JP6117694B2 - 動的制御を用いた熱サイクラ器具に対する熱均一性改良 - Google Patents
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Description
本願は、米国仮特許出願第61/322,529号(2010年4月9日出願)の優先権の利益を主張し、この出願は、その全体が本明細書に参照することによって援用される。
一実施形態において、例えば、以下の項目が提供される。
(項目1)
ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行うための方法であって、
該方法は、
第1のセンサによって、サンプルブロックの第1のサンプルブロックセクタの第1の温度を測定することと、
第2のセンサによって、該第1のサンプルブロックセクタに隣接する、該サンプルブロックの第2のサンプルブロックセクタの第2の温度を測定することと、
熱電コントローラによって、該第1の温度と該第2の温度との間の温度差を計算することと、
該熱電コントローラによって、該温度差に基づいて、該第1のサンプルブロックセクタの第1の温度を調節することであって、該調節することは、1つ以上の熱電冷却器に出力される電力を調節することに基づいており、該1つ以上の熱電冷却器は、該第1のサンプルブロックセクタを加熱または冷却するように構成される、ことと
を含む、方法。
(項目2)
前記第1のセンサにより第1の温度および前記第2のセンサから第2の温度を前記測定することは、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力の上昇の間に生じる、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記第1のセンサから第1の温度および前記第2のセンサから第2の温度を前記測定することは、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力の下降の間に生じる、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力が上昇する速度に基づいて、該1つ以上の熱電冷却器に出力される該電力を調節することをさらに含む、項目2に記載の方法。
(項目5)
前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力が下降する速度に基づいて、該1つ以上の熱電冷却器に出力される該電力を調節することをさらに含む、項目3に記載の方法。
(項目6)
第3のセンサによって、前記サンプルブロックの第3のサンプルブロックセクタの第3の温度を測定することと、
前記熱電コントローラによって、該第3の温度と前記第1の温度との間の温度差および該第3の温度と前記第2の温度との間の温度差を計算することと、
該熱電コントローラによって、該第1の温度と該第2の温度との間の差、該第3の温度と該第1の温度との間の差、および該第3の温度と該第2の温度との間の差に基づいて、前記第1のサンプルブロックの第1の温度を調節することであって、該調節することは、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力を調節することに基づいている、ことと
をさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目7)
前記熱電コントローラによって、前記第2のサンプルブロックセクタの第2の温度を、第2の組の1つ以上の熱電冷却器に出力される電力を調節することに基づいて調節することをさらに含み、該第2の組の1つ以上の熱電冷却器は、該第2のサンプルブロックセクタを加熱または冷却するように構成される、項目1に記載の方法。
(項目8)
ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行うための、プロセッサによって実行可能な命令によってエンコードされたコンピュータ可読記憶媒体であって、該命令は、
サンプルブロックの第1のサンプルブロックセクタの第1の温度を測定することと、
該第1のサンプルブロックセクタに隣接する、該サンプルブロックの第2のサンプルブロックセクタの第2の温度を測定することと、
該第1の温度と該第2の温度との間の温度差を計算することと、
該温度差に基づいて、該第1のサンプルブロックセクタの該第1の温度を調節することであって、該調節することは、1つ以上の熱電冷却器に出力される電力を調節することに基づいており、該1つ以上の熱電冷却器は、該第1のサンプルブロックセクタを加熱または冷却するように構成される、ことと
を行う命令を含む、コンピュータ可読記憶媒体。
(項目9)
第1のセンサから前記第1の温度および第2のセンサから前記第2の温度を測定することは、熱電コントローラを使用して、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力の上昇の間に生じる、項目8に記載のコンピュータ可読媒体。
(項目10)
第1のセンサから前記第1の温度および第2のセンサから前記第2の温度を測定することは、熱電コントローラを使用して、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力の下降の間に生じる、項目8に記載のコンピュータ可読媒体。
