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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6233819
(24)【登録日】2017年11月2日
(45)【発行日】2017年11月22日
(54)【発明の名称】高速ＰＣＲ加熱のための方法及びシステム
(51)【国際特許分類】
C12Q 1/68 20060101AFI20171113BHJP
C12M 1/00 20060101ALN20171113BHJP
C12N 15/09 20060101ALN20171113BHJP
【ＦＩ】
C12Q1/68 A
!C12M1/00 A
!C12N15/00 A
【請求項の数】12
【外国語出願】
【全頁数】30
(21)【出願番号】特願2016-92817(P2016-92817)
(22)【出願日】2016年5月2日
(62)【分割の表示】特願2013-543884(P2013-543884)の分割
【原出願日】2011年12月16日
(65)【公開番号】特開2016-192965(P2016-192965A)
(43)【公開日】2016年11月17日
【審査請求日】2016年5月31日
(31)【優先権主張番号】61/424,551
(32)【優先日】2010年12月17日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/545,063
(32)【優先日】2011年10月7日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】513151565
【氏名又は名称】ビージェイエス アイピー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100082072
【弁理士】
【氏名又は名称】清原 義博
(72)【発明者】
【氏名】ガンター，イアン
(72)【発明者】
【氏名】ルイス，リチャード
【審査官】
池上 文緒
(56)【参考文献】
【文献】
特表２００５−５３２０４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００５−５０１５７０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｃ１２Ｑ １／６８
Ｃ１２Ｍ １／００−３／００
ＰｕｂＭｅｄ
ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）
ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
生体サンプルを処理する方法であって、該方法は、
（ａ）（ｉ）金属材料を有する基板と、（ｉｉ）前記基板上にコーティングされ、第１のポリマー材料で形成されるバリヤー層と、（ｉｉｉ）前記バリヤー層に密封される１つ以上のウェルを含み、前記第１のポリマー材料と異なる第２のポリマー材料で形成される、モールディングと、（ｉｖ）前記基板と電気接触状態にある前記基板からの突起としての電極と、を備えるマイクロプレートを提供する工程、
（ｂ）前記１つ以上のウェルの溶液中に前記生体サンプルを堆積させる工程、
（ｃ）前記溶液を１つ以上の熱サイクルへ晒すために、前記電極から前記基板を介して電流を導く工程であって、前記１つ以上の熱サイクルは、前記電流の流れが前記基板を通る際に少なくとも約５°Ｃ／秒の加熱または３０秒に１熱サイクルで、前記溶液を加熱する工程を備える、工程を
含み、
前記電極は波形にされることを特徴とする、方法。
（ａ）（ｉ）金属材料を有する基板と、（ｉｉ）前記基板上にコーティングされ、第１のポリマー材料で形成されるバリヤー層と、（ｉｉｉ）前記バリヤー層に密封される１つ以上のウェルを含み、前記第１のポリマー材料と異なる第２のポリマー材料で形成される、モールディングと、（ｉｖ）前記基板と電気接触状態にある前記基板からの突起としての電極と、を備えるマイクロプレートを提供する工程、
（ｂ）前記１つ以上のウェルの溶液中に前記生体サンプルを堆積させる工程、
（ｃ）前記溶液を１つ以上の熱サイクルへ晒すために、前記電極から前記基板を介して電流を導く工程であって、前記１つ以上の熱サイクルは、前記電流の流れが前記基板を通る際に少なくとも約５°Ｃ／秒の加熱または３０秒に１熱サイクルで、前記溶液を加熱する工程を備える、工程を
含み、
前記電極は波形にされることを特徴とする、方法。
【請求項2】
前記電極に、前記電流を供給するバスバーとの電気接触状態をもたらす工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記電極は、前記基板の異なる側に突起として第一の電極と第二の電極を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記溶液は、１分につき少なくとも約２サイクルの速度で、前記１つ以上の加熱サイクルに晒されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記溶液との熱伝達において１つ以上の温度センサーを用いて前記溶液の温度を測定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記１つ以上の温度センサーは、赤外線センサーを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記温度は少なくとも０．０１秒ごとに測定されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項8】
前記マイクロプレートは、複数の熱領域を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記複数の熱領域は９つの領域を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記マイクロプレートは、前記複数の熱領域を提供する、複数の領域に抵抗性のある加熱エレメントからなることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項11】
１つ以上の温度センサーからの１つ以上の温度の測定に基づき、前記複数の熱領域の各々において加熱の量を決定することにより、前記加熱速度を制御する工程
を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項12】
前記電流は、前記マイクロプレートの領域の加熱の制御のための電流経路を通って導かれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
