査視野の第1の幅に対応する第1の幅を有し、第2の対物レンズが第2の経路をたどり、第2の経路が第2の走査視野の第2の幅に対応する第2の経路幅を有する、実施形態44の方法。55.第1の経路幅及び第2の経路幅は、30%以下、20%以下、10%以下、5%以下、1%以下だけ重なり合う、実施形態54の方法。56.走査システムは、表面と光学的に連通する4つの対物レンズを備える、実施形態34の方法。57.4つの対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の同じ側に位置される、実施形態56の方法。58.4つの対物レンズのうちの最初の2つが表面の第1の側に位置され、4つの対物レンズのうちの2番目の2つは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して第1の側とは反対の表面の第2の側に位置される、実施形態56の方法。59.走査システムは、表面と光学的に連通する5、6、7、8、9、10、11、12、13個、又はそれ以上の対物レンズを備える、実施形態34の方法。60.表面が一定の角速度で回転される、実施形態1の方法。61.カメラは、所定の周波数で画像を撮影するように構成され、表面は、可変角速度で対物レンズに対して回転される、実施形態35の方法。62.角速度は、所定の周波数において、走査視野が第1の位置にあるとき及び走査視野が第2の位置にあるときにカメラが画像を撮影するように変更され、第2の位置が第1の位置に隣接する、実施形態35の方法。63.照明視野によって画定される表面の一部を照明するステップを更に含む、実施形態1の方法。64.照明視野がレーザを使用して照明される、実施形態63の方法。65.照明視野が発光ダイオード(LED)又はランプを使用して照明される、実施形態63の方法。66.レーザの出力は、表面上で一定の輝度を維持するように及び/又はカメラを飽和させないように調整される、実施形態64の方法。67.照明視野は、走査視野と少なくとも部分的に重なり合う、実施形態63の方法。68.走査視野が照明視野を包含する、実施形態63の方法。69.照明視野は、走査視野と実質的に同様の形状を有する、実施形態63の方法。70.照明視野が略直線形状である、実施形態63の方法。71.照明視野が長軸を有する、実施形態63の方法。72.走査システムが複数の照明視野を更に含む、実施形態63の方法。73.複数の照明視野のうちの1つ以上が略直線状である形状を有する、実施形態72の方法。74.照明視野が表面の回転軸に対して所定の方向性を維持するように照明視野を回転させるステップを更に含む、実施形態63の方法。75.照明視野は、走査視野に対して所定の方向性を維持する、実施形態63の方法。76.所定の方向性は、表面の回転軸を通過する照明視野の長軸と一致する線を含む、実施形態74の方法。77.所定の方向性は、径方向線と平行な照明視野の長軸を含み、径方向線は、表面の回転軸及び照明視野の回転軸を通過する、実施形態74の方法。78.走査視野及び照明視野が一緒に回転される、実施形態63の方法。79.照明視野の長軸が走査視野の長軸と平行である、実施形態71の方法。80.照明視野は、照明視野の回転軸を中心に回転する、実施形態63の方法。81.照明視野の回転軸が表面に対して略垂直である、実施形態80の方法。82.照明視野の回転軸が表面の回転軸と略平行である、実施形態80の方法。83.照明視野の回転軸が照明視野の対称軸を通過する、実施形態80の方法。84.照明視野の回転軸が走査視野の回転軸と同じである、実施形態80の方法。85.照明視野は、レンズを回転させることによって回転される、実施形態63の方法。86.照明視野は、回折光学素子(DOE)を回転させることによって回転される、実施形態63の方法。87.照明視野は、プリズムを回転させることによって回転される、実施形態63の方法。88.照明視野は、ミラーを回転させることによって回転される、実施形態63の方法。89.照明視野は、レーザを回転させることによって回転される、実施形態63の方法。90.照明視野は、モータを使用して回転される、実施形態63の方法。91.第2の走査視野によって画定される表面の第2の部分を走査するステップを更に含む、実施形態1の方法。92.第2の走査視野が第2の走査システムを使用して走査される、実施形態91の方法。93.第2の走査システムは、表面と光学的に連通する第2の対物レンズを備える、実施形態91の方法。94.第2の対物レンズが第1の対物レンズとは無関係に合焦される、実施形態93の方法。95.第2の対物レンズが第1の対物レンズに対して固定された位置を有する、実施形態93の方法。96.第2の走査視野が表面の回転軸に対して方向性を有する、実施形態91の方法。97.第2の走査視野が走査視野に径方向で隣接している、実施形態84の方法。98.走査視野及び第2の走査視野は、表面の回転軸に対して同じ方向性を有する、実施形態91の方法。99.第2の走査視野は、第2の走査視野が表面の回転軸に対して方向性を維持するように、走査視野とは無関係に回転される、実施形態91の方法。100.第2の走査視野が走査視野と協調して回転される、実施形態91の方法。101.第1の対物レンズ及び第2の対物レンズは走査モジュールの一部であり、走査モジュールは、表面の回転軸から径方向に延びる線に沿って表面に対して並進される、実施形態93の方法。102.表面が略円形であり、第1の対物レンズ又は第2の対物レンズの少なくともいずれか一方は、表面の回転軸を通過する弦に沿って並進されない、実施形態93の方法。103.第1の対物レンズ及び第2の対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の同じ側にあり、第1の対物レンズ及び第2の対物レンズはいずれも、表面の回転軸に向かって又は表面の
回転軸から離れるように一緒に並進される、実施形態93の方法。104.第1の対物レンズ及び第2の対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差する平面に対して表面の反対側にある、実施形態93の方法。105.(i)第2の対物レンズが表面の回転軸から離れるように並進されるときに第1の対物レンズが表面の回転軸に向かって並進され、又は、(ii)第2の対物レンズが表面の回転軸に向かって並進されるときに第1の対物レンズが表面の回転軸から離れるように並進される、実施形態104の方法。106.表面が略円形であり、第1の対物レンズ及び第2の対物レンズは、表面に対して垂直であるとともに表面の回転軸と交差して表面の回転軸から等距離にある平面の両側で平行な弦に沿って並進される、実施形態93の方法。107.表面が回転モジュールに装着される、実施形態1の方法。108.回転モジュールが走査システムに対して並進される、実施形態107の方法。109.回転モジュールが静止しており、走査モジュールが並進可能である、実施形態107の方法。110.走査モジュールが静止しており、回転モジュールが並進可能である、実施形態107の方法。111.回転モジュールがトラックに装着される、実施形態107の方法。112.走査モジュールが走査モジュールトラックに装着される、実施形態1の方法。113.走査モジュールトラックが直線状である、実施形態112の方法。114.複数の表面が複数の回転モジュールに装着され、複数の回転モジュールがステージに装着され、ステージは、回転モジュールのそれぞれを走査モジュールと光学的に連通させるように回転される、実施形態107の方法。115.表面を走査した後、回転モジュールが化学モジュールに移動される、実施形態107の方法。116.第2の表面が走査モジュールと光学的に連通するように第2の回転モジュールを並進させるステップを更に含む、実施形態107の方法。117.表面が核酸コロニーのアレイを備える、実施形態1の方法。118.核酸コロニーがフルオロフォアで標識化される、実施形態117記載の方法。119.フルオロフォアの強度が核酸コロニーの配列を示す、実施形態117の方法。120.レーザが第1の波長のフルオロフォアを励起し、カメラが第2の波長のフルオロフォアからの発光を検出する、実施形態1の方法。121.レーザが照明視野を照明し、カメラが走査視野を走査する、実施形態1の方法。122.走査、表面の回転、走査視野の回転、及び、並進のうちの2つ以上が同時に行われる、実施形態1の方法。123.走査、表面の回転、走査視野の回転、及び、並進の3つ以上が同時に行われる、実施形態1の方法。124.走査、表面の回転、走査視野の回転、及び、並進が独立して行われる、実施形態1の方法。125.ステップ(a)及び(b)を繰り返すステップを更に含む、実施形態1の方法。126.ステップ(a)及び(b)が核酸重合反応においてそれぞれの塩基ごとに繰り返され、それにより、核酸が配列決定される、実施形態125の方法。
Numbered Embodiments The following embodiments list non-limiting permutations of combinations of features disclosed herein. Other permutations of combinations of features are also contemplated. In particular, each of these numbered embodiments is considered dependent or related to all preceding or succeeding numbered embodiments, regardless of their listed order. 1. A method for scanning a surface, comprising: (a) scanning a scan field including a portion of the surface using a scanning system, the scan field having a directionality relative to an axis of rotation of the surface; and (b) (i) rotating the surface about the axis of rotation of the surface, and (ii) rotating the scan field about an axis of rotation of the scan field such that the scan field substantially maintains its directionality relative to the axis of rotation of the surface before, during, or after translation of the surface relative to the scan field. 2. The method of embodiment 1, wherein the scan field has a substantially linear shape. 3. The method of embodiment 1, wherein the scan field has a major axis, and the directionality includes a line coinciding with the major axis of the scan field passing through the axis of rotation of the surface. 4. The method of embodiment 1, wherein the scan field follows a circular arc on the surface. 5. The method of embodiment 1, wherein scanning the surface comprises imaging the surface. 6. The method of embodiment 1, wherein the scan field includes an imaging field. 7. The method of embodiment 1, wherein the scan field follows a scan path on the surface, the scan path including an imaging path. 8. The method of embodiment 1, wherein the scanning system comprises an imaging system. 9. The method of embodiment 1, wherein the orientation includes a major axis of the scan field, the major axis being parallel to (i) an axis of rotation of the surface and (ii) a radial line passing through the axis of rotation of the scan field. 10. The method of embodiment 1, wherein the translation of the surface relative to the scan field includes translating in a direction that is not directly toward or away from the axis of rotation of the surface. 11. The method of embodiment 1, wherein the translation of the surface relative to the scan field includes translating along a translation path, and a line including a net movement along the translation path does not intersect both the scan field and the axis of rotation of the surface. 12. The method of embodiment 1, wherein the scan field rotates relative to the surface about the axis of rotation of the scan field. 13. The method of embodiment 12, wherein the axis of rotation of the scan field is approximately perpendicular to the surface. 14. The method of embodiment 12, wherein the axis of rotation of the scan field is approximately parallel to the axis of rotation of the surface. 15. The method of embodiment 12, wherein the axis of rotation of the scan field passes through the axis of symmetry of the scan field. 16. The method of embodiment 1, wherein the scan field is rotated by rotating an objective lens. 17. The method of embodiment 1, wherein the scan field is rotated by rotating a lens. 18. The method of embodiment 1, wherein the scan field is rotated by rotating a prism. 19. The method of embodiment 1, wherein the scan field is rotated by rotating a mirror. 20. The method of embodiment 1, wherein the scan field is rotated by rotating a camera. 21. The method of embodiment 1, wherein the scan field is rotated by rotating a diffractive optical element (DOE). 22. The method of embodiment 1, wherein the scan field is rotated using a motor. 23. The method of embodiment 1, wherein the surface is substantially circular and the scan field is translated along a chord of the surface. 24. The method of embodiment 12, wherein the surface is substantially circular and the axis of rotation of the scan field is translated along a chord of the surface. 25. The method of embodiment 24, wherein the chord does not pass through the axis of rotation of the surface. 26. The method of embodiment 1, wherein the scan field is translated by moving the surface. 27. The method of embodiment 1, wherein the scan field is translated by moving the scanning system. 28. The method of embodiment 1, wherein the scan field follows a circle on the surface. 29. The method of embodiment 1, wherein the scan field follows a spiral on the surface. 30. The method of embodiment 1, wherein the steps of rotating the surface and translating the surface are performed simultaneously. 31. The method of embodiment 1, wherein the translation of the surface is linear with respect to the axis of rotation of the surface. 32. The method of embodiment 1, wherein the translation of the surface is not generally circular with respect to the surface. 33. The method of embodiment 1, wherein the translation of the surface increases or decreases the distance between the axis of rotation of the scan field and the axis of rotation of the surface. 34. The method of embodiment 1, wherein the scanning system comprises an objective lens in optical communication with the surface. 35. The method of embodiment 1, wherein the scanning system comprises a camera. 36. The method of embodiment 1, wherein the scan field is in optical communication with the camera. 37. The method of embodiment 35, wherein the camera is a time delay integration (TDI) camera having a line rate. 38. The method of embodiment 35, wherein the camera is a multi-line TDI camera. 39. The method of embodiment 35, wherein the camera comprises an array of sensors, and the axis of rotation of the scan field passes through the center of the sensor array. 40. The method of embodiment 37, wherein the line rate is set such that the camera captures images as the scan field advances from a first position to a second position along the surface, the second position being adjacent to the first position. 41. The method of embodiment 37, in which the line rate is variable. 42. The method of embodiment 37, in which the line rate is higher when the objective lens is located further from the rotation axis of the surface. 43. The method of embodiment 1, in which the scanning system further comprises a tube lens. 44. The method of embodiment 34, in which the scanning system comprises two objective lenses in optical communication with the surface, namely the objective lens and a second objective lens. 45. The method of embodiment 44, in which the two objective lenses are on the same side of the surface with respect to a plane that is perpendicular to the surface and intersects the rotation axis of the surface. 46. The method of embodiment 44, in which the two objective lenses are on opposite sides of the surface with respect to a plane that is perpendicular to the surface and intersects the rotation axis of the surface. 47. The method of embodiment 44, in which the two objective lenses follow a circular path on the surface. 48. The method of embodiment 47, in which the circular paths are concentric. 49. The method of embodiment 48, in which the objective lens and the second objective lens follow alternating circular paths. 50. The method of embodiment 48, in which the objective lens follows a circular path closer to the axis of rotation and the second objective lens follows a circular path further from the axis of rotation of the surface. 51. The method of embodiment 44, in which the two objective lenses follow individual helical paths on the surface. 52. The method of embodiment 51, in which the helical paths are interleaved. 53. The method of embodiment 51, in which the helical paths are concentric, the objective lens follows a helical path closer to the axis of rotation of the surface and the second objective lens follows a helical path further from the axis of rotation of the surface. 54. The method of embodiment 44, wherein the objective lens follows a first path, the first path having a first width corresponding to the first width of the scanned field, and the second objective lens follows a second path, the second path having a second path width corresponding to the second width of the second scanned field. 55. The method of embodiment 54, wherein the first path width and the second path width overlap by 30% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, 1% or less. 56. The method of embodiment 34, wherein the scanning system comprises four objective lenses in optical communication with the surface. 57. The method of embodiment 56, wherein the four objective lenses are positioned on the same side of the surface with respect to a plane perpendicular to the surface and intersecting the axis of rotation of the surface. 58. The method of embodiment 56, wherein a first two of the four objective lenses are located on a first side of the surface and a second two of the four objective lenses are located on a second side of the surface opposite the first side with respect to a plane perpendicular to the surface and intersecting the rotation axis of the surface. 59. The method of embodiment 34, wherein the scanning system comprises 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 or more objective lenses in optical communication with the surface. 60. The method of embodiment 1, wherein the surface is rotated at a constant angular velocity. 61. The method of embodiment 35, wherein the camera is configured to take images at a predetermined frequency and the surface is rotated relative to the objective lenses at a variable angular velocity. 62. The method of embodiment 35, wherein the angular velocity is changed such that at the predetermined frequency, the camera takes images when the scan field is at a first position and when the scan field is at a second position, the second position being adjacent to the first position. 63. The method of embodiment 1, further comprising illuminating a portion of the surface defined by the illumination field. 64. The method of embodiment 63, wherein the illumination field is illuminated using a laser. 65. The method of embodiment 63, wherein the illumination field is illuminated using a light emitting diode (LED) or a lamp. 66. The method of embodiment 64, wherein the output of the laser is adjusted to maintain a constant brightness on the surface and/or not to saturate the camera. 67. The method of embodiment 63, wherein the illumination field at least partially overlaps the scan field. 68. The method of embodiment 63, wherein the scan field encompasses the illumination field. 69. The method of embodiment 63, wherein the illumination field has a substantially similar shape to the scan field. 70. The method of embodiment 63, wherein the illumination field is substantially rectilinear in shape. 71. The method of embodiment 63, wherein the illumination field has a major axis. 72. The method of embodiment 63, wherein the scanning system further comprises a plurality of illumination fields. 73. The method of embodiment 72, wherein one or more of the plurality of illumination fields have a shape that is substantially rectilinear. 74. The method of embodiment 63, further comprising rotating the illumination field such that the illumination field maintains a predetermined orientation relative to the axis of rotation of the surface. 75. The method of embodiment 63, in which the illumination field maintains a predetermined orientation relative to the scan field. 76. The method of embodiment 74, in which the predetermined orientation comprises a line coinciding with a major axis of the illumination field passing through the axis of rotation of the surface. 77. The method of embodiment 74, in which the predetermined orientation comprises a major axis of the illumination field parallel to a radial line, the radial line passing through the axis of rotation of the surface and the axis of rotation of the illumination field. 78. The method of embodiment 63, in which the scan field and the illumination field are rotated together. 79. The method of embodiment 71, in which the major axis of the illumination field is parallel to the major axis of the scan field. 80. The method of embodiment 63, in which the illumination field rotates about the axis of rotation of the illumination field. 81. The method of embodiment 80, in which the axis of rotation of the illumination field is approximately perpendicular to the surface. 82. The method of embodiment 80, wherein the rotation axis of the illumination field is approximately parallel to the rotation axis of the surface. 83. The method of embodiment 80, wherein the rotation axis of the illumination field passes through the axis of symmetry of the illumination field. 84. The method of embodiment 80, wherein the rotation axis of the illumination field is the same as the rotation axis of the scan field. 85. The method of embodiment 63, wherein the illumination field is rotated by rotating a lens. 86. The method of embodiment 63, wherein the illumination field is rotated by rotating a diffractive optical element (DOE). 87. The method of embodiment 63, wherein the illumination field is rotated by rotating a prism. 88. The method of embodiment 63, wherein the illumination field is rotated by rotating a mirror. 89. The method of embodiment 63, wherein the illumination field is rotated by rotating a laser. 90. The method of embodiment 63, wherein the illumination field is rotated using a motor. 91. The method of embodiment 1, further comprising the step of scanning a second portion of the surface defined by the second scan field. 92. The method of embodiment 91, wherein the second scan field is scanned using a second scanning system. 93. The method of embodiment 91, wherein the second scanning system comprises a second objective lens in optical communication with the surface. 94. The method of embodiment 93, wherein the second objective lens is focused independently of the first objective lens. 95. The method of embodiment 93, wherein the second objective lens has a fixed position relative to the first objective lens. 96. The method of embodiment 91, wherein the second scan field is directional with respect to the axis of rotation of the surface. 97. The method of embodiment 84, wherein the second scan field is radially adjacent to the scan field. 98. The method of embodiment 91, wherein the scan field and the second scan field have the same orientation with respect to the axis of rotation of the surface. 99. The method of embodiment 91, wherein the second scan field is rotated independently of the scan field such that the second scan field maintains its orientation with respect to the axis of rotation of the surface. 100. The method of embodiment 91, wherein the second scan field is rotated in coordination with the scan field. 101. The method of embodiment 93, wherein the first objective lens and the second objective lens are part of a scanning module, and the scanning module is translated relative to the surface along a line extending radially from the axis of rotation of the surface. 102. The method of embodiment 93, wherein the surface is substantially circular, and at least one of the first objective lens or the second objective lens is not translated along a chord passing through the axis of rotation of the surface. 103. The method of embodiment 93, wherein the first objective lens and the second objective lens are on the same side of the surface with respect to a plane perpendicular to the surface and intersecting the axis of rotation of the surface, and both the first objective lens and the second objective lens are translated together toward or away from the axis of rotation of the surface. 104. The method of embodiment 93, wherein the first objective lens and the second objective lens are on opposite sides of the surface with respect to a plane perpendicular to the surface and intersecting the axis of rotation of the surface. 105. The method of embodiment 104, wherein (i) the first objective lens is translated towards the axis of rotation of the surface when the second objective lens is translated away from the axis of rotation of the surface, or (ii) the first objective lens is translated away from the axis of rotation of the surface when the second objective lens is translated towards the axis of rotation of the surface. 106. The method of embodiment 93, wherein the surface is substantially circular and the first objective lens and the second objective lens are translated along parallel chords on either side of a plane that is perpendicular to the surface and intersects the axis of rotation of the surface and is equidistant from the axis of rotation of the surface. 107. The method of embodiment 1, wherein the surface is mounted on a rotation module. 108. The method of embodiment 107, wherein the rotation module is translated relative to the scanning system. 109. The method of embodiment 107, wherein the rotation module is stationary and the scanning module is translatable. 110. The method of embodiment 107, wherein the scanning module is stationary and the rotation module is translatable. 111. The method of embodiment 107, wherein the rotating module is mounted to a track. 112. The method of embodiment 1, wherein the scanning module is mounted to the scanning module track. 113. The method of embodiment 112, wherein the scanning module track is linear. 114. The method of embodiment 107, wherein a plurality of surfaces are mounted to a plurality of rotating modules, and the plurality of rotating modules are mounted to a stage, and the stage is rotated to bring each of the rotating modules into optical communication with the scanning module. 115. The method of embodiment 107, wherein after scanning the surface, the rotating module is moved to the chemistry module. 116. The method of embodiment 107, further comprising translating the second rotating module so that a second surface is in optical communication with the scanning module. 117. The method of embodiment 1, wherein the surface comprises an array of nucleic acid colonies. 118. The method of embodiment 117, wherein the nucleic acid colonies are labeled with a fluorophore. 119. The method of embodiment 117, wherein the intensity of the fluorophores indicates the sequence of the nucleic acid colonies. 120. The method of embodiment 1, wherein a laser excites the fluorophores at a first wavelength and a camera detects emission from the fluorophores at a second wavelength. 121. The method of embodiment 1, wherein a laser illuminates the illumination field and a camera scans the scan field. 122. The method of embodiment 1, wherein two or more of the scanning, the rotation of the surface, the rotation of the scan field, and the translation are performed simultaneously. 123. The method of embodiment 1, wherein three or more of the scanning, the rotation of the surface, the rotation of the scan field, and the translation are performed simultaneously. 124. The method of embodiment 1, wherein the scanning, the rotation of the surface, the rotation of the scan field, and the translation are performed independently. 125. The method of embodiment 1, further comprising repeating steps (a) and (b). 126. 126. The method of embodiment 125, wherein steps (a) and (b) are repeated for each base in a nucleic acid polymerization reaction, thereby sequencing the nucleic acid.

127.表面であって、該表面の回転軸を中心に回転するように構成される表面と、表面と光学的に連通する検出器であって、該検出器が表面の第1の部分を備える走査視野を有する、検出器と、表面の第2の部分を備える照明領域を照明するように構成される照明源であって、照明領域と走査視野とが少なくとも部分的に重なり合い、検出器が、(i)回転軸を中心とした表面の回転中及び(ii)走査視野に対する表面の並進中に表面の回転軸に対する走査視野の方向性を維持するように構成される、照明源と、を備える走査システム。128.走査視野が表面上の円弧をたどる、実施形態127の走査システム。129.表面を走査することが表面を撮像することを含む、実施形態127の走査システム。130.走査視野が撮像視野を含む、実施形態127の走査システム。131.走査視野が表面に沿って走査経路をたどり、走査経路が撮像経路を含む、実施形態127の走査システム。132.走査システムが撮像システムを備える、実施形態127の走査システム。133.検出器がラインスキャンカメラを備える、実施形態127の走査システム。134.ラインスキャンカメラがTDIラインスキャンカメラを備える、実施形態133の走査システム。135.TDIラインスキャンカメラが第1のカメラ領域上の第1の走査視野を撮像する、実施形態134の走査システム。136.TDIラインスキャンカメラが第2のカメラ領域上の第2の走査視野を撮像する、実施形態135の走査システム。137.TDIラインスキャンカメラは、第1のカメラ領域上の第1の走査視野を撮像し、第2のカメラ領域上の第1の走査視野を撮像する、実施形態134の走査システム。138.第1のカメラ領域及び第2のカメラ領域が異なる波長を検出する、実施形態137の走査システム。139.第1のカメラ領域及び第2のカメラ領域が異なるダイナミックレンジを検出する、実施形態137の走査システム。140.表面は、走査視野に対して並進軸に沿って並進するように構成される、実施形態127の走査システム。141.並進軸は、表面の回転軸及び走査視野の中心点と交差する、実施形態140の走査システム。142.並進軸は、表面の回転軸及び走査視野の中心点と交差しない、実施形態140の走査システム。143.走査視野の方向性は、表面の並進時に表面の回転軸に対して第1の方向性から第2の方向性へ変化する、実施形態142の走査システム。144.走査視野は、表面の回転軸に対して走査視野の回転軸を中心に回転して、表面の回転軸に対して走査視野の方向性を第2の方向性から第1の方向性へ補正するように構成される、実施形態143の走査システム。145.走査視野は、対物レンズを回転させることによって回転するように構成される、実施形態144の走査システム。146.走査視野は、レンズを回転させることによって回転するように構成される、実施形態144の走査システム。147.走査視野は、プリズムを回転させることによって回転するように構成される、実施形態144の走査システム。148.走査視野は、ミラーを回転させることによって回転するように構成される、実施形態144の走査システム。149.走査視野は、検出器を回転させることによって回転するように構成される、実施形態144の走査システム。150.走査視野は、回折光学素子(DOE)を回転させることによって回転するように構成される、実施形態144の走査システム。151.照明源がレーザ又は発光ダイオード(LED)を備える、実施形態127の走査システム。152.照明源が略円形の照明プロファイルを含む、実施形態127の走査システム。153.略円形の照明プロファイルが単一の軸に沿って拡大される、実施形態127の走査システム。154.略円形の照明プロファイルは、円柱レンズを使用して単一の軸に沿って拡大される、実施形態153の走査システム。155.略円形の照明プロファイルを有する複数の照明源を更に備え、略円形の照明プロファイルが単一の軸に沿って拡大される、実施形態153の走査システム。156.照明源が格子を通過する、実施形態127の走査システム。157.表面の第1の部分は、走査視野に対して移動するように構成される、実施形態127の走査システム。158.表面の第1の部分の第1の領域は、走査視野に対して第1の速度で移動するように構成され、表面の第1の部分の第2の領域は、走査視野に対して第2の速度で移動するように構成される、実施形態157の走査システム。159.第1の領域が第2の領域よりも表面の回転軸に近く、第1の速度が第2の速度よりも遅い、実施形態158の走査システム。160.第1の領域の画像が検出器上で第1の倍率だけ拡大され、第2の領域の画像が検出器上で第2の倍率だけ拡大される、実施形態158の走査システム。161.第1の倍率及び第2の倍率が異なる、実施形態160の走査システム。162.レンズ軸が走査視野と検出器との間の光路中に位置されるレンズを更に備え、レンズ軸が表面に対して垂直ではない、実施形態161の走査システム。163.走査視野と検出器との間の光路中に位置される対物レンズを更に備える、実施形態127の走査システム。164.対物レンズが表面と流体接触している、実施形態163の走査システム。165.対物レンズと表面とが異なる温度である、実施形態163の走査システム。166.表面と対物レンズとに接触する流体の全体にわたって温度勾配を更に含む、実施形態163の走査システム。167.対物レンズが流体と接触する絶縁スペーサを備える、実施形態166の走査システム。168.絶縁スペーサが空隙を備える、実施形態167の走査システム。169.対物レンズが温度勾配を低減するように加熱される、実施形態163の走査システム。170.対物レンズが温度勾配を増大させるように冷却される、実施形態163の走査システム。171.流体が回転中に交換するように構成される、実施形態163の走査システム。172.(i)オートフォーカスシステムを使用して表面の焦点領域を走査して、焦点領域の焦点マップを生成するステップと、(ii)走査視野を走査しながら、焦点マップに基づいて走査システムに対する表面の焦点を調整するステップとを更に含む、実施形態1の方法。173.オートフォーカスシステムを使用して表面の焦点領域を走査しながら、表面が走査視野に対して表面の回転軸を中心に回転する、実施形態172の方法。174.焦点領域が走査視野を含む、実施形態172の方法。175.焦点領域は、走査視野に近接した視野を含む、実施形態172の方法。176.焦点領域が走査視野を含まない、実施形態175の方法。177.焦点領域が走査の前に走査される、実施形態172の方法。178.焦点領域が走査中に走査される、実施形態172の方法。179.対物レンズは、表面が対物レンズに対して表面の回転軸を中心に回転される間、表面との流体接触を維持するように構成される、実施形態164の走査システム。180.対物レンズは、表面との流体接触から離れて再び流体接触に突入するように表面に対してほぼ垂直な方向に移動するべく構成される、実施形態164の走査システム。181.対物レンズは、対物レンズが表面との流体接触から離れるときに対物レンズに付着した流体の液滴を保持するように構成される、実施形態180の走査システム。182.対物レンズは、対物レンズが表面との流体接触に再び突入するときに表面と対物レンズとの間で気泡を移動させるように構成される、実施形態181の走査システム。183.対物レンズに取り付けられるとともに気泡の移動を促進するように構成されるアダプタを更に備える、実施形態182の走査システム。184.表面を取り囲むチャンバと、チャンバの外側と比較してチャンバ内でより高い湿度を維持するように構成される対物レンズとを更に備える、実施形態163の走査システム。185.チャンバは、流体を収集するように構成されるリザーバを表面の下方に備える、実施形態184の走査システム。186.リザーバが流体レベルを含み、リザーバがほぼ一定の流体レベルを維持するように構成される、実施形態185の走査システム。187.リザーバは、リザーバによって収集される流体の量にほぼ等しい量の流体を分注するように構成される、実施形態186の走査システム。188.チャンバの上部が第1の温度に保持され、対物レンズが第2の温度に保持され、表面が第3の温度に保持され、リザーバが第4の温度に保持される、実施形態185の走査システム。189.第1の温度が第2の温度よりも高い、実施形態188の走査システム。190.第3の温度が第4の温度よりも低い、実施形態188の走査システム。第2温度は、第3の温度よりも高く、第1の温度よりも低い、実施形態188の走査システム。 127. A scanning system comprising: a surface configured to rotate about an axis of rotation of the surface; a detector in optical communication with the surface, the detector having a scan field of view comprising a first portion of the surface; and an illumination source configured to illuminate an illumination area comprising a second portion of the surface, the illumination area and the scan field of view at least partially overlapping, the detector configured to maintain an orientation of the scan field of view relative to the axis of rotation of the surface during (i) rotation of the surface about the axis of rotation and (ii) translation of the surface relative to the scan field of view. 128. The scanning system of embodiment 127, wherein the scan field of view follows an arc on the surface. 129. The scanning system of embodiment 127, wherein scanning the surface comprises imaging the surface. 130. The scanning system of embodiment 127, wherein the scan field of view comprises an imaging field of view. 131. The scanning system of embodiment 127, wherein the scan field of view follows a scan path along the surface, the scan path comprising an imaging path. 132. The scanning system of embodiment 127, wherein the scanning system comprises an imaging system. 133. The scanning system of embodiment 127, wherein the detector comprises a line scan camera. 134. The scanning system of embodiment 133, wherein the line scan camera comprises a TDI line scan camera. 135. The scanning system of embodiment 134, wherein the TDI line scan camera images a first scan field on a first camera area. 136. The scanning system of embodiment 135, wherein the TDI line scan camera images a second scan field on a second camera area. 137. The scanning system of embodiment 134, wherein the TDI line scan camera images the first scan field on the first camera area and images the first scan field on the second camera area. 138. The scanning system of embodiment 137, wherein the first camera area and the second camera area detect different wavelengths. 139. The scanning system of embodiment 137, wherein the first camera area and the second camera area detect different dynamic ranges. 140. The scanning system of embodiment 127, wherein the surface is configured to translate along a translation axis relative to the scan field. 141. The scanning system of embodiment 140, wherein the translation axis intersects the rotation axis of the surface and the center point of the scan field. 142. The scanning system of embodiment 140, wherein the translation axis does not intersect the rotation axis of the surface and the center point of the scan field. 143. The scanning system of embodiment 142, wherein the orientation of the scan field changes from a first orientation to a second orientation relative to the rotation axis of the surface upon translation of the surface. 144. The scanning system of embodiment 143, wherein the scan field is configured to rotate about the rotation axis of the scan field relative to the rotation axis of the surface to correct the orientation of the scan field from the second orientation to the first orientation relative to the rotation axis of the surface. 145. The scanning system of embodiment 144, wherein the scan field is configured to rotate by rotating the objective lens. 146. The scanning system of embodiment 144, wherein the scan field is configured to rotate by rotating the lens. 147. The scanning system of embodiment 144, wherein the scan field is configured to rotate by rotating a prism. 148. The scanning system of embodiment 144, wherein the scan field is configured to rotate by rotating a mirror. 149. The scanning system of embodiment 144, wherein the scan field is configured to rotate by rotating a detector. 150. The scanning system of embodiment 144, wherein the scan field is configured to rotate by rotating a diffractive optical element (DOE). 151. The scanning system of embodiment 127, wherein the illumination source comprises a laser or a light emitting diode (LED). 152. The scanning system of embodiment 127, wherein the illumination source comprises a substantially circular illumination profile. 153. The scanning system of embodiment 127, wherein the substantially circular illumination profile is expanded along a single axis. 154. The scanning system of embodiment 153, wherein the substantially circular illumination profile is expanded along a single axis using a cylindrical lens. 155. The scanning system of embodiment 153, further comprising a plurality of illumination sources having a substantially circular illumination profile, the substantially circular illumination profile being magnified along a single axis.156. The scanning system of embodiment 127, wherein the illumination sources pass through a grating.157. The scanning system of embodiment 127, wherein the first portion of the surface is configured to move relative to the scan field.158. The scanning system of embodiment 157, wherein the first region of the first portion of the surface is configured to move at a first speed relative to the scan field and the second region of the first portion of the surface is configured to move at a second speed relative to the scan field.159. The scanning system of embodiment 158, wherein the first region is closer to the axis of rotation of the surface than the second region, and the first speed is slower than the second speed.160. The scanning system of embodiment 158, wherein an image of the first region is magnified by a first factor on the detector and an image of the second region is magnified by a second factor on the detector.161. The scanning system of embodiment 160, wherein the first magnification and the second magnification are different.162. The scanning system of embodiment 161, further comprising a lens whose lens axis is located in an optical path between the scan field and the detector, the lens axis not being perpendicular to the surface.163. The scanning system of embodiment 127, further comprising an objective lens located in an optical path between the scan field and the detector.164. The scanning system of embodiment 163, wherein the objective lens is in fluid contact with the surface.165. The scanning system of embodiment 163, wherein the objective lens and the surface are at different temperatures.166. The scanning system of embodiment 163, further comprising a temperature gradient across a fluid in contact with the surface and the objective lens.167. The scanning system of embodiment 166, wherein the objective lens comprises an insulating spacer in contact with the fluid.168. The scanning system of embodiment 167, wherein the insulating spacer comprises an air gap.169. The scanning system of embodiment 163, wherein the objective lens is heated to reduce the temperature gradient. 170. The scanning system of embodiment 163, wherein the objective lens is cooled to increase the temperature gradient. 171. The scanning system of embodiment 163, wherein the fluid is configured to exchange during rotation. 172. The method of embodiment 1, further comprising: (i) scanning a focal region of the surface using an autofocus system to generate a focal map of the focal region; and (ii) adjusting the focus of the surface relative to the scanning system based on the focal map while scanning the scan field. 173. The method of embodiment 172, wherein the surface rotates about the axis of rotation of the surface relative to the scan field while scanning a focal region of the surface using the autofocus system. 174. The method of embodiment 172, wherein the focal region comprises the scan field. 175. The method of embodiment 172, wherein the focal region comprises a field adjacent to the scan field. 176. The method of embodiment 175, wherein the focal region does not comprise the scan field. 177. The method of embodiment 172, wherein the focal region is scanned prior to scanning. 178. The method of embodiment 172, wherein the focal region is scanned during the scan.179. The scanning system of embodiment 164, wherein the objective lens is configured to maintain fluid contact with the surface while the surface is rotated about the axis of rotation of the surface relative to the objective lens.180. The scanning system of embodiment 164, wherein the objective lens is configured to move in a direction substantially perpendicular to the surface to move out of fluid contact with the surface and re-enter fluid contact.181. The scanning system of embodiment 180, wherein the objective lens is configured to retain a droplet of fluid attached to the objective lens when the objective lens moves out of fluid contact with the surface.182. The scanning system of embodiment 181, wherein the objective lens is configured to move an air bubble between the surface and the objective lens when the objective lens re-enters fluid contact with the surface.183. The scanning system of embodiment 182, further comprising an adapter attached to the objective lens and configured to facilitate movement of the air bubble.184. The scanning system of embodiment 163, further comprising a chamber surrounding the surface and an objective lens configured to maintain a higher humidity within the chamber compared to outside the chamber.185. The scanning system of embodiment 184, wherein the chamber comprises a reservoir below the surface configured to collect a fluid.186. The scanning system of embodiment 185, wherein the reservoir comprises a fluid level and is configured to maintain a substantially constant fluid level.187. The scanning system of embodiment 186, wherein the reservoir is configured to dispense an amount of fluid approximately equal to an amount of fluid collected by the reservoir.188. The scanning system of embodiment 185, wherein the top of the chamber is held at a first temperature, the objective lens is held at a second temperature, the surface is held at a third temperature, and the reservoir is held at a fourth temperature.189. The scanning system of embodiment 188, wherein the first temperature is higher than the second temperature.190. The scanning system of embodiment 188, wherein the third temperature is lower than the fourth temperature. The scanning system of embodiment 188, wherein the second temperature is higher than the third temperature and lower than the first temperature.