(項目11)
前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力の速度に基づいて、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される該電力を調節することをさらに含む、項目8に記載のコンピュータ可読媒体。
(項目12)
前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力が下降する速度に基づいて、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される該電力を調節することをさらに含む、項目9に記載のコンピュータ可読媒体。
(項目13)
前記命令は、命令をさらに含み、該命令は、
第3のセンサによって、前記サンプルブロックの第3のサンプルブロックセクタの第3の温度を測定することと、
該第3の温度と前記第1の温度との間の温度差および該第3の温度と前記第2の温度との間の温度差を計算することと、
該第1の温度と該第2の温度との間の差、該第3の温度と該第1の温度との間の差、および該第3の温度と該第2の温度との間の差に基づいて、前記第1のサンプルブロックの第1の温度を調節することであって、該調節することは、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力を調節することに基づいている、ことと
を行う、項目9に記載のコンピュータ可読媒体。
(項目14)
前記命令は、命令をさらに含み、該命令は、
第2の組の1つ以上の熱電冷却器に出力される電力を調節することに基づいて、前記第2のサンプルブロックセクタの第2の温度を調節することであって、該第2の組の1つ以上の熱電冷却器は、該第2のサンプルブロックセクタを加熱または冷却するように構成される、ことを行う、項目9に記載のコンピュータ可読媒体。
(項目15)
ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行うためのシステムであって、
該システムは、
サンプルブロックの第1のサンプルブロックセクタの第1の温度を検出するために構成される第1のセンサと、
該第1のサンプルブロックセクタに隣接する、該サンプルブロックの第2のサンプルブロックセクタの第2の温度を検出するために構成される第2のセンサと、
該第1のセンサおよび該第2のセンサと電気的に連絡する熱電コントローラと
を含み、
該熱電コントローラは、
サンプルブロックの該第1のサンプルブロックセクタの第1の温度を受信することと、
該第1のサンプルブロックセクタに隣接する、該サンプルブロックの該第2のサンプルブロックセクタの第2の温度を受信することと、
該第1の温度と該第2の温度との間の温度差を計算することと、
該温度差に基づいて、該第1のサンプルブロックセクタの第1の温度を調節することであって、該調節することは、1つ以上の熱電冷却器に出力される電力を調節することに基づいており、該1つ以上の熱電冷却器は、該第1のサンプルブロックセクタを加熱または冷却するように構成される、ことと
を行うように構成される、システム。
(項目16)
前記熱電コントローラは、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力の上昇の間に、前記第1のセンサから第1の温度および前記第2のセンサから第2の温度を受信する、項目15に記載のシステム。
(項目17)
前記熱電コントローラは、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力の下降の間に、前記第1のセンサから第1の温度および前記第2のセンサから第2の温度を受信する、項目15に記載のシステム。
(項目18)
前記熱電コントローラは、前記温度差に加えて、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力が上昇する速度に基づいて、該1つ以上の熱電冷却器に出力される該電力を調節する、項目16に記載のシステム。
(項目19)
前記熱電コントローラは、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力が下降する速度にさらに基づいて、該1つ以上の熱電冷却器に出力される該電力を調節する、項目16に記載のシステム。
(項目20)
前記第1の熱電コントローラは、
第2の組の1つ以上の熱電冷却器に出力される電力を調節することに基づいて、前記第2のサンプルブロックセクタの前記第2の温度を調節するようにさらに構成され、該第2の組の1つ以上の熱電冷却器は、該第2のサンプルブロックセクタを加熱または冷却するように構成される、項目15に記載のシステム。
熱ブロックアセンブリは、例えば、サンプルブロックと、1つ以上の加熱/冷却デバイスと、熱交換器とを含む。サンプルブロックは、いくつかの反応槽とともに、マイクロタイタプレートを受容する。サンプルブロックは、個別の反応槽を受容するために、規則的パターンに構成されるいくつかの陥凹を有してもよい。熱交換器と協働する1つ以上の加熱/冷却デバイスは、サンプルブロックに対して加熱および冷却を提供するように設計される。1つ以上の加熱/冷却デバイスは、熱電冷却器(TEC)、例えば、ペルチェデバイスを含み、加熱および冷却の両方を提供することができる。