〈相互参照〉本出願は、２０１０年１２月１７日出願の米国仮特許出願第６１／４２４，５５１号、２０１１年１０月７日出願の米国仮特許出願第６１／５４５，０６３号の優先権を主張するものであり、それらは全体的に引用により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
多くの分野において、多様なウェル又は印加したサンプル部位（ｉｍｐｒｅｓｓｅｄ ｓａｍｐｌｅ ｓｉｔｅｓ）を有し得る、支持シートの形態にある試料キャリア（ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｃａｒｒｉｅｒｓ）は、小さなサンプルが加熱され、又は熱により循環させられる様々なプロセスのために使用される。特定の例は、ＤＮＡサンプルを複製するためのポリメラーゼ連鎖反応（大抵はＰＣＲと称される）である。このようなサンプルは、急速で正確な熱循環を必要とし、典型的にマルチウェルブロック内に入れられ、予め設定した繰り返しサイクルにおいて、様々な選択された温度の間で循環される。シートの全体の温度、又はより詳細には各ウェルにおける温度は、出来るだけ均一であることが重要である。
【0003】
サンプルは、典型的には１マイクロ−１と２００マイクロ−１の間の量である液溶体であり、モノリシックプレートの一部であり得る、個々のサンプルチューブ又は複数のサンプルチューブ内に含まれ得る。液体サンプル内で測定され得る温度差は、温度の変化の増加率と共に増加し、実際に利用され得る温度の変化の最大レートを制限し得る。
【0004】
このような試料キャリアを加熱する以前の方法は、取り付けられた加熱デバイスの使用、又は、別々に加熱された流体がキャリアへと、又はその周囲に向けられる間接的な方法に関する。
【0005】
以前の加熱方法は、加熱される必要のある試料キャリアから分離されるヒーターにおいて、熱が生成されるという欠点に悩まされている。このような加熱デバイス及び方法は、ヒーターから試料キャリアのキャリアシートへの熱の移動を伴う熱損失に悩まされている。加えて、試料キャリアからのヒーターの分離は、温度制御ループにおける時間の遅れ、又は「ラグ」を発生させる。故に、加熱エレメント（ｈｅａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）への電力の適用は、ブロックの温度の瞬間的な又はほぼ瞬間的な増加をもたらさない。ヒーターとブロックの間の熱ギャップ又は熱バリヤー（ｔｈｅｒｍａｌ ｇａｐ ｏｒ ｂａｒｒｉｅｒ）の存在は、熱エネルギーがヒーターからブロックへと移動されなければならない場合、ブロックよりも熱いヒーターを必要とする。それ故、ヒーターへの電力の適用の中止が、ブロックの温度の増加を瞬時に止めないという更なる難点が存在する。
【0006】
温度制御ループのラグは、ブロックの温度変化率が増加するにつれて、増加するであろう。このことは、温度制御の不正確さを引き起こし、使用され得る温度の実際の変化率を制限し得る。エレメントはブロックの特定の位置に取り付けられ、エレメントによってもたらされる熱が、それら特定の位置からブロックの塊へと導かれるように、熱の均一性及び更なるラグに関する不正確さは、取り付けられた加熱エレメントが使用される時にもたらされ得る。ブロックの一部から別の部分へと生じる伝熱に関して、ブロックの第１の部分は、他の部分よりも熱くなくてはならない。熱エレメント、特に現在のペルティエ効果デバイスを取り付けることの別の問題は、ブロックと熱デバイスとの間のインターフェースが、含まれる材料の熱膨脹係数における差により、機械的ストレスを受けるであろうということである。熱循環は、熱エレメントの信頼性、及び熱インターフェースの保全性を損なう傾向のある、周期ストレスを引き起こすであろう。
【発明の概要】
【0007】
本発明の１つの態様は、ポリメラーゼ連鎖反応（「ＰＣＲ」）のためのマイクロプレートを提供し、該マイクロプレートは、ＰＣＲサンプルを加熱するための金属材料を含む基板、及び基板に隣接して配置されるバリヤー層を含み、該バリヤー層は、第１のポリマー材料で形成される。マイクロプレートは、ＰＣＲサンプルを保持するための１つ以上のウェルを含み、１つ以上のウェルは、バリヤー層に密封される第２のポリマー材料で形成される。基板は、少なくとも５℃／秒（「複数」）のＰＣＲランプ速度を提供する。１つの実施形態において、ＰＣＲランプ速度（又は加熱速度）は、少なくとも約１０℃／秒である。別の実施形態において、マイクロプレートは、電流の流れが基板を通る際に、サンプルを加熱するように構成される。別の実施形態において、基板は、１０マイクロメーター以下ずつＰＣＲサンプルから分離されるように構成される。別の実施形態において、第２のポリマー材料は、バリヤー層に熱密封される。別の実施形態において、第１のポリマー材料は、第２のポリマー材料に化学的に適合性がある。別の実施形態において、金属材料はアルミニウム合金を含む。別の実施形態において、基板は、電流の流れが基板を通る際に熱を発生させるためのものである。別の実施形態において、基板は、約５℃／ｓと１５℃／ｓとの間の速度で、１以上のウェルにおけるサンプルの温度を増加させるためのものである。別の実施形態において、金属材料は、約２ｘ１０−８オーム−ｍと８ｘ１０−８オーム−ｍの間の抵抗率を有する。別の実施形態において、１つ以上のウェルは、少なくとも２４のウェルを含む。別の実施形態において、１つ以上のウェルは、少なくとも９６のウェルを含む。
【0008】
本発明の別の態様は、ＰＣＲのためのマイクロプレートを提供し、該マイクロプレートは、ＰＣＲサンプルを加熱するための金属材料を含む基板、及び基板に隣接して配置されるコーティング層を含み、該コーティング層は、第１のポリマー材料で構成される。マイクロプレートは、ＰＣＲサンプルを含有するため、コーティング層に密封される第２のポリマー層で形成される。金属基板は、＋／−０．２℃のウェル間の熱の均一性を提供し、又は、外部加熱エレメント又はペルティエ加熱ブロックが無くても優れた熱の均一性を提供する。
【0009】
