JP2018505680A - 生物学的分析のためのシステムおよび方法 - Google Patents

生物学的分析のためのシステムおよび方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018505680A
JP2018505680A JP2017541363A JP2017541363A JP2018505680A JP 2018505680 A JP2018505680 A JP 2018505680A JP 2017541363 A JP2017541363 A JP 2017541363A JP 2017541363 A JP2017541363 A JP 2017541363A JP 2018505680 A JP2018505680 A JP 2018505680A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
excitation
dye
biological analysis
calibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017541363A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6800864B2 (ja
Inventor
ヨン チュー，
ヨン チュー，
ジェフリー マークス，
ジェフリー マークス，
ジェイコブ フロイデンタル，
ジェイコブ フロイデンタル，
ミンソン チェン，
ミンソン チェン，
チョン ハン トー，
チョン ハン トー，
マウロ アグアノ，
マウロ アグアノ，
リク セン ラウ，
リク セン ラウ，
リェン セン ロー，
リェン セン ロー，
コック シオン テオ，
コック シオン テオ，
ゼン ウェイ チュー，
ゼン ウェイ チュー，
シン マザーズ，
シン マザーズ，
マイケル ウイ，
マイケル ウイ，
フェイ スティーブン ヨー，
フェイ スティーブン ヨー，
クアン ムーン ブー，
クアン ムーン ブー，
ウェイ スアン リー，
ウェイ スアン リー，
チン ヨン クー，
チン ヨン クー，
ウェイ フー テオ，
ウェイ フー テオ，
ソー ヨン ラウ，
ソー ヨン ラウ，
ホン シウ シン，
ホン シウ シン，
ツーチ タン，
ツーチ タン，
トーマス ウェッセル，
トーマス ウェッセル，
デイビッド ウー，
デイビッド ウー，
Original Assignee
ライフ テクノロジーズ コーポレーション
ライフ テクノロジーズ コーポレーション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ライフ テクノロジーズ コーポレーション, ライフ テクノロジーズ コーポレーション filed Critical ライフ テクノロジーズ コーポレーション
Publication of JP2018505680A publication Critical patent/JP2018505680A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6800864B2 publication Critical patent/JP6800864B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B01L3/50851—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates specially adapted for heating or cooling samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B01L3/50853—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates with covers or lids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806—Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251—Colorimeters; Construction thereof
    • G01N21/253—Colorimeters; Construction thereof for batch operation, i.e. multisample apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
    • G01N35/026—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations having blocks or racks of reaction cells or cuvettes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems
    • B01L2200/145—Detecting door closure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1822—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using Peltier elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6439—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00178—Special arrangements of analysers
    • G01N2035/00306—Housings, cabinets, control panels (details)
    • G01N2035/00316—Detecting door closure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00346—Heating or cooling arrangements
    • G01N2035/00356—Holding samples at elevated temperature (incubation)
    • G01N2035/00366—Several different temperatures used
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

生物学的分析システムが提供される。このシステムは、サンプルブロックアセンブリを備えている。サンプルブロックアセンブリは、サンプルホルダを収容するような構成のサンプルブロックを含み、このサンプルホルダは、複数のサンプルを受け入れるような構成である。このシステムはまた、複数のサンプルを一連の温度で循環させるような構成の制御システムを備えている。このシステムは、さらに、スライドアセンブリを有する自動化トレイを備えており、このトレイは、サンプルブロックアセンブリを閉位置から開放位置まで可逆的にスライドさせ、ユーザーが複数のサンプルホルダを利用することができるような構成である。