図6は、図5に示される熱ブロックアセンブリのための制御システムの一般概略図を例示する。各比例積分微分型(PID)コントローラは、別個のサンプルブロックセクタ(SS)を制御する。
Claims (19)
- ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行うための方法であって、
該方法は、
少なくとも第1のサンプルブロックセクタおよび第2のサンプルブロックセクタを含むサンプルブロックを提供することであって、ここで、該第2のサンプルブロックセクタは該第1のサンプルブロックセクタに隣接して位置する、ことと、
PCR熱プロトコルを介して該第1のサンプルブロックセクタおよび第2のサンプルブロックセクタの各々を循環することであって、ここで、該プロトコルは、2つ以上の温度を含む、ことと、
該サンプルブロックの該第1のサンプルブロックセクタの温度を測定することと、
該サンプルブロックの該第2のサンプルブロックセクタの温度を測定することと、
制御ユニットを用いて、該第1のサンプルブロックセクタの温度と該第2のサンプルブロックセクタの温度との間の温度差を計算することと、
該第1のサンプルブロックセクタの温度と該第2のサンプルブロックセクタの温度との間の温度差に基づいて、該PCR熱プロトコルの間に該第1のサンプルブロックセクタの温度を調節し、それによって、該第1のサンプルブロックセクタの温度と該第2のサンプルブロックセクタの温度との間の温度差を最小にすることと、
を含む、方法。 - 第1のセンサによる前記第1のサンプルブロックセクタの温度および第2のセンサによる前記第2のサンプルブロックセクタの温度を前記測定することは、1つ以上の熱電冷却器に出力される電力の上昇の間に生じる、請求項1に記載の方法。
- 第1のセンサによる前記第1のサンプルブロックセクタの温度および第2のセンサによる前記第2のサンプルブロックセクタの温度を前記測定することは、1つ以上の熱電冷却器に出力される電力の下降の間に生じる、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力が上昇する速度に基づいて、該1つ以上の熱電冷却器に出力される該電力を調節することをさらに含む、請求項2に記載の方法。
- 前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力が下降する速度に基づいて、該1つ以上の熱電冷却器に出力される該電力を調節することをさらに含む、請求項3に記載の方法。
- 第3のセンサによって、前記サンプルブロックの第3のサンプルブロックセクタの第3の温度を測定することと、
前記熱電コントローラによって、該第3の温度と前記第1の温度との間の温度差および該第3の温度と前記第2の温度との間の温度差を計算することと、
該熱電コントローラによって、該第1の温度と該第2の温度との間の差、該第3の温度と該第1の温度との間の差、および該第3の温度と該第2の温度との間の差に基づいて、前記第1のサンプルブロックの第1の温度を調節することであって、該調節することは、1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力を調節することに基づいている、ことと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記熱電コントローラによって、前記第2のサンプルブロックセクタの第2の温度を、第2の組の1つ以上の熱電冷却器に出力される電力を調節することに基づいて調節することをさらに含み、該第2の組の1つ以上の熱電冷却器は、該第2のサンプルブロックセクタを加熱または冷却するように構成される、請求項1に記載の方法。
- ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行うための、プロセッサによって実行可能な命令を含むプログラムを格納したコンピュータ可読記憶媒体であって、該命令は、
少なくとも第1のサンプルブロックセクタおよび第2のサンプルブロックセクタを含むサンプルブロックを提供することであって、ここで、該第2のサンプルブロックセクタは該第1のサンプルブロックセクタに隣接して位置する、ことと、
PCR熱プロトコルを介して該第1のサンプルブロックセクタおよび第2のサンプルブロックセクタを循環することであって、ここで、該プロトコルは、2つ以上の温度を含む、ことと、
該サンプルブロックの該第1のサンプルブロックセクタの第1の温度を測定することと、
該サンプルブロックの該第2のサンプルブロックセクタの第2の温度を測定することと、
該第1のサンプルブロックセクタの温度と該第2のサンプルブロックセクタの温度との間の温度差を計算することと、
該第1のサンプルブロックセクタの温度と該第2のサンプルブロックセクタの温度との間の温度差に基づいて、該PCR熱プロトコルの間に該第1のサンプルブロックセクタの温度を調節し、それによって、該第1のサンプルブロックセクタの温度と該第2のサンプルブロックセクタの温度との間の温度差を最小にすることと、