本発明の別の態様は、ＰＣＲのためのマイクロプレートを提供し、該マイクロプレートは、ＰＣＲサンプルを加熱するための金属材料を含む基板、及び基板に隣接して配置されるコーティング層を含み、該コーティング層は、第１のポリマー材料で構成される。マイクロプレートは、ＰＣＲサンプルを含むための１つ以上のウェルを含み、１つ以上のウェルは、コーティング層に密封される第２のポリマー材料で形成される。基板は、１分につき少なくとも約１のＰＣＲサイクルを許容するのに十分な加熱効率を提供し、該ＰＣＲサイクルは、全サイクルについての蛍光の測定を含む。１つの実施形態において、基板は、１分につき少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０のＰＣＲサイクルを許容するのに十分な加熱効率を提供する。別の実施形態において、基板はアルミニウム合金を含む。別の実施形態において、基板はアルミニウムを含む。別の実施形態において、マイクロプレートは約１ミリメートル（「ｍｍ」）未満の厚みを有する。別の実施形態において、マイクロプレートは約０．５ｍｍ未満の厚みを有する。別の実施形態において、コーティング層は約１０マイクロメーター（「ミクロン」）未満の厚みを有する。別の実施形態において、マイクロプレートは更に、コーティング層に対向する基板の側面に、赤外線放射標準化層（ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒａｄｉａｔｉｏｎ−ｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇ ｌａｙｅｒ）の一層を含む。別の実施形態において、放射標準化層は、５ミクロン未満の厚みを有する。
【0010】
本発明の別の態様は、ＰＣＲに使用するための使い捨てサンプルホルダーを提供し、使い捨てサンプルホルダーは、第１のポリマー材料でコーティングされるアルミニウム基板、及び第１のポリマー材料に熱密封される複数のウェルを含み、複数のウェルは、第１のポリマー材料に適合性のある第２のポリマー材料で形成される。
【0011】
本発明の別の態様は、使い捨てサンプルホルダーの複数のウェルに熱を提供するためのアルミニウム含有基板を有する、ＰＣＲに使用するための使い捨てサンプルホルダーを提供し、使い捨てサンプルホルダーは、約３０ｇ未満又はそれに等しい重量を有する。１つの実施形態において、使い捨てサンプルホルダーは、約２０ｇ未満又はそれに等しい重量を有する。別の実施形態において、使い捨てサンプルホルダーは、約１５ｇ未満又はそれに等しい重量を有する。別の実施形態において、使い捨てサンプルホルダーは、約１０ｇ未満又はそれに等しい重量を有する。別の実施形態において、使い捨てサンプルホルダーは、約５ｇ未満又はそれに等しい重量を有する。
【0012】
本発明の別の態様は、ＰＣＲに使用するための低コストのサンプルホルダーを提供し、該ホルダーは、約２．７ｇ／ｃｍ３と３．０ｇ／ｃｍ３の間の密度を有する金属材料で形成される基板を含む。基板は、約５℃／ｓと１５℃／ｓとの間の加熱速度で低コストのサンプルホルダーの１つ以上のウェルに熱を提供するように構成される。１つの実施形態において、基板はアルミニウムを含む。別の実施形態において、低コストのサンプルホルダーは更に、基板上に第１のポリマー材料で形成されたバリヤー層を含む。別の実施形態において、１つ以上のウェルは、第１のポリマー材料に接合される第２のポリマー材料で形成される。
【0013】
本発明の別の態様は、ＰＣＲのためのマイクロプレートを提供し、該マイクロプレートは、ペルティエ加熱デバイス、及びペルティエ加熱デバイスに隣接した基板を含み、該基板は、ＰＣＲサンプルを加熱するための金属材料を含む。マイクロプレートは更に、基板に隣接したバリヤー層を含み、該バリヤー層は、第１のポリマー材料で形成される。１つ以上のウェルは基板に隣接して配置され、１つ以上のウェルはＰＣＲサンプルを含む。１つ以上のウェルは、バリヤー層に密封された第２のポリマー材料で形成される。別の実施形態において、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料とは異なる。別の実施形態において、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料と同じである。別の実施形態において、基板は、少なくとも５℃／秒のＰＣＲランプ速度を提供する。別の実施形態において、基板は、少なくとも１０℃／秒のＰＣＲランプ速度を提供する。
【0014】
本発明の別の態様は、ＰＣＲのためのマイクロプレートを提供し、該マイクロプレートは、ＰＣＲサンプルを加熱するための金属材料を含む基板、及び基板に隣接したバリヤー層を含み、該バリヤー層は、第１のポリマー材料で形成される。マイクロプレートは更に、基板に隣接したバリヤー層を含み、１つ以上のウェルはＰＣＲサンプルを含むためのものである。１つ以上のウェルは、バリヤー層に密封された第２のポリマー材料で形成される。マイクロプレートは、基板の１以上の波形面上の１以上の電気接触部（例えば、バスバー）との電気接触を生じるように構成される。１つの実施形態において、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料と異なる。別の実施形態において、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料と同じである。別の実施形態において、１つ以上の波形面は、基板の指状突起（本明細書では「指」でもある）に配置される。別の実施形態において、１つ以上の波形面は指から形成される。別の実施形態において、基板は、少なくとも５℃／秒のＰＣＲランプ速度を提供する。別の実施形態において、基板は、少なくとも１０℃／秒のＰＣＲランプ速度を提供する。
【0015】
本発明の別の態様は、ＰＣＲのためのマイクロプレートを提供し、該マイクロプレートは、加熱デバイス、及び加熱デバイスに隣接した基板を含み、該基板は、電流が基板を通って流れる際にＰＣＲサンプルを加熱するための金属材料を含む。マイクロプレートは更に、基板に隣接したバリヤー層を含み、該バリヤー層は第１のポリマー材料で形成される。１つ以上のウェルは基板に隣接して配置され、１つ以上のウェルはＰＣＲサンプルを含む。１つ以上のウェルは、バリヤー層に密封された（例えば、熱密封された、固定された）第２のポリマー材料で形成される。１つの実施形態において、加熱デバイスは、ペルティエ加熱デバイス又は加熱クランプである。別の実施形態において、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料と異なる。別の実施形態において、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料と同じである。
【0016】