Description

本発明は、一般的に、１つ以上の生体サンプルを観察し、試験し、および／または分析するシステム、デバイスおよび方法に関し、さらに具体的には、一連の生体サンプルを観察し、試験し、および／または分析するシステム、デバイスおよび方法に関する。
一般的に、効率を高めるために生物学的分析システムを急速に自動化する必要がある。例えば、自動化された生体サンプル処理装置の進歩によって、より迅速で、より効果的なサンプルの分析が可能になる。
さらに、導入の容易さ、使用の容易さ、必要な実験スペースが最小限であるなどのユーザーの要求に応じる設計がなされた生物学的分析システムを提供する必要性がますます高まっている。
本発明の一実施形態において、生物学的分析システムが提供される。このシステムは、サンプルホルダを収容するような構成のサンプルブロックを含むサンプルブロックアセンブリを備えており、このサンプルホルダは、複数のサンプルを受け入れるような構成である。このシステムは、さらに、複数のサンプルを一連の温度で循環させるような構成の制御システムと、サンプルブロックアセンブリを閉位置から開放位置まで可逆的にスライドさせ、ユーザーが複数のサンプルホルダを利用することができるような構成のトレイとを備え得る。
別の実施形態において、生物学的分析システムが提供される。このシステムは、複数のブロックウェルを有するサンプルブロックを含むブロックアセンブリを備えており、このサンプルブロックは、サンプルホルダを収容するような構成であり、サンプルホルダは、複数のサンプルを受け入れるような構成である。このシステムは、さらに、複数のサンプルを一連の温度で循環させるような構成の制御システムと、複数のサンプルに励起光を伝え、複数のサンプルそれぞれから発せられた蛍光レベルを検出するような構成の光学システムとを備え得る。このシステムは、さらに、下方プレートと、ヒーターと、複数の上方プレートの開口部を有する上方プレートとを有する被加熱カバーを備え得る。下方プレートは、サンプルホルダの上方表面と噛合するための噛合表面を有し得、噛合表面は、複数の下方プレートの開口部を有し、この開口部は、それぞれ、関連する複数のブロックウェルの１つと連携し、励起光が、ブロックウェルに向かって通過する。
さらに別の実施形態において、生物学的分析システムが提供される。このシステムは、複数のシステムモジュールを備えており、このモジュールは、検出部モジュールと、発光モジュールと、励起モジュールと、ベースモジュールとを備えている。複数のシステムモジュールは、可逆的に接続されて第１の種類の生物学的分析デバイスを生成するような構成であり得る。
さらなる実施形態において、生物学的分析システムが提供される。このシステムは、装置と、装置を較正するための較正システムとを備えている。この装置は、複数の反応部位を有するサンプルホルダを収容するような構成のサンプルブロックを含むブロックアセンブリと、複数の反応部位からの蛍光発光を画像化することができる光学システムとを備え得る。この較正システムは、画像中の反応部位の位置を決定するような構成の関心領域（ＲＯＩ）を含み得る。この較正システムは、また、蛍光染料の生スペクトルと、蛍光染料の純粋スペクトル較正データとを比較することによって、それぞれの反応部位に使用される蛍光染料の寄与を決定するような構成の純粋染料の較正部も備え得る。この較正システムは、さらに、フィルター正規化因子を決定するような構成の装置正規化較正部を含み得る。この較正システムは、２種類の異なる量のサンプルを区別することができる装置をバリデーションするような構成のＲＮａｓｅ Ｐバリデーターをさらに備え得る。この較正システムは、較正結果を示すような構成のディスプレイエンジンも備え得る。
本発明のさらなる態様、特徴および利点を、特に、同様の部分に同様の参照番号を付した添付の図面と組み合わせて考慮するときに、以下の記載および特許請求の範囲において記載する。
図１は、本教示の実施形態が実装されてもよい、例示的な装置システムを示すブロック図である。 図２は、本教示の実施形態が実装されてもよい、コンピューターシステムを示すブロック図である。 図３は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る例示的な分散型ネットワークシステムを示す。 図４は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る筐体を有するサーマルサイクラーシステムを示す。 図５は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る開放位置にある移動可能なトレイを有する、図４のサーマルサイクラーシステムを示す。 図６は、本明細書に記載される種々の実施形態に係るモジュラー装置システムを示す。 図７は、本発明の一実施形態に係るシステムの模式図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る光源を含む、種々の光源の正規化されたスペクトルプロットである。 図９は、図８に示される光源スペクトルのための種々の波長範囲のスペクトル統合のプロットである。 図１０は、本発明の一実施形態に係る光学的なサンプル処理システムのソリッドモデルの図である。 図１１は、図７に示される光学システムのソリッドモデルの拡大図である。 図１２は、図１０に示される光学システムの一部の断面図である。 図１３は、本発明の一実施形態に係る画像化ユニットの上面斜視図である。 図１４は、図１３に示される画像化ユニットの断面図である。 図１５は、図１３に示される画像化ユニットの底部斜視図である。 図１６は、図１３に示される画像化ユニットの底部斜視図である。 図１７は、図１３に示される画像化ユニットの一部の拡大図である。 図１８は、図１３に示される画像化ユニットの一部の拡大図である。 図１９は、図１３に示される画像化ユニットの一部の拡大図である。 図２０は、図１１に示されるシステムの断面図である。 図２１は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る生物学的装置の較正ワークフローを示す。 図２２は、ｑＰＣＲ装置の較正に使用される一連の工程を示す。 図２３は、９６ウェルサンプル容器のための関心領域を示す。 図２４は、９６ウェル較正プレートのそれぞれのウェルに入っているＦＡＭ染料を用いた較正プレートの画像である。 図２５は、本開示の一実施形態に係るワークフロー例を示す。 図２６は、本開示の一実施形態に係るワークフロー例を示す。 図２７Ａは、本開示の一実施形態に係るチェッカーボード構造を有する較正プレートを示す。 図２７Ｂは、図１１Ａにプレート３１００によって示されるのと同じ構造において、ＦＡＭ、ＶＩＣ、ＲＯＸおよびＳＹＢＲ染料を用いた４染料チェッカーボード９６ウェル較正プレートの画像である。 図２８Ａは、本教示の種々の実施形態で使用される染料混合物を示す。 図２８Ｂは、本教示の種々の実施形態のための純粋染料と、主なチャンネルフィルターの組み合わせを示す。 図２９は、本教示の種々の実施形態に従って正規化する前の染料混合物の偏差％を示す。 図３０は、本教示の種々の実施形態に従って正規化した後の染料混合物の偏差％を示す。 図３１は、本教示の種々の実施形態に従って正規化した後の染料混合物の偏差％のより詳細な図を示す。 図３２は、本教示の種々の実施形態に係る正規化プロセスを示すフローチャートである。 図３３は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る装置をバリデーションするための例示的な方法を示す。 図３４は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る装置をバリデーションするための別の例示的な方法を示す。 図３５は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る増幅データからの複数の蛍光閾値の決定を示す。 図３６は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る装置をバリデーションするためのシステムを示す。 図３７は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る装置の較正のためのシステムを示す。 図３８は、本明細書に記載される種々の実施形態に係るスライド可能なアセンブリを示す。 図３９は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る、サンプルブロックアセンブリが取り外された図３８のスライド可能なアセンブリを示す。 図４０は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る図３８の実施形態の側面図である。 図４１Ａ、４１Ｂおよび４１Ｃは、本明細書に記載される種々の実施形態に係るスライド可能なアセンブリの光学センサの異なる図を与える。 図４１Ａ、４１Ｂおよび４１Ｃは、本明細書に記載される種々の実施形態に係るスライド可能なアセンブリの光学センサの異なる図を与える。 図４１Ａ、４１Ｂおよび４１Ｃは、本明細書に記載される種々の実施形態に係るスライド可能なアセンブリの光学センサの異なる図を与える。 図４２Ａおよび４２Ｂは、本明細書に記載される種々の実施形態に係るスライド可能なアセンブリの光学センサの異なる図を与える。 図４２Ａおよび４２Ｂは、本明細書に記載される種々の実施形態に係るスライド可能なアセンブリの光学センサの異なる図を与える。 図４３は、本明細書に記載される種々の実施形態に係るサンプルブロックアセンブリの一実施形態を示す。 図４４Ａは、本明細書に記載される種々の実施形態に係る被加熱カバーを示す。 図４４Ｂは、本明細書に記載される種々の実施形態に係る圧力プレートの上面図を与える。 図４４Ｃは、本明細書に記載される種々の実施形態に係る圧力プレートの上面図を与える。 図４５は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る被加熱カバーのプーリーシステムを示す。
以下の記載は、本発明の実施形態を与え、本発明の実施形態は、一般的に、一連の生体サンプルを調製し、観察し、試験し、および／または分析するためのシステム、デバイスおよび方法に関する。このような記載は、本発明の範囲を限定することを意図しておらず、単に、実施形態の記載を与えることを意図している。
（システムの概要）
一連の生体サンプルを調製し、観察し、試験し、および／または分析するために、種々の実施形態に従って利用可能な装置の一例は、サーマルサイクラーデバイス、例えば、エンドポイントポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）装置、または定量ＰＣＲ装置またはリアルタイムＰＣＲ装置である。図１は、本教示の実施形態が実装されてもよい、サーマルサイクラーシステム１００を示すブロック図である。サーマルサイクラーシステム１００は、被加熱カバー１１０を備えていてもよく、被加熱カバー１１０は、以下に詳細に記載され、サンプルブロック１１４の上に配置され、サンプルブロック１１４は、複数の反応領域またはサンプルブロックウェルを有し、サンプルホルダ（図示せず）に複数のサンプル１１２が入れられる構成になっており、これも以下に詳細に記載される。
種々の実施形態において、サンプルホルダは、複数のサンプルを受け入れるような構成の複数のサンプル領域またはウェルを有していてもよく、ウェルは、蓋、キャップ、シーリングフィルムまたはウェルと被加熱カバー１１０の間の任意の他の密封機構によって、サンプルホルダ内に密封されていてもよい。サンプルホルダのいくつかの例としては、限定されないが、任意の大きさのマルチウェルプレート、カードまたはアレイが挙げられ、限定されないが、２４ウェルマイクロタイタープレート、４８ウェルマイクロタイタープレート、９６ウェルマイクロタイタープレート、３８４ウェルマイクロタイタープレート、マイクロカード、貫通穴アレイ、または実質的に平坦なホルダ、例えば、ガラス製またはプラスチック製のスライドが挙げられるだろう。種々の実施形態のサンプルホルダ内のウェルは、サンプルホルダ基材の表面に作られた規則的または不規則的なアレイの中にパターン形成されたくぼみ、刻み目、突起部、およびこれらの組み合わせを含んでいてもよい。サンプルまたは反応ボリュームは、基材の中に作られるウェルまたは刻み目の中、基材表面に分布する溶液のスポット、または他の種類の反応チャンバまたはフォーマット、例えば、試験部位またはマイクロフルイディックシステムのボリュームの中に配置されるサンプルまたは溶液、または小さなビーズまたは球の中または表面に配置されてもよい。
別の実施形態において、初期のサンプルまたは溶液を、数百、数千、数万、数十万または数百万の反応部位に分けてもよく、それぞれが、ある容積、例えば、数ナノリットル、約１ナノリットル、または１ナノリットル未満（例えば、１０ピコリットルまたは１００ピコリットル、またはもっと少ない）を有する。
サーマルサイクラーシステム１００は、さらに、サンプルブロック１１４と、加熱および冷却のための要素１１６と、熱交換器１１８と、制御システム１２０と、ユーザーインターフェース１２２とを備えていてもよく、構成要素１１４、１１６および１１８は、サーマルブロックアセンブリの中に含まれていてもよい。サーマルブロックアセンブリのさらなる詳細は、以下に記載される。
一実施形態において、加熱および冷却のための要素１１６は、熱電デバイス、例えば、Ｐｅｌｔｉｅｒデバイスであってもよい。サーマルブロックアセンブリの中で使用される熱電デバイスの数は、限定されないが、コスト、所望な独立したゾーンの数、サンプルホルダの大きさを含む多くの因子に依存して変わってもよい。例えば、４８ウェルマイクロタイタープレートを保持するためのサンプルブロックは、１個の熱電デバイスを収容するような大きさであってもよく、一方、もっと多くのウェルを有するプレートのために構成されたサンプルブロックは、１個より多い熱電デバイス、例えば、４個の熱電デバイスを収容してもよい。さらに、サンプルブロック上の複数のゾーンの制御が望ましい場合、熱電デバイスの数は、１個の熱電デバイスから、例えば、サンプルブロック上のサンプル領域（例えば、ウェル、貫通穴、反応部位など）あたり１個の熱電デバイスまでであってもよい。例えば、サンプルブロックは、例えば、９６ウェルマイクロタイタープレートを収容することができる９６ウェルアレイを作成すると共に、１６ウェルフォーマットの６サブブロックに分けられていてもよい。それぞれのサブブロックに対する独立したゾーン制御を与え、６個の熱電デバイスを考慮することが望ましい場合、それぞれが、関連するサブブロックに対応する。
代替的な実施形態において、サーマルサイクラーシステム１００は、両側サーマルアセンブリを有していてもよく、加熱および冷却のための要素１１６と熱交換器１１８は、サンプルブロック１１４の上（上側）および下（下側）に与えられていてもよい。このような実施形態において、サンプルブロック１１４の上に与えられる両側サーマルアセンブリの上側を、ヒーターカバー１１０と置き換えてもよい。このような構造は、サンプルの上下からもっと均一な加熱を行うことができる。リアルタイムサーマルサイクラーのために、上側に、励起光源および発光した蛍光が通過することが可能な透明な構造部分を有していてもよい。このような部分は、任意の透明材料、例えば、限定されないが、プラスチックおよびガラスを含む材料から作られてもよい。
サーマルサイクラーシステム１００は、光学システム１２４も有していてもよい。図１において、光学システム１２４は、電磁エネルギーを発する照射源（図示せず）、サンプルホルダ中のサンプル１１２からの電磁エネルギーを受け入れるための光学センサ、検出部または画像化部（図示せず）、それぞれのＤＮＡサンプルからの電磁エネルギーを画像化部に導く光学機器を有していてもよい。光学システムは、以下にさらに詳細に記載される。
制御システム１２０を使用し、光学システム１２４、被加熱カバー１１０およびサーマルブロックアセンブリの機能を制御してもよく、サーマルブロックアセンブリは、サンプルブロック１１４と、加熱および冷却の要素１１６と、熱交換器１１８とを備えていてもよい。制御システム１２０は、図１のサーマルサイクラーシステム１００のユーザーインターフェース１２２を介し、エンドユーザーにアクセス可能であってもよい。制御システム１２０を使用し、以下にさらに詳細に記載するように、サーマルサイクラーシステム１００の較正を制御してもよい。
（コンピューターに実装されるシステム）
本明細書に記載される実施形態に係る方法は、コンピューターシステムに実装されてもよい。
当業者は、種々の実施形態の操作が、適切な場合、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせを用いて実装されてもよいことを認識するだろう。例えば、ソフトウェア、ファームウェアまたはハードワイヤードロジックの制御下、プロセッサまたは他のデジタル回路を用い、あるプロセスを行うことができる。（本明細書で「ロジック」という用語は、引用される機能を実行するために当業者によって認識されるように、固定されたハードウェア、プログラミング可能なロジックおよび／またはこれらの適切な組み合わせを指す。）ソフトウェアおよびファームウェアは、非一過性のコンピューター可読媒体に格納されていてもよい。ある種の他のプロセスは、当業者によく知られているように、アナログ回路を用いて実装されてもよい。さらに、メモリまたは他の記録媒体および通信要素が、本発明の実施形態で使用されてもよい。
図２は、種々の実施形態に係る処理機能を実行するために使用可能なコンピューターシステム２００を示すブロック図である。実験を行うための装置は、例示的な計算システム２００に接続されてもよい。種々の実施形態によれば、利用可能な装置としては、例えば、図１のサーマルサイクラーシステム１００が挙げられる。計算システム２００は、１つ以上のプロセッサ、例えば、プロセッサ２０４を備えていてもよい。プロセッサ２０４は、一般的な処理エンジンまたは特殊な目的の処理エンジン（例えば、マイクロプロセッサ、コントローラまたは他の制御ロジック）を用いて実装することができる。プロセッサ２０４は、バス２０２または他の通信媒体に接続することができる。
図２を参照すると、コンピューターシステム２００は、図１のサーマルサイクラーシステム１００の機能およびユーザーインターフェース機能に対する制御を与えてもよい。さらに、図２のコンピューターシステム２００は、データ処理を与え、準備関数を表示し、報告してもよい。このような装置の全ての制御機能は、その場でＰＣＲ装置に特化したものであってもよい。このように、コンピューターシステム２００は、図１の制御システム１２０として機能してもよい。図２のコンピューターシステム２００は、さらに、後でさらに詳細に記載するように、制御、分析および報告する機能の一部または全てをリモート制御してもよい。
図２の計算システム２００は、任意の多くの形態、例えば、ラック取り付け型コンピューター、メインフレーム、スーパーコンピューター、サーバー、クライエント、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、タブレットコンピューター、携帯計算機器（例えば、ＰＤＡ、携帯電話、スマートフォン、パームトップなど）、クラスターグリッド、ネットブック、埋め込まれたシステム、または所与の用途または環境に望ましいか、または適していると思われるような任意の他の種類の特殊な目的または一般的な目的の計算機器で具現化されてもよい。さらに、計算システム２００は、クライエント／サーバー環境および１つ以上のデータベースサーバー、またはＬＩＳ／ＬＩＭＳインフラ構造との統合を含む従来のネットワークシステムを含んでいてもよい。ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む多くの従来のネットワークシステムは、無線および／または有線の構成要素を含め、当該技術分野で知られている。さらに、クライエント／サーバー環境、データベースサーバーおよびネットワークは、当該技術分野で十分に記述されている。本明細書に記載される種々の実施形態によれば、計算システム２００は、分散型ネットワーク中の１つ以上のサーバーに接続するような構成であってもよい。計算システム２００は、分散型ネットワークからの情報を受信してもよく、またはアップデートしてもよい。計算システム２００は、さらに、分散型ネットワークに接続する他のクライエントによってアクセス可能な分散型ネットワークの中に格納される情報を送信してもよい。
図２の計算システム２００は、さらに、メモリ２０６を備えており、メモリ２０６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他のダイナミックメモリであってもよく、プロセッサ２０４によって実行される命令を格納するためにバス２０２に接続している。メモリ２０６は、さらに、プロセッサ２０４によって実行される命令の実行中に一時的な変数または他の中間的な情報を格納するために使用されてもよい。
計算システム２００は、さらに、プロセッサ２０４のための静的情報および命令を格納するためにバス２０２に接続したリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２０８または他の静的記憶デバイスを備えている。
計算システム２００は、さらに、記憶デバイス２１０を備えていてもよく、例えば、磁気ディスク、光ディスクまたはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）が提供され、情報および命令を格納するためにバス２０２に接続する。記憶デバイス２１０は、メディアドライブおよび取り外し可能な格納インターフェースを備えていてもよい。メディアドライブは、固定された記録媒体または取り外し可能な記録媒体を支持するためのドライブまたは他の機構（例えば、ハードディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、磁気テープドライブ、光ディスクドライブ、ＣＤドライブまたはＤＶＤドライブ（ＲまたはＲＷ）、フラッシュドライブ、または他の取り外し可能なメディアドライブまたは固定されたメディアドライブ）を備えていてもよい。これらの例が示すように、記憶媒体は、これらに格納された特定のコンピューターソフトウェア、命令または他のデータを含むコンピューター可読記録媒体を含んでいてもよい。
代替的な実施形態において、記憶デバイス２１０は、コンピュータープログラムまたは他の命令またはデータを計算システム２００にロードするための他の同様の手段を備えていてもよい。このような手段は、例えば、取り外し可能な格納ユニットおよびインターフェース、例えば、プログラムカートリッジおよびカートリッジインターフェース、取り外し可能なメモリ（例えば、フラッシュメモリまたは他の取り外し可能なメモリモジュール）およびメモリスロット、および記憶デバイス２１０から計算システム２００へとソフトウェアおよびデータを移動する他の取り外し可能なユニットおよびインターフェースを含んでいてもよい。
図２の計算システム２００は、さらに、通信インターフェース２１８を備えていてもよい。通信インターフェース２１８を使用し、計算システム２００と外部デバイスとの間をソフトウェアおよびデータを移動してもよい。通信インターフェース２１８の例としては、モデム、ネットワークインターフェース（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）または他のＮＩＣカード）、通信ポート（例えば、ＵＳＢポート、ＲＳ−２３２Ｃシリアルポート）、ＰＣＭＣＩＡスロットおよびカード、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などが挙げられるだろう。通信インターフェース２１８を介して移動されるソフトウェアおよびデータは、電子シグナル、電磁気シグナル、光シグナル、または通信インターフェース２１８によって受信可能な他のシグナルであってもよいシグナルの形態である。これらのシグナルは、無線媒体、ワイヤまたはケーブル、光ファイバー、または別の通信媒体のようなチャンネルを介し、通信インターフェース２１８によって送信され、受信されてもよい。チャンネルのいくつかの例としては、電話線、携帯電話リンク、ＲＦリンク、ネットワークインターフェース、ローカルネットワークまたはワイドエリアネットワーク、および他の通信チャンネルが挙げられる。
計算システム２００は、バス２０２を介し、コンピューターのユーザーに情報を表示するためにディスプレイ２１２（例えば、ブラウン管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ））に接続してもよい。英数字および他のキーを含む入力デバイス２１４は、例えば、プロセッサ２０４へと情報およびコマンド選択を通信するためにバス２０２に接続する。入力デバイスは、タッチスクリーン入力能力と共に構成されたディスプレイ（例えば、ＬＣＤディスプレイ）であってもよい。別の種類のユーザー入力デバイスは、プロセッサ２０４へと方向情報およびコマンド選択を通信するため、また、ディスプレイ２１２上のカーソル移動を制御するために、カーソル制御２１６、例えば、マウス、トラックボールまたはカーソル方向キーである。この入力デバイスは、典型的には、第１の軸（例えば、ｘ）と第２の軸（例えば、ｙ）の２軸に２つの自由度を有し、このデバイスによって、面内の位置を特定することができる。計算システム２００は、データ処理を与え、このようなデータの信頼度を与える。本教示の実施形態の特定の実装と一致して、メモリ２０６に含まれる１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行するプロセッサ２０４に応答して、データ処理および信頼値が計算システム２００によって与えられる。このような命令は、別のコンピューター可読媒体（例えば、記憶デバイス２１０）からメモリ２０６に読み出されてもよい。メモリ２０６に含まれる命令のシーケンスの実行によって、プロセッサ２０４が、本明細書に記載される処理状態を実施する。または、本教示の実施形態を実装するために、ソフトウェア命令の代わりに、またはソフトウェア命令と組み合わせて、ハードワイヤード回路を使用してもよい。従って、本教示の実施形態の実装は、ハードウェア回路とソフトウェアの任意の特定の組み合わせに限定されない。
「コンピューター可読媒体」および「コンピュータープログラム製品」との用語は、本明細書で使用される場合、一般的に、実行のために１つ以上のシーケンスまたは１つ以上の命令をプロセッサ２０４に与えることに関与する任意の媒体を指す。このような命令は、一般的に、「コンピュータープログラムコード」と呼ばれ（コンピュータープログラムまたは他のグルーピングの形態でグループ化されていてもよい）、実行されると、計算システム２００が、本発明の実施形態の特徴または機能を行うことができる。非一過性のコンピューター可読媒体のこれらの形態および他の形態は、限定されないが、非揮発性媒体、揮発性媒体および伝送媒体を含む多くの形態をなしていてもよい。非揮発性媒体としては、例えば、ソリッドステート、光ディスクまたは磁気ディスク、例えば、記憶デバイス２１０が挙げられる。揮発性媒体としては、ダイナミックメモリ、例えば、メモリ２０６が挙げられる。伝送媒体としては、同軸ケーブル、銅線および光ファイバーが挙げられ、バス２０２を含むワイヤを含む。
コンピューター可読媒体の一般的な形態としては、例えば、フロッピー（登録商標）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、または任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する任意の他の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭおよびＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、本明細書で以下に記載する搬送波、コンピューターが読み取り可能な任意の他の媒体が挙げられる。
種々の形態のコンピューター可読媒体が、１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行のためにプロセッサ２０４に運ぶことに関与していてもよい。例えば、命令は、最初は、リモートコンピューターの磁気ディスクに運ばれてもよい。リモートコンピューターは、命令をダイナミックメモリにロードし、この命令をモデムを用いて電話線に送信してもよい。計算システム２００に対するローカルモデルは、電話線に存在するデータを受信し、赤外線トランスミッタを使用し、データを赤外線シグナルに変換することができる。バス２０２に接続した赤外線検出部は、赤外線シグナルに運ばれたデータを受信し、このデータをバス２０２に置いてもよい。バス２０２は、このデータをメモリ２０６に運び、メモリ２０６から、プロセッサ２０４が命令を検索し、実行する。メモリ２０６が受信した命令は、場合により、プロセッサ２０４による実行の前または後に、記憶デバイス２１０に格納されてもよい。
明確にするために、上の記載は、さまざまな機能ユニットとプロセッサを参照しつつ、本発明の実施形態を記載していることが理解されるだろう。しかし、本発明を損なうことなく、異なる機能ユニット、プロセッサまたはドメインの間の機能の任意の適切な分配を使用してもよいことは明らかであろう。例えば、別個のプロセッサまたはコントローラによって行われることが示されている機能を、同じプロセッサまたはコントローラによって行ってもよい。従って、特定の機能ユニットに対する言及は、厳格な論理構造または物理構造または組織化の指標ではなく、記載されている機能を与えるための適切な手段に対する言及であることがわかるのみである。
（分散型システム）
典型的なインターネットネットワーク構造２５００の要素のいくつかを図５に示し、ここで、多くのクライエント機２５０２は、おそらく遠隔のローカルオフィスにあり、ゲートウェイ／ハブ／トンネル−サーバーなど２５１０に接続していることが示されており、ゲートウェイ／ハブ／トンネル−サーバーなど２５１０自体が、ある種のインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）接続２５１０を介してインターネット２５０８に接続している。また、ＩＳＰ接続２５１４を介して同様にインターネット２５０８に接続した他の可能なクライエント２５１２も示されており、これらのユニットは、可能ならば、中央研究所またはオフィスに通信しており、例えば、ＩＳＰ接続２５１６を介し、ゲートウェイ／トンネル−サーバー２５１８に通信しており、ゲートウェイ／トンネル−サーバー２５１８は、種々のエンタープライズアプリケーションサーバー２５２２に接続し（２５２０）、種々のエンタープライズアプリケーションサーバー２５２２は、別のハブ／ルーター２５２６を通り、種々のローカルクライエント２５３０に接続していてもよい。これら任意のサーバー２５２２は、以下にさらに完全に記載するように、本発明に記載されるような潜在的なコンテンツ管理の分析および設計ソリューションの配送のための開発サーバーとして機能してもよい。
（モジュラーシステム）
図４は、筐体１４０が閉じている状態のサーマルサイクラーシステム１００の一実施形態を示し、システム１００の多くの要素は、既に記載されている。この実施形態において、システム１００の前側にユーザーインターフェース１２２が提供され、インターフェース１２２の下にトレイ面１５０が提供されている。筐体１４０は、単一の材料片から作られていてもよく、または好みによって複数の材料片から作られていてもよい。
図５は、移動可能なトレイ１６０が開放し、露出した位置にある図４の実施形態を示す。移動可能なトレイ１６０は、示されているように、サンプルブロック１１４を含んでいてもよい。この開放位置で、サンプルブロック１１４は、サンプルをロードするために利用可能である。サンプルブロック１１４の他に、移動可能なトレイ１６０は、移動可能なトレイ１６０が開放位置にあるときに排出される他の構成要素を備えていてもよい。例えば、移動可能なトレイ１６０は、サンプルブロック１１４と関連する加熱および冷却の要素を備えていてもよい。さらに、移動可能なトレイ１６０は、関連する熱交換器またはヒートシンクを含んでいてもよい。移動可能なトレイ１６０は、手動で、または機械的に動かすことができる。例えば、トレイ１６０を手動で動かすことが可能な場合、ハンドルまたはグリップが与えられてもよい。機械的に動かすことが可能な場合、以下に詳細に記載されるように、システム１００の中にモーターシステムが与えられてもよい。
図６は、サーマルサイクラーシステム１００の一実施形態を示し、ここで、システム１００は、モジュラー構成要素から構築される。モジュラーの構築を用いることによって、複数の装置システムに適するようにモジュールを構築することができる。例えば、異なる種類の装置に使用されるように、光学モジュールを構成してもよい。さらに、モジュラー構築によって、スクラッチから装置全体の構築を必要とするのではなく、既に構築された装置部分を与えることによって、構築が容易になる。また、モジュラー構築によって、保守性が容易になる。数個のモジュールのみを接続して完全な装置を作成することによって、保守のための特殊なモジュールへのアクセスを得るために、このプロセスを逆方向に行うことだけが必要であろう。
図６において、システム１００は、検出部モジュール４０５（センサボード／検出部ボード、検出部および関連するＰＳＢ）、発光モジュール４１０（発光フィルターホイール、カメラ）、励起モジュール４１５（励起源および励起フィルターホイール）、ベースモジュール４２０（ビームスプリッター、折り畳み鏡）およびフェースプレート４２５を備えている。
検出部モジュール４０５は、例えば、光学システム１２４に関連して、発光センサ、発光検出部、センサの印刷回路基板および検出部の印刷回路基板を備えていてもよい。発光モジュール４１０は、例えば、光学システム１２４に関連して、カメラおよび発光フィルターホイールを備えていてもよい。励起モジュール４１５は、光学システム１２４に関連して、例えば、励起源、励起源の冷却構成要素および励起フィルターホイールを備えていてもよい。ベースモジュール４２０は、例えば、光学システム１２４に関連して、ビームスプリッターおよび折り畳み鏡と、例えば、サンプルブロック、ブロック加熱／冷却要素、熱交換器／シンク、制御システムおよびヒーターカバーとを備えていてもよい。最後に、フェースプレート４２５は、例えば、ベースモジュール４２０の鏡構成要素を覆い、発光モジュール４１０へのベースモジュール４２０の接続を補助し、および／またはユーザーインターフェース１２２を受け入れるための平坦な面を与えるように機能してもよい。上の構成要素は、以下にさらに詳細に記載する。さらに、上述の特殊なモジュールと共に含まれる構成要素は、単なる例示的な目的のためのものであり、必要な場合、相互に置き換え可能であってもよい。さらに、モジュールの数は、必要な場合、増えてもよく、または減ってもよい。例えば、検出部モジュール４０５と発光モジュール４１０を、１個のモジュール内で組み合わせてもよい。一方、ベースモジュール４２０は、複数の小さなモジュールに分けられてもよい。
モジュール４０５、４１０、４１５および４２０のうち、１つ以上が、異なる種類の装置のためのモジュールとして使用されてもよい。この柔軟性によって、複数の種類の装置の構築を、共通のモジュールを用いて行うことができるため、もっと効率的な製造が可能になる。例えば、上述のモジュールが、９６ウェルフォーマットを有するｑＰＣＲ装置を形成するように接続してもよい。１つ以上のモジュールを使用し、例えば、３８４ウェルフォーマット、貫通穴フォーマット、フラットブロックフォーマットなどを有するｑＰＣＲ装置を作成することもできる。１つ以上のモジュールを使用し、例えば、エンドポイントＰＣＲ装置を作成することもできる。１つ以上のモジュールを使用し、例えば、４色または６色の光学システムを含む異なる光学システムを有するｑＰＣＲ装置を作成することもできる。１つ以上のモジュールを使用し、例えば、キャピラリー電気泳動装置を作成することもできる。１つ以上のモジュールを使用し、例えば、デジタルＰＣＲ装置を作成することもできる。１つ以上のモジュールを使用し、例えば、光学式読取装置を作成することもできる。
（光学システム）
上にまとめられ、図１に示されるように、サーマルサイクラーシステム１００は、光学システム１２４を備えていてもよい。
本明細書で使用される場合、「放射」または「電磁放射」という用語は、可視光（例えば、４００ナノメートル〜７００ナノメートル、または３８０ナノメートル〜８００ナノメートルの１つ以上の波長によって特徴付けられる放射エネルギー）または目に見えない電磁放射（例えば、赤外線、近赤外線、紫外線（ＵＶ）、Ｘ線またはγ線放射）のうち１つ以上を含んでいてもよい特定の電磁気プロセスによって放出される放射エネルギーを意味する。
本明細書で使用される場合、励起源は、電磁放射が少なくとも１つのサンプルと相互作用し、少なくとも１つのサンプルの条件の指標となる発光電磁放射を生成するような、１つ以上の化学化合物を含む少なくとも１つのサンプルに向けられてもよい電磁放射源を意味する。励起源は、光源を含んでいてもよい。本明細書で使用される場合、「光源」という用語は、電磁スペクトルの可視光波長帯（例えば、４００ナノメートル〜７００ナノメートルの範囲または３８０ナノメートル〜８００ナノメートルの範囲の波長の中の電磁放射）の中にピークまたは最大出力（例えば、力、エネルギーまたは強度）を有する電磁スペクトルを含む電磁放射源を指す。これに加えて、またはこれに代えて、励起源は、電磁スペクトルの赤外線部分（近赤外線、中赤外線、および／または遠赤外線）または紫外線部分（近紫外線および／または極端紫外線）の少なくとも一部の中の電磁放射を含んでいてもよい。これに加えて、またはこれに代えて、励起源は、電磁スペクトルの他の波長帯（例えば、電磁スペクトルの中のＸ線および／またはラジオ波部分）の中の電磁放射を含んでいてもよい。励起源は、例えば、白熱ランプ、ガス放電ランプ（例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、アルゴンランプ、クリプトンランプなど）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、レーザーなどの単一の光源を含んでいてもよい。励起源は、複数の個々の光源（例えば、複数のＬＥＤまたはレーザー）を含んでいてもよい。励起源は、ハイパスフィルター、ローパスフィルターまたはバンドパスフィルターのような１つ以上の励起フィルターも含んでいてもよい。例えば、励起フィルターは、着色フィルターおよび／または二色フィルターを含んでいてもよい。励起源は、空間的に、および／または一時的に分割された単一のビームまたは複数のビームを含む。
本明細書で使用される場合、「発光」は、励起源からの放射と、１つ以上の化学分子および／または生体分子または目的の化合物を含むか、または含むと思われる１つ以上のサンプルとの相互作用の結果として作られる電磁放射を意味する。発光は、励起源からの放射に対する、サンプルによる反射、屈折、分極、吸収および／または他の光学的な影響に起因するものであろう。例えば、発光は、１つ以上のサンプルによる励起電磁放射の吸収によって誘発される冷光または蛍光を含んでいてもよい。本明細書で使用される場合、「発光」は、電磁スペクトルの可視光波長帯（例えば、４２０ナノメートル〜７００ナノメートルの範囲の波長の中の電磁放射）の中にピークまたは最大出力（例えば、力、エネルギーまたは強度）を有する電磁スペクトルを含む発光を指す。
本明細書で使用される場合、レンズは、このような放射を収束させるか、または放射状に広げ、例えば、有限の距離で、または光学的な無限大で、リアルな画像またはバーチャル画像を与えるように入射電磁放射を向けるか、または集中させるような構成の光学要素を意味する。レンズは、入射電磁放射の屈折、反射および／または回折によって与えられる光の力を有する単一の光学要素を備えていてもよい。または、レンズは、例えば、限定されないが、アクロマティックレンズ、ダブレットレンズ、トリプレットレンズまたはカメラレンズを含む複数の光学要素を含む混合システムを含んでいてもよい。レンズは、レンズケースまたはレンズ取り付け部に少なくとも部分的に収容されていてもよく、または少なくとも部分的に囲まれていてもよい。
本明細書で使用される場合、「光の力」という用語は、空気中に配置されたとき、レンズまたは光学機器が光を収束させるか、または放射状に広げ、焦点（リアルまたはバーチャル）を与える能力を意味する。本明細書で使用される場合、「焦点距離」という用語は、光の力の逆数を意味する。本明細書で使用される場合、「屈折力」または「屈折光の力」という用語は、入射光を１つ以上の屈折次元に屈折するのに寄与するレンズまたは光学機器またはその一部の力を意味する。他の意味で述べられている場合を除き、レンズ、光学機器または光学要素の光の力は、レンズまたは光学機器と関連する参照面（例えば、光学機器の主要な面）からのものである。
本明細書で使用される場合、「生体サンプル」という用語は、本明細書に記載されるか、または暗示される本発明の種々の実施形態のユーザー、製造業者または流通業者に対する目的の任意の種類の生物化学要素または構成要素および／または任意の標的分子を含有するサンプルまたは溶液、および生物学的アッセイ、実験または試験を行う目的のために使用される、関連する化学物質または化合物を含有する任意のサンプルまたは溶液を意味する。これらの生物化学要素、構成要素または標的分子としては、限定されないが、ＤＮＡ配列（細胞を含まないＤＮＡを含む）、ＲＮＡ配列、遺伝子、オリゴヌクレオチド、分子、タンパク質、バイオマーカー、細胞（例えば、循環性腫瘍細胞）または任意の他の適切な標的生体分子が挙げられるだろう。生体サンプルは、少なくとも１つの標的核酸配列、少なくとも１つのプライマー、少なくとも１つのバッファ、少なくとも１つのヌクレオチド、少なくとも１つの酵素、少なくとも１つの洗剤、少なくとも１つのブロッキング剤、または標的核酸配列または参照核酸配列を検出するのに適した少なくとも１つの染料、マーカーおよび／またはプローブのうち、１つ以上を含んでいてもよい。種々の実施形態において、このような生物学的構成要素を、胎児の診断学、複数のｄＰＣＲ、ウイルス検出および定量標準、遺伝子タイピング、シークエンシングアッセイ、実験またはプロトコル、シークエンシングバリデーション、変異検出、遺伝子改変された有機体の検出、希な対立遺伝子検出、および／またはコピー数の変動のような用途で、１つ以上のＰＣＲ方法およびシステムと組み合わせて使用してもよい。
本発明の実施形態によれば、少なくとも１つの目的の生物学的標的を含有する１つ以上のサンプルまたは溶液は、複数の少量容積のサンプルまたは反応領域（例えば、１０ナノリットル以下、１ナノリットル以下、または１００ピコリットル以下の容積または領域）に含まれていてもよく、これに分布していてもよく、またはこれに分けられていてもよい。本明細書に開示される反応領域は、一般的に、基材材料の中に配置されたウェルに含まれるものとして示されるが、本発明の実施形態の他の形態の反応領域は、基材の中に作られる貫通穴または刻み目、基材表面に分布する溶液のスポット、試験部位またはキャピラリーまたはマイクロフルイディックシステムのボリュームの中、または小さなビーズまたは球の中または表面に配置されるサンプルまたは溶液に配置される反応領域を含んでいてもよい。
本発明の実施形態に係るデバイス、装置、システムおよび方法は、一般的に、ｄＰＣＲおよびｑＰＣＲに関するが、本発明の実施形態は、多数の反応領域が処理され、観察され、および／または測定される任意のＰＣＲプロセス、実験、アッセイまたはプロトコルに適用可能であろう。本発明の実施形態に係るｄＰＣＲアッセイまたは実験において、少なくとも１つの標的ポリヌクレオチドまたはヌクレオチド配列を含む希釈溶液は、複数の反応領域に分けられ、その結果、これらの反応領域の少なくとも一部が、標的ヌクレオチド配列の１つの分子を含むか、または標的ヌクレオチド配列をどれも含まない。反応領域が、その後、ＰＣＲプロトコル、手順、アッセイ、プロセスまたは実験の中で熱的に循環するとき、標的ヌクレオチド配列の１つ以上の分子を含有する反応領域は、大きく増幅され、陽性の検出可能な検出シグナルを生成し、一方、標的ヌクレオチド配列を含まない反応領域は、増幅されず、検出シグナルを生成せず、または所定の閾値より低いシグナルまたはノイズレベルのシグナルを生成する。Ｐｏｉｓｓｏｎ統計学を用い、反応領域の間に分布した元々の溶液の中の標的ヌクレオチド配列の数は、陽性検出シグナルを生成する反応領域の数と相関関係にあるだろう。ある実施形態において、検出されたシグナルを用い、元々の溶液に含まれる標的分子の数または数範囲を決定してもよい。例えば、検出システムは、１つの標的分子を含有する反応領域と、２つまたは少なくとも２つの標的分子を含有する反応領域とを区別するような構成であってもよい。これに加えて、またはこれに代えて、検出システムは、所定量の数の標的分子を含むか、または所定量未満の数の標的分子を含む反応領域と、この所定量を超える数の標的分子を含む反応領域とを区別するような構成であってもよい。特定の実施形態において、ｑＰＣＲおよびｄＰＣＲ両方のためのプロセス、アッセイまたはプロトコルは、１個の同じデバイス、装置またはシステムおよび方法を用いて行われる。
