[發明專利]存儲設備、系統和方法

在審

• 申請號: 202080003506.1
• 申請日: 2020-05-26
• 公開（公告）號: CN112673428A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 克雷格·切希拉;阿里·阿加;斯坦利·洪;塔倫·庫拉納;阿塔萬·卡魯納卡拉恩;阿爾文·伊馬迪;莫瑞克·蕭
• 申請（專利權）人: 伊魯米那股份有限公司
• 主分類號: G11C13/04
• 分類號: G11C13/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 劉曉杰;鄭霞

一種系統將輸入數據作為機器寫入的多核苷酸寫入存儲設備；并且從存儲設備讀取機器寫入的多核苷酸作為輸出數據。該存儲設備包括流通池，該流通池包括多個存儲阱，機器寫入的多核苷酸可以存儲在該存儲阱中。存儲設備可以包括對應于存儲阱的一組電極，其允許與流通池表面上的阱選擇性相互作用。存儲設備的操作可以包括接收與存儲設備中特定位置相關聯的讀取請求，創建位于存儲設備中特定位置的核苷酸序列的拷貝，將核苷酸序列的拷貝轉移到讀取位置，并在讀取位置讀取核苷酸序列的拷貝。

相關申請

本申請要求于2019年5月31日提交的題為“Non-Volatile PolynucleotideStorage Device,System,and Method”的第62/855，616號美國臨時專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合于此。本申請還要求于2019年5月31日提交的題為“DNA StorageDevice with Separate Reading and Writing Locations”的第62/855，690號美國臨時專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合于此。

背景

計算機系統使用各種不同的機制來存儲數據，包括磁存儲、光存儲和固態存儲。這種形式的數據存儲可能在讀寫速度、數據保留時間、功耗或數據密度方面存在缺陷。

就像天然存在的DNA可以被讀取一樣，機器寫入的DNA也可以被讀取。現有的DNA讀取技術可以包括基于陣列的循環測序測定(例如合成測序(SBS))，其中通過酶操作的迭代循環對密集陣列的DNA特征(例如模板核酸)進行測序。在每個循環之后，可以捕獲圖像，并隨后與其他圖像一起分析，以確定機器寫入的DNA特征的序列。在另一生物化學測定中，具有可識別標記(例如，熒光標記)的未知分析物可暴露于已知探針陣列，該探針在該陣列內具有預定地址。觀察探針和未知分析物之間發生的化學反應可以幫助識別或揭示分析物的特性。

概述

本文描述了用于數據的DNA存儲的設備、系統和方法，包括用于每阱激活、同時讀寫高速緩存和用于同時讀寫能力的多卷管理的特征。

一種實現涉及一種用于非易失性存儲的系統，包括：處理器和存儲器；模塊接口；用于接收在模塊接口中的可移除存儲設備，該可移除存儲設備包括：適于與模塊接口耦合并將可移除存儲設備固定在靜止位置的殼體，以及位于殼體內的流通池，該流通池包括多個具有從流通池的第一表面可接近的開口側的阱，其中阱適于包含存儲機器寫入數據的多核苷酸；流控設備，用于向可移除存儲設備提供一種或更多種試劑；以及測序設備，用于分析可移除存儲設備內的多核苷酸并確定核苷酸；其中所述處理器將執行數據讀取過程以：確定指示所述多個阱中的阱中的多核苷酸的一組測序數據，并基于該組測序數據確定一組機器寫入的二進制數據。

上述實現中的任何一種或更多種存在變化，其中當執行數據讀取過程時，處理器：識別多個阱中的要從中讀取數據的阱，操作流控設備和測序設備以對阱中的多核苷酸執行合成測序，在合成測序期間從測序設備捕獲一組測序數據，并基于編碼方案將該組測序數據轉換成一組二進制數據。

上述實現中的任何一種或更多種存在變化，其中編碼方案包括一組可由處理器使用的編碼規則，以在具有基數為2的二進制格式和具有基數大于2的多核苷酸格式之間轉換數據。

上述實現中的任何一種或更多種存在變化，其中多核苷酸格式的基數是基數4。

上述實現中的任何一種或更多種存在變化，其中流通池密封在殼體內，可移除存儲設備還包括：測序接口，其位于殼體上，當可移除存儲設備處于靜止位置時，將光從測序設備傳輸到阱；以及流控接口，其位于殼體上，當可移除存儲設備處于靜止位置時，將流體從流控設備傳輸到阱。

上述實現中的任何一種或更多種存在變化，其中測序接口包括玻璃基底，并且其中流控接口包括被動歧管。