を行う命令を含む、コンピュータ可読記憶媒体。 - 前記第1のサンプルブロックセクタの前記温度および前記第2のサンプルブロックセクタの前記温度を測定することは、熱電コントローラを使用して、1つ以上の熱電冷却器に出力される電力の上昇の間に生じる、請求項8に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記第1のサンプルブロックセクタの前記温度および前記第2のサンプルブロックセクタの前記温度を測定することは、熱電コントローラを使用して、1つ以上の熱電冷却器に出力される電力の下降の間に生じる、請求項8に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力が下降する速度に基づいて、該1つ以上の熱電冷却器に出力される該電力を調節することをさらに含む、請求項9に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記命令は、以下:
第3のセンサによって、前記サンプルブロックの第3のサンプルブロックセクタの第3の温度を測定することと、
該第3の温度と前記第1の温度との間の温度差および該第3の温度と前記第2の温度との間の温度差を計算することと、
該第1の温度と該第2の温度との間の差、該第3の温度と該第1の温度との間の差、および該第3の温度と該第2の温度との間の差に基づいて、前記第1のサンプルブロックの第1の温度を調節することであって、該調節することは、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力を調節することに基づいている、ことと
を行う命令をさらに含む、請求項9に記載のコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記命令は、
第2の組の1つ以上の熱電冷却器に出力される電力を調節することに基づいて、前記第2のサンプルブロックセクタの第2の温度を調節することであって、該第2の組の1つ以上の熱電冷却器は、該第2のサンプルブロックセクタを加熱または冷却するように構成される、ことを行う命令をさらに含む、請求項9に記載のコンピュータ可読記憶媒体。 - ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行うためのシステムであって、
該システムは、
少なくとも第1のサンプルブロックセクタおよび第2のサンプルブロックセクタを含むサンプルブロックであって、ここで、該第2のサンプルブロックセクタは該第1のサンプルブロックセクタに隣接して位置する、サンプルブロックと、
該サンプルブロックの該第1のサンプルブロックセクタの温度を検出するために構成される第1のセンサと、
該サンプルブロックの該第2のサンプルブロックセクタの温度を検出するために構成される第2のセンサと、
該第1のセンサおよび該第2のセンサと電気的に連絡する熱電コントローラと
を含み、
該熱電コントローラは、
PCR熱プロトコルを介して該第1のサンプルブロックセクタおよび第2のサンプルブロックセクタの各々を循環することであって、ここで、該プロトコルは、2つ以上の温度を含むことと、
該サンプルブロックの該第1のサンプルブロックセクタの該温度を受信することと、
該サンプルブロックの該第2のサンプルブロックセクタの該温度を受信することと、
該第1のサンプルブロックセクタの温度と該第2のサンプルブロックセクタの温度との間の温度差を計算することと、
該PCR熱プロトコルの間に、該第1のサンプルブロックセクタの該温度を調節することであって、該調節することは、該第1のサンプルブロックセクタの温度および該第2のサンプルブロックセクタの温度との間の温度差に基づいており、それによって、該第1のサンプルブロックセクタの温度と該第2のサンプルブロックセクタの温度との間の温度差を最小にすることと
を行うように構成される、システム。 - 前記熱電コントローラは、1つ以上の熱電冷却器に出力される電力の上昇の間に、前記第1のセンサによる前記第1のサンプルブロックセクタの温度および前記第2のセンサによる前記第2のサンプルブロックセクタの温度を受信する、請求項14に記載のシステム。
- 前記熱電コントローラは、1つ以上の熱電冷却器に出力される電力の下降の間に、前記第1のセンサによる前記第1のサンプルブロックセクタの温度および前記第2のセンサによる前記第2のサンプルブロックセクタの温度を受信する、請求項14に記載のシステム。
- 前記熱電コントローラは、前記温度差に加えて、前記1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力が上昇する速度に基づいて、該1つ以上の熱電冷却器に出力される該電力を調節する、請求項15に記載のシステム。
- 前記1つ以上の熱電冷却器に出力される該電力の調節が、さらに該1つ以上の熱電冷却器に出力される前記電力が下降する速度に基づく、請求項15に記載のシステム。
- 前記熱電コントローラは、
第2の組の1つ以上の熱電冷却器に出力される電力を調節することに基づいて、前記第2のサンプルブロックセクタの前記第2の温度を調節するようにさらに構成され、該第2の組の1つ以上の熱電冷却器は、該第2のサンプルブロックセクタを加熱または冷却するように構成される、請求項14に記載のシステム。
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