図７を参照すると、システム１００は、コンピューターシステム、電子プロセッサまたはコントローラ２００、生体サンプルまたは生物化学サンプルを受け入れ、および／または処理するような構成のサンプルブロック１１４、および／または光学システム１２４のうち、１つ以上を備えていてもよい。本発明の範囲を限定しないが、システム１００は、シークエンシング装置、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）装置（例えば、リアルタイムＰＣＲ（ｑＰＣＲ）装置および／またはデジタルＰＣＲ（ｄＰＣＲ）装置）、キャピラリー電気泳動装置、遺伝子タイピング情報を与えるための装置などを備えていてもよい。
コンピューターシステム２００は、光学システム１２４および／またはサンプルブロック１１４からのデータを制御し、監視し、および／または受け入れるような構成である。コンピューターシステム２００は、光学システム１２４および／またはサンプルブロック１１４と物理的に一体化していてもよい。これに加えて、またはこれに代えて、コンピューターシステム２００は、光学システム１２４およびサンプルブロック１１４から分離していてもよく、例えば、外部デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ノートパッドコンピューター、タブレットコンピューターなどであってもよい。コンピューターシステム２００と光学システム１２４および／またはサンプルブロック１１４との間の通信は、物理接続（例えば、ＵＳＢケーブルなど）を介して直接的に達成されてもよく、および／または無線接続またはネットワーク接続を介して（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ接続、ローカルエリアネットワーク、インターネット接続、クラウド接続などを介して）間接的に達成されてもよい。コンピューターシステム２００は、命令、ルーチン、アルゴリズム、試験および／または構造パラメーター、試験および／または実験のデータなどを含む電子メモリ記憶を備えていてもよい。コンピューターシステム２００は、例えば、光学システム１２４の種々の構成要素を操作し、または、サンプルブロック１１４によって与えられるデータを得て、および／またはこれを処理するような構成であってもよい。例えば、コンピューターシステム２００を使用し、光学システム１２４の１つ以上の光検出部によって与えられる光データを得て、および／またはこれを処理してもよい。
特定の実施形態において、コンピューターシステム２００は、光学システム１２４および／またはサンプルブロック１１４に一体化されていてもよい。コンピューターシステム２００は、例えば、ハードワイヤ接続、ローカルエリアネットワーク、インターネット接続、クラウド計算システムなどを用いてさらに処理するために、外部コンピューターと通信し、および／または外部コンピューターにデータを送信してもよい。外部コンピューターは、物理的なコンピューター、例えば、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ノートパッドコンピューター、タブレットコンピューターなどであってもよく、外部コンピューターは、システム１００の中、またはシステム１００の近くに配置される。これに加えて、またはこれに代えて、外部コンピューターおよびコンピューターシステム２００の片方または両方は、バーチャルデバイスまたはバーチャルシステム、例えば、クラウド計算システムまたは記憶システムを有していてもよい。データは、これら２つの間を無線接続、クラウド記憶または計算システムなどを介して移動されてもよい。これに加えて、またはこれに代えて、コンピューターシステム２００からのデータ（例えば、光学システム１２４および／またはサンプルブロック１１４からのデータ）は、外部メモリ記憶デバイス、例えば、外部ハードドライブ、ＵＳＢメモリモジュール、クラウド記憶システムなどに移されてもよい。
特定の実施形態において、サンプルブロック１１４は、サンプルホルダ３０５を受け入れるような構成である。サンプルホルダ３０５は、対応する複数または一連の生体サンプルまたは生化学サンプル１１４を含むための複数または一連の空間的に分けられた反応領域、部位または位置３０８を含んでいてもよい。反応領域３０８は、複数の生体サンプルまたは生化学サンプル１１４を単離するか、または単離するような構成の任意の複数の容積または位置を含んでいてもよい。例えば、反応領域３０８は、基材またはアセンブリの中に複数の貫通穴またはウェル（例えば、標準的なマイクロタイタープレートの中のサンプルウェル）、チャンネルまたはチャンバの中の複数のサンプルビーズ、マイクロビーズ、または微小球、フローセルの中の複数の別個の位置、基材表面の上の複数のサンプルスポット、またはサンプルホルダを受け入れるような構成の複数のウェルまたは開口部（例えば、マイクロタイタープレートを受け入れるような構成のサンプルブロックアセンブリの中の空洞）を含んでいてもよい。
サンプルブロック１１４は、サンプルホルダ３０５を備えていてもよい。反応領域３０８の少なくとも一部が、１つ以上の生体サンプル１１４を含んでいてもよい。生体サンプルまたは生化学サンプル１１４は、少なくとも１つの標的核酸配列、少なくとも１つのプライマー、少なくとも１つのバッファ、少なくとも１つのヌクレオチド、少なくとも１つの酵素、少なくとも１つの洗剤、少なくとも１つのブロッキング剤、または標的核酸配列または参照核酸配列を検出するのに適した少なくとも１つの染料、マーカーおよび／またはプローブのうち、１つ以上を含んでいてもよい。サンプルホルダ３０５は、ＰＣＲアッセイ、シークエンシングアッセイまたはキャピラリー電気泳動アッセイ、ブロットアッセイのうち、少なくとも１つを行うような構成であってもよい。特定の実施形態において、サンプルホルダ３０５は、マイクロタイタープレート、複数のウェルまたは貫通穴を含む基材、１つ以上のチャンネルを含む基材、または１つ以上の生体サンプルを含有する複数のビーズまたは球を含むチャンバのうち、１つ以上を備えていてもよい。反応領域３０８は、基材中の複数のウェル、複数の貫通穴、基材の上またはチャンネルの中の複数の別個の位置、反応ボリューム内の複数のマイクロビーズまたは微小球などのうち、１つ以上を含んでいてもよい。サンプルホルダ３０５は、マイクロタイタープレートを含んでいてもよく、例えば、反応領域３０８は、少なくとも９６ウェル、少なくとも３８４ウェルまたは少なくとも１５３６ウェルを含んでいてもよい。
特定の実施形態において、サンプルホルダ３０５は、第１の表面と、対向する第２の表面と、これらの表面の間に配置された複数の貫通穴とを含む基材を備えていてもよく、複数の貫通穴は、１つ以上の生体サンプルを含むような構成であり、例えば、特許出願公開第ＵＳ ２０１４−０２４２５９６号および第ＷＯ ２０１３／１３８７０６号に記載されるようなものであってもよく、これらの出願は、本明細書に完全に記載されているかのように参考として本明細書に組み込まれる。このような実施形態において、基材は、少なくとも３０９６の貫通穴または少なくとも２０，０００の貫通穴を含んでいてもよい。特定の実施形態において、サンプルホルダ３０５は、１つ以上の標的分子または一連の分子が通過するような構成の一連のキャピラリーを備えていてもよい。
特定の実施形態において、システム１００は、被加熱カバー１１０を備えていてもよく、被加熱カバー１１０は、サンプルホルダ３０５および／またはサンプルブロック１１４の上に配置されていてもよい。例えば、サンプルホルダ３０５に含まれるサンプルの上での濃縮を防ぐために、被加熱カバー１１０を使用してもよく、生体サンプル１１４への最適な光の接近を維持するのに役立つだろう。
特定の実施形態において、光学システム１２４は、励起源、照射源、放射線源または光源１４０２を含み、第１の波長によって特徴付けられる第１の励起ビーム１４０５ａと、第１の波長とは異なる第２の波長によって特徴付けられる第２の励起ビーム１４０５ｂを少なくとも生成する。光学システム１２４は、さらに、励起源１４１０に応答して、および／または励起ビーム１４０５ａ、１４０５ｂのうち１つ以上に応答して、１つ以上の生体サンプルからの発光または放射を受け入れるような構成の光学センサまたは光検出部１４０８を備えている。光学システム１２４は、さらに、励起源１４０２と、照射される１つ以上の生体サンプルとの間の励起光路１４１２に沿って配置される励起光学システム１４１０を備えている。光学システム１２４は、さらに、照射されるサンプルと光学センサ１４０８との間の発光光路１４１７に沿って配置される発光光学システム１４１５を備えている。特定の実施形態において、光学システム１２４は、ビームスプリッター１４２０を備えていてもよい。光学システム１２４は、場合により、ビームスプリッター１４２０に衝突する励起源１４０２からの発光光路１４１７の中の放射の反射を減らすか、または防ぐような構成のビームダンプまたは放射バッフル１４２２を備えていてもよい。
図７に示されている実施形態および本明細書に開示される本発明の他の実施形態において、励起源１４０２は、放射線源１４２５を備えている。放射線源１４２５は、少なくとも１つの白熱ランプ、少なくとも１つのガス放電ランプ、少なくとも１つの発光ダイオード、少なくとも１つの有機発光ダイオード、および／または少なくとも１つのレーザーのうち、１つ以上を備えていてもよい。例えば、放射線源１４２５は、少なくとも１つのハロゲンランプ、キセノンランプ、アルゴンランプ、クリプトンランプ、ダイオードレーザー、アルゴンレーザー、キセノンレーザー、エキシマレーザー、ソリッドステートレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、染料レーザー、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。放射線源１４２５は、電磁スペクトルの可視光帯の中の最大波長または中心波長によって特徴付けられる光源を含んでいてもよい。これに加えて、またはこれに代えて、放射線源１４２５は、電磁スペクトルの波長帯の１つの中にある対応する最大波長または中心波長を有する紫外線源、赤外線源または近赤外線源を含んでいてもよい。放射線源１４２５は、広帯域源、例えば、スペクトル帯域幅が少なくとも１００ナノメートル、少なくとも２００ナノメートルまたは少なくとも３００ナノメートルの広帯域源であってもよく、帯域幅は、強度、エネルギーまたは力の出力が所定量より大きい範囲として定義される（例えば、所定量は、放射線源の最大波長または中心波長の約１％、５％または１０％である）。励起源１４０２は、さらに、放射線源１４２５からの発光を調整し、例えば、サンプルホルダ３０５に、および／または生体サンプル１１４の中に受け入れられる励起放射の量を増やすような構成の励起源レンズ１４２８を備えている。励起源レンズ１４２８は、１個のレンズを備えていてもよく、または２つ以上の要素を含む混合レンズであってもよい。
特定の実施形態において、励起源１４０２は、さらに、例えば、広帯域励起源１４０２と組み合わせて使用される、励起光路１４１２の内部および外側に移動可能な２つ以上の励起フィルター１４３０を備えている。このような実施形態において、異なる励起フィルター１４３０を使用し、生体サンプル１１４内のそれぞれの染料またはマーカーからの蛍光を誘発するのに適した異なる波長範囲または励起チャンネルを選択してもよい。１つ以上の励起フィルター１４３０は、少なくとも±１０ナノメートルまたは少なくとも±１５ナノメートルの波長帯域幅を有していてもよい。励起フィルター１４３０は、ＳＹＢＲ（登録商標）染料またはプローブ、ＦＡＭＴＭ染料またはプローブ、ＶＩＣ（登録商標）染料またはプローブ、ＲＯＸＴＭ染料またはプローブ、またはＴＡＭＲＡＴＭ染料またはプローブのうち１つ以上の蛍光を発するのに適した複数の帯域を通過させる複数のフィルターを含んでいてもよい。励起フィルター１４３０は、回転可能なフィルターホイール（図示せず）または他の適切なデバイスまたは励起源１４０２を用いて異なる励起チャンネルを与える装置に整列していてもよい。特定の実施形態において、励起フィルター１４３０は、少なくとも５個のフィルターまたは少なくとも６個のフィルターを含んでいてもよい。
特定の実施形態において、励起源１４０２は、複数の個々の励起源を備えていてもよく、これらを、それぞれの個々の励起源からの放射が、共通の光路にそって、例えば、図７に示す励起光路１４１２に沿って伝わるように、１つ以上のビームスプリッターまたはビームコンバイナーを用いて合わせてもよい。または、個々の励起源の少なくともいくつかが、異なる重なり合わない光路に沿って伝わる励起ビームを与えるように並び、例えば、複数の反応領域３０８の異なる反応領域を照射してもよい。個々の励起源それぞれがアドレスで割り当てられ、活性化され、または選択され、例えば、個々に、またはいくつかのグループで、または全て同時に反応領域３０８に照射されてもよい。特定の実施形態において、個々の励起源は、一次元アレイまたは二次元アレイになるように並んでいてもよく、ここで、個々の励起源の１つ以上が、アレイ中の他の個々の励起源の少なくとも１つとは異なる最大波長または中心波長によって特徴付けられる。
特定の実施形態において、第１の励起ビーム１４０５ａは、第１の励起ビーム１４０５ａの強度、力またはエネルギーが第１の所定の値より大きくなるような第１の波長範囲を有し、第２の励起ビーム１４０５ｂは、第２の励起ビーム１４０５ｂの強度、力またはエネルギーが第２の所定の値より大きくなるような第２の波長範囲を有する。励起ビーム１４０５ａ、１４０５ｂの特徴的な波長は、対応する波長範囲の中心波長であってもよく、または対応する波長範囲の最大電磁場強度、力またはエネルギーの波長であってもよい。少なくとも１つの励起ビーム１４０５の中心波長は、対応する波長範囲に対する平均波長であってよい。それぞれの励起ビーム１４０５（例えば、励起ビーム１４０５ａ、１４０５ｂ）について、上述の所定の値は、対応する最大強度、力またはエネルギーの２０％未満、対応する最大強度、力またはエネルギーの１０％未満、対応する最大強度、力またはエネルギーの５％未満、または対応する最大強度、力またはエネルギーの１％未満であってもよい。上述の所定の値は、全ての励起ビーム１４０５について（例えば、励起ビーム１４０５ａ、１４０５ｂの両方について）同じであってもよく、上述の所定の値は、互いに異なっていてもよい。特定の実施形態において、第１および第２の励起ビーム１４０５ａ、１４０５ｂの波長範囲は重なり合わず、一方、他の実施形態において、この波長範囲の少なくとも１つは、他方の波長範囲と少なくとも部分的に重なり合う。特定の実施形態において、第１の中心波長と第２の中心波長は、少なくとも２０ナノメートル離れている。特定の実施形態において、第１の波長範囲および第２の波長範囲のうち、少なくとも１つは、少なくとも２０ナノメートルまたは少なくとも３０ナノメートルの値を有する。
励起光学システム１４１０は、１つ以上の生体サンプルに励起ビーム１４０５ａ、１４０５ｂを向かわせるような構成である。適用可能な場合、本明細書で励起ビーム１４０５ａ、１４０５ｂとの言及は、２個より多い励起ビーム１４０５を含む実施形態に適用されてもよい。例えば、励起源１４０２は、少なくとも５個または６個の励起ビーム１４０５を向かわせるような構成であってもよい。励起ビーム１４０５ａ、１４０５ｂは、同時に作られ、または同時に提供されてもよく、一時的に分割されてもよく、および／または空間的に分けられていてもよい（例えば、励起ビーム１４０５ａは、１つの反応領域３０８に向かい、励起ビーム１４０５ｂは、異なる反応領域３０８に向かう）。励起ビーム１４０５は、例えば、異なる波長によって特徴付けられる異なる色の個々の放射線源１４２５の電源を順次入れ、切っていくことによって、または１個の放射線源１４２５の前側に異なるカラーフィルターを順次配置することによって、順次作られてもよい。または、励起ビーム１４０５ａ、１４０５ｂは、例えば、複数波長帯用フィルター、ビームスプリッターまたは鏡を用いることによって、または異なる個々の放射線源１４２５、例えば、２つの異なる色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を合わせることによって、同時に作られてもよい。ある実施形態において、励起源１４０２は、２個より多い励起ビーム１４０５を生成し、励起光学システム１４１０は、それぞれの励起ビームを１つ以上の生体サンプル１１４に向かわせる。
図８〜９を参照すると、放射線源１４２５のスペクトル分布は、例えば、ｑＰＣＲアッセイのそれぞれのサイクル中、全ての励起チャンネル全体で受け入れ可能な所定のデータを同時に維持しつつ、異なる色または励起チャンネルの少なくとも５個の励起ビーム１４０５を、１つの共通のビームスプリッター１４２０と共に使用することができるような明らかではない様式で選択されてもよい。本明細書で使用される場合、「励起チャンネル」という用語は、１つ以上の生体サンプルに照射するような構成の励起源（例えば、励起源１４０２）によって得られるいくつかの別個の電磁波長帯を意味する。本明細書で使用される場合、「発光チャンネル」という用語は、電磁放射が光学センサまたは検出部（例えば、光学センサ１４０８）を通過することができるいくつかの別個の発光波長帯を意味する。
図８は、３個の異なる放射線源について、波長スペクトルに対する相対エネルギーを示す。点線のプロットは、ハロゲンランプのスペクトルであり（本明細書では「放射線源１」と称される）、可視光スペクトルの青色波長範囲の比較的低いエネルギーレベルを特徴とし、約６７０ナノメートルのピーク値までエネルギーが増加していく。一点鎖線のスペクトルプロットは、市販のＬＥＤ光源のプロットであり（本明細書で「放射線源２」と称される）、４５０ナノメートル付近にピークエネルギーを有し、約５３０ナノメートル〜約５８０ナノメートルにこれより小さなピークを有し、その後、可視光スペクトルの赤色波長範囲ではエネルギーが徐々に減少していく。実線のプロットは、本発明の一実施形態に係る別のＬＥＤ光線のスペクトル（例えば、励起源４０２の例示的なスペクトル）である（本明細書で「放射線源３」と称される）。図９は、図８に示される３個の放射線源それぞれについて、種々のスペクトル範囲にわたって積算したエネルギーを示し、ここで、スペクトルは、ｑＰＣＲの分野で使用される典型的な励起フィルターのスペクトルである。波長範囲と励起フィルターの名称を以下の表１に示す。
ｑＰＣＲの分野において、重要な性能パラメーターの１つは、複数の標的染料を含有するサンプルについて発光データを得るための合計時間である。例えば、ある場合には、５個または６個の染料またはフィルターチャンネルで発光データを得ることが望ましい（例えば、Ｘ１−Ｘ５／Ｍ１−Ｍ５またはＸ１−Ｘ６／Ｍ１−Ｍ６、ここで、「Ｍ」は、対応するＸ（励起）チャンネル数についての発光チャンネル数を表す）。本願発明者らは、放射線源２を、６個のＥＸ／ＥＭフィルターチャンネル（例えば、励起チャンネルＸ１−Ｘ６および対応する発光チャンネルＭ１−Ｍ６）について１個の広帯域ビームスプリッターを有するシステムで使用するとき、チャンネル５および／またはチャンネル６についてデータを得るための時間量は、特定の用途で受け入れることができないほど長いことを発見した。この状況を改善するために、励起チャンネル１および／または２について、１つ以上の狭い帯域の二色ビームスプリッターを使用し、サンプルが受ける励起光の量と、センサが受ける発光の量を増やすことが可能である（その結果、この場合、全体的な光学効率は、二色ビームスプリッターによって増える）。しかし、これは、図７に示すような１個のビームスプリッターの配置と、対応する１個のビームスプリッター構造の対応する利点（例えば、サイズ、コスト、複雑さの減少）を除外する。放射線源３のような光源を、１個のビームスプリッター（例えば、５０／５０ビームスプリッターのような広帯域ビームスプリッター）と組み合わせて使用する、よりよい解決策が開発された。励起チャンネルＸ１、Ｘ５および／またはＸ６における相対的なエネルギーを使用し、１個のビームスプリッターの実施形態と共に使用するのに適した励起源４０２を特定し得ることがわかっている。例として放射線源２および３を用い、以下の表２に示される以下のデータは、図８および図９に示されるデータについて誘導されてもよい。
このようなデータに基づき、本願発明者らは、特定の実施形態において、Ｘ１／Ｘ２が２．５より大きいと（例えば、３以上）、優れた性能（例えば、チャンネル１の積算時間が短いという観点で）が得られ得ることを発見した。これに加えて、またはこれに代えて、他の実施形態において、Ｘ５／Ｘ２が０．７より大きいと（例えば、０．９以上）、および／またはＸ６／Ｘ２が０．７より大きいと（例えば、０．９以上）、優れた性能（例えば、チャンネル１の積算時間が短いという観点で）が得られるだろう。
再び図７を参照すると、サンプルを処理するサンプルブロック１１４に向かう操作中、例えば、サンプルホルダ３０５が存在する場合、励起ビーム１４０５は、励起光路１４１２に沿って反応領域３０８に向かう。存在する場合、放射線源レンズ１４２８は、励起ビーム１４０５を調節するような構成であり、例えば、励起源１４０２から発せられる放射の大部分を捕捉し、向かわせるような構成である。特定の実施形態において、１つ以上の鏡１４３２（例えば、折り畳まれた鏡）を、励起光路１４１２に沿って組み込み、例えば、光学システム１２４をさらに小型化し、および／または所定のパッケージ寸法を与えてもよい。図７は、１個の鏡１４３２を示すが、例えば、パッケージの設計制約を満たすために、さらなる鏡を使用してもよい。本明細書で以下にさらに詳細に記載するように、例えば、励起ビーム１４０５および／または１つ以上の反応領域に含まれる生体サンプルからの対応する発光をさらに調節するために、さらなるレンズを、サンプルホルダ３０５付近に配置してもよい。
発光光学システム１４１５は、１つ以上の生体サンプルからの発光を光学センサ１４０８に向かわせるような構成である。発光の少なくとも一部が、少なくとも１つの励起ビーム１４０５に応答して生体サンプルの少なくともいくつかからの蛍光発光を含んでいてもよい。これに加えて、またはこれに代えて、発光の少なくとも一部が、生体サンプルの少なくともいくつかによって反射され、屈折され、回折され、散乱され、または分極する少なくとも１つの励起ビーム１４０５からの放射を含む。特定の実施形態において、発光光学システム１４１５は、発光光路１４１７へと反射または散乱する励起放射を遮断するような構成の１つ以上の発光フィルター１４３５を備えている。特定の実施形態において、それぞれの励起フィルター１４３０について、対応する発光フィルター１４３５が存在する。
特定の実施形態において、発光光学システム１４１５は、生体サンプルの少なくとも一部からの発光を光学センサ１４０８に向かわせるように構成されるセンサレンズ１４３８を備えている。光学センサ１４０８は、１個のセンサ要素、例えば、光ダイオード検出部または光電子倍増管などを備えていてもよい。これに加えて、またはこれに代えて、光学センサ１４０８は、一連のセンサまたはピクセルを含むアレイセンサを含んでいてもよい。アレイセンサ１４０８は、相補型金属酸化物半導体センサ（ＣＭＯＳ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ、複数のフォトダイオード検出部、複数の光電子倍増管などのうち、１つ以上を含んでいてもよい。センサレンズ１４３８は、複数の生体サンプル１１４の１つ以上からの発光から画像を生成するような構成であってもよい。特定の実施形態において、光学センサ１４０８は、２つ以上のアレイセンサ１４０８を含んでおり、例えば、複数の生体サンプル１１４の１つ以上からの発光から、２つ以上の画像が作られる。このような実施形態において、複数の生体サンプル１１４の１つ以上からの発光が分けられ、複数の生体サンプル１１４の１つ以上について、２つのシグナルを得てもよい。特定の実施形態において、光学センサは、少なくとも２つのアレイセンサを含む。
ビームスプリッター１４２０は、励起光路１４１２および発光光路１４１７の両方に沿って配置され、操作中に第１および第２の励起ビーム１４０５ａ、１４０５ｂの両方を受け入れるような構成である。図７に示される図示した実施形態において、ビームスプリッター１４２０は、励起ビーム１４０５を伝え、生体サンプル１１４からの発光を反射するような構成である。または、ビームスプリッター１４２０は、励起ビームを反射し、生体サンプル１１４からの発光を伝えるような構成であってもよい。特定の実施形態において、ビームスプリッター１４２０は、励起源１４０２によって与えられ、反応領域３０８に向かう励起ビーム１４０５（例えば、示されている実施形態では、励起ビーム１４０５ａ、１４０５ｂ）の全てまたはほとんどについて同じ、またはほぼ同じ反射率を有する広帯域ビームスプリッターを含む。例えば、ビームスプリッター１４２０は、電磁スペクトルの少なくとも１００ナノメートルの波長帯、少なくとも２００ナノメートルの波長帯、または可視光波長帯、電磁スペクトルの可視光と近ＩＲ波長帯、または４５０ナノメートル〜６８０ナノメートルの波長帯にわたって一定またはほぼ一定の反射率を特徴とする広帯域ビームスプリッターであってもよい。特定の実施形態において、ビームスプリッター１４２０は、ニュートラルデンシティーフィルター、例えば、電磁スペクトルの可視光波長帯にわたって、約２０％、５０％または８０％の反射率を有するフィルターである。特定の実施形態において、ビームスプリッター１４２０は、１つ以上の選択された波長範囲にわたって透過性または反射性の二色ビームスプリッターであり、例えば、励起ビーム１４０５のピーク波長またはピーク波長付近にある波長中心の１つより多い波長帯にわたって透過性および／または反射性の複数波長帯のビームスプリッターである。
特定の実施形態において、ビームスプリッター１４２０は、単独で、または１個のビームダンプ１４２２と組み合わせて、複数の励起ビーム１４０５（例えば、励起ビーム１４０５ａ、１４０５ｂ）の一部または全てを受け入れるような１個のビームスプリッターの構造である。それぞれの励起ビームは、励起チャンネルと呼ばれてもよく、単独で使用されるか、または組み合わせて使用され、１つ以上の生体サンプル１１４の中の異なる蛍光染料またはプローブ分子を励起してもよい。対照的に、多くの従来のシステムおよび装置は、例えば、ｑＰＣＲの分野において、システムまたは装置のそれぞれの励起チャンネルおよび／またはそれぞれの発光チャンネルについて別個のビームスプリッターおよび／またはビームダンプを用いることによって、複数の励起ビームを与える。このような従来のシステムおよび装置において、典型的には、励起チャンネルの少なくとも一部に、色について選択的な二色フィルターを使用し、そのサンプルが受ける放射の量を増やす。それぞれのチャンネルについて異なるビームスプリッターおよび／またはビームダンプを用いるシステムおよび装置の欠点としては、サイズが大きくなること、コスト、複雑さ、応答時間（例えば、励起チャンネルおよび／または発光チャンネルの間を変えるとき、移動または回転させなければならない質量が増えることに起因する）が挙げられる。本願発明者らは、例えば、励起源１４０２のスペクトル分布を適切に選択することによって、および／または光学センサ４０８（本明細書でさらに記載するような）が受ける迷光または望ましくない放射の量を減らすようにシステムまたは装置を構成することによって、受け入れ可能な所定のシステムまたは装置の性能を維持しつつ、これらの複数のビームスプリッターおよび／またはビームダンプを、１個のビームスプリッター１４２０および／または１個のビームダンプ１４２２と置き換えることが可能なことを発見した。従って、本発明の実施形態を使用し、従来のシステムおよび装置と比較して、サイズ、コスト、複雑さおよび応答時間が減少したシステムおよび装置を提供してもよい。
図１０〜１１を参照すると、特定の実施形態において、光学システム１２４は、さらに、レンズ１４４０および／またはレンズアレイ１４４２を備えていてもよく、これらは、サンプルホルダ３０５のそれぞれの反応領域３０８に対応する複数のレンズを備えていてもよい。レンズ１４４０は、フィールドレンズを備えていてもよく、フィールドレンズは、サンプルホルダ３０５、反応領域３０８、レンズアレイ１４４２または光学センサ１４０８のうち、少なくとも１つのためのテレセントリック光学システムを与えるような構成であってもよい。図１０に図示された実施形態に示されるように、レンズ１４４０は、Ｆｒｅｓｎｅｌレンズを含んでいてもよい。
図１２〜１６をさらに参照すると、特定の実施形態において、光学システム１２４は、画像化ユニット１４４５を備えており、画像化ユニット１４４５は、光学センサ回路基板１４４８と、センサレンズ１４３８（図１２に示されるように、混合レンズであってもよい）と、内側レンズ取り付け部１４４９と、外側レンズ取り付け部１４５０と、ネジ切りされた筐体１４５２と、フォーカスギア１４５５とを備えている。光学センサ回路基板１４４８、ネジ切りされた筐体１４５２およびセンサレンズ１４３８は、一緒になって、光学センサ１４０８を囲むか、または光学センサ１４０８が入る空洞１４５８を生成してもよく、光学センサ１４０８に衝突する外部光がセンサレンズ１４３８に入らないように遮断するような構成であってもよい。外側レンズ取り付け部１４５０は、弾性要素（図示せず）、例えば、バネを介してフォーカスギア１４５５の歯と移動可能またはスライド可能に係合し得るギア歯１４６０を含む外側表面を有する。特定の実施形態において、フォーカスギア１４５５は、図１６に示されるように、プレート１４６５のスロット１４６２に沿って移動またはスライドする。内側レンズ取り付け部１４４９は、ネジ切りされた筐体１４５２のネジ切りされた部分と係合または噛合するネジ切りされた部分１４６８を有する。
内側レンズ取り付け部１４４９は、外側レンズ取り付け部１４５０に固定状態で取り付けられてもよく、一方、ネジ切りされた筐体１４５２は、光学センサ回路基板１４４８に対し、固定状態で取り付けられる。内側レンズ取り付け部１４４９は、ネジ切りされた筐体１４５２に移動可能または回転可能に取り付けられる。従って、フォーカスギア１４５５が回転すると外側レンズ取り付け部１４５０も回転するように、フォーカスギア１４５５と外側レンズ取り付け部１４５０が係合してもよい。次いで、これにより、非常に小型な光学システム１２４の中に埋め込まれているセンサレンズ１４３８またはその関連する取り付け部１４４９、１４５０に直接係合することなく、内側レンズ取り付け部１４４９とセンサレンズ１４３８が、内側レンズ取り付け部１４４９およびネジ切りされた筐体１４５２のネジ切り部分を介し、センサレンズ１４３８の光軸に沿って移動する。この様式で、センサレンズ１４３８のフォーカスが調節されてもよい。フォーカスギア１４５５との係合は、手動で、または例えば、モーター（図示せず）、例えば、ステッパーモーターまたはＤＣモーターを用いて自動であってもよい。
図１３および図１５〜１９を参照すると、特定の実施形態において、画像化ユニット１４４５は、さらに、ロッキングデバイスまたは機構１４７０を備えている。ロッキングデバイス１４７０は、縁部または歯１４７２を備えており、縁部または歯１４７２が、フォーカスギア１４５５の２つの歯の間にスライド可能に係合してもよい（図１７〜１９を参照）。図１７および図１８に示されるように、ロッキングデバイス１４７０は、フォーカスギア１４５５が自由に回転し、センサレンズ１４３８のフォーカスを調節する第１の位置（図１７）と、フォーカスギア１４５５が所定位置にロックされ、回転が妨げられるか、防がれる第２の位置（図１８）とを有していてもよい。この様式で、有利には内側レンズ取り付け部１４４９のネジ切り部分１４６８と共に移動するのを避けつつ、センサレンズ１４３８のフォーカスがロックされてもよく、ネジ切り部分が損傷を受け、所定位置にロックされた後にセンサレンズ１４３８がその後に再フォーカスされるのを防ぐことができる。ロッキングデバイス１４７０の操作は、手動であってもよく、または自動化された様式であってもよい。特定の実施形態において、ロッキング機構１４７０は、さらに、弾性要素（図示せず）を有しており、フォーカスギア１４５５の回転は、弾性要素によって作られる力の閾値を超えることによって達成されてもよい。
図２０を参照すると、光学システム１２４は、さらに、光学筐体１４７７を備えていてもよい。特定の実施形態において、励起ビーム１４０５から被照射領域１４８２で反射し、センサ開口部１４７８を通過する放射のみが、光学筐体１４７７の少なくとも１つの他の表面または内部でも反射する放射であるように、光学システム１２４は、発光光路１４１７に沿って配置されたセンサ開口部１４７８を有する放射シールド１４７５と、センサ開口部１４７８と協働するように配置された少なくとも１つの遮断構造１４８０とを備えている。言い換えると、放射シールド１４７５は、励起ビーム１４０５から被照射領域１４８２で反射する放射が、開口部１４７８を直接的に通過するのを遮断し、そのため、センサレンズ１４３８の中を通り、光学検出部１４０８に向かうのを防ぐような構成である。特定の実施形態において、被照射領域１４８２は、複数の反応領域３０８に対応する被加熱カバー１１０の全ての開口部１４８３によって規定される。
図２０の示されている実施形態において、遮断構造１４８０は、棚部１４８０を備えている。点線または点線の光線１４８４ａおよび１４８４ｂは、被照射領域１４８２から直接反射した光がセンサ開口部１４７８を通過するのを防ぎ、センサレンズ１４３８および／または光学センサ１４０８へと向かうのを防ぐという遮断構造１４８０の有効性を示すために使用されてもよい。光線１４８４ａは、被照射領域１４８２の縁部から始まり、ちょうど棚部１４８０を通るが、センサ開口部１４７８を通過しない。光線１４８４ｂは、被照射領域１４８２の同じ縁部から始まる別の光線であり、棚部１４８０で遮断される。ここからわかるように、センサ開口部１４７８を通って入り得る光線は、棚部１４８０の存在のための光線ではない。
続けて図２０を参照すると、特定の実施形態において、光学システム１２４は、さらに、エネルギーまたは力の検出ユニットを備えていてもよく、この検出ユニットは、ライトパイプ１４９２の一端に光学的に接続した力またはエネルギーのセンサ１４９０を含む。ライトパイプ１４９２の対向する端１４９３は、励起ビーム１４０５によって照射されるような構成である。ライトパイプの端１４９３は、励起ビーム１４０５に含まれる放射によって直接的に、または、例えば、拡散表面によって散乱した照射によって間接的に照射されてもよい。特定の実施形態において、センサ１４９０は、励起源１４０２からの励起光路１４１２の外側に配置される。これに加えて、またはこれに代えて、センサ１４９０は、光学筐体１４７７の外側に配置され、および／または装置筐体１０５の外側の離れた位置に配置される。図２０に示される図示された実施形態において、ライトパイプの端１４９３は、鏡１４３２の付近またはこれに隣接して配置され、ライトパイプの表面が、励起ビーム１４０５を反射する鏡１４３２の表面に対して垂直またはほぼ垂直になるように配向していてもよい。本願発明者らは、この様式で配向すると、励起ビーム１４０５のエネルギーまたは力を監視するという目的のために、ライトパイプ１４９２によって遮られるエネルギーまたは力が少量で十分であることを発見した。有利には、センサ１４９０を励起ビームの光路の外側に配置することによって、さらに小型化した光学システム１２４が提供されるだろう。
特定の実施形態において、ライトパイプ１４９２は、１本の繊維または繊維の束を含む。これに加えて、またはこれに代えて、ライトパイプ１４９２は、ガラス、プレキシガラスのような透明材料または透過性材料、アクリルのようなポリマー系材料から作られる棒状物を含んでいてもよい。
光学システム１２４のさらなる態様は、以下のように記載することもできる。
代替的な実施形態１において、生物学的分析のための装置であって、１つ以上の生体サンプルを処理するための複数の空間的に分けられた反応領域を有するサンプルホルダを受け入れるような構成であり、別個の生体サンプルに対してポリメラーゼ連鎖反応アッセイを行うような構成のサーマルサイクラーを備える、ベース部材と；第１の波長によって特徴付けられる第１の励起ビームと、第１の波長とは異なる第２の波長によって特徴付けられる第２の励起ビームを生成するような構成の励起源と；励起源に応答して生体サンプルからの発光を受け入れるような構成の光学センサと；励起源とサンプルホルダとの間の励起光路に沿って配置され、励起ビームをサンプルホルダの方に向かわせるように配置されたサンプルレンズを備える、励起光学システムと；サンプルホルダと光学センサとの間の発光光路に沿って配置され、生体サンプルからの発光を光学センサへと向かわせるような構成の発光光学システムと；励起光路および発光光路の両方に沿って配置され、第１の励起ビームを受け入れ、第２の励起ビームを受け入れるように配置され、前記サンプルレンズが、ビームスプリッターとベース部材との間の励起光路に沿って配置される、ビームスプリッターと；ビームスプリッターからの励起ビームの放射を受け入れ、励起ビーム放射の１０％未満が反射してビームスプリッターに戻される、ビームダンプと；底部表面と、光学センサ回路基板を含む対向する上部表面とを有する画像化ユニットと；レンズケースに少なくとも部分的に囲まれ、その底部表面が、センサレンズの表面を含む、センサレンズと；レンズケースに係合するギアを備え、センサレンズのフォーカスを調節するために、この囲まれている部分の外側で利用可能である、フォーカス機構と；ビームスプリッターとベース部材との間の励起光路に沿って配置され、被照射表面によって反射される励起源からの放射を含む、使用中に反射された放射を生成するような構成の被照射表面と；放射場とを備えており、放射場は、ビームスプリッターとセンサレンズとの間の発光光路に沿って配置されるセンサ開口部と；使用中に、反射された放射が光学センサによって受け入れられず、装置の別の表面にも反射しないように、センサ開口部と協働するように配置された遮断構造と；光路の外側に配置されたエネルギーまたは力のセンサを含む、エネルギーまたは力の検出ユニットと；ビームスプリッターに隣接して配置され、ビームスプリッターから上述の力センサへと放射を移動させるような構成のライトパイプと；放射を発するような構成の位置光源と、位置光源からの放射を受け入れるような構成の対応する位置センサであって、位置光源と位置センサが、少なくとも１つの光路に沿って配置される光学要素の位置の指標となる位置シグナルを生成するような構成である、位置光源と位置センサと；位置光源からの放射を少なくとも一部分遮断するような構成の放射シールドと；光路を包み込み、エンクロージャーの外側の光がエンクロージャーに入らないように遮断しつつ、エンクロージャーの外側の位置からエンクロージャーの内側の位置までワイヤまたはケーブルを通すような構成のスプリットワイヤグロメットを備える光学エンクロージャーと；エンクロージャーの外側の光がエンクロージャーに入らないように遮断しつつ、センサレンズの三次元調節を行うような構成のレンズ穴カバーとを備え、光学センサが、相補型金属酸化物半導体センサである、装置が提供される。
代替的な実施形態２において、請求項１の装置が提供され、遮断構造は、使用中に、反射された放射が、装置の別の表面にも反射せずにセンサレンズに衝突しないように、センサ開口部と協働するように配置される。
代替的な実施形態３において、生物学的分析のための装置であって、１つ以上の生体サンプルを処理するための複数の空間的に分けられた反応領域を含むサンプルホルダを受け入れるような構成のベース部材と；第１の波長によって特徴付けられる第１の励起ビームと、第１の波長とは異なる第２の波長によって特徴付けられる第２の励起ビームを生成するような構成の励起源と；励起源に応答して生体サンプルからの発光を受け入れるような構成の光学センサと；励起源とサンプルホルダとの間の励起光路に沿って配置される、励起光学システムと；サンプルホルダと光学センサとの間の発光光路に沿って配置され、生体サンプルからの発光を光学センサへと向かわせるような構成の発光光学システムと；画像化ユニットとを備えており、画像化ユニットが、底部表面と、光学センサ回路基板を含む対向する上部表面と；レンズケースによって少なくとも部分的に包み込まれ、底部表面がセンサレンズの表面を含む、センサレンズと；レンズケースと係合するギアを有しており、センサレンズのフォーカスを調節するためにエンクロージャーの外側に接近可能なフォーカス機構とを備える、装置が提供される。
代替的な実施形態４において、生物学的分析のための装置であって、１つ以上の生体サンプルを処理するための複数の空間的に分けられた反応領域を含むサンプルホルダを受け入れるような構成のベース部材と；ベース部材、サンプルホルダまたは分離された生体サンプルのうち、少なくとも１つの温度を制御するような構成であり、サーマルコントローラと；第１の波長によって特徴付けられる第１の励起ビームと、第１の波長とは異なる第２の波長によって特徴付けられる第２の励起ビームを生成するような構成の励起源と；励起源に応答して生体サンプルからの発光を受け入れるような構成の光学センサと；励起源とサンプルホルダとの間の励起光路に沿って配置される、励起光学システムと；サンプルホルダと光学センサとの間の発光光路に沿って配置され、生体サンプルからの発光を光学センサへと向かわせるような構成の発光光学システムと；生体サンプルの少なくとも一部からの発光を光学センサに向かわせるような構成のセンサレンズと；ビームスプリッターとベース部材との間の励起光路に沿って配置され、被照射表面によって反射される励起源からの放射を含む、使用中に反射された放射を生成するような構成の被照射表面と；放射シールドとを備えており、放射シールドは、ビームスプリッターとセンサレンズとの間の発光光路に沿って配置されるセンサ開口部と；使用中に、反射された放射が光学センサによって受け入れられず、装置の別の表面にも反射しないように、センサ開口部と協働するように配置された遮断構造とを備えている、装置が提供される。
代替的な実施形態５において、生物学的分析のための装置であって、１つ以上の生体サンプルを処理するための複数の空間的に分けられた反応領域を含むサンプルホルダを受け入れるような構成のベース部材と；第１の波長によって特徴付けられる第１の励起ビームと、第１の波長とは異なる第２の波長によって特徴付けられる第２の励起ビームを生成するような構成の励起源と；励起源に応答して生体サンプルからの発光を受け入れるような構成の光学センサと；励起源とサンプルホルダとの間の励起光路に沿って配置される、励起光学システムと；サンプルホルダと光学センサとの間の発光光路に沿って配置され、生体サンプルからの発光を光学センサへと向かわせるような構成の発光光学システムと；光路の外側に配置されたエネルギーまたは力のセンサを含む、エネルギーまたは力の検出ユニットと；ビームスプリッターに隣接して配置され、ビームスプリッターから上述の力センサへと放射を移動させるような構成のライトパイプとを備えている、装置が提供される。
代替的な実施形態６において、生物学的分析のための装置であって、１つ以上の生体サンプルを処理するための複数の空間的に分けられた反応領域を含むサンプルホルダを受け入れるような構成のベース部材と；第１の波長によって特徴付けられる第１の励起ビームと、第１の波長とは異なる第２の波長によって特徴付けられる第２の励起ビームを生成するような構成の励起源と；励起源に応答して生体サンプルからの発光を受け入れるような構成の光学センサと；励起源とサンプルホルダとの間の励起光路に沿って配置される、励起光学システムと；サンプルホルダと光学センサとの間の発光光路に沿って配置され、生体サンプルからの発光を光学センサへと向かわせるような構成の発光光学システムと；放射を発するような構成の位置光源と、位置光源からの放射を受け入れるような構成の対応する位置センサであって、位置光源と位置センサが、少なくとも１つの光路に沿って配置される光学要素の位置の指標となる位置シグナルを生成するような構成である、位置光源と位置センサと；位置光源からの放射を少なくとも一部分遮断するような構成の放射シールドとを備えている、装置が提供される。