更なる番号付けさられた実施形態
以下の実施形態は、本明細書中に開示される特徴の組合せの非限定的な順列を列挙する。特徴の組合せの他の順列も考えられる。特に、これらの番号付けされた実施形態のそれぞれは、列挙されたそれらの順序とは無関係に、前又は後の全ての番号付けされた実施形態に従属する又は関連すると考えられる。1.核酸分子を配列決定するための方法であって、a.被覆されない表面上に核酸分子のアレイを設けるステップと、b.摂氏25度の温度で測定されるときに少なくとも1ナノリットル/秒の速度で被覆されない表面上にわたって溶液の層を分散させるステップであって、溶液が、核酸分子アレイの核酸分子に対して相補的である成長中の核酸鎖に組み込む少なくとも1つのヌクレオチドを含む試薬を含む、ステップと、c.成長中の核酸鎖に組み込まれるヌクレオチドを示す1つ以上の信号を検出するステップとを含む、方法。2.被覆されない表面が大気に晒される、実施形態1の方法。3.層が第1の表面及び第2の表面を備え、第1の表面が被覆されない表面と接触し、第2の表面がガスと接触する、実施形態1又は2の方法。4.被覆されない表面がフローセルではない、実施形態1から3のいずれか1つの方法。5.被覆されない表面は、被覆されない表面に面する表面を有さない、実施形態1から4のいずれか1つの方法。6.被覆されない表面が略平面である、実施形態1から5のいずれか1つの方法。7.層は、被覆されない表面上で約100マイクロメートル(μm)未満の厚さを有する、実施形態1から6のいずれか1つの方法。8.(b)は、非固体隙間の全体にわたって被覆されない表面に溶液を分散させるステップを含む、実施形態1から7のいずれか1つの方法。9.複数の異なる溶液を用いて(b)を繰り返すステップを更に含み、複数の異なる溶液の各溶液は、それ自体の専用の流体を使用して被覆されない溶液上にわたって分散される、実施形態1から8のいずれか1つの方法。10.溶液の層は、被覆されない表面を回転させることによって被覆されない表面上にわたって分散される、実施形態1から9のいずれか1つの方法。11.覆われない表面は、回転中心軸から離れる方向に沿って溶液を方向付ける第1の角速度で回転される、実施形態1から10のいずれか1つの方法。12.溶液がチキソトロピー性である流体を含む、実施形態1から11のいずれか1つの方法。13.被覆されない表面は、(b)における外縁を越えて流れる溶液の量が減少されるように、被覆されない表面の外縁付近にリムを備える、実施形態1から12のいずれか1つの方法。14.溶液の粘度は、(b)において分注された溶液の約50%未満が(b)の外縁を越えて流れるように選択される、実施形態1から13のいずれか1つの方法。15.(c)は、被覆されない表面がカメラに近接している間に被覆されない表面を第2の角速度で回転させることによって実行される、実施形態1から14のいずれか1つの方法。16.被覆されない表面が折り曲げ又は屈曲可能である、実施形態1から15のいずれか1つの方法。17.被覆されない表面がテクスチャード加工又はパターン形成される、実施形態1から16のいずれか1つの方法。18.溶液の層は、被覆されない表面を溶液のリザーバに通して溶液のリザーバと接触させることによって被覆されない表面上にわたって分散される、実施形態1から17のいずれか1つの方法。19.(c)は、被覆されない表面をカメラ下に通すことによって実行される、実施形態1から18のいずれか1つの方法。20.被覆されない表面は、複数の回転リールに逆らって移動することにより、溶液を含む一連の溶液を通じて移動する、実施形態1から19のいずれか1つの方法。21.一連の溶液は、ヌクレオチドのうちの1つ(A、T/U、C又はG)を成長中の核酸鎖に組み込むのに十分な試薬を有する一連のヌクレオチド溶液を含む、実施形態20の方法。22.被覆されない表面は、ヌクレオチド溶液のそれぞれの後に洗浄溶液に通されて洗浄溶液と接触する、実施形態21の方法。23.被覆されない表面は、洗浄溶液のそれぞれを通過した後に撮像される、実施形態22の方法。24.溶液の層は、表面上にわたって溶液を噴射することによって被覆されない表面上に分散される、実施形態1から23のいずれか1つの方法。25.溶液の層は、被覆されない表面を振動に晒すことによって被覆されない表面上にわたって分散される、実施形態1から24のいずれか1つの方法。26.溶液の層は、被覆されない表面上にわたって所定量の溶液を移動させるべくガスを吹き付けることによって被覆されない表面上にわたって分散される、実施形態1から25のいずれか1つの方法。27.溶液を固体表面と接触させて固体表面を被覆されない表面の全体にわたって移動させることによって溶液の層が被覆されない表面上にわたって分散される、実施形態1から26のいずれか1つの方法。28.被覆されない表面が大気を取り囲むハウジング内に収容され、大気が周囲大気よりも高い湿度を有する、実施形態1から27のいずれか1つの方法。29.被覆されない表面上に分散された溶液の層の量における約50%未満が(c)の前に蒸発する、実施形態1から28のいずれか1つの方法。30.溶液は、溶液の蒸発速度を低下させるように構成される試薬を含む、実施形態1から29のいずれか1つの方法。31.溶液がグリセロールを含む、実施形態30の方法。32.被覆されない表面が露点付近の温度に維持される、実施形態1から31のいずれか1つの方法。33.ハウジングは、被覆されない表面とは別個の第2の表面を含み、第2の表面は、(i)第2の表面上の凝縮を促進される、及び/又は、(ii)被覆されない表面上又は表面の上方の凝縮を抑制する温度を有する、実施形態28から32のいずれか1つの方法。34.ハウジングは、凝縮物を被覆されない表面から離れるように方向付けるべく成形される壁を備える、実施形態33の方法。35.流体は、凝縮物を被覆されない表面から離れるように方向付けるべくハウジング内で流れる、実施形態33から34のいずれか1つの方法。36.(c)は、被覆されない表面と流体連通するカメラによって実行される、実施形態1から35のいずれか1つの方法。37.カメラは、カメラと被覆されない表面との間に浸漬流体を保持及び/又は補充するように構成されるアダプタを含む、実施形態36の方法。38.アダプタの疎水性又は親水性は、カメラと被覆されない表面との間に所定量の流体を保持するように選択される、実施形態37の方法。39.カメラと被覆されない表面との間に捕捉される1つ以上の気泡を除去するステップを更に含む、実施形態36から38のいずれか1つの方法。40.カメラが少なくとも約0.10の開口数を有する、実施形態36から39のいずれか1つの方法。41.カメラが単一波長を検出する、実施形態36から40のいずれか1つの方法。42.カメラが意図的なぼけを有する、実施形態36から41のいずれか1つの方法。43.(b)及び(c)を繰り返すステップを更に含む、実施形態1から42のいずれか1つの方法。44.(b)及び(c)は、(b)の最中に分散された4つのヌクレオチド溶液のそれぞれごとに繰り返される、実施形態1から43のいずれか1つの方法。45.(b)は、約30秒(s)未満の期間内に少なくとも2回繰り返される、実施形態1から44のいずれか1つの方法。46.(b)が約30秒(s)未満の期間内に行われる、実施形態1から45のいずれか1つの方法。47.溶液は、可逆的に終結するヌクレオチドではない複数のヌクレオチドを含む、実施形態1から46のいずれか1つの方法。48.溶液は、標識化される複数のヌクレオチドを含む、実施形態1から47のいずれか1つの方法。49.(c)の後に標識化される複数のヌクレオチドのうちの1つのヌクレオチドから標識を切断するステップを更に含む、実施形態48記載の方法。50.溶液は、標識化されない複数のヌクレオチドを含む、実施形態1から49のいずれか1つの方法。51.(b)と(c)との間で、溶液から組み込まれないヌクレオチドを被覆されない表面から洗い落とすステップを更に含む、実施形態1から50のいずれか1つの方法。52.(b)の後に溶液の少なくとも一部を収集するステップを更に含む、実施形態1から51のいずれか1つの方法。53.(b)の後に溶液から試薬を回収するステップを更に含む、実施形態1から52のいずれか1つの方法。54.溶液が複数のヌクレオチドを含み、ヌクレオチドの少なくとも50%が天然ヌクレオチドである、実施形態1から53のいずれか1つの方法。55.1つ以上の信号が蛍光信号である、実施形態1から54のいずれか1つの方法。56.溶液がポリメラーゼを含み、ポリメラーゼが天然である、実施形態1から55のいずれか1つの方法。57.溶液がポリメラーゼを含み、(b)及び(c)のそれぞれの反復後にポリメラーゼが補充されない、実施形態1から56のいずれか1つの方法。58.溶液がポリメラーゼを含み、ポリメラーゼが(c)の後に核酸分子に付着されたままである、実施形態1から57のいずれか1つの方法。59.核酸分子のアレイが被覆されない表面に付着される、実施形態1から58のいずれか1つの方法。60.核酸分子のアレイの核酸が、被覆されない表面上に配置されるビーズに付着される、実施形態1から59のいずれか1つの方法。61.複数の核酸サンプルを処理するための方法であって、(a)前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルが、核酸分子の第1のセットを含む第1の核酸サンプルと、核酸分子の第2のセットを含む第2の核酸サンプルとを含み、前記複数の核酸サンプルの各サンプルが識別可能なサンプル源を有する、ステップと、(b)前記第1の核酸サンプルを核酸分子の前記第1のセットの第1のアレイとして基板の第1の領域に装填するとともに、前記第2の核酸サンプルを核酸分子の前記第2のセットの第2のアレイとして前記基板の第2の領域に装填するステップであって、前記第1の領域が前記第2の領域とは異なる、ステップと、(c)前記基板の全体にわたって溶液を分散させるステップであって、前記溶液が前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、(d)前記試薬と前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子との間の反応を示す1つ以上の信号を検出するステップと、(e)少なくとも部分的に、(i)前記1つ以上の信号、及び、(ii)前記第1の領域及び前記第2の領域からの位置であって、該位置から前記1つ以上の信号が検出される、位置に基づいて、前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルを分析するとともに、(1)前記第1の核酸サンプルに由来するものとして前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子の第1のサブセットを決定する、及び、(2)前記第2の核酸サンプルに由来するものとして前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子の第2のサブセットを決定するステップとを含む方法。62.前記核酸サンプルは、ビーズに付着される核酸分子を含む、実施形態61の方法。63.(e)における前記決定は、前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子のバーコード配列を決定することなく実行される、実施形態61の方法。64.核酸分子の前記第1のセット及び核酸分子の前記第2のセットは、起源核酸サンプルを示すバーコード配列を有さない、実施形態63の方法。65.前記第1の領域及び前記第2の領域が前記基板の同じ表面上にある、実施形態61の方法。66.(e)における前記分析は、前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子を配列決定するステップを含む、実施形態61の方法。67.前記溶液は、前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子のうちの1つの核酸分子に対して相補的な成長中の核酸鎖に少なくとも一つのヌクレオチドを組み込むのに十分な試薬を含む、実施形態66の方法。68.前記核酸分子に関する配列決定情報を与えるために、前記溶液中に様々なヌクレオチドを伴って(c)~(e)を繰り返
すステップを更に含む、実施形態67の方法。69.前記複数の核酸サンプルがn個の数の核酸サンプルを含み、(b)は、前記n個の数の核酸サンプルを前記基板のn個の数の別個の領域に装填するステップを含む、実施形態61の方法。70.nが少なくとも3である、実施形態69の方法。71.nが少なくとも5である、実施形態69の方法。72.nが少なくとも10である、実施形態69の方法。73.前記第1の核酸サンプル又は前記第2の核酸サンプルが1000個の核酸分子を含む、実施形態61の方法。74.前記第1の核酸サンプル又は前記第2の核酸サンプルが10000個の核酸分子を含む、実施形態73の方法。75.前記第1の核酸サンプル又は前記第2の核酸サンプルが100000個の核酸分子を含む、実施形態74の方法。76.(b)は、ディスペンサから空隙を通じて前記基板に前記第1の核酸サンプルを堆積させるステップを含む、実施形態61の方法。77.(b)は、閉鎖されたフローセルを介して前記基板に前記第1の核酸サンプルを堆積させるステップを含む、実施形態61の方法。78.前記第1の領域及び前記第2の領域が異なるサイズを有する、実施形態61の方法。79.前記第1の領域及び前記第2の領域が同じサイズを有する、実施形態61の方法。80.前記第1の領域及び前記第2の領域は、前記基板上に異なる数の個別にアドレス可能な位置を含む、実施形態61の方法。81.前記第1の領域及び前記第2の領域は、前記基板上の同じ数の個別にアドレス可能な位置を含む、実施形態61の方法。82.(b)に続いて、核酸分子の前記第1のセットが複数のビーズに付着され、これらの複数のビーズが前記基板に固定される、実施形態61の方法。83.前記複数のビーズのうちの1つのビーズは、それに付着された複数の核酸分子を備え、前記複数の核酸分子が核酸分子のコロニーを備える、実施形態82の方法。84.前記核酸分子のコロニーは、核酸分子の前記第1のセットの核酸分子に由来する増幅産物である、実施形態83の方法。85.前記複数の核酸分子が(b)の前に前記ビーズに付着され、(b)は、前記複数のビーズを前記基板に分注するステップを含む、実施形態83の方法。86.(b)に続いて、核酸分子の前記第2のセットが第2の複数のビーズに付着され、これらの第2の複数のビーズが前記基板に固定される、実施形態82の方法。87.前記基板は、複数の個別にアドレス可能な位置を含む、実施形態61の方法。88.前記複数の個別にアドレス可能な位置のうちの1つの個別にアドレス可能な位置は、前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子のうちの1つの核酸分子と会合するように構成される、実施形態87の方法。89.前記個別にアドレス可能な位置がビーズと会合するように構成され、前記ビーズがそれに付着された前記核酸分子を含む、実施形態88の方法。90.前記ビーズは、それに付着された前記核酸分子を含む、複数の核酸分子を備える、実施形態89の方法。91.前記複数の核酸分子は、前記核酸分子に由来する増幅産物である核酸分子のコロニーを備える、実施形態90の方法。92.核酸分子の前記第1のセットが第1の複数のビーズに付着され、核酸分子の前記第2のセットが第2の複数のビーズに付着され、前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズが前記複数の個別にアドレス可能な位置に会合される、実施形態89の方法。93.前記第1の複数のビーズと前記第2の複数のビーズとが区別可能である、実施形態92の方法。94.前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズが異なる波長の信号を放出する、実施形態93の方法。95.前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズが異なる強度の信号を放出する、実施形態93の方法。96.(b)に続いて、前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズと会合されない個別にアドレス可能な位置を、前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズと会合されない前記個別にアドレス可能な位置に対する後続のサンプルビーズの会合を不可能にするのに十分な条件に供するステップを更に含む、実施形態92の方法。97.(b)に続いて、前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズと会合されない個別にアドレス可能な位置がブランクビーズと会合されるように、前記基板を複数のブランクビーズと接触させるステップを更に含む、実施形態96の方法。98.前記複数のブランクビーズは、前記複数の個別にアドレス可能な位置に関して、前記第1の複数のビーズ又は前記第2の複数のビーズよりも高い親和性を有する、実施形態97の方法。99.前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルが蛍光色素によって区別可能である、実施形態61の方法。100.前記核酸分子がそれぞれ、6塩基長以下の合成配列を備える、実施形態61の方法。101.前記合成配列が4塩基長以下である、実施形態100の方法。102.前記合成配列が2塩基長以下である、実施形態101の方法。103.前記合成配列が、1塩基長以下である、実施形態102の方法。104.前記核酸分子の総数は、固有合成配列の総数よりも多い、実施形態100の方法。105.前記複数の核酸サンプルの同じ核酸サンプルに由来する核酸分子のサブセットがそれぞれ共通の合成配列を備え、この共通の合成配列は、異なる核酸サンプルに由来する核酸分子の他のサブセットの合成配列とは異なる、実施形態100の方法。106.前記基板を前記基板の基準軸に対して回転させるステップを更に含む、実施形態61の方法。107.前記回転は、(c)における前記分散の後に実行される、実施形態106の方法。108.前記回転は、(c)における前記分散中に実行される、実施形態106の方法。109.前記回転が、(c)における前記分散の前に実行される、実施形態106の方法。110.(c)における前記分散は、前記回転からの遠心力に起因する前記基板上の第1の位置から前記基板上の第2の位置への前記溶液の移動を含み、前記第1の位置及び前記第2の位置が前記基準軸から異なる径方向距離を有する、実施形態106の方法。111.前記第1の領域及び前記第2の領域は、前記基板上に前記基準軸から少なくとも1ミリメートル(mm)の距離を隔てて配置される、実施形態106の方法。112.前記第1の領域及び前記第2の領域は、前記基板上に前記基準軸から少なくとも1センチメートル(cm)の距離を隔てて配置される、実施形態111の方法。113.前記第1の領域及び前記第2の領域は、前記基板の中心軸に対して前記基板の周りに径方向で配置される、実施形態61の方法。114.前記基板は、前記第1の領域及び前記第2の領域を含む、複数の径方向に交互に配置された領域を備え、前記複数の径方向に交互に配置された領域は、第1のタイプの領域の第1のセット及び第2のタイプの領域の第2のセットを備える、実施形態113の方法。115.領域の前記第1のセットは、領域の前記第2のセットとは化学的に異なる、実施形態113の方法。116.領域の前記第1のセットと領域の前記第2のセットとがバリアによって分離される、実施形態113の方法。117.領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のタイプは、領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のセットに装填された核酸サンプルによってのみ区別可能である、実施形態113の方法。118.前記第1の領域と前記第2の領域とが直接に隣接している、実施形態61の方法。119.前記第1の領域及び前記第2の領域は、前記基板上の他の領域によって分離される、実施形態61の方法。120.前記第1の領域と前記第2の領域とが重なり合う、実施形態61の方法。121.(e)において、前記第1のサブセット及び前記第2のサブセットは、前記第1の領域と前記第2の領域との境界の0.5ミリメートル(mm)以内に近接して位置される前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子の第3のサブセットを含まない、実施形態61の方法。122.(b)は、(c)又は(d)が実行される第2のステーションとは異なる第1のステーションで実行される、実施形態61の方法。123.前記基板が物理的境界を備え、前記物理的境界は、前記基板を空間的に指標付けするための基準として使用される、実施形態61の方法。124.前記境界は、前記基板上の窪み、切り欠き、物理的特徴、色素、及び、インクのうちの1つ以上を備える、実施形態123の方法。125.前記境界が対照核酸サンプルを備える、実施形態123の方法。126.前記第1の領域及び前記第2の領域は、前記基板上のバリアによって分離される、実施形態61の方法。127.前記バリアは、(c)又は(d)の間、前記基板に固定されたままである、実施形態126の方法。128.前記バリアは、(c)及び(d)の間、前記基板に固定されたままである、実施形態127の方法。129.前記バリアが除去可能である、実施形態126の方法。130.(b)の後に前記バリアを除去するステップを更に含む、実施形態129の方法。131.前記バリアが溶解する、実施形態130の方法。132.前記バリアが蒸発する、実施形態130の方法。133.前記バリアが昇華する、実施形態130の方法。134.前記バリアが溶融する、実施形態130の方法。135.前記バリアが射出成形ガイドを備える、実施形態126の方法。136.前記バリアがポリエチレングリコール(PEG)を含む、実施形態126の方法。137.前記バリアが粘性溶液を含む、実施形態126の方法。138.前記粘度が温度に比例して変化する、実施形態137の方法。139.前記バリアは、前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルを含む装填溶液と混和しない流体を含む、実施形態126の方法。140.前記バリアが疎水性領域を含み、前記第1の領域及び前記第2の領域が親水性領域を含む、実施形態126の方法。141.前記バリアがエアナイフを備える、実施形態126の方法。142.(b)の前に、前記基板は、前記基板が1つ以上のマスキングされた領域のサブセット及び1つ以上のマスキングされない領域のサブセットを備えるように、1つ以上のマスクでマスキングされ、1つ以上のマスキングされない領域の前記サブセットが前記第1の領域及び前記第2の領域を備える、実施形態61の方法。143.(b)の前に前記基板を前記1つ以上のマスクでマスキングするステップを更に含む、実施形態142の方法。144.(b)に続いて、前記基板を前記1つ以上のマスクから脱マスキングするステップと、第3の核酸サンプルを前記1つ以上のマスキングされた領域の第3の領域に装填するステップとを更に含む、実施形態142の方法。145.(b)は、(i)前記基板が1つ以上のマスキングされた領域のサブセット及び1つ以上のマスキングされない領域のサブセットを備えるように、前記基板を前記1つ以上のマスクでマスキングするステップであって、1つ以上のマスキングされない領域の前記サブセットが前記第1の領域を備え、1つ以上のマスキングされた領域の前記サブセットが前記第2の領域を備える、ステップと、(ii)前記第1の核酸サンプルを装填するステップと、(iii)前記1つ以上のマスクから前記基板を脱マスキングするステップと、(iv)前記第2の核酸サンプルを装填するステップとを含む、実施形態61の方法。146.(b)は、前記基板を、前記第1の核酸サンプルを含む第1の装填流体及び前記第2の核酸サンプルを含む第2の装填流体と接触させるステップを含み、前記第1の装填流体と前記第2の装填流体とが混和しない、実施形態61の方法。147.(b)は、前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルを同時に装填するステップを含む、実施形態61の方法。148.(b)は、前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルを別個の時間に装填するステップを含む、実施形態61の方法。149.前記第1の核酸サンプルは、前記第2の核酸サンプルの装填前に装填される、実施形態148の方法。150.前記第1の核酸サンプルの装填と前記第2の核酸サンプルの装填との間に前記基板が乾燥される、
実施形態149の方法。151.(b)は、磁場を印加して前記第1の核酸サンプルを前記基板へ方向付けるステップを含む、実施形態61の方法。152.前記磁場が1つ以上の磁石によって印加される、実施形態151の方法。153.核酸分子の前記第1のセットが複数の磁性ビーズに付着される、実施形態151の方法。154.前記第1の核酸サンプルを含む装填流体が強磁性流体を含む、実施形態151の方法。155.(b)の前に、温度を使用して前記第1の領域又は前記第2の領域を装填のために活性化させるステップを更に含む、実施形態61の方法。156.(b)の前に、電磁放射線を使用して前記第1の領域又は前記第2の領域を装填のために活性化させるステップを更に含む、実施形態61の方法。157.前記第1の領域が前記第1の核酸サンプルを引き付ける、実施形態61の方法。158.前記第2の領域が前記第1の核酸サンプルを反発させる、実施形態61の方法。159.前記基板は、前記第1の核酸サンプルを反発させる第3の領域を備える、実施形態61の方法。160.(b)に続いて、前記第1の領域又は前記第2の領域と会合されない核酸分子を前記基質から洗浄するステップを更に含む、実施形態61の方法。161.前記洗浄が吸引を含む、実施形態160の方法。162.複数の核酸サンプルを処理するための方法であって、(a)前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルが、核酸分子の第1のセットを含む第1の核酸サンプルと、核酸分子の第2のセットを含む第2の核酸サンプルとを含む、ステップと、(b)前記第1の核酸サンプルを基板上に装填して、核酸分子の前記第1のセットを個別にアドレス可能な位置の第1のアレイに会合させるステップと、(c)個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイを識別するために前記基板を撮像するステップと、(d)前記第2の核酸サンプルを基板上に装填して、核酸分子の前記第2のセットを、個別にアドレス可能な位置の第2のアレイに会合させるステップと、(e)個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイを識別するために前記基板を撮像するステップと、(f)前記溶液を前記基板の全体にわたって分散させるステップであって、前記溶液が、前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、(g)前記試薬と前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子との間の反応を示す1つ以上の信号を検出するステップと、(h)(i)前記1つ以上の信号、及び、(ii)前記1つ以上の信号が検出される、個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイからの位置に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルを分析するとともに、(1)前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子の第1のサブセットを前記第1の核酸サンプルに由来するものとして決定し、及び、(2)前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子の第2のサブセットを前記第2の核酸サンプルに由来するものとして決定する、ステップとを含む方法。163.(h)における前記分析は、前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子を配列決定することを含む、実施形態162の方法。164.前記溶液は、前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子のうちの1つの核酸分子に対して相補的な成長中の核酸鎖に少なくとも1つのヌクレオチドを組み込むのに十分な試薬を含む、実施形態163の方法。165.前記核酸分子に関する配列決定情報を提供するために前記溶液中に様々なヌクレオチドを伴って(f)~(h)を繰り返すステップを更に含む、実施形態164の方法。166.前記複数の核酸サンプルがn個の数の核酸サンプルを含み、(b)は、前記n個の数の核酸サンプルを前記基板のn個の数の別個の領域に装填するステップを含む、実施形態162の方法。167.nが少なくとも3である、実施形態166の方法。168.nが少なくとも5である、実施形態166の方法。169.nが少なくとも10である、実施形態166の方法。170.前記第1の核酸サンプル又は前記第2の核酸サンプルが1000個の核酸分子を含む、実施形態162の方法。171.前記第1の核酸サンプル又は前記第2の核酸サンプルが10000個の核酸分子を含む、実施形態170の方法。172.前記第1の核酸サンプル又は前記第2の核酸サンプルが100000個の核酸分子を含む、実施形態171の方法。173.(b)は、ディスペンサから空隙を通じて前記基板に前記第1の核酸サンプルを堆積させるステップを含む、実施形態162の方法。174.(b)は、閉鎖されたフローセルを介して前記基板に前記第1の核酸サンプルを堆積させるステップを含む、実施形態162の方法。175.個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイと個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイとが異なるサイズを有する、実施形態162の方法。176.個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイと個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイとが同じサイズを有する、実施形態162の方法。177.個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイは、前記基板上に異なる数の個別にアドレス可能な位置を含む、実施形態162の方法。178.個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイは、前記基板上に同じ数の個別にアドレス可能な位置を含む、実施形態162の方法。179.(b)に続いて、核酸分子の前記第1のセットが複数のビーズに付着され、これらの複数のビーズが前記基板に固定される、実施形態162の方法。180.前記複数のビーズのうちの1つのビーズは、それに付着された複数の核酸分子を備え、前記複数の核酸分子が核酸分子のコロニーを備える、実施形態179の方法。181.前記核酸分子のコロニーは、核酸分子の前記第1のセットの核酸分子に由来する増幅産物である、実施形態180の方法。182.前記複数の核酸分子が(b)の前に前記ビーズに付着され、(b)は、前記複数のビーズを前記基板に分注するステップを含む、実施形態180の方法。183.(b)に続いて、核酸分子の前記第2のセットが第2の複数のビーズに付着され、これらの第2の複数のビーズが前記基板に固定される、実施形態179の方法。184.前記基板は、複数の個別にアドレス可能な位置を含む、実施形態162の方法。185.前記複数の個別にアドレス可能な位置のうちの1つの個別にアドレス可能な位置は、前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子のうちの1つの核酸分子と会合するように構成される、実施形態184の方法。186.前記個別にアドレス可能な位置がビーズと会合するように構成され、前記ビーズがそれに付着された前記核酸分子を含む、実施形態185の方法。187.前記ビーズは、それに付着された前記核酸分子を含む、複数の核酸分子を備える、実施形態186の方法。188.前記複数の核酸分子は、前記核酸分子に由来する増幅産物である核酸分子のコロニーを備える、実施形態187の方法。189.核酸分子の前記第1のセットが第1の複数のビーズに付着され、核酸分子の前記第2のセットが第2の複数のビーズに付着され、前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズが前記複数の個別にアドレス可能な位置に会合される、実施形態186の方法。190.前記第1の複数のビーズと前記第2の複数のビーズとが区別可能である、実施形態189の方法。191.前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズが異なる波長の信号を放出する、実施形態190の方法。192.前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズが異なる強度の信号を放出する、実施形態190の方法。193.(b)に続いて、前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズと会合されない個別にアドレス可能な位置を、前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズと会合されない前記個別にアドレス可能な位置に対する後続のサンプルビーズの会合を不可能にするのに十分な条件に供するステップを更に含む、実施形態189の方法。194.(b)に続いて、前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズと会合されない個別にアドレス可能な位置がブランクビーズと会合されるように、前記基板を複数のブランクビーズと接触させるステップを更に含む、実施形態189の方法。195.前記複数のブランクビーズは、前記複数の個別にアドレス可能な位置に関して、前記第1の複数のビーズ又は前記第2の複数のビーズよりも高い親和性を有する、実施形態190の方法。196.前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルが蛍光色素によって区別可能である、実施形態162の方法。197.前記核酸分子がそれぞれ、6塩基長以下の合成配列を備える、実施形態162の方法。198.前記合成配列が4塩基長以下である、実施形態197の方法。199.前記合成配列が2塩基長以下である、実施形態198の方法。200.前記合成配列が、1塩基長以下である、実施形態199の方法。201.前記核酸分子の総数は、固有合成配列の総数よりも多い、実施形態197の方法。202.前記複数の核酸サンプルの同じ核酸サンプルに由来する核酸分子のサブセットがそれぞれ共通の合成配列を備え、この共通の合成配列は、異なる核酸サンプルに由来する核酸分子の他のサブセットの合成配列とは異なる、実施形態197の方法。203.前記基板を前記基板の基準軸に対して回転させるステップを更に含む、実施形態162の方法。204.前記回転は、(f)における前記分散の後に実行される、実施形態203の方法。205.前記回転は、(f)における前記分散中に実行される、実施形態203の方法。206.前記回転が、(f)における前記分散の前に実行される、実施形態203の方法。207.(f)における前記分散は、前記回転からの遠心力に起因する前記基板上の第1の位置から前記基板上の第2の位置への前記溶液の移動を含み、前記第1の位置及び前記第2の位置が前記基準軸から異なる径方向距離を有する、実施形態203の方法。208.個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイは、前記基板上で前記基準軸から少なくとも1ミリメートル(mm)の距離を隔てて配置される、実施形態203の方法。209.個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイは、前記基板上で前記基準軸から少なくとも1センチメートル(cm)の距離を隔てて配置される、実施形態208の方法。210.個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイは、前記基板の中心軸に対して前記基板の周りに径方向で配置される、実施形態162の方法。211.前記基板は、個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイを含む、個別にアドレス可能な位置の複数の径方向に交互に配置されるアレイを備え、個別にアドレス可能な位置の前記複数の径方向に交互に配置されるアレイは、第1のタイプの領域の第1のセット及び第2のタイプの領域の第2のセットを備える、実施形態210の方法。212.領域の前記第1のセットは、領域の前記第2のセットとは化学的に異なる、実施形態210の方法。213.領域の前記第1のセットと領域の前記第2のセットとがバリアによって分離される、実施形態210の方法。214.領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のタイプは、領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のセットに装填された核酸サンプルによってのみ区別可能である、実施形態210の方法。215.個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイと個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイとが直接に隣接している、実施形態162の方法。216.個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイは、前記基板上の個別にアド
レス可能な位置の他のアレイによって分離される、実施形態162の方法。217.個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイと個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイとが重なり合う、実施形態162の方法。218.(h)において、前記第1のサブセット及び前記第2のサブセットは、個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイの境界の0.5ミリメートル(mm)以内に近接して位置される前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子の第3のサブセットを含まない、実施形態162の方法。219.(b)は、(f)又は(g)が実行される第2のステーションとは異なる第1のステーションで実行される、実施形態162の方法。220.前記基板が物理的境界を備え、前記物理的境界は、前記基板を空間的に指標付けするための基準として使用される、実施形態162の方法。221.前記境界は、前記基板上の窪み、切り欠き、物理的特徴、色素、及び、インクのうちの1つ以上を備える、実施形態220の方法。222.前記境界が対照核酸サンプルを備える、実施形態220の方法。223.個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイは、前記基板上のバリアによって分離される、実施形態162の方法。224.前記バリアは、(f)又は(g)の間、前記基板に固定されたままである、実施形態223の方法。225.前記バリアは、(f)及び(g)の間、前記基板に固定されたままである、実施形態224の方法。226.前記バリアが除去可能である、実施形態223の方法。227.(b)の後に前記バリアを除去するステップを更に含む、実施形態226の方法。228.前記バリアが溶解する、実施形態227の方法。229.前記バリアが蒸発する、実施形態227の方法。230.前記バリアが昇華する、実施形態227の方法。231.前記バリアが溶融する、実施形態227の方法。232.前記バリアが射出成形ガイドを備える、実施形態223の方法。233.前記バリアがポリエチレングリコール(PEG)を含む、実施形態223の方法。234.前記バリアが粘性溶液を含む、実施形態223の方法。235.前記粘度が温度に比例して変化する、実施形態234の方法。236.前記バリアは、前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルを含む装填溶液と混和しない流体を含む、実施形態223の方法。237.前記バリアが疎水性領域を含み、前記第1の領域及び前記第2の領域が親水性領域を含む、実施形態223の方法。238.前記バリアがエアナイフを備える、実施形態223の方法。239.(b)の前に、前記基板は、前記基板が1つ以上のマスキングされた領域のサブセット及び1つ以上のマスキングされない領域のサブセットを備えるように、1つ以上のマスクでマスキングされ、1つ以上のマスキングされない領域の前記サブセットは、個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ及び個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイを備える、実施形態162の方法。240.(b)の前に前記基板を前記1つ以上のマスクでマスキングするステップを更に含む、実施形態239の方法。241.(b)に続いて、前記基板を前記1つ以上のマスクから脱マスキングするステップと、第3の核酸サンプルを前記1つ以上のマスキングされた領域の個別にアドレス可能な位置の第3のアレイ上に装填するステップとを更に含む、実施形態239の方法。242.(b)は、(i)前記基板が1つ以上のマスキングされた領域のサブセット及び1つ以上のマスキングされない領域のサブセットを備えるように、前記基板を前記1つ以上のマスクでマスキングするステップであって、1つ以上のマスキングされない領域の前記サブセットが、個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイを含み、1つ以上のマスキングされた領域の前記サブセットが、個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイを含む、ステップと、(ii)前記第1の核酸サンプルを装填するステップと、(iii)前記1つ以上のマスクから前記基板を脱マスキングするステップと、(iv)前記第2の核酸サンプルを装填するステップとを含む実施形態162の方法。243.(b)は、前記基板を、前記第1の核酸サンプルを含む第1の装填流体及び前記第2の核酸サンプルを含む第2の装填流体と接触させるステップを含み、前記第1の装填流体と前記第2の装填流体とが混和しない、実施形態162の方法。244.(b)は、前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルを同時に装填するステップを含む、実施形態162の方法。245.(b)は、前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルを別個の時間に装填するステップを含む、実施形態162の方法。246.前記第1の核酸サンプルは、前記第2の核酸サンプルの装填前に装填される、実施形態245の方法。247.前記第1の核酸サンプルの装填と前記第2の核酸サンプルの装填との間に前記基板が乾燥される、実施形態246の方法。248.(b)は、磁場を印加して前記第1の核酸サンプルを前記基板へ方向付けるステップを含む、実施形態162の方法。249.前記磁場が1つ以上の磁石によって印加される、実施形態248の方法。250.核酸分子の前記第1のセットが複数の磁性ビーズに付着される、実施形態248の方法。251.前記第1の核酸サンプルを含む装填流体が強磁性流体を含む、実施形態248の方法。252.(b)の前に、温度を使用して装填するために、個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ又は個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイを活性化させるステップを更に含む、実施形態162の方法。253.(b)の前に、電磁放射を使用して装填するために、個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ又は個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイを活性化させるステップを更に含む、実施形態162の方法。254.個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイが前記第1の核酸サンプルを引き付ける、実施形態162の方法。255.個別にアドレス可能な位置の前記アレイが前記第1の核酸サンプルを反発させる、実施形態162の方法。256.前記基板は、前記第1の核酸サンプルを反発させる個別にアドレス可能な位置の第3のアレイを備える、実施形態162の方法。257.(b)に続いて、個別にアドレス可能な位置の前記第1のアレイ又は個別にアドレス可能な位置の前記第2のアレイと会合されない核酸分子を前記基板から洗浄するステップを更に含む、実施形態162の方法。258.前記洗浄が吸引を含む、実施形態257の方法。259.複数の拡散サンプルを処理するための方法において、(a)前記複数の核酸サンプルを用意するステップであって、前記複数の核酸サンプルのそれぞれが蛍光色素を含む、ステップと、(b)前記複数の核酸サンプルを1つ以上のサンプルの第1のセットと1つ以上のサンプルの第2のセットとに分離するステップと、(c)1つ以上のサンプルの前記第1のセットを基板上の領域の第1のセット上に、領域の前記第1のセット内の領域ごとに1つのサンプルを伴って装填するステップと、(d)前記基板を撮像して、(i)領域の前記第1のセット内の位置と、(ii)前記基板上の領域の第2のセット内の位置とを識別するステップであって、領域の前記第2のセットが、1つ以上のサンプルの前記第1のセットが会合される領域の前記第1のセットとは異なる、ステップと、(e)1つ以上のサンプルの前記第2のセットを基板上の領域の前記第2のセット上に、領域の前記第2のセット内の領域ごとに1つのサンプルを伴って装填するステップと、(f)前記基板を撮像して、(i)領域の前記第1のセット内の位置と、(ii)1つ以上のサンプルの前記第2のセットが会合される領域の前記第2のセット内の位置とを識別するステップと、(g)前記溶液を前記基板全体にわたって分散させるステップであって、前記溶液が、1つ以上のサンプルの前記第1のセット又は1つ以上のサンプルの前記第2のセットの核酸分子と反応するのに十分な試薬を含む、ステップと、(h)前記試薬と前記核酸分子との間の反応を示す1つ以上の信号を検出するステップと、(i)(i)前記1つ以上の信号及び(ii)前記1つ以上の信号が検出される領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のセットからの位置に少なくとも部分的に基づき、前記複数の核酸サンプルの前記それぞれを分析するステップとを含む、方法。260.前記蛍光色素は、前記複数の核酸サンプルの前記それぞれの核酸分子の配列決定プライマーに付着される、実施形態259の方法。261.(j)標識を含むプライマーを前記基板に装填するステップと、(ii)前記複数の核酸サンプルのうちの1つの核酸分子を、前記プライマーと相互作用するのに十分な条件に供するステップと、(iii)前記標識を使用して前記核酸分子の存在を検出するステップとを更に含む、実施形態259の方法。262.(i)における前記分析は、領域の前記第1のセット又は領域の前記第2のセットの前記核酸分子を配列決定することを含む、実施形態259の方法。263.前記溶液は、領域の前記第1のセット又は領域の前記第2のセットの前記核酸分子のうちの1つの核酸分子に対して相補的な成長中の核酸鎖に少なくとも1つのヌクレオチドを組み込むのに十分な試薬を含む、実施形態262の方法。264.前記核酸分子に関する配列決定情報を提供するために前記溶液中に様々なヌクレオチドを伴って(g)~(i)を繰り返すステップを更に含む、実施形態263の方法。265.前記複数の核酸サンプルがn個の数の核酸サンプルを含み、(c)は、前記n個の数の核酸サンプルを前記基板のn個の数の別個の領域に装填するステップを含む、実施形態259の方法。266.nが少なくとも3である、実施形態265の方法。267.nが少なくとも5である、実施形態265の方法。268.nが少なくとも10である、実施形態265の方法。269.前記核酸サンプルが1000個の核酸分子を含む、実施形態259の方法。270.前記核酸サンプルが10000個の核酸分子を含む、実施形態269の方法。271.前記核酸が100000個の核酸分子を含む、実施形態270の方法。272.(c)は、ディスペンサから空隙を通じて前記基板に1つ以上のサンプルの前記第1のセットを堆積させるステップを含む、実施形態259の方法。273.(c)は、閉鎖されたフローセルを介して前記基板に1つ以上のサンプルの前記第1のセットを堆積させるステップを含む、実施形態259の方法。274.領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のセットは、前記基板上の異なる数の個別にアドレス可能な位置を備える、実施形態259の方法。275.領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のセットは、前記基板上の同じ数の個別にアドレス可能な位置を備える、実施形態259の方法。276.(c)に続いて、1つ以上のサンプルの前記第1のセットが複数のビーズに付着され、これらの複数のビーズが前記基板に固定される、実施形態259の方法。277.前記複数のビーズのうちの1つのビーズが、それに付着された複数の核酸分子を含み、前記複数の核酸分子が核酸分子のコロニーを含む、実施形態276の方法。278.前記核酸分子のコロニーは、核酸分子の前記第1のセットの核酸分子に由来する増幅産物である、実施形態277の方法。279.前記複数の核酸分子が(c)の前に前記ビーズに付着され、(c)は、前記複数のビーズを前記基板に分注するステップを含む、実施形態277の方法。280.(c)に続いて、核酸分子の前記第2のセットが第2の複数のビーズに付着され、これらの第2の複数のビーズが前記基板に固定される、実施形態276の方法。281.前記基板が複数の個別にアドレス可能な位置を備える、実施形態259の方法。282.前記複数の個別にアドレス可能な位置のうちの1つの個別にアドレス可能な位置は、前記第1のアレイ又は前記第2のアレイの前記核酸分子のうちの1つの核酸分子と会合するように構成される、実施形態281の方法。283.
前記個別にアドレス可能な位置がビーズと会合するように構成され、前記ビーズがそれに付着された前記核酸分子を含む、実施形態282の方法。284.前記ビーズは、それに付着された前記核酸分子を含む、複数の核酸分子を備える、実施形態283の方法。285.前記複数の核酸分子は、前記核酸分子に由来する増幅産物である核酸分子のコロニーを備える、実施形態284の方法。286.核酸分子の前記第1のセットが第1の複数のビーズに付着され、核酸分子の前記第2のセットが第2の複数のビーズに付着され、前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズが前記複数の個別にアドレス可能な位置に会合される、実施形態283の方法。287.前記第1の複数のビーズと前記第2の複数のビーズとが区別可能である、実施形態286の方法。288.前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズが異なる波長の信号を放出する、実施形態287の方法。289.前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズが異なる強度の信号を放出する、実施形態287の方法。290.(b)に続いて、前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズと会合されない個別にアドレス可能な位置を、前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズと会合されない前記個別にアドレス可能な位置に対する後続のサンプルビーズの会合を不可能にするのに十分な条件に供するステップを更に含む、実施形態286の方法。291.(b)に続いて、前記第1の複数のビーズ及び前記第2の複数のビーズと会合されない個別にアドレス可能な位置がブランクビーズと会合されるように、前記基板を複数のブランクビーズと接触させるステップを更に含む、実施形態286の方法。292.前記複数のブランクビーズは、前記複数の個別にアドレス可能な位置に関して、前記第1の複数のビーズ又は前記第2の複数のビーズよりも高い親和性を有する、実施形態287の方法。293.前記第1の核酸サンプル及び前記第2の核酸サンプルが蛍光色素によって区別可能である、実施形態259の方法。294.前記核酸分子がそれぞれ、6塩基長以下の合成配列を備える、実施形態259の方法。295.前記合成配列が4塩基長以下である、実施形態294の方法。296.前記合成配列が2塩基長以下である、実施形態295の方法。297.前記合成配列が、1塩基長以下である、実施形態296の方法。298.前記核酸分子の総数は、固有合成配列の総数よりも多い、実施形態294の方法。299.前記複数の核酸サンプルの同じ核酸サンプルに由来する核酸分子のサブセットがそれぞれ共通の合成配列を備え、この共通の合成配列は、異なる核酸サンプルに由来する核酸分子の他のサブセットの合成配列とは異なる、実施形態294の方法。300.前記基板を前記基板の基準軸に対して回転させるステップを更に含む、実施形態259の方法。301.前記回転は、(g)における前記分散の後に実行される、実施形態300の方法。302.前記回転は、(g)における前記分散中に実行される、実施形態300の方法。303.前記回転が、(g)における前記分散の前に実行される、実施形態300の方法。304.(g)における前記分散は、前記回転からの遠心力に起因する前記基板上の第1の位置から前記基板上の第2の位置への前記溶液の移動を含み、前記第1の位置及び前記第2の位置が前記基準軸から異なる径方向距離を有する、実施形態300の方法。305.領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のセットは、前記基板上に前記基準軸から少なくとも1ミリメートル(mm)の距離を隔てて配置される、実施形態300の方法。306.領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のセットは、前記基板上に前記基準軸から少なくとも1センチメートル(cm)の距離を隔てて配置される、実施形態305の方法。307.領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のセットは、前記基板の中心軸に対して前記基板の周りに径方向で配置される、実施形態259の方法。308.前記基板は、領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のセットを含む、個別にアドレス可能な位置の複数の径方向に交互に配置されたアレイを備え、個別にアドレス可能な位置の前記複数の径方向に交互に配置されたアレイは、第1のタイプの領域の第1のセット及び第2のタイプの領域の第2のセットを備える、実施形態307の方法。309.領域の前記第1のセットは、領域の前記第2のセットとは化学的に異なる、実施形態307の方法。310.領域の前記第1のセットと領域の前記第2のセットとがバリアによって分離される、実施形態307の方法。311.領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のタイプは、領域の前記第1のセット及び領域の前記第2のセットに装填された核酸サンプルによってのみ区別可能である、実施形態307の方法。312.前記第1の領域と前記第2の領域とが直接に隣接している、実施形態259の方法。313.前記第1の領域及び前記第2の領域は、前記基板上の他の領域によって分離される、実施形態259の方法。314.前記第1の領域と前記第2の領域とが重なり合う、実施形態259の方法。315.(e)は、(g)又は(h)が実行される第2のステーションとは異なる第1のステーションで実行される、実施形態259の方法。316.前記基板が物理的境界を備え、前記物理的境界は、前記基板を空間的に指標付けするための基準として使用される、実施形態259の方法。317.前記境界は、前記基板上の窪み、切り欠き、物理的特徴、色素、及び、インクのうちの1つ以上を備える、実施形態316の方法。318.前記境界が対照核酸サンプルを備える、実施形態316の方法。319.前記第1の領域及び前記第2の領域は、前記基板上のバリアによって分離される、実施形態259の方法。320.前記バリアは、(g)又は(h)の間、前記基板に固定されたままである、実施形態319の方法。321.前記バリアは、(g)及び(h)の間、前記基板に固定されたままである、実施形態320の方法。322.前記バリアが除去可能である、実施形態319の方法。323.(g)の後に前記バリアを除去するステップを更に含む、実施形態320の方法。324.前記バリアが溶解する、実施形態321の方法。325.前記バリアが蒸発する、実施形態321の方法。326.前記バリアが昇華する、実施形態321の方法。327.前記バリアが溶融する、実施形態321の方法。328.前記バリアが射出成形ガイドを備える、実施形態319の方法。329.前記バリアがポリエチレングリコール(PEG)を含む、実施形態319の方法。330.前記バリアが粘性溶液を含む、実施形態319の方法。331.前記粘度が温度に比例して変化する、実施形態330の方法。332.前記バリアは、1つ以上のサンプルの前記第1のセット及び前記第2の核酸サンプルを含む装填溶液と混和しない流体を含む、実施形態319の方法。333.前記バリアが疎水性領域を含み、前記第1の領域及び前記第2の領域が親水性領域を含む、実施形態319の方法。334.前記バリアがエアナイフを備える、実施形態319の方法。335.(g)の前に、前記基板は、前記基板が1つ以上のマスキングされた領域のサブセット及び1つ以上のマスキングされない領域のサブセットを備えるように、1つ以上のマスクでマスキングされ、1つ以上のマスキングされない領域の前記サブセットが前記第1の領域及び前記第2の領域を備える、実施形態259の方法。336.(g)の前に、前記基板を前記1つ以上のマスクでマスキングするステップを更に含む、実施形態335の方法。337.(g)に続いて、前記基板を前記1つ以上のマスクから脱マスキングするステップと、1つ以上のサンプルの第3セットを前記1つ以上のマスキングされた領域の第3の領域上に装填するステップとを更に含む、実施形態334の方法。338.(g)は、(i)前記基板が1つ以上のマスキングされた領域のサブセット及び1つ以上のマスキングされない領域のサブセットを含むように、前記基板を前記1つ以上のマスクでマスキングするステップであって、1つ以上のマスキングされない領域の前記サブセットが前記第1の領域を含み、1つ以上のマスキングされた領域の前記サブセットが前記第2の領域を含む、ステップと、(ii)1つ以上のサンプルの前記第1のセットを装填するステップと、(iii)前記1つ以上のマスクから前記基板を脱マスキングするステップと、(iv)1つ以上のサンプルの前記第2のセットを装填するステップとを含む、実施形態259の方法。339.(g)は、前記基板を、1つ以上のサンプルの前記第1のセットを含む第1の装填流体及び1つ以上のサンプルの前記第2のセットを含む第2の装填流体と接触させるステップを含み、前記第1の装填流体と前記第2の装填流体とが混和しない、実施形態259の方法。340.(g)は、1つ以上のサンプルの前記第1のセット及び1つ以上のサンプルの前記第2のセットを同時に装填するステップを含む、実施形態259の方法。341.(g)は、1つ以上のサンプルの前記第1のセット及び1つ以上のサンプルの前記第2のセットを別個の時間に装填するステップを含む、実施形態259の方法。342.(g)は、1つ以上のサンプルの前記第1のセットは、1つ以上のサンプルの前記第2のセットの装填前に装填される、実施形態341の方法。343.前記基板は、1つ以上のサンプルの前記第1のセットの装填と1つ以上のサンプルの前記第2のセットの装填との間で乾燥される、実施形態342の方法。344.(g)は、磁場を印加して、1つ以上のサンプルの前記第1のセットを前記基板へと方向付けるステップを含む、実施形態259の方法。345.前記磁場が1つ以上の磁石によって印加される、実施形態344の方法。346.核酸分子の前記第1のセットが複数の磁性ビーズに付着される、実施形態344の方法。347.1つ以上のサンプルの前記第1のセットを含む装填流体が強磁性流体を含む、実施形態344の方法。348.(g)の前に、温度を使用して装填するために領域の前記第1のセット又は領域の前記第2のセットを活性化するステップを更に含む、実施形態259の方法。349.(g)の前に、電磁放射線を使用して装填するために領域の前記第1のセット又は領域の前記第2のセットを活性化するステップを更に含む、実施形態259の方法。350.領域の前記第1のセットが、1つ以上のサンプル前記第1のセットを引き付ける、実施形態259の方法。351.領域の前記セットが、1つ以上のサンプルの前記第1のセットを反発させる、実施形態259の方法。352.前記基板は、1つ以上のサンプルの前記第1のセットを反発させる領域の第3のセットを備える、実施形態259の方法。353.(g)に続いて、領域の前記第1のセット又は領域の前記第2のセットと会合されない核酸分子を前記基板から洗浄するステップを更に含む、実施形態259の方法。354.前記洗浄が吸引を含む、実施形態353の方法。355.生物学的検体を処理するための方法であって、(a)リールを通じて又はリールに沿って基板を移動させるステップであって、前記基板の表面が、前記生物学的検体が固定されたアレイを含む、ステップと、(b)前記基板の前記表面を溶液を含むリザーバと接触させるステップであって、前記溶液が複数のプローブを含む、ステップと、(c)前記生物学的検体を、前記複数のプローブのうちの1つのプローブと前記生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に供して、前記プローブを前記生物学的検体に結合させるステップと、(d)前記生物学的検体に結合された前記プローブからの1つ以上の信号を検出し、それにより、前記生物学的検体を分析するステップであって、前記基板が、(b)~(d)の少なくとも2つの連続サイクルに関して同じ方向で前記リールを通じて又は前記リールに沿って移動される、ステップとを含む方法。356.再循環タンクを使用するステップを更に含む、実施形態355の方法。357.前記基板の寸法は、(d)で使用される撮像システムの視野のサイズ
に対応する、実施形態355の方法。358.(a)は、前記基板の前記表面を前記リザーバと接触させるために実行される、実施形態355の方法。359.前記基板を第2のリールを通じて又は第2のリールに沿って移動させるステップを更に含む、実施形態355の方法。360.前記基板の前記表面を、第2の溶液を含む第2のリザーバと接触させるステップを更に含む、実施形態355の方法。361.前記第2の溶液が洗浄緩衝剤を含む、実施形態360の方法。362.前記第2の溶液が第2のプローブを含み、前記方法は、前記第2のプローブと前記生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に前記生物学的検体を供して、前記第2のプローブを前記生物学的検体に結合させるステップを更に含む、実施形態360の方法。363.前記基板の前記表面を、n個の数の溶液を含むn個の数の異なるリザーバと接触させるステップを更に含む、実施形態360の方法。364.前記生物学的検体の分析を完了するのに十分な回数で、異なる溶液を含む更なるリザーバを用いて(a)における前記移動中に(b)~(d)を繰り返すステップを更に含む、実施形態355の方法。365.前記生物学的検体が核酸分子であり、前記分析が前記核酸分子の配列を決定することを含む、実施形態364の方法。366.前記プローブがオリゴヌクレオチド分子を含む、実施形態355の方法。367.前記オリゴヌクレオチド分子が1~10塩基長を含む、実施形態366の方法。368.前記オリゴヌクレオチド分子が10~20塩基長を含む、実施形態366の方法。369.前記プローブが二塩基プローブを含む、実施形態366の方法。370.前記プローブが標識化される、実施形態355の方法。371.前記生物学的検体が核酸分子を含む、実施形態355の方法。372.前記分析は、前記核酸分子の配列を同定することを含む、実施形態371の方法。373.前記複数のプローブが複数のオリゴヌクレオチド分子を含む、実施形態371の方法。374.(c)は、前記プローブと前記生物学的検体との間の相同性の存在を同定するために、前記プローブと前記核酸分子との間で相補性結合反応を行うステップを含む、実施形態373の方法。375.前記複数のプローブが複数のヌクレオチドを含む、実施形態371記載の方法。376.(c)は、前記複数のヌクレオチドからの少なくとも1つのヌクレオチドを核酸分子に対して相補的な成長鎖に組み込むのに十分な条件下で、前記核酸分子をプライマー伸長反応に供するステップを含む、実施形態375の方法。377.前記複数のヌクレオチドがヌクレオチド類似体を含む、実施形態375記載の方法。378.前記1つ以上の信号が、少なくとも1つのヌクレオチドの組み込みを示す、実施形態375の方法。379.前記検出は、前記アレイを連続的に走査するセンサを使用して行われる、実施形態355の方法。380.前記センサは、前記アレイを直線的に走査する、実施形態379の方法。381.前記リールを通じて又は前記リールに沿って前記基板を移動させるために引張機構を使用するステップを更に含む、実施形態355の方法。382.前記基板がテクスチャード加工又はパターニングされる、実施形態355の方法。383.前記基板が略平面である、実施形態355の方法。384.前記アレイは、複数の個別にアドレス可能な位置を含み、前記生物学的検体は、前記複数の個別にアドレス可能な位置のうちの1つの個別にアドレス可能な位置に配置される、実施形態355の方法。385.前記生物学的検体がビーズに付着され、前記ビーズが前記個別にアドレス可能な位置に固定される、実施形態384の方法。386.生物学的検体を分析するためのシステムにおいて、生物学的検体を含む基板であって、前記基板が、前記基板に晒された環境の周囲温度よりも高い第1の温度以上に維持される、基板と、前記基板と光学的に連通するとともに、前記環境に晒される光学撮像対物レンズであって、前記光学撮像対物レンズが、前記基板の前記第1の温度と前記環境の前記周囲温度との間の温度勾配に晒され、前記光学撮像対物レンズが、第1の光学素子と、前記第1の光学素子に隣接する第2の光学素子とを備え、前記第2の光学素子が、前記第1の光学素子よりも前記基板から遠くに配置され、前記第1の光学素子が、前記基板と接触する浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬されるように構成され、前記第2の光学素子が、前記第1の光学素子を介して前記基板と光学的に連通し、前記第1の光学素子が、前記第2の光学素子の第2の温度が所定の閾値以下に維持されるように構成される、光学結像対物レンズとを備える、システム。387.前記第1の光学素子は、前記基板と前記第2の光学素子との間の光学的な連通を可能にするように構成される窓である、実施形態386のシステム。388.前記窓が略平坦である、実施形態387のシステム。389.前記窓が平坦である、実施形態388のシステム。390.前記光学撮像対物レンズは、光学素子間の1つ以上のスペーサと、前記光学撮像対物レンズの前記光学素子を取り囲む外層とを備え、前記基板から前記光学撮像対物レンズを介した前記環境への一次熱流束経路は、前記基板から前記浸漬流体へ、前記第1の光学素子へ、前記1つ以上のスペーサへ、前記外層への伝導性熱伝達と、前記外層から前記環境への対流熱伝達とを含む、実施形態386のシステム。391.前記第1の温度が少なくとも摂氏40度である、実施形態386のシステム。392.前記第1の温度が少なくとも摂氏50度である、実施形態386のシステム。393.前記第1の温度が摂氏約50度である、実施形態386のシステム。394.前記所定の閾値が周囲温度である、実施形態386のシステム。395.前記所定の閾値が最大で摂氏30度である、実施形態386のシステム。396.前記所定の閾値が最大で摂氏25度である、実施形態386のシステム。397.前記所定の閾値が摂氏約20度である、実施形態386のシステム。398.前記温度勾配の少なくとも50%が前記第1の光学素子内で生じ、前記温度勾配の少なくとも70%が前記第1の光学素子内で生じる、実施形態386のシステム。399.前記温度勾配の少なくとも90%が前記第1の光学素子内で生じる、実施形態398のシステム。400.前記第1の光学素子の少なくとも一部は、少なくとも摂氏40度の温度にある、実施形態386のシステム。401.前記第1の光学素子の少なくとも一部は、少なくとも摂氏50度の温度にある、実施形態386のシステム。402.前記第1の光学素子の少なくとも一部は、摂氏約50度の温度である、実施形態386のシステム。403.前記第1の光学素子の少なくとも一部は、周囲温度にある、実施形態386のシステム。404.前記第1の光学素子は、最大で摂氏30度の温度である、実施形態386のシステム。405.前記第1の光学素子は、最大で摂氏25度の温度にある、実施形態386のシステム。406.前記第1の光学素子は、摂氏約20度の温度にある、実施形態386のシステム。407.前記浸漬流体は、前記基板が前記第1の温度以上に維持されかつ前記第2の光学素子の前記第2の温度が前記所定の閾値以下に維持されるように、第3の温度に維持される、実施形態386のシステム。408.前記基板と接触している所定量の前記浸漬流体の前記第3の温度を維持するために、前記基板及び前記第1の光学素子と接触している前記浸漬流体を補充するように構成される流体流ユニットを更に備える、実施形態407のシステム。409.前記第3の温度が少なくとも摂氏40度である、実施形態407のシステム。410.前記第3の温度が少なくとも摂氏50度である、実施形態407のシステム。411.前記第3の温度が約50℃である、実施形態407のシステム。412.前記第3の温度は、前記第1の温度の摂氏5度以内である、実施形態407のシステム。413.前記第3の温度が周囲温度である、実施形態407のシステム。414.前記第3の温度が、最大で摂氏30度である、実施形態407のシステム。415.前記第3の温度が最大で摂氏25度である、実施形態407のシステム。416.前記第3の温度が最大で摂氏20度である、実施形態407のシステム。417.前記光学撮像対物レンズは、前記第1の光学素子と前記第2の光学素子との間に配置される絶縁スペーサを備え、前記絶縁スペーサは、前記第1の光学素子及び前記第2の光学素子からの熱伝達を絶縁するように構成される、実施形態386のシステム。418.前記絶縁スペーサは、前記第1の光学素子の熱抵抗よりも高い熱抵抗を有する、実施形態417のシステム。419.前記光学撮像対物レンズは、前記光学撮像対物レンズの外層の温度を低下させるように構成される冷却要素を備える、実施形態386のシステム。420.前記浸漬流体を前記基板に分注するように構成される流体流ユニットを更に備える、実施形態386のシステム。421.前記流体流ユニットは、約1ミリリットル/秒未満の速度で前記浸漬流体を分注するように構成される、実施形態420のシステム。422.容器であって、前記光学撮像対物レンズと前記容器の壁との間にキャビティが配置される状態で前記光学撮像対物レンズを少なくとも部分的に取り囲むように構成される、容器と、前記光学撮像対物レンズが前記浸漬流体と接触した後に前記容器の外側に配置された所定量の前記浸漬流体を前記容器内に引き込むように構成される圧力ユニットとを更に備える、実施形態421のシステム。423.前記分注ユニットは、少なくとも毎秒1ナノリットルの速度で前記第1の光学素子と接触する前記浸漬流体を補充するように構成される、実施形態422のシステム。424.前記分注ユニットは、前記光学撮像対物レンズを前記浸漬流体と接触させる前に、前記基板に前記浸漬流体を分注するように構成される、実施形態420のシステム。425.容器であって、前記光学撮像対物レンズと前記容器の壁との間にキャビティが配置される状態で前記光学撮像対物レンズを少なくとも部分的に取り囲むように構成される、容器と、前記光学撮像対物レンズが前記浸漬流体と接触した後に前記容器の外側に配置された所定量の前記浸漬流体を前記容器内に引き込むように構成される圧力ユニットとを更に備える、実施形態424のシステム。426.前記光学撮像対物レンズを少なくとも部分的に取り囲むように構成される容器を更に備え、前記容器の表面は前記浸漬流体と界面を成し、前記表面は、前記浸漬流体と界面を成す前記第1の光学素子の表面に対して傾斜している、実施形態386のシステム。427.前記第1の光学素子を少なくとも部分的に囲むケーシングを更に備え、前記ケーシングは前記第1の光学素子に隣接するキャビティを備え、前記キャビティは、前記浸漬流体と界面を成すとともに、前記浸漬流体中の1つ以上の気泡を前記第1の光学素子から離れるように方向付けるべく構成される、実施形態386のシステム。428.前記キャビティは、環状である又は前記第1の光学素子を取り囲む、実施形態427のシステム。429.前記第1の光学素子が略平坦である、実施形態427のシステム。430.前記基板又は前記光学撮像対物レンズに動作可能に結合される移動ユニットを更に備え、前記移動ユニットは、前記基板を前記光学撮像対物レンズに対して移動させるように構成される、実施形態386のシステム。431.前記移動は、前記基板の平面に対して略垂直な垂直成分を含むベクトル内である、実施形態430のシステム。432.前記移動は、前記基板の平面と略平行な水平成分を含むベクトル内である、実施形態430のシステム。433.前記移動が直線的である、実施形態430のシステム。434.前記移動が非直線的である、実施形態430のシステム。435.前記移動ユニットは、前記基板への前記浸漬流体の分注中に前記基板を移動させるように構成される、実施形態430のシステム。436.前記光学撮像対物レンズ及び前記移動ユニットに動作可能に結合される1つ以上のコンピュータプロセッサを更に備え、前記1つ以上のコンピュータプロ
セッサは、(i)前記光学撮像対物レンズによる前記基板の検出中に前記基板を前記光学撮像対物レンズに対して移動させるように前記移動ユニットに指示する、及び、(ii)前記光学撮像対物レンズを使用して前記生物学的検体からの1つ以上の信号を検出するように個別に又は共同でプログラムされる、実施形態430のシステム。437.生物学的検体を分析するための方法において、(a)生物学的検体を含む基板を用意するステップであって、前記基板が、前記基板に晒される環境の周囲温度よりも高い第1の温度にある、ステップと、(b)前記基板と光学的に連通するとともに環境に晒される光学撮像対物レンズを用意するステップであって、前記光学撮像対物レンズが、前記基板の前記第1の温度と前記環境の前記周囲温度との間の温度勾配に晒され、前記光学撮像対物レンズが、第1の光学素子と、前記第1の光学素子に隣接する第2の光学素子とを備え、前記第2の光学素子が、前記第1の光学素子よりも前記基板から遠くに配置され、前記第1の光学素子が、前記基板と接触している浸漬流体に少なくとも部分的に浸漬される、ステップと、(c)前記第2の光学素子の第3の温度が所定の閾値未満に維持されるように、前記光学撮像対物レンズを通じて前記温度勾配の大きさ又は位置を調整するべく前記第1の光学素子の第2の温度を制御又は維持するステップと、(d)前記光学撮像対物レンズを使用して、前記光学撮像対物レンズに対する前記基板の移動中に、前記生物学的検体からの1つ以上の信号を検出するステップとを含む、方法。438.前記第1の光学素子は、前記基板と前記第2の光学素子との間の光学的な連通を可能にするように構成される窓である、実施形態437の方法。439.前記窓が略平坦である、実施形態438の方法。440.前記窓が平坦である、実施形態439の方法。441.前記光学撮像対物レンズは、光学素子間の1つ以上のスペーサと、前記光学撮像対物レンズの前記光学素子を取り囲む外層とを備え、前記基板から前記光学撮像対物レンズを介した前記環境への一次熱流束経路は、前記基板から前記浸漬流体へ、前記第1の光学素子へ、前記1つ以上のスペーサへ、前記外層への伝導性熱伝達と、前記外層から前記環境への対流熱伝達とを含む、実施形態437の方法。442.前記第1の温度が少なくとも摂氏40度である、実施形態437の方法。443.前記第1の温度が少なくとも摂氏50度である、実施形態437の方法。444.前記第1の温度が摂氏約50度である、実施形態437の方法。445.前記所定の閾値が周囲温度である、実施形態437の方法。446.前記所定の閾値が最大で摂氏30度である、実施形態437の方法。447.前記所定の閾値が最大で摂氏25度である、実施形態437の方法。448.前記所定の閾値が摂氏約20度である、実施形態437の方法。449.前記温度勾配の少なくとも50%が前記第1の光学素子内で生じ、前記温度勾配の少なくとも70%が前記第1の光学素子内で生じる、実施形態437の方法。450.前記温度勾配の少なくとも90%が前記第1の光学素子内で生じる、実施形態449の方法。451.前記第1の光学素子の少なくとも一部が少なくとも摂氏40度の温度にある、実施形態437の方法。452.前記第1の光学素子の少なくとも一部が、少なくとも摂氏50度の温度にある、実施形態437の方法。453.前記第1の光学素子の少なくとも一部が摂氏約50度の温度にある、実施形態437の方法。454.前記第1の光学素子の少なくとも一部が周囲温度にある、実施形態437の方法。455.前記第1の光学素子が最大で摂氏30度の温度にある、実施形態437の方法。456.前記第1の光学素子が最大で摂氏25度の温度にある、実施形態437の方法。457.前記第1の光学素子が摂氏約20度の温度にある、実施形態437の方法。458.前記浸漬流体は、前記基板が前記第1の温度以上に維持されかつ前記第2の光学素子の前記第2の温度が前記所定の閾値以下に維持されるように、第3の温度に維持される、実施形態437の方法。459.前記基板及び前記第1の光学素子と接触している前記浸漬流体を補充するように構成される流体流ユニットを使用して、前記基板と接触している所定量の前記浸漬流体の前記第3の温度を維持するステップを更に含む、実施形態458の方法。460.前記第3の温度が少なくとも摂氏40度である、実施形態458の方法。461.前記第3の温度が少なくとも摂氏50度である、実施形態458の方法。462.前記第3の温度が摂氏約50度である、実施形態458の方法。463.前記第3の温度が前記第1の温度の摂氏5度以内である、実施形態458の方法。464.前記第3の温度が周囲温度である、実施形態458の方法。465.前記第3の温度が最大で摂氏30度である、実施形態458の方法。466.前記第3の温度が最大で摂氏25度である、実施形態458の方法。467.前記第3の温度が最大で摂氏20度である、実施形態458の方法。468.前記光学撮像対物レンズは、前記第1の光学素子と前記第2の光学素子との間に配置される絶縁スペーサを備え、前記絶縁スペーサは、前記第1の光学素子及び前記第2の光学素子からの熱伝達を絶縁するように構成される、実施形態437の方法。469.前記絶縁スペーサは、前記第1の光学素子の熱抵抗よりも高い熱抵抗を有する、実施形態468の方法。470.前記光学撮像対物レンズは、前記光学撮像対物レンズの外層の温度を低下させるように構成される冷却要素を備える、実施形態437の方法。471.流体流ユニットを使用して前記浸漬流体を前記基板に分注するステップを更に含む、実施形態437の方法。472.前記流体流ユニットは、約1ミリリットル/秒未満の速度で前記浸漬流体を分注するように構成される、実施形態471の方法。473.容器であって、前記光学撮像対物レンズと前記容器の壁との間に配置されるキャビティを備える容器を用いて前記光学撮像対物レンズを少なくとも部分的に取り囲むステップと、前記光学撮像対物レンズが前記浸漬流体と接触した後に圧力ユニットを使用して前記容器の外側に配置された所定量の前記浸漬流体を前記容器内に引き込むステップとを更に含む、実施形態472の方法。474.前記分注ユニットは、少なくとも毎秒1ナノリットルの速度で前記第1の光学素子と接触する前記浸漬流体を補充するように構成される、実施形態473の方法。475.前記分注ユニットは、前記光学撮像対物レンズを前記浸漬流体と接触させる前に、前記基板に前記浸漬流体を分注するように構成される、実施形態471の方法。476.容器であって、前記光学撮像対物レンズと前記容器の壁との間に配置されるキャビティを備える容器を用いて前記光学撮像対物レンズを少なくとも部分的に取り囲むステップと、前記光学撮像対物レンズが前記浸漬流体と接触した後に圧力ユニットを使用して前記容器の外側に配置された所定量の前記浸漬流体を前記容器内に引き込むステップとを更に含む、実施形態475の方法。477.容器を用いて前記光学撮像対物レンズを少なくとも部分的に取り囲むステップを更に含み、前記容器の表面は前記浸漬流体と界面を成し、前記表面は、前記浸漬流体と界面を成す前記第1の光学素子の表面に対して傾斜している、実施形態437の方法。478.ケーシングを用いて前記第1の光学素子を少なくとも部分的に囲むステップを更に含み、前記ケーシングは前記第1の光学素子に隣接するキャビティを備え、前記キャビティは、前記浸漬流体と界面を成すとともに、前記浸漬流体中の1つ以上の気泡を前記第1の光学素子から離れるように方向付けるべく構成される、実施形態437の方法。479.前記キャビティは、環状である又は前記第1の光学素子を取り囲む、実施形態478の方法。480.前記第1の光学素子が略平坦である、実施形態478の方法。481.前記基板又は前記光学撮像対物レンズに移動ユニットを動作可能に結合し、前記移動ユニットは、前記基板を前記光学撮像対物レンズに対して移動させるように構成される、実施形態437の方法。482.前記移動は、前記基板の平面に対して略垂直な垂直成分を含むベクトル内である、実施形態481の方法。483.前記移動は、前記基板の平面と略平行な水平成分を含むベクトル内である、実施形態481の方法。484.前記移動が直線的である、実施形態481の方法。485.前記移動が非直線的である、実施形態481の方法。486.前記移動ユニットは、前記基板への前記浸漬流体の分注中に前記基板を移動させるように構成される、実施形態481の方法。487.前記光学撮像対物レンズ及び前記移動ユニットに動作可能に結合される1つ以上のコンピュータプロセッサを更に備え、前記1つ以上のコンピュータプロセッサは、(i)前記光学撮像対物レンズによる前記基板の検出中に前記基板を前記光学撮像対物レンズに対して移動させるように前記移動ユニットに指示する、及び、(ii)前記光学撮像対物レンズを使用して前記生物学的検体からの1つ以上の信号を検出するように個別に又は共同でプログラムされる、実施形態481の方法。488.核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、(a)核酸分子の第1のセットが固定されて成る表面を有する前記基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子が、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、ステップと、(b)核酸分子の前記第1のセットを含む前記表面を含む前記基板を、核酸分子の第2のセットと、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも90%が核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる処理表面をもたらすのに十分な条件下で接触させるステップであって、核酸分子の前記第2のセットが前記サンプル核酸分子でない、ステップと、(c)前記処理表面を有する前記基板を少なくとも1時間の期間にわたって保管するステップとを含む、方法。489.(c)に続いて、核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去するステップを更に含む、実施形態488の方法。490.前記除去に続いて、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型(SNP)遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析又はそれらの組合せのために前記表面に固定された核酸分子の前記第1のセットを使用するステップを更に含む、実施形態489の方法。491.核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子が、酵素分解によって前記処理表面から除去される、実施形態489又は490の方法。492.核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子は、化学的又は熱的刺激による変性によって前記処理表面から除去される、実施形態489又は490の方法。493.化学的刺激を使用して、核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去する、実施形態492の方法。494.前記化学的刺激が水酸化ナトリウムを含む、実施形態493の方法。495.前記処理表面の保管中、核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる核酸分子の前記第1のセットの各核酸分子は、他の核酸分子にハイブリダイズされない、実施形態488~494のいずれか1つの方法。496.核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも95%は、核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる、実施形態488~495のいずれか1つの方法。497.前記処理表面は、約18℃~約30℃の温度で保管される、実施形態488~496のいずれか1つの方法。498.前記処理表面は、少なくとも6時間にわたって保管される、実施形態488~497のいずれか一つの方法。499.前記処理表面が少なくとも24時間にわたって補間される、実施形態498の方法。500.前記処理表面が少なくとも2日間にわたって保管される、実施形態499の方法。501.核酸分子の前記第2のセッ
トは、溶液中で前記基板の前記表面に対して与えられる、実施形態488~500のいずれか1つの方法。502.核酸分子の前記第2のセットの各核酸分子は、核酸分子の前記第1のセットの配列に対して実質的に相補的な配列を含む、実施形態488~501のいずれか1つの方法。503.核酸分子の前記第1のセットの配列が少なくとも6塩基を含む、実施形態502の方法。504.核酸分子の前記第1のセットのうちの前記核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で前記表面に固定される、実施形態488~503のいずれか1つの方法。505.前記独立してアドレス可能な位置が略平面である、実施形態504の方法。506.前記独立してアドレス可能な位置が1つ以上のウェルを備える、実施形態504又は505の方法。507.核酸分子の前記第1のセットのうちの前記核酸分子は、所定のパターンにしたがって前記基板の前記表面に固定される、実施形態488~506のいずれか1つの方法。508.前記表面上の核酸分子の前記第1のセットの密度が少なくとも100万分子/mm2である、実施形態488~507のいずれか一つの方法。509.核酸分子の前記第1のセットの各核酸分子が同じ核酸配列を含む、実施形態488~508のいずれか1つの方法。510.核酸分子の前記第1のセットが1つ以上の異なる核酸配列を含む、実施形態488~509のいずれか1つの方法。511.核酸分子の前記第1のセットは、第1の核酸配列を含む核酸分子の第1のサブセットと、第1及び第2の核酸配列が異なる第2の核酸配列を含む核酸分子の第2のサブセットとを含む、実施形態510の方法。512.核酸分子の前記第1のサブセット及び核酸分子の前記第2のサブセットがいずれも第3の核酸配列を含む、実施形態511の方法。513.前記第3の核酸配列がポリ(T)配列を含む、実施形態512の方法。514.核酸分子の前記第2のセットがDNAヌクレオチドを含む、実施形態488~513のいずれか1つの方法。515.核酸分子の前記第2のセットがRNAヌクレオチドを含む、実施形態488~513のいずれか1つの方法。516.核酸分子の前記第2のセットがRNAヌクレオチドとDNAヌクレオチドとの混合物を含む、実施形態488~513のいずれか1つの方法。517.核酸分子の前記第2のセットの各核酸分子が少なくとも6塩基を含む、実施形態488~516のいずれか1つの方法。518.前記基板の前記表面が略平面である、実施形態488~517のいずれか1つの方法。519.前記基板は、それに固定された1つ以上の粒子を備える、実施形態488~518のいずれか1つの方法。520.核酸処理のための方法において、(a)核酸分子の第1のセットが固定されて成る処理表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも90%が、核酸分子の第2のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされ、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子が、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第2のセットが前記サンプル核酸分子ではなく、前記処理基板を有する前記基板が少なくとも1時間の期間にわたって保管される、ステップと、(b)核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去するステップとを含む方法。521.(b)の後に、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型(SNP)遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析、又はそれらの組合せのために前記表面に固定された核酸分子の前記第1のセットを使用するステップを更に含む、実施形態520の方法。522.核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子が、酵素分解によって前記処理表面から除去される、実施形態520又は521の方法。523.核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子は、化学的又は熱的刺激による変性によって前記処理表面から除去される、実施形態520-522のいずれか1つの方法。524.化学的刺激を使用して、核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去する、実施形態523の方法。525.前記化学的刺激が水酸化ナトリウムを含む、実施形態524の方法。526.前記処理表面の保管中、核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる核酸分子の前記第1のセットの各核酸分子は、他の核酸分子にハイブリダイズされない、実施形態520~525のいずれか1つの方法。527.核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも95%は、核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる、実施形態520~526のいずれか1つの方法。528.前記処理表面は、約18℃~約30℃の温度で保管されている、実施形態520~527のいずれか1つの方法。529.前記処理表面は、少なくとも6時間の期間にわたって保管されている、実施形態520~528のいずれか1つの方法。530.前記処理表面が少なくとも24時間の期間にわたって保管されている、実施形態529の方法。531.前記処理表面が少なくとも2日の期間にわたって保管されている、実施形態530の方法。532.核酸分子の前記第2のセットの各核酸分子は、核酸分子の前記第1のセットの配列に対して実質的に相補的な配列を含む、実施形態520~531のいずれか1つの方法。533.核酸分子の前記第1のセットの配列が少なくとも6塩基を含む、実施形態532の方法。534.核酸分子の前記第1のセットのうちの前記核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で前記表面に固定される、実施形態520~533のいずれか1つの方法。535.前記独立してアドレス可能な位置が略平面である、実施形態534の方法。536.前記独立してアドレス可能な位置が1つ以上のウェルを備える、実施形態534又は535の方法。537.核酸分子の前記第1のセットのうちの前記核酸分子は、所定のパターンにしたがって前記基板の前記表面に固定される、実施形態520~536のいずれか1つの方法。538.前記表面上の核酸分子の前記第1のセットの密度が少なくとも100万分子/mm2である、実施形態520~537のいずれか一つの方法。539.核酸分子の前記第1のセットの各核酸分子が同じ核酸配列を含む、実施形態520~538のいずれか1つの方法。540.核酸分子の前記第1のセットが1つ以上の異なる核酸配列を含む、実施形態520~539のいずれか1つの方法。541.核酸分子の前記第1のセットは、第1の核酸配列を含む核酸分子の第1のサブセットと、第1及び第2の核酸配列が異なる第2の核酸配列を含む核酸分子の第2のサブセットとを含む、実施形態540の方法。542.核酸分子の前記第1のサブセット及び核酸分子の前記第2のサブセットがいずれも第3の核酸配列を含む、実施形態541の方法。543.前記第3の核酸配列がポリ(T)配列を含む、実施形態542の方法。544.核酸分子の前記第2のセットがDNAヌクレオチドを含む、実施形態520~543のいずれか1つの方法。545.核酸分子の前記第2のセットがRNAヌクレオチドを含む、実施形態520~543のいずれか1つの方法。546.核酸分子の前記第2のセットがRNAヌクレオチドとDNAヌクレオチドとの混合物を含む、実施形態520~543のいずれか1つの方法。547.核酸分子の前記第2のセットの各核酸分子が少なくとも6塩基を含む、実施形態520~546のいずれか1つの方法。548.前記基板の前記表面が略平面である、実施形態520~547のいずれか1つの方法。549.前記基板は、それに固定された1つ以上の粒子を備える、実施形態520~548のいずれか1つの方法。550.処理表面を備える基板を備えるキットであって、前記処理表面が結合核酸分子の複数の対を備え、前記複数の対のうちの各対は、核酸分子の第2のセットのうちの第2の核酸分子に少なくとも部分的にハイブリダイズされる核酸分子の第1のセットのうちの第1の核酸分子を備え、核酸分子の前記第1のセットが前記表面に固定され、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも90%は、核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子と対にされ、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子は、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子が核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子と対にされないときに1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、キット。551.前記処理表面が少なくとも24時間にわたって保管される、実施形態550のキット。552.前記処理表面が少なくとも2日間にわたって保管される、実施形態551のキット。553.前記処理表面の保管中、前記複数の対の前記各対中の核酸分子の前記第1のセットのうちの各核酸分子は、他の核酸分子にハイブリダイズしない、実施形態550~552のいずれか1つのキット。554.前記処理表面から第2の核酸分子を除去するように構成される化学的刺激を更に含む、実施形態550~553のいずれか1つのキット。555.前記化学的刺激が水酸化ナトリウムを含む、実施形態554のキット。556.核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも95%は、核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子に少なくとも部分的にハイブリダイズされる、実施形態550~555のいずれか1つのキット。557.前記処理表面が約18℃~約30℃の温度で保管される、実施形態550~556のいずれか1つのキット。558.前記第2の核酸分子は、前記第1の核酸分子の配列に対して実質的に相補的な配列を備える、実施形態550~557のいずれか1つのキット。559.前記第1の核酸分子の前記配列が少なくとも6個の塩基を含む、実施形態558のキット。560.前記第2の核酸分子の前記配列が少なくとも6個の塩基を含む、実施形態558又は559のキット。561.前記第1の核酸分子及び前記第2の核酸分子が同じ数のヌクレオチドを含む、実施形態550~560のいずれか1つのキット。562.前記第1の核酸分子及び前記第2の核酸分子が異なる数のヌクレオチドを含む、実施形態550~561のいずれか1つのキット。563.核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子は、独立してアドレス可能な位置で前記表面に固定される、実施形態550~562のいずれか1つのキット。564.前記独立してアドレス可能な位置が略平面である、実施形態563のキット。565.前記独立してアドレス可能な位置が1つ以上のウェルを備える、実施形態563又は564のキット。566.前記表面上の核酸分子の前記第1のセットの密度が少なくとも100万分子/mm2である、実施形態550~565のいずれか1つのキット。567.核酸分子の前記第1のセットのうちの各核酸分子が同じ核酸配列を含む、実施形態550~566のいずれか1つのキット。568.核酸分子の前記第1のセットが1つ以上の異なる核酸配列を含む、実施形態550~567のいずれか1つのキット。569.核酸分子の前記第1のセットは、第1の核酸配列を含む核酸分子の第1のサブセットと、第2の核酸配列を含む核酸分子の第2のサブセットとを含み、第1及び第2の核酸配列が異なる、実施形態568のキット。570.核酸分子の前記第1のサブセット及び核酸分子の前記第2のサブセットがいずれも第3の核酸配列を含む、実施形態569のキット。571.前記第3の核酸配列がポリ(T)配列を含む、実施形態570のキット。572.核酸分子の前記第2のセットがDNAヌクレオチドを含む、実施形態550~571のいずれか1つのキット。573.核酸分子の前記第2のセットがRNAヌクレオチドを含む、実施形態550~571のいずれか1つのキット。574.核酸分子の前記第2のセットがRNAヌクレオチドとDNAヌクレオチドとの混合物を含む、実施形態550~571のいずれか1つのキット。575.核酸分子の前記第2のセットのうちの各核酸分子が少
なくとも6塩基を含む、実施形態550~574のいずれか1つのキット。576.前記基板の前記表面が略平面である、実施形態550~575のいずれか1つのキット。577.前記基板の前記表面が複数のウェルを備える、実施形態550~576のいずれか1つのキット。578.前記基板は、それに固定された1つ以上の粒子を備える、実施形態550~577のいずれか1つのキット。579.核酸分子の第1のセットが固定されて成る表面を備える基板を備える、キットであって、核酸分子の前記第1のセットは、1つ以上の第1の核酸分子であって、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成される、1つ以上の第1の核酸分子と、核酸分子の第2のセットを含む溶液とを備え、核酸分子の前記第2のセットが1つ以上の第2の核酸分子を含み、該1つ以上の第2の核酸分子が前記サンプル核酸分子ではなく、核酸分子の前記第2のセットは、前記溶液を前記表面と接触させる際に前記1つ以上の第1の核酸分子の少なくとも70%が核酸分子の前記第2のセットのうちの第2の核酸分子に結合して結合核酸分子の1つ以上の対を生成するように選択され、前記1つ以上の対の各対は、(i)核酸分子の前記第1のセットのうちの第1の核酸分子及び核酸分子の前記第2のセットのうちの第2の核酸分子、及び、(ii)実質的に相補的な配列のセクションを備える、キット。580.前記表面から第2の核酸分子を除去するように構成される化学的刺激を更に含む、実施形態579のキット。581.前記化学的刺激が水酸化ナトリウムを含む、実施形態580のキット。582.前記溶液を前記表面と接触させると、核酸分子の前記第1のセットのうちの前記1つ以上の第1の核酸分子の少なくとも90%が、核酸分子の前記第2のセットのうちの第2の核酸分子に結合する、実施形態579~581のいずれか1つのキット。583.前記1つ以上の対の各対における核酸分子の前記第1のセットのうちの各核酸分子が他の核酸分子にハイブリダイズしない、実施形態579~582のいずれか1つのキット。584.前記1つ以上の対の各対の実質的に相補的な配列の前記セクションが、前記1つ以上の第1の核酸分子のうちの第1の核酸分子の第1の配列と、前記1つ以上の第2の核酸分子のうちの第2の核酸分子の第2の配列とを含み、第1の配列が前記第2の配列に対して実質的に相補的である、実施形態579~583のいずれか1つのキット。585.前記第1の配列及び前記第2の配列がそれぞれ約6~20塩基を含む、実施形態584のキット。586.前記1つ以上の第1の核酸分子のうちの1つの第1の核酸分子及び前記1つ以上の第2の核酸分子のうちの1つの第2の核酸分子が同じ数のヌクレオチドを有する、実施形態579~585のいずれか1つのキット。587.前記1つ以上の第1の核酸分子のうちの1つの第1の核酸分子及び前記1つ以上の第2の核酸分子のうちの1つの第2の核酸分子が異なる数のヌクレオチドを有する、実施形態579~586のいずれか1つのキット。588.核酸分子の前記第1のセットが、独立してアドレス可能な位置で前記表面に固定される、実施形態579~587のいずれか1つのキット。589.前記独立してアドレス可能な位置が略平面である、実施形態588のキット。590.前記独立してアドレス可能な位置が1つ以上のウェルを備える、実施形態588又は589のキット。591.核酸分子の前記第1のセットは、所定のパターンにしたがって前記表面に固定される、実施形態579~590のいずれか1つのキット。592.前記表面上の核酸分子の前記第1のセットの密度が少なくとも100万分子/mm2である、実施形態579~591のいずれか1つのキット。593.核酸分子の前記第1のセットが1つ以上の異なる核酸配列を含む、実施形態579~592のいずれか1つのキット。594.核酸分子の前記第1のセットは、第1の核酸配列を含む核酸分子の第1のサブセットと、第2の核酸配列を含む核酸分子の第2のサブセットとを含み、第1の核酸配列と第2の核酸配列とが異なる、実施形態593のキット。595.核酸分子の前記第1のサブセット及び核酸分子の前記第2のサブセットがいずれも第3の核酸配列を含む、実施形態594のキット。596.前記第3の核酸配列がポリ(T)配列を含む、実施形態595のキット。597.核酸分子の前記第2のセットがDNAヌクレオチドを含む、実施形態579~596のいずれか1つのキット。598.核酸分子の前記第2のセットがRNAヌクレオチドを含む、実施形態579~596のいずれか一項のキット。599.核酸分子の前記第2のセットがRNAヌクレオチドとDNAヌクレオチドとの混合物を含む、実施形態579~596のいずれか一項のキット。600.核酸分子の前記第2のセットのうちの各核酸分子が少なくとも6塩基を含む、実施形態579~599のいずれか1つのキット。601.前記基板の前記表面が略平面である、実施形態579~600のいずれか1つのキット。602.前記基板の前記表面が複数のウェルを備える、実施形態579~601のいずれか1つのキット。603.前記基板は、それに固定された1つ以上の粒子を備える、実施形態579~602のいずれか1つのキット。604.核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、(a)核酸分子の第1のセットが固定されて成る表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子が、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第1のセットのうちの各核酸分子が第1の核酸配列及び第2の核酸配列を備え、第2の核酸配列が前記第1の核酸配列に対して実質的に相補的である、ステップと、(b)固定ヘアピン分子をもたらすべく、前記表面を、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の前記第1の核酸配列を前記核酸分子の前記第2の核酸配列に結合するのに十分な条件に供することによって処理表面を生成するステップと、(c)前記処理表面を有する前記基板を少なくとも1時間の期間にわたって保管するステップとを含む方法。605.(c)に続いて、前記固定ヘアピン分子の前記第1の配列から前記第2の配列を分離するステップを更に含む、実施形態604の方法。606.前記分離は、化学的又は熱的刺激を使用した酵素的分解又は変性を含む実施形態605の方法。607.前記化学的刺激が水酸化ナトリウムを含む、実施形態606の方法。608.前記分離に続いて、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型(SNP)遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析、又はそれらの組合せのために前記表面に固定された核酸分子の前記第1のセットを使用するシステムを更に含む、実施形態605~607のいずれか1つの方法。609.核酸分子の前記第1のセットのうちの各核酸分子が切断可能な塩基を含み、前記切断可能な塩基が前記核酸分子の前記第1の配列と前記第2の配列との間に配置される、実施形態605~608のいずれか1つの方法。610.前記固定ヘアピン分子の前記第1の配列から前記第2の配列を分離した後、前記切断可能な塩基で前記核酸分子を切断し、それにより、前記表面から前記核酸分子の前記第2の配列を除去するステップを更に含む、実施形態609の方法。611.前記処理表面の保管中に、核酸分子の前記第1のセットのうちの各核酸分子が他の核酸分子にハイブリダイズしない、実施形態604~610のいずれか1つの方法。612.前記処理表面の保管中、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも70%が固定ヘアピン分子として存在する、実施形態604~611のいずれか1つの方法。613.前記処理表面が約18℃~約30℃の温度で保管される、実施形態604~612のいずれか1つの方法。614.前記処理表面が少なくとも6時間にわたって保管される、実施形態604~613のいずれか1つの方法。615.前記処理表面が少なくとも24時間にわたって保管される、実施形態614の方法。616.前記第1の配列及び前記第2の配列がそれぞれ少なくとも6個の塩基を含む、実施形態604~615のいずれか1つの方法。617.核酸分子の前記第1のセットのうちの前記核酸分子が、独立してアドレス可能な位置で前記表面に固定される、実施形態604~616のいずれか1つの方法。618.前記独立してアドレス可能な位置が略平面である、実施形態617の方法。619.前記独立してアドレス可能な位置が1つ以上のウェルを備える、実施形態617又は618の方法。620.前記表面上の核酸分子の前記第1のセットの密度が少なくとも100万分子/mm2である、実施形態604~619のいずれか1つの方法。621.核酸分子の前記第1のセットが1つ以上の異なる核酸配列を含む、実施形態604~620のいずれか1つの方法。622.核酸分子の前記第1のセットは、前記第1の核酸配列及び前記第2の核酸配列を含む核酸分子の第1のサブセットと、第3の核酸配列及び第4の核酸配列を含む核酸分子の第2のサブセットとを含み、前記第3の核酸配列が前記第4の核酸配列に対して実質的に相補的であり、前記第1の核酸配列が前記第3及び第4の核酸配列とは異なる、実施形態621の方法。623.核酸分子の前記第1のサブセット及び核酸分子の前記第2のサブセットとがいずれも第5の核酸配列を含む、実施形態622の方法。624.前記第5の核酸配列がポリ(T)配列を含む、実施形態623の方法。625.前記基板の前記表面が略平面である、実施形態604~624のいずれか1つの方法。626.前記基板の前記表面が複数のウェルを備える、実施形態604~625のいずれか1つの方法。627.前記基板が、それに固定された1つ以上の粒子を備える、実施形態604~626のいずれか1つの方法。628.核酸分子でコーティングされた表面を備える基板を保管するための方法において、(a)核酸分子の第1のセットが固定されて成る表面を有する基板を用意するステップであって、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子が、1つ以上の核酸サンプルに由来するサンプル核酸分子を捕捉するように構成され、核酸分子の前記第1のセットのうちの前記核酸分子の各核酸分子が第1の核酸配列を含む、ステップと、(b)核酸分子の第2のセットを用意するステップであって、核酸分子の前記第2のセットのうちの各核酸分子が、前記第1の核酸配列に対して実質的に相補的な第2の核酸配列を備え、核酸分子の前記第2のセットが前記サンプル核酸分子ではない、ステップと、(c)核酸分子の前記第1のセットを備える前記表面を核酸分子の前記第2のセットと接触させて、核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも70%が核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる処理表面を生成するステップと、(d)前記処理表面を少なくとも1時間にわたって保管するステップであって、核酸分子の前記第2のセットのうちの1つの核酸分子にハイブリダイズされる核酸分子の前記第1のセットのうちのそれぞれの核酸分子ごとに、前記第1の核酸配列が前記第2の核酸配列にハイブリダイズされ、前記第2の核酸配列にハイブリダイズされる前記第1の核酸配列が約40℃~60℃の間で少なくとも部分的に変性する、ステップとを含む方法。629.前記第2の核酸配列にハイブリダイズされる前記第1の核酸配列が約50℃~60℃の間で少なくとも部分的に変性する、実施形態628の方法。630.(d)に続いて、核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去するステップを更に含む、実施形態628又は629の方法。631.前記除去に続いて、ハイブリダイゼーション捕捉、一塩基多型(SNP)遺伝子タイピング、配列決定ライブラリ捕捉、核酸分子の合成、表面上増幅、核酸分子もしくはその誘導体の下流処理もしくは分析又はそれらの組合せのために前記表面に固定された核酸分子の前記第1のセットを使
用するステップを更に含む、実施形態630の方法。632.核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子が、酵素分解によって前記処理表面から除去される、実施形態630又は631の方法。633.核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子は、化学的又は熱的刺激による変性によって前記処理表面から除去される、実施形態630又は631の方法。634.前記第2の核酸配列にハイブリダイズされた前記第1の核酸配列を変性させることによって、核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子が前記処理表面から除去される、実施形態633の方法。635.核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子は、前記処理表面を約40℃~60℃に加熱することによって前記処理表面から除去される、実施形態633又は634の方法。636.核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子が、前記処理表面と接触している溶液を約40℃~60℃に加熱することによって前記処理表面から除去される、実施形態633~635のいずれか1つの方法。637.核酸分子の前記第2のセットのうちの前記核酸分子を前記処理表面から除去するために化学的刺激が使用される、実施形態633~636のいずれか1つの方法。638.前記化学的刺激が水酸化ナトリウムを含む、実施形態637の方法。639.前記処理表面の保管中、核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる核酸分子の前記第1のセットの各核酸分子は、他の核酸分子にハイブリダイズされない、実施形態628~638のいずれか1つの方法。640.核酸分子の前記第1のセットのうちの核酸分子の少なくとも90%は、核酸分子の前記第2のセットのうちの核酸分子にハイブリダイズされる、実施形態628~639のいずれか1つの方法。641.前記処理表面は、約18℃~約30℃の温度で保管される、実施形態628~640のいずれか1つの方法。642.前記処理表面は、少なくとも6時間にわたって保管される、実施形態628~641のいずれか一つの方法。643.前記処理表面が少なくとも24時間にわたって保管される、実施形態642の方法。644.前記処理表面が少なくとも2日間にわたって保管される、実施形態643の方法。645.核酸分子の前記第2のセットが溶液中で前記表面に与えられる、実施形態628~644のいずれか1つの方法。646.前記第1の核酸配列及び前記第2の核酸配列がそれぞれ少なくとも6個の塩基を含む、実施形態628~645のいずれか1つの方法。647.核酸分子の前記第1のセットの所定の核酸分子及び核酸分子の前記第2のセットの所定の核酸分子が同じ数のヌクレオチドを含む、実施形態628~646のいずれか1つの方法。648.核酸分子の前記第1のセットの所定の核酸分子及び核酸分子の前記第2のセットの所定の核酸分子が異なる数のヌクレオチドを含む、実施形態628~647のいずれか1つの方法。649.核酸分子の前記第1のセットは、独立してアドレス可能な位置で前記表面に固定される、実施形態628~648のいずれか1つの方法。650.前記独立してアドレス可能な位置が略平面である、実施形態649の方法。651.前記独立してアドレス可能な位置が1つ以上のウェルを備える、実施形態649又は650の方法。652.核酸分子の前記第1のセットは、所定のパターンにしたがって前記表面に固定される、実施形態628~651のいずれか1つの方法。653.前記表面上の核酸分子の前記第1のセットの密度が少なくとも100万分子/mm2である、実施形態628~652のいずれか1つの方法。654.核酸分子の前記第1のセットが1つ以上の異なる核酸配列を含む、実施形態628~653のいずれか1つの方法。655.核酸分子の前記第1のセットは、前記第1の核酸配列を含む核酸分子の第1のサブセットと、第3の核酸配列を含む核酸分子の第2のサブセットとを含み、第1及び第3の核酸配列が異なる、実施形態654の方法。656.核酸分子の前記第1のサブセット及び核酸分子の前記第2のサブセットとがいずれも第4の核酸配列を含む、実施形態655の方法。657.前記第4の核酸配列がポリ(T)配列を含む、実施形態656の方法。658.核酸分子の前記第2のセットがDNAヌクレオチドを含む、実施形態628~657のいずれか1つの方法。659.核酸分子の前記第2のセットがRNAヌクレオチドを含む、実施形態628~657のいずれか1つの方法。660.核酸分子の前記第2のセットがRNAヌクレオチドとDNAヌクレオチドとの混合物を含む、実施形態628~657のいずれか1つの方法。661.核酸分子の前記第2のセットの各核酸分子が少なくとも6塩基を含む、実施形態628~660のいずれか1つの方法。662.前記基板の前記表面が略平面である、実施形態628~661のいずれか1つの方法。663.前記基板の前記表面が複数のウェルを備える、実施形態628~662のいずれか1つの方法。664.前記基板が、それに固定された1つ以上の粒子を備える、実施形態628~663のいずれか1つの方法。665.検体を検出又は分析するための方法において、(a)中心軸を備える開放基板を用意するステップであって、前記開放基板が、前記開放基板に隣接して固定された検体のアレイを備え、検体の前記アレイのうちの少なくとも1つの検体がプローブに結合される、ステップと、(b)検出器システムを使用して前記開放基板の非線形走査を実行し、前記結合プローブからの少なくとも1つの信号又は信号変化を検出するステップであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第1の領域及び第2の領域を備え、前記第1の領域及び前記第2の領域が、(i)検体の前記アレイの異なるサブセットを備え、(ii)前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、(iii)前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第1の領域に配置され、前記開放基板と(i)前記ラインスキャンカメラ及び(ii)前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、ステップとを含む方法。666.前記照射領域は、最大で約2ミリメートルの最大寸法を有する、実施形態665の方法。667.前記照射領域は、最大で約0.5ミリメートルの最大幅を有する、実施形態665又は666の方法。668.前記ラインスキャンカメラが時間遅延積分ラインスキャンカメラである、実施形態665~667のいずれか1つの方法。669.前記照明源がレーザを備える、実施形態665~668のいずれか1つの方法。670.前記レーザが連続波レーザである、実施形態669の方法。671.前記検出器システムは、前記レーザによって放射された光ビームの形状を変化させるように構成される光学素子を備える、実施形態669又は670の方法。672.前記光学素子が円柱レンズを備える、実施形態671の方法。673.前記照明源が発光ダイオードを備える、実施形態665~668のいずれか1つの方法。674.(b)の間、前記開放基板が回転している、実施形態665~673のいずれか1つの方法。675.(b)の間、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが静止している、実施形態674の方法。676.(b)の間、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが回転している、実施形態674の方法。677.(b)の間、前記照射領域が回転している、実施形態675又は676の方法。678.(b)の間、前記照射領域が前記ラインスキャンカメラと同じ速度で回転している、実施形態677の方法。679.(b)の間、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが前記開放基板を横切って径方向に並進する、実施形態674の方法。680.(b)の間、前記照射領域が前記開放基板を横切って径方向に並進する、実施形態674又は679の方法。681.(b)の間、前記開放基板が静止している、実施形態665~673のいずれか1つの方法。682.(b)の間、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが回転している、実施形態681の方法。683.(b)の間、前記照射領域が回転している、実施形態681又は682の方法。684.(b)の間、前記照明領域が前記ラインスキャンカメラと同じ速度で回転している、実施形態683の方法。685.(b)の間、前記ラインスキャンカメラが静止している、実施形態681の方法。686.(b)の間、前記検出器システムの前記照射領域が回転している、実施形態685の方法。687.前記検出器システムがプリズムを更に備え、前記プリズムが(b)の間に回転している、実施形態665~686のいずれか1つの方法。688.前記検出器システムは、前記ラインスキャンカメラを使用して前記照射領域からの信号を検出するように構成される、実施形態665~687のいずれか1つの方法。689.検体の前記アレイは、更なるプローブに結合される第2の検体を含み、更なるプローブが前記開放基板の前記第2の領域に配置され、(b)の間に、少なくとも1つの信号又は信号変化が、前記結合プローブから検出される前記少なくとも1つの信号又は信号変化と同時に、前記更なるプローブから検出される、実施形態665~688のいずれか1つの方法。690.前記検出器システムは、走査領域内の前記中心軸に対する前記アレイの異なる径方向位置における速度差を補償する、実施形態665~689のいずれか1つの方法。691.前記検出器システムは、前記開放基板に沿った走査方向を実質的に横断するアナモフィック拡大勾配を有する光学撮像システムを備え、前記アナモフィック拡大勾配は、前記走査方向に対して略垂直な接線速度差を少なくとも部分的に補償する、実施形態665~690のいずれか1つの方法。692.(b)は、前記2つ以上の領域における接線速度差を少なくとも部分的に補償するために、前記開放基板上の2つ以上の領域を2つ以上の異なる走査速度でそれぞれ読み取ることを含む、実施形態665~691のいずれか1つの方法。693.(b)は、前記少なくとも1つの信号又は信号変化を検出するために、前記検出器システム及び前記開放基板と光学的に連通する浸漬対物レンズを使用することを更に含み、前記浸漬対物レンズは、前記開放基板と接触している流体と接触している、実施形態665~692のいずれか1つの方法。694.前記流体が容器内にあり、前記浸漬対物レンズ及び前記開放基板に接触する前記流体の少なくとも一部を保持するために、前記容器の1つ以上の表面の疎水性を調節するために電界が使用される、実施形態693の方法。695.検体の前記アレイが核酸分子を含み、前記複数のプローブが蛍光標識ヌクレオチドを含み、前記蛍光標識ヌクレオチドの少なくとも1つの蛍光標識ヌクレオチドがヌクレオチド相補性結合を介して前記核酸分子の少なくとも1つの核酸分子に結合する、実施形態665~694のいずれか1つの方法。696.前記開放基板が略平面である、実施形態665~695のいずれか1つの方法。697.検体の前記アレイの検体が、1つ以上のバインダを介して前記開放基板に隣接して固定される、実施形態665~696のいずれか1つの方法。698.前記開放基板が少なくとも10万個のバインダを備え、前記少なくとも10万個のバインダのうちの1つのバインダが、前記開放基板に隣接して固定された検体の前記アレイのうちの1つの検体を固定する、実施形態665~697のいずれか1つの方法。699.前記検体のアレイのうちの1つの検体がビーズに結合され、前記ビーズが前記開放基板に固定される、実施形態665~698のいずれか1つの方法。700.検体の前記アレイのうちの1つの検体が核酸分子を含む、実施形態665~699のいずれか1つの方法。701.前記複数のプローブが複数のオリゴヌクレオチド分子を含む、実施形態665~700のいずれか1つの方法。702.前記複数のプローブが複数のヌクレオチド又はその類似体を含む、実
施形態665~700のいずれか1つの方法。703.検体検出又は分析のための装置において、検体のアレイが隣接して固定された開放基板を受けるように構成されるハウジングであって、検体の前記アレイのうちの少なくとも1つの検体がプローブに結合される、ハウジングと、検出器システムであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第1の領域及び第2の領域を備え、前記第1の領域及び前記第2の領域が、(i)固定された検体の前記アレイのサブセットを備え、(ii)前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、(iii)前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第1の領域に配置され、前記検出器システムが、前記開放基板の非線形走査を実行するとともに前記開放基板の前記第1の領域で前記結合プローブからの少なくとも1つの信号又は信号変化を検出するようにプログラムされ、前記開放基板と(i)前記ラインスキャンカメラ及び(ii)前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、検出器システムとを備える装置。704.前記照射領域は、最大で約2ミリメートルの最大寸法を有する、実施形態703の装置。705.前記照射領域は、最大で約0.5ミリメートルの最大幅を有する、実施形態703又は704の装置。706.走査領域内の前記中心軸に対する前記アレイの異なる径方向位置における速度差を補償するように前記検出器システムに指示するべくプログラムされるプロセッサを更に備える、実施形態703~705のいずれか1つの装置。707.前記プロセッサは、前記2つ以上の領域における接線速度差を少なくとも部分的に補償するために、2つ以上の異なる走査速度でそれぞれ前記開放基板上の2つ以上の領域を走査するように前記検出器システムに指示するべくプログラムされる、実施形態706の装置。708.前記開放基板に沿って走査方向を実質的に横断するアナモフィック拡大勾配を生成するように構成される1つ以上の光学素子を更に備え、前記アナモフィック拡大勾配は、前記走査方向に対して略垂直な接線速度差を少なくとも部分的に補償する、実施形態703~707のいずれか1つの装置。709.前記中心軸に対する異なる撮像された径方向位置を補償するために前記アナモフィック倍率勾配を調整するようにプログラムされるプロセッサを更に備える、実施形態708の装置。710.前記ラインスキャンカメラが時間遅延積分ラインスキャンカメラである、実施形態703~709のいずれか1つの装置。711.前記照明源がレーザを備える、実施形態703~710のいずれか1つの装置。712.前記レーザが連続波レーザである、実施形態711の装置。713.前記検出器システムは、前記レーザによって放出される光ビームの形状を変化させるように構成される光学素子を備える、実施形態711又は712の装置。714.前記光学素子が円柱円柱レンズを備える、実施形態713の装置。715.前記照明源が発光ダイオードを備える、実施形態703~710のいずれか1つの装置。716.前記検出器システム及び前記回転ユニットは、前記装置の異なる領域に配置される、実施形態703~715のいずれか1つの装置。717.前記検出器システム又はその要素を回転させるように構成される回転ユニットを更に備え、前記検出器システムは、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが回転している間に前記結合プローブからの前記少なくとも1つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態703~716のいずれか1つの装置。718.前記検出器システムは、前記検出器システムの前記照射領域が回転している間に前記結合プローブからの前記少なくとも1つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態717の装置。719.前記検出器システムは、前記ラインスキャンカメラ及び前記照射領域が同じ速度で回転している間に前記結合プローブからの前記少なくとも1つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態718の装置。720.前記検出器システムは、前記開放基板が静止している間に前記結合プローブからの前記少なくとも1つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態703~719のいずれか1つの装置。721.前記検出器システムは、前記開放基板が回転している間に前記結合プローブからの前記少なくとも1つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態703~719のいずれか1つの装置。722.前記検出器システムは、前記ラインスキャンカメラが前記開放基板を横切って径方向に並進する間に前記結合プローブからの前記少なくとも1つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態703~716のいずれか1つの装置。723.前記検出器システムは、前記照射領域が前記開放基板を横切って径方向に並進する間に前記結合プローブからの前記少なくとも1つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態722の装置。724.前記検出器システムがプリズムを更に備え、前記検出器システムは、前記プリズムが回転している間に前記結合プローブからの前記少なくとも1つの信号を検出するようにプログラムされる、実施形態703~716のいずれか1つの装置。725.前記検出器システム及び前記開放基板と光学的に連通する浸漬浸漬対物レンズを更に備え、前記浸漬対物レンズは、前記開放基板と接触する流体と接触するように構成される、実施形態703~724のいずれか1つの装置。726.前記流体を保持するように構成される容器と、前記浸漬対物レンズ及び前記開放基板に接触する前記流体の少なくとも一部を保持するために前記容器の1つ以上の表面の疎水性を調整するように構成される電界印加ユニットとを更に備える、実施形態725の装置。727.前記浸漬対物レンズが第1の環境を第2の環境から分離し、前記第1の環境及び前記第2の環境が異なる動作条件を有する、実施形態725又は726の装置。728.前記浸漬対物レンズは、前記第1の環境と前記第2の環境との間にシールを形成する、実施形態727の装置。729.前記開放基板が略平面である、実施形態703~728のいずれか1つの装置。730.検体の前記アレイのうちの1つの検体が、1つ以上のバインダを介して前記開放基板に隣接して固定される、実施形態703~729のいずれか1つの装置。731.前記開放基板が少なくとも10万個のバインダを備え、前記少なくとも10万個のバインダのうちの1つのバインダが、前記開放基板に隣接して固定された検体の前記アレイのうちの1つの検体を固定する、実施形態703~730のいずれか1つの装置。732.検体の前記アレイのうちの1つの検体がビーズに結合され、前記ビーズが前記開放基板に固定される、実施形態703~731のいずれか1つの装置。733.検体の前記アレイのうちの1つの検体が核酸分子を含む、実施形態703~732のいずれか1つの装置。734.前記複数のプローブが複数のオリゴヌクレオチド分子を含む、実施形態703~733のいずれか1つの装置。735.前記複数のプローブが複数のヌクレオチド又はその類似体を含む、実施形態703~733のいずれか1つの装置。736.実行されるときに1つ以上のコンピュータプロセッサに検体を検出又は分析するための方法を実施させる、持続性命令が記憶されて成るコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、中心軸周りに開放基板を用意するステップであって、前記開放基板が、前記開放基板に隣接して固定された検体のアレイを備え、検体の前記アレイのうちの少なくとも1つの検体がプローブに結合される、ステップと、検出器システムを使用して前記開放基板の非線形走査を実行し、前記結合プローブからの少なくとも1つの信号又は信号変化を検出するステップであって、前記検出器システムがラインスキャンカメラ及び照明源を備え、前記照明源が、前記開放基板上に照射領域を生成するように構成され、前記開放基板が第1の領域及び第2の領域を備え、前記第1の領域及び前記第2の領域が、(i)検体の前記アレイの異なるサブセットを備え、(ii)前記中心軸に対して前記開放基板の異なる径方向位置にあり、及び、(iii)前記検出器システムによって空間的に分解され、前記結合プローブが前記開放基板の前記第1の領域に配置され、前記開放基板と(i)前記ラインスキャンカメラ及び(ii)前記照射領域の一方又は両方との間の相対的な非直線動作中に前記非線形走査が実行される、ステップとを含む、コンピュータ可読媒体。737.前記ラインスキャンカメラが時間遅延積分ラインスキャンカメラである、実施形態736のコンピュータ可読媒体。738.前記照明源がレーザを備える、実施形態736又は737のコンピュータ可読媒体。739.前記レーザが連続波レーザである、実施形態738のコンピュータ可読媒体。740.前記検出器システムは、前記レーザによって放出される光ビームの形状を変化させるように構成される光学素子を備える、実施形態738又は739のコンピュータ可読媒体。741.前記光学素子が円柱レンズを備える、実施形態740のコンピュータ可読媒体。742.前記照明源が発光ダイオードを備える、実施形態736又は737のコンピュータ可読媒体。743.前記検出中、前記開放基板が静止している、実施形態736~742のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。744.前記検出中、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが回転している、実施形態743のコンピュータ可読媒体。745.前記検出中、前記照射領域が回転している、実施形態744のコンピュータ可読媒体。746.前記検出中、前記照射領域が前記ラインスキャンカメラと同じ速度で回転している、実施形態745のコンピュータ可読媒体。747.前記検出中、前記ラインスキャンカメラが前記開放基板を横切って径方向に並進する、実施形態743のコンピュータ可読媒体。748.前記検出中、前記照射領域が前記開放基板を横切って径方向に並進する、実施形態747のコンピュータ可読媒体。749.前記検出中、前記開放基板が回転している、実施形態736~742のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。750.前記検出中、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが静止している、実施形態749のコンピュータ可読媒体。751.前記検出中、前記検出器システムの前記照射領域が回転している、実施形態750のコンピュータ可読媒体。752.前記検出中、前記検出器システムの前記ラインスキャンカメラが回転している、実施形態749のコンピュータ可読媒体。753.前記検出中、前記照射領域が回転している、実施形態752のコンピュータ可読媒体。754.前記検出中、前記照射領域が前記ラインスキャンカメラと同じ速度で回転している、実施形態753のコンピュータ可読媒体。755.前記検出中、前記ラインスキャンカメラが前記開放基板を横切って径方向に並進する、実施形態749のコンピュータ可読媒体。756.前記検出中、前記照射領域が前記開放基板を横切って径方向に並進する、実施形態755のコンピュータ可読媒体。757.前記検出器システムがプリズムを更に備え、前記プリズムが前記検出中に回転される、実施形態736~756のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。758.前記検出器システムは、前記ラインスキャンカメラを使用して前記照射領域からの信号を検出するように構成される、実施形態736~757のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。759.前記検出器システムは、走査領域内の前記中心軸に対する前記アレイの異なる径方向位置における速度差を補償する、実施形態736~758のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。760.前記検出器システムは、前記開放基板に沿って走査方向を実質的に横断するアナモフィック拡大勾配を有する光学撮像システムを備え、前記アナモフィック拡大勾配は、前記走査方向に対して略垂直な接線速度差を少なくとも部分的に補償する、実施形態736~759のいずれか
1つのコンピュータ可読媒体。761.前記検出は、前記2つ以上の領域における接線速度差を少なくとも部分的に補償するために、前記開放基板上の2つ以上の領域を2つ以上の異なる走査速度でそれぞれ読み取ることを含む、実施形態736~760のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。762.前記検出は、前記少なくとも1つの信号又は信号変化を検出するために、前記検出器システム及び前記開放基板と光学的に連通している浸漬対物レンズを使用することを更に含み、前記浸漬対物レンズは、前記開放基板と接触している流体と接触している、実施形態736~761のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。763.前記流体が容器内にあり、前記浸漬対物レンズ及び前記開放基板に接触する前記流体の少なくとも一部を保持するために、前記容器の1つ以上の表面の疎水性を調整するために電界が使用される、実施形態762のコンピュータ可読媒体。764.検体の前記アレイが核酸分子を含み、前記複数のプローブが蛍光標識ヌクレオチドを含み、前記蛍光標識ヌクレオチドの少なくとも1つの蛍光標識ヌクレオチドがヌクレオチド相補性結合を介して前記核酸分子の少なくとも1つの核酸分子に結合する、実施形態736~763のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。765.前記開放基板が略平面である、実施形態736~764のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。766.検体の前記アレイのうちの1つの検体が、1つ以上のバインダを介して前記開放基板に隣接して固定される、実施形態736~765のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。767.前記開放基板が少なくとも10万個のバインダを備え、前記少なくとも10万個のバインダのうちの1つのバインダが、前記開放基板に隣接して固定された検体のアレイのうちの1つの検体を固定する、実施形態736~766のいずれか一つのコンピュータ可読媒体。768.検体の前記アレイのうちの1つの検体がビーズに結合され、前記ビーズが前記開基板に固定される、実施形態736~767のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。769.検体の前記アレイのうちの1つの検体が核酸分子を含む、実施形態736~768のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。770.前記複数のプローブが複数のオリゴヌクレオチド分子を含む、実施形態736~769のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。771.前記複数のプローブが複数のヌクレオチド又はその類似体を含む、実施形態736~769のいずれか1つのコンピュータ可読媒体。
Further Numbered Embodiments
The following embodiments list non-limiting permutations of combinations of features disclosed herein. Other permutations of combinations of features are also contemplated. In particular, each of these numbered embodiments is considered dependent or related to all preceding or succeeding numbered embodiments, regardless of their listed order. 1. A method for sequencing nucleic acid molecules, comprising: a. providing an array of nucleic acid molecules on an uncoated surface; b. dispersing a layer of solution over the uncoated surface at a rate of at least 1 nanoliter/second as measured at a temperature of 25 degrees Celsius, the solution comprising a reagent comprising at least one nucleotide that incorporates into a growing nucleic acid strand that is complementary to a nucleic acid molecule of the nucleic acid molecule array; and c. detecting one or more signals indicative of the nucleotide that is incorporated into the growing nucleic acid strand. 2. The method of embodiment 1, wherein the uncoated surface is exposed to the atmosphere. 3. The method of embodiment 1 or 2, wherein the layer comprises a first surface and a second surface, the first surface contacting the uncoated surface and the second surface contacting a gas. 4. The method of any one of embodiments 1 to 3, wherein the uncoated surface is not a flow cell. 5. The method of any one of embodiments 1 to 4, wherein the uncoated surface does not have a surface facing the uncoated surface. 6. The method of any one of embodiments 1 to 5, wherein the uncoated surface is substantially planar. 7. The method of any one of embodiments 1 to 6, wherein the layer has a thickness on the uncoated surface of less than about 100 micrometers (μm). 8. The method of any one of embodiments 1 to 7, wherein (b) comprises dispersing the solution on the uncoated surface throughout the non-solid gap. 9. The method of any one of embodiments 1 to 8, further comprising repeating (b) with a plurality of different solutions, each solution of the plurality of different solutions being dispersed over the uncoated surface using its own dedicated fluid. 10. The method of any one of embodiments 1 to 9, wherein the layer of solution is dispersed over the uncoated surface by rotating the uncoated surface. 11. The method of any one of embodiments 1 to 10, wherein the uncovered surface is rotated at a first angular velocity that directs the solution along a direction away from the central axis of rotation. 12. The method of any one of embodiments 1 to 11, wherein the solution comprises a fluid that is thixotropic. 13. The method of any one of embodiments 1 to 12, wherein the uncovered surface comprises a rim near the outer edge of the uncovered surface such that the amount of solution that flows beyond the outer edge in (b) is reduced. 14. The method of any one of embodiments 1 to 13, wherein the viscosity of the solution is selected such that less than about 50% of the solution dispensed in (b) flows beyond the outer edge of (b). 15. The method of any one of embodiments 1 to 14, wherein (c) is performed by rotating the uncovered surface at a second angular velocity while the uncovered surface is in close proximity to a camera. 16. The method of any one of embodiments 1 to 15, wherein the uncovered surface is bendable or flexible. 17. The method of any one of embodiments 1 to 16, wherein the uncovered surface is textured or patterned. 18. The method of any one of embodiments 1 to 17, wherein the layer of solution is distributed over the uncoated surface by passing the uncoated surface through a reservoir of solution and contacting the reservoir of solution. 19. The method of any one of embodiments 1 to 18, wherein (c) is performed by passing the uncoated surface under a camera. 20. The method of any one of embodiments 1 to 19, wherein the uncoated surface is moved through a series of solutions comprising the solution by moving against a plurality of rotating reels. 21. The method of embodiment 20, wherein the series of solutions includes a series of nucleotide solutions having sufficient reagents to incorporate one of the nucleotides (A, T/U, C, or G) into the growing nucleic acid strand. 22. The method of embodiment 21, wherein the uncoated surface is passed through and contacted with a wash solution after each of the nucleotide solutions. 23. The method of embodiment 22, wherein the uncoated surface is imaged after passing through each of the wash solutions. 24. The method of any one of embodiments 1 to 23, wherein the layer of solution is dispersed over the uncoated surface by spraying the solution over the surface. 25. The method of any one of embodiments 1 to 24, wherein the layer of solution is dispersed over the uncoated surface by subjecting the uncoated surface to vibration. 26. The method of any one of embodiments 1 to 25, wherein the layer of solution is dispersed over the uncoated surface by blowing a gas to move a predetermined amount of solution over the uncoated surface. 27. The method of any one of embodiments 1 to 26, wherein the layer of solution is dispersed over the uncoated surface by contacting the solution with a solid surface and moving the solid surface over the uncoated surface. 28. The method of any one of embodiments 1 to 27, wherein the uncoated surface is contained within a housing that surrounds an atmosphere, the atmosphere having a higher humidity than the surrounding atmosphere. 29. The method of any one of embodiments 1 to 28, wherein less than about 50% of the amount of the layer of solution dispersed over the uncoated surface evaporates prior to (c). 30. The method of any one of embodiments 1 to 29, wherein the solution comprises a reagent configured to reduce the evaporation rate of the solution. 31. The method of embodiment 30, wherein the solution comprises glycerol. 32. The method of any one of embodiments 1 to 31, wherein the uncoated surface is maintained at a temperature near the dew point. 33. The method of any one of embodiments 28 to 32, wherein the housing comprises a second surface separate from the uncoated surface, the second surface having a temperature that (i) promotes condensation on the second surface and/or (ii) inhibits condensation on or above the uncoated surface. 34. The method of embodiment 33, wherein the housing comprises walls that are shaped to direct condensation away from the uncoated surface. 35. The method of any one of embodiments 33 to 34, wherein a fluid flows within the housing to direct condensation away from the uncoated surface. 36. The method of any one of embodiments 1 to 35, wherein (c) is performed by a camera in fluid communication with the uncoated surface. 37. The method of embodiment 36, wherein the camera includes an adaptor configured to hold and/or replenish immersion fluid between the camera and the uncoated surface. 38. The method of embodiment 37, wherein the hydrophobicity or hydrophilicity of the adaptor is selected to hold a predetermined amount of fluid between the camera and the uncoated surface. 39. The method of any one of embodiments 36 to 38, further comprising removing one or more air bubbles trapped between the camera and the uncoated surface. 40. The method of any one of embodiments 36 to 39, wherein the camera has a numerical aperture of at least about 0.10. 41. The method of any one of embodiments 36 to 40, wherein the camera detects a single wavelength. 42. The method of any one of embodiments 36 to 41, wherein the camera has an intentional blur. 43. The method of any one of embodiments 1 to 42, further comprising repeating (b) and (c). 44. The method of any one of embodiments 1 to 43, wherein (b) and (c) are repeated for each of the four nucleotide solutions dispersed during (b). 45. 46. The method of any one of embodiments 1 to 45, wherein (b) is repeated at least twice within a period of less than about 30 seconds (s). 47. The method of any one of embodiments 1 to 46, wherein the solution comprises a plurality of nucleotides that are not reversibly terminating nucleotides. 48. The method of any one of embodiments 1 to 47, wherein the solution comprises a plurality of nucleotides that are labeled. 49. The method of embodiment 48, further comprising the step of cleaving the label from one of the plurality of labeled nucleotides after (c). 50. The method of any one of embodiments 1 to 49, wherein the solution comprises a plurality of nucleotides that are not labeled. 51. The method of any one of embodiments 1 to 50, further comprising the step of washing unincorporated nucleotides from the solution from the uncoated surface between (b) and (c). 52. 52. The method of any one of the preceding embodiments, further comprising the step of collecting at least a portion of the solution after (b). 53. The method of any one of the preceding embodiments, further comprising the step of recovering reagents from the solution after (b). 54. The method of any one of the preceding embodiments, wherein the solution comprises a plurality of nucleotides, and at least 50% of the nucleotides are natural nucleotides. 55. The method of any one of the preceding embodiments, wherein the one or more signals are fluorescent signals. 56. The method of any one of the preceding embodiments, wherein the solution comprises a polymerase, and the polymerase is natural. 57. The method of any one of the preceding embodiments, wherein the solution comprises a polymerase, and the polymerase is not replenished after each iteration of (b) and (c). 58. The method of any one of the preceding embodiments, wherein the solution comprises a polymerase, and the polymerase remains attached to the nucleic acid molecules after (c). 59. The method of any one of the preceding embodiments, wherein the array of nucleic acid molecules is attached to an uncoated surface. 60. The method of any one of the preceding claims, wherein the nucleic acids of the array of nucleic acid molecules are attached to beads disposed on an uncoated surface. 61. A method for processing a plurality of nucleic acid samples, comprising the steps of: (a) providing the plurality of nucleic acid samples, the plurality of nucleic acid samples comprising a first nucleic acid sample comprising a first set of nucleic acid molecules and a second nucleic acid sample comprising a second set of nucleic acid molecules, each sample of the plurality of nucleic acid samples having an identifiable sample source; (b) loading the first nucleic acid sample as a first array of the first set of nucleic acid molecules into a first region of a substrate and loading the second nucleic acid sample as a second array of the second set of nucleic acid molecules into a second region of the substrate, the first region being different from the second region; and (c) dispersing a solution across the substrate, the solution dispersing the solution across the first array or the second array. 62. The method of embodiment 61, wherein the nucleic acid sample comprises a nucleic acid molecule attached to a bead. 63. The method of embodiment 61, wherein the determining in (e) is performed without determining the barcode sequence of the nucleic acid molecule of the first array or the second array. 64. The method of embodiment 61, wherein the nucleic acid sample comprises a nucleic acid molecule attached to a bead. 65. The method of embodiment 61, wherein the determining in (e) is performed without determining the barcode sequence of the nucleic acid molecule of the first array or the second array. 66. The method of embodiment 61, wherein the determining in (e) is performed without determining the barcode sequence of the nucleic acid molecule of the first array or the second array. 67. The method of embodiment 61, wherein the nucleic acid sample comprises a nucleic acid molecule attached to a bead. 68. The method of embodiment 61, wherein the determining in (e) is performed without determining the barcode sequence of the nucleic acid molecule of the first array or the second array. 69. The method of embodiment 62, wherein the nucleic acid sample comprises a nucleic acid molecule attached to a bead. 60. The method of embodiment 62, wherein the nucleic acid sample comprises a nucleic acid molecule attached to a bead. 61. The method of embodiment 61, wherein the determining in (e) is performed without determining the barcode sequence of the nucleic acid molecule of the first array or the second array. 62. The method of embodiment 61, wherein the determining in (e) is performed without determining the barcode sequence of the nucleic acid molecule of the first array or the second array. 63. 65. The method of embodiment 61, wherein the first set of nucleic acid molecules and the second set of nucleic acid molecules do not have a barcode sequence indicative of an origin nucleic acid sample. 66. The method of embodiment 61, wherein the analyzing in (e) comprises sequencing the nucleic acid molecules of the first array or the second array. 67. The method of embodiment 66, wherein the solution comprises sufficient reagents to incorporate at least one nucleotide into a growing nucleic acid strand that is complementary to one of the nucleic acid molecules of the first array or the second array. 68. Repeating (c)-(e) with different nucleotides in the solution to provide sequencing information about the nucleic acid molecules.
69. The method of embodiment 61, wherein the plurality of nucleic acid samples comprises n number of nucleic acid samples, and (b) comprises the step of loading the n number of nucleic acid samples into n number of distinct regions of the substrate. 70. The method of embodiment 69, wherein n is at least 3. 71. The method of embodiment 69, wherein n is at least 5. 72. The method of embodiment 69, wherein n is at least 10. 73. The method of embodiment 61, wherein the first nucleic acid sample or the second nucleic acid sample comprises 1000 nucleic acid molecules. 74. The method of embodiment 73, wherein the first nucleic acid sample or the second nucleic acid sample comprises 10000 nucleic acid molecules. 75. The method of embodiment 74, wherein the first nucleic acid sample or the second nucleic acid sample comprises 100000 nucleic acid molecules. 76. 76. The method of embodiment 61, wherein (b) comprises depositing the first nucleic acid sample from a dispenser through an air gap onto the substrate. 77. The method of embodiment 61, wherein (b) comprises depositing the first nucleic acid sample onto the substrate through a closed flow cell. 78. The method of embodiment 61, wherein the first region and the second region have different sizes. 79. The method of embodiment 61, wherein the first region and the second region have the same size. 80. The method of embodiment 61, wherein the first region and the second region comprise different numbers of individually addressable locations on the substrate. 81. The method of embodiment 61, wherein the first region and the second region comprise the same number of individually addressable locations on the substrate. 82. The method of embodiment 61, wherein following (b), the first set of nucleic acid molecules are attached to a plurality of beads, and the plurality of beads are immobilized to the substrate. 83. 82. The method of embodiment 82, wherein one bead of the plurality of beads comprises a plurality of nucleic acid molecules attached thereto, the plurality of nucleic acid molecules comprising a colony of nucleic acid molecules. 84. The method of embodiment 83, wherein the colony of nucleic acid molecules is an amplification product derived from a nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules. 85. The method of embodiment 83, wherein the plurality of nucleic acid molecules is attached to the beads prior to (b), which comprises dispensing the plurality of beads onto the substrate. 86. The method of embodiment 82, wherein following (b), the second set of nucleic acid molecules is attached to a second plurality of beads, which second plurality of beads are immobilized onto the substrate. 87. The method of embodiment 61, wherein the substrate comprises a plurality of individually addressable locations. 88. The method of embodiment 87, wherein one individually addressable location of the plurality of individually addressable locations is configured to associate with a nucleic acid molecule of the nucleic acid molecules of the first array or the second array. 89. The method of embodiment 88, wherein the individually addressable locations are configured to associate with beads, the beads comprising the nucleic acid molecules attached thereto. 90. The method of embodiment 89, wherein the beads comprise a plurality of nucleic acid molecules comprising the nucleic acid molecules attached thereto. 91. The method of embodiment 90, wherein the plurality of nucleic acid molecules comprises a colony of nucleic acid molecules that is an amplification product derived from the nucleic acid molecules. 92. The method of embodiment 89, wherein the first set of nucleic acid molecules is attached to a first plurality of beads and the second set of nucleic acid molecules is attached to a second plurality of beads, and the first plurality of beads and the second plurality of beads are associated with the plurality of individually addressable locations. 93. The method of embodiment 92, wherein the first plurality of beads and the second plurality of beads are distinguishable. 94. The method of embodiment 93, wherein the first plurality of beads and the second plurality of beads emit signals of different wavelengths. 95. The method of embodiment 93, wherein the first plurality of beads and the second plurality of beads emit signals of different intensities. 96. The method of embodiment 92, further comprising, following (b), subjecting the individually addressable locations not associated with the first and second plurality of beads to conditions sufficient to preclude subsequent association of sample beads with the individually addressable locations not associated with the first and second plurality of beads. 97. The method of embodiment 96, further comprising, following (b), contacting the substrate with a plurality of blank beads such that the individually addressable locations not associated with the first and second plurality of beads are associated with blank beads. 98. The method of embodiment 97, wherein the plurality of blank beads has a higher affinity for the plurality of individually addressable locations than the first or second plurality of beads. 99. The method of embodiment 61, wherein the first and second nucleic acid samples are distinguishable by a fluorescent dye. 100. The method of embodiment 61, wherein the nucleic acid molecules each comprise a synthetic sequence of 6 bases or less in length. 101. The method of embodiment 100, wherein the synthetic sequence is 4 bases or less in length. 102. The method of embodiment 101, wherein the synthetic sequences are 2 bases or less in length. 103. The method of embodiment 102, wherein the synthetic sequences are 1 base or less in length. 104. The method of embodiment 100, wherein the total number of nucleic acid molecules is greater than the total number of unique synthetic sequences. 105. The method of embodiment 100, wherein a subset of nucleic acid molecules from the same nucleic acid sample of the plurality of nucleic acid samples each comprises a common synthetic sequence, which common synthetic sequence is different from the synthetic sequences of other subsets of nucleic acid molecules from different nucleic acid samples. 106. The method of embodiment 61, further comprising rotating the substrate relative to a reference axis of the substrate. 107. The method of embodiment 106, wherein the rotation is performed after the dispersing in (c). 108. The method of embodiment 106, wherein the rotation is performed during the dispersing in (c). 109. The method of embodiment 106, wherein the rotation is performed before the dispersing in (c). 110. The method of embodiment 106, wherein the dispersing in (c) comprises moving the solution from a first location on the substrate to a second location on the substrate due to centrifugal forces from the rotation, the first location and the second location having different radial distances from the reference axis. 111. The method of embodiment 106, wherein the first region and the second region are disposed on the substrate at a distance of at least 1 millimeter (mm) from the reference axis. 112. The method of embodiment 111, wherein the first region and the second region are disposed on the substrate at a distance of at least 1 centimeter (cm) from the reference axis. 113. The method of embodiment 61, wherein the first region and the second region are disposed radially around the substrate relative to a central axis of the substrate. 114. The method of embodiment 113, wherein the substrate comprises a plurality of radially alternating regions, including the first region and the second region, the plurality of radially alternating regions comprising a first set of regions of a first type and a second set of regions of a second type. 115. The method of embodiment 113, wherein the first set of regions is chemically distinct from the second set of regions. 116. The method of embodiment 113, wherein the first set of regions and the second set of regions are separated by a barrier. 117. The method of embodiment 113, wherein the first set of regions and the second type of regions are distinguishable only by a nucleic acid sample loaded into the first set of regions and the second set of regions. 118. The method of embodiment 61, wherein the first region and the second region are immediately adjacent. 119. The method of embodiment 61, wherein the first region and the second region are separated by another region on the substrate. 120. 121. The method of embodiment 61, wherein the first region and the second region overlap. 121. The method of embodiment 61, wherein in (e), the first subset and the second subset do not include a third subset of the nucleic acid molecules of the first array or the second array that is proximately located within 0.5 millimeters (mm) of a boundary between the first region and the second region. 122. The method of embodiment 61, wherein (b) is performed in a first station that is different from a second station in which (c) or (d) is performed. 123. The method of embodiment 61, wherein the substrate comprises a physical boundary, and the physical boundary is used as a reference for spatially indexing the substrate. 124. The method of embodiment 123, wherein the boundary comprises one or more of a depression, a notch, a physical feature, a dye, and an ink on the substrate. 125. The method of embodiment 123, wherein the boundary comprises a control nucleic acid sample. 126. The method of embodiment 61, wherein the first region and the second region are separated by a barrier on the substrate. 127. The method of embodiment 126, wherein the barrier remains fixed to the substrate during (c) or (d). 128. The method of embodiment 127, wherein the barrier remains fixed to the substrate during (c) and (d). 129. The method of embodiment 126, wherein the barrier is removable. 130. The method of embodiment 129, further comprising the step of removing the barrier after (b). 131. The method of embodiment 130, wherein the barrier dissolves. 132. The method of embodiment 130, wherein the barrier evaporates. 133. The method of embodiment 130, wherein the barrier sublimes. 134. The method of embodiment 130, wherein the barrier melts. 135. The method of embodiment 126, wherein the barrier comprises an injection molding guide. 136. 137. The method of embodiment 126, wherein the barrier comprises polyethylene glycol (PEG). 138. The method of embodiment 137, wherein the viscosity varies proportionally with temperature. 139. The method of embodiment 126, wherein the barrier comprises a fluid that is immiscible with a loading solution comprising the first and second nucleic acid samples. 140. The method of embodiment 126, wherein the barrier comprises hydrophobic regions, and the first and second regions comprise hydrophilic regions. 141. The method of embodiment 126, wherein the barrier comprises an air knife. 142. The method of embodiment 61, wherein prior to (b), the substrate is masked with one or more masks such that the substrate comprises a subset of one or more masked regions and a subset of one or more unmasked regions, the subset of one or more unmasked regions comprising the first and second regions. 143. 143. The method of embodiment 142, further comprising masking the substrate with the one or more masks prior to (b). 144. The method of embodiment 142, further comprising unmasking the substrate from the one or more masks following (b) and loading a third nucleic acid sample into a third region of the one or more masked regions. 145. The method of embodiment 61, wherein (b) comprises (i) masking the substrate with the one or more masks such that the substrate comprises a subset of one or more masked regions and a subset of one or more unmasked regions, the subset of one or more unmasked regions comprising the first region and the subset of one or more masked regions comprising the second region, (ii) loading the first nucleic acid sample, (iii) unmasking the substrate from the one or more masks, and (iv) loading the second nucleic acid sample. 146. 146. The method of embodiment 61, wherein (b) comprises contacting the substrate with a first loading fluid comprising the first nucleic acid sample and a second loading fluid comprising the second nucleic acid sample, the first loading fluid and the second loading fluid being immiscible. 147. The method of embodiment 61, wherein (b) comprises loading the first nucleic acid sample and the second nucleic acid sample simultaneously. 148. The method of embodiment 61, wherein (b) comprises loading the first nucleic acid sample and the second nucleic acid sample at separate times. 149. The method of embodiment 148, wherein the first nucleic acid sample is loaded prior to loading the second nucleic acid sample. 150. The substrate is dried between loading the first and second nucleic acid samples.
The method of embodiment 149. 151. The method of embodiment 61, wherein (b) comprises applying a magnetic field to direct the first nucleic acid sample to the substrate. 152. The method of embodiment 151, wherein the magnetic field is applied by one or more magnets. 153. The method of embodiment 151, wherein the first set of nucleic acid molecules is attached to a plurality of magnetic beads. 154. The method of embodiment 151, wherein the loading fluid comprising the first nucleic acid sample comprises a ferrofluid. 155. The method of embodiment 61, further comprising, prior to (b), activating the first region or the second region for loading using temperature. 156. The method of embodiment 61, further comprising, prior to (b), activating the first region or the second region for loading using electromagnetic radiation. 157. The method of embodiment 61, wherein the first region attracts the first nucleic acid sample. 158. 159. The method of embodiment 61, wherein the second region repels the first nucleic acid sample. 160. The method of embodiment 61, further comprising, following (b), washing nucleic acid molecules that are not associated with the first region or the second region from the substrate. 161. The method of embodiment 160, wherein the washing comprises aspiration. 162. 1. A method for processing a plurality of nucleic acid samples, comprising: (a) providing the plurality of nucleic acid samples, the plurality of nucleic acid samples comprising a first nucleic acid sample comprising a first set of nucleic acid molecules and a second nucleic acid sample comprising a second set of nucleic acid molecules; (b) loading the first nucleic acid sample onto a substrate to associate the first set of nucleic acid molecules with a first array of individually addressable locations; (c) imaging the substrate to identify the first array of individually addressable locations; (d) loading the second nucleic acid sample onto a substrate to associate the second set of nucleic acid molecules with a second array of individually addressable locations; (e) imaging the substrate to identify the second array of individually addressable locations; and (f) dispersing the solution across the substrate, 162. The method of embodiment 162, wherein the solution comprises a reagent sufficient to react with the nucleic acid molecules of the first array or the second array, (g) detecting one or more signals indicative of a reaction between the reagent and the nucleic acid molecules of the first array or the second array, and (h) analyzing the first and second nucleic acid samples based at least in part on (i) the one or more signals and (ii) the location from the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations at which the one or more signals are detected, and (1) determining a first subset of the nucleic acid molecules of the first or second array as originating from the first nucleic acid sample, and (2) determining a second subset of the nucleic acid molecules of the first or second array as originating from the second nucleic acid sample. 163. The method of embodiment 162, wherein the analyzing in (h) comprises sequencing the nucleic acid molecules of the first or second array. The method of embodiment 163, wherein said solution comprises sufficient reagents to incorporate at least one nucleotide into a growing nucleic acid strand that is complementary to one of said nucleic acid molecules in said first array or said second array. 165. The method of embodiment 164, further comprising repeating (f)-(h) with different nucleotides in said solution to provide sequencing information about said nucleic acid molecule. 166. The method of embodiment 162, wherein said plurality of nucleic acid samples comprises n number of nucleic acid samples, and (b) comprises loading said n number of nucleic acid samples into n number of distinct regions of said substrate. 167. The method of embodiment 166, wherein n is at least 3. 168. The method of embodiment 166, wherein n is at least 5. 169. The method of embodiment 166, wherein n is at least 10. 170. The method of embodiment 162, wherein said first nucleic acid sample or said second nucleic acid sample comprises 1000 nucleic acid molecules. 171. The method of embodiment 170, wherein the first or second nucleic acid sample comprises 10,000 nucleic acid molecules. 172. The method of embodiment 171, wherein the first or second nucleic acid sample comprises 100,000 nucleic acid molecules. 173. The method of embodiment 162, wherein (b) comprises depositing the first nucleic acid sample onto the substrate through an air gap from a dispenser. 174. The method of embodiment 162, wherein (b) comprises depositing the first nucleic acid sample onto the substrate through a closed flow cell. 175. The method of embodiment 162, wherein the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations have different sizes. 176. The method of embodiment 162, wherein the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations have the same size. 177. 178. The method of embodiment 162, wherein the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations comprise a different number of individually addressable locations on the substrate. 179. The method of embodiment 162, wherein following (b), the first set of nucleic acid molecules are attached to a plurality of beads, and the plurality of beads are immobilized to the substrate. 180. The method of embodiment 179, wherein one bead of the plurality of beads comprises a plurality of nucleic acid molecules attached thereto, the plurality of nucleic acid molecules comprising a colony of nucleic acid molecules. 181. The method of embodiment 180, wherein the colony of nucleic acid molecules is an amplification product derived from a nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules. 182. The method of embodiment 180, wherein the plurality of nucleic acid molecules are attached to the beads prior to (b), and (b) comprises dispensing the plurality of beads to the substrate. 183. The method of embodiment 179, wherein following (b), the second set of nucleic acid molecules is attached to a second plurality of beads, and these second plurality of beads are immobilized to the substrate. 184. The method of embodiment 162, wherein the substrate comprises a plurality of individually addressable locations. 185. The method of embodiment 184, wherein one individually addressable location of the plurality of individually addressable locations is configured to associate with a nucleic acid molecule of the nucleic acid molecules of the first array or the second array. 186. The method of embodiment 185, wherein the individually addressable location is configured to associate with a bead, the bead comprising the nucleic acid molecule attached thereto. 187. The method of embodiment 186, wherein the bead comprises a plurality of nucleic acid molecules, the plurality of nucleic acid molecules comprising the nucleic acid molecule attached thereto. 188. The method of embodiment 187, wherein the plurality of nucleic acid molecules comprises a colony of nucleic acid molecules that is an amplification product derived from the nucleic acid molecules. 189. 190. The method of embodiment 189, wherein the first set of nucleic acid molecules is attached to a first plurality of beads, the second set of nucleic acid molecules is attached to a second plurality of beads, and the first and second plurality of beads are associated with the plurality of individually addressable locations. 191. The method of embodiment 190, wherein the first and second plurality of beads emit signals of different wavelengths. 192. The method of embodiment 190, wherein the first and second plurality of beads emit signals of different intensities. 193. The method of embodiment 189, further comprising the step of: subsequent to (b), subjecting the individually addressable locations not associated with the first and second plurality of beads to conditions sufficient to preclude subsequent association of sample beads with the individually addressable locations not associated with the first and second plurality of beads. 194. 195. The method of embodiment 190, further comprising contacting the substrate with a plurality of blank beads such that, following (b), the individually addressable locations not associated with the first and second plurality of beads are associated with blank beads. 196. The method of embodiment 162, wherein the first and second nucleic acid samples are distinguishable by fluorescent dyes. 197. The method of embodiment 162, wherein the nucleic acid molecules each comprise a synthetic sequence no greater than 6 bases in length. 198. The method of embodiment 197, wherein the synthetic sequence is no greater than 4 bases in length. 199. The method of embodiment 198, wherein the synthetic sequence is no greater than 2 bases in length. 200. The method of embodiment 199, wherein the synthetic sequence is no greater than 1 base in length. 201. The method of embodiment 197, wherein the total number of nucleic acid molecules is greater than the total number of unique synthetic sequences. 202. The method of embodiment 197, wherein a subset of nucleic acid molecules from the same nucleic acid sample of the plurality of nucleic acid samples each comprises a common synthetic sequence, which is different from the synthetic sequence of other subsets of nucleic acid molecules from different nucleic acid samples. 203. The method of embodiment 162, further comprising the step of rotating the substrate relative to a reference axis of the substrate. 204. The method of embodiment 203, wherein the rotation is performed after the dispersion in (f). 205. The method of embodiment 203, wherein the rotation is performed during the dispersion in (f). 206. The method of embodiment 203, wherein the rotation is performed before the dispersion in (f). 207. The method of embodiment 203, wherein the dispersion in (f) comprises moving the solution from a first location on the substrate to a second location on the substrate due to centrifugal force from the rotation, the first location and the second location having different radial distances from the reference axis. 208. The method of embodiment 203, wherein the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations are disposed on the substrate at a distance of at least 1 millimeter (mm) from the reference axis.209. The method of embodiment 208, wherein the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations are disposed on the substrate at a distance of at least 1 centimeter (cm) from the reference axis.210. The method of embodiment 162, wherein the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations are disposed radially around the substrate relative to a central axis of the substrate.211. The method of embodiment 210, wherein the substrate comprises a plurality of radially alternating arrays of individually addressable locations, including the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations, and the plurality of radially alternating arrays of individually addressable locations comprise a first set of regions of a first type and a second set of regions of a second type.212. 213. The method of embodiment 210, wherein the first set of regions is chemically distinct from the second set of regions. 214. The method of embodiment 210, wherein the first set of regions and the second set of regions are separated by a barrier. 215. The method of embodiment 210, wherein the first set of regions and the second type of regions are distinguishable only by a nucleic acid sample loaded into the first set of regions and the second set of regions. 216. The method of embodiment 162, wherein the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations are directly adjacent. 217. The method of embodiment 162, wherein the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations are individually addressable on the substrate.