本発明の別の態様は、ＰＣＲを実行するための方法を提供し、ここで、ＰＣＲからのデータ及びデータを処理するための指示は、取り外し可能な装置上に置かれる。１つの実施形態において、制御の指示と分析の指示の両方は、ユーザーが実験を進行し、ＰＣＲを実行するために使用されるサーマルサイクラーからの結果を別々に分析できるようにする、取り外し可能な装置において提供される。別の実施形態において、取り外し可能な装置は、ユニバーサルシリアルバスデバイスである。別の実施形態において、取り外し可能な装置は、取り外し可能なメモリーディスクである。別の実施形態において、取り外し可能な装置は、コンパクトフラッシュ（登録商標）、シリアルＡＴＡインターフェース（ｓｅｒｉａｌ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、又はＰＣメモリーカード国際協会のインターフェースである。別の実施形態において、取り外し可能な装置への指示は、取り外し可能な装置に相互作用するハードウェアのタイプの識別を可能にし、ハードウェア上でＰＣＲを実行するための予め決定した命令及び／又は指示を提供する。
【0017】
別の態様は、ＰＣＲを実行するためのシステムを提供し、該システムは、マイクロプレート又はサンプルホルダー、及び、上記又は本明細書の他の場所において単独で又は組み合わせて記載されるようなマイクロプレート又はサンプルホルダーに、電気的にかみ合う複数のバスバーを含む。マイクロプレート又はサンプルホルダーは、複数のバスバーとの電気伝達状態にあり、及び複数のバスバーから取り外し可能である。システムは更に、マイクロプレート又はサンプルホルダーに電流を加えるための電流適用装置を含む。１つの実施形態において、マイクロプレート又はサンプルホルダーは、複数のバスバーとのオーム性接触状態にある。別の実施形態において、マイクロプレート又はサンプルホルダーは、バスバーと電気伝達（又は電気接触）状態にある指状突起を含む。別の実施形態において、指状突起は、しわを含む表面を有する。別の実施形態において、システムは更に、マイクロプレート又はサンプルホルダーの温度を測定するための、赤外線センサーなどの温度センサーを含む。別の実施形態において、システムは更に、複数の熱領域におけるマイクロプレート又はサンプルホルダーの温度を測定するための、複数の温度センサーを含む。別の実施形態において、システムは、９つの熱領域におけるマイクロプレート又はサンプルホルダーの温度を測定するための、少なくとも９つのセンサーを含む。別の実施形態において、複数の温度センサーは連続温度測定を提供する。別の実施形態において、マイクロプレート又はサンプルホルダーにわたる温度の変動は、約０．５℃未満である。
【0018】
本発明の別の態様は、ＰＣＲを実行するための方法を提供し、該方法は、単独又は組み合わせて、上記或いは本明細書の他の場所におけるようなマイクロプレート又はサンプルホルダーを提供する工程、及びサンプル上でＰＣＲを実行する工程を含む。ＰＣＲ中、サンプルは、少なくとも約５℃／秒のランプ速度にて加熱される。１つの実施形態において、方法はさらに、ＰＣＲを行う前にマイクロプレート又はサンプルホルダーにサンプルを提供する工程を含む。１つの実施形態において、ＰＣＲ中、サンプルは少なくとも約０．１℃／秒のランプ速度にて加熱される。別の実施形態において、ＰＣＲ中、サンプルは少なくとも約０．５℃／秒のランプ速度にて加熱される。別の実施形態において、ＰＣＲ中、サンプルは少なくとも約１℃／秒のランプ速度にて加熱される。別の実施形態において、ＰＣＲ中、サンプルは少なくとも約５℃／秒のランプ速度にて加熱される。別の実施形態において、ＰＣＲ中、サンプルは少なくとも約１０℃／秒のランプ速度にて加熱される。別の実施形態において、ＰＣＲ中、サンプルは少なくとも約１５℃／秒のランプ速度にて加熱される。
【0019】
本発明の別の態様は、ＰＣＲを行うための方法を提供し、該方法は、単独で又は組み合わせて、上記或いは本明細書の他の場所におけるようなマイクロプレート又はサンプルホルダーを提供する工程、及びサンプル上でＰＣＲを行う工程を含む。ＰＣＲ中、マイクロプレート又はサンプルホルダーは、外部加熱エレメント又はペルティエ加熱デバイスなしで、少なくとも約＋／−０．２℃のウェル間の熱の均一性を有する。１つの実施形態において、方法は更に、ＰＣＲを行う前にマイクロプレート又はサンプルホルダーにサンプルを提供する工程を含む。
【0020】
本発明の別の態様は、ＰＣＲを行うための方法を提供し、該方法は、単独で又は組み合わせて、上記或いは本明細書の他の場所におけるようなマイクロプレート又はサンプルホルダーを提供する工程、及び１分につき少なくとも０．１のＰＣＲサイクルの速度で、サンプル上でＰＣＲを行う工程を含む。１つの実施形態において、方法は更に、ＰＣＲを行う前にマイクロプレート又はサンプルホルダーにサンプルを提供する工程を含む。別の実施形態において、ＰＣＲは、１分につき少なくとも約１のＰＣＲサイクルの速度で、サンプル上で行われる。別の実施形態において、ＰＣＲは、１分につき少なくとも約２のＰＣＲサイクルの速度で、サンプル上で行われる。別の実施形態において、ＰＣＲは、１分につき少なくとも約３のＰＣＲサイクルの速度で、サンプル上で行われる。別の実施形態において、ＰＲは、１分につき少なくとも約６のＰＣＲサイクルの速度で、サンプル上で行われる。別の実施形態において、方法は更に、個々のＰＣＲサイクルにおいて蛍光測定を行う工程を含む。別の実施形態において、ＰＣＲ中、マイクロプレート又はサンプルホルダーは、外部加熱エレメント又はペルティエ加熱デバイスなしで、少なくとも約＋／−０．２℃のウェル間の熱の均一性を有する。別の実施形態において、ＰＣＲ中、サンプルは、少なくとも約０．１℃／秒のランプ速度で加熱される。別の実施形態において、ＰＣＲ中、サンプルは、少なくとも約０．５℃／秒のランプ速度で加熱される。別の実施形態において、ＰＣＲ中、サンプルは、少なくとも約１℃／秒のランプ速度で加熱される。別の実施形態において、ＰＣＲ中、サンプルは、少なくとも約５℃／秒のランプ速度で加熱される。別の実施形態において、ＰＣＲ中、サンプルは少なくとも約１０℃／秒のランプ速度で加熱される。別の実施形態において、ＰＣＲ中、サンプルは少なくとも約１５℃／秒のランプ速度で加熱される。
【0021】
本開示の更なる態様及び利点は、以下の詳細な説明から当業者に容易に明白となり、ここで、本開示の例示的な実施形態のみが、示され、記載される。理解されるように、本開示は、他の及び異なる実施形態を可能にし、及びその様々な詳細は、全て開示から逸脱することなく、様々な明白な点における修正を可能にする。従って、図面及び記載は、自然に例示されるものとして見なされるべきであり、限定的なものとして見なされるべきではない。
【0022】
〈引用による組み込み〉この明細書において言及される全ての出版物、特許、及び特許出願は、個々の出版物、特許、又は特許出願が引用により組み込まれるべきものと具体的に及び個々に示されていたかのように同じ程度まで、引用により本明細書に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