代替的な実施形態７において、生物学的分析のための装置であって、１つ以上の生体サンプルを処理するための複数の空間的に分けられた反応領域を含むサンプルホルダを受け入れるような構成のベース部材と；第１の波長によって特徴付けられる第１の励起ビームと、第１の波長とは異なる第２の波長によって特徴付けられる第２の励起ビームを生成するような構成の励起源と；励起源に応答して生体サンプルからの発光を受け入れるような構成の光学センサと；励起源とサンプルホルダとの間の励起光路に沿って配置される、励起光学システムと；サンプルホルダと光学センサとの間の発光光路に沿って配置され、生体サンプルからの発光を光学センサへと向かわせるような構成の発光光学システムと；励起光路および発光光路の両方に沿って配置され、第１の励起ビームを受け入れ、第２の励起ビームを受け入れるように配置される、ビームスプリッターと；光路を包み込み、エンクロージャーの外側の光がエンクロージャーに入らないように遮断しつつ、エンクロージャーの外側の位置からエンクロージャーの内側の位置までワイヤまたはケーブルを通すような構成のスプリットワイヤグロメットを備える光学エンクロージャーと；エンクロージャーの外側の光がエンクロージャーに入らないように遮断しつつ、センサレンズの三次元調節を行うような構成のレンズ穴カバーとを備えている、装置が提供される。
代替的な実施形態８において、生物学的分析のための装置であって、１つ以上の生体サンプルを処理するための複数の空間的に分けられた反応領域を含むサンプルホルダを受け入れるような構成のベース部材と；第１の波長によって特徴付けられる第１の励起ビームと、第１の波長とは異なる第２の波長によって特徴付けられる第２の励起ビームを生成するような構成の励起源と；励起源に応答して生体サンプルからの発光を受け入れるような構成の光学センサと；励起源とサンプルホルダとの間の励起光路に沿って配置される、励起光学システムと；サンプルホルダと光学センサとの間の発光光路に沿って配置され、生体サンプルからの発光を光学センサへと向かわせるような構成の発光光学システムと；励起光路および発光光路の両方に沿って配置され、第１の励起ビームを受け入れ、第２の励起ビームを受け入れるように配置される、ビームスプリッターとを備えており、光学センサが、相補型金属酸化物半導体センサである、装置が提供される。
代替的な実施形態９において、発光光路に沿って配置される１つ以上の発光フィルターをさらに備えている、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態１０において、発光の少なくとも一部が、少なくとも１つの励起ビームに応答して、生体サンプルの少なくとも一部からの蛍光発光を含む、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態１１において、発光の少なくとも一部が、少なくとも１つの励起ビームに応答して、生体サンプルの少なくとも一部からの蛍光発光を含む、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態１２において、発光の少なくとも一部が、生体サンプルの少なくともいくつかによって反射され、屈折され、回折され、散乱され、または分極する励起ビームの少なくとも１つからの放射を含む、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態１３において、ベース部材とビームスプリッターとの間の励起光路に沿って配置される温度制御されたカバーをさらに備えている、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置。
代替的な実施形態１４において、ベース部材とビームスプリッターとの間の励起光路に沿って配置される鏡をさらに備えている、実施形態［００９２］の装置が提供される。
代替的な実施形態１５において、ベース部材とビームスプリッターとの間の励起光路に沿って配置される鏡をさらに備えている、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態１６において、ベース部材が、サンプルホルダまたは生体サンプルの温度を制御するような構成のサンプルブロックアセンブリを備えている、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態１７において、サンプルブロックアセンブリが、サンプルブロック、Ｐｅｌｔｉｅｒデバイスまたはヒートシンクのうち、１つ以上を備えている、実施形態［００９５］の装置が提供される。
代替的な実施形態１８において、ベース部材が、ＰＣＲアッセイを行うような構成のサーマルサイクラーを備えている、実施形態［００８２］、［００８３］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態１９において、装置がサンプルホルダを備えている、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態２０において、サンプルホルダが、マイクロタイタープレート、複数のウェルまたは貫通穴を含む基材、１つ以上のチャンネルを含む基材、または１つ以上の生体サンプルを含有する複数のビーズまたは球を含むチャンバのうち、１つ以上を備えている、実施形態［００９８］の装置が提供される。
代替的な実施形態２１において、複数の空間的に分けられた反応領域は、基材中の複数のウェル、複数の貫通穴、基材の上またはチャンネルの中の複数の別個の位置、反応ボリューム内の複数のマイクロビーズまたは微小球などのうち、１つ以上を含んでいる、実施形態［００９８］の装置が提供される。
代替的な実施形態２２において、空間的に分けられた反応領域の少なくとも一部が、１つ以上の生体サンプルを含む、実施形態［００９８］の装置が提供される。
代替的な実施形態２３において、１つ以上の生体サンプルが、少なくとも１つの標的核酸配列、少なくとも１つのプライマー、少なくとも１つのバッファ、少なくとも１つのヌクレオチド、少なくとも１つの酵素、少なくとも１つ洗剤、少なくとも１つのブロッキング剤、または標的核酸配列または参照核酸配列を検出するのに適した少なくとも１つの染料、マーカー、および／またはプローブのうち、１つ以上を含む、実施形態［０１０１］の装置が提供される。
代替的な実施形態２４において、サンプルホルダが、マイクロタイタープレートを備えており、反応領域が、少なくとも９６ウェル、少なくとも３８４ウェルまたは少なくとも１５３６ウェルを含む、実施形態［００９８］の装置が提供される。
代替的な実施形態２５において、サンプルホルダが、第１の表面と、対向する第２の表面と、これらの表面の間に配置された複数の貫通穴とを含む基材を備えており、複数の貫通穴が、１つ以上の生体サンプルを含むような構成である、実施形態［００９８］の装置が提供される。
代替的な実施形態２６において、基材が、少なくとも３０９６の貫通穴または少なくとも２０，０００の貫通穴を含む、実施形態［０１０４］の装置が提供される。
代替的な実施形態２７において、サンプルホルダが、１つ以上の標的分子または一連の分子が通過するような構成の一連のキャピラリーを備えている、実施形態［００９８］の装置が提供される。
代替的な実施形態２８において、サンプルホルダが、ポリメラーゼ連鎖反応、シークエンシングアッセイまたはキャピラリー電気泳動アッセイ、ブロットアッセイのうち、少なくとも１つを行うような構成である、実施形態［００９８］の装置が提供される。
代替的な実施形態２９において、励起光学システムが、励起ビームをベース部材に向かわせるような構成のサンプルレンズを備えている、実施形態［００８２］、［００８３］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態３０において、サンプルレンズが、使用中、複数の空間的に分けられた領域にわたって延びているフィールドレンズを備えている、実施形態１または［０１０８］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態３１において、サンプルレンズが、使用中、複数の空間的に分けられた領域にわたって延びているフィールドレンズを備えているか、または複数のレンズを備えており、複数のレンズはそれぞれ、使用中、複数の反応領域のそれぞれの１つの上に配置される、実施形態１または［０１０８］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態３２において、サンプルレンズは、混合レンズ、湾曲した鏡、屈折光学要素、またはホログラフィー光学要素のうち、少なくとも１つを備えている、実施形態１または［０１０８］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態３３において、使用中、サンプルレンズが、サンプルホルダ、空間的に分けられた反応領域または光学センサのうち、少なくとも１つのためのテレセントリック光学システムを与える、実施形態１の装置が提供される。
代替的な実施形態３４において、使用中、サンプルレンズが、サンプルホルダ、空間的に分けられた反応領域または光学センサのうち、少なくとも１つのためのテレセントリック光学システムを与える、実施形態［０１０８］の装置が提供される。
代替的な実施形態３５において、サンプルレンズがＦｒｅｓｎｅｌレンズを含む、実施形態１または［０１０８］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態３６において、サンプルレンズが、複数の反応領域に対応する複数のレンズを備えている、実施形態１または［０１０８］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態３７において、ビームスプリッターが、使用中、励起ビームを伝えるような構成であるか、または、使用中、励起ビームを反射するような構成である、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態３８において、ビームスプリッターが、少なくとも１００ナノメートルの波長帯にわたって一定の反射率を特徴とする広帯域ビームスプリッターを含む、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態３９において、ビームスプリッターが、４５０ナノメートル〜６８０ナノメートルの波長帯にわたって一定の反射率を特徴とする、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態４０において、ビームスプリッターが、電磁スペクトルの可視光波長帯にわたって一定の反射率を特徴とする、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態４１において、ビームスプリッターが、ニュートラルデンシティーフィルターを備えている、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態４２において、ビームスプリッターが、５０／５０ビームスプリッターを含む、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態４３において、ビームスプリッターが、二色ビームスプリッターを含む、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態４４において、ビームスプリッターが、複数波長帯のビームスプリッターを含む、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態４５において、第１の励起ビームと第２の励起ビームが一時的に分割されており、および／または空間的に分けられている、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態４６において、第１の励起ビームと第２の励起ビームが同時に作られる、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態４７において、励起光源が、少なくとも１つの白熱ランプ、少なくとも１つのガス放電ランプ、少なくとも１つの発光ダイオード、少なくとも１つの有機発光ダイオード、または少なくとも１つのレーザーのうち、１つ以上を含む、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態４８において、少なくとも１つのガス放電ランプが、ハロゲンランプ、キセノンランプ、アルゴンランプまたはクリプトンランプのうち、１つ以上を含む、実施形態［０１２６］の装置が提供される。
代替的な実施形態４９において、少なくとも１つのレーザーが、ダイオードレーザー、アルゴンレーザー、キセノンレーザー、エキシマレーザー、ソリッドステートレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、または染料レーザーのうち、１つ以上を含む、実施形態［０１２６］の装置が提供される。
代替的な実施形態５０において、第１の励起ビームは、第１の励起ビームの強度、力またはエネルギーが第１の所定の値より大きくなるような第１の波長範囲を有し、第２の励起ビームは、第２の励起ビームの強度、力またはエネルギーが第２の所定の値より大きくなるような第２の波長範囲を有し、第１の波長は、（１）第１の波長範囲の中心波長、または（２）第１の波長範囲の最大電磁場強度、力またはエネルギーの波長のうち、少なくとも１つであり、第２の波長は、（１）第２の波長範囲の中心波長、または（２）第２の波長範囲の最大電磁場強度、力またはエネルギーの波長のうち、少なくとも１つである、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態５１において、少なくとも１つの中心波長が、対応する波長範囲の平均波長である、実施形態［０１２９］の装置が提供される。
代替的な実施形態５２において、上述の所定の値の少なくとも１つが、対応する波長範囲の対応する最大強度、力またはエネルギーの２０％未満である、実施形態［０１２９］の装置が提供される。
代替的な実施形態５３において、第２の所定の値が第１の所定の値と等しい、実施形態［０１２９］の装置が提供される。
代替的な実施形態５４において、第１の波長範囲が、第２の波長範囲と重なり合わないか、または第１の波長範囲が、第２の波長範囲と部分的にのみ重なり合う、実施形態［０１２９］の装置が提供される。
代替的な実施形態５５において、第２の波長が、第１の波長とは少なくとも２０ナノメートル異なっている、実施形態［０１２９］の装置が提供される。
代替的な実施形態５６において、第１の波長範囲および第２の波長範囲のうち、少なくとも１つは、少なくとも２０ナノメートルの値を有する、実施形態［０１２９］の装置が提供される。
代替的な実施形態５７において、第２の波長が、第１の波長とは少なくとも２０ナノメートル異なっている、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態５８において、励起源が光源を含み、第１の波長および第２の波長が、電磁スペクトルの可視光帯にある、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態５９において、励起源が、少なくとも１００ナノメートルの帯域幅を有する光源を含む、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態６０において、励起源が、励起光路の内側および外側を移動可能な複数の励起フィルターを備えている、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態６１において、少なくとも１つの励起フィルターが、少なくとも±１０ナノメートルの波長帯を有する、実施形態［０１３９］の装置が提供される。
代替的な実施形態６２において、励起フィルターは、少なくとも５個の励起フィルターを含む、実施形態［０１３９］の装置が提供される。
代替的な実施形態６３において、励起フィルターが、ＳＹＢＲ（登録商標）染料またはプローブ、ＦＡＭＴＭ染料またはプローブ、ＶＩＣ（登録商標）染料またはプローブ、ＲＯＸＴＭ染料またはプローブ、またはＴＡＭＲＡＴＭ染料またはプローブのうち１つ以上の蛍光を発するのに適した複数の帯域を通過させる複数のフィルターを含む、実施形態［０１３９］の装置が提供される。
代替的な実施形態６４において、励起フィルターが、回転可能なフィルターホイール構造に取り付けられ、それぞれのフィルターを励起光路の内側および外側に移動させる、実施形態［０１３９］の装置が提供される。
代替的な実施形態６５において、励起源が、複数の個々の励起源を含む、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態６６において、複数の個々の励起源が、二次元の一連の個々の励起源を形成する、実施形態［０１４４］の装置が提供される。
代替的な実施形態６７において、光学センサがアレイセンサを含む、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態６８において、アレイセンサが、相補型金属酸化物半導体センサまたは電荷結合素子センサのうち、少なくとも１つを含む、実施形態［０１４６］の装置が提供される。
代替的な実施形態６９において、光学センサが、少なくとも２つのアレイセンサを含む、実施形態１、［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態７０において、さらに、生体サンプルの少なくとも一部からの発光を光学センサに向かわせるような構成のセンサレンズを備えている、実施形態［００８３］、［００８４］、［００８５］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態７１において、光学センサが相補型金属酸化物半導体センサである、実施形態［００８２］、［００８４］、［００８４］、［００８５］、［００８６］または［００８７］のいずれかの装置が提供される。
代替的な実施形態７２において、遮断構造が、使用中に、反射された放射が、装置の別の表面にも反射せずにセンサレンズに衝突しないように、センサ開口部と協働するように配置される、実施形態［００８４］の装置が提供される。
（較正ワークフロー）
生物学的分析装置を較正する利点によって、有利には、オペレーターのエラーが減り、オペレーターの入力が減り、生物学的分析装置を較正するのに必要な時間が減り、適切で効果的な導入のための種々の構成要素が減る。
このように、本教示の種々の実施形態によれば、自動化された較正、および欠陥が特定された場合に合／否状態およびトラブルシューティングのフィードバックを与えるバリデーションのシステムに専門家の知識を組み込むことができる。装置が較正プロセスに失敗すると、サービスエンジニアを呼ぶことができる。本教示は、導入および較正の手順に必要なコストおよび時間を最低限にすることができる。
（全体的な較正ワークフロー）
生物学的装置は、多くは、実験のための正確かつ信頼性の高いデータを作成することに依存する。生物学的装置の規則的な較正およびメンテナンスによって、装置の適切で最適な操作を確保し、結果の品質を明らかにし、高める前に潜在的な問題に対処することによって、ユーザーの生産性を最大限にし、高価な修理を最低限にすることができる。
本教示の種々の実施形態によれば、本文書に記載される較正方法は、別個に行われてもよく、または任意の組み合わせで行われてもよい。さらに、本明細書に記載される較正方法は、初期の較正のための製造の後、または初期の導入および使用の後の任意の時間に行われてもよい。本明細書に記載される較正方法は、例えば、週に１回、１ヶ月に１回、半年に１回、１年に１回、または必要な場合に行われてもよい。
本教示に記載される種々の実施形態によれば、較正方法、例えば、関心領域（ＲＯＩ）較正、バックグラウンド較正、統一性の較正、純粋染料の較正、装置正規化を使用し、それぞれの読みにおける蛍光シグナルの位置および強度、それぞれの蛍光シグナルと関連する染料、シグナルの有意性を決定する。さらに、種々の実施形態によれば、自動染料補正、自動バックグラウンド較正およびプレート検出を行い、さらに精密な検出、染料の読み取りを行い、誤差を決定してもよい。適切な性能を有する装置のバリデーションも、ＲＮａｓｅ Ｐバリデーションを用いたシステムによって自動的に行われてもよい。
図２１は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る装置で行われてもよい例示的な較正ワークフロー２１００を示す。較正ワークフロー２１００は、一例であり、本明細書に記載される較正方法は、別個に行われてもよく、またはサブセットとして、任意の組み合わせおよび順序で行われてもよいことが理解されるべきである。
工程２１０２において、ＲＯＩ較正が行われる。一般的に、ＲＯＩ較正は、検出器の視野におけるウェルの位置を規定する情報を与えるだろう。本教示は、ユーザーの相互作用を最低限にするか、またはなくすことによって、ＲＯＩ較正を自動化することができる。種々の実施形態は、ヒストグラム分析およびバイナリーサーチパターンを用い、フィルターあたりの最適な露出時間を決定する方法およびシステムを与えることによって、プロセスを自動化することができる。ＲＯＩ較正は、本明細書に記載される種々の実施形態に従って、画像中のウェルを従来の方法よりも正確に特定し、誤差が少ない。ＲＯＩ較正方法およびシステムを、種々の実施形態に従って、さらに以下に記載する。
工程２１０４において、バックグラウンド較正が行われる。多くは、検出部は、検出可能なシグナルを発するサンプルが存在しない場合であっても、ある量のシグナルを読み取るだろう。サンプルシグナルのさらに正確な測定値を得るために、バックグラウンドシグナルをサンプルシグナルの読みから引き算することができるため、バックグラウンドシグナルを把握することが重要であろう。水プレートを用い、バックグラウンド較正を行い、それぞれのフィルター／ウェルの組み合わせについて、装置のバックグラウンドシグナルを決定することができる。ユーザーの手間を最低限にするか、またはなくすために、この工程を自動化してもよい。バックグラウンド較正に正しいプレートを使用すれば、試験を自動化することができる。例えば、工程２１０４は、シグナルレベルを調べ、正しくない試験プレート（例えば、ＲＯＩ較正に使用する、強いシグナルを発する試験プレート）を用いる可能性をなくすことができる。シグナルレベルが、バックグラウンドの予想レベルをはるかに超える場合、ユーザーは、適切な試験プレートを挿入するように警告されるだろう。また、この段階は、シグナルレベルの大きな逸脱を調べることによって、試験プレートにおける１つ以上のウェルの汚染を調べることができ、これが見つかった場合には、汚れまたは汚染したウェルが存在する可能性を示す警告がなされる。汚染したウェルによって、不適切なバックグラウンドシグナルレベルが、サンプルシグナルレベルから引き座案され得る。
工程２１０６において、統一性の較正が行われる。ある場合には、プレート幾何形状（たわみ、厚み）の変動によって、それぞれのウェルにおいて、等量の蛍光染料が存在するにもかかわらず、プレート間でさまざまな強度の読みが生じる場合がある。統一性の較正は、プレートの変動に起因する強度の変動を補正し得るように複数染料のプレートを用い、装置を較正することができる。工程２１０６は、自動化されてもよく、ユーザーの手間を減らすか、またはなくすだろう。この自動化の部分は、間違った較正プレートの使用の検出と、較正プレートにおける空のウェルまたは汚染したウェルの検出および調節を含んでいてもよい。
工程２１０８において、純粋染料較正が行われる。ｑＰＣＲ装置に使用する較正する蛍光染料によって、装置のソフトウェアが、染料標準から集めた較正データを使用し、この装置によって集められた全蛍光における各染料の個々の寄与を特徴付け、区別することができる。本教示の種々の実施形態によれば、サンプル操作の後、装置のソフトウェアは、それぞれの読みに関する生スペクトルシグナルの形態でデータを受け取る。ソフトウェアは、各染料が寄与する生スペクトルを、純粋スペクトル較正データと比較することによって、それぞれの反応部位で使用されるそれぞれの蛍光染料の寄与を決定する。ユーザーが、分析後に実験を保存するとき、装置のソフトウェアは、この実験について集めた蛍光データおよびウェルあたりの各蛍光染料の寄与と共に、純粋スペクトルを保存する。この方法を以下にさらに記載する。純粋染料の較正を用い、本教示の種々の実施形態に従って、少ない数の較正プレートを使用してもよく、ユーザーのコストを節約し、較正における誤差の原因をなくす。
工程２１１０において、装置正規化較正が行われる。一般的に直面する困難の１つは、複数の装置で行った実験結果を研究者が簡単に比較することができないことである。構成要素（例えば、光源、光学要素および蛍光検出部）のパラメーターにおける物理的な変動によって、例えば、同一の生体サンプルであってもよい分析物の結果が変動し得る。すなわち、従って、構成要素における変動を最低限にするのに役立つ方法および装置が依然として必要である。
ｑＰＣＲにおいて、増幅曲線は、多くは、リポーター染料のシグナルを、同じ溶液中の不活性な参照染料に対して正規化することによって決定される。この正規化は、「Ｒｎ」と称される正規化された蛍光値として報告することができる。不活性な参照正規化によって、全体的なシグナルレベルが、液体の体積または全体的な照射強度によって影響を受ける場合であっても、一貫性のあるＲｎ値が可能になる。しかし、不活性な参照正規化は、リポーター染料と参照染料との間のシグナル比が変動すると（例えば、照射スペクトル中の装置間差）、適切に行うことができない。本明細書に記載される種々の実施形態によれば、装置正規化較正は、染料混合物からの蛍光を読み取り、「正規化因子」を得て、Ｒｎ値を調節することを含み、さらなる費用を必要とする。
工程２１１２において、ＲＮａｓｅ Ｐバリデーションが行われる。バリデーション試験によるチェックを行うと、装置が適切に機能しているかどうかがわかる。例えば、ＲＮａｓｅ Ｐバリデーションは、２種類の異なる量のサンプルを装置が正確に区別することができるかどうかを決定する。以前、ＲＮａｓｅ Ｐバリデーションは、標準曲線を用いて手動で行われ、ユーザーは、統計計算を行い、装置のバリデーションを行った。本教示に記載される種々の実施形態によれば、標準曲線を用いることなく、このシステムによってＲＮａｓｅ Ｐバリデーションが自動で行われてもよい。ＲＮａｓｅ Ｐバリデーションの種々の実施形態を以下にさらに記載する。
図３７は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る装置の較正のためのシステム４１００を示す。システム４１００は、ＲＯＩ較正部４１０２と、純粋染料較正部４１０４と、装置正規化較正部４１０８と、ＲＮａｓｅ Ｐバリデーター４１１０と、ディスプレイエンジン／ＧＵＩ４１０６とを備えている。ＲＯＩ較正部４１０２は、画像中の反応部位の位置を決定するような構成である。純粋染料較正部４１０４は、蛍光染料の生スペクトルを、蛍光染料の純粋スペクトル較正データと比較することによって、それぞれの反応部位で使用される蛍光染料の寄与を決定するような構成である。装置正規化較正部４１０８は、フィルター正規化因子を決定するような構成である。ＲＮａｓｅ Ｐバリデーター４１１０は、装置をバリデーションするような構成であり、２種類の異なる量のサンプルを区別することができる。ディスプレイエンジン４１０６は、較正結果を示すような較正である。
本教示は、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ−ＰＣＲ）装置を参照しつつ記載される。特に、本教示の一実施形態は、ウェルプレートの光学画像化を使用するＲＴ−ＰＣＲ装置のために実装される。このような装置は、分析目的のために複数のサンプルまたはスポットからシグナルを同時に測定することができ、多くは、限定されないが、ＲＯＩ（関心領域）を特定することと、複数構成要素の分析のためにバックグラウンドシグナル、統一性および純粋染料スペクトル較正を決定することとを伴うプロセスを含む、較正を必要とする。較正は、さらに、予想される結果を有する既知のサンプルプレートを用い、ＲＴ−ＰＣＲバリデーション反応を伴ってもよい。当業者は、本教示を、ＲＴ−ＰＣＲ装置に関する例を用いて記載するが、その原理は、結果の正確さおよび／または最適さを確保するために、較正および検査を必要とし得る他の形態の実験設備に広く適用可能であることを理解するだろう。
（関心領域（ＲＯＩ）較正）
上に示したように、本教示は、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ−ＰＣＲ）装置を参照しつつ記載される。特に、本教示の一実施形態は、ウェルプレートの光学画像化を使用するＲＴ−ＰＣＲ装置のために実装される。このような装置は、分析目的のために複数のサンプルまたはスポットからシグナルを同時に測定することができ、多くは、較正を必要とする。較正を必要とし得るプロセスの一例は、ＲＯＩ、すなわち、関心領域の特定である。
一般的に、ＲＯＩ較正は、全てのフィルターに対応するそれぞれのセルにおいて、強い発光を有するプレートを用いて行うことができる。ＲＯＩは、それぞれのフィルターについて同じではない場合があるため、このことは有用であろう。フィルター間のＲＯＩの差は、フィルターのわずかな角度および他のフィルターのスペクトル特徴の差によって生じる場合がある。従って、種々の実施形態は、フィルター／ウェルごとの（ＰＦＰＲ）−ＲＯＩ較正を行う。これらのＰＦＰＲ−ＲＯＩ較正は、それぞれのフィルターについて、９６ウェルプレート中のウェルの位置を決定するのに有用である。ＲＯＩ較正は、米国特許第６，５１８，０６８ Ｂ１号に記載されるようなＡｄａｐｔｉｖｅ Ｍａｓｋ Ｍａｋｉｎｇの教示のような方法を用いて行うことができる。
本教示は、ユーザーの手間を最低限にするか、またはなくすことによって、ＲＯＩ較正を自動化することができる。種々の実施形態は、ヒストグラム分析およびバイナリーサーチパターンを用い、フィルターあたりの最適露出時間を決定するソフトウェアを提供することによって、プロセスを自動化することができる。露出時間は、プレートの画像を捕捉するのに必要な時間量である。ここでも再び、この値は、フィルターのスペクトル特徴に従って変動してもよい。一般的に、ＲＯＩ較正は、検出器の視野におけるウェルの位置を規定する情報を与えるだろう。この情報は、異なるフィルターに対応するグローバルマスクまたはマルチプルマスクのいずれかと共に、２３０４でマスクファイルとして保存することができる。
上に記載したような較正プロセスは、列および行の予測と強度プロフィールを頻繁に使用する。これにより、ＲＯＩの決定に、ウェルの中のアーチファクトおよび飽和、グリッドの回転、拡大因子の変動、光学的な偏位が起こりやすくなる場合がある。従って、ＲＯＩのもっと強固な決定によって、このような起こりやすさが最低限になり、検出された発光データにおいて、偏位および他の望ましくないバックグラウンドノイズを減らすことが有利であろう。
バックグラウンドノイズは、固有のシステムノイズおよび他の望ましくないシグナルを指すだろう。例えば、データ中のある種のバックグラウンドノイズは、基材の上の物理的なノイズ源、例えば、塵粒子または傷に起因するだろう。バックグラウンドノイズを与え得る物理的なノイズ源の別の例は、サンプルを保持するか、またはサンプルを包み込むホルダまたはケースである。データ中の他のバックグラウンドノイズは、装置の表面からの天然の放射（例えば、反射および天然の蛍光）に起因するだろう。他のバックグラウンドノイズは、例えば、発光データまたは光源を検出する光学システムからの結果であってもよい。
生物学的装置は、数百から数千のサンプルを検出してもよく、これらのサンプルは全て非常に小さな容積であり、例えば、１ナノリットル未満である。このように、他のバックグラウンドノイズ除去方法を単独で使用してもよく、またはサンプルボリュームからの発光データを決定し、分析することができる種々の実施形態に係るこの文書に記載される較正方法と組み合わせて使用してもよい。ある実施形態において、もっと正確な分析を行うために、サンプルボリュームの位置は、基材の中でもっと正確に決定されてもよい。例えば、サンプルボリューム中の反応と、反応以外のものをさらに正確に区別することができるデジタルＰＣＲ分析において、さらに正確な結果を生成してもよい。さらになお、本明細書に記載される種々の実施形態によれば、空のウェルまたは貫通穴を、反応しなかったウェルまたは貫通穴中のサンプルボリュームから区別してもよく、さらに、反応したウェルまたは貫通穴中のサンプルボリュームから区別してもよい。
本明細書に記載される種々の実施形態によれば、バックグラウンドノイズ除去は、画像データの分析および処理を含んでいてもよい。この方法は、画像データの強度値を分析し、バックグラウンドノイズを内挿し、これを基材の画像から除去することを含んでいてもよい。この様式で、画像中の関心領域の位置も決定されてもよい。バックグラウンドノイズ除去は、さらに、関心領域を含むことが知られている画像の領域からデータを内挿することも含んでいてもよい。画像のバックグラウンドノイズを決定した後、バックグラウンドノイズが、画像データから引き算されてもよい。
図２２は、本発明の一実施形態に係る例示的なｉｎ ｓｉｌｉｃｏ法２６００を示す。
ｉｎ ｓｉｌｉｃｏ法２６００は、バイオテクノロジープロセスのためのサブルーチンを含んでいてもよい、コンピューター可読フォーマットでの複数セットのワークフローサブルーチンを含む。図２２は、単に例示的な方法であり、当業者は、本開示の観点で、サブルーチンの実際の数は、少なくとも２のサブルーチンから多く（例えば、２〜１０、２〜２０、２〜３０、２〜ｎ（ここで、ｎは、３〜１００、３〜１０００などのサブルーチンの任意の数であってもよい））のサブルーチンまでさまざまであってもよい。それぞれのセットのサブルーチン３１０−３７０は、１つの工程またはタスクを含んでいてもよく、または場合により、１つより多い工程またはタスクを、これもコンピューター可読フォーマットで含んでいてもよく、各工程は、さらに、さらなる任意のカスタマイズ可能な工程またはタスクを含んでいてもよい。それぞれの任意の／カスタマイズ可能な工程またはタスクは、ユーザーが見ることができ、見直すことができ、設定することができ、またはカスタマイズすることができる１つ以上の任意のパラメーター（選択肢）を有していてもよい。ある実施形態において、本発明のｉｎ ｓｉｌｉｃｏ方法は、それぞれの任意の／カスタマイズ可能な工程のための少なくとも１つのパラメーターを選択するためのグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）を用い、バイオテクノロジープロセスのそれぞれの任意の／カスタマイズ可能な工程について、それぞれ少なくとも１つのパラメーターのユーザーによる選択を含む。特定の実施形態において、ワークフローのサブルーチンのそれぞれの工程およびそれぞれのパラメーターは、ユーザーが観察し、場合により編集するために利用可能である。バイオインフォマティクスプログラムは、典型的には、ユーザーからこれらのパラメーターおよび／または工程の一部を隠し、特に、ｉｎ ｓｉｌｉｃｏで設計した実験の結果がユーザーの予測した結果ではない場合に、ユーザーをいらいらさせ、非効率にする。
一般的に図２２で示される本開示の例示的なｉｎ ｓｉｌｉｃｏ方法は、コンピューターシステム（例えば、図２に示される）で少なくとも１つの方法ファイルを作成し、方法ファイルは、カスタマイズ可能な工程（Ａ、Ｂ、Ｃ）の複数のサブルーチン（１０、２０、３０・・・）のためのコンピューター可読命令を含み、それぞれが、観察され、選択され、変更され、または入力されてもよい１つ以上のパラメーターを有していてもよく；コンピューターシステムによって、コンピューター可読命令を含む少なくとも１つの方法ファイルを実行し、少なくとも１つのバイオテクノロジー産物を得ることを含む、ｉｎ ｓｉｌｉｃｏでバイオテクノロジープロセスを行うことによって、実行（行う）ことができる。
ある実施形態において、少なくとも１つのカスタマイズ可能な／任意のパラメーターは、デフォルトパラメーターから選択され、デフォルトパラメーターは、コンピューターシステムの構成要素（例えば、保存、データベースなど）に保存される。
図２２を再び参照すると、ＲＯＩの位置を計算する第１の工程は、工程２６１０において、蛍光閾値から初期のＲＯＩ中心を概算することである。複数の生体サンプルを含むような構成のサンプルプレートが提供され、ＰＣＲのプロセスによって生体サンプルを分析することができる分析装置に挿入される。それぞれの生体サンプルがサンプルウェルに含まれ、光源によって励起することができ、この励起に応答して、所定の波長で蛍光を発することができ、これを蛍光検出部によって検出することができる。図７に関して上に示したように、光源１４０２は、レーザー、ＬＥＤ、またはコンピューターシステム２００によって検出されるスペクトル種と相互作用するスペクトルを発することができる他の種類の励起源であってもよい。さらに、生体サンプルは、スペクトルを区別可能な染料、例えば、ＦＡＭ、ＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ、ＶＩＣ、ＪＯＥ、ＴＡＭＲＡ、ＮＥＤ、ＣＹ−３、Ｔｅｘａｓ Ｒｅｄ、ＣＹ−５、ＲＯＸ（不活性な参照）、または検出することができるシグナルを発する任意の他の蛍光色素の１つ以上を含んでいてもよい。
生体サンプルを励起する前に、ＲＯＩ決定のための出発点を与えるために、入力パラメーターおよびアルゴリズムパラメーターが設定される。入力パラメーターは、ウェルの大きさ、ウェルの中心から中心までの距離、ミリメートルあたりの光学ピクセルおよびプレートのレイアウトを含んでいてもよい。プレートのレイアウトは、ウェルの合計数、サンプルウェルの構造を含んでいてもよい。頻繁に使用される構造は、複数の行と複数の列を含む長方形のアレイであってもよい。しかし、当業者は、この構造は、使用される装置に適した任意の幾何形状であってもよいことを理解するだろう。さらに、ウェルの合計数は、さまざまであってもよい。当業者は、１個のサンプルプレート中に合計で１ウェルから数千ウェルの構造またはサンプルを含む構造をよく知っているだろう。ＲＯＩを見つけるアルゴリズムパラメーターは、ウェルの大きさ、ウェルの中心から中心までの距離、最小真円度について、受け入れ可能な範囲を設定することができる。真円度は、計算値であり、面積に対する外周の比率であってもよい。
入力パラメーターおよびアルゴリズムパラメーターが決定されたら、複数のサンプルが、適切な光源からのエネルギーで励起され、サンプルプレート中のそれぞれのサンプルウェルから発せられた蛍光から画像が集められる。サンプルプレートの蛍光画像がさらに分析され、入力パラメーターおよびアルゴリズムパラメーターに基づいてＲＯＩ候補を選択する。パラメーターを満足するＲＯＩ候補が、さらなる分析のために保存され、各ウェルの大きさおよび真円度が工程２６２０で決定される。パラメーターを満足しないＲＯＩ候補は、蛍光を発しなかった任意の位置に沿って破棄されてもよい。保持されたＲＯＩ候補は、さらに評価され、ウェル間の空間のパラメーターおよびウェル間の空間のパラメーターのための許容される範囲パラメーターに基づいて、ＲＯＩ間の距離を決定する。ウェル間のパラメーターに基づいて互いに近接する位置に中心を有するＲＯＩが、同じサンプルウェルに対して考慮されてもよく、最良の真円度を有するものが、そのウェルのＲＯＩとして選択される。全てのＲＯＩ候補が決定されたら、平均的なウェルの大きさが計算され、工程２６３０で、その平均が各サンプルウェルのＲＯＩに割り当てられ、初期の概算されたＲＯＩが保存される。
予想されたウェル位置が、プレートレイアウトパラメーターに基づいて決定されるグリッドパターンに並べられる。このパラメーターは、ウェルの数、列の数および行の数を含んでいてもよく、ここで、それぞれのウェルは、プレートレイアウトパラメーターに基づいて、ＸＹグリット座標の予想されるセットを有する。初期の概算されたＲＯＩに対して、さらなる分析を開始し、それぞれの初期のＲＯＩの位置をよりよく定義することができ、グローバルグリッディングと呼ばれてもよい。グローバルグリッディングの第１の工程は、初期の概算されたＲＯＩの中心を分析し、隣接するＲＯＩを見つけることである。このことは、ＲＯＩ間の中心間の距離と、プレートレイアウトに基づくグリッド座標とを比較することによって決定することができる。次いで、ＲＯＩの空間的な関係に基づき、初期の概算されたＲＯＩそれぞれについてＸＹグリッド座標を決定することができる。
ＲＯＩ位置の正確さを高めるために、中心から中心までのＲＯＩ座標と、プレートレイアウトのグリッド座標とを関連付けることが有利であろう。このことは、マッピング関数を決定し、適用することによって達成することができる。マッピング関数は、一対の二次元の二次多項式関数である。これらの関数が計算され、Ｘ（またはＹ）方向でのＲＯＩ中心の位置に対し、Ｘ（またはＹ）グリッドの位置をマッピングする。マッピング関数が決定されたら、この関数を予想されるグリッド座標に適用し、２つの利点を得る。第１に、ＲＯＩ中心の位置の正確さを高めることができ、第２に、初期のＲＯＩの発見中に欠落したＲＯＩを回復することができる。
ＲＯＩのさらなる調節から、光学性能に対し、さらなる利点を与えることができる。本願発明者らは、光学システムのＲＯＩの大きさとシグナル−ノイズ比（ＳＮＲ）の関係が存在することを発見した。当業者は、電子システムおよび光学システムのＳＮＲを計算するためのいくつかの式が存在することを知っているだろう。ＳＮＲは、例えば、以下の式１で特徴付けることができる。
式中、ＳＮＲ＝ノイズに対するシグナルの比率
Ｓｄｙｅ ｐｌａｔｅ＝染料画像からのＲＯＩ中の全てのピクセル強度の合計
ＳＢＧ＝バックグラウンド画像からのＲＯＩ中の全てのピクセル強度の合計
Ｓｄｙｅ＝染料画像からのＲＯＩ中の全てのピクセル強度の合計
Ｎ＝ＲＯＩ中のピクセルの数
ｏｆｆｓｅｔ＝カメラのオフセット
Ｇ＝カメラのゲイン
δ２Ｒ，ｙ＝読みのノイズ
６対のフィルターを含む光学システムを用い、実験を行った。それぞれのフィルター対は、励起フィルター（Ｘｎ）と発光フィルター（Ｍｎ）を含んでいた。それぞれのフィルターは、ＰＣＲプロセスと適合するような構成の染料の励起周波数および発光周波数に対応する狭い波長帯に対して感受性であった。これに加え、ＲＯＩは、この文書に示される教示に従って最適化された。シグナル−ノイズ比に対するＲＯＩの大きさの影響を調べるために、６対のフィルターを用い、９６ウェルサンプルプレートから蛍光を検出した。各ＲＯＩの半径を１ピクセルずつ、徐々に拡張した。式１を使用し、６フィルター対それぞれおよびそれぞれのピクセル増分についてＳＮＲを計算した。この実験の結果を以下の表１に示す。
太字は、６フィルター対それぞれについいて最も高いＳＮＲを特定し、２ピクセル半径の拡張によって、６フィルター対にわたって、ＳＮＲが全体的に約６％向上する。
図２３は、９６ウェル２７１０を有するサンプルプレートの画像を示す。ウェル２７１０のそれぞれが蛍光画像を生成した。この文書の教示を適用した後、ＲＯＩが最適化され、青色の円は、それぞれのウェル位置についてＲＯＩを特定する。
（純粋染料較正）
上述のように、意図した目的のためにオペレーターがさらに迅速かつ効果的に生物学的分析システムを使用することができるように、生物学的分析システムの導入および設定を単純化することがますます必要とされている。この必要性は、例えば、生物学的分析装置および関連する構成要素を較正するという点で明らかである。ある例示的な較正は、生物学的分析システム（例えば、ｑＰＣＲシステム）において蛍光検出のために使用される蛍光染料を較正することである。
ｑＰＣＲ装置に使用される較正する蛍光染料によって、装置のソフトウェアが、染料標準から集められた較正データを使用し、装置によって集められた全蛍光の中の各染料の個々の寄与を特徴付け、決定することができる。サンプル操作の後、装置のソフトウェアは、それぞれの読みに関する生スペクトルシグナルの形態でデータを受け取る。ソフトウェアは、各染料が寄与する生スペクトルを、純粋スペクトル較正データと比較することによって、それぞれの反応部位で使用されるそれぞれの蛍光染料の寄与を決定する。ユーザーが、分析後に実験を保存するとき、装置のソフトウェアは、この実験について集めた蛍光データおよびウェルあたりの各蛍光染料の寄与と共に、純粋スペクトルを保存する。