217. The method of embodiment 162, wherein the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations overlap. 218. The method of embodiment 162, wherein in (h), the first subset and the second subset do not include a third subset of the nucleic acid molecules of the first array or the second array that is proximately located within 0.5 millimeters (mm) of a boundary of the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations. 219. The method of embodiment 162, wherein (b) is performed in a first station that is different from a second station in which (f) or (g) is performed. 220. The method of embodiment 162, wherein the substrate comprises a physical boundary, and the physical boundary is used as a reference for spatially indexing the substrate. 221. The method of embodiment 220, wherein the boundary comprises one or more of a depression, a notch, a physical feature, a dye, and an ink on the substrate. 222. The method of embodiment 220, wherein the boundary comprises a control nucleic acid sample. 223. The method of embodiment 162, wherein the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations are separated by a barrier on the substrate. 224. The method of embodiment 223, wherein the barrier remains fixed to the substrate during (f) or (g). 225. The method of embodiment 224, wherein the barrier remains fixed to the substrate during (f) and (g). 226. The method of embodiment 223, wherein the barrier is removable. 227. The method of embodiment 226, further comprising the step of removing the barrier after (b). 228. The method of embodiment 227, wherein the barrier dissolves. 229. The method of embodiment 227, wherein the barrier evaporates. 230. The method of embodiment 227, wherein the barrier sublimes. 231. The method of embodiment 227, wherein the barrier melts. 232. The method of embodiment 223, wherein the barrier comprises an injection molded guide. 233. The method of embodiment 223, wherein the barrier comprises polyethylene glycol (PEG). 234. The method of embodiment 223, wherein the barrier comprises a viscous solution. 235. The method of embodiment 234, wherein the viscosity varies proportionally with temperature. 236. The method of embodiment 223, wherein the barrier comprises a fluid that is immiscible with a loading solution comprising the first and second nucleic acid samples. 237. The method of embodiment 223, wherein the barrier comprises a hydrophobic region and the first and second regions comprise hydrophilic regions. 238. The method of embodiment 223, wherein the barrier comprises an air knife. 239. 240. The method of embodiment 162, wherein prior to (b), the substrate is masked with one or more masks such that the substrate comprises a subset of one or more masked regions and a subset of one or more unmasked regions, the subset of one or more unmasked regions comprising the first array of individually addressable locations and the second array of individually addressable locations. 240. The method of embodiment 239, further comprising the step of masking the substrate with the one or more masks prior to (b). 241. The method of embodiment 239, further comprising the steps of unmasking the substrate from the one or more masks and loading a third nucleic acid sample onto a third array of individually addressable locations of the one or more masked regions. 242. 243. The method of embodiment 162, wherein (b) comprises the steps of: (i) masking the substrate with one or more masks such that the substrate comprises one or more subsets of masked regions and one or more subsets of unmasked regions, the subset of one or more unmasked regions comprising the first array of individually addressable locations, and the subset of one or more masked regions comprising the second array of individually addressable locations; (ii) loading the first nucleic acid sample; (iii) unmasking the substrate from the one or more masks; and (iv) loading the second nucleic acid sample. 243. The method of embodiment 162, wherein (b) comprises contacting the substrate with a first loading fluid comprising the first nucleic acid sample and a second loading fluid comprising the second nucleic acid sample, the first loading fluid and the second loading fluid being immiscible. 244. 245. The method of embodiment 162, wherein (b) comprises loading the first and second nucleic acid samples simultaneously. 246. The method of embodiment 245, wherein (b) comprises loading the first and second nucleic acid samples at separate times. 247. The method of embodiment 246, wherein the first nucleic acid sample is loaded prior to loading the second nucleic acid sample. 248. The method of embodiment 162, wherein (b) comprises applying a magnetic field to direct the first nucleic acid sample to the substrate. 249. The method of embodiment 248, wherein the magnetic field is applied by one or more magnets. 250. The method of embodiment 248, wherein the first set of nucleic acid molecules is attached to a plurality of magnetic beads. 251. The method of embodiment 248, wherein the loading fluid comprising the first nucleic acid sample comprises a ferrofluid.252. The method of embodiment 162, further comprising the step of activating the first array of individually addressable locations or the second array of individually addressable locations for loading using temperature prior to (b).253. The method of embodiment 162, further comprising the step of activating the first array of individually addressable locations or the second array of individually addressable locations for loading using electromagnetic radiation prior to (b).254. The method of embodiment 162, wherein the first array of individually addressable locations attracts the first nucleic acid sample.255. The method of embodiment 162, wherein the array of individually addressable locations repels the first nucleic acid sample.256. The method of embodiment 162, wherein the substrate comprises a third array of individually addressable locations that repels the first nucleic acid sample.257. 257. The method of embodiment 162, further comprising the step of washing from said substrate nucleic acid molecules that are not associated with said first array of individually addressable locations or said second array of individually addressable locations following (b). 258. The method of embodiment 257, wherein said washing comprises aspiration. 1. A method for processing a plurality of diffusion samples, comprising the steps of: (a) providing the plurality of nucleic acid samples, each of the plurality of nucleic acid samples comprising a fluorescent dye; (b) separating the plurality of nucleic acid samples into a first set of one or more samples and a second set of one or more samples; (c) loading the first set of one or more samples onto a first set of regions on a substrate, with one sample per region in the first set of regions; (d) imaging the substrate to identify (i) locations within the first set of regions and (ii) locations within a second set of regions on the substrate, wherein the second set of regions is different from the first set of regions with which the first set of one or more samples are associated; and (e) imaging the second set of one or more samples onto the second set of regions on the substrate. 260. The method of embodiment 259, comprising: (a) loading a substrate onto a substrate with one sample per region in the second set of regions; (b) imaging the substrate to identify (i) locations within the first set of regions and (ii) locations within the second set of regions with which the second set of one or more samples are associated; (c) dispersing the solution across the substrate, the solution including sufficient reagents to react with nucleic acid molecules of the first set of one or more samples or the second set of one or more samples; (d) detecting one or more signals indicative of a reaction between the reagents and the nucleic acid molecules; and (e) analyzing each of the plurality of nucleic acid samples based at least in part on (i) the one or more signals and (ii) the location from the first set of regions and the second set of regions where the one or more signals are detected. 261. The method of embodiment 259, wherein the fluorescent dye is attached to a sequencing primer of the nucleic acid molecule of each of the plurality of nucleic acid samples. 262. The method of embodiment 259, further comprising the steps of: (j) loading a primer comprising a label onto the substrate; (ii) subjecting a nucleic acid molecule of one of the plurality of nucleic acid samples to conditions sufficient to interact with the primer; and (iii) detecting the presence of the nucleic acid molecule using the label. 262. The method of embodiment 259, wherein the analyzing in (i) comprises sequencing the nucleic acid molecules of the first set of regions or the second set of regions. 263. The method of embodiment 262, wherein the solution comprises reagents sufficient to incorporate at least one nucleotide into a growing nucleic acid strand that is complementary to one of the nucleic acid molecules of the first set of regions or the second set of regions. 264. The method of embodiment 263, further comprising the steps of repeating (g)-(i) with different nucleotides in the solution to provide sequencing information about the nucleic acid molecule. 265. 265. The method of embodiment 259, wherein the plurality of nucleic acid samples comprises n number of nucleic acid samples, and (c) comprises loading the n number of nucleic acid samples into n number of distinct regions of the substrate. 266. The method of embodiment 265, wherein n is at least 3. 267. The method of embodiment 265, wherein n is at least 5. 268. The method of embodiment 265, wherein n is at least 10. 269. The method of embodiment 259, wherein the nucleic acid sample comprises 1000 nucleic acid molecules. 270. The method of embodiment 269, wherein the nucleic acid sample comprises 10000 nucleic acid molecules. 271. The method of embodiment 270, wherein the nucleic acid comprises 100000 nucleic acid molecules. 272. The method of embodiment 259, wherein (c) comprises depositing the first set of one or more samples from a dispenser through a gap onto the substrate. 273. 274. The method of embodiment 259, wherein (c) comprises depositing the first set of one or more samples onto the substrate via a closed flow cell. 275. The method of embodiment 259, wherein the first set of regions and the second set of regions comprise a different number of individually addressable locations on the substrate. 276. The method of embodiment 259, wherein following (c), the first set of one or more samples are attached to a plurality of beads, and the plurality of beads are immobilized to the substrate. 277. The method of embodiment 276, wherein one bead of the plurality of beads comprises a plurality of nucleic acid molecules attached thereto, the plurality of nucleic acid molecules comprising a colony of nucleic acid molecules. 278. The method of embodiment 277, wherein the colony of nucleic acid molecules is an amplification product derived from a nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules. 279. 277. The method of embodiment 276, wherein the plurality of nucleic acid molecules are attached to the beads prior to (c), and (c) comprises dispensing the plurality of beads onto the substrate. 280. The method of embodiment 276, wherein following (c), the second set of nucleic acid molecules are attached to a second plurality of beads, and the second plurality of beads are immobilized on the substrate. 281. The method of embodiment 259, wherein the substrate comprises a plurality of individually addressable locations. 282. The method of embodiment 281, wherein one individually addressable location of the plurality of individually addressable locations is configured to associate with one of the nucleic acid molecules of the first array or the second array. 283.
284. The method of embodiment 283, wherein the individually addressable locations are configured to associate with beads, the beads comprising the nucleic acid molecules attached thereto. 285. The method of embodiment 284, wherein the beads comprise a plurality of nucleic acid molecules comprising the nucleic acid molecules attached thereto. 286. The method of embodiment 283, wherein the plurality of nucleic acid molecules comprises a colony of nucleic acid molecules that is an amplification product derived from the nucleic acid molecules. 287. The method of embodiment 283, wherein the first set of nucleic acid molecules is attached to a first plurality of beads and the second set of nucleic acid molecules is attached to a second plurality of beads, the first plurality of beads and the second plurality of beads being associated with the plurality of individually addressable locations. 288. The method of embodiment 287, wherein the first plurality of beads and the second plurality of beads are distinguishable. 289. The method of embodiment 287, wherein the first and second plurality of beads emit signals of different intensities.290. The method of embodiment 286, further comprising, following (b), subjecting the individually addressable locations not associated with the first and second plurality of beads to conditions sufficient to preclude association of subsequent sample beads to the individually addressable locations not associated with the first and second plurality of beads.291. The method of embodiment 286, further comprising, following (b), contacting the substrate with a plurality of blank beads such that the individually addressable locations not associated with the first and second plurality of beads are associated with blank beads.292. The method of embodiment 287, wherein the plurality of blank beads have a higher affinity for the plurality of individually addressable locations than the first or second plurality of beads.293. The method of embodiment 259, wherein the first and second nucleic acid samples are distinguishable by fluorescent dyes.294. 295. The method of embodiment 294, wherein the nucleic acid molecules each comprise a synthetic sequence that is 6 bases or less in length. 296. The method of embodiment 295, wherein the synthetic sequence is 4 bases or less in length. 297. The method of embodiment 296, wherein the synthetic sequence is 1 base or less in length. 298. The method of embodiment 294, wherein the total number of nucleic acid molecules is greater than the total number of unique synthetic sequences. 299. The method of embodiment 294, wherein a subset of nucleic acid molecules from a same nucleic acid sample of the plurality of nucleic acid samples each comprise a common synthetic sequence, which common synthetic sequence is different from the synthetic sequences of other subsets of nucleic acid molecules from different nucleic acid samples. 300. The method of embodiment 259, further comprising the step of rotating the substrate relative to a reference axis of the substrate. 301. The method of embodiment 300, wherein the rotation is performed after the dispersing in (g). 302. The method of embodiment 300, wherein the rotation is performed during the dispersing in (g). 303. The method of embodiment 300, wherein the rotation is performed prior to the dispersing in (g). 304. The method of embodiment 300, wherein the dispersing in (g) comprises moving the solution from a first location on the substrate to a second location on the substrate due to centrifugal forces from the rotation, the first location and the second location having different radial distances from the reference axis. 305. The method of embodiment 300, wherein the first set of regions and the second set of regions are disposed on the substrate at a distance of at least 1 millimeter (mm) from the reference axis. 306. The method of embodiment 305, wherein the first set of regions and the second set of regions are disposed on the substrate at a distance of at least 1 centimeter (cm) from the reference axis. 307. The method of embodiment 259, wherein the first set of regions and the second set of regions are disposed radially around the substrate relative to a central axis of the substrate. 308. The method of embodiment 307, wherein the substrate comprises a plurality of radially alternating arrays of individually addressable locations comprising the first set of regions and the second set of regions, the plurality of radially alternating arrays of individually addressable locations comprising a first set of regions of a first type and a second set of regions of a second type. 309. The method of embodiment 307, wherein the first set of regions is chemically distinct from the second set of regions. 310. The method of embodiment 307, wherein the first set of regions and the second set of regions are separated by a barrier. 311. The method of embodiment 307, wherein the first set of regions and the second type of regions are distinguishable only by a nucleic acid sample loaded into the first set of regions and the second set of regions. 312. The method of embodiment 259, wherein the first region and the second region are immediately adjacent. 313. The method of embodiment 259, wherein the first region and the second region are separated by another region on the substrate. 314. The method of embodiment 259, wherein the first region and the second region overlap. 315. The method of embodiment 259, wherein (e) is performed in a first station that is different from a second station in which (g) or (h) is performed. 316. The method of embodiment 259, wherein the substrate comprises a physical boundary, the physical boundary being used as a reference for spatially indexing the substrate. 317. The method of embodiment 316, wherein the boundary comprises one or more of a depression, a notch, a physical feature, a dye, and an ink on the substrate. 318. The method of embodiment 316, wherein the boundary comprises a control nucleic acid sample. 319. The method of embodiment 259, wherein the first region and the second region are separated by a barrier on the substrate. 320. The method of embodiment 319, wherein the barrier remains fixed to the substrate during (g) or (h). 321. The method of embodiment 320, wherein the barrier remains fixed to the substrate during (g) and (h). 322. The method of embodiment 319, wherein the barrier is removable. 323. The method of embodiment 320, further comprising the step of removing the barrier after (g). 324. The method of embodiment 321, wherein the barrier dissolves. 325. The method of embodiment 321, wherein the barrier evaporates. 326. The method of embodiment 321, wherein the barrier sublimes. 327. The method of embodiment 321, wherein the barrier melts. 328. The method of embodiment 319, wherein the barrier comprises an injection molding guide. 329. The method of embodiment 319, wherein the barrier comprises polyethylene glycol (PEG). 330. The method of embodiment 319, wherein the barrier comprises a viscous solution. 331. The method of embodiment 330, wherein the viscosity changes proportionally to temperature. 332. The method of embodiment 319, wherein the barrier comprises a fluid immiscible with a loading solution comprising the first set of one or more samples and the second nucleic acid sample. 333. The method of embodiment 319, wherein the barrier comprises a hydrophobic region and the first region and the second region comprise a hydrophilic region. 334. The method of embodiment 319, wherein the barrier comprises an air knife. 335. The method of embodiment 259, wherein prior to (g), the substrate is masked with one or more masks such that the substrate comprises one or more subsets of masked regions and one or more subsets of unmasked regions, the subsets of one or more unmasked regions comprising the first region and the second region. 336. The method of embodiment 335, further comprising the step of masking the substrate with the one or more masks prior to (g). 337. 338. The method of embodiment 334, further comprising, following (g), unmasking the substrate from the one or more masks and loading a third set of one or more samples onto a third one of the one or more masked regions. 338. The method of embodiment 259, wherein (g) comprises (i) masking the substrate with the one or more masks such that the substrate comprises a subset of one or more masked regions and a subset of one or more unmasked regions, the subset of one or more unmasked regions comprising the first region and the subset of one or more masked regions comprising the second region, (ii) loading the first set of one or more samples, (iii) unmasking the substrate from the one or more masks, and (iv) loading the second set of one or more samples. 340. The method of embodiment 259, wherein (g) comprises contacting the substrate with a first loading fluid comprising the first set of one or more samples and a second loading fluid comprising the second set of one or more samples, the first loading fluid and the second loading fluid being immiscible. 340. The method of embodiment 259, wherein (g) comprises loading the first set of one or more samples and the second set of one or more samples simultaneously. 341. The method of embodiment 259, wherein (g) comprises loading the first set of one or more samples and the second set of one or more samples at separate times. 342. The method of embodiment 341, wherein (g) the first set of one or more samples is loaded prior to loading the second set of one or more samples. 343. The method of embodiment 342, wherein the substrate is dried between loading the first set of one or more samples and loading the second set of one or more samples. 344. 345. The method of embodiment 344, wherein (g) comprises applying a magnetic field to direct said first set of one or more samples to said substrate. 346. The method of embodiment 344, wherein said first set of nucleic acid molecules are attached to a plurality of magnetic beads. 347. The method of embodiment 344, wherein the loading fluid comprising said first set of one or more samples comprises a ferrofluid. 348. The method of embodiment 259, further comprising the step of activating said first set of regions or said second set of regions for loading using temperature prior to (g). 349. The method of embodiment 259, further comprising the step of activating said first set of regions or said second set of regions for loading using electromagnetic radiation prior to (g). 350. The method of embodiment 259, wherein said first set of regions attracts said first set of one or more samples. 351. 352. The method of embodiment 259, wherein said set of regions repels said first set of one or more samples. 353. The method of embodiment 259, further comprising the step of washing from said substrate nucleic acid molecules not associated with said first set of regions or said second set of regions subsequent to (g). 354. The method of embodiment 353, wherein said washing comprises aspiration. 355. 356. A method for processing biological specimens, comprising: (a) moving a substrate through or along a reel, the surface of the substrate comprising an array having the biological specimens fixed thereto; (b) contacting the surface of the substrate with a reservoir comprising a solution, the solution comprising a plurality of probes; (c) subjecting the biological specimen to conditions sufficient to effect a reaction between one of the plurality of probes and the biological specimen, thereby binding the probe to the biological specimen; and (d) detecting one or more signals from the probes bound to the biological specimen, thereby analyzing the biological specimen, the substrate being moved through or along the reel in the same direction for at least two successive cycles of (b)-(d). 357. The method of embodiment 355, further comprising using a recirculation tank. 358. The dimensions of the substrate are determined by the size of the field of view of an imaging system used in (d).
358. The method of embodiment 355, wherein (a) is performed to contact the surface of the substrate with the reservoir. 359. The method of embodiment 355, further comprising the step of moving the substrate through or along a second reel. 360. The method of embodiment 355, further comprising the step of contacting the surface of the substrate with a second reservoir comprising a second solution. 361. The method of embodiment 360, wherein the second solution comprises a wash buffer. 362. The method of embodiment 360, wherein the second solution comprises a second probe, the method further comprising the step of subjecting the biological analyte to conditions sufficient to effect a reaction between the second probe and the biological analyte to bind the second probe to the biological analyte. 363. The method of embodiment 360, further comprising the step of contacting the surface of the substrate with n number of different reservoirs comprising n number of solutions. 364. The method of embodiment 355, further comprising repeating (b)-(d) during said transfer in (a) with additional reservoirs containing different solutions a sufficient number of times to complete analysis of said biological specimen. 365. The method of embodiment 364, wherein said biological specimen is a nucleic acid molecule, and said analysis comprises determining the sequence of said nucleic acid molecule. 366. The method of embodiment 355, wherein said probe comprises an oligonucleotide molecule. 367. The method of embodiment 366, wherein said oligonucleotide molecule comprises 1-10 bases in length. 368. The method of embodiment 366, wherein said oligonucleotide molecule comprises 10-20 bases in length. 369. The method of embodiment 366, wherein said probe comprises a dibase probe. 370. The method of embodiment 355, wherein said probe is labeled. 371. The method of embodiment 355, wherein said biological specimen comprises a nucleic acid molecule. 372. The method of embodiment 371, wherein said analysis comprises identifying the sequence of said nucleic acid molecule. 373. The method of embodiment 371, wherein the plurality of probes comprises a plurality of oligonucleotide molecules. 374. The method of embodiment 373, wherein (c) comprises performing a complementary binding reaction between the probe and the nucleic acid molecule to identify the presence of homology between the probe and the biological analyte. 375. The method of embodiment 371, wherein the plurality of probes comprises a plurality of nucleotides. 376. The method of embodiment 375, wherein (c) comprises subjecting the nucleic acid molecule to a primer extension reaction under conditions sufficient to incorporate at least one nucleotide from the plurality of nucleotides into a growing strand complementary to the nucleic acid molecule. 377. The method of embodiment 375, wherein the plurality of nucleotides comprises a nucleotide analog. 378. The method of embodiment 375, wherein the one or more signals indicate the incorporation of at least one nucleotide. 379. The method of embodiment 355, wherein the detection is performed using a sensor that continuously scans the array. 380. The method of embodiment 379, wherein the sensor linearly scans the array. 381. 382. The method of embodiment 355, further comprising using a tensioning mechanism to move the substrate through or along the reel. 383. The method of embodiment 355, wherein the substrate is textured or patterned. 384. The method of embodiment 355, wherein the array comprises a plurality of individually addressable locations, and the biological analyte is disposed at one individually addressable location of the plurality of individually addressable locations. 385. The method of embodiment 384, wherein the biological analyte is attached to a bead, and the bead is immobilized at the individually addressable location. 386. 386. A system for analyzing a biological analyte, comprising: a substrate containing a biological analyte, the substrate being maintained at or above a first temperature that is higher than an ambient temperature of an environment to which the substrate is exposed; and an optical imaging objective in optical communication with the substrate and exposed to the environment, the optical imaging objective being exposed to a temperature gradient between the first temperature of the substrate and the ambient temperature of the environment, the optical imaging objective comprising a first optical element and a second optical element adjacent to the first optical element, the second optical element being positioned further from the substrate than the first optical element, the first optical element being configured to be at least partially immersed in an immersion fluid in contact with the substrate, the second optical element being in optical communication with the substrate via the first optical element, and the first optical element being configured such that a second temperature of the second optical element is maintained at or below a predetermined threshold. 387. The system of embodiment 386, wherein the first optical element is a window configured to allow optical communication between the substrate and the second optical element. 388. The system of embodiment 387, wherein the window is substantially flat. 389. The system of embodiment 388, wherein the window is flat. 390. The system of embodiment 386, wherein the optical imaging objective comprises one or more spacers between optical elements and an outer layer surrounding the optical elements of the optical imaging objective, and a primary heat flux path from the substrate through the optical imaging objective to the environment includes conductive heat transfer from the substrate to the immersion fluid, to the first optical element, to the one or more spacers, to the outer layer, and convective heat transfer from the outer layer to the environment. 391. The system of embodiment 386, wherein the first temperature is at least 40 degrees Celsius. 392. The system of embodiment 386, wherein the first temperature is at least 50 degrees Celsius. 393. 394. The system of embodiment 386, wherein the first temperature is about 50 degrees Celsius. 395. The system of embodiment 386, wherein the predetermined threshold is an ambient temperature. 396. The system of embodiment 386, wherein the predetermined threshold is at most 30 degrees Celsius. 397. The system of embodiment 386, wherein the predetermined threshold is at most 25 degrees Celsius. 398. The system of embodiment 386, wherein at least 50% of the temperature gradient occurs within the first optical element and at least 70% of the temperature gradient occurs within the first optical element. 399. The system of embodiment 398, wherein at least 90% of the temperature gradient occurs within the first optical element. 400. The system of embodiment 386, wherein at least a portion of the first optical element is at a temperature of at least 40 degrees Celsius. 401. 402. The system of embodiment 386, wherein at least a portion of the first optical element is at a temperature of at least 50 degrees Celsius. 403. The system of embodiment 386, wherein at least a portion of the first optical element is at a temperature of about 50 degrees Celsius. 404. The system of embodiment 386, wherein the first optical element is at a temperature of at most 30 degrees Celsius. 405. The system of embodiment 386, wherein the first optical element is at a temperature of at most 25 degrees Celsius. 406. The system of embodiment 386, wherein the first optical element is at a temperature of about 20 degrees Celsius. 407. The system of embodiment 386, wherein the immersion fluid is maintained at a third temperature such that the substrate is maintained at or above the first temperature and the second temperature of the second optical element is maintained at or below the predetermined threshold. 408. The system of embodiment 407, further comprising a fluid flow unit configured to replenish the immersion fluid in contact with the substrate and the first optical element to maintain the third temperature of the volume of immersion fluid in contact with the substrate. 409. The system of embodiment 407, wherein the third temperature is at least 40 degrees Celsius. 410. The system of embodiment 407, wherein the third temperature is at least 50 degrees Celsius. 411. The system of embodiment 407, wherein the third temperature is about 50° C. 412. The system of embodiment 407, wherein the third temperature is within 5 degrees Celsius of the first temperature. 413. The system of embodiment 407, wherein the third temperature is an ambient temperature. 414. The system of embodiment 407, wherein the third temperature is at most 30 degrees Celsius. 415. The system of embodiment 407, wherein the third temperature is at most 25 degrees Celsius. 416. The system of embodiment 407, wherein the third temperature is at most 20 degrees Celsius. 417. The system of embodiment 386, wherein the optical imaging objective comprises an insulating spacer arranged between the first optical element and the second optical element, the insulating spacer configured to insulate heat transfer from the first optical element and the second optical element. 418. The system of embodiment 417, wherein the insulating spacer has a thermal resistance higher than a thermal resistance of the first optical element. 419. The system of embodiment 386, wherein the optical imaging objective comprises a cooling element configured to reduce a temperature of an outer layer of the optical imaging objective. 420. The system of embodiment 386, further comprising a fluid flow unit configured to dispense the immersion fluid onto the substrate. 421. The system of embodiment 420, wherein the fluid flow unit is configured to dispense the immersion fluid at a rate of less than about 1 milliliter per second. 422. 422. The system of embodiment 421, further comprising a container configured to at least partially surround the optical imaging objective lens with a cavity disposed between the optical imaging objective lens and a wall of the container, and a pressure unit configured to draw into the container a volume of the immersion fluid disposed outside the container after the optical imaging objective lens has come into contact with the immersion fluid. 423. The system of embodiment 422, wherein the dispensing unit is configured to replenish the immersion fluid in contact with the first optical element at a rate of at least 1 nanoliter per second. 424. The system of embodiment 420, wherein the dispensing unit is configured to dispense the immersion fluid onto the substrate before contacting the optical imaging objective lens with the immersion fluid. 425. 426. The system of embodiment 424, further comprising a container configured to at least partially surround the optical imaging objective lens with a cavity disposed between the optical imaging objective lens and a wall of the container, and a pressure unit configured to draw into the container a volume of the immersion fluid disposed outside the container after the optical imaging objective lens comes into contact with the immersion fluid. 426. The system of embodiment 386, further comprising a container configured to at least partially surround the optical imaging objective lens, a surface of the container interfacing with the immersion fluid, the surface being inclined with respect to a surface of the first optical element interfacing with the immersion fluid. 427. The system of embodiment 386, further comprising a casing at least partially surrounding the first optical element, the casing comprising a cavity adjacent to the first optical element, the cavity interfacing with the immersion fluid and configured to direct one or more gas bubbles in the immersion fluid away from the first optical element. 428. The system of embodiment 427, wherein the cavity is annular or surrounds the first optical element. 429. The system of embodiment 427, wherein the first optical element is substantially flat. 430. The system of embodiment 386, further comprising a movement unit operably coupled to the substrate or the optical imaging objective, the movement unit configured to move the substrate relative to the optical imaging objective. 431. The system of embodiment 430, wherein the movement is in a vector including a vertical component substantially perpendicular to a plane of the substrate. 432. The system of embodiment 430, wherein the movement is in a vector including a horizontal component substantially parallel to a plane of the substrate. 433. The system of embodiment 430, wherein the movement is linear. 434. The system of embodiment 430, wherein the movement is non-linear. 435. The system of embodiment 430, wherein the movement unit is configured to move the substrate during dispensing of the immersion fluid onto the substrate. 436. The optical imaging objective further comprises one or more computer processors operatively coupled to the optical imaging objective and the moving unit, the one or more computer processors being
437. The system of embodiment 430, wherein the processor is individually or jointly programmed to (i) instruct the movement unit to move the substrate relative to the optical imaging objective lens during detection of the substrate by the optical imaging objective lens, and (ii) detect one or more signals from the biological analyte using the optical imaging objective lens. 437. The system of embodiment 430, wherein the processor is individually or jointly programmed to (i) instruct the movement unit to move the substrate relative to the optical imaging objective lens during detection of the substrate by the optical imaging objective lens, and (ii) detect one or more signals from the biological analyte using the optical imaging objective lens. 437. The system of embodiment 430, wherein the processor is individually or jointly programmed to (i) instruct the movement unit to move the substrate relative to the optical imaging objective lens during detection of the substrate by the optical imaging objective lens, and (ii) detect one or more signals from the biological analyte using the optical imaging objective lens. 438. The method of embodiment 437, comprising: (a) a first optical element disposed further from the substrate than a first optical element, the first optical element being at least partially immersed in an immersion fluid in contact with the substrate; (c) controlling or maintaining a second temperature of the first optical element to adjust a magnitude or position of the temperature gradient through the optical imaging objective such that a third temperature of the second optical element is maintained below a predetermined threshold; and (d) using the optical imaging objective to detect one or more signals from the biological analyte during movement of the substrate relative to the optical imaging objective. 439. The method of embodiment 438, wherein the first optical element is a window configured to allow optical communication between the substrate and the second optical element. 439. The method of embodiment 438, wherein the window is substantially flat. 440. The method of embodiment 439, wherein the window is flat. 441. 442. The method of embodiment 437, wherein the optical imaging objective comprises one or more spacers between optical elements and an outer layer surrounding the optical elements of the optical imaging objective, and a primary heat flux path from the substrate through the optical imaging objective to the environment includes conductive heat transfer from the substrate to the immersion fluid, to the first optical element, to the one or more spacers, to the outer layer, and convective heat transfer from the outer layer to the environment. 443. The method of embodiment 437, wherein the first temperature is at least 40 degrees Celsius. 444. The method of embodiment 437, wherein the first temperature is at least 50 degrees Celsius. 445. The method of embodiment 437, wherein the predetermined threshold is an ambient temperature. 446. The method of embodiment 437, wherein the predetermined threshold is at most 30 degrees Celsius. 447. The method of embodiment 437, wherein the predetermined threshold is at most 25 degrees Celsius. 448. The method of embodiment 437, wherein the predetermined threshold is about 20 degrees Celsius. 449. The method of embodiment 437, wherein at least 50% of the temperature gradient occurs within the first optical element and at least 70% of the temperature gradient occurs within the first optical element. 450. The method of embodiment 449, wherein at least 90% of the temperature gradient occurs within the first optical element. 451. The method of embodiment 437, wherein at least a portion of the first optical element is at a temperature of at least 40 degrees Celsius. 452. The method of embodiment 437, wherein at least a portion of the first optical element is at a temperature of at least 50 degrees Celsius. 453. The method of embodiment 437, wherein at least a portion of the first optical element is at a temperature of about 50 degrees Celsius. 454. The method of embodiment 437, wherein at least a portion of the first optical element is at ambient temperature. 455. The method of embodiment 437, wherein the first optical element is at a temperature of at most 30 degrees Celsius. 456. The method of embodiment 437, wherein the first optical element is at a temperature of at most 25 degrees Celsius. 457. The method of embodiment 437, wherein the first optical element is at a temperature of about 20 degrees Celsius. 458. The method of embodiment 437, wherein the immersion fluid is maintained at a third temperature such that the substrate is maintained at or above the first temperature and the second temperature of the second optical element is maintained below the predetermined threshold. 459. The method of embodiment 458, further comprising the step of maintaining the third temperature of the volume of the immersion fluid in contact with the substrate using a fluid flow unit configured to replenish the immersion fluid in contact with the substrate and the first optical element. 460. The method of embodiment 458, wherein the third temperature is at least 40 degrees Celsius. 461. The method of embodiment 458, wherein the third temperature is at least 50 degrees Celsius. 462. The method of embodiment 458, wherein the third temperature is about 50 degrees Celsius. 463. The method of embodiment 458, wherein the third temperature is within 5 degrees Celsius of the first temperature. 464. The method of embodiment 458, wherein the third temperature is an ambient temperature. 465. The method of embodiment 458, wherein the third temperature is at most 30 degrees Celsius. 466. The method of embodiment 458, wherein the third temperature is at most 25 degrees Celsius. 467. The method of embodiment 458, wherein the third temperature is at most 20 degrees Celsius. 468. The method of embodiment 437, wherein the optical imaging objective lens comprises an insulating spacer disposed between the first optical element and the second optical element, the insulating spacer being configured to insulate heat transfer from the first optical element and the second optical element. 469. The method of embodiment 468, wherein the insulating spacer has a thermal resistance higher than a thermal resistance of the first optical element. 470. The method of embodiment 437, wherein the optical imaging objective comprises a cooling element configured to reduce a temperature of an outer layer of the optical imaging objective. 471. The method of embodiment 437, further comprising dispensing the immersion fluid onto the substrate using a fluid flow unit. 472. The method of embodiment 471, wherein the fluid flow unit is configured to dispense the immersion fluid at a rate of less than about 1 milliliter per second. 473. The method of embodiment 472, further comprising at least partially surrounding the optical imaging objective with a container comprising a cavity disposed between the optical imaging objective and a wall of the container, and drawing into the container a predetermined amount of the immersion fluid disposed outside the container using a pressure unit after the optical imaging objective has come into contact with the immersion fluid. 474. The method of embodiment 473, wherein the dispensing unit is configured to replenish the immersion fluid in contact with the first optical element at a rate of at least 1 nanoliter per second. 475. The method of embodiment 471, wherein the dispensing unit is configured to dispense the immersion fluid onto the substrate before contacting the optical imaging objective with the immersion fluid. 476. The method of embodiment 475, further comprising at least partially surrounding the optical imaging objective with a container, the container comprising a cavity disposed between the optical imaging objective and a wall of the container, and drawing into the container a predetermined amount of the immersion fluid disposed outside the container using a pressure unit after the optical imaging objective has come into contact with the immersion fluid. 477. The method of embodiment 437, further comprising at least partially surrounding the optical imaging objective with a container, a surface of the container interfacing with the immersion fluid, the surface being inclined with respect to a surface of the first optical element interfacing with the immersion fluid. 478. The method of embodiment 437, further comprising at least partially surrounding the first optical element with a casing, the casing comprising a cavity adjacent to the first optical element, the cavity interfacing with the immersion fluid and configured to direct one or more gas bubbles in the immersion fluid away from the first optical element. 479. The method of embodiment 478, wherein the cavity is annular or surrounds the first optical element. 480. The method of embodiment 478, wherein the first optical element is substantially flat. 481. The method of embodiment 437, wherein a movement unit is operably coupled to the substrate or the optical imaging objective, the movement unit being configured to move the substrate relative to the optical imaging objective. 482. The method of embodiment 481, wherein the movement is in a vector including a vertical component substantially perpendicular to a plane of the substrate. 483. The method of embodiment 481, wherein the movement is in a vector including a horizontal component substantially parallel to a plane of the substrate. 484. The method of embodiment 481, wherein the movement is linear. 485. The method of embodiment 481, wherein the movement is non-linear. 486. The method of embodiment 481, wherein the movement unit is configured to move the substrate during dispensing of the immersion fluid onto the substrate. 487. The method of embodiment 481, further comprising one or more computer processors operably coupled to the optical imaging objective and the movement unit, the one or more computer processors being individually or jointly programmed to (i) instruct the movement unit to move the substrate relative to the optical imaging objective during detection of the substrate by the optical imaging objective, and (ii) detect one or more signals from the biological analyte using the optical imaging objective. 488. 489. A method for storing a substrate with a surface coated with nucleic acid molecules, comprising: (a) providing a substrate having a surface comprising a first set of nucleic acid molecules immobilized thereon, wherein the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples; (b) contacting the substrate comprising the surface comprising the first set of nucleic acid molecules with a second set of nucleic acid molecules under conditions sufficient to provide a treated surface in which at least 90% of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are hybridized to nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules, wherein the second set of nucleic acid molecules are not the sample nucleic acid molecules; and (c) storing the substrate having the treated surface for a period of at least one hour. 489. The method of embodiment 488, further comprising the step of removing the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules from the treated surface subsequent to (c). 490. The method of embodiment 489, further comprising the step of using the first set of nucleic acid molecules immobilized on the surface for hybridization capture, single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping, sequencing library capture, synthesis of nucleic acid molecules, on-surface amplification, downstream processing or analysis of nucleic acid molecules or derivatives thereof, or a combination thereof, following said removal. 491. The method of embodiment 489 or 490, wherein the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules are removed from the engineered surface by enzymatic degradation. 492. The method of embodiment 489 or 490, wherein the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules are removed from the engineered surface by denaturation with a chemical or thermal stimulus. 493. The method of embodiment 492, wherein the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules are removed from the engineered surface using a chemical stimulus. 494. The method of embodiment 493, wherein the chemical stimulus comprises sodium hydroxide. 495. 496. The method of any one of embodiments 488-495, wherein during storage of the engineered surface, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules that is hybridized to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules is not hybridized to other nucleic acid molecules. 497. The method of any one of embodiments 488-496, wherein the engineered surface is stored at a temperature of about 18° C. to about 30° C. 498. The method of any one of embodiments 488-497, wherein the engineered surface is stored for at least 6 hours. 499. The method of embodiment 498, wherein the engineered surface is interpolated for at least 24 hours. 500. The method of embodiment 499, wherein the engineered surface is stored for at least 2 days. 501. The second set of nucleic acid molecules is hybridized to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules.
502. The method of any one of embodiments 488-501, wherein each nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules comprises a sequence substantially complementary to a sequence of the first set of nucleic acid molecules. 503. The method of embodiment 502, wherein the sequence of the first set of nucleic acid molecules comprises at least 6 bases. 504. The method of any one of embodiments 488-503, wherein the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are immobilized on the surface at independently addressable locations. 505. The method of embodiment 504, wherein the independently addressable locations are substantially planar. 506. The method of embodiment 504 or 505, wherein the independently addressable locations comprise one or more wells. 507. The method of any one of embodiments 488-506, wherein the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are immobilized on the surface of the substrate according to a predetermined pattern. 508. 509. The method of any one of embodiments 488-508, wherein each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules comprises the same nucleic acid sequence. 510. The method of any one of embodiments 488-509, wherein the first set of nucleic acid molecules comprises one or more different nucleic acid sequences. 511. The method of embodiment 510, wherein the first set of nucleic acid molecules comprises a first subset of nucleic acid molecules comprising a first nucleic acid sequence and a second subset of nucleic acid molecules comprising a second nucleic acid sequence, wherein the first and second nucleic acid sequences are different. 512. The method of embodiment 511, wherein the first subset of nucleic acid molecules and the second subset of nucleic acid molecules both comprise a third nucleic acid sequence. 513. The method of embodiment 512, wherein the third nucleic acid sequence comprises a poly(T) sequence. 514. 515. The method of any one of embodiments 488-513, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises DNA nucleotides. 516. The method of any one of embodiments 488-513, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises RNA nucleotides. 517. The method of any one of embodiments 488-516, wherein each nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules comprises at least 6 bases. 518. The method of any one of embodiments 488-517, wherein the surface of the substrate is substantially planar. 519. The method of any one of embodiments 488-518, wherein the substrate comprises one or more particles immobilized thereon. 520. 521. A method for nucleic acid processing, comprising the steps of: (a) providing a substrate having a processing surface on which a first set of nucleic acid molecules are immobilized, wherein at least 90% of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are hybridized to nucleic acid molecules of a second set of nucleic acid molecules, the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples, the second set of nucleic acid molecules are not the sample nucleic acid molecules, and the substrate with the processing substrate is stored for a period of at least one hour; and (b) removing the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules from the processing surface. 522. The method of embodiment 520, further comprising the step of using the first set of nucleic acid molecules immobilized on the surface for hybridization capture, single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping, sequencing library capture, synthesis of nucleic acid molecules, on-surface amplification, downstream processing or analysis of nucleic acid molecules or derivatives thereof, or a combination thereof, after (b). 523. 523. The method of any one of embodiments 520-522, wherein the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules are removed from the engineered surface by enzymatic degradation. 524. The method of embodiment 523, wherein the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules are removed from the engineered surface by denaturation by chemical or thermal stimulation. 525. The method of embodiment 524, wherein a chemical stimulation is used to remove the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules from the engineered surface. 526. The method of any one of embodiments 520-525, wherein during storage of the engineered surface, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules that is hybridized to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules is not hybridized to other nucleic acid molecules. 527. 528. The method of any one of embodiments 520-526, wherein at least 95% of the nucleic acid molecules of said first set of nucleic acid molecules are hybridized to a nucleic acid molecule of said second set of nucleic acid molecules. 528. The method of any one of embodiments 520-527, wherein said treated surface is stored at a temperature of about 18° C. to about 30° C. 529. The method of any one of embodiments 520-528, wherein said treated surface is stored for a period of at least 6 hours. 530. The method of embodiment 529, wherein said treated surface is stored for a period of at least 24 hours. 531. The method of embodiment 530, wherein said treated surface is stored for a period of at least 2 days. 532. The method of any one of embodiments 520-531, wherein each nucleic acid molecule of said second set of nucleic acid molecules comprises a sequence substantially complementary to a sequence of said first set of nucleic acid molecules. 533. The method of embodiment 532, wherein the sequence of said first set of nucleic acid molecules comprises at least 6 bases. 534. 535. The method of any one of embodiments 520 to 533, wherein the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are immobilized on the surface at independently addressable locations. 535. The method of embodiment 534, wherein the independently addressable locations are substantially planar. 536. The method of embodiment 534 or 535, wherein the independently addressable locations comprise one or more wells. 537. The method of any one of embodiments 520 to 536, wherein the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are immobilized on the surface of the substrate according to a predetermined pattern. 538. The method of any one of embodiments 520 to 537, wherein the density of the first set of nucleic acid molecules on the surface is at least 1 million molecules/mm2. 539. The method of any one of embodiments 520 to 538, wherein each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules comprises the same nucleic acid sequence. 540. The method of any one of embodiments 520 to 539, wherein the first set of nucleic acid molecules comprises one or more different nucleic acid sequences. 541. 542. The method of embodiment 541, wherein the first set of nucleic acid molecules comprises a first subset of nucleic acid molecules comprising a first nucleic acid sequence and a second subset of nucleic acid molecules comprising a second nucleic acid sequence, where the first and second nucleic acid sequences are different. 543. The method of embodiment 542, wherein the first subset of nucleic acid molecules and the second subset of nucleic acid molecules both comprise a third nucleic acid sequence. 544. The method of any one of embodiments 520-543, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises DNA nucleotides. 545. The method of any one of embodiments 520-543, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises RNA nucleotides. 546. The method of any one of embodiments 520-543, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises a mixture of RNA and DNA nucleotides. 547. 548. The method of any one of embodiments 520-546, wherein each nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules comprises at least 6 bases. 549. The method of any one of embodiments 520-548, wherein the surface of the substrate is substantially planar. 550. The method of any one of embodiments 520-548, wherein the substrate comprises one or more particles immobilized thereon. 551. A kit comprising a substrate comprising an engineered surface, the engineered surface comprising a plurality of pairs of bound nucleic acid molecules, each pair of the plurality of pairs comprising a first nucleic acid molecule of a first set of nucleic acid molecules that is at least partially hybridized to a second nucleic acid molecule of a second set of nucleic acid molecules, the first set of nucleic acid molecules being immobilized on the surface, at least 90% of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules being paired with a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules, and the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules being configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples when a nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules is not paired with a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules. 551. The kit of embodiment 550, wherein the treated surface is stored for at least 24 hours. 552. The kit of embodiment 551, wherein the treated surface is stored for at least 2 days. 553. The kit of any one of embodiments 550-552, wherein during storage of the treated surface, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules in each of the plurality of pairs does not hybridize to other nucleic acid molecules. 554. The kit of any one of embodiments 550-553, further comprising a chemical stimulus configured to remove a second nucleic acid molecule from the treated surface. 555. The kit of embodiment 554, wherein the chemical stimulus comprises sodium hydroxide. 556. The kit of any one of embodiments 550-555, wherein at least 95% of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are at least partially hybridized to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules. 557. 558. The kit of any one of embodiments 550 to 556, wherein the engineered surface is stored at a temperature of about 18° C. to about 30° C. 559. The kit of embodiment 558, wherein the second nucleic acid molecule comprises a sequence substantially complementary to a sequence of the first nucleic acid molecule. 559. The kit of embodiment 558, wherein the sequence of the first nucleic acid molecule comprises at least 6 bases. 560. The kit of embodiment 558 or 559, wherein the sequence of the second nucleic acid molecule comprises at least 6 bases. 561. The kit of any one of embodiments 550 to 560, wherein the first nucleic acid molecule and the second nucleic acid molecule comprise the same number of nucleotides. 562. The kit of any one of embodiments 550 to 561, wherein the first nucleic acid molecule and the second nucleic acid molecule comprise a different number of nucleotides. 563. The kit of any one of embodiments 550 to 562, wherein the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are immobilized on the surface at independently addressable locations. 564. The kit of embodiment 563, wherein the independently addressable locations are substantially planar. 565. The kit of embodiment 563 or 564, wherein the independently addressable locations comprise one or more wells. 566. The kit of any one of embodiments 550 to 565, wherein the density of the first set of nucleic acid molecules on the surface is at least 1 million molecules/mm2. 567. The kit of any one of embodiments 550 to 566, wherein each nucleic acid molecule in the first set of nucleic acid molecules comprises the same nucleic acid sequence. 568. The kit of any one of embodiments 550 to 567, wherein the first set of nucleic acid molecules comprises one or more different nucleic acid sequences. 569. The kit of embodiment 568, wherein the first set of nucleic acid molecules comprises a first subset of nucleic acid molecules comprising a first nucleic acid sequence and a second subset of nucleic acid molecules comprising a second nucleic acid sequence, wherein the first and second nucleic acid sequences are different. 570. 570. The kit of embodiment 571, wherein the third nucleic acid sequence comprises a poly(T) sequence. 572. The kit of any one of embodiments 550-571, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises DNA nucleotides. 573. The kit of any one of embodiments 550-571, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises RNA nucleotides. 574. The kit of any one of embodiments 550-571, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises a mixture of RNA and DNA nucleotides. 575. The kit of any one of embodiments 550-571, wherein each nucleic acid molecule in the second set of nucleic acid molecules comprises at least one nucleotide.
575. The kit of any one of embodiments 550 to 575, wherein the surface of the substrate is substantially planar. 576. The kit of any one of embodiments 550 to 575, wherein the surface of the substrate comprises a plurality of wells. 577. The kit of any one of embodiments 550 to 576, wherein the surface of the substrate comprises one or more particles immobilized thereon. 578. The kit of any one of embodiments 550 to 577, wherein the substrate comprises one or more particles immobilized thereon. 579. 580. A kit comprising a substrate comprising a surface having a first set of nucleic acid molecules immobilized thereon, the first set of nucleic acid molecules being one or more first nucleic acid molecules configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples, and a solution comprising a second set of nucleic acid molecules, the second set of nucleic acid molecules comprising one or more second nucleic acid molecules that are not the sample nucleic acid molecules, the second set of nucleic acid molecules being selected such that upon contacting the solution with the surface, at least 70% of the one or more first nucleic acid molecules bind to a second nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules to generate one or more pairs of bound nucleic acid molecules, each pair of the one or more pairs comprising (i) a first nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules and a second nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules, and (ii) a section of substantially complementary sequence. 581. The kit of embodiment 579, further comprising a chemical stimulus configured to remove second nucleic acid molecules from the surface. 582. The kit of any one of embodiments 579-581, wherein upon contacting the solution with the surface, at least 90% of the one or more first nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules bind to a second nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules. 583. The kit of any one of embodiments 579-582, wherein each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules in each pair of the one or more pairs does not hybridize to other nucleic acid molecules. 584. The kit of any one of embodiments 579-583, wherein the section of substantially complementary sequences of each pair of the one or more pairs comprises a first sequence of a first nucleic acid molecule of the one or more first nucleic acid molecules and a second sequence of a second nucleic acid molecule of the one or more second nucleic acid molecules, the first sequence being substantially complementary to the second sequence. 585. The kit of embodiment 584, wherein the first sequence and the second sequence each comprise about 6-20 bases. 586. The kit of any one of embodiments 579-585, wherein a first nucleic acid molecule of the one or more first nucleic acid molecules and a second nucleic acid molecule of the one or more second nucleic acid molecules have the same number of nucleotides. 587. The kit of any one of embodiments 579-586, wherein a first nucleic acid molecule of the one or more first nucleic acid molecules and a second nucleic acid molecule of the one or more second nucleic acid molecules have a different number of nucleotides. 588. The kit of any one of embodiments 579-587, wherein the first set of nucleic acid molecules are immobilized on the surface at independently addressable locations. 589. The kit of embodiment 588, wherein the independently addressable locations are substantially planar. 590. The kit of embodiment 588 or 589, wherein the independently addressable locations comprise one or more wells. 591. 592. The kit of any one of embodiments 579 to 590, wherein the first set of nucleic acid molecules are immobilized on the surface according to a predetermined pattern. 593. The kit of any one of embodiments 579 to 592, wherein the density of the first set of nucleic acid molecules on the surface is at least 1 million molecules/mm2. 594. The kit of embodiment 593, wherein the first set of nucleic acid molecules comprises a first subset of nucleic acid molecules comprising a first nucleic acid sequence and a second subset of nucleic acid molecules comprising a second nucleic acid sequence, the first nucleic acid sequence and the second nucleic acid sequence being different. 595. The kit of embodiment 594, wherein the first subset of nucleic acid molecules and the second subset of nucleic acid molecules both comprise a third nucleic acid sequence. 596. The kit of embodiment 595, wherein the third nucleic acid sequence comprises a poly(T) sequence. 597. The kit of any one of embodiments 579 to 596, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises DNA nucleotides. 598. The kit of any one of embodiments 579 to 596, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises RNA nucleotides. 599. The kit of any one of embodiments 579 to 596, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises a mixture of RNA and DNA nucleotides. 600. The kit of any one of embodiments 579 to 599, wherein each nucleic acid molecule in the second set of nucleic acid molecules comprises at least 6 bases. 601. The kit of any one of embodiments 579 to 600, wherein the surface of the substrate is substantially planar. 602. The kit of any one of embodiments 579 to 601, wherein the surface of the substrate comprises a plurality of wells. 603. The kit of any one of embodiments 579 to 602, wherein the substrate comprises one or more particles immobilized thereon. 604. 604. A method for storing a substrate with a surface coated with nucleic acid molecules, comprising: (a) providing a substrate having a surface comprising a first set of nucleic acid molecules immobilized thereon, wherein the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules comprising a first nucleic acid sequence and a second nucleic acid sequence, the second nucleic acid sequence being substantially complementary to the first nucleic acid sequence; (b) generating a treated surface by subjecting the surface to conditions sufficient to bind the first nucleic acid sequence of a nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules to the second nucleic acid sequence of the nucleic acid molecule to provide a fixed hairpin molecule; and (c) storing the substrate with the treated surface for a period of at least one hour. 605. The method of embodiment 604, further comprising the step of separating the second sequence from the first sequence of the fixed hairpin molecule subsequent to (c). The method of embodiment 605, wherein the separation comprises enzymatic degradation or denaturation using a chemical or thermal stimulus.607. The method of embodiment 606, wherein the chemical stimulus comprises sodium hydroxide.608. The method of any one of embodiments 605-607, further comprising a system that uses the first set of nucleic acid molecules immobilized on the surface following the separation for hybridization capture, single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping, sequencing library capture, synthesis of nucleic acid molecules, on-surface amplification, downstream processing or analysis of nucleic acid molecules or derivatives thereof, or combinations thereof.609. The method of any one of embodiments 605-608, wherein each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules comprises a cleavable base, and the cleavable base is located between the first sequence and the second sequence of the nucleic acid molecule.610. 609. The method of embodiment 609, further comprising the step of cleaving the nucleic acid molecule at the cleavable base after separating the second sequence from the first sequence of the fixed hairpin molecule, thereby removing the second sequence of the nucleic acid molecule from the surface. 611. The method of any one of embodiments 604-610, wherein during storage of the treated surface, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules does not hybridize to other nucleic acid molecules. 612. The method of any one of embodiments 604-611, wherein during storage of the treated surface, at least 70% of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are present as fixed hairpin molecules. 613. The method of any one of embodiments 604-612, wherein the treated surface is stored at a temperature of about 18° C. to about 30° C. 614. The method of any one of embodiments 604-613, wherein the treated surface is stored for at least 6 hours. 615. The method of embodiment 614, wherein the treated surface is stored for at least 24 hours. 616. 617. The method of any one of embodiments 604-615, wherein the first sequence and the second sequence each comprise at least 6 bases. 617. The method of any one of embodiments 604-616, wherein the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are immobilized on the surface at independently addressable locations. 618. The method of embodiment 617, wherein the independently addressable locations are substantially planar. 619. The method of embodiment 617 or 618, wherein the independently addressable locations comprise one or more wells. 620. The method of any one of embodiments 604-619, wherein the density of the first set of nucleic acid molecules on the surface is at least 1 million molecules/mm2. 621. The method of any one of embodiments 604-620, wherein the first set of nucleic acid molecules comprises one or more different nucleic acid sequences. 622. 623. The method of embodiment 622, wherein the first set of nucleic acid molecules comprises a first subset of nucleic acid molecules comprising the first and second nucleic acid sequences, and a second subset of nucleic acid molecules comprising a third and fourth nucleic acid sequence, wherein the third nucleic acid sequence is substantially complementary to the fourth nucleic acid sequence, and the first nucleic acid sequence is different from the third and fourth nucleic acid sequences. 623. The method of embodiment 622, wherein the first subset of nucleic acid molecules and the second subset of nucleic acid molecules both comprise a fifth nucleic acid sequence. 624. The method of embodiment 623, wherein the fifth nucleic acid sequence comprises a poly(T) sequence. 625. The method of any one of embodiments 604-624, wherein the surface of the substrate is substantially planar. 626. The method of any one of embodiments 604-625, wherein the surface of the substrate comprises a plurality of wells. 627. The method of any one of embodiments 604-626, wherein the substrate comprises one or more particles immobilized thereon. 628. A method for storing a substrate having a surface coated with nucleic acid molecules, comprising the steps of: (a) providing a substrate having a surface having a first set of nucleic acid molecules immobilized thereon, wherein the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples, each nucleic acid molecule of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules comprising a first nucleic acid sequence; (b) providing a second set of nucleic acid molecules, wherein each nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules comprises a second nucleic acid sequence that is substantially complementary to the first nucleic acid sequence, and wherein the second set of nucleic acid molecules are not the sample nucleic acid molecules; and (c) providing a substrate having a surface having a first set of nucleic acid molecules immobilized thereon, wherein the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are configured to capture sample nucleic acid molecules from one or more nucleic acid samples, each nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules comprising a first nucleic acid sequence that is substantially complementary to the first nucleic acid sequence, and wherein the second set of nucleic acid molecules are not the sample nucleic acid molecules. 629. The method of embodiment 628, wherein the first nucleic acid sequence hybridized to the second nucleic acid sequence is at least partially denatured between about 50° C. and 60° C. 630. The method of embodiment 628 or 629, further comprising the step of: (a) contacting the surface comprising the first set of nucleic acids with the second set of nucleic acid molecules to produce an engineered surface on which at least 70% of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are hybridized to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules; and (d) storing the engineered surface for at least 1 hour, wherein for each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules hybridized to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules, the first nucleic acid sequence hybridizes to the second nucleic acid sequence, and the first nucleic acid sequence hybridized to the second nucleic acid sequence is at least partially denatured between about 40° C. and 60° C. 631. The method of embodiment 628 or 629, further comprising the step of: (a) removing the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules from the engineered surface. 631. Following the removal, the first set of nucleic acid molecules immobilized on the surface is used for hybridization capture, single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping, sequencing library capture, synthesis of nucleic acid molecules, on-surface amplification, downstream processing or analysis of nucleic acid molecules or derivatives thereof, or a combination thereof.
632. The method of embodiment 630 or 631, wherein the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules are removed from the engineered surface by enzymatic degradation. 633. The method of embodiment 630 or 631, wherein the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules are removed from the engineered surface by denaturation with a chemical or thermal stimulus. 634. The method of embodiment 633, wherein the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules are removed from the engineered surface by denaturing the first nucleic acid sequence hybridized to the second nucleic acid sequence. 635. The method of embodiment 633 or 634, wherein the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules are removed from the engineered surface by heating the engineered surface to about 40°C to 60°C. 636. The method of any one of embodiments 633-635, wherein the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules are removed from the treated surface by heating a solution in contact with the treated surface to about 40° C. to 60° C. 637. The method of any one of embodiments 633-636, wherein a chemical stimulus is used to remove the nucleic acid molecules of the second set of nucleic acid molecules from the treated surface. 638. The method of embodiment 637, wherein the chemical stimulus comprises sodium hydroxide. 639. The method of any one of embodiments 628-638, wherein during storage of the treated surface, each nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules that is hybridized to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules is not hybridized to other nucleic acid molecules. 640. The method of any one of embodiments 628-639, wherein at least 90% of the nucleic acid molecules of the first set of nucleic acid molecules are hybridized to a nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules. 641. 642. The method of any one of embodiments 628-641, wherein the treated surface is stored at a temperature of about 18° C. to about 30° C. 643. The method of embodiment 642, wherein the treated surface is stored for at least 6 hours 644. The method of embodiment 643, wherein the treated surface is stored for at least 24 hours 645. The method of embodiment 628-644, wherein the second set of nucleic acid molecules is provided to the surface in solution 646. The method of embodiment 628-645, wherein the first nucleic acid sequence and the second nucleic acid sequence each comprise at least 6 bases 647. The method of embodiment 628-646, wherein a given nucleic acid molecule of the first set of nucleic acid molecules and a given nucleic acid molecule of the second set of nucleic acid molecules comprise the same number of nucleotides 648. 649. The method of any one of embodiments 628-648, wherein a given nucleic acid molecule of said first set of nucleic acid molecules and a given nucleic acid molecule of said second set of nucleic acid molecules comprise a different number of nucleotides. 650. The method of embodiment 649, wherein said independently addressable locations are substantially planar. 651. The method of embodiment 649 or 650, wherein said independently addressable locations comprise one or more wells. 652. The method of any one of embodiments 628-651, wherein said first set of nucleic acid molecules are immobilized on said surface according to a predetermined pattern. 653. The method of any one of embodiments 628-652, wherein the density of said first set of nucleic acid molecules on said surface is at least 1 million molecules/mm2. 654. The method of any one of embodiments 628-653, wherein said first set of nucleic acid molecules comprises one or more different nucleic acid sequences. 655. 655. The method of embodiment 655, wherein the first set of nucleic acid molecules comprises a first subset of nucleic acid molecules comprising the first nucleic acid sequence and a second subset of nucleic acid molecules comprising a third nucleic acid sequence, the first and third nucleic acid sequences being different. 656. The method of embodiment 655, wherein the first subset of nucleic acid molecules and the second subset of nucleic acid molecules both comprise a fourth nucleic acid sequence. 657. The method of embodiment 656, wherein the fourth nucleic acid sequence comprises a poly(T) sequence. 658. The method of any one of embodiments 628-657, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises DNA nucleotides. 659. The method of any one of embodiments 628-657, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises RNA nucleotides. 660. The method of any one of embodiments 628-657, wherein the second set of nucleic acid molecules comprises a mixture of RNA and DNA nucleotides. 661. 662. The method of any one of embodiments 628-660, wherein each nucleic acid molecule of said second set of nucleic acid molecules comprises at least 6 bases. 662. The method of any one of embodiments 628-661, wherein said surface of said substrate is substantially planar. 663. The method of any one of embodiments 628-662, wherein said surface of said substrate comprises a plurality of wells. 664. The method of any one of embodiments 628-663, wherein said substrate comprises one or more particles immobilized thereon. 665. 665. A method for detecting or analyzing an analyte, comprising: (a) providing an open substrate having a central axis, the open substrate comprising an array of analytes fixed adjacent to the open substrate, at least one analyte of the array of analytes being bound to a probe; and (b) performing a nonlinear scan of the open substrate using a detector system to detect at least one signal or signal change from the bound probe, the detector system comprising a line scan camera and an illumination source, the illumination source configured to generate an illuminated region on the open substrate, the open substrate comprising a first region and a second region, the first region and the second region (i) comprising different subsets of the array of analytes, (ii) being at different radial positions of the open substrate relative to the central axis, and (iii) being spatially resolved by the detector system, the bound probe being disposed in the first region of the open substrate, and the nonlinear scan being performed during a relative nonlinear movement between the open substrate and one or both of (i) the line scan camera and (ii) the illuminated region. The method of embodiment 665, wherein the illuminated area has a maximum dimension of at most about 2 millimeters.667. The method of embodiment 665 or 666, wherein the illuminated area has a maximum width of at most about 0.5 millimeters.668. The method of any one of embodiments 665 to 667, wherein the line scan camera is a time-delay integrated line scan camera.669. The method of any one of embodiments 665 to 668, wherein the illumination source comprises a laser.670. The method of embodiment 669, wherein the laser is a continuous wave laser.671. The method of embodiment 669 or 670, wherein the detector system comprises an optical element configured to change the shape of the light beam emitted by the laser.672. The method of embodiment 671, wherein the optical element comprises a cylindrical lens.673. The method of any one of embodiments 665 to 668, wherein the illumination source comprises a light emitting diode.674. The method of any one of embodiments 665 to 673, wherein the open substrate is rotating during (b). 675. The method of embodiment 674, wherein the line scan camera of the detector system is stationary during (b). 676. The method of embodiment 674, wherein the line scan camera of the detector system is rotating during (b). 677. The method of embodiment 675 or 676, wherein the illuminated area is rotating during (b). 678. The method of embodiment 677, wherein the illuminated area is rotating at the same speed as the line scan camera during (b). 679. The method of embodiment 674, wherein the line scan camera of the detector system is radially translated across the open substrate during (b). 680. The method of embodiment 674 or 679, wherein the illuminated area is radially translated across the open substrate during (b). 681. The method of any one of embodiments 665 to 673, wherein the open substrate is stationary during (b). 682. The method of embodiment 681, wherein during (b), the line scan camera of the detector system rotates.683. The method of embodiment 681 or 682, wherein during (b), the illuminated area rotates.684. The method of embodiment 683, wherein during (b), the illuminated area rotates at the same speed as the line scan camera.685. The method of embodiment 681, wherein during (b), the line scan camera is stationary.686. The method of embodiment 685, wherein during (b), the illuminated area of the detector system rotates.687. The method of any one of embodiments 665 to 686, wherein the detector system further comprises a prism, and wherein the prism rotates during (b).688. The method of any one of embodiments 665 to 687, wherein the detector system is configured to detect a signal from the illuminated area using the line scan camera.689. 690. The method of any one of embodiments 665-689, wherein the array of analytes comprises a second analyte bound to a further probe, the further probe being disposed in the second region of the open substrate, and during (b) at least one signal or signal change is detected from the further probe simultaneously with the at least one signal or signal change detected from the bound probe. 691. The method of any one of embodiments 665-690, wherein the detector system compensates for velocity differences at different radial positions of the array relative to the central axis within a scan region. 692. The method of any one of embodiments 665-690, wherein the detector system comprises an optical imaging system having an anamorphic magnification gradient substantially transverse to a scan direction along the open substrate, the anamorphic magnification gradient at least partially compensating for tangential velocity differences substantially perpendicular to the scan direction. 693. The method of any one of embodiments 665-692, wherein (b) comprises reading two or more regions on the open substrate at two or more different scan velocities, respectively, to at least partially compensate for tangential velocity differences in the two or more regions.693. The method of any one of embodiments 665-692, wherein (b) further comprises using an immersion objective lens in optical communication with the detector system and the open substrate to detect the at least one signal or signal change, the immersion objective lens being in contact with a fluid in contact with the open substrate.694. The method of embodiment 693, wherein the fluid is in a container, and an electric field is used to adjust the hydrophobicity of one or more surfaces of the container to retain at least a portion of the fluid in contact with the immersion objective lens and the open substrate.695. 695. The method of any one of embodiments 665-694, wherein the array of analytes comprises nucleic acid molecules, the plurality of probes comprises fluorescently labeled nucleotides, and at least one of the fluorescently labeled nucleotides is bound to at least one of the nucleic acid molecules via a nucleotide complementary bond. 696. The method of any one of embodiments 665-695, wherein the open substrate is substantially planar. 697. The method of any one of embodiments 665-696, wherein an analyte of the array of analytes is immobilized adjacent to the open substrate via one or more binders. 698. The method of any one of embodiments 665-697, wherein the open substrate comprises at least 100,000 binders, and one binder of the at least 100,000 binders immobilizes one analyte of the array of analytes immobilized adjacent to the open substrate. 699. The method of any one of embodiments 665-698, wherein one analyte of the array of analytes is bound to a bead, and the bead is immobilized to the open substrate. 700. 701. The method of any one of embodiments 665-699, wherein one analyte of said array of analytes comprises a nucleic acid molecule. 701. The method of any one of embodiments 665-700, wherein said plurality of probes comprises a plurality of oligonucleotide molecules. 702. The method of any one of embodiments 665-700, wherein said plurality of probes comprises a plurality of nucleotides or analogs thereof.
The method of any one of embodiments 665-700. 703. 703. An apparatus for analyte detection or analysis, comprising: a housing configured to receive an open substrate having an array of analytes fixed adjacent thereto, at least one analyte of the array of analytes being bound to a probe; and a detector system comprising a line scan camera and an illumination source, the illumination source configured to generate an illumination area on the open substrate, the open substrate comprising a first area and a second area, the first area and the second area (i) comprising a subset of the array of fixed analytes, (ii) being at different radial positions of the open substrate relative to the central axis, and (iii) being spatially resolved by the detector system, the bound probe being disposed in the first area of the open substrate, the detector system programmed to perform a non-linear scanning of the open substrate and to detect at least one signal or signal change from the bound probe in the first area of the open substrate, the non-linear scanning being performed during a relative non-linear movement between the open substrate and one or both of (i) the line scan camera and (ii) the illumination area. The apparatus of embodiment 703, wherein the illumination area has a maximum dimension of at most about 2 millimeters.705. The apparatus of embodiment 703 or 704, wherein the illumination area has a maximum width of at most about 0.5 millimeters.706. The apparatus of any one of embodiments 703 to 705, further comprising a processor programmed to instruct the detector system to compensate for velocity differences at different radial positions of the array relative to the central axis within a scan area.707. The apparatus of embodiment 706, wherein the processor is programmed to instruct the detector system to scan two or more regions on the open substrate at two or more different scan velocities, respectively, to at least partially compensate for tangential velocity differences in the two or more regions.708. The apparatus of any one of embodiments 703 to 707, further comprising one or more optical elements configured to generate an anamorphic magnification gradient substantially transverse to a scan direction along the open substrate, the anamorphic magnification gradient at least partially compensating for tangential velocity differences substantially perpendicular to the scan direction.709. 708. The apparatus of embodiment 708, further comprising a processor programmed to adjust the anamorphic magnification gradient to compensate for different imaged radial positions relative to the central axis. 710. The apparatus of any one of embodiments 703 to 709, wherein the line scan camera is a time-delay-integrated line scan camera. 711. The apparatus of any one of embodiments 703 to 710, wherein the illumination source comprises a laser. 712. The apparatus of embodiment 711, wherein the laser is a continuous wave laser. 713. The apparatus of embodiment 711 or 712, wherein the detector system comprises an optical element configured to change a shape of a light beam emitted by the laser. 714. The apparatus of embodiment 713, wherein the optical element comprises a cylindrical lens. 715. The apparatus of any one of embodiments 703 to 710, wherein the illumination source comprises a light emitting diode. 716. The apparatus of any one of embodiments 703 to 715, wherein the detector system and the rotation unit are located in different regions of the apparatus. 717. The apparatus of any one of embodiments 703 to 716, further comprising a rotation unit configured to rotate the detector system or an element thereof, the detector system being programmed to detect the at least one signal from the coupling probe while the line scan camera of the detector system is rotating.718. The apparatus of embodiment 717, wherein the detector system is programmed to detect the at least one signal from the coupling probe while the illumination area of the detector system is rotating.719. The apparatus of embodiment 718, wherein the detector system is programmed to detect the at least one signal from the coupling probe while the line scan camera and the illumination area are rotating at the same speed.720. The apparatus of any one of embodiments 703 to 719, wherein the detector system is programmed to detect the at least one signal from the coupling probe while the open substrate is stationary.721. The apparatus of any one of embodiments 703 to 719, wherein the detector system is programmed to detect the at least one signal from the coupling probe while the open substrate is rotating.722. 723. The apparatus of any one of embodiments 703-716, wherein the detector system is programmed to detect the at least one signal from the coupling probe while the line scan camera translates radially across the open substrate. 724. The apparatus of any one of embodiments 703-716, wherein the detector system is programmed to detect the at least one signal from the coupling probe while the illumination area translates radially across the open substrate. 725. The apparatus of any one of embodiments 703-724, further comprising an immersion objective in optical communication with the detector system and the open substrate, the immersion objective configured to contact a fluid in contact with the open substrate. 726. 726. The apparatus of embodiment 725, further comprising a container configured to hold the fluid and an electric field application unit configured to adjust the hydrophobicity of one or more surfaces of the container to hold at least a portion of the fluid in contact with the immersion objective lens and the open substrate. 727. The apparatus of embodiment 725 or 726, wherein the immersion objective lens separates a first environment from a second environment, the first environment and the second environment having different operating conditions. 728. The apparatus of embodiment 727, wherein the immersion objective lens forms a seal between the first environment and the second environment. 729. The apparatus of any one of embodiments 703 to 728, wherein the open substrate is substantially planar. 730. The apparatus of any one of embodiments 703 to 729, wherein one analyte of the array of analytes is fixed adjacent to the open substrate via one or more binders. 731. 731. The device of any one of embodiments 703-730, wherein the open substrate comprises at least 100,000 binders, and one binder of the at least 100,000 binders immobilizes an analyte of the array of analytes immobilized adjacent to the open substrate. 732. The device of any one of embodiments 703-731, wherein an analyte of the array of analytes is bound to a bead, and the bead is immobilized to the open substrate. 733. The device of any one of embodiments 703-732, wherein an analyte of the array of analytes comprises a nucleic acid molecule. 734. The device of any one of embodiments 703-733, wherein the plurality of probes comprises a plurality of oligonucleotide molecules. 735. The device of any one of embodiments 703-733, wherein the plurality of probes comprises a plurality of nucleotides or analogs thereof. 736. 1. A computer readable medium having stored thereon non-transitory instructions that, when executed, cause one or more computer processors to perform a method for detecting or analyzing analytes, the method including the steps of: providing an open substrate about a central axis, the open substrate comprising an array of analytes fixed adjacent to the open substrate, at least one analyte of the array of analytes being bound to a probe; and performing a non-linear scan of the open substrate using a detector system to detect at least one signal or signal change from the bound probe, the detector system comprising a line scan camera and an illumination source. 737. The computer-readable medium of embodiment 736, wherein the illumination source is configured to generate an illuminated region on the open substrate, the open substrate comprising a first region and a second region, the first region and the second region (i) comprising different subsets of the array of analytes, (ii) being at different radial positions of the open substrate relative to the central axis, and (iii) being spatially resolved by the detector system, the coupling probes being disposed in the first region of the open substrate, and the nonlinear scanning being performed during a relative nonlinear motion between the open substrate and one or both of (i) the line scan camera and (ii) the illuminated region. 738. The computer-readable medium of embodiment 736 or 737, wherein the illumination source comprises a laser. 739. The computer-readable medium of embodiment 738, wherein the laser is a continuous wave laser. 740. The computer readable medium of embodiment 738 or 739, wherein the detector system comprises an optical element configured to change the shape of the light beam emitted by the laser.741. The computer readable medium of embodiment 740, wherein the optical element comprises a cylindrical lens.742. The computer readable medium of embodiment 736 or 737, wherein the illumination source comprises a light emitting diode.743. The computer readable medium of any one of embodiments 736 to 742, wherein the open substrate is stationary during the detection.744. The computer readable medium of embodiment 743, wherein the line scan camera of the detector system is rotating during the detection.745. The computer readable medium of embodiment 744, wherein the illuminated area is rotating during the detection.746. The computer readable medium of embodiment 745, wherein the illuminated area is rotating at the same speed as the line scan camera during the detection.747. The computer readable medium of embodiment 743, wherein the line scan camera is radially translated across the open substrate during the detection.748. The computer readable medium of embodiment 747, wherein the illuminated area is translated radially across the open substrate during the detection.749. The computer readable medium of any one of embodiments 736 to 742, wherein the open substrate is rotated during the detection.750. The computer readable medium of embodiment 749, wherein the line scan camera of the detector system is stationary during the detection.751. The computer readable medium of embodiment 750, wherein the illuminated area of the detector system is rotating during the detection.752. The computer readable medium of embodiment 749, wherein the line scan camera of the detector system is rotating during the detection.753. The computer readable medium of embodiment 752, wherein the illuminated area is rotating during the detection.754. The computer readable medium of embodiment 753, wherein the illuminated area is rotating at the same speed as the line scan camera during the detection.755. The computer readable medium of embodiment 749, wherein the line scan camera is translated radially across the open substrate during the detection. 756. The computer readable medium of embodiment 755, wherein the illuminated area is translated radially across the open substrate during the detection. 757. The computer readable medium of any one of embodiments 736-756, wherein the detector system further comprises a prism, and wherein the prism is rotated during the detection. 758. The computer readable medium of any one of embodiments 736-757, wherein the detector system is configured to detect signals from the illuminated area using the line scan camera. 759. The computer readable medium of any one of embodiments 736-758, wherein the detector system compensates for velocity differences at different radial positions of the array relative to the central axis within a scan region. 760. Any one of embodiments 736-759, wherein the detector system comprises an optical imaging system having an anamorphic magnification gradient substantially transverse to a scan direction along the open substrate, the anamorphic magnification gradient at least partially compensating for tangential velocity differences substantially perpendicular to the scan direction.
A computer readable medium. 761. The computer readable medium of any one of embodiments 736 to 760, wherein the detecting comprises reading two or more regions on the open substrate at two or more different scan speeds, respectively, to at least partially compensate for tangential velocity differences in the two or more regions. 762. The computer readable medium of any one of embodiments 736 to 761, wherein the detecting further comprises using an immersion objective lens in optical communication with the detector system and the open substrate to detect the at least one signal or signal change, the immersion objective lens being in contact with a fluid that is in contact with the open substrate. 763. The computer readable medium of embodiment 762, wherein the fluid is in a container, and an electric field is used to adjust the hydrophobicity of one or more surfaces of the container to retain at least a portion of the fluid in contact with the immersion objective lens and the open substrate. 764. 765. The computer readable medium of any one of embodiments 736-764, wherein the array of analytes comprises nucleic acid molecules, and the plurality of probes comprises fluorescently labeled nucleotides, at least one fluorescently labeled nucleotide of the fluorescently labeled nucleotides binding to at least one nucleic acid molecule of the nucleic acid molecules via a nucleotide complementary bond. 765. The computer readable medium of any one of embodiments 736-764, wherein the open substrate is substantially planar. 766. The computer readable medium of any one of embodiments 736-765, wherein an analyte of the array of analytes is immobilized adjacent to the open substrate via one or more binders. 767. The computer readable medium of any one of embodiments 736-766, wherein the open substrate comprises at least 100,000 binders, and one binder of the at least 100,000 binders immobilizes an analyte of the array of analytes immobilized adjacent to the open substrate. 768. 768. The computer readable medium of any one of embodiments 736-768, wherein one analyte of said array of analytes is bound to a bead, and said bead is immobilized on said open substrate. 769. The computer readable medium of any one of embodiments 736-768, wherein one analyte of said array of analytes comprises a nucleic acid molecule. 770. The computer readable medium of any one of embodiments 736-769, wherein said plurality of probes comprises a plurality of oligonucleotide molecules. 771. The computer readable medium of any one of embodiments 736-769, wherein said plurality of probes comprises a plurality of nucleotides or analogs thereof.