本発明の新たな特徴は、添付の請求項における新規な特徴について説明される。本発明の特徴および利点に対するよりよい理解は、本発明の原理が利用される実施形態、およびそれに付随する図面を説明する、後述の詳細な説明を参照することによって、得られるであろう。【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明の好ましい実施形態が本明細書に示され且つ記載されてきた一方で、このような実施形態はほんの一例として提供されることが、当業者にとって明らかになるであろう。多数の変更、変化、及び置換は現在、本発明から逸脱することなく、当業者によって想到されるだろう。本明細書に記載される本発明の実施形態の様々な代替案が、本発明を実行する際に利用され得ることを理解されたい。
【0025】
実施形態において、マイクロプレートアセンブリ（本明細書においては「マイクロプレート」でもある）は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）のため提供される。本発明の実施形態のマイクロプレートは、ＰＣＲ中の素早い且つ正確な熱制御のような、現在のＰＣＲシステムの様々な利点を提供し得る。幾つかの実施形態において、マイクロプレートは、サイクルごとの蛍光測定により、１分につき６のＰＣＲサイクルまで、及びそれより多いサイクルで提供される。別の実施形態において、マイクロプレートは、約１０℃／秒の平均加熱ランプ速度を有するように提供される。別の実施形態において、マイクロプレートは、熱の均一性の能動的制御を有するように、＋／−０．２℃又はそれより優れた温度内で熱制御を作りだすように提供される。
【0026】
幾つかの実施形態において、マイクロプレートは消耗可能でもよい。別の実施形態において、マイクロプレートは再利用可能でもよい。別の実施形態において、マイクロプレートは再使用可能でもよい。別の実施形態において、マイクロプレートは生物分解性でもよい。別の実施形態において、マイクロプレートは消耗不可能でもよい。
【0027】
〈ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）のためのマイクロプレート〉本発明の態様は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）のためのマイクロプレートを提供する。実施形態において、マイクロプレートは、ＰＣＲサンプルを加熱するための金属材料及びバリヤー層を含む基板を含み、バリヤー層は、第１のポリマー材料で形成される。マイクロプレートは更に、ＰＣＲサンプルを含むための１つ以上のウェルを含み、１つ以上のウェルは、バリヤー層に密封された第２のポリマー材料で形成される。幾つかの場合において、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料と異なる。一例において、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料とは異なるガラス転移温度を有する。他の場合において、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料と同じである。一例において、第１のポリマー材料は、第２のポリマー材料と同じ、又はほぼ同じガラス転移温度を有する。
【0028】
幾つかの実施形態において、基板は、少なくとも約１℃／秒、約２℃／秒、約３℃／秒、約４℃／秒、約５℃／秒、約６℃／秒、約７℃／秒、約８℃／秒、約９℃／秒、約１０℃／秒、約１１℃／秒、約１２℃／秒、約１３℃／秒、約１４℃／秒、約１５℃／秒、約１６℃／秒、約１７℃／秒、約１８℃／秒、約１９℃／秒、約２０℃／秒、約２５℃／秒、約３０℃／秒、約３５℃／秒、約４０℃／秒、約４５℃／秒、約５０℃／秒、又はそれ以上のＰＣＲランプ速度（又は加熱速度）を提供する。
【0029】
幾つかの実施形態において、ＰＣＲサンプルの加熱は、基板に電流を流すことにより達成され得る。別の実施形態において、ＰＣＲサンプルの加熱は、直流（ＤＣ）を基板に流すことにより達成され得る。別の実施形態において、ＰＣＲサンプルの加熱は、交流（ＡＣ）を基板に流すことにより達成され得る。
【0030】
幾つかの実施形態において、基板は、１マイクロメーター（「ミクロン」）以下、２ミクロン以下、３ミクロン以下、４ミクロン以下、５ミクロン以下、６ミクロン以下、７ミクロン以下、８ミクロン以下、９ミクロン以下、１０ミクロン以下、１１ミクロン以下、１２ミクロン以下、１３ミクロン以下、１４ミクロン以下、１５ミクロン以下、１６ミクロン以下、１７ミクロン以下、１８ミクロン以下、１９ミクロン以下、又は２０ミクロン以下ずつ、ＰＣＲサンプルから分離される。他の実施形態において、基板は、少なくとも約０．１ミクロン、１ミクロン、２ミクロン、３ミクロン、４ミクロン、５ミクロン、１０ミクロン、１５ミクロン、２０ミクロン、３０ミクロン、４０ミクロン、５０ミクロン、１００ミクロン、５００ミクロン、１０００ミクロン、５０００ミクロン、１００００ミクロン、又はそれ以上ずつ、ＰＣＲサンプルから分離される。
【0031】
幾つかの実施形態において、第２のポリマー材料は、バリヤー層に熱密封される。別の実施形態において、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料と化学的に適合性がある。別の実施形態において、金属材料はアルミニウム又はアルミニウム合金を含む。
【0032】
幾つかの実施形態において、基板は、電流が基板を流れる際に熱を発生するためのものである。別の実施形態において、基板は、直流（ＤＣ）が基板を流れる際に熱を発生させるためのものである。別の実施形態において、基板は、交流（ＡＣ）が基板を流れる際に熱を発生させるためのものである。
【0033】
幾つかの実施形態において、基板は、約１℃／秒と３５℃／秒との間、約３℃／秒と２５℃／秒との間、又は約５℃／秒と１５℃／秒との間の速度で、１以上のウェルにおけるサンプルの温度を上げるためのものである。
【0034】
幾つかの実施形態において、基板は、ＰＣＲサンプルを加熱するための金属材料を含む。金属材料は、約５ｘ１０−９オーム−ｍと１ｘ１０−６オーム−ｍとの間、約１ｘ１０−８オーム−ｍと１ｘ１０−７オーム−ｍとの間、又は約２ｘ１０−８オーム−ｍと８ｘ１０−８オーム−ｍとの間の低効率を有し得る。
【0035】