例えば、ｑＰＣＲ装置における染料較正の生成物は、各反応部位について各染料標準の蛍光特徴を表すスペクトルプロフィールの集合である。各プロフィールは、サンプルホルダ（例えば、較正プレートまたはアレイカード）の反応部位（例えば、ウェル）から集められた蛍光に対応するスペクトルのセットからなる。各染料の較正に従って、装置のソフトウェアは、各反応部位で、各染料のスペクトルプロフィールを「抽出する」。このソフトウェアは、蛍光 対 フィルターのグラフにおいて、各プロフィールについて、得られたデータをプロットする。ソフトウェアが染料較正データを抽出すると、全較正プレートまたはアレイカードの集合的なスペクトルの観点で、各ウェルによって作られる蛍光シグナルを評価する。同じフィルター中にグループとしてピークを有するが、他の波長とはわずかに異なる場合、染料スペクトルは、一般的に許容可能である。
サンプルホルダ（例えば、較正プレート）について染料較正を行うとき、反応部位（例えば、ウェル）は、一般的に、同一濃度の染料を含有し、プレートの各ウェルで純粋スペクトル値を生成する。図２４は、９６ウェル較正プレートの各ウェルに入っている１種類の染料（この場合、ＦＡＭ染料）を用いた較正プレートの画像を示す。これにより、１回の実施で各ウェルから作られた蛍光シグナルと、このウェルについての純粋スペクトルの読みとの比較が可能になる。較正プレートの各ウェルに１種類の染料を用いることによって、そのウェルについて得られたシグナルは、同様であるはずである。例えば、個々のウェル間の光学特性および励起エネルギーの小さな差によって、スペクトル位置およびピーク位置の変動が起こり得る。染料較正にこれらの変動を考慮すると、理論的に、もっと正確な染料較正が行われる。
しかし、較正プレートあたり１種類の染料を使用すると、特に、多くの染料を較正するときに時間集約的であり、複雑である。蛍光染料の非限定的な例としては、ＦＡＭ、ＶＩＣ、ＲＯＸ、ＳＹＢＲ、ＭＰ、ＡＢＹ、ＪＵＮ、ＮＥＤ、ＴＡＭＲＡおよびＣＹ５が挙げられる。従って、染料較正の結果の同じ品質を維持しつつ、染料較正プロセスを単純化し、較正に必要な時間を短くする必要性が存在する。
図２５および図２６は、本明細書に記載される実施形態に係る較正する蛍光染料の例示的な方法９００を示すフローチャートを示す。方法２９００の工程は、図２に示されるように、プロセッサ２０４によって実施されてもよい。さらに、プロセッサ２０４によってこの方法を実行するための命令は、メモリ２０６に保存されていてもよい。
図２５を参照しつつ、工程２９０２において、処理のための基材の反応部位に染料を入れることによって、較正プレートが調製される。基材は、この場合には、９６ウェルプレートであるが、例えば、３８４ウェルプレートを含め、異なる基材を使用してもよい。種々の実施形態において、基材は、複数のサンプル領域を有するガラス製またはプラスチック製のスライドであってもよい。基材のいくつかの例としては、限定されないが、マルチウェルプレート、例えば、標準的なマイクロタイター９６ウェルプレート、３８４ウェルプレート、またはマイクロカード、実質的に平坦な支持材、例えば、ガラス製またはプラスチック製のスライド、または任意の他の種類のアレイまたはマイクロアレイが挙げられるだろう。反応部位は、基材の種々の実施形態において、基材の表面に作られた規則的または不規則的なアレイの中にパターン形成されたウェル、くぼみ、刻み目、突起部およびこれらの組み合わせを含んでいてもよい。ここで、ウェルまたはプレートとの言及は、単なる例示のためのものであり、本明細書で使用可能な反応部位またはサンプルホルダの種類をいかなる様式にも限定しない。
較正プレートは、図２７Ａに示されるようなチェッカーボードパターンで調製されてもよい。較正プレート３１００、３１２０および３１４０に示されるように、プレート自体が、９６ウェルフォーマットを有していてもよいが、較正プレートのウェルの数は、例えば、較正を必要とする染料の数、較正プレートを受け入れるサンプルブロック１１４（図１を参照）フォーマット、または装置（例えば、ＰＣＲ装置１００）が異なるウェル密度のプレートを画像化する能力に依存して、必要な場合に変動してもよい。
染料分布のチェッカーボードパターンによって、較正プレートあたり、複数の染料を較正することができる。較正プレートあたり、１種類の染料を較正することとは対照的に、チェッカーボードパターンによって、有利には、ユーザーが、染料セットを較正するのに少ないプレートを使用するため、染料較正に必要な時間が短くなり、処理工程が少なくなる。
図２７Ａに示される実施形態において、１０種類の別個の染料を較正するために、３つのプレートが使用される。それぞれの較正プレート３１００／３１２０／３１４０は、各ウェルが、繰り返しパターンに特殊な染料が存在する（染料が存在するウェル）ように、プレートのそれぞれの列のウェルに沿って染料が交互になった繰り返しパターンで４種類の異なる染料を収容するような構成である。例えば、プレート３１００は、ウェル３１０２（ＦＡＭ）、３１０４（ＶＩＣ）、３１０６（ＲＯＸ）および３１０８（ＳＹＢＲ）によって例示される交互に並んだウェルにＦＡＭ、ＶＩＣ、ＲＯＸおよびＳＹＢＲの染料を収容し、プレート３１２０は、ウェル３１２２（バッファ）、３１２４（ＭＰ）、３１２６（ＡＢＹ）および３１２８（ＪＵＮ）によって例示される交互に並んだウェルにバッファ、ＭＰ染料、ＡＢＹ染料およびＪＵＮ染料を収容し、プレート３１４０は、ウェル３１４２（ＮＥＤ）、３１４４（ＴＡＭＲＡ）、３１４６（ＣＹ５）および３１４８（バッファ）によって例示される交互に並んだウェルにＮＥＤ染料、ＴＡＭＲＡ染料、ＣＹ５染料およびバッファを収容する。この実施形態において、わずか１０種類の染料が構成されるため、プレート３１２０および３１４０に、較正される染料を収容しないウェルの充填剤としてバッファを使用する。
図２７Ａおよび図２７Ｂの実施形態は、単なる一例であり、較正される全染料の数、プレートあたりの染料の数、プレートの数は、必要な場合、例えば、ユーザーの較正ニーズ、プレート上のウェルの数、較正を行う装置の能力に基づいて、全てさまざまであってもよい。例えば、図２７Ａに示される実施形態で１２種類の染料を較正する場合、全１２種類の染料について、３つの較正プレート３１００／３１２０／３１４０それぞれにおいて４種類の染料を較正するため、バッファは、プレート３１２０および３１４０に必要ではないだろう。
さらに、プレートあたりの染料の数は、２以上であってもよく、プレートあたりの染料の最大数は、例えば、較正プレート上のウェルの数、全プレートを適切にモデリングするために使用される装置の能力（さらなる説明は以下を参照）、画像化システムが、選択したプレートから使用可能な蛍光データを得る能力に基づく。例えば、図２７Ａに示されるような９６ウェルプレートを用いるのではなく、３８４ウェル較正プレートを使用可能な十分に強固な装置と関連する画像化システムを有していてもよい。さらなるウェル密度が与えられると、プレートあたりさらに多くの染料（例えば、プレートあたり１６種類の染料）を較正し、さらに、十分なグローバルモデル（以下にさらに詳細に記載される）を得るのに必要な、染料あたり同じ数（例えば、２４）のデータ点（すなわち、染料が存在するウェル）を得るだろう。例えば、３８４ウェルプレートを用い、２個のプレートとプレートあたり５種類の染料を用い、１０種類の染料を較正することができる。
サンプルホルダの種類および反応部位の種類でさえ、可能な染料の数に影響を与えることがある。上述のように、他の種類のサンプルホルダおよび反応部位を較正に使用してもよい。
図２５に戻ると、工程２９０４において、好ましいチェッカーボード較正プレートを装置にロードすることができる。装置に一度にロード可能なプレートの数は、使用する装置の能力および容量に依存する。例えば、９６ウェルブロックを含む標準的なｑＰＣＲサーマルサイクラーは、一度に較正プレートのみを受け入れるだろう。しかし、マルチブロックサーマルサイクラーは、複数のブロックを与えてもよく、それぞれが較正プレートを受け入れることができる。さらに、較正プレートが使用されない場合、使用するサンプルホルダのフォーマット（例えば、マイクロアレイまたはマイクロチップアレイ）に依存して、複数のサンプルホルダが、例えば、装置に適合するローディングアセンブリを用い、１個の装置に受け入れられてもよい。
図２５の工程２９０６において、装置は、関連する光学画像化システム（例えば、図３を参照）を用い、ロードされた較正プレート、またはプレートの画像を順に、または並行して獲得する。獲得した画像および関連するデータは、例えば、図２の計算システム２００のメモリ２０６または記憶デバイス２１０に保存することができる。光学画像化システムは、それぞれの光学チャンネルで、それぞれのプレートの画像を獲得することができる。チャンネルの数は、画像化システムで与えられる励起フィルターおよび発光フィルターの数に依存する。例えば、６個の励起フィルター（Ｘフィルター）と６個の発光フィルター（Ｍフィルター）を有する光学画像化システムについて、チャンネルの合計数は２１であり、以下のフィルターの組み合わせによって表される：Ｘ１Ｍｌ、Ｘ１Ｍ２、Ｘ１Ｍ３、Ｘ１Ｍ４、Ｘ１Ｍ５、Ｘ１Ｍ６、Ｘ２Ｍ２、Ｘ２Ｍ３、Ｘ２Ｍ４、Ｘ２Ｍ５、Ｘ２Ｍ６、Ｘ３Ｍ３、Ｘ３Ｍ４、Ｘ３Ｍ５、Ｘ３Ｍ６、Ｘ４Ｍ４、Ｘ４Ｍ５、Ｘ４Ｍ６、Ｘ５Ｍ５、Ｘ５Ｍ６およびＸ６Ｍ６。それぞれのチャンネルで獲得する画像または露出の数は、さまざまであってもよい。例えば、画像化システムは、チャンネルあたり２個の画像または露出を獲得することができる。チャンネルあたり少ない数の画像または露出を得ると、画像または露出を獲得するのに必要な時間は短くなり、一方、チャンネルあたり多くの画像または露出を得ると、高品質のデータを得る可能性が上がるため、撮られる画像または露出の数は、使用者のニーズに依存する。
図２５の工程２９０８において、装置は、光学画像化システムによって獲得される画像または露出から集められたデータを用い（例えば、図７を参照）、較正プレートのそれぞれの染料についてピークチャンネルを特定する。それぞれの反応部位についてのピークチャンネルは、分析される特定の染料が、その反応部位で最も大きな蛍光を示すチャンネルである。ピークチャンネルの特定は、例えば、９５％以上の反応部位に染料が含まれ、この場合に、較正中に外れ値の反応部位が５％以下である場合に行うことができる。許容可能な外れ値の割合は、さまざまであってもよい。次いで、外れ値の反応部位を、さらなる計算および分析のために破棄することができる。外れ値は、例えば、間違った染料がロードされたとき、染料が間違った構造でロードされたとき、染料が不適切にロードされたとき、または光学要素が汚れているとき（例えば、埃粒子）に起こり得る。較正プレートの各染料に対するピークチャンネルを、例えば、メモリ２０６に保存されたデータを利用し、計算システム２００のプロセッサ２０４によって特定することができる。特定結果を、例えば、計算システム２００のメモリ２０６または記憶デバイス２１０に保存することができる。
または、それぞれの反応部位について、それぞれのフィルターの組み合わせに対し、光学画像化システムによって獲得された画像または露出から得られた、集められた蛍光データは、当該技術分野で知られるバックグラウンドおよび統一性の較正方法を用いて決定されるバックグラウンド要素および統一性の因子を用い、ピークチャンネル特定の前にバックグラウンドおよび統一性の補正によって補正することができる。
図２５の工程２９１０において、装置は、光学画像化システムによって獲得される画像または露出から集められたデータを用い（例えば、図７を参照）、染料が存在する全てのウェルについて、工程２９０８の特定されたピークチャンネルに対し、それぞれのチャンネルを正規化する。例えば、計算システム２００のプロセッサ２０４によって、メモリ２０６に保存されたデータを利用して、それぞれのチャンネルを、特定されたピークチャンネルに対して正規化することができる。正規化の結果を、例えば、計算システム２００のメモリ２０６または記憶デバイス２１０に保存することができる。
全ての染料が存在するウェルが、ベースラインの定量値を与え、この値から正規化される。一般的に、定量値が大きいほど、検出される蛍光が大きくなる。従って、所与の染料について特定されるピークチャンネルは、染料が存在するウェルにおいて、ピークチャンネルの外れ値を除き、その染料について最も大きな定量値を有するだろう。このピークチャンネルでの定量値にもかかわらず、正規化するために、このチャンネルでの定量値を値１に再設定する。次いで、他のチャンネルでのこの同じ染料についての残りの定量値を、ピークチャンネルの再設定した値１に従って調節する。例えば、染料Ｘの場合、ピークチャンネルＡが、ウェルにおいて定量値１００を有し、他のチャンネルＢが、そのウェルにおいて定量値４０を有する場合、正規化すると、ピークチャンネルＡは、１．０に設定され、チャンネルＢは、０．４０に設定される。この正規化された値は、較正因子と呼ばれてもよく、ピークチャンネルの構成因子は、上述のように１．０に設定される。
図２７Ａおよび２７Ｂに示される実施形態において、４種類の染料が９６ウェルプレートのウェルに等しく分散すると、染料あたり、染料が存在するウェルの数は、２４であろう。既に記載した理由、例えば、サンプルホルダ（例えば、較正プレート）の反応部位（例えば、ウェル）の数、サンプルホルダに分散したものあたりの染料の数のため、染料が存在するウェルの数は、さまざまであってもよい。例えば、９６ウェルプレートについて、３種類の染料が分散する場合、染料が存在するウェルの数は、染料あたり３２であろう。９６ウェルプレートに６種類の染料が分散する場合、染料あたりの染料が存在するウェルは１６であろう。
図２６を参照すると、工程２９１２において、装置は、染料あたり全てのウェルについて、グローバルモデリングを行う。サンプルホルダフォーマットの全てのウェルについて染料を較正するために、装置は、特定の染料を含まないものを含め、全てのウェルについてモデリングするために、特定の染料について、染料が存在するウェルからのデータを使用することができる。グローバルモデリングは、例えば、全てのウェルについてモデリングするために、特定の染料について染料が存在するウェルからのデータを用いることによって、計算システム２４００のプロセッサ２４０４によって行うことができる。得られたモデルを、例えば、記憶デバイス２４１０のメモリ２４０６に保存することができる。図２７Ａを参照すると、プレート３１００の２４ウェル３１０２に存在するＦＡＭ染料について、このプレートの他の３１２ウェルには、ＦＡＭ染料が存在しないだろう。図２７Ａにおいて、それぞれの染料について、同じ２４に存在する分布／７２に存在する分布が適用されるだろう。染料が存在しないウェルの数は、染料が存在するウェルに依存し、上述のように、種々の理由に依存するだろう。それにもかかわらず、所与のプレートについて、染料が存在するウェルと染料が存在しないウェルの数は、そのプレートのウェルの数と等しい。図２７Ｂは、図２７Ａでプレート３１００によって示されるのと同じ構造にＦＡＭ、ＶＩＣ、ＲＯＸおよびＳＹＢＲの染料を用いた４染料チェッカーボード９６ウェル較正プレートの画像である。
代替的な実施形態において、装置は、全てのチャンネル、または正規化された値が例えば０．０１（すなわち、特定されたピークチャンネルの１％）より大きいチャンネル、またはについて、グローバルモデリングを行う。この閾値より小さなチャンネルについて、装置は、グローバルモデリングの代わりにローカルモデリングを行う（図２６の工程２９２２を参照）。グローバルモデリングは、検出される蛍光が、較正される実際の染料の寄与ではなく、主に、例えば、ノイズまたは他の妨害の結果であるような特定のチャンネルで、このような低レベルでは不必要になるだろう。
グローバルモデリングアルゴリズムは、染料較正において、特定の染料が存在するウェルについて測定された染料の較正に基づき、各染料について、それぞれのフィルターチャンネルの染料較正因子のモデルを誘導するという機能を有することができる。例えば、９６ウェルチェッカーボードプレートに、特定の染料について２４ウェルが存在する場合、グローバルモデリングは、この２４ウェルの染料較正因子を利用し、他の染料が存在しない検出された７２ウェルを含め、全てのウェルについて較正因子を誘導し、それによって、チャンネルあたり、染料あたりの全プレートのモデルを作成する。
二次元（２Ｄ）二次多項式関数は、染料較正因子のためのグローバルモデルとして適用可能な関数の一例である。他のグローバルモデリング関数が知られており、本明細書で使用可能である。非線形最小二乗解を使用し、モデリングの残余（モデルから計算した値と、測定された染料較正因子との差）を最低限にすることによって、特定の染料が存在するウェルについて測定した染料較正因子から、２Ｄ二次多項式関数を誘導することができる。Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔ Ｔｒｕｓｔ領域アルゴリズムを、この解の最適化アルゴリズムとして使用することができる。多くの他の最適化アルゴリズムが本明細書で使用されるが、他の一例は、Ｄｏｇｌｅｇ法であり、鍵となる考えは、Ｇａｕｓｓ−Ｎｅｗｔｏｎ法とＣａｕｔｈｙ法を両方とも使用し、最適化工程を計算し、非線形の目的物を最適化することである。この手法は、信頼領域として知られるサーチ空間のサブセットにモデル関数（多くは二次式）を用い、目的関数を近似する。モデル関数が、真の目的関数を最小化することに成功すると、信頼領域が拡大する。逆に、近似がうまくいかなかった場合、信頼領域は小さくなり、モデル関数が再び適用される。例えば、損失関数も使用し、高い残余（計算された較正因子と測定した較正因子の最大差）の影響を小さくしてもよい。これらの高い残余は、通常、最適化の外れ値を構成する。
図２６の工程２９１４において、所与の１種類以上の染料について全てのウェルをモデリングした後、装置は、適合度（ＧＯＦ）のチェックを行う。これにより、グローバルモデリング工程が十分に信頼性が高いことを確保することができる。ＧＯＦチェックは、例えば、例えば、メモリ２０６または記憶デバイス２１０に保存された結果を用い、計算システム２００のプロセッサ２０４によって行うことができる。適合度の測定は、典型的には、問題のモデルで、観察された値と、予想される値との不一致をまとめたものである。ＧＯＦは、例えば、決定係数のＲ二乗値および平均二乗誤差（ＲＭＳＥ）値を含む多くの様式で決定することができる。例えば、Ｒ二乗値は、モデルの適合度に関するある種の情報を与える統計値である。回帰において、Ｒ二乗決定係数は、回帰直線が実際のデータ点をどの程度よく近似しているかの統計指標である。Ｒ二乗値１は、回帰直線がデータと完全に適合していることを示す。ＲＭＳＥは、問題のモデルで、観察された値と、予想される値との差または残余の平均平方である。ＲＭＳＥは、モデルの予測正確性の良好な指標である。ＲＭＳＥが０とは、そのモデルで予想された値が、実際に観察された値と一致することを示す。
図２６の工程２９１６において、適合良好な場合、装置は、図２６の工程２９１８で染料マトリックスを出力する。Ｒ二乗値分析において、例えば、Ｒ二乗値が、例えば、０．８５以上である場合、または、ＲＭＳＥ値が、例えば、図９に示すように、０．０１以下である場合、統計学的に良好な適合度が生じるだろう。染料マトリックスは、例えば、計算システム２００のプロセッサ２０４によって作成され、ディスプレイ２１２に出力されてもよい。
図２６の工程２９２０において、適合不良な場合、装置は、図２６の工程２９２２でローカルモデリングを行う。例えば、ＧＯＦチェックのために計算されたＲ２値が０．８５未満であり、例えば、ＲＭＳＥ値が０．０１より大きい場合にこれが必要になるだろう。ローカルモデリングは、例えば、特定の染料について染料が存在するウェルからのデータを用い、残りの染料が存在しないウェルについてモデリングすることによって、計算システム２００のプロセッサ２０４によって行うことができる。得られたモデルを、例えば、メモリ２０６または記憶デバイス２１０に保存することができる。
ローカルモデリング方法は、例えば、プレート上の同じ染料について、周囲の染料が存在するウェルからの較正因子を用いることを含んでいてもよい。例えば、特定の染料について、染料が存在しないウェルの較正因子値を決定するために、ローカルモデルは、周囲のウェルまたは全プレートから５×５のローカルウインドウ内にある同じ染料の特定の染料が存在する全てのウェルの中央値を採用することができる。この中央値は、プレートの全モデリングが終了するまでに決定される。次いで、ローカルモデリングを、グローバルモデリングの出力と置き換えることができる。
ローカルモデリングの結論で、染料マトリックスは、装置が、図２６の工程２９１８で染料マトリックスを出力するのに十分である。この染料マトリックスは、それぞれの較正される染料の蛍光特徴のプロフィールとして役立つ。それぞれの操作の後、装置は、それぞれの読みに関する生スペクトルシグナルの形態でデータを受け取る。装置は、染料マトリックスの生スペクトルを純粋スペクトル較正データと比較することによって、それぞれの反応で使用される蛍光染料の寄与を決定する。この装置は、染料標準から集められた較正データ（すなわち、染料マトリックス）を使用し、装置によって集められた全蛍光における各染料の個々の寄与を特徴付け、区別する。
（装置正規化較正）
現在、ゲノム分析は、概算される３０，０００のヒト遺伝子のゲノム分析を含め、生化学および医薬学の基礎研究および応用研究の主要な注目点である。このような分析は、広範囲の障害のための診断、医薬および治療を開発するのに役立つだろう。しかし、ヒトゲノムおよび関連付けられる遺伝子の機能の複雑さは、この作業を困難にすることが多い。一般的に直面する困難の１つは、複数の装置で行った実験結果を研究者が簡単に比較することができないことである。構成要素（例えば、光源、光学要素および蛍光検出部）のパラメーターにおける物理的な変動によって、例えば、同一の生体サンプルであってもよい分析物の結果が変動し得る。すなわち、従って、構成要素における変動を最低限にするのに役立つ方法および装置が依然として必要である。
ｑＰＣＲにおいて、増幅曲線は、多くは、リポーター染料のシグナルを、同じ溶液中の不活性な参照染料に対して正規化することによって決定される。リポーター染料の例としては、限定されないが、ＦＡＭ、ＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ、ＶＩＣ、ＪＯＥ、ＴＡＭＲＡ、ＮＥＤ ＣＹ−３、Ｔｅｘａｓ Ｒｅｄ、ＣＹ−５が挙げられる。不活性な参照染料の例は、限定されないが、ＲＯＸであってもよい。この正規化は、「Ｒｎ」と称される正規化された蛍光値として報告することができる。不活性な参照正規化によって、全体的なシグナルレベルが、液体の体積または全体的な照射強度によって影響を受ける場合であっても、一貫性のあるＲｎ値が可能になる。しかし、不活性な参照正規化は、リポーター染料と参照染料との間のシグナル比が変動すると（例えば、照射スペクトル中の装置間差）、適切に行うことができない。これを調節するために、正規化溶液を作成し、不活性な参照に対するリポーターの比率を正規化することができる。このような正規化溶液の一例は、ＦＡＭとＲＯＸの５０：５０混合物であってもよく、これは、「ＦＡＭ／ＲＯＸ」正規化溶液と呼ばれてもよい。
この装置正規化の現行法は、染料混合物からの蛍光を読み取り、「正規化因子」を得て、Ｒｎ値を調節することを含み、さらなる費用を必要とする。典型的には、正規化溶液および正規化プレートの製造と、さらなる較正を行う時間を必要とする場合がある。さらに、この方法は、染料混合物のためのみに機能し、標準的な対になったフィルターセットを用いて較正される。対になったフィルターセットは、励起フィルターと発光フィルターの組み合わせであってもよい。当業者は、さらなる染料を追加すると、異なる正規化溶液と較正が必要になることを理解するだろう。
正規化溶液を製造するための製造プロセスは、染料の応答の変動も関係がある。絶対的な蛍光標準がないため、染料濃度を制御することが困難な場合があることがわかっている。これらの誤差および変動を最低限にするため、溶液の染料比率を、製造プロセスから所望な混合物の±１５％未満、または所望な混合物の±１０％未満にするのを目標とするのが有利であろう。製造プロセスは、典型的には、染料の５０：５０混合物を単純に混合し、その仕様を満たすのに十分なほど制御されておらず、そのため、染料混合物を蛍光測定機で調節するために、このプロセスにさらなる工程が必要である。
上に開示した許容され得る割合の変動は、染料混合物の変動とＣｔの関係を学ぶことによって決定される。Ｃｔは、「閾値サイクル」の一般的な省略語である。定量ＰＣＲ（ｑＰＣＲ）は、サンプル中に存在する標的配列または遺伝子の量を決定する方法を与えることができる。ＰＣＲ中、生体サンプルは、一連の３５または４０の温度サイクルを受ける。サイクルは、複数の温度を含んでいてもよい。それぞれの温度サイクルについて、標的配列の量を理論的に２倍にすることができ、ここに示していない多くの因子に依存する。標的配列が蛍光染料を含むため、標的配列の量が増える（すなわち、３５または４０の温度サイクルで増幅される）につれて、サンプル溶液は、それぞれの熱サイクルで蛍光を徐々に強く発するようになる。蛍光検出部によって測定されるのに必要な蛍光の量は、「閾値」と称されることが多く、蛍光が検出されるサイクル数は、「閾値サイクル」またはＣｔと称される。従って、増幅がどれほど効果的であるかと、Ｃｔを知ることによって、元々のサンプル中の標的配列の量を決定することができる。
上述の容認される割合の変動も、装置中のＣｔシフトの標準偏差に関係があるだろう。染料混合物の±１５％の偏差が、０．２Ｃｔの標準偏差をもたらす場合があり、２の標準偏差であり得ることが決定されている。
上に示したように、複数の装置からの実験結果を信頼性高く比較する能力が望ましく、装置間の変動は、問題となることが多い。この変動は、装置内の構成要素（例えば、ランプおよびフィルタ）の変動と、時間経過に伴う変動（例えば、ランプおよびフィルターの経変）の２つの原因から生じると思われる。複数の装置からの実験結果を、信頼性高く、容易に、安価に比較することができるプロセスを実行することが有利であろう。本明細書で見られる教示は、このようなプロセスを開示する。
光学システム中のサンプルの蛍光シグナルの量は、いくつかの因子に依存する場合がある。いくつかの因子としては、限定されないが、蛍光の波長、その蛍光波長での検出部の効率、発光フィルターの効率、励起フィルターの効率、染料の効率が挙げられるだろう。本教示は、装置の物理的な光学要素を正規化すると、装置間の変動を最小化し得ることを示唆する。
一実施形態において、正規化因子は、染料混合物ではなく、純粋染料のスペクトルから誘導することができる。純粋染料は、染料混合物より製造が容易な場合がある。その濃度が実際の濃度である必要がなく、蛍光成分が１種類だけ存在するからである。この概念は、１０種類の純粋染料を用い、装置中で２フィルターのセットを正規化し、その結果を、染料混合物を用いて得られた正規化と比較することによって試験された。正規化は、それぞれの励起フィルターおよび発光フィルターについて補正因子を決定することによって実行された。得られた補正因子を使用し、異なる装置であっても、任意の染料の組み合わせを正規化することができる。
別の実施形態において、上に教示した正規化をさまざまな種類の複数の装置に適用した。８種類の染料混合物溶液と、１０種類の純粋染料溶液を作成した。それぞれの溶液を、３個の９６ウェルプレートの８ウェルにピペットで入れた。それぞれ他のウェルにピペットで入れることによって、あり得る空間的な混入を最低限にした。使用した染料混合物を図２８Ａに示し、使用した純粋染料を図２８Ｂに示す。それに加え、使用した装置は、６セットのフィルターを備えていた。図２８Ｂは、さらに、それぞれの純粋染料について主な光学チャンネルのフィルター対を特定する。励起フィルターは「Ｘ」を付けて示され、発光フィルターは、「Ｍ」を付けて示される。
正規化プロセスの有効性を定量化する試みにおいて、正規化の前後に染料の比率を測定した。図２９は、１７種類の試験した装置について、染料混合物の平均比率からの割合の偏差を示す。装置は、Ｘ軸に示されており、割合の偏差はＹ軸に示されている。当業者は、装置間の変動が、既に記載した望ましい±１５％よりも頻繁に大きくなることに気づくだろう。従って、このデータは、本教示のような改良された正規化プロセスの必要性を示す。
本教示を１７種類の装置全てに適用した。正規化方法は、それぞれの染料比率についてではなく、それぞれの個々のフィルターについて補正因子を決定する。装置は、６個の励起フィルターと６個の発光フィルターが与えられているため、１２個の因子が決定された。このプロセスは、図３２およびフローチャート３６００に示される。工程３６０５において、複数フィルターの組み合わせについて、複数染料の較正スペクトルを作成した。正規化される装置について、１０種類の純粋染料と２１個のフィルターの組み合わせが存在した。工程３６１０において、最大シグナルが１になるように、スペクトルを正規化した。工程３６１５において、複数のウェルについて、染料スペクトルを平均した。この平均によって、染料あたり１つのスペクトルが得られるだろう。まとめると、染料スペクトルは、染料を含有する染料マトリックス「Ｍ」とフィルターの組み合わせとして呼ばれてもよい。この点で、参照装置を特定する。参照装置は、試験装置を正規化する装置または装置群であろう。試験装置で使用される同じ染料スペクトルのセットは、参照装置から得ることができる。ある実施形態において、参照は、装置群であってもよい。このような実施形態において、各染料のスペクトルは、この群全体で平均されてもよい。この工程は、フローチャート３６００に工程３６２０で示される。一例として、参照スペクトルは、マトリックス「Ｍｒｅｆ」と呼ばれてもよい。
工程３６２５において、１２個のフィルターは、それぞれ、調節因子を初期に１に設定される。所望な場合、調節因子を０〜１、好ましくは０．０４〜１に繰り返し修正しつつ、工程３６３０に示されるように、マトリックス「Ｍ」とマトリックス「Ｍｒｅｆ」の差が最小になるまで、調節因子とマトリックス「Ｍ」を掛け算する。工程３６３５において、それぞれのフィルター対の補正因子を計算する。それぞれのフィルター対の補正因子は、発光フィルターの因子と励起フィルターの因子の積である。主なチャンネルフィルター対を図２８Ｂに示す。それぞれのフィルター対の補正因子が決定されたら、それぞれのフィルター対の因子を、試験装置の蛍光データおよび純粋染料スペクトルの蛍光データと掛け算してもよい。次いで、補正された純粋染料スペクトルを、工程３６４５に示されるように、最大値を１として再び正規化してもよい。工程３６５０であるこのプロセスの最後の工程は、複数要素のデータを作成することである。当業者は、複数要素の手順が、染料混合物の蛍光データと擬似逆行列の積であることを理解するだろう。複数要素の値は、既に正規化され、このデータがフィルターレベルで正規化されるため、染料について特定の補正を行うことは必要ではないだろう。
正規化が終了したら、染料混合物の平均比率からの偏差％は、１７種類の装置全てにわたって計算された。結果を図３０に示す。これらの結果は、正規化前の図２９のデータと比較して、顕著に向上している。正規化されたデータのより詳細な図を図３１に示し、正規化後の偏差は、±８％まで減少しており、既に示した±１５％の目標より十分に低い。
（ＲＮａｓｅ Ｐバリデーション）
上述のように、特に、新しく導入した後、または数回使用した後に、確実に適切に動くように、装置をバリデーションすることが重要である。この様式で、ユーザーは、実験結果および分析が正確で信頼性が高いことを確保するだろう。従来、バリデーションアッセイは、ユーザーによって装置で行われ、ユーザーは、検証アッセイからの増幅データについて手動でデータ分析を行い、装置をバリデーションしていた。データ分析がユーザーによって手動で行われていたため、バリデーションプロセスは、エラーが多く、時間がかかる傾向があった。
本教示の種々の実施形態によれば、自動化されたバリデーション方法およびシステムが提供される。バリデーションアッセイの一例は、ＲＮａｓｅ Ｐアッセイである。しかし、本明細書で使用される場合、バリデーションアッセイは、既知の信頼性が高い特性を有する任意のアッセイであってもよく、これを使用し、装置を検証してもよい。
導入した後、また、数回使用した後、装置が適切に動いているかをバリデーションすることが重要である。多くは、ユーザーは、既知のアッセイ（例えば、ＲＮａｓｅ Ｐアッセイ）を行って装置をバリデーションする。ＲＮａｓｅ Ｐ遺伝子は、ＲＮａｓｅ Ｐ酵素のＲＮＡ部分をコードするシングルコピー遺伝子である。既知の特性および特徴を使用するため、バリデーションアッセイとして使用されることが多い。
サンプルのゲノムコピーの検出および定量が必要な試薬と共に、バリデーションプレートを前もってロードする。例えば、ＲＮａｓｅ Ｐバリデーションプレートにおいて、それぞれのウェルは、ＰＣＲマスターミックス、ＲＮａｓｅ Ｐプライマー、ＦＡＭＴＭ染料で標識されたプローブおよび既知の濃度のヒトゲノムＤＮＡテンプレートを含む。
従来のＲＮａｓｅ Ｐアッセイ例において、標準曲線は、複製標準のセット（１，２５０、２，５００、５，０００、１０，０００、２０，０００コピー）から得られたＣｔ（サイクル閾）値から作られる。次いで、この標準曲線を使用し、２セットの未知のテンプレートのコピー数を決定する（５，０００および１０，０００の複製集合）。その後の１個のウェル内でのサンプル操作について、９９．７％の信頼レベルで５，０００ゲノム当量と１０，０００ゲノム当量を区別する能力を示すことができた場合、装置は、バリデーションされる。
導入を成功させるために、装置は、その後の１個のウェル内でのサンプル操作について、９９．７％の信頼レベルで５，０００ゲノム当量と１０，０００ゲノム当量を区別する能力を示さなければならない。
種々の実施形態によれば、本教示は、自動化されたバリデーション、および欠陥が特定された場合に合／否状態およびトラブルシューティングのフィードバックを与えるバリデーションのシステムに専門家の知識を組み込むことができる。装置がバリデーションプロセスに失敗すると、ユーザーは、例えば、サービスエンジニアを呼ぶことができることを知っている。本教示は、導入および較正の手順に必要なコストおよび時間を最低限にすることができる。
上述のように、本明細書に記載される種々の実施形態によれば、バリデーション分析の目的は、２種類の量の同じサンプルを装置によって十分に区別可能であることを確認することである。この様式で、装置の性能がバリデーションされてもよい。
本教示の種々の実施形態によれば、自動化されたバリデーション方法およびシステムが提供される。バリデーションアッセイのサイクル閾値（Ｃｔｓ）が分析され、システムによって比較され、装置が、２種類の量のサンプルを十分に区別可能であるかどうかを決定する。バリデーションアッセイの一例は、ＲＮａｓｅ Ｐアッセイである。この例において、システムは、５０００ゲノムコピーおよび１００００ゲノムコピーのＲＮａｓｅ Ｐサンプルについて作られるＣｔ値を決定し、５０００ゲノムコピーおよび１００００ゲノムコピーからのデータを十分に区別可能かどうかを決定する。十分に区別可能とは、本明細書に記載される実施形態によれば、２種類の量からの増幅データが少なくとも３標準偏差（３σ）（約９９．７％）離れていることを意味する。この例において、２種類の量は、５０００ゲノムコピーおよび１００００ゲノムコピーである。種々の実施形態の方法は、図３３および図３４を参照しつつ、以下に記載される。
図３３は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る装置をバリデーションするための例示的な方法を示す。一般的に、工程３７０２で、バリデーションアッセイプレートからの増幅データを受け入れ、プレートのウェルにそれぞれ対応して、複数の増幅曲線を作成することによって、開始する。
プレートは、複数のウェルを含む。ある例において、プレートは、９６ウェルを含む。他の例において、プレートは、３８４ウェルを含む。プレート中のウェルの一部は、第１の量のサンプルを含んでいてもよく、このプレート中のウェルの別の部分は、第２の量のサンプルを含んでいてもよい。第１の量と第２の量は、異なっている。本明細書に記載される種々の実施形態において、第２の量は、第１の量より多い。ある実施形態において、第２の量は、第１の量の１．５倍異なっていてもよい。他の実施形態において、第２の量は、第１の量の２倍異なっていてもよい。本明細書に記載される種々の実施形態によれば、第２の量は、第１の量の任意の倍数だけ異なっていてもよい。ある実施形態において、第１の量は、ウェルあたり５０００ゲノムコピーであってもよく、第２の量は、ウェルあたり１００００ゲノムコピーであってもよい。
図３３を再び参照し、工程３７０４において、作成した複数の増幅曲線に基づき、複数の蛍光閾値が決定される。複数の増幅曲線の指数領域を比較し、指数領域から下に下がるときの蛍光値の範囲を決定する。例えば、複数の増幅曲線の指数領域の底部の最も小さい蛍光値から、指数領域の上部の最も高い蛍光値までの蛍光値の範囲が決定される。蛍光値の範囲を、複数の増幅曲線の自動化された分析に使用し、本教示の実施形態に係る装置をバリデーションする。
図３５を参照しつつ、複数の増幅曲線と、蛍光値の範囲および対応するサイクル閾値の決定が示される。複数の増幅曲線は、それぞれ、曲線の指数領域を含む。軸３９０２は、蛍光値を示す。軸３９０４は、サイクル数を示す。蛍光範囲３９０６は、複数の指数領域のうち、決定された指数領域底部の最も低い蛍光値から、複数の指数領域のうち、決定された指数領域上部の最も高い蛍光値までの蛍光値の範囲を示す。種々の実施形態によれば、蛍光値の範囲は、所定の数に均等に分けられ、システムによって自動化された分析のために蛍光値のセットを作成する。一例において、蛍光値の範囲３９０６は、１００に分けられ、蛍光閾値のセットのために１００の蛍光値を決定する。ある実施形態において、９０の蛍光閾値のセットを用いて分析を進めるように、上から５個の蛍光値と下から５個の蛍光値を破棄する。
図３３を再び参照し、工程３７０６において、蛍光値のセットのそれぞれの蛍光値について、第１の量のサンプルを含有するウェルから作られた複数の増幅曲線それぞれについて、サイクル閾値（Ｃｔ）が決定される。同様に、蛍光値のセットのそれぞれの蛍光値について、第２の量のサンプルを含有するウェルから作られた複数の増幅曲線それぞれについて、サイクル閾値（Ｃｔ）が決定される。
工程３７０８において、蛍光値のセットのそれぞれの蛍光値について、第１の量および第２の量のＣｔ値を用い、第１の量と第２の量を十分に区別可能であるかどうかを決定する。十分に区別可能とは、種々の実施形態によれば、数式（１）を用い、上述のセットの蛍光値の少なくとも１つについて正の結果が得られることを意味する。
（（μＣｔｑｕａｎｔ１−３σＣｔｑｕａｎｔ１）−（μＣｔｑｕａｎｔ２−３σＣｔｑｕａｎｔ２））（１）
数式１は、第１の量と第２の量を十分に区別可能であるかどうかを決定し、ここで、本明細書に記載される実施形態によれば、ｑｕａｎｔ２は、ｑｕａｎｔ１より大きい。十分に区別可能とは、第１の量および第２の量のＣｔ値が少なくとも３標準偏差（３σ）（約９９．７％）離れていることを意味する。これらの量を十分に区別可能であることがわかったら、装置がバリデーションされたという表示がユーザーに与えられる。この表示は、ユーザーに対し、ディスプレイスクリーン上に与えられてもよい。
図３４は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る装置をバリデーションするための別の例示的な方法を示す。工程３８０２において、バリデーションプレートのウェルに含まれる複数のサンプルからの増幅データを受け入れる。バリデーションプレートのウェルの一部は、第１の量のサンプルを含む。このバリデーションプレート中のウェルの別の部分は、第２の量のサンプルを含む。第１の量と第２の量は、異なっている。本明細書に記載される種々の実施形態において、第２の量は、第１の量より多い。ある実施形態において、第２の量は、第１の量の１．５倍異なっていてもよい。他の実施形態において、第２の量は、第１の量の２倍異なっていてもよい。本明細書に記載される種々の実施形態によれば、第２の量は、第１の量の任意の倍数だけ異なっていてもよい。ある実施形態において、第１の量は、ウェルあたり５０００ゲノムコピーであってもよく、第２の量は、ウェルあたり１００００ゲノムコピーであってもよい。
工程３８０４において、作成した複数の増幅曲線に基づき、蛍光閾値の第１のセットを決定する。複数の増幅曲線の指数領域を比較し、指数領域から下に下がるときの蛍光値の範囲を決定する。例えば、複数の増幅曲線の指数領域の底部の最も小さい蛍光値から、指数領域の上部の最も高い蛍光値までの蛍光値の範囲が決定される。蛍光値の範囲を、複数の増幅曲線の自動化された分析に使用し、本教示の実施形態に係る装置をバリデーションする。
種々の実施形態によれば、蛍光値の範囲は、所定の数に均等に分けられ、システムによって自動化された分析のために蛍光値のセットを作成する。一例において、蛍光値の範囲３９０６は、１００に分けられ、蛍光閾値のセットのために１００の蛍光値を決定する。ある実施形態において、９０の蛍光閾値のセットを用いて分析を進めるように、上から５個の蛍光値と下から５個の蛍光値を破棄する。
工程３８０６において、蛍光値のセットのそれぞれの蛍光値について、第１の量に対応する増幅曲線について、Ｃｔ値の第１のセットが決定される。同様に、蛍光値のセットのそれぞれの蛍光値について、第１の量に対応する増幅曲線について、Ｃｔ値の第２のセットが決定される。このセットの全ての蛍光閾値について、これを繰り返す。
ある実施形態において、さらなる計算を行う前に、所定の数の外れ値のＣｔ値を、Ｃｔ値のそれぞれのセットから除去する。例えば、ある実施形態において、９６ウェルプレートを使用する場合、Ｃｔ値のそれぞれのセットから６個の外れ値を除去する。外れ値は、Ｃｔ値のセットの平均値から最も離れたＣｔ値である。別の例において、３６４ウェルプレートを使用する場合、Ｃｔ値のそれぞれのセットから１０個の外れ値を除去する。外れ値を除去した後、それぞれのセットの残ったＣｔ値を、上述の方法の残りの工程に使用する。
工程３８０８において、Ｃｔ値のそれぞれのセットについて、平均を計算する。言い換えると、工程３８０４で決定されるセットのそれぞれの蛍光閾値について、第１のＣｔの平均は、第１の量の増幅曲線から計算され、第２のＣｔの平均は、第２の量の増幅曲線から計算される。
工程３８０８と同様に、工程３８１０において、Ｃｔ値のそれぞれのセットの３標準偏差を計算する。言い換えると、工程３８０４で決定されるセットのそれぞれの蛍光閾値について、第１の３標準偏差は、第１の量の増幅曲線から計算され、第２の３標準偏差は、第２の量の増幅曲線から計算される。
第１の量のＣｔ値および第２の量のＣｔ値を十分に区別可能かどうかを決定するために、ある蛍光値でのＣｔ値は、種々の実施形態によれば、Ｃｔ値が比較される。種々の実施形態によれば、数式（１）を比較のために使用する。
（（μＣｔｑｕａｎｔ１−３σＣｔｑｕａｎｔ１）−（μＣｔｑｕａｎｔ２−３σＣｔｑｕａｎｔ２））（１）
数式２は、第１の量と第２の量を十分に区別可能であるかどうかを決定し、ここで、本明細書に記載される実施形態によれば、ｑｕａｎｔ２は、ｑｕａｎｔ１より大きい。十分に区別可能とは、第１の量および第２の量のＣｔ値が少なくとも３標準偏差（３σ）（約９９．７％）離れていることを意味する。
工程３８１４において、上述のセットの全ての蛍光閾値について、数式（２）の結果を比較し、最大値を決定する。最大値が正の数である場合、装置は、第１の量と第２の量を十分に区別することができ、工程３８１６において、装置がバリデーションされたという表示がユーザーに与えられる。最大値が負の数である場合、装置は、第１の量と第２の量を十分に区別することができず、工程３８１８において、装置がバリデーションを失敗したという表示がユーザーに与えられる。
図３６は、本明細書に記載される種々の実施形態に係る装置をバリデーションするためのシステム４０００を示す。システム４０００は、ＰＣＲ装置インターフェース４００２と、Ｃｔデータベース４００４と、ディスプレイエンジン／ＧＵＩ４００６と、Ｃｔ計算部４００８と、バリデーター４０１０とを備えている。