[実施例]
[実施例1]
核酸分子の配列決定のイメージング
図42は、検体が固定された基板を撮像することによって生成された画像の一例を示す。実質的に平面アレイを含む基板310には、生物学的検体、例えば核酸分子が固定されている。実質的に平面アレイは、複数の個別にアドレス可能な位置320を含み、複数の個別にアドレス可能な位置は、生物学的検体、例えば、1つ以上の核酸分子を含む。個別にアドレス可能な位置320は、ランダムに配置されてもよく、又は順序付けられたパターンで配置されてもよい。生物学的検体は、アレイに固定されたビーズに付着され得る。単一のビーズは、少なくとも10、20、30、40、50、100、150又はそれ以上の検体などの複数の検体を含み得る。ビーズは、個別にアドレス可能な位置に会合され得る。基板310上には、複数の蛍光プローブ(例えば、複数の蛍光標識された、A、T、C、又はG)が分注されている。幾つかの実施形態では、基板は、中心軸に対して回転するように構成され、流体流ユニットは、複数のプローブを含む溶液を前記アレイに分注するように構成された流体チャネルを備え、基板の回転中、溶液は、中心軸から離れる方向に沿って遠心的に導かれ、生物学的検体と接触する。他の実施形態では、基板は回転されない。次いで、基板310は、複数のプローブのうちの少なくとも1つのプローブと生物学的検体との間で反応を行い、少なくとも1つのプローブを生物学的検体に結合するのに十分な条件に供される。結合していないプローブが洗い流される。少なくとも一つのプローブの生物学的検体への結合は、測光を使用して検出され、測光は、基板310の少なくとも一部(例えば、走査又は固定視野撮像を介して)を撮像することと、個別にアドレス可能な各位置320の信号を測定することとを含む。蛍光プローブに相補的なヌクレオチドを含む核酸分子は、個別にアドレス可能な位置320で蛍光性である。次いで、動作を繰り返してもよく、画像からの信号を同じ基板の以前の画像からの信号と照合して、個別にアドレス可能な各位置320の各生物学的検体について時間内に信号のトレースを生成する。複数の蛍光プローブの配列は、操作の反復ごとに既知であり、個別にアドレス可能な位置320のそれぞれに検体の既知の配列を生成する。
[Example]
[Example 1]
Imaging of nucleic acid molecule sequencing FIG. 42 shows an example of an image generated by imaging a substrate with immobilized analytes. A biological analyte, e.g., a nucleic acid molecule, is immobilized on a substrate 310 comprising a substantially planar array. The substantially planar array comprises a plurality of individually addressable locations 320, each of which comprises a biological analyte, e.g., one or more nucleic acid molecules. The individually addressable locations 320 may be arranged randomly or in an ordered pattern. The biological analyte may be attached to beads immobilized on the array. A single bead may comprise a plurality of analytes, such as at least 10, 20, 30, 40, 50, 100, 150 or more analytes. The beads may be associated with the individually addressable locations. A plurality of fluorescent probes (e.g., a plurality of fluorescently labeled A, T, C, or G) are dispensed on the substrate 310. In some embodiments, the substrate is configured to rotate about a central axis, and the fluid flow unit comprises fluid channels configured to dispense a solution containing a plurality of probes to the array, and during rotation of the substrate, the solution is centrifugally directed along a direction away from the central axis to contact the biological analyte. In other embodiments, the substrate is not rotated. The substrate 310 is then subjected to conditions sufficient to allow a reaction between at least one of the plurality of probes and the biological analyte and to bind the at least one probe to the biological analyte. Unbound probes are washed away. Binding of the at least one probe to the biological analyte is detected using photometry, which includes imaging at least a portion of the substrate 310 (e.g., via scanning or fixed field imaging) and measuring a signal at each individually addressable location 320. Nucleic acid molecules containing nucleotides complementary to the fluorescent probes are fluorescent at the individually addressable locations 320. The operation may then be repeated, matching signals from the image with signals from previous images of the same substrate to generate a trace of signals in time for each biological analyte at each individually addressable location 320. The sequence of the multiple fluorescent probes is known for each iteration of the process, producing a known sequence of analyte at each of the individually addressable locations 320 .