幾つかの実施形態において、マイクロプレートは１つ以上のウェルを含み得る。幾つかの場合において、マイクロプレートは、１つのウェル、２つのウェル、３つのウェル、４つのウェル、５つのウェル、６つのウェル、７つのウェル、８つのウェル、９つのウェル、１０のウェル、１１のウェル、１２のウェル、１３のウェル、１４のウェル、１５のウェル、１６のウェル、１７のウェル、１８のウェル、１９のウェル、２０のウェル、２１のウェル、２２のウェル、２３のウェル、２４のウェル、２５のウェル、２６のウェル、２７のウェル、２８のウェル、２９のウェル、３０のウェル、３１のウェル、３２のウェル、３３のウェル、３４のウェル、３５のウェル、３６のウェル、３７のウェル、３８のウェル、３９のウェル、４０のウェル、４１のウェル、４２のウェル、４３のウェル、４４のウェル、４５のウェル、４６のウェル、４７のウェル、４８のウェル、４９のウェル、５０のウェル、５１のウェル、５２のウェル、５３のウェル、５４のウェル、５５のウェル、５６のウェル、５７のウェル、５８のウェル、５９のウェル、６０のウェル、６１のウェル、６２のウェル、６３のウェル、６４のウェル、６５のウェル、６６のウェル、６７のウェル、６８のウェル、６９のウェル、７０のウェル、７１のウェル、７２のウェル、７３のウェル、７４のウェル、７５のウェル、７６のウェル、７７のウェル、７８のウェル、７９のウェル、８０のウェル、８１のウェル、８２のウェル、８３のウェル、８４のウェル、８５のウェル、８６のウェル、８７のウェル、８８のウェル、８９のウェル、９０のウェル、９１のウェル、９２のウェル、９３のウェル、９４のウェル、９５のウェル、９６のウェル、９７のウェル、９８のウェル、９９のウェル、１００のウェル、１０１のウェル、１０２のウェル、１０３のウェル、１０４のウェル、１０５のウェル、１０６のウェル、１０７のウェル、１０８のウェル、１０９のウェル、１１０のウェル、１１１のウェル、１１２のウェル、１１３のウェル、１１４のウェル、１１５のウェル、１１６のウェル、１１７のウェル、１１８のウェル、１１９のウェル、１２０のウェル、１２１のウェル、１２２のウェル、１２３のウェル、１２４のウェル、１２５のウェル、１２６のウェル、１２７のウェル、１２８のウェル、１２９のウェル、１３０のウェル、又はそれ以上のウェルを含み得る。幾つかの実施形態において、マイクロプレートは、１以上、５以上、１０以上、１５以上、２０以上、２５以上、３０以上、３５以上、４０以上、４５以上、５０以上、６０以上、７０以上、８０以上、９０以上、１００以上、１１０以上、１２０以上、１３０以上、１４０以上、１５０以上、２００以上、３００以上、４００以上、５００以上、１０００以上、又はそれ以上のウェルを含み得る。
【0036】
１つの実施形態において、マイクロプレートは２４のウェルを含み得る。別の実施形態において、マイクロプレートは４８のウェルを含み得る。別の実施形態において、マイクロプレートは５４のウェルを含み得る。別の実施形態において、マイクロプレートは７２のウェルを含み得る。別の実施形態において、マイクロプレートは９６のウェルを含み得る。マイクロプレートは、使い捨て及び／又は再利用可能である。
【0037】
幾つかの実施形態において、マイクロプレートは２４のウェルを含み、各ウェルは、５マイクロリットル（μｌ）と４０μｌとの間の容積を有し、９６のウェルを含む場合、各ウェルは約０．５μｌと５μｌとの間の容積を有する。
【0038】
他の実施形態において、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）のためのマイクロプレートは、ＰＣＲサンプルを加熱するための金属材料を含む基板を含み、コーティング層（本明細書において「バリヤー層」でもある）は基板の上に配置され、該コーティング層は第１のポリマー材料で形成され；及び１つ以上のウェルは、ＰＣＲサンプルを含むため、コーティング層に密封される第２のポリマー材料で形成される。幾つかの実施形態において、金属基板は、外部加熱エレメント又はペルティエ加熱ブロックを必要とすること無く、＋／−１℃又はそれより優れた、＋／−０．５℃又はそれより優れた、或いは＋／−０．２℃又はそれより優れた、ウェル間の熱の均一性を提供する。
【0039】
他の実施形態において、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）のためのマイクロプレートは、ＰＣＲサンプルを加熱するための金属材料を含む基板を含み；コーティング層は基板の上に配置され、該コーティング層は第１のポリマー材料で形成され；及び１つ以上のウェルはＰＣＲサンプルを含むためのものであり、１つ以上のウェルは、コーティング層に密封される第２のポリマー材料で形成される。幾つかの実施形態において、金属基板は、全てのサイクルについての蛍光測定を含む、１分につき少なくとも１のＰＣＲサイクル、１分につき少なくとも２のＰＣＲサイクル、１分につき少なくとも３のＰＣＲサイクル、１分につき少なくとも４のＰＣＲサイクル、１分につき少なくとも５のＰＣＲサイクル、１分につき少なくとも６のＰＣＲサイクル、１分につき少なくとも７のＰＣＲサイクル、１分につき少なくとも８のＰＣＲサイクル、１分につき少なくとも９のＰＣＲサイクル、又は１分につき少なくとも１０のＰＣＲサイクルを許容するのに十分な加熱効率を提供する。
【0040】
幾つかの実施形態において、マイクロプレートは更に、接触層に対向する基板の側面にて、赤外線放射（ＩＲ）標準化材料の層を含む。ＩＲ標準化層は、ＩＲ放射率を増加するのに役立ち、それにより、ＰＣＲ中にマイクロプレートと１つ以上のウェルの、より効果的な熱調節を提供する。別の実施形態において、マイクロプレートは、コーティング層に対向する基板の側面にて、ＩＲ標準化材料の層を含み得る。幾つかの実施形態において、ＩＲ標準化層は、約１０マイクロメーター（「ミクロン」）未満、約５ミクロン未満、約１ミクロン未満、約０．５ミクロン未満、又は約０．１ミクロン未満、の厚みを有し得る。
【0041】
幾つかの実施形態において、マイクロプレートは、約０．１ｍｍ未満、約０．２ｍｍ未満、約０．３ｍｍ未満、約０．４ｍｍ未満、約０．５ｍｍ未満、約０．６ｍｍ未満、約０．７ｍｍ未満、約０．８ｍｍ未満、約０．９ｍｍ未満、又は約１ｍｍ未満の厚みを有し得る。別の実施形態において、マイクロプレートは、約０．１ｍｍと１００ｍｍとの間、約０．２ｍｍと２０ｍｍとの間、約０．３と１０ｍｍとの間、又は約０．４ｍｍと０．６ｍｍとの間の厚みを有し得る。
【0042】
幾つかの実施形態において、コーティング層は、約１０マイクロメーター（「ミクロン」）未満、約５ミクロン未満、約１ミクロン未満、約０．５ミクロン未満、又は約０．１ミクロン未満の厚みを有し得る。
【0043】
本発明の別の態様は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）に使用するための、使い捨てサンプルホルダーを提供する。幾つかの場合における使い捨てサンプルホルダーは、ポリマー材料、金属材料（例えば、アルミニウム）、又は複合材料などの再利用可能な材料で形成される。
【0044】