ＰＣＲ装置インターフェース４００２は、ＰＣＲ装置からの増幅データを受け入れ、増幅曲線を作成する。上述のように、ＰＣＲ装置は、バリデーションプレートに含まれるサンプルを増幅する。バリデーションプレートは、第１の量のサンプルを含有するウェルの一部と、第１の量のサンプルを含有するウェルの別の部分とを含む。サンプルの増幅から作られる蛍光データは、ＰＣＲ装置インターフェース４００２によって受け入れられる。
工程１７０４および１８０４のように蛍光閾値のセットが決定された後、図３３および図３４をそれぞれ参照すると、Ｃｔ計算部４００６は、それぞれ第１の量および第２の量のサンプルから作られた増幅曲線に対応するＣｔ値の第１のセットと第２のセットを計算する。Ｃｔ値の第１のセットと第２のセットは、蛍光閾値のセットのそれぞれの蛍光閾値について計算される。複数のＣｔ値のセットは、Ｃｔデータベース４００４に保存される。
バリデーター４０１０は、図３３の工程３７０８および図３４の工程３８１０および３８１２に記載されるように、第１の量と第２の量を十分に区別可能であるかを決定する。
ディスプレイエンジン／ＧＵＩは、複数の増幅曲線をユーザーに対して表示する。さらに、バリデーター４０１０が、第１の量と第２の量を十分に区別可能であるかを決定した後、ディスプレイエンジン／ＧＵＩ４００６は、ユーザーに対し、バリデーションまたはバリデーション失敗の表示を示す。
（自動染料補正）
本教示の種々の実施形態によれば、自動染料補正方法を使用し、複数構成要素のデータのリアルタイムスペクトル較正を行ってもよい。自動染料補正をリアルタイムで、または増幅データを集め、第２の分析を行った後に行ってもよい。自動染料補正アルゴリズムにおいて、複数構成要素の相関マトリックスを作成する。種々の実施形態によれば、自動染料補正アルゴリズムは、複数構成要素の相関マトリックス中の非対角項が最小になるように、染料マトリックスの要素を調節する。この様式で、Ｃｔ決定のエラーを最小にする。
（自動バックグラウンド補正）
本教示の種々の実施形態によれば、自動バックグラウンド較正を行い、バックグラウンド較正プレートの必要性を減らし、バックグラウンド相関関係の全体的な効率を高めてもよい。
装置の使用時に生じるブロック中の物理的な汚染物質（粒状物または化学物質）は、汚染物質によって影響を受ける分析対象ウェルの特定のスペクトル要素を人工的に大きくすることによって、システムの分析結果に悪い影響を与える場合がある。再較正は、この問題に対処し得る。しかし、必要な較正の間の時間を長くするために、バックグラウンド較正後のバックグラウンドの変化を自動で計算／相殺する方法が記載される。自動バックグラウンド較正を達成するために、空の／入っていないブロックを用い、方法が行われる。消耗品の効果的なシグナルの漏れ込みが知られており（経験的に決定される）、効果的なバックグラウンド較正の傾きおよびオフセットは、効果的なシグナルの漏れ込みに対処するスケール因子を用いて近似することができる。
（プレート検出）
本明細書に記載される種々の実施形態によれば、プレート検出方法を行い、装置中のプレートの位置の誤差を特定してもよい。
装置使用中に、システムの光学機器は、移動路の上限（休止期間中）または下限（操作中）のいずれかに配置される。移動路の限界値の間の中間的な位置での光学機器の位置を読み取る能力は、ハードウェアに設計されておらず、このように、プレートまたは管が存在するか、または存在しないかを決定するためのモーター位置の値に依存することはあり得ない（光学機器の位置の差は、存在する管またはプレートからの添加された材料の厚みによって生じるだろう）。プレートまたは管の検出のために添加される材料（例えば、凹状スイッチまたは位置センサ）を必要としないが、サンプル検出のために、このシステムの検出カメラが使用される。しかし、ブロック領域のほんの小さな部分が、別個の隔離されたウェルレンズアレイの使用によって捕捉され（アレイ中のそれぞれのレンズは、１つのウェルおよびわずか１つのウェルからの光を収束させ、集める）、画像処理のために、ブロック領域全体を捕捉する消費可能な面の従来の「写真」を獲得することはできない。それぞれのウェルから収束した光のみを集め、検出部での輝度の循環スポットとして明らかにするため、検出される画像の空間的または動的な範囲は存在しない。しかし、容器の密閉部または蓋で収束させる中間的な位置まで光学機器を移動する場合、この収束点は、反射した画像（システムによって集められる通常のシグナルである蛍光を用いてコントラストがつけられる）として捕捉し、プレート／管の検出のために使用することができる。この収束点は、ウェルより小さく、これにより、捕捉される画像が、ウェルの大きさ（観察領域、ＲＯＩとして知られる）に対し、小さな輝く領域として明らかになるだろう。この収束点から輝くピクセルが得られ、全ての他の領域から暗いピクセルが得られることを理解すれば、ピクセルレベルの情報の数値解析によって、本明細書に記載される種々の実施形態に従って、存在／非存在の決定をすることができる。
（反射材料を用いた装置正規化）
本教示の種々の実施形態によれば、反射材料（例えば、フォトダイオード）を使用する装置正規化を使用し、製造または導入の後に初期の較正を行った後に、装置を自動較正してもよい。
種々の実施形態によれば、安定な反射材料を、コントロールとして製造中に測定する。反射材料は、被加熱カバーの上に配置されてもよい。その後、安定な反射材料を全てのチャンネルで測定し、任意の変化または変動を検出してもよい。任意の変化または変動を使用し、励起光の変化を再び正規化するための装置正規化較正方法において上に記載したように、色バランス因子を調節してもよい。
（サーマルブロックトレイ）
上にまとめられ、図１に示されるように、サーマルサイクラーシステム１００は、サンプルカバー１１４と、加熱／冷却要素１１６と、熱交換器１１８とを備えていてもよい。
生体サンプルを頻繁に分析するための装置は、研究者に、分析のための装置のサンプルローディング領域に生体サンプルを手動で、または自動で配置する能力を与える。ある実施形態において、カバーを上げてもよく、生体サンプルを入れることができる容器を、装置のサンプルローディング領域に配置してもよい。他の実施形態において、ドアを開け、生体サンプルを入れることができる容器を装置のサンプルローディング領域に挿入してもよい。
別の実施形態において、引き出しまたはトレイを装置の外側にスライドし、生体サンプルを入れることができる容器を装置のサンプルローディング領域に挿入することができ、ここで、引き出しを閉じると、容器が装置に挿入される。別の実施形態において、生体サンプルを入れることができる容器を、例えば、バネ、ラッチ、ハンドルおよびレバーを用いることによって、装置に挿入することができる。さらに他の実施形態において、装置のサンプルローディング領域への接近を自動化することができる。このことは、高スループット環境でロボットを使用する装置のために頻繁に行うことができる。カバー、ドア、引き出しを、モーターの使用によって自動化してもよい。自動化された実施形態は、生体サンプルを分析のための装置にロードするときに研究者を補助するようなユーザーに優しい装置にも見出すことができる。自動化は、装置を、生体サンプルをロードするのを補助する動きを与えるようにプログラムされたコンピューターシステムで接続することによって制御することができる。
上述の図５は、移動可能な引き出しまたはトレイ１６０が開放し、露出した位置にあるサーマルサイクラーシステム１００の一実施形態を示す。図３８は、内部にサンプルブロックアセンブリが与えられる、自動化された引き出しまたはトレイの一実施形態を示す。以下に記載されるように、サンプルブロックアセンブリは、サンプルブロックの温度を制御するのに寄与する構成要素を備えていてもよい。サンプルブロック１１４を使用し、生体サンプルの容器を保持することができる。サンプルブロック１１４は、生体サンプルの温度の変化に影響を与えるために、加熱および冷却を行うこともできる。ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲとしても知られる）を行うとき、分析中の生体サンプルの温度変化は、当該技術分野で知られている。電子機器１２８は、ワイヤおよびコネクタのシステムによってサンプルブロックに接続し、例えば、サンプルブロックの温度を制御してもよい。図３８のアセンブリは、分析のための装置を構成するいくつかのアセンブリの１つであってもよい。装置のさらなるアセンブリとしては、限定されないが、電力供給、光励起、光発光、データ通信およびユーザーインターフェースが挙げられるだろう。上述のアセンブリ全てをコンピューターに接続し、データ収集および装置のタイミングを制御することもできる。
図３９は、ブロックアセンブリ１１４および電子機器１２８が取り外された図３８のアセンブリを示す。図３９は、自動化されたシステムの一例を示し、ユーザーに対し、装置のサンプルローディング領域（例えば、ブロックアセンブリ１１４）への接近を与えることができる。図３９は、モーター５００、カップリング５０５、スライド５１０およびブロック支持材５１５を示す。このような構造において、ブロック支持材５１５は、当該技術分野で知られている任意の数の固定具によってスライド５１０に機械的に接続していてもよい。固定具のいくつかの例としては、限定されないが、ネジ、ボルト、リベット、およびブロック支持材５１５をスライド５１０に確実に固定するのに適した任意の他の固定具であってもよい。ブロック支持材５１５をスライド５１０に確実に固定することによって、ブロック支持材は、矢印５２０で示される方向に動くことができる。ブロック支持材が容易に動くことができることで、ベアリングまたは滑る表面（例えば、テフロン（登録商標）（図示せず））の使用を促進することができる。図３９は、さらに、モーター５００を示す。モーター５００は、当該技術分野で知られている任意の適切なモーター、例えば、いくつか例を挙げると、ＤＣモーター、ＡＣモーターまたはステッパーモーターであってもよい。いかなる場合でも、モーター５００は、上に示した電子機器に接続し、モーターのシャフトに回転運動を与えることができる。モーター５００は、必要な場合、モーターの方向および速度を正確に制御するようにプログラムされたコンピューターシステムに接続していてもよい。既に示したように、モーター５００は、回転運動を与えることができ、これを矢印５２０によって示されるような直線運動に変換することができる。回転運動から直線運動への変換は、カップリング５０５および１つ以上のリードネジ（図示せず）によって達成することができる。従って、このような構造は、自動化されたブロック支持材の運動を制御された様式で与えることができる。カップリング５０５は、さらに、モーター５００とリードネジ（図示せず）の間のずれを相殺することができる。
図４０に移動すると、アセンブリの側面図が示されている。サンプルブロック１１４、モーター５００およびカップリング５０５を見ることができる。さらに、ベアリング５３０も示されている。ベアリング５３０は、既に示されているように、ブロックアセンブリのなめらかな並進運動を与えるのに役立つだろう。ベアリング５３０の大きさおよび種類は、ベアリングが支えなければならない負荷に依存する。ベアリング５３０のさらなる詳細を以下に示す。
当業者は、自動化されたシステムが、頻繁に、運動制御部に対するある種の位置のフィードバックを含むことを理解するだろう。フィードバックは、精密であってもよく、粗くてもよく、または制御されるシステムに依存してこれら２つの組み合わせであってもよい。例えば、ステッパーモーターは、モーターが移動するステップの大きさおよび数に基づき、正確な位置決めを行うことができる。ステッパーシステムの場合、コンピューターは、回転運動または直線運動を行うデバイスの位置を決定するための工程を数えるようにプログラムされていてもよい。図４１Ａは、既に示したようなブロックアセンブリ１１４および電子機器１２８の上面図を示す。既に記載したように、ブロックアセンブリ１１４および電子機器１２８は、図３９のレール５１０に固定され、図３９のモーター５００に連結し、図４１Ａの矢印５７０に従う運動を与える。矢印５７０は、ブロックアセンブリ１１４および電子機器１２８の装置の「内側」および「外側」への運動を表すために使用される。図４１Ａに示されるように、アセンブリは、領域５６０の中にあり、領域５６０によって実証されると思われ、その拡大図は、以下に記載するような図４１Ｂに示される。
図４１Ｂは、２つの光学センサ５７５および５８０を示す。光学センサは、ギャップを通る赤外光を連続的に発し、検出する。ギャップの片側はエミッタであり、もう一方の側はレシーバである。デバイスに力が加えられている限り、エミッタは、絶えず赤外光を発し、レシーバは、その光を連続的に検出する。不透明な物体がギャップに挿入されると、エミッタは、赤外光を連続して発するが、光は、レシーバに到達せず遮断される。受け入れる光と、受け入れられない光の差を検出し、この差を検出するようにプログラムされたコンピューターによって特定することができる。結果として、コンピューターは、光が遮断されているか、または遮断されていないかを検出することができる。自動化されたシステムは、動いている物体が光学スイッチの位置にあるかどうか、モーター５００がオフになっているかを検出するために動いている物体に接続する不透明物体を設置するか、または提供することによって、この効果を使用することができる。
図４１Ｂを再び参照すると、輪郭にタブ５４０が見えるだろう。タブ５４０は、図４０でも見ることができ、エアダクト５５０の不透明なタブである。示されるように、タブ５４０は、光学スイッチ５７５のギャップの中にあり、このように、ブロックアセンブリと電子機器の「中」の位置に現れる。当業者は、電子要素が、これらの操作がうまくいかない場合があることを理解するだろう。うまくいかなかった「中」のスイッチは、「中」の状態を検出することができず、モーター５００は、オフにはならないだろう。アセンブリが損傷するのを防ぐために、スライド５１０の後方にハードストップ５８５が提供される。これを図４１Ｃに示す。
図４１Ｂは、光学スイッチ５８０も示し、アセンブリがずっと「外」にあるときに検出するような構成であってもよい。光学スイッチ５８０は、ギャップを通る赤外光を発し、検出すると光学スイッチ５７５について上に記載したように働く。不透明な物体がギャップに挿入されると、プログラムされたコンピューターが、光路が遮断されたか、または遮断されていないかを検出することができる。「外」の状態のために、タブ５９０が、図４１Ｃに示されるように、レール５１０の後ろに提供される。
図４２Ａは、「外」の位置にあるアセンブリを示す。このことは、モーター５００、カップリング５０５、リードネジ５９４を見ることができるため、明らかである。図４１Ａの「中」の位置では、これらの要素は見えない。「外」の位置の検出は、領域５９２に示されており、拡大図は図４２Ｂに示されている。図４２Ｂは、既に記載した「中」の光学スイッチ５７５を示す。これに加え、不透明なタブ５９０が輪郭に示されており、レール５１０に接続しており、光学スイッチ５８０のギャップに配置されている。プログラムされたコンピューターは、上に記載したように、タブ５９０がギャップの中にあるか否かを検出することができるため、アセンブリがずっと「外」にあることを「知る」ことができる。
（サーマルブロック）
上にまとめられ、図１に示されるように、サーマルサイクラーシステム１００は、サンプルブロック１１４と、加熱／冷却要素１１６と、熱交換器１１８とを備えていてもよい。これらの要素を合わせてサンプルブロックアセンブリと呼んでもよい。図４３は、本明細書に記載される種々の実施形態に係るサンプルブロックアセンブリ６００の一実施形態を示す。アセンブリ６００は、サンプルブロック（または複数のブロック）６０５、熱電冷却部（ＴＥＣ）（または複数のＴＥＣ）６１０、関連するフレーム６３０およびヒートシンク６１５を備えていてもよい。フレーム６３０は、ＴＥＣ６１０と、ブロック６０５およびヒートシンク６１５を受け入れ、整列させるように設計されている。
サンプルブロック６０５は、１個の一体化したブロックであってもよいが、図４３は、合わさってサンプルブロック６０５を構成する複数のブロックを示し、密閉部６２０は、複数のブロックの間のギャップに適合し、インターフェース箔６２５は、ブロック６０５の下にある。再び、ブロック６０５の設計（単一のブロック 対 複数のブロック）に依存して、箔６２５は、ブロック６０５と実質的に同じ寸法を有する単一の箔であってもよく、または、複数ブロックの設計の個々のブロックとそれぞれ実質的に同じ寸法を有する複数の箔であってもよい。同様に、箔６２５は、使用するＴＥＣ６１０の数および寸法を模倣していてもよい。箔６２５は、例えば、アルミニウムから作られていてもよい。
ブロック６０５は、ブロックアセンブリの他の構成要素（例えば、ヒートシンク６１５）に固定されていてもよく、またはクランプ留めされていてもよい。または、ブロック６０５は、浮いていてもよい。浮いているブロック６０５は、拘束されていなくてもよく、またはネジおよび／または他の接続部品によって完全に拘束されていてもよい。浮いているブロック６０５は、与えられる平坦な１つ以上の表面の上に置かれ、ブロック６０５をブロックアセンブリの他の構成要素と実質的に整列した状態に維持してもよい。しかし、浮いているブロック６０５は、全ての側面で横方向に移動することができる。一般的に、このような移動は、ブロック６０５が、例えば、被加熱カバー、ヒートシンクおよび／またはＴＥＣとずれるのを防ぐように制限されるだろう。アセンブリは、例えば、横方向の移動を抑える橋台構造を与えてもよい。移動は、例えば、全ての側面で１ｍｍまでに制限されてもよい。上述のようにスライドレールの中または外への自動化された移動に起因して、ブロックは、被加熱カバーと整列する必要があるため、これらの抑えられた横方向の移動を可能にすることによって、浮いているブロックは、重なり合った状態の許容度およびずれを調節することができる。
図４３のアセンブリ６００は、クランプ６３５も備えており、ブロック６０５の主な長さ方向に沿って置かれ、ＴＥＣ６１０をブロック６０５にクランプ留めする。浮いているヒーター６４０も、アセンブリ６００に提供され、ブロック６０５の外周の棚部分に沿って配置されてもよく、棚部分は、ブロックの上にあるウェルのベース部分に最も近いブロックの底部にある。ヒーター６４０は、例えば、片側がアルミニウム箔でコーティングされたカプトンヒーターであってもよく、これを使用し、中心に配置されたウェルと比較して、周囲のウェルの周りの冷たい温度を相殺してもよい。
第２のインターフェース箔６４５は、ＴＥＣ６１０とヒートシンク６１５の間に提供されてもよい。箔６４５の寸法は、箔６２５と同様に、使用するＴＥＣ６１０の数および寸法を模倣していてもよい。箔６４５は、ＴＥＣ６１０の全表面積に沿った１つの箔片であってもよい。箔６４５は、例えば、アルミニウムから作られていてもよい。
密閉部６５０は、ヒートシンク６１５の上部表面に与えられてもよい。この密閉部は、例えば、サンプルブロック６０５の周囲を囲むドリップパンと接続していてもよい。サンプルブロックとヒートシンクの間の密閉部は、この密閉されたチャンバに水分が入り込むのを防ぎ、ＴＥＣ機能を損傷するのを防ぐのに役立つ。
（被加熱カバー）
上にまとめられ、図１に示されるように、サーマルサイクラーシステム１００は、被加熱カバー１１０を備えていてもよい。
多数のＰＣＲ装置において、サンプル管またはマイクロタイタープレートは、サーマルブロックアセンブリのサンプルウェルに挿入される。ＰＣＲプロセスを行うために、サーマルブロックアセンブリの温度は、ＰＣＲプロトコルファイルでユーザーによって明記された定められた温度および時間に従って循環する。この循環は、計算システムと関連する電子機器によって制御することができる。サーマルブロックアセンブリが温度を変えるにつれて、理想的には、種々の管またはプレートの中のサンプルが、同様の温度変化を経験する。しかし、サーマルブロックからサンプルへの熱移動の効率と、さらに、サンプル反応の効率に影響を与え得るさまざまな因子が存在し得る。種々の因子の例としては、サンプル管がサーマルブロックアセンブリのサンプルウェルとどのように十分に接触するか、サンプルが加熱され、冷却されるときに、サンプル管またはプレートの中でどれほど多くの濃縮または蒸発が起こるかが挙げられるだろう。少なくともこれらの反応について、装置は、多くは、サンプル管またはプレートの上に配置され、これらと接触していてもよい被加熱カバーも備えている。示されるような被加熱カバーは、管またはプレートに対し下方向の力を与え、サーマルブロックアセンブリとサンプルとの熱接触を高め、さらに、管またはプレートの上部に熱を与え、濃縮および蒸発を最低限にすることができる。
このような被加熱カバーの一例を図４４Ａに示す。被加熱カバーアセンブリ７００が、本教示に従って記載されている。下方プレート７２０は、サンプル管またはプレートの上方表面と噛合し得る表面を与える。一実施形態において、下方プレート７２０は、中断していない平らな噛合表面を有していてもよい。別の実施形態において、下方プレート７２０は、くぼみを有していてもよい。別の実施形態において、くぼみは、貫通穴の開口部であってもよい。貫通穴の開口部は、サンプル容器に含まれるサンプルの光学検出を可能にするために、ある装置では有益であろう。別の実施形態において、貫通穴の開口部の数は、９６個の開口部であってもよい。別の実施形態において、貫通穴の開口部の数は、３８４であってもよい。別の実施形態において、貫通穴の開口部の数は、サンプル容器の数と等しくてもよい。上に示したように、被加熱カバーの利点の１つは、サンプル容器の上部に十分な熱を与え、サンプルの濃縮および蒸発を最低限にすることである。このように、下方プレート７２０を加熱することができる。図４４Ａにおいて、下方プレート７２０の加熱は、ヒーター７１５によって与えられてもよい。ヒーター７１５は、当該技術分野で知られる種類の任意の数のヒーターであってもよい。ヒーター７１５は、さらに、当該技術分野で知られる任意の数の技術（例えば、加硫、感圧接着剤、エポキシおよび接着テープ）によって下方プレート７１５に接続していてもよい。ヒーター７１５は、プログラムされたコンピューターによって制御され、蒸発および蒸発を防ぐのに必要な量の熱を与えることができる。ある実施形態において、ヒーター７１５は、９５℃まで加熱することができる。別の実施形態において、ヒーター７１５は、９５℃〜１０５℃まで加熱することができる。別の実施形態において、ヒーター７１５は、１０５℃より高い温度まで加熱することができる。
被加熱カバーアセンブリ７００は、さらに、上部プレート７２５を備えている。上部プレート７２５は、上方表面にくぼみを有する状態で示されている。このくぼみは、既に記載したように、下方プレート７２０のくぼみと整列することができる。一実施形態において、上部プレート７２５のくぼみは、貫通穴の開口部であってもよい。別の実施形態において、貫通穴の開口部によって、サンプルウェルに含まれるサンプルの光学検出をすることができる。別の実施形態において、貫通穴の開口部の数は、９６個の開口部であってもよい。別の実施形態において、貫通穴の開口部の数は、３８４であってもよい。別の実施形態において、貫通穴の開口部の数は、サンプル容器の数と等しくてもよい。別の実施形態において、貫通穴の開口部は、円形であってもよい。別の実施形態において、貫通穴の開口部は、長方形であってもよい。別の実施形態において、貫通穴の開口部は、四角形であってもよい。さらに別の実施形態において、四角形の開口部は、９６ウェルフォーマットおよび３８４ウェルフォーマットの両方でサンプルに光学的に接近することができる。図４４Ｂは、四角形の開口部が、サーマルブロックアセンブリの９６サンプルウェルとどのように整列することができるかを示す。それぞれの四角形の開口部は、１個のサンプルウェルと整列するように設計される。図４４Ｃは、四角形の開口部が、サーマルブロックアセンブリの３８４サンプルウェルとどのように整列することができるかを示す。それぞれの四角形の開口部は、４個のサンプルウェルと整列するように設計される。このような構造によって、複数の装置への被加熱カバー要素の使用可能性を増やすことができ、各構成要素のコストを下げることができる。
被加熱カバー７００の第２の機能は、サンプル容器の上部に下方向の力を与え、サンプル容器とサンプルウェルを密に係合させ、サンプルウェルとサンプルの間の熱抵抗を最低限にすることである。必要な力の量は、サンプル容器を作成するために使用される１種類以上の材料の種類に依存してもよい。一実施形態において、力の量は、９０ポンドであってもよい。別の実施形態において、力は、９０ポンド〜１５０ポンドであってもよい。さらに別の実施形態において、力は、１５０ポンドより大きくてもよい。カバー７００は、サンプル容器と係合するように垂直に移動し、必要な力を与えることができる。カバー７００は、カム、レバー、ピストン、ソレノイドまたはモーターの使用によって動かすことができる。当業者は、これらの要素が、必要な移動を与えることができる唯一の機構ではなく、移動させることができる任意の機構を利用し得ることを認識するだろう。このような機構の１つを図４５に示す。
図４５の絵は、被加熱カバー７００をサンプル容器と係合していない位置からサンプル容器と係合する位置まで移動するための自動化されたシステム８００を示す。システム８００は、モーター８１５と、ベルト８１０と、プーリー８０６と、複数のプーリー８３０と、リードネジ８２０とを備えていてもよい。第２のリードネジ（図示せず）もプーリー８０５と共に含まれており、これもリードネジ８２０と同様の位置に配置される。それぞれのリードネジおよび関連するプーリーは、被加熱カバー７００のそれぞれの側面に配置される。システム８００は、用途に必要な速度および力を与えるように改変されてもよい。当業者は、モーターの大きさ、プーリーの比率、リードネジの仕様が全て、供給され得る潜在的な力を決定するのに役立つことを知っているだろう。従って、図４５に記載されるようなシステムは、サンプル容器の上部に１５０ポンドの力を与えるように設計されてもよい。このような力は、システム全体に分布し、サンプル容器の上に集中することが必要である。この力の分布は、２個のリードネジの周囲に配置されるベアリング８２５を含むことによって補助することができる。サンプルブロックアセンブリに加えられる力も、支持ブラケット（図示せず）全体に分布させることができ、図３９に示されるレール５１０に力を移すのに役立つ。従って、レール５１０は、図３８のブロック１１４および電子機器１２８のなめらかな移動を危うくすることなく、この力を支える必要があるだろう。
再び図４４Ａを参照すると、光学センサ７１０が示される。光学センサは、ギャップを通る赤外光を連続的に発し、検出する。ギャップの片側はエミッタであり、もう一方の側はレシーバである。デバイスに力が加えられている限り、エミッタは、絶えず赤外光を発し、レシーバは、その光を連続的に検出する。不透明な物体がギャップに挿入されると、エミッタは、赤外光を連続して発するが、光は、レシーバに到達せず遮断される。受け入れる光と、受け入れられない光の差を検出し、この差を検出するようにプログラムされたコンピューターによって特定することができる。結果として、コンピューターは、光が遮断されているか、または遮断されていないかを検出することができる。自動化されたシステムは、動いている物体が光学スイッチの位置にあるかどうか、モーター５００がオフになっているかを検出するために動いている物体に接続する不透明物体を設置するか、または提供することによって、この効果を使用することができる。
上に示したように、被加熱カバー７００とシステム８００は、合わせて、サンプル容器の上部に少なくとも１５０ポンドの力を与えることができる。サンプル容器の寸法にかかわらず、この力が一貫して伝えられれば、これも有利であろう。全てのサンプル容器に所望な力を与えるために、バネアセンブリ７３０および光学スイッチ７１０が含まれる。バネアセンブリは、システムのための所望な力に応答するように設計することができる。バネアセンブリ７３０は、光学スイッチ７１０のギャップに配置された不透明なタブ７３５も備えている。カバー７００が下がり、サンプル容器と係合すると、加えられる力は、カバー７００が下がるにつれて大きくなる。力が大きくなるにつれて、バネアセンブリ７３０が応答し、上方向に移動する。所望な力が加えられると、バネアセンブリ７３０は、タブ７３５が光学スイッチ７１０の光路を遮断するのに十分なほど上方向に移動するだろう。遮断された光路は、上述のようなプログラムされたコンピューターによって検出することができ、モーター８１５をオフにすることができる。
本教示に開示したような自動化された特徴を有する装置において、被加熱カバーが上がる前にサンプルブロックが開放するのを防ぐことが有利であろう。このシナリオに対する保護は、図４５に示されるような光学スイッチ８３５および不透明なタブ８４０によって与えられる。光学スイッチ８３５は、固定した位置で支持材８４５を覆うように取り付けることができる。不透明なタブ８４０は、カバー７００の上に配置され、光学スイッチ８３５のギャップと整列することができる。ＰＣＲ終了時に、不透明なタブ８４０が光学スイッチ８３５のギャップに入るまで、被加熱カバーおよび不透明なタブ８４０を上げることができる。不透明なタブ８４０が、光学スイッチ８３５の光路を遮断するのに十分なほど上がると、プログラムされたコンピューターが、カバーの位置を検出して完全に上げることができ、モーター８１５をオフにすることができる。
第１の実施形態において、生物学的分析システムであって、サンプルホルダを収容するような構成のサンプルブロックを含むサンプルブロックアセンブリを備えており、このサンプルホルダは、複数のサンプルを受け入れるような構成であり；複数のサンプルを一連の温度で循環させるような構成の制御システムと；サンプルブロックアセンブリを閉位置から開放位置まで可逆的にスライドさせ、ユーザーが複数のサンプルホルダを利用することができるような構成のトレイとを備える、生物学的分析システムが提供される。
第２の実施形態において、トレイが自動化システムである、第１の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第３の実施形態において、トレイが、サンプルブロックアセンブリを可逆的にスライドさせるような構成のスライドアセンブリを備えている、第２の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第４の実施形態において、スライドアセンブリが、単一の材料片の押出成型である、第３の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第５の実施形態において、トレイが、自動化トレイが既定の閉位置と既定の開放位置を達成したときを決定するような構成の位置センサを備えている、第１〜第４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第６の実施形態において、位置センサが光学センサである、第５の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第７の実施形態において、位置センサが光学スイッチである、第５および第６のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第８の実施形態において、さらに、被加熱カバーを備えており、サンプルブロックが被加熱カバーと連携するように、位置センサが、自動化トレイが既定の閉位置を達成したときを決定するような構成である、第５および第７のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第９の実施形態において、トレイまたはサンプルブロックアセンブリが、さらに、位置センサから発せられた光を遮断するような構成のタブを備えている、第６および第７のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第１０の実施形態において、生物学的分析システムであって、複数のブロックウェルを有するサンプルブロックを含み、サンプルホルダを収容するような構成であり、サンプルホルダが複数のサンプルを受け入れるような構成のサンプルブロックと；複数のサンプルを一連の温度で循環させるような構成の制御システムと；複数のサンプルに励起光を伝え、複数のサンプルそれぞれから発せられた蛍光レベルを検出するような構成の光学システムと；被加熱カバーとを備えており、被加熱カバーは、サンプルホルダの上方表面と噛合するための噛合表面を有し、噛合表面が複数の下方プレートの開口部を有し、この開口部は、それぞれ、関連する複数のブロックウェルの１つと連携し、励起光が、ブロックウェルに向かって通過する下方プレートと；ヒーターと；複数の上方プレートの開口部を有する上方プレートとを有する、生物学的分析システムが提供される。
第１１の実施形態において、サンプルブロックが９６ウェルを有する、第１０の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第１２の実施形態において、サンプルブロックが３８４ウェルを有する、第１０の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第１３の実施形態において、下方プレートが、９６下方プレート開口部を有する、第１０の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第１４の実施形態において、下方プレートが、３８４下方プレート開口部を有する、第１０の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第１５の実施形態において、上方プレート開口部の数が、サンプルブロックウェルの数と等しい、第１０〜第１４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第１６の実施形態において、１つの上方プレートが提供され、上方プレート開口部が、選択されたサンプルブロックウェルフォーマットのいずれか１つを通過するように構築される、第１０〜第１４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第１７の実施形態において、サンプルブロックウェルフォーマットが、９６ウェルフォーマットまたは３８４ウェルフォーマットである、第１６の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第１８の実施形態において、被加熱カバーは、さらに、被加熱カバーが、サンプルホルダの上方表面に既定の圧力を与えたときを検出するような構成の位置センサを備えている、第１０〜第１７のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第１９の実施形態において、サンプルホルダの上方表面が、サンプルホルダの上に与えられる複数のサンプルウェルの上方表面である、第１８の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第２０の実施形態において、位置センサが光学センサである、第１８〜第１９のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第２１の実施形態において、ヒーターカバーは、さらに、バネアセンブリを備えており、バネアセンブリは、タブを備えており、バネアセンブリは、被加熱カバーがサンプルホルダに対して下側に移動したときに、サンプルホルダの上方表面に係合するような構成であり、タブは、位置センサから発せられた光を遮断し、被加熱カバーの下側への移動を止めるような構成である、第１８〜第１９のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第２２の実施形態において、生物学的分析システムであって、複数のシステムモジュールを備えており、このモジュールは、検出部モジュールと；発光モジュールと；励起モジュールと；ベースモジュールとを備えており；複数のシステムモジュールは、第１の種類の生物学的分析デバイスに可逆的に接続するような構成である、生物学的分析システムが提供される。
第２３の実施形態において、さらにフェースプレートを備えている、第２２の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第２４の実施形態において、モジュールの少なくとも１つが、第２の種類の生物学的分析デバイスのためのモジュールである、第２２〜第２３のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第２５の実施形態において、検出部モジュールが、発光センサを備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第２６の実施形態において、検出部モジュールが発光検出部を備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第２７の実施形態において、発光モジュールがカメラを備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第２８の実施形態において、発光モジュールが、発光フィルターホイールを備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第２９の実施形態において、励起モジュールが励起源を備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第３０の実施形態において、励起モジュールが励起フィルターホイールを備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第３１の実施形態において、励起モジュールが、ビームスプリッターを備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第３２の実施形態において、励起モジュールが折り畳み鏡を備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第３３の実施形態において、ベースモジュールがサンプルブロックを備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第３４の実施形態において、ベースモジュールが、ブロック加熱および冷却要素を備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第３５の実施形態において、ベースモジュールが、ビームスプリッターを備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第３６の実施形態において、ベースモジュールが折り畳み鏡を備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第３７の実施形態において、ベースモジュールが、被加熱カバーを備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第３８の実施形態において、ベースモジュールが、ヒートシンクを備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第３９の実施形態において、ベースモジュールが、制御システムを備えている、第２２〜第２４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第４０の実施形態において、生物学的分析システムであって、複数の反応部位を有するサンプルホルダを収容するような構成のサンプルブロックを含むサンプルブロックアセンブリを備えている装置と；複数の反応部位からの蛍光発光を画像化することができる光学システムと；装置と、装置を較正するための較正システムとを備えており、この較正システムは、画像中の反応部位の位置を決定するような構成の関心領域（ＲＯＩ）較正部と；蛍光染料の生スペクトルと、蛍光染料の純粋スペクトル較正データとを比較することによって、それぞれの反応部位に使用される蛍光染料の寄与を決定するような構成の純粋染料の較正部と；フィルター正規化因子を決定するような較正の装置正規化較正部と；２種類の異なる量のサンプルを区別することができる装置をバリデーションするような構成のＲＮａｓｅ Ｐバリデーターと；較正結果を示すような構成のディスプレイエンジンとを備えている、生物学的分析システムが提供される。
第４１の実施形態において、ＲＯＩ較正部が、それぞれのサンプルウェルの蛍光閾値から初期の関心領域（ＲＯＩ）を概算し、それぞれのＲＯＩの中心位置を概算し、それぞれのＲＯＩの大きさを概算し、複数の反応部位からＲＯＩの平均的な大きさを決定し、グローバルグリッディングモデルを誘導し、グローバルグリッディングモデルをＲＯＩに適用するような構成であり、グローバルグリッディングモデルの適用によって、ＲＯＩ中心の位置の正確さを高め、欠落したＲＯＩを回復し、ＲＯＩの半径を調節し、この調節によって、光学システムのシグナル−ノイズ比を高める、第４０の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第４２の実施形態において、ＲＯＩ較正部が、複数の反応部位の中の染料の飽和、グリッドの回転、拡大因子の変動、光学的な偏位のうち、少なくとも１つを最低限にすることによって、反応部位の決定誤差を改良する、第４０〜第４１のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第４３の実施形態において、純粋染料較正部は、装置にロードされ、１個より多いチャンネルで、複数の反応部位と１種類より多い染料とを含み、各染料が１個より多い反応部位に入るサンプルホルダを画像化し；サンプルホルダの各染料についてピークチャンネルを特定し；各染料についてのピークチャンネルに対し、各チャンネルを正規化し；染料参照値のセットを含む染料マトリックスを作成するような構成である、第４０〜第４２のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第４４の実施形態において、前記較正部は、４個の異なるサンプルホルダを画像化するために、サンプルホルダを４回画像化するような構成である、第４３の実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第４５の実施形態において、光学システムが、複数の励起フィルターと、複数の発光フィルターとを備えており、装置正規化較正部は、励起フィルターおよび発光フィルターそれぞれについて第１の補正因子を決定し、それぞれが１個の励起フィルターと１個の発光フィルターを含む１対のフィルターについて第２の補正因子を計算し、第２の補正因子をフィルターデータに適用するような構成である、第４０〜第４４のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第４６の実施形態において、フィルター正規化因子によって、装置からのデータを、第２の装置からのデータと比較することができる、第４０〜第４５のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第４７の実施形態において、ＲＮａｓｅ Ｐバリデーターが、第１の品質のサンプルと第２の品質のサンプルを含むバリデーションプレートからの増幅データを受け入れ、それぞれが指数領域を含む複数の増幅曲線を作成し、複数の増幅曲線の指数領域に基づき、蛍光閾値のセットを決定し、このセットのそれぞれの蛍光閾値について、第１の品質のサンプルから作られた増幅曲線のサイクル閾値（Ｃｔ）の第１のセットと、第２の品質のサンプルから作られた増幅曲線のＣｔ値の第２のセットとを決定し、複数の蛍光閾値それぞれについて、第１の品質と第２の品質がＣｔ値に基づいて十分に区別可能である場合に計算するような構成である、第４０〜第４６のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第４８の実施形態において、ＲＮａｓｅ Ｐバリデーターが、さらに、装置のバリデーションの指標またはディスプレイエンジンの欠陥を示すような構成である、第４０〜第４７のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。
第４９の実施形態において、さらに、複数構成要素のデータのリアルタイムスペクトル較正を行うような構成の自動染料補正部と；プレートローディングエラーが存在するかどうかを決定するような構成のプレート検出部と；バックグラウンドの変化を相殺するような構成の自動バックグラウンド較正部と；蛍光発光の変化または変動を検出するためのＹ反射材料を使用するような構成の装置正規化部とを備えている、第４０〜第４８のいずれかの実施形態の生物学的分析システムが提供される。