[実施例2]
核酸組み込みのための診断手順
診断手順を実行して、プローブが生物学的検体と結合したかどうかを決定する(例えば、核酸分子)。図43は、約1億8300万ビーズから約29ギガ塩基対(Gbp)で実行される、そのような診断手順の例示的なデータを示す。例えば図15~図23の310に示されるものと同様の基板は、生物学的検体を固定するように構成されたアレイを含む。生物学的検体は、アレイに固定されたビーズに付着され得る。単一のビーズは、少なくとも10、20、30、40、50、100、150又はそれ以上の検体などの複数の検体を含み得る。生物学的検体は、場合によっては大腸菌由来のゲノムDNAである。幾つかの場合、ヒトDNAを生物学的検体として使用することができる。幾つかの場合、生物学的検体は、クローン集団からのDNAのショットガンライブラリである。場合によっては、基板は、中心軸に対して回転するように構成される。他の実施形態では、基板は回転するように構成されず、静止していてもよい。他の実施形態では、基板は回転するように構成されず、本明細書の他の箇所で説明するように、横方向又は縦方向に移動可能であってもよい。場合によっては、複数のプローブ(例えば、蛍光標識ヌクレオチド)を含む溶液をアレイに分注するために、流体チャネルを含む流体流ユニットが使用され、基板の回転中、溶液は、中心軸から離れる方向に沿って遠心的に導かれ、複数のプローブのうちの少なくとも1つのプローブ(例えば、ヌクレオチド)を生物学的検体に結合するのに十分な条件下で生物学的検体と接触する。他の場合には、本明細書の他の箇所に記載されているように、プローブは、噴霧、スプレー、加圧ガス(例えば、吹込みガス)システムなどを介して基板上に分注されてもよい。次いで、基板310は、複数のプローブのうちの少なくとも1つのプローブと生物学的検体との間で反応を行い、少なくとも1つのプローブを生物学的検体に結合するのに十分な条件に供される。結合していないプローブが洗い流される。少なくとも1つのプローブの生物学的検体への結合は、基板の少なくとも一部を撮像することを含む測光法を使用して検出される。蛍光プローブに相補的なヌクレオチドを含む核酸分子は、個別にアドレス可能な位置で蛍光性である。プロセスのうちの1つ以上は、サイクル内で反復又は反復されてもよい。
[Example 2]
Diagnostic Procedures for Nucleic Acid Incorporation A diagnostic procedure is performed to determine whether the probe has bound to a biological analyte (e.g., a nucleic acid molecule). FIG. 43 shows exemplary data from such a diagnostic procedure performed at about 29 gigabase pairs (Gbp) from about 183 million beads. A substrate, for example similar to that shown at 310 in FIGS. 15-23, includes an array configured to immobilize a biological analyte. The biological analyte may be attached to beads immobilized in the array. A single bead may include multiple analytes, such as at least 10, 20, 30, 40, 50, 100, 150 or more analytes. The biological analyte is optionally genomic DNA from E. coli. In some cases, human DNA may be used as the biological analyte. In some cases, the biological analyte is a shotgun library of DNA from a clonal population. In some cases, the substrate is configured to rotate about a central axis. In other embodiments, the substrate is not configured to rotate and may be stationary. In other embodiments, the substrate is not configured to rotate and may be movable laterally or vertically as described elsewhere herein. In some cases, a fluid flow unit including a fluid channel is used to dispense a solution including a plurality of probes (e.g., fluorescently labeled nucleotides) onto the array, and during rotation of the substrate, the solution is centrifugally directed along a direction away from the central axis to contact the biological analyte under conditions sufficient to bind at least one probe (e.g., a nucleotide) of the plurality of probes to the biological analyte. In other cases, the probe may be dispensed onto the substrate via a mist, spray, pressurized gas (e.g., bubbling gas) system, etc., as described elsewhere herein. The substrate 310 is then subjected to conditions sufficient to perform a reaction between at least one probe of the plurality of probes and the biological analyte and to bind the at least one probe to the biological analyte. Unbound probes are washed away. Binding of the at least one probe to the biological analyte is detected using a photometric method including imaging at least a portion of the substrate. Nucleic acid molecules including nucleotides complementary to the fluorescent probes are fluorescent at the individually addressable locations. One or more of the processes may be repeated or repeated in cycles.