幾つかの実施形態において、使い捨てサンプルホルダーは、第１のポリマー材料でコーティングされるアルミニウム基板、及び第１のポリマー材料に熱密封される複数のウェルを含む。複数のウェルは、第１のポリマー材料に適合性のある第２のポリマー材料で形成され得る。
【0045】
幾つかの場合において、使い捨てサンプルホルダーは、使い捨てサンプルホルダーの複数のウェルに熱を提供する為、アルミニウム含有の基板を含む。使い捨てサンプルホルダーは、約１００ｇ、９０ｇ、８０ｇ、７０ｇ、６０ｇ、５０ｇ、４０ｇ、３０ｇ、２０ｇ、１５ｇ、１０ｇ、５ｇ、４ｇ、３ｇ、２ｇ、１ｇ、又はそれより低い重量未満の、又はそれに等しい重量を有し得る。幾つかの実施形態において、使い捨てサンプルホルダーは一回のみ使用のサンプルホルダーである。
【0046】
本発明の別の態様は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）に使用するための低コストのサンプルホルダーを提供する。低コストのサンプルホルダーは、約２．０ｇ／ｃｍ３と４．０ｇ／ｃｍ３との間、又は２．７ｇ／ｃｍ３と３．０ｇ／ｃｍ３との間の密度を有する金属材料で形成される。基板は、約１℃／ｓと３０℃／ｓとの間、又は５℃／ｓと１５℃／ｓとの間の加熱速度で、低コストのサンプルホルダーの１つ以上のウェルに熱を提供するように構成され得る。幾つかの実施形態において、基板はアルミニウムを含む。幾つかの状況において、低コストのサンプルホルダーは更に、基板の上に第１のポリマー材料で形成されるバリヤー層を含む。低コストのサンプルホルダーの１つ以上のウェルは、第１のポリマー材料に接続される第２のポリマー材料で形成され得る。
【0047】
図１は、本発明の実施形態に従った、マイクロプレート（１００）の概略断面側面図である。マイクロプレート（１００）は、ポリプロピレンなどのポリマー材料で形成される１つ以上のチューブを含むモールディング（１０２）の中に、複数のウェル（１０１）（又はウェル状構造）を含む。チューブは、金属プレート（１０３）の表面に取り付けられる。幾つかの実施形態において、モールディング（１０２）のチューブの材料に適合性があり得るポリマー材料で形成されるコーティング層（又はバリヤー層）（１０４）の助けにより、チューブは、金属プレート（１０３）の表面に取り付けられる。金属プレートは、電気的に抵抗性のある材料で形成され得る。幾つかの実施形態において、金属プレートは、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され得る。図１のマイクロプレートは、ウェルの各々に配置されるアッセイ（１０５）を有する。
【0048】
幾つかの場合において、モールディング（１０２）は、単体のポリマー材料で形成され得る。モールディング（１０２）は、幾つかの場合において、射出成形により形成される。幾つかの状況において、モールディング（１０２）は、（溶接又は接着剤の助けなどにより）互いに取り付けられる複数のピースで形成される。
【0049】
図１を引き続き参照すると、ウェル（１０１）は、少なくとも部分的にポリマー材料で形成されるモールディング（１０２）の側壁により、少なくとも部分的に画成される。モールディング（１０２）は、金属プレート（１０３）に対するモールディングレスティング（ｍｏｕｌｄｉｎｇ ｒｅｓｔｉｎｇ）の底面を有し得る。これは、ウェルの各々に効果的な熱制御を提供し得る。
【0050】
幾つかの実施形態において、モールディング（１０２）は、接着剤などの結合材の助けにより金属プレート（１０３）に固定され得る。他の実施形態において、モールディング（１０２）は、クランプ又はファスナー（図示せず）の助けにより、金属プレート（１０３）に固定される。
【0051】
〈マイクロプレートの加熱〉本発明の別の態様は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）加熱のためのウェルを有するマイクロプレート（又は消耗品）を提供する。幾つかの実施形態において、消耗品は、電流がマイクロプレートを流れることにより加熱され得る。マイクロプレートは、予め決定した期間、加熱され得る。加熱を含むサンプル処理は、コンピューターシステムの記憶場所に保管される機械読み込み可能な指示を実施するための１つ以上のプロセッサーを有する、コンピューターシステムにより調節され得る。
【0052】
熱は、電流が図１のマイクロプレートを流れることにより生成され得る。幾つかの場合において、加熱は、抵抗加熱法である。加熱又は冷却の速度は、マイクロプレートの少なくとも１部を通る電流を変動すること、又はマイクロプレートにわたり適用される電位を変動することにより、調整され得る。
【0053】
幾つかの実施形態において、使い捨てマイクロプレート（本明細書において「消耗品」でもある）は、金属プレートに取り付けられるポリマーモールディングを伴う塗装金属プレートを含み得る。金属プレートは、モールディングに適合性のあるポリマー材料によりコーティングされ得る。ポリマーモールディングは、ポリマー材料で形成され得る。消耗品は、それ自体において、加熱エレメントであってもよい。消耗品は、電流が金属プレートを通ることにより直接加熱され得る。消耗品は、プレートに密に接触し、ポリマーの層によりプレートから分離される液体サンプル又はアッセイを含み、その結果、サンプルへの、及びサンプルからの熱伝達は早く、制御可能である。幾つかの実施形態において、ポリマーの層は、１０ミクロンの厚み、又は本明細書で提供される他の厚み（上記を参照）を有し得る。
【0054】
幾つかの実施形態において、消耗品は、異なる可能な電力伝達路の数に沿って、電流を消耗品に通すことにより、加熱され得る。別の実施形態において、プレートの端部にある接触指は、バスバーのシステムに接続される。これらバスバーは、４つの変圧器の単回転二次巻線である。消耗品は、バスバーの上にある（又はそれとの電気接触状態にある）ように構成される。幾つかの実施形態において、消耗品はバスバーから取り外し可能である。別の実施形態において、記載された消耗品に類似する幾何学的形状の固定プレートは、バスバーに永続的に取り付けられる。
【0055】
幾つかの実施形態において、各変圧器に対する低電流の一次的動因は、トライアック装置の位相角のトリガーを使用して、比例して制御される。また、一対の一次巻線を使用することで、各変圧器に対する駆動の相対的な位相は、制御され得る。
【0056】
幾つかの実施形態において、プレートを通る電流は高く、プレートに適用される電圧は低い。幾つかの実施形態において、プレートを通る電流は、変圧器につき約５０Ａ、１００Ａ、１５０Ａ、２００Ａ、３００Ａ、４００Ａ、５００Ａ、６００Ａ、７００Ａ、８００Ａ、９００Ａ、又は１０００Ａまでである。別の実施形態において、プレートに適用される電圧は、約０．１Ｖと１Ｖとの間、又は約０．２５Ｖと０．５Ｖとの間である。