Claims (20)

  1. 生物学的分析システムであって、
    複数のサンプルを受け入れるような構成のサンプルホルダを収容するような構成のサンプルブロックを含むサンプルブロックアセンブリと；
    前記複数のサンプルを一連の温度で循環させるような構成の制御システムと；
    スライドアセンブリを有し、前記サンプルブロックアセンブリを閉位置から開放位置まで可逆的にスライドさせ、ユーザーが前記複数のサンプルホルダを利用することができるような構成の自動化されたトレイとを備える、生物学的分析システム。
  2. 前記自動化トレイは、さらに、前記自動化トレイが、既定の閉位置と既定の開放位置を達成したときを決定するような構成の位置センサを備えている、請求項１に記載の生物学的分析システム。
  3. 前記位置センサが光学センサである、請求項２に記載の生物学的分析システム。
  4. 前記位置センサが光学スイッチである、請求項３に記載の生物学的分析システム。
  5. さらに、被加熱カバーを備えており、前記サンプルブロックが前記被加熱カバーと連携するように、前記位置センサが、前記自動化トレイが既定の閉位置を達成したときを決定するような構成である、請求項２のいずれか一項に記載の生物学的分析システム。
  6. 前記トレイまたは前記サンプルブロックアセンブリが、さらに、前記位置センサから発せられた光を遮断するような構成のタブを備えている、請求項６および７に記載の生物学的分析デバイス。
  7. 生物学的分析システムであって、
    サンプルホルダを収容するような構成の、複数のブロックウェルを有するサンプルブロックを含むブロックアゼンブリと；
    前記ブロックウェルに励起光を伝えるような構成の光学システムと；
    被加熱カバーとを備え、該被加熱カバーが、
    前記サンプルホルダの上方表面と噛合するための噛合表面を有する下方プレートであって、該噛合表面が、複数の下方プレートの開口部を有し、この開口部が、それぞれ、関連する前記複数のブロックウェルの１つと連携して、励起光が前記ブロックウェルに向かって通過する、下方プレートと；
    ヒーターと；
    複数の上方プレート開口部を有する上方プレートとを有する、
    生物学的分析システム。
  8. 前記被加熱カバーは、さらに、前記被加熱カバーが、前記サンプルホルダの前記上方表面に既定の圧力を与えたときを検出するような構成の位置センサを備えている、請求項７に記載の生物学的分析デバイス。
  9. 前記位置センサが光学センサである、請求項８に記載の生物学的分析デバイス。
  10. 前記ヒーター（ｈｅａｔｅｒ）カバーは、さらに、バネアセンブリを備えており、該バネアセンブリは、タブを備えており、該バネアセンブリは、前記被加熱カバーが前記サンプルホルダに対して下側に移動したときに、前記サンプルホルダの前記上方表面に係合するような構成であり、前記タブは、前記位置センサから発せられた光を遮断し、前記被加熱カバーの下側への移動を止めるような構成である、請求項７に記載の生物学的分析デバイス。
  11. 生物学的分析システムであって、
    複数のシステムモジュールを備えており、該モジュールは、
    検出部モジュールと；
    発光モジュールと；
    励起モジュールと；
    ベースモジュールとを備えており；
    前記複数のシステムモジュールは、可逆的に接続されて第１の種類の生物学的分析デバイスを形成するような構成である、生物学的分析システム。
  12. 前記モジュールの少なくとも１つが、第２の種類の生物学的分析デバイスのためのモジュールである、請求項１１に記載の生物学的分析システム。
  13. 前記検出部モジュールが、発光センサを備えている、請求項１１に記載の生物学的分析システム。
  14. 前記検出部モジュールが発光検出部を備えている、請求項１１に記載の生物学的分析システム。
  15. 前記励起モジュールが励起源を備えている、請求項１１に記載の生物学的分析システム。
  16. 前記励起モジュールが折り畳み鏡を備えている、請求項１１に記載の生物学的分析システム。
  17. 前記ベースモジュールがサンプルブロックを備えている、請求項１１に記載の生物学的分析システム。
  18. 前記ベースモジュールが折り畳み鏡を備えている、請求項１１に記載の生物学的分析システム。
  19. 前記ベースモジュールが、被加熱カバーを備えている、請求項１１に記載の生物学的分析システム。
  20. 前記ベースモジュールが、制御システムを備えている、請求項１１に記載の生物学的分析システム。
JP2017541363A 2015-02-06 2016-02-05 生物学的分析のためのシステムおよび方法 Active JP6800864B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562113212P 2015-02-06 2015-02-06
US62/113,212 2015-02-06
PCT/US2016/016856 WO2016127107A2 (en) 2015-02-06 2016-02-05 Systems and methods for biological analysis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018505680A true JP2018505680A (ja) 2018-03-01
JP6800864B2 JP6800864B2 (ja) 2020-12-16