画像から、個別にアドレス可能な各位置又は複数の個別にアドレス可能な位置の信号2320が測定される。複数の個別にアドレス可能な位置の平均信号2330も、各サイクルについて取得することができる。基板に適用されたプローブは各サイクルで既知であるため、平均信号2330は既知のヌクレオチド配列2310の関数としてプロットすることができる。更に、信号2340の標準偏差も、各サイクルについてプロットすることができる。次いで、プロット2300は、生物学的検体の核酸配列に関する情報をもたらし得る。これらの動作のうちの1つ以上は、リアルタイムで実行することができる。 From the image, a signal 2320 is measured for each individually addressable location or multiple individually addressable locations. An average signal 2330 of the multiple individually addressable locations can also be obtained for each cycle. Because the probes applied to the substrate are known for each cycle, the average signal 2330 can be plotted as a function of the known nucleotide sequence 2310. Additionally, the standard deviation of the signal 2340 can also be plotted for each cycle. The plot 2300 can then provide information regarding the nucleic acid sequence of the biological specimen. One or more of these operations can be performed in real time.

[実施例3]
生物学的検体の走査画像パターン
図44は、走査撮像の品質管理メトリックを知らせる診断手順の例示的なデータを示す。基板は、310に示されているものと同様に、回転を受けることができる。基板は、場合によっては、中心軸に対して回転可能である。他の実施形態では、基板は回転可能でなくてもよく、又は回転されなくてもよい。基板は、ヒト及び大腸菌ショットガンライブラリなどの生物学的検体を含む。一例では、基板は、ショットガンライブラリと、サンプル中にスパイクされた約15%の合成モノプレートとを含む。そのような例では、ショットガンライブラリ及び合成単調版は、(例えば、蛍光的に)標識化されてもよい。他の例では、ショットガンライブラリ及び合成単調なプレートは、基板(例えば、リンカーを介して)と会合し得るビーズと会合する。幾つかの場合、ビーズは、パターンで基板と会合し得る。場合によっては、基板上のビーズのサブセットは、(例えば、走査経路に従って)螺旋状のパターンなどのパターンで検出され得る。ライブラリ及び合成モノプレートは、光学測定を使用して直接検出することができる。他の例では、複数のプローブが基板に加えられ、基板は、少なくとも1つのプローブを生物学的検体に結合するために、複数のプローブのうちの少なくとも1つのプローブと生物学的検体との間で反応を行うのに十分な条件に供される。生物学的検体に結合された少なくとも1つのプローブから1つ以上の信号が検出される。
[Example 3]
Scanned Image Patterns of Biological Specimens FIG. 44 shows exemplary data of a diagnostic procedure that informs quality control metrics of scanned imaging. The substrate can undergo rotation, similar to that shown in 310. The substrate can be rotatable about a central axis in some cases. In other embodiments, the substrate may not be rotatable or rotated. The substrate includes biological specimens, such as human and E. coli shotgun libraries. In one example, the substrate includes a shotgun library and about 15% synthetic monoplates spiked into the sample. In such an example, the shotgun library and synthetic monoplates may be labeled (e.g., fluorescently). In other examples, the shotgun library and synthetic monoplates are associated with beads that may be associated with the substrate (e.g., via a linker). In some cases, the beads may be associated with the substrate in a pattern. In some cases, a subset of beads on the substrate may be detected in a pattern, such as a spiral pattern (e.g., following a scan path). The library and synthetic monoplates can be directly detected using optical measurements. In another example, a plurality of probes is applied to a substrate, and the substrate is subjected to conditions sufficient to effect a reaction between at least one of the plurality of probes and the biological analyte to bind the at least one probe to the biological analyte, and one or more signals are detected from the at least one probe bound to the biological analyte.

撮像セグメントの診断メトリックを計算することができる。図44A~図44Fは、異なる個別にアドレス可能な位置(例えば、円形基板上でR及びΘを変化させる)における画像又はプロセスメトリックを示すプロットを示す。各走査視野は、各プロット(パネルA~F)上に小さな円として示されている。次いで、画像を、画像あたりのリードの数(パネルA)、フィルタを通過するリードのパーセンテージ(パネルB)、ヌクレオチドの平均第1組み込み信号(パネルC)、ドループ(1サイクルあたりの信号損失、パネルD)、偽陰性を示し得る遅延フェージング、例えば、サイクルあたり進行しないクローン集団の割合(パネルE)、及び偽陽性を示し得るリードフェージング、例えば、サイクルあたり誤って進行するクローン集団の割合(パネルF)について分析することができる。R及びΘにわたる均一な信号レベル及びリード/ラグフェージングは、この場合、多くの組み込みサイクルの過程にわたって一貫した流体及び生化学反応を示し、高品質の配列リードを予測する。 Diagnostic metrics of the imaging segments can be calculated. Figures 44A-44F show plots showing image or process metrics at different individually addressable locations (e.g., varying R and Θ on a circular substrate). Each scanned field is shown as a small circle on each plot (panels A-F). Images can then be analyzed for the number of reads per image (panel A), the percentage of reads passing the filter (panel B), the average first incorporation signal of nucleotides (panel C), droop (signal loss per cycle, panel D), lag phasing, which may indicate false negatives, e.g., the proportion of clonal populations that do not progress per cycle (panel E), and read phasing, which may indicate false positives, e.g., the proportion of clonal populations that misprogress per cycle (panel F). Uniform signal levels and read/lag phasing across R and Θ, in this case, indicate consistent fluid and biochemical reactions over the course of many incorporation cycles and predict high quality sequence reads.

[実施例4]
ホモポリマーの直線性及び精度
単一ヌクレオチドフローに基づく合成化学による配列決定では、配列を決定するために、合成されたホモポリマーの長さを決定する必要がある。ホモポリマーは、様々な長さのものであり得、同一のヌクレオチドの配列(例えば、一個のヌクレオチド、二個のヌクレオチド、三個のヌクレオチド、四個のヌクレオチド、五個のヌクレオチド、六個のヌクレオチド、七個のヌクレオチド、八個のヌクレオチド、九個のヌクレオチド及び10個のヌクレオチドであり、ここで、ヌクレオチドは全て同じであり、すなわち、全てA、全てT、全てC、全てGなど)を含み得る。図45Aは、合成によるフローベース配列決定の例示的なデータを示す。異なる長さの多くのホモポリマーを基板に結合させた。基板に相補的なプローブを添加し、基板を洗浄して撮像し、プロセスを繰り返した。各ビーズ位置から信号を測定した。プロットにおいて可視化され得るように、画像からの信号は、ここで試験される最大9ヌクレオチドまで、ホモポリマー長で非常に線形である。したがって、得られた画像(例えば、個別にアドレス可能な位置)からの信号を使用して、十分に高い精度及び低いノイズ(>99%の精度)で5塩基までのホモポリマー長を決定することができる。
[Example 4]
Linearity and Accuracy of Homopolymers In single nucleotide flow-based sequencing by synthesis chemistry, it is necessary to determine the length of the synthesized homopolymer in order to determine the sequence. The homopolymers can be of various lengths and can contain the same sequence of nucleotides (e.g., one nucleotide, two nucleotides, three nucleotides, four nucleotides, five nucleotides, six nucleotides, seven nucleotides, eight nucleotides, nine nucleotides, and ten nucleotides, where all the nucleotides are the same, i.e., all A, all T, all C, all G, etc.). Figure 45A shows exemplary data of flow-based sequencing by synthesis. Many homopolymers of different lengths were bound to a substrate. Complementary probes were added to the substrate, the substrate was washed and imaged, and the process was repeated. The signal was measured from each bead position. As can be visualized in the plot, the signal from the image is very linear with homopolymer length, up to the 9 nucleotides tested here. Thus, the signal from the obtained images (e.g., individually addressable positions) can be used to determine homopolymer lengths of up to 5 bases with sufficiently high accuracy and low noise (>99% accuracy).

[実施例5]
核酸分子の配列決定及び信号処理
実質的に平面アレイを含む基板に、生物学的検体、例えば大腸菌由来の核酸分子が固定されている。合成による配列決定は、フローベースの化学を用いて行った。本明細書の他の箇所に記載されているように、撮像を行った。図45Bは、数百のコロニーのセットの信号分布を示し、各コロニーは、単一の合成された単調なプレートの複製である。x軸は、各サイクル後の配列決定の長さで標識化される(例えば、各化学フローステップ)。図45Cでは、同じデータがパラメトリックモデルで処理されている。パラメトリックモデルは、各コロニーについて異なるテンプレートカウント(振幅)及びバックグラウンドレベルを説明する。信号は、進み及び遅れフェージングのモデルでデコンボリューションされ、サイクルごとのグローバル信号損失も考慮する。ここに示されている例では、名目上のフェージングは、0.54%の遅延、0.41%のリード、及び0.45%の信号損失であった。残留系統的変動は、シーケンスコンテキストを伴う信号変動に起因する可能性があり、他のアルゴリズム(図示せず)を使用して更に補正することができる。
[Example 5]
Nucleic acid molecule sequencing and signal processing Nucleic acid molecules from biological specimens, e.g., E. coli, are immobilized on a substrate containing a substantially planar array. Sequencing by synthesis was performed using flow-based chemistry. Imaging was performed as described elsewhere herein. FIG. 45B shows the signal distribution of a set of hundreds of colonies, each colony being a replica of a single synthesized monotonic plate. The x-axis is labeled with the length of sequencing after each cycle (e.g., each chemical flow step). In FIG. 45C, the same data is processed with a parametric model, which accounts for the different template counts (amplitudes) and background levels for each colony. The signal is deconvoluted with a model of lead and lag phasing, which also accounts for the global signal loss per cycle. In the example shown here, the nominal phasing was 0.54% lag, 0.41% read, and 0.45% signal loss. Residual systematic variation may be due to signal variations with sequence context and can be further corrected using other algorithms (not shown).

[実施例6]
大腸菌からのショットガンライブラリの配列決定
実質的に平面アレイを含む基板に、生物学的検体、例えば大腸菌由来の核酸分子が固定されている。合成による配列決定は、フローベースの化学を用いて行った。本明細書の他の箇所に記載されているように、撮像を行った。次いで、画像を処理した。図46Aは、大腸菌参照ゲノムのセグメントに対する個々のアラインメントされたリードを示す。図46Bは、ショットガンリードのセットについての大腸菌ゲノムにおける各位置についてのアラインメントされたリード深度の画像処理から得られたプロットを示す。x軸は各大腸菌参照キー位置でのカバレッジレベルを示し、y軸は周波数を示す。
[Example 6]
Sequencing of a shotgun library from E. coli A substrate containing a substantially planar array is immobilized with nucleic acid molecules from a biological specimen, for example E. coli. Sequencing by synthesis was performed using flow-based chemistry. Imaging was performed as described elsewhere herein. Images were then processed. Figure 46A shows individual aligned reads to a segment of the E. coli reference genome. Figure 46B shows a plot obtained from image processing of aligned read depth for each position in the E. coli genome for a set of shotgun reads. The x-axis shows the coverage level at each E. coli reference key position, and the y-axis shows the frequency.

[実施例7]
リール間寸法の計算
生物学的検体を含む可撓性基板は、核酸分子を処理するスループットが改善されるように設計され得る。一例では、生物学的検体は、複数のプローブを含む溶液を含むリザーバと可撓性基板を接触させるために第1のリールを通して引っ張られるフィルムなどの可撓性基板上にナノインプリントされる。フィルムの寸法は、検出器(例えば、光学センサ)と適合するように変調されてもよい。場合によっては、フィルムの長さをリールに巻き取ることができる。フィルムは、長さ約85メートル、幅7ミリメートル(mm)であってもよく、約6000平方センチメートル(cm)の面積をもたらす。5.9センチメートル(cm)の直径を有する平坦な円形基板と比較して、フィルムの使用可能領域は、平坦な円形基板の使用可能領域よりも60倍以上大きくてもよい。10センチメートル/秒(cm/s)の光学センサ速度を考えると、フィルム全体を約14分以内に撮像することができる。或いは、フィルムの寸法(例えば、長さ及び幅)を変調して、検出率、インプリント率、接触面積などを改善することができる。
[Example 7]
Calculation of Reel-to-Reel Dimensions Flexible substrates containing biological specimens can be designed to improve throughput for processing nucleic acid molecules. In one example, biological specimens are nanoimprinted onto a flexible substrate, such as a film that is pulled through a first reel to contact the flexible substrate with a reservoir containing a solution containing multiple probes. The dimensions of the film can be modulated to match the detector (e.g., optical sensor). In some cases, the length of the film can be wound onto a reel. The film can be about 85 meters long and 7 millimeters (mm) wide, resulting in an area of about 6000 square centimeters ( cm2 ). Compared to a flat circular substrate with a diameter of 5.9 centimeters (cm), the usable area of the film can be more than 60 times larger than the usable area of the flat circular substrate. Given an optical sensor speed of 10 centimeters per second (cm/s), the entire film can be imaged within about 14 minutes. Alternatively, the dimensions of the film (e.g., length and width) can be modulated to improve detection rate, imprint rate, contact area, etc.

[実施例8]
配列決定のための基板の調製
核酸分子は、本明細書で提供される方法及びシステムを使用して配列決定され得る。配列決定プロセスで使用される基板は、基板310であり得る。基板は、複数の個別にアドレス可能な位置320を含むことができる実質的に平面アレイを含むことができる。複数の個別にアドレス可能な位置は、ランダムに配置されてもよく、又は順序付けられたパターンで配置されてもよい。複数の個別にアドレス可能な位置の少なくともサブセットは、配列決定プロセスの準備において複数の核酸分子に結合され得る。複数の個別にアドレス可能な位置のサブセットの個別にアドレス可能な位置は、ランダムに配置されてもよく、又は順序付けられたパターンで配置されてもよい。基板は、中心軸に対して回転するように構成されてもよい。流体チャネルを備える流体流ユニットは、基板に結合されてもよく、アレイに溶液を分注するように構成されてもよい。基板の回転中に溶液が分注されると、溶液は中心軸から離れる方向に沿って遠心的に導かれ、基板に結合された1つ以上の生物学的検体(例えば、核酸分子)と接触させることができる。しかし、配列決定の準備中又は配列決定プロセス中に、基板を回転させなくてもよい。場合によっては、基板は、配列決定プロセスの準備及び実行中に連続回転を受け得る。他の場合では、基板は、そのようなプロセスの少なくとも一部の間静止していてもよい。
[Example 8]
Preparation of a Substrate for Sequencing Nucleic acid molecules may be sequenced using the methods and systems provided herein. The substrate used in the sequencing process may be substrate 310. The substrate may include a substantially planar array that may include a plurality of individually addressable locations 320. The plurality of individually addressable locations may be arranged randomly or in an ordered pattern. At least a subset of the plurality of individually addressable locations may be bound to a plurality of nucleic acid molecules in preparation for the sequencing process. The individually addressable locations of the subset of the plurality of individually addressable locations may be arranged randomly or in an ordered pattern. The substrate may be configured to rotate about a central axis. A fluid flow unit comprising a fluid channel may be coupled to the substrate and configured to dispense a solution to the array. When the solution is dispensed during the rotation of the substrate, the solution may be centrifugally directed along a direction away from the central axis and contacted with one or more biological analytes (e.g., nucleic acid molecules) bound to the substrate. However, the substrate may not be rotated during the preparation or the sequencing process. In some cases, the substrate may be subjected to continuous rotation during the preparation and execution of the sequencing process. In other cases, the substrate may be stationary during at least a portion of such a process.

核酸分子を配列決定するための基板の調製は、1つ以上の核酸分子を基板上に分注することを含み得る。基板上への核酸分子の分注は、秩序ある態様又はランダムな態様で行われ得る。基板に結合した核酸分子は、基板に直接的又は間接的に固定され得る。例えば、核酸分子は、複数の粒子にカップリングされてもよく、その複数の粒子は、基板に直接固定され得る(例えば、本明細書の1つ以上のオリゴヌクレオチド分子又は別の機構を介して)。複数の粒子は、複数のビーズを含み得る。複数の粒子の所定の粒子は、それに結合した1つ以上の核酸分子を含み得る。例えば、複数の粒子の所定の粒子は、それに結合した核酸分子のクローン集団を含み得る。一例では、複数の粒子は、それに結合された複数のプライマー分子を含み、複数のプライマー分子は、核酸分子のライブラリの核酸分子の配列にハイブリダイズするように構成されている。核酸分子のライブラリの核酸分子は、複数のプライマー分子の核酸分子の配列へのハイブリダイゼーションを介して複数の粒子に結合され得る。増幅プロセスを実施して、複数の粒子に結合した核酸分子を増幅することができ、このプロセスは、複数の粒子に結合した核酸分子の1つ以上のクローン集団を提供することができる。増幅プロセスは、エマルジョンPCRを含み得る。増幅プロセスに続いて、(例えば、順序付き又はランダムな態様で)複数の粒子を基板上に分注することができる(例えば、本明細書に記載されるように)。或いは、核酸分子のライブラリの核酸分子との相互作用の前に複数の粒子を基板上に分注し、複数の粒子を基板に固定した状態で増幅プロセスを行ってもよい。 The preparation of a substrate for sequencing a nucleic acid molecule may include dispensing one or more nucleic acid molecules onto the substrate. Dispensing of the nucleic acid molecules onto the substrate may be performed in an ordered or random manner. The nucleic acid molecules bound to the substrate may be directly or indirectly immobilized to the substrate. For example, the nucleic acid molecules may be coupled to a plurality of particles, which may be directly immobilized to the substrate (e.g., via one or more oligonucleotide molecules herein or another mechanism). The plurality of particles may include a plurality of beads. A given particle of the plurality of particles may include one or more nucleic acid molecules bound thereto. For example, a given particle of the plurality of particles may include a clonal population of nucleic acid molecules bound thereto. In one example, the plurality of particles includes a plurality of primer molecules bound thereto, the plurality of primer molecules configured to hybridize to a sequence of the nucleic acid molecules of the library of nucleic acid molecules. The nucleic acid molecules of the library of nucleic acid molecules may be bound to the plurality of particles via hybridization of the plurality of primer molecules to a sequence of the nucleic acid molecules. An amplification process can be performed to amplify the nucleic acid molecules bound to the plurality of particles, which can provide one or more clonal populations of the nucleic acid molecules bound to the plurality of particles. The amplification process can include emulsion PCR. Following the amplification process, the plurality of particles can be dispensed (e.g., in an ordered or random manner) onto a substrate (e.g., as described herein). Alternatively, the plurality of particles can be dispensed onto a substrate prior to interaction with the nucleic acid molecules of the library of nucleic acid molecules, and the amplification process can be performed with the plurality of particles immobilized on the substrate.

基板は、核酸分子を結合及び増幅するのに適した1つ以上のタイプのアダプタ又はプライマーを含み得る。これらのアダプタは、パターンで又はパターンなしで基板に取り付けられてもよい。パターンは、アダプタにとって魅力的な領域、並びにアダプタに対して反発性の領域を含むことができる。基板に適用され得るパターンの例には、螺旋状のパターン、単一又は同心リング、及び市松模様パターンが含まれる。一例では、基板は2つの部分に分割され(例えば、ディスク形状の基板は、2つの部分を提供するように二分される)、その一方は第1のアダプタタイプに引き付けられる第1の領域を含み、他方は第2のアダプタタイプに引き付けられる第2の領域を含み、第1及び第2のアダプタタイプは同じではない。アダプタは、所定のパターンで基板に特定の局所濃度の核酸分子を提供し得る分注ヘッドを介して基板上に分注され得る。連続プロセス増幅の場合、濃度は、局所体積(例えば、スポット)に対する核酸分子の結合速度が増幅倍加速度よりも実質的に小さくなるような濃度であり得る(少なくとも約4倍)。これにより、ほとんどのシードがスポット内の第2のシードの前に十分に増幅されることが保証され得る。装填は、約10%の播種効率などの適度な播種効率で繰り返し行われてもよい。繰り返されるリング及び螺旋などのパターンを生成することができる。連続播種を使用して、ほとんどのスポットが播種され、ほぼ単クローン増幅されることを確実にすることができる(例えば、少なくとも約90%のスポット、及び少なくとも約90%のモノクローナル)。或いは、テンプレートは、播種密度が少なくとも約50k/mm、100k/mm、500k/mm、1M、2M、4M又はそれ以上であるような濃度でパターン化されていない表面に播種されてもよい。播種中又は播種後に、固相増幅を行ってもよい。 The substrate may include one or more types of adaptors or primers suitable for binding and amplifying nucleic acid molecules. These adaptors may be attached to the substrate in a pattern or without a pattern. The pattern may include areas that are attractive to the adaptors as well as areas that are repulsive to the adaptors. Examples of patterns that may be applied to the substrate include spiral patterns, single or concentric rings, and checkerboard patterns. In one example, the substrate is divided into two parts (e.g., a disk-shaped substrate is bisected to provide two parts), one of which includes a first region that is attracted to a first adaptor type and the other of which includes a second region that is attracted to a second adaptor type, where the first and second adaptor types are not the same. The adaptors may be dispensed onto the substrate via a dispensing head that may provide a specific local concentration of nucleic acid molecules to the substrate in a predefined pattern. In the case of continuous process amplification, the concentration may be such that the binding rate of the nucleic acid molecules to a local volume (e.g., spot) is substantially less than the amplification doubling rate (at least about 4-fold). This may ensure that most seeds are fully amplified before the second seed in the spot. Loading may be repeated with moderate seeding efficiency, such as about 10% seeding efficiency. Patterns such as repeated rings and spirals may be generated. Continuous seeding may be used to ensure that most spots are seeded and nearly monoclonal amplified (e.g., at least about 90% of spots and at least about 90% monoclonal). Alternatively, templates may be seeded on an unpatterned surface at a concentration such that the seeding density is at least about 50k/ mm2 , 100k/ mm2 , 500k/ mm2 , 1M, 2M, 4M or more. Solid-phase amplification may be performed during or after seeding.

核酸分子(例えば、基板に結合された複数の粒子などの複数の粒子に結合される)の増幅は、PCR、ブリッジ増幅、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅、Wildfire増幅、鋳型ウォーキング増幅、鎖置換増幅、ローリングサークル増幅、又は任意の他の有用な方法を含み得る。増幅方法は、速度論的排除増幅を含み得る。例えば、増幅試薬は、所定の核酸分子からアンプリコンのクローン集団をそれぞれ有する産物増幅部位への反応を受けてもよく、この反応は、所定の核酸分子を含む核酸分子を平均輸送速度で部位に同時に輸送し、平均増幅速度で部位に輸送する核酸分子を増幅することを含んでもよく、平均増幅速度は平均輸送速度を超える。また、ナノボール配列決定法は、本明細書で提供される方法及びシステムと組み合わせて使用され得る。例えば、核酸分子は鋳型断片を含んでもよく、アダプタ配列は断片に連結されて断片の環状化をもたらし得る。次いで、環状断片は、ローリングサークル増幅を使用して増幅されてもよく、それにより、核酸ナノボールに圧縮され得る連結された増幅断片を提供し得る。 Amplification of nucleic acid molecules (e.g., bound to a plurality of particles, such as a plurality of particles bound to a substrate) may include PCR, bridge amplification, recombinase polymerase amplification, Wildfire amplification, template walking amplification, strand displacement amplification, rolling circle amplification, or any other useful method. The amplification method may include kinetic exclusion amplification. For example, amplification reagents may undergo a reaction from a given nucleic acid molecule to a product amplification site, each having a clonal population of amplicons, and the reaction may include simultaneously transporting nucleic acid molecules comprising the given nucleic acid molecule to the site at an average transport rate and amplifying the nucleic acid molecules transported to the site at an average amplification rate, where the average amplification rate exceeds the average transport rate. Nanoball sequencing methods may also be used in combination with the methods and systems provided herein. For example, the nucleic acid molecule may include a template fragment, and an adapter sequence may be ligated to the fragment to result in circularization of the fragment. The circular fragment may then be amplified using rolling circle amplification, thereby providing ligated amplified fragments that may be compacted into a nucleic acid nanoball.

[実施例9]
ブロック又は末端ヌクレオチドを使用した核酸分子の配列決定
核酸分子は、本明細書で提供される方法及びシステムを使用して配列決定され得る。核酸分子は、基板に固定され得る(例えば、直接又はビーズなどの支持体を介して固定され、このビーズは、それに結合した複数の核酸分子、例えば核酸分子のクローン集団を含み得る)。基板(例えば、本明細書に記載されるような基板310)は、実質的に平面アレイを含むことができ、実質的に平面アレイは、複数の個別にアドレス可能な位置(例えば、本明細書に記載されるように、個別にアドレス可能な位置320)を含むことができる。複数の個別にアドレス可能な位置は、ランダムに配置されてもよく、又は順序付けられたパターンで配置されてもよい。核酸分子は、アレイの個別にアドレス可能な位置に会合され得る。例えば、核酸分子が結合しているビーズは、アレイの個別にアドレス可能な位置に会合され得る。核酸分子は、アダプタ又はプライマー分子などのオリゴヌクレオチドを介して(例えば、基板に結合された支持体を介して)アレイに結合され得る。基板は、中心軸に対して回転するように構成されてもよく、溶液を分注するように構成された流体チャネルを含む流体流ユニットは、基板の回転中に、溶液が中心軸から離れる方向に沿って遠心的に導かれ、生物学的検体(例えば、核酸分子)と接触するように、基板に結合され得る。或いは、基板を回転させなくてもよい。
[Example 9]
Sequencing Nucleic Acid Molecules Using Blocked or Terminal Nucleotides Nucleic acid molecules can be sequenced using the methods and systems provided herein. The nucleic acid molecules can be immobilized on a substrate (e.g., directly or via a support such as a bead, which can include a plurality of nucleic acid molecules, e.g., a clonal population of nucleic acid molecules, attached thereto). The substrate (e.g., substrate 310 as described herein) can include a substantially planar array, which can include a plurality of individually addressable locations (e.g., individually addressable locations 320 as described herein). The plurality of individually addressable locations can be randomly arranged or arranged in an ordered pattern. The nucleic acid molecules can be associated with the individually addressable locations of the array. For example, beads to which the nucleic acid molecules are attached can be associated with the individually addressable locations of the array. The nucleic acid molecules can be attached to the array via oligonucleotides, such as adaptors or primer molecules (e.g., via a support attached to the substrate). The substrate may be configured to rotate about a central axis, and a fluid flow unit including fluid channels configured to dispense solutions may be coupled to the substrate such that, during rotation of the substrate, the solutions are centrifugally directed along a direction away from the central axis into contact with the biological analytes (e.g., nucleic acid molecules). Alternatively, the substrate may not be rotated.