Family

ID=55453276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017541363A Active JP6800864B2 (ja) 2015-02-06 2016-02-05 生物学的分析のためのシステムおよび方法

Country Status (8)

Country Link
US (2) US20160228876A1 (ja)
EP (2) EP3253492B1 (ja)
JP (1) JP6800864B2 (ja)
KR (1) KR102375707B1 (ja)
CN (1) CN107548462B (ja)
RU (1) RU2702577C2 (ja)
SG (2) SG10202001197UA (ja)
WO (1) WO2016127107A2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021045092A (ja) * 2019-09-20 2021-03-25 日本電産コパル株式会社 搬送装置
JP2021535513A (ja) * 2018-08-31 2021-12-16 ライフ テクノロジーズ コーポレーション アレイベースのｐｃｒのための画像を駆使した品質管理
KR200495832Y1 (ko) * 2021-03-31 2022-08-31 (주)레보스케치 Ｐｃｒ 장치의 광학모듈
WO2022230214A1 (ja) * 2021-04-28 2022-11-03 バイオニクス株式会社 光学測定装置
JP7493500B2 (ja) 2018-11-20 2024-05-31 ザテック、インコーポレイテッド 携帯型誘電分光装置

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10895563B2 (en) 2014-02-26 2021-01-19 Trace-Ability, Inc. Palette-based systems for analyte characterization
US11002717B2 (en) * 2014-02-26 2021-05-11 Trace-Ability, Inc. Systems and methods for characterizing radioactive analytes
BR112017016814B1 (pt) * 2015-02-06 2021-04-20 Life Technologies Corporation método e sistema para calibrar instrumentos biológicos, e mídia de armazenamento legível por computador não transitória
BR112018001352B1 (pt) * 2015-07-24 2020-10-06 Cepheid Sistema para ensaio de diagnóstico, e, método para operar um sistema para ensaio de diagnóstico
US10379047B2 (en) * 2016-11-30 2019-08-13 Scientific Industries, Inc. Apparatus for detecting pH and dissolved oxygen
CN109477789B (zh) * 2016-07-21 2021-10-22 西门子医疗保健诊断公司 使用比色皿之间的参考测量来消除源灯强度漂移效应
JP1571526S (ja) * 2016-08-15 2017-03-13
USD834724S1 (en) * 2016-10-14 2018-11-27 Life Technologies Corporation Illumination and imaging instrument
CA3046827A1 (en) 2016-12-12 2018-06-21 xCella Biosciences, Inc. Methods and systems for screening using microcapillary arrays
US10324041B2 (en) 2016-12-21 2019-06-18 Abbott Japan Co., Ltd. Optical imaging system using lateral illumination for digital assays
USD819225S1 (en) * 2017-01-19 2018-05-29 Life Technologies Corporation Capillary electrophoresis instrument
US11047854B2 (en) 2017-02-06 2021-06-29 Abbott Japan Llc Methods for reducing noise in signal-generating digital assays
EP3360970B1 (en) * 2017-02-10 2019-10-30 Roche Diagnostics GmbH A method for reducing quantification errors caused by an optical artefact in digital polymerase chain reaction
US20180299379A1 (en) * 2017-04-10 2018-10-18 xCella Biosciences, Inc. High-throughput absorbance measurements of samples in microcapillary arrays
USD827859S1 (en) 2017-06-02 2018-09-04 Life Technologies Corporation Electrophoresis and imaging system
CN109425588B (zh) * 2017-08-30 2022-01-11 广州讯动网络科技有限公司 快速辨别黄龙病的手持装置、方法及计算机可读存储介质
USD865218S1 (en) * 2017-11-10 2019-10-29 Life Technologies Corporation Thermal cycler housing
JP7024461B2 (ja) * 2018-02-01 2022-02-24 株式会社島津製作所 マイクロ流路内に保持された検体の前処理方法、その前処理方法を実行するための前処理装置及びその前処理装置を備えた分析システム
EP3783881A4 (en) * 2018-04-17 2021-10-06 FUJIFILM Corporation IMAGING SYSTEM, IMAGING METHOD AND PROGRAM
EP3803339A1 (en) * 2018-06-08 2021-04-14 Perkinelmer Health Sciences Inc. Calibration of multispectral analysis systems
CN108728521A (zh) * 2018-06-14 2018-11-02 博奥生物集团有限公司 一种pcr仪及其热盖升降机构
CN108680576A (zh) * 2018-07-16 2018-10-19 珠海美华医疗科技有限公司 一种微生物鉴定药敏分析装置
CN108949531A (zh) * 2018-08-03 2018-12-07 张蕊 一种基因检测用的dna测序仪
EP3614128B1 (en) 2018-08-22 2023-04-26 F. Hoffmann-La Roche AG A method to correct signal light intensities measured by a detector of a detection unit in a laboratory instrument
USD927723S1 (en) 2018-10-02 2021-08-10 Alcor Scientific, Inc. Sed rate instrument
EP3636343A1 (en) * 2018-10-13 2020-04-15 Life Technologies Corporation A biological analysis system and method
JP1629185S (ja) * 2018-10-31 2019-08-05
USD909605S1 (en) * 2019-01-21 2021-02-02 Life Technologies Corporation Polymerase chain reaction instrument
US11480584B2 (en) * 2019-01-30 2022-10-25 Life Technologies Holdings Pte Limited Biological analysis system and methods
EP3931549A4 (en) * 2019-02-27 2022-11-23 Seegene, Inc. LIGHT MODULE
WO2021101334A1 (en) * 2019-11-22 2021-05-27 Seegene, Inc. Sample holder transferring apparatus used for thermal cycler
JP1680698S (ja) * 2020-06-02 2021-03-08
CN113834806A (zh) * 2020-06-24 2021-12-24 广州万孚生物技术股份有限公司 检测组件、检测分析仪及检测分析方法
RU200091U1 (ru) * 2020-07-03 2020-10-06 федеральное государственное автономное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Универсальная оптически прозрачная пластина для снижения запотевания запечатанных планшетов
US20240017256A1 (en) * 2020-07-20 2024-01-18 Christopher Bruce Rawle An apparatus & method for processing and analysing one or more samples
US11378444B2 (en) * 2020-08-05 2022-07-05 Visera Technologies Company Limited Biosensor and bio detection system
USD941491S1 (en) 2020-08-06 2022-01-18 Life Technologies Corporation Thermal cycler housing
KR102331711B1 (ko) * 2020-08-21 2021-12-01 동아대학교 산학협력단 현장진료를 위한 미세유체칩 다중 채널 형광측정 장치
CN114381361B (zh) * 2020-10-19 2024-02-13 台达电子国际（新加坡）私人有限公司 光活化装置及其控制方法
CN112151114A (zh) * 2020-10-20 2020-12-29 中国农业科学院农业信息研究所 一种生物信息深度挖掘分析***的架构构建方法
CN113092424B (zh) * 2021-03-18 2023-02-10 上海医本医疗器械有限公司 一种高通量生物芯片分析仪
WO2022265996A1 (en) * 2021-06-14 2022-12-22 University Of Washington Systems, devices, and methods for diagnostics measurements
AU2021221694A1 (en) * 2021-08-25 2023-03-16 Avicena Systems Ltd A screening system to identify pathogens or genetic differences
EP4317943A1 (en) * 2022-08-04 2024-02-07 Instrumentation Laboratory Company Optical analyte sensor
US20240044795A1 (en) * 2022-08-04 2024-02-08 Instrumentation Laboratory Co. Optical analyte sensor
WO2024073291A2 (en) * 2022-09-26 2024-04-04 Life Technologies Corporation Normalization methods
CN116496880B (zh) * 2023-04-26 2023-10-03 南京华银医学检验所有限公司 一种荧光定量pcr仪
CN116952846B (zh) * 2023-09-20 2023-12-19 江苏硕世生物科技股份有限公司 用于分析仪的内置式光路质控装置、分析仪及使用方法
CN117025387A (zh) * 2023-09-25 2023-11-10 艾普拜生物科技(苏州)有限公司 一种pcr仪

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003524754A (ja) * 1998-05-16 2003-08-19 ピーイー コーポレイション （エヌワイ） Ｄｎａのポリメラーゼ連鎖反応をモニタする装置
JP2006126161A (ja) * 2004-09-29 2006-05-18 Fuji Photo Film Co Ltd インキュベータ
JP2009507238A (ja) * 2005-09-06 2009-02-19 フィンザイムズ・インストゥルーメンツ・オサケユキテュア サンプルプレートアセンブリおよび生体サンプルを処理する方法
US20120080610A1 (en) * 2003-09-19 2012-04-05 Life Technologies Corporation Optical camera alignment
JP2012108129A (ja) * 2010-11-15 2012-06-07 F Hoffmann-La Roche Ag 液体試料を自動熱処理するための機器および方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69826834T2 (de) * 1998-05-04 2005-12-08 F. Hoffmann-La Roche Ag Thermozyklierapparat mit einem automatisch positionierbaren Deckel
US6818437B1 (en) * 1998-05-16 2004-11-16 Applera Corporation Instrument for monitoring polymerase chain reaction of DNA
DE19859586C1 (de) * 1998-12-22 2000-07-13 Mwg Biotech Ag Thermocyclervorrichtung
JP5079958B2 (ja) 1999-07-21 2012-11-21 アプライド バイオシステムズ リミテッド ライアビリティー カンパニー 発光検知ワークステーション
GB2511693A (en) * 2009-08-08 2014-09-10 Bibby Scient Ltd An apparatus for treating a test sample
GB201005704D0 (en) * 2010-04-06 2010-05-19 It Is Internat Ltd Improvements in systems for chemical and/or biochemical reactions
BR112014001849B1 (pt) * 2011-07-28 2021-01-26 Ecolab Inc. bomba de diafragma para dosagem de um fluido e um método para dosar um fluido
WO2013049659A2 (en) 2011-09-30 2013-04-04 Life Technologies Corporation Systems and methods for biological analysis
US10928321B2 (en) * 2012-03-09 2021-02-23 Ubiquitome Limited Portable device for detecting molecule(s)
SG11201405785WA (en) 2012-03-16 2014-11-27 Life Technologies Corp Systems and methods for biological analysis
SG11201500649UA (en) * 2012-08-03 2015-03-30 Sony Corp Nucleic acid analysis apparatus, microchip for nucleic acid analysis, and method for mounting microchip in nucleic acid analysis apparatus
US10718012B2 (en) * 2013-10-14 2020-07-21 Agency For Science, Technology And Research Non-motorized optical multiplexing for the simultaneous detection of DNA target amplicons in a polymerase chain reaction solution

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003524754A (ja) * 1998-05-16 2003-08-19 ピーイー コーポレイション （エヌワイ） Ｄｎａのポリメラーゼ連鎖反応をモニタする装置
US20120080610A1 (en) * 2003-09-19 2012-04-05 Life Technologies Corporation Optical camera alignment
JP2006126161A (ja) * 2004-09-29 2006-05-18 Fuji Photo Film Co Ltd インキュベータ
JP2009507238A (ja) * 2005-09-06 2009-02-19 フィンザイムズ・インストゥルーメンツ・オサケユキテュア サンプルプレートアセンブリおよび生体サンプルを処理する方法
JP2012108129A (ja) * 2010-11-15 2012-06-07 F Hoffmann-La Roche Ag 液体試料を自動熱処理するための機器および方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021535513A (ja) * 2018-08-31 2021-12-16 ライフ テクノロジーズ コーポレーション アレイベースのｐｃｒのための画像を駆使した品質管理
JP7254165B2 (ja) 2018-08-31 2023-04-07 ライフ テクノロジーズ コーポレーション アレイベースのｐｃｒのための画像を駆使した品質管理
JP7493500B2 (ja) 2018-11-20 2024-05-31 ザテック、インコーポレイテッド 携帯型誘電分光装置
JP2021045092A (ja) * 2019-09-20 2021-03-25 日本電産コパル株式会社 搬送装置
JP7285746B2 (ja) 2019-09-20 2023-06-02 ニデックプレシジョン株式会社 搬送装置
KR200495832Y1 (ko) * 2021-03-31 2022-08-31 (주)레보스케치 Ｐｃｒ 장치의 광학모듈
WO2022230214A1 (ja) * 2021-04-28 2022-11-03 バイオニクス株式会社 光学測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6800864B2 (ja) 2020-12-16
RU2017131209A3 (ja) 2019-04-25
EP3253492B1 (en) 2024-04-03
US20160228876A1 (en) 2016-08-11
BR112017016906A2 (pt) 2018-03-27
SG10202001197UA (en) 2020-03-30
RU2702577C2 (ru) 2019-10-08
RU2017131209A (ru) 2019-03-12
EP4379392A2 (en) 2024-06-05
US20190126281A1 (en) 2019-05-02
KR102375707B1 (ko) 2022-03-18
SG11201706341RA (en) 2017-09-28
WO2016127107A3 (en) 2016-11-03
CN107548462B (zh) 2020-12-18
EP3253492A2 (en) 2017-12-13
WO2016127107A2 (en) 2016-08-11
KR20170138993A (ko) 2017-12-18
CN107548462A (zh) 2018-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6800864B2 (ja) 生物学的分析のためのシステムおよび方法
US10012590B2 (en) Methods and systems for biological instrument calibration
US11339425B2 (en) Systems and methods for biological analysis
JP6985144B2 (ja) 生体サンプルを評価するためのシステムおよび方法
EP1873512A2 (en) Apparatus and method for fluorescent detection in biological samples
KR20140082998A (ko) 이미지 분석 식별을 위한 방법 및 시스템
US20180315187A1 (en) Methods and systems for background subtraction in an image
JP2007518109A (ja) 生物学的サンプルにおける蛍光検出のための装置および方法
BR112017016906B1 (pt) Sistema de análise biológica

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190123

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191016

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191023

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200122

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20200304

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200323

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200422

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20200513

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200907

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201013

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201026

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201125

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6800864

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250