核酸分子は二本鎖領域を含んでもよく、この二本鎖領域は、第1の鎖のアダプタ配列及び第2の鎖のアダプタ配列に相補的な配列を含み得る。核酸分子は、標的配列(例えば、ライブラリインサート配列)を含んでもよく、この標的配列は、1つ以上のアダプタ配列及び1つ以上の他の配列、例えば1つ以上のバーコード又は識別子配列、プライマー配列、又は他の配列に隣接し得る。核酸分子は、生体液(例えば、血液又は唾液)を含むサンプルなどのサンプルに由来し得る。核酸分子は、デオキシリボ核酸又はリボ核酸を含み得る。例えば、核酸分子はゲノムDNAを含み得る。 The nucleic acid molecule may include a double-stranded region, which may include a sequence complementary to a first strand adapter sequence and a second strand adapter sequence. The nucleic acid molecule may include a target sequence (e.g., a library insert sequence), which may be adjacent to one or more adapter sequences and one or more other sequences, such as one or more barcode or identifier sequences, primer sequences, or other sequences. The nucleic acid molecule may be derived from a sample, such as a sample containing a biological fluid (e.g., blood or saliva). The nucleic acid molecule may include deoxyribonucleic acid or ribonucleic acid. For example, the nucleic acid molecule may include genomic DNA.

核酸分子の配列決定は、核酸分子の利用可能な位置に相補的な第1のヌクレオチドを提供することによって進行し得る。第1のヌクレオチドは、可逆的ターミネータなどのブロッキング基又は終結基を含み得る。ブロック基又は終結基(例えば、可逆的ターミネータ)は、糖部分を介して、例えば糖部分の3’位に、第1のヌクレオチドにカップリングされ得る。ブロック基又は終結基は、アジド部分を含み得る。例えば、ブロッキング基又は終結基は、3’-O-アジドメチルブロッキング基であり得る。或いは、ブロッキング基又は終結基は、後続のヌクレオチドの鋳型への組み込みに有意に影響しない別の基、例えば小さい安定な基であり得る。第1のヌクレオチドは標識化され得る(例えば、蛍光標識に結合されていてもよい)。或いは、第1のヌクレオチドは、標識化されていなくてもよい(例えば、蛍光標識に結合していなくてもよい)。第1のヌクレオチドは、第1の溶液(例えば、反応混合物)中に提供されてもよき、この第1の溶液は、1つ又はそれを超える更なるヌクレオチドを含み得る。第1の溶液は、基板に結合された流体流ユニットの流体チャネルを介して基板に供給されてもよい(例えば、基板の回転中、又は基板が静止している間)。第1の溶液は、第1のヌクレオチドを含む複数の同一のヌクレオチドを含み得る。或いは、第1の溶液は、第1のヌクレオチド及び第2の複数の同一のヌクレオチドを含む第1の複数の同一のヌクレオチドを含んでもよく、第2の複数の同一のヌクレオチドの第1のヌクレオチド及び第2のヌクレオチドは、異なる化学構造を有し得る。例えば、第1のヌクレオチド及び第2のヌクレオチドは、異なる塩基(例えば、カノニカル塩基、例えば、A、G、C及びU/T)、標識(例えば、蛍光標識)、リンカー(例えば、標識をヌクレオチドの塩基、糖又はリン酸部分に連結するリンカー)、糖部分(例えば、ブロック基又は終結基を含むか又は含まない糖部分)又はそれらの組合せを含み得る。一例では、第1の溶液は、第1のヌクレオチドを含む第1の複数の同一のヌクレオチド、第2の複数の同一のヌクレオチド、第3の複数の同一のヌクレオチド、及び第4の複数の同一のヌクレオチドを含み、各複数の同一のヌクレオチドは異なるカノニカル型(例えば、A、G、C、及びU/T)の塩基を含む。各複数の同一のヌクレオチドの各ヌクレオチドは、ブロッキング又は終結部分を含んでもよく、このブロッキング又は終結部分は、異なるタイプのヌクレオチドについて同じであっても異なっていてもよい。複数の同一のヌクレオチドのそれぞれのヌクレオチドは、標識化されていなくてもよい。或いは、所定の複数の同一のヌクレオチドの各ヌクレオチドの全部又は一部を標識することができる(例えば、蛍光標識を用いて)。例えば、各複数の同一のヌクレオチドの各ヌクレオチドの全部又は一部が標識化され得る。第1の溶液は、緩衝液、陽イオン、酵素(例えば、ポリメラーゼ酵素)、又は他の試薬など、反応を行うための他の試薬を含み得る。 Sequencing of a nucleic acid molecule may proceed by providing a first nucleotide complementary to an available position of the nucleic acid molecule. The first nucleotide may include a blocking or terminating group, such as a reversible terminator. The blocking or terminating group (e.g., a reversible terminator) may be coupled to the first nucleotide via the sugar moiety, e.g., to the 3' position of the sugar moiety. The blocking or terminating group may include an azido moiety. For example, the blocking or terminating group may be a 3'-O-azidomethyl blocking group. Alternatively, the blocking or terminating group may be another group, e.g., a small stable group, that does not significantly affect the incorporation of the subsequent nucleotide into the template. The first nucleotide may be labeled (e.g., may be attached to a fluorescent label). Alternatively, the first nucleotide may be unlabeled (e.g., may not be attached to a fluorescent label). The first nucleotide may be provided in a first solution (e.g., a reaction mixture), which may include one or more additional nucleotides. The first solution may be supplied to the substrate through a fluid channel of a fluid flow unit coupled to the substrate (e.g., during rotation of the substrate or while the substrate is stationary). The first solution may include a plurality of identical nucleotides, including the first nucleotide. Alternatively, the first solution may include a first plurality of identical nucleotides, including the first nucleotide and a second plurality of identical nucleotides, where the first nucleotide and the second nucleotide of the second plurality of identical nucleotides may have different chemical structures. For example, the first nucleotide and the second nucleotide may include different bases (e.g., canonical bases, e.g., A, G, C, and U/T), labels (e.g., fluorescent labels), linkers (e.g., linkers that link a label to the base, sugar, or phosphate moiety of the nucleotide), sugar moieties (e.g., sugar moieties with or without blocking or terminating groups), or combinations thereof. In one example, the first solution includes a first plurality of identical nucleotides including a first nucleotide, a second plurality of identical nucleotides, a third plurality of identical nucleotides, and a fourth plurality of identical nucleotides, each of the plurality of identical nucleotides including a base of a different canonical type (e.g., A, G, C, and U/T). Each nucleotide of each of the plurality of identical nucleotides may include a blocking or terminating portion, which may be the same or different for the different types of nucleotides. Each nucleotide of the plurality of identical nucleotides may be unlabeled. Alternatively, all or a portion of each nucleotide of a given plurality of identical nucleotides may be labeled (e.g., with a fluorescent label). For example, all or a portion of each nucleotide of each of the plurality of identical nucleotides may be labeled. The first solution may include other reagents for carrying out the reaction, such as a buffer, a cation, an enzyme (e.g., a polymerase enzyme), or other reagents.

基板及び第1のヌクレオチドの実質的に平面アレイにカップリングされた核酸分子は、第1のヌクレオチドを核酸分子の利用可能な位置(例えば、標的配列を含む核酸鎖にカップリングされた成長鎖に)に組み込むのに十分な条件に供され得る。第1のヌクレオチドの遮断基又は終結基は、更なるヌクレオチド(例えば、ホモポリマー配列の場合など、同じタイプのもの、又は異なるタイプのもの)の組み込みを妨げ得る。 The nucleic acid molecule coupled to the substrate and the substantially planar array of first nucleotides can be subjected to conditions sufficient to incorporate the first nucleotide into an available position of the nucleic acid molecule (e.g., into a growing strand coupled to a nucleic acid strand containing a target sequence). A blocking or terminating group of the first nucleotide can prevent the incorporation of additional nucleotides (e.g., of the same type, such as in the case of a homopolymeric sequence, or of a different type).

第1のヌクレオチドの核酸分子への組み込みは、撮像を介して、例えば第1のヌクレオチドに結合した標識又はレポーター部分の標識を撮像することによって検出され得る。アレイは、光学検出器などの検出器で調べることができる。撮像は、基板の回転中又は基板が静止している間に実行されてもよい。撮像は、走査又は固定場撮像を含むことができる。例えば、光学検出器は、撮像中に基板に対して並進及び/又は回転させることができる。撮像は、標識(例えば、第1のヌクレオチド又はそれに結合したレポーター部分)の信号(例えば、蛍光発光)を検出することができる。信号は、核酸分子に組み込まれたヌクレオチドのタイプを示し得る。或いは、信号は、核酸分子に結合したレポーター部分のタイプ、したがって核酸分子に組み込まれたヌクレオチドのタイプを示し得る。 Incorporation of the first nucleotide into the nucleic acid molecule can be detected via imaging, for example, by imaging a label or a label of a reporter moiety attached to the first nucleotide. The array can be interrogated with a detector, such as an optical detector. Imaging can be performed while the substrate is rotating or while the substrate is stationary. Imaging can include scanning or fixed field imaging. For example, the optical detector can be translated and/or rotated relative to the substrate during imaging. Imaging can detect a signal (e.g., a fluorescent emission) of the label (e.g., the first nucleotide or a reporter moiety attached thereto). The signal can be indicative of the type of nucleotide incorporated into the nucleic acid molecule. Alternatively, the signal can be indicative of the type of reporter moiety attached to the nucleic acid molecule and thus the type of nucleotide incorporated into the nucleic acid molecule.

そのような方法の更なる詳細は、以下の実施例に記載されている。核酸分子への第1のヌクレオチドの組み込みの検出後、核酸分子の配列を決定するために、第2のヌクレオチドなどを含む第2の溶液を使用してプロセスを繰り返すことができる。 Further details of such methods are described in the Examples below. After detection of incorporation of the first nucleotide into the nucleic acid molecule, the process can be repeated using a second solution containing a second nucleotide, and so on, to determine the sequence of the nucleic acid molecule.

[実施例10]
非末端ヌクレオチドを使用した核酸分子の配列決定
核酸分子は、本明細書で提供される方法及びシステムを使用して配列決定され得る。核酸分子は、基板に固定され得る(例えば、直接又はビーズなどの支持体を介して固定され、このビーズは、それに結合した複数の核酸分子、例えば核酸分子のクローン集団を含み得る)。基板(例えば、本明細書に記載されるような基板310)は、実質的に平面アレイを含むことができ、実質的に平面アレイは、複数の個別にアドレス可能な位置(例えば、本明細書に記載されるように、個別にアドレス可能な位置320)を含むことができる。複数の個別にアドレス可能な位置は、ランダムに配置されてもよく、又は順序付けられたパターンで配置されてもよい。核酸分子は、アレイの個別にアドレス可能な位置に会合され得る。例えば、核酸分子が結合しているビーズは、アレイの個別にアドレス可能な位置に会合され得る。核酸分子は、アダプタ又はプライマー分子などのオリゴヌクレオチドを介して(例えば、基板に結合された支持体を介して)アレイに結合され得る。基板は、中心軸に対して回転するように構成されてもよく、溶液を分注するように構成された流体チャネルを含む流体流ユニットは、基板の回転中に、溶液が中心軸から離れる方向に沿って遠心的に導かれ、生物学的検体(例えば、核酸分子)と接触するように、基板に結合され得る。或いは、基板を回転させなくてもよい。
[Example 10]
Sequencing Nucleic Acid Molecules Using Non-Terminal Nucleotides Nucleic acid molecules can be sequenced using the methods and systems provided herein. The nucleic acid molecules can be immobilized on a substrate (e.g., directly or via a support such as a bead, which can include a plurality of nucleic acid molecules, e.g., a clonal population of nucleic acid molecules, attached thereto). The substrate (e.g., substrate 310 as described herein) can include a substantially planar array, which can include a plurality of individually addressable locations (e.g., individually addressable locations 320 as described herein). The plurality of individually addressable locations can be randomly arranged or arranged in an ordered pattern. The nucleic acid molecules can be associated with the individually addressable locations of the array. For example, beads to which the nucleic acid molecules are attached can be associated with the individually addressable locations of the array. The nucleic acid molecules can be attached to the array via oligonucleotides, such as adaptors or primer molecules (e.g., via a support attached to the substrate). The substrate may be configured to rotate about a central axis, and a fluid flow unit including fluid channels configured to dispense solutions may be coupled to the substrate such that, during rotation of the substrate, the solutions are centrifugally directed along a direction away from the central axis into contact with the biological analytes (e.g., nucleic acid molecules). Alternatively, the substrate may not be rotated.

核酸分子は二本鎖領域を含んでもよく、この二本鎖領域は、第1の鎖のアダプタ配列及び第2の鎖のアダプタ配列に相補的な配列を含み得る。核酸分子は、標的配列(例えば、ライブラリインサート配列)を含んでもよく、この標的配列は、1つ以上のアダプタ配列及び1つ以上の他の配列、例えば1つ以上のバーコード又は識別子配列、プライマー配列、又は他の配列に隣接し得る。核酸分子は、生体液(例えば、血液又は唾液)を含むサンプルなどのサンプルに由来し得る。核酸分子は、デオキシリボ核酸又はリボ核酸を含み得る。例えば、核酸分子はゲノムDNAを含み得る。 The nucleic acid molecule may include a double-stranded region, which may include a sequence complementary to a first strand adapter sequence and a second strand adapter sequence. The nucleic acid molecule may include a target sequence (e.g., a library insert sequence), which may be adjacent to one or more adapter sequences and one or more other sequences, such as one or more barcode or identifier sequences, primer sequences, or other sequences. The nucleic acid molecule may be derived from a sample, such as a sample containing a biological fluid (e.g., blood or saliva). The nucleic acid molecule may include deoxyribonucleic acid or ribonucleic acid. For example, the nucleic acid molecule may include genomic DNA.

核酸分子の配列決定は、核酸分子の利用可能な位置に相補的な第1のヌクレオチドを提供することによって進行し得る。第1のヌクレオチドは、非末端ヌクレオチドであり得る(例えば、ブロッキング基又は終結基を含まなくてもよい)。第1のヌクレオチドは標識化され得る(例えば、蛍光標識に結合されていてもよい)。或いは、第1のヌクレオチドは、標識化されていなくてもよい(例えば、蛍光標識に結合していなくてもよい)。第1のヌクレオチドは、第1の溶液(例えば、反応混合物)中に提供されてもよき、この第1の溶液は、1つ又はそれを超える更なるヌクレオチドを含み得る。第1の溶液は、基板に結合された流体流ユニットの流体チャネルを介して基板に供給されてもよい(例えば、基板の回転中、又は基板が静止している間)。第1の溶液は、第1のヌクレオチドを含む複数の同一のヌクレオチドを含み得る。或いは、第1の溶液は、第1のヌクレオチド及び第2の複数の同一のヌクレオチドを含む第1の複数の同一のヌクレオチドを含んでもよく、第2の複数の同一のヌクレオチドの第1のヌクレオチド及び第2のヌクレオチドは、異なる化学構造を有し得る。例えば、第1のヌクレオチド及び第2のヌクレオチドは、異なる塩基(例えば、カノニカル塩基、例えば、A、G、C及びU/T)、標識(例えば、蛍光標識)、リンカー(例えば、標識をヌクレオチドの塩基、糖又はリン酸部分に連結するリンカー)、糖部分、又はそれらの組合せを含み得る。一例では、第1の溶液は、第1のヌクレオチドを含む第1の複数の同一のヌクレオチド、第2の複数の同一のヌクレオチド、第3の複数の同一のヌクレオチド、及び第4の複数の同一のヌクレオチドを含み、各複数の同一のヌクレオチドは異なるカノニカル型(例えば、A、G、C、及びU/T)の塩基を含む。複数の同一のヌクレオチドのそれぞれのヌクレオチドは、標識化されていなくてもよい。或いは、所定の複数の同一のヌクレオチドの各ヌクレオチドの全部又は一部を標識することができる(例えば、蛍光標識を用いて)。例えば、各複数の同一のヌクレオチドの各ヌクレオチドの全部又は一部が標識化され得る。一例では、第1の溶液は、第1のヌクレオチドを含む複数のヌクレオチドを含んでもよく、各ヌクレオチドは同じカノニカル塩基を含む。複数のヌクレオチドは、複数の標識ヌクレオチド及び複数の非標識ヌクレオチドを含み得る。例えば、第1の溶液の複数のヌクレオチドの少なくとも20%が標識ヌクレオチドであり得る。複数のヌクレオチドの任意の%が標識ヌクレオチドであり得る。第1の溶液は、緩衝液、陽イオン、酵素(例えば、ポリメラーゼ酵素)、又は他の試薬など、反応を行うための他の試薬を含み得る。 Sequencing of a nucleic acid molecule may proceed by providing a first nucleotide complementary to an available position of the nucleic acid molecule. The first nucleotide may be a non-terminal nucleotide (e.g., may not include a blocking or terminating group). The first nucleotide may be labeled (e.g., may be attached to a fluorescent label). Alternatively, the first nucleotide may be unlabeled (e.g., may not be attached to a fluorescent label). The first nucleotide may be provided in a first solution (e.g., a reaction mixture), which may include one or more additional nucleotides. The first solution may be supplied to the substrate through a fluid channel of a fluid flow unit coupled to the substrate (e.g., during rotation of the substrate or while the substrate is stationary). The first solution may include a plurality of identical nucleotides, including the first nucleotide. Alternatively, the first solution may include a first plurality of identical nucleotides, including the first nucleotide and a second plurality of identical nucleotides, where the first nucleotide and the second nucleotide of the second plurality of identical nucleotides may have different chemical structures. For example, the first nucleotide and the second nucleotide may include different bases (e.g., canonical bases, e.g., A, G, C, and U/T), labels (e.g., fluorescent labels), linkers (e.g., linkers that link a label to a base, sugar, or phosphate moiety of the nucleotide), sugar moieties, or combinations thereof. In one example, the first solution includes a first plurality of identical nucleotides comprising the first nucleotide, a second plurality of identical nucleotides, a third plurality of identical nucleotides, and a fourth plurality of identical nucleotides, each of the plurality of identical nucleotides including a base of a different canonical type (e.g., A, G, C, and U/T). Each nucleotide of the plurality of identical nucleotides may be unlabeled. Alternatively, all or a portion of each nucleotide of a given plurality of identical nucleotides may be labeled (e.g., with a fluorescent label). For example, all or a portion of each nucleotide of each of the plurality of identical nucleotides may be labeled. In one example, the first solution may include a plurality of nucleotides comprising the first nucleotide, each nucleotide including the same canonical base. The plurality of nucleotides may include a plurality of labeled nucleotides and a plurality of unlabeled nucleotides. For example, at least 20% of the plurality of nucleotides in the first solution can be labeled nucleotides. Any percentage of the plurality of nucleotides can be labeled nucleotides. The first solution can include other reagents for carrying out the reaction, such as a buffer, a cation, an enzyme (e.g., a polymerase enzyme), or other reagents.

基板及び第1のヌクレオチドの実質的に平面アレイにカップリングされた核酸分子は、第1のヌクレオチドを核酸分子の利用可能な位置(例えば、標的配列を含む核酸鎖にカップリングされた成長鎖に)に組み込むのに十分な条件に供され得る。ブロッキング基又は終結基の非存在は、第1のヌクレオチドが組み込まれる位置に隣接する位置への追加のヌクレオチド(例えば、ホモポリマー配列の場合など、同じタイプのもの、又は異なるタイプのもの)の組み込みを容易にし得る。 The nucleic acid molecule coupled to the substrate and the substantially planar array of first nucleotides can be subjected to conditions sufficient to incorporate the first nucleotide into an available position of the nucleic acid molecule (e.g., into a growing strand coupled to a nucleic acid strand containing a target sequence). The absence of a blocking or terminating group can facilitate the incorporation of additional nucleotides (e.g., of the same type, such as in the case of a homopolymeric sequence, or of a different type) into positions adjacent to the position at which the first nucleotide is incorporated.

第1の溶液が同じ塩基(例えば、カノニカル塩基、例えば、A、G、C及びU/T)を含むヌクレオチドを含む場合、第1のヌクレオチド及び場合によっては(例えば、標的配列がホモポリマー配列を含む場合)1つ以上の更なるヌクレオチドの組み込みの検出は、第1のヌクレオチド及び/又は1つ以上の更なるヌクレオチドにカップリングされた標識を撮像することによって、又は核酸分子に提供されたレポーター部分の標識を検出することによって検出され得る(例えば、所定のタイプのヌクレオチドに特異的に結合するように構成されたレポーター部分)。組み込まれたヌクレオチドにカップリングされた標識は、検出後、例えば核酸分子を第2のヌクレオチドを含む第2の溶液と接触させる前に除去され得る(例えば、組み込まれたヌクレオチドを切断試薬と接触させることによって)。レポーター部分にカップリングされた標識も同様に除去され得る。或いは、配列決定プロセスは、核酸分子に組み込まれたヌクレオチドと会合される標識を切断することなく進行し得る。 If the first solution contains nucleotides containing the same base (e.g., canonical bases, e.g., A, G, C and U/T), the detection of the incorporation of the first nucleotide and optionally (e.g., if the target sequence contains a homopolymeric sequence) one or more further nucleotides can be detected by imaging a label coupled to the first nucleotide and/or one or more further nucleotides or by detecting a label of a reporter moiety provided on the nucleic acid molecule (e.g., a reporter moiety configured to specifically bind to a nucleotide of a given type). The label coupled to the incorporated nucleotide can be removed after detection, e.g., before contacting the nucleic acid molecule with a second solution containing the second nucleotide (e.g., by contacting the incorporated nucleotide with a cleavage reagent). The label coupled to the reporter moiety can be removed as well. Alternatively, the sequencing process can proceed without cleaving the label associated with the nucleotide incorporated in the nucleic acid molecule.

第1の溶液が異なる塩基を含むヌクレオチドを含む場合、第1のヌクレオチド及び場合によっては(例えば、標的配列がホモポリマー配列を含む場合)1つ以上の更なるヌクレオチドの組み込みの検出は、第1のヌクレオチド及び/又は1つ以上の更なるヌクレオチドに結合した標識を撮像することによって検出されてもよく、この標識は、異なるタイプの塩基を含むヌクレオチドに結合した他の標識とは異なり得る。例えば、第1のヌクレオチドは第1のタイプの標識を含んでもよく、第1の溶液に含まれる第2のヌクレオチドは第2のタイプの標識を含み得る。異なる標識は、第1のヌクレオチドにカップリングされた標識の蛍光シグネチャの検出が第2のヌクレオチドではなく第1のヌクレオチドの組み込みを示すように、異なる蛍光シグネチャなどの異なる信号を提供し得る。或いは、標識レポーター部分を使用して、所定のタイプのヌクレオチドの組み込みを検出することができる。 When the first solution includes nucleotides containing different bases, detection of incorporation of the first nucleotide and possibly (e.g., when the target sequence includes a homopolymer sequence) one or more further nucleotides may be detected by imaging a label attached to the first nucleotide and/or one or more further nucleotides, which label may be different from other labels attached to nucleotides containing different types of bases. For example, the first nucleotide may include a first type of label and the second nucleotide included in the first solution may include a second type of label. The different labels may provide different signals, such as different fluorescent signatures, such that detection of the fluorescent signature of the label coupled to the first nucleotide indicates incorporation of the first nucleotide and not the second nucleotide. Alternatively, a labeled reporter moiety may be used to detect incorporation of a given type of nucleotide.

アレイは、光学検出器などの検出器で調べることができる。撮像は、基板の回転中又は基板が静止している間に実行されてもよい。撮像は、走査又は固定場撮像を含むことができる。例えば、光学検出器は、撮像中に基板に対して並進及び/又は回転させることができる。撮像は、標識(例えば、第1のヌクレオチド又はそれに結合したレポーター部分)の信号(例えば、蛍光発光)を検出することができる。信号は、核酸分子に組み込まれたヌクレオチドのタイプを示し得る。或いは、信号は、核酸分子に結合したレポーター部分のタイプ、したがって核酸分子に組み込まれたヌクレオチドのタイプを示し得る。 The array can be interrogated with a detector, such as an optical detector. Imaging can be performed while the substrate is rotating or while the substrate is stationary. Imaging can include scanning or fixed field imaging. For example, the optical detector can be translated and/or rotated relative to the substrate during imaging. Imaging can detect a signal (e.g., fluorescence emission) of a label (e.g., the first nucleotide or a reporter moiety attached thereto). The signal can be indicative of the type of nucleotide incorporated into the nucleic acid molecule. Alternatively, the signal can be indicative of the type of reporter moiety attached to the nucleic acid molecule and thus the type of nucleotide incorporated into the nucleic acid molecule.

そのような方法の更なる詳細は、以下の実施例に記載されている。核酸分子への第1のヌクレオチドの組み込みの検出後、核酸分子の配列を決定するために、追加のヌクレオチドなどを含む第2の溶液を使用してプロセスを繰り返すことができる。 Further details of such methods are described in the Examples below. After detection of incorporation of a first nucleotide into a nucleic acid molecule, the process can be repeated using a second solution containing additional nucleotides, etc., to determine the sequence of the nucleic acid molecule.

[実施例11]
レポーター部分を使用したヌクレオチドの組み込みの検出
前述の実施例に記載されるように、核酸分子へのヌクレオチドの組み込みの検出は、ヌクレオチドにカップリングされた標識の検出を含み得る。或いは、ヌクレオチドの組み込みの検出は、レポーター部分にカップリングされた標識の検出を含み得る。
[Example 11]
Detection of nucleotide incorporation using a reporter moiety As described in the previous examples, detection of nucleotide incorporation into a nucleic acid molecule can include detection of a label coupled to the nucleotide. Alternatively, detection of nucleotide incorporation can include detection of a label coupled to a reporter moiety.

標識化された(例えば、蛍光標識された)レポーター部分は、基板(例えば、粒子を介して)の実質的に平面アレイにカップリングされた核酸分子に提供され得る。第1のヌクレオチドは、核酸分子に組み込まれ得る(例えば、前述の実施例に記載されているように)。第1のヌクレオチドは、ブロッキング又は終結部分を含み得る。或いは、第1のヌクレオチドは、非末端ヌクレオチドであり得る。第1のレポーター部分は、第1の溶液(例えば、その中に組み込むために第1のヌクレオチドを核酸分子に提供する第1の溶液)又は核酸分子に提供される第2の溶液で提供され得る(例えば、遠心作用による第1の溶液の除去及び任意選択の洗浄溶液の適用後)。第2の溶液は、基板の回転中又は基板が静止している間に提供されてもよい。第1のレポーター部分は抗体を含み得る。第1のレポーター部分は、蛍光標識を含み得る。第1のレポーター部分は、核酸分子に組み込まれたヌクレオチドに結合するように構成され得る。例えば、第1のレポーター部分は塩基特異的であり得る。第1のレポーター部分は、ブロッキング基又は終結基を含むヌクレオチドに結合するように構成され得る。例えば、第1のレポーター部分は、塩基特異的な3’ブロック依存性の第1のレポーター部分、例えば、塩基特異的な3’ブロック依存性の蛍光標識抗体であり得る。第1のレポーター部分は、第1のヌクレオチドに結合するように構成され得る。第1のレポーター部分は、第1のヌクレオチド以外のタイプのヌクレオチドに結合しないように構成され得る。第1のレポーター部分を含む溶液(例えば、第2の溶液)は、第1のレポーター部分を含む複数の同一の第1のレポーター部分を含み得る。また、第1のレポーター部分を含む溶液は、第2のヌクレオチドタイプ(例えば、第2の複数の同一のヌクレオチド)に特異的な複数の同一の第2のレポーター部分、第3のヌクレオチドタイプ(例えば、第3の複数の同一のヌクレオチド)に特異的な複数の同一の第3のレポーター部分、及び第4のヌクレオチドタイプ(例えば、第4の複数の同一のヌクレオチド)に特異的な複数の同一の第4のレポーター部分を含み得る。複数の同一のレポーター部分のそれぞれは、異なるタイプの標識を含み得る。第1のレポーター部分及び核酸分子は、第1のレポーター部分及び核酸分子に組み込まれた第1のヌクレオチドに結合するのに十分な条件に供され得る。結合していないレポーター部分を除去することができる(例えば、遠心作用による第2の溶液の除去及び洗浄溶液の任意選択の適用を介して)。アレイは、光学検出器などの検出器で調べることができる。撮像は、基板の回転中又は基板が静止している間に実行されてもよい。撮像は、走査又は固定場撮像を含むことができる。例えば、光学検出器は、撮像中に基板に対して並進及び/又は回転させることができる。撮像は、第1のレポーター部分の標識の信号(例えば、蛍光発光)を検出し得る。信号は、核酸分子に結合したレポーター部分のタイプ、したがって核酸分子に組み込まれたヌクレオチドのタイプを示し得る。 The labeled (e.g., fluorescently labeled) reporter moieties may be provided to nucleic acid molecules coupled to a substantially planar array of a substrate (e.g., via a particle). The first nucleotide may be incorporated into the nucleic acid molecule (e.g., as described in the previous examples). The first nucleotide may include a blocking or terminating moiety. Alternatively, the first nucleotide may be a non-terminal nucleotide. The first reporter moiety may be provided in a first solution (e.g., a first solution that provides the first nucleotide to the nucleic acid molecule for incorporation therein) or a second solution that is provided to the nucleic acid molecule (e.g., after removal of the first solution by centrifugation and application of an optional wash solution). The second solution may be provided during rotation of the substrate or while the substrate is stationary. The first reporter moiety may include an antibody. The first reporter moiety may include a fluorescent label. The first reporter moiety may be configured to bind to a nucleotide incorporated into the nucleic acid molecule. For example, the first reporter moiety may be base specific. The first reporter moiety may be configured to bind to a nucleotide that includes a blocking group or a terminating group. For example, the first reporter moiety can be a base-specific 3'-block-dependent first reporter moiety, such as a base-specific 3'-block-dependent fluorescently labeled antibody. The first reporter moiety can be configured to bind to the first nucleotide. The first reporter moiety can be configured not to bind to any type of nucleotide other than the first nucleotide. The solution (e.g., the second solution) containing the first reporter moiety can include a plurality of identical first reporter moieties that include the first reporter moiety. Also, the solution containing the first reporter moiety can include a plurality of identical second reporter moieties specific to a second nucleotide type (e.g., a second plurality of identical nucleotides), a plurality of identical third reporter moieties specific to a third nucleotide type (e.g., a third plurality of identical nucleotides), and a plurality of identical fourth reporter moieties specific to a fourth nucleotide type (e.g., a fourth plurality of identical nucleotides). Each of the plurality of identical reporter moieties can include a different type of label. The first reporter moiety and the nucleic acid molecule may be subjected to conditions sufficient to bind to the first reporter moiety and the first nucleotide incorporated into the nucleic acid molecule. Unbound reporter moieties may be removed (e.g., via removal of the second solution by centrifugation and optional application of a wash solution). The array may be examined with a detector, such as an optical detector. Imaging may be performed while the substrate is rotating or while the substrate is stationary. Imaging may include scanning or fixed field imaging. For example, the optical detector may be translated and/or rotated relative to the substrate during imaging. Imaging may detect a signal (e.g., fluorescence emission) of the label of the first reporter moiety. The signal may indicate the type of reporter moiety bound to the nucleic acid molecule and thus the type of nucleotide incorporated into the nucleic acid molecule.

撮像に続いて、アレイにカップリングされた核酸分子は、第1のヌクレオチドにカップリングされた第1のレポーター部分を除去するのに十分な条件に供され得る。例えば、第1のヌクレオチドからブロッキング基又は終結基を切断し、第1のレポーター部分を除去するように構成された試薬を含み得る洗浄溶液が提供され得る。切断/洗浄プロセスに続いて、第1のヌクレオチドは、組み込み及び検出プロセスが1回又は複数回繰り返され得るように、もはやブロッキング基又は終結基を含まなくてもよい。このようにして、アレイに結合した核酸分子の配列を決定することができる。このプロセスは、アレイにカップリングされた核酸分子の1つ以上のクローン集団などの複数の核酸分子の配列を同定するために使用され得る。例えば、このプロセスは、基板の実質的に平面アレイの複数の個別にアドレス可能な位置に結合された複数のビーズに結合された核酸分子の複数の異なるクローン集団の配列を同定するために使用され得る。 Following imaging, the nucleic acid molecules coupled to the array may be subjected to conditions sufficient to remove the first reporter moiety coupled to the first nucleotide. For example, a wash solution may be provided that may include a reagent configured to cleave the blocking or terminating group from the first nucleotide and remove the first reporter moiety. Following the cleavage/wash process, the first nucleotide may no longer include the blocking or terminating group such that the incorporation and detection process may be repeated one or more times. In this manner, the sequence of the nucleic acid molecules bound to the array may be determined. This process may be used to identify the sequence of a plurality of nucleic acid molecules, such as one or more clonal populations of nucleic acid molecules coupled to the array. For example, this process may be used to identify the sequence of a plurality of different clonal populations of nucleic acid molecules bound to a plurality of beads bound to a plurality of individually addressable locations of a substantially planar array of a substrate.

本発明の好ましい実施形態について図示して本明細書中で説明してきたが、当業者に明らかなように、そのような実施形態は単なる一例として与えられる。本発明が、明細書中で提供される特定の例によって限定されることは意図されていない。前述の明細書を参照して本発明を説明してきたが、本明細書の実施形態の説明及び例示は、限定的な意味で解釈されることを意図していない。この時点では、本発明から逸脱することなく、数多くの変形、変更、及び、置換が当業者に想起される。更に、本発明の全ての態様は、様々な条件及び変数に依存する、本明細書中に記載された特定の描写、形態、又は、相対的比率に限定されないことが理解されるものとする。本明細書に記載された本発明の実施形態に対する様々な代替案が、本発明を実施する際に使用されてもよいことが理解されるべきである。したがって、本発明は、そのような代替、修正、変形、又は同等物もカバーするものとすることが企図されている。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲内の方法及び構造並びにそれらの均等物がそれによってカバーされることが意図されている。 While preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described herein, it will be apparent to those skilled in the art that such embodiments are provided by way of example only. It is not intended that the present invention be limited by the specific examples provided in the specification. Although the present invention has been described with reference to the foregoing specification, the description and illustration of the embodiments herein are not intended to be construed in a limiting sense. Numerous variations, changes, and substitutions will occur to those skilled in the art at this point without departing from the present invention. Furthermore, it is to be understood that all aspects of the present invention are not limited to the specific depictions, configurations, or relative proportions set forth herein, which depend upon a variety of conditions and variables. It should be understood that various alternatives to the embodiments of the present invention described herein may be used in practicing the present invention. It is therefore contemplated that the present invention shall cover such alternatives, modifications, variations, or equivalents. It is intended that the following claims define the scope of the present invention, and that methods and structures within the scope of these claims and their equivalents are covered thereby.

Claims (20)

基板の表面にサンプルを分注する方法であって、
サンプルディスペンサを介して、前記基板の表面と前記サンプルディスペンサとが相対的に動作する間、複数のビーズを含むサンプル溶液を1つの経路に沿って前記基板の表面の上に分注する段階、を含み、
前記基板の表面が、前記複数のビーズを受け入れて固定する、複数の個別にアドレス可能な場所を含み、
前記基板の表面が、第1の場所及び第2の場所を含み、
該第1の場所が、該第2の場所よりも、前記複数のビーズのうちの1つのビーズについて、より高い親和性を有し、
前記第1の場所が、前記複数の個別にアドレス可能な場所のうちの1つの個別にアドレス可能な場所を含み、
前記分注する段階に続いて、前記1つのビーズが前記第1の場所に固定される、ことを特徴とする方法。
1. A method for dispensing a sample onto a surface of a substrate, comprising:
dispensing a sample solution including a plurality of beads along a path onto the surface of the substrate via a sample dispenser during relative movement between the surface of the substrate and the sample dispenser;
a surface of the substrate comprising a plurality of individually addressable locations for receiving and securing the plurality of beads;
a surface of the substrate comprising a first location and a second location;
the first location has a higher affinity for one bead of the plurality of beads than the second location;
the first location comprises an individually addressable location of the plurality of individually addressable locations;
Following said dispensing step, said one bead is immobilized at said first location.
前記基板の表面が実質的に平坦である、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the surface of the substrate is substantially flat. 前記基板の表面が、表面化学を用いてパターニングされる、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the surface of the substrate is patterned using surface chemistry. 前記経路が実質的に螺旋状のパターンで形成される、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the path is formed in a substantially spiral pattern. 前記サンプル溶液が、前記基板の表面の中心軸に関して径方向外側に向かう方向に前記実質的に螺旋状のパターンで、前記基板の表面の上に分注される、請求項4に記載の方法。 The method of claim 4, wherein the sample solution is dispensed onto the surface of the substrate in the substantially spiral pattern in a radially outward direction relative to a central axis of the surface of the substrate. 前記サンプル溶液が、前記基板の表面の中心軸に関して径方向内側に向かう方向に前記実質的に螺旋状のパターンで、前記基板の表面の上に分注される、請求項4に記載の方法。 The method of claim 4, wherein the sample solution is dispensed onto the surface of the substrate in the substantially spiral pattern in a radially inward direction relative to a central axis of the surface of the substrate. 前記経路の経路幅が該経路の経路ピッチより大きく、
該経路ピッチは、第1の位置における前記経路の中心と、前記基板の表面が1回転した後の第2の位置における前記経路の中心との間の距離である、請求項4に記載の方法。
a path width of the path is greater than a path pitch of the path;
The method of claim 4 , wherein the path pitch is the distance between a center of the path at a first position and a center of the path at a second position after one revolution of the surface of the substrate.
前記経路の経路幅が該経路の経路ピッチより小さく、
該経路ピッチは、第1の位置における前記経路の中心と、前記基板の表面が1回転した後の第2の位置における前記経路の中心との間の距離である、請求項4に記載の方法。
a path width of the path is smaller than a path pitch of the path;
The method of claim 4 , wherein the path pitch is the distance between a center of the path at a first position and a center of the path at a second position after one revolution of the surface of the substrate.
前記経路の経路幅が該経路の経路ピッチと実質的に同一であり、
該経路ピッチは、第1の位置における前記経路の中心と、前記基板の表面が1回転した後の第2の位置における前記経路の中心との間の距離である、請求項4に記載の方法。
a path width of the path is substantially the same as a path pitch of the path;
The method of claim 4 , wherein the path pitch is the distance between a center of the path at a first position and a center of the path at a second position after one revolution of the surface of the substrate.
前記分注する段階の間、前記基板の表面及び前記サンプルディスペンサのうちの少なくとも一方が移動している、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein at least one of the surface of the substrate and the sample dispenser is moving during the dispensing step. 前記分注する段階の間、(i)前記基板の表面が回転軸に関して回転し、(ii)前記サンプルディスペンサが前記基板の表面の前記回転軸に対して移動するか、又は、該基板の表面が移動することによって前記回転軸が前記サンプルディスペンサに対して移動する、
請求項10に記載の方法。
During the dispensing step, (i) the surface of the substrate rotates about an axis of rotation, and (ii) the sample dispenser moves relative to the axis of rotation of the surface of the substrate, or the movement of the surface of the substrate causes the axis of rotation to move relative to the sample dispenser.
The method of claim 10.
前記基板の表面が5回転/分(rpm)以下の回転周波数で回転する、請求項11に記載の方法。 The method of claim 11, wherein the surface of the substrate rotates at a rotational frequency of 5 revolutions per minute (rpm) or less. 前記複数のビーズが第1サブセットのビーズ及び第2サブセットのビーズを含み、
該第1サブセットのビーズのうちの各ビーズが、該ビーズに結合された鋳型核酸配列を含み、前記第2サブセットのビーズが、該ビーズに結合された鋳型核酸配列を含まない、
請求項1に記載の方法。
the plurality of beads comprises a first subset of beads and a second subset of beads;
each bead of the first subset of beads comprises a template nucleic acid sequence bound to the bead, and each bead of the second subset of beads does not comprise a template nucleic acid sequence bound to the bead;
The method of claim 1.
前記分注する段階に続いて、前記第1サブセットのビーズが、前記複数の個別にアドレス可能な場所のうちの個別にアドレス可能な場所に固定され、前記第2サブセットのビーズが前記複数の個別にアドレス可能な場所に固定されない、請求項13に記載の方法。 14. The method of claim 13, wherein following the dispensing step, the first subset of beads are immobilized at individually addressable locations among the plurality of individually addressable locations and the second subset of beads are not immobilized at the plurality of individually addressable locations. 前記1つのビーズが、配列の識別を有する複数の核酸分子を含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the single bead contains multiple nucleic acid molecules having sequence identities. 前記複数の個別にアクセス可能な場所が、少なくとも50,000,000,000個の個別にアドレス可能な場所を含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the plurality of individually accessible locations comprises at least 50,000,000,000 individually addressable locations. 前記基板の表面が、1セットの第1の場所と、該1セットの第1の場所とは異なる1セットの第2の場所と、を含み、
前記1セットの第1の場所が前記第1の場所を含み、前記1セットの第2の場所が前記第2の場所を含む、請求項1に記載の方法。
a surface of the substrate comprising a set of first locations and a set of second locations different from the set of first locations;
The method of claim 1 , wherein the set of first locations includes the first location and the set of second locations includes the second location.
前記第1の場所が、前記1セットの第1の場所のうちの別の第1の場所とは接触しない、請求項17に記載の方法。 18. The method of claim 17, wherein the first location does not contact another first location of the set of first locations. 前記1セットの第1の場所が、負電荷に向かう親和性を有する正電荷を担持し、
前記1つのビーズが、該1つのビーズに結合された核酸分子を含み、該核酸分子が前記負電荷を担持する、請求項18に記載の方法。
the set of first locations carries a positive charge with an affinity toward a negative charge;
20. The method of claim 18, wherein said one bead comprises a nucleic acid molecule bound to said one bead, said nucleic acid molecule carrying said negative charge.
前記1セットの第1の場所が、(3-アミノプロピル)トリエトキシシラン(APTMS)を含み、
前記1セットの第2の場所が、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)を含む、請求項19に記載の方法。
the first set of locations comprises (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTMS);
20. The method of claim 19, wherein the set of second locations comprises hexamethyldisilazane (HMDS).
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