【0057】
幾つかの実施形態において、低い電圧及び低いプレート抵抗で操作するため、取り外し可能なプレートと固定されたバスバーとの間の接触は、重要である。別の実施形態において、プレートは、電気ボールねじにより作動されるマスターシリンダーによって駆動する、６つの小型水撃ラムを使用して、バスバー上の金メッキ接点に固定される。ラムは、各々約２０００ニュートン（Ｎ）の力を及ぼし、それは、金属の表面に典型的に見出される酸化被膜を分裂して、プレートとバスバーとの間の非常に低い抵抗性の接触を作るために、アルミニウムの十分な変形をもたらす。
【0058】
マイクロプレートは、Ｎ行Ｍ列のウェルを含み、ここで「Ｎ」と「Ｍ」は、零より大きな整数である。幾つかの場合において、Ｎは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、又はそれ以上であり、Ｍは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、又はそれ以上である。行は、列に対して直角であり得、又は、列に対して０度より大きい、及び９０度未満の角度で、列に対して角をなして配置され得る。例えば、行は、カラムに対して４５度の角度で、角をなして配置される。
【0059】
例えば、マイクロプレートは、３行３列（３ｘ３）のウェル、又は合計で９のウェルを含み得る。別の例として、マイクロプレートは、３ｘ３、４ｘ６、６ｘ４、９ｘ６、６ｘ９のウェルを含み得る。図１０は、６行９列のウェル（１００１）、又は合計５４のウェルを有するマイクロプレート（１０００）を示す。ウェルはポリマー材料で形成され、金属材料（例えば、アルミニウム）で形成される基板（１００２）に隣接して配置される。基板（１００２）は、複数の指（又は指状突起）（１００３）を含む。各指（１００３）は、頂部表面（ウェル（１００１）に面する）及び底部表面を有する。指（１００３）の各々の頂部表面は、頂部表面上のしわを定義する波模様を有する。指（１００３）の各々の底部表面（図示せず）は、しわを定義する波模様を有し得る。指の頂部表面及び底部表面の少なくとも一部は、ＰＣＲ中に電流がマイクロプレート（１０００）を流れるのを促進するため、バスバーに接触するように構成される。
【0060】
幾つかの実施形態において、しわは、約０．１マイクロメーター（「ミクロン」）と１センチメートルとの間、又は１ミクロンと１０ミリメートル（「ｍｍ」）との間の波形を有する。他の実施形態において、しわは、少なくとも約０．１ミクロン、１ミクロン、１０ミクロン、１００ミクロン、１ｍｍ、１０ｍｍ、又は１００ｍｍの波形を有する。
【0061】
幾つかの実施形態において、マイクロプレートは、基板に隣接した複数のウェルを含む。基板はアルミニウムなどの金属材料で形成され、複数のウェルは、ポリマーマトリクスによって少なくとも部分的に画成される。幾つかの場合において、ポリマーマトリクスは各個別のウェルを画成する。他の場合において、ポリマーマトリクスは、ウェルの１つ以上の側壁を画成するが、ウェルの底部は、基板により画成される。幾つかの場合において、ウェルの底部は、基板に隣接したポリマー材料の層を含む。
【0062】
マイクロプレートは、電流がマイクロプレートを通るのを促進するためのシステムのバスバーと、マイクロプレートが電気伝達することを可能にするための、指状突起（図１０を参照）を含む。幾つかの場合において、マイクロプレートと複数のバスバーとの間の抵抗性は最小化され、幾つかの場合において、バスバーと接触するように構成される指状突起の表面上のしわ（又は隆起部）の助けにより、オーム性を与えられる。マイクロプレートの指状突起は、バスバーに硬く固定され得る。
【0063】
幾つかの場合において、マイクロプレートはその表面上に波模様を有するように形成される指を含み、それにより、しわを形成する。しわは、指の１つ以上の表面上に形成される任意の酸化被膜を除去するのに役立ち、それは、指とバスバーとの間の電気接触を改善するのに役立つ。
【0064】
幾つかの場合において、ＰＣＲを促進するシステムは、本明細書に記載されるようなマイクロプレート、及びマイクロプレートの１つ以上の領域の温度を測定するための温度センサーを含み得る。温度センサーは、１つ以上の領域との電気接触における１つ以上の熱電対でもよい。熱電対は、熱領域との電気接触の状態にあってもよい。代わりに、温度センサーは、マイクロプレートの１つ以上の領域の温度を測定するための赤外線センサーでもよい。赤外線（「ＩＲ」）センサーは、非接触のＩＲセンサーであり、マイクロプレートの金属基板の温度を測定するように構成され得る。
【0065】
システムは、マイクロプレートの温度を測定するための、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、３０、４０、５０、１００、又はそれ以上のセンサーを含み得る。温度測定に使用されるセンサーの数は、マイクロプレートの熱領域の数に等しくてもよい。例えば、システムは、マイクロプレートの９つの熱領域における温度を測定するために９つのセンサーを含み得る。
【0066】
温度センサーは、マイクロプレートの熱領域における温度の連続測定を提供し得る。幾つかの場合において、これは、より正確な読み取りを送達するための較正を提供し得る。代わりに、温度センサーは、少なくとも０．０１秒ごと、０．１秒ごと、１秒ごと、１０秒ごと、３０秒ごと、１分ごと、１０分ごと、３０分ごと、１時間ごと、２時間ごと、３時間ごと、４時間ごと、５時間ごと、６時間ごと、１２時間ごと、１日ごと、２日ごと、又はそれ以上での温度測定など、断続的な温度測定を提供し得る。センサーは、プレートの特定の領域にどのくらいの熱が必要とされるかを決定するためのフィードバックを提供し得る。
【0067】
幾つかの実施形態において、マイクロプレートにわたる温度の変動は、１０℃未満、５℃未満、１℃未満、０．９℃未満、０．８℃未満、０．７℃未満、０．６℃未満、０．５℃未満、０．４℃未満、０．３℃未満、０．２℃未満、０．１℃未満、又はそれ以下の温度未満である。これは、各領域における正確な熱制御のための温度（又は熱）領域の定義を可能にする。
【0068】
本明細書で提供されるマイクロプレートは、ＰＣＲを可能にする加熱のために構成され得る。幾つかの実施形態は、加熱を可能にする電子のソースと電気伝達の状態にあるマイクロプレートを提供し、それは、電流（「流れ」）の適用部材の助けにより提供され得る。共に、マイクロプレートを電流適用装置との電気接触にもたらすためのマイクロプレート、電流適用装置、及び任意の他の器具（例えば、バスバー）は、電流経路、又は電気回路（「回路」）を定義する。電流適用装置は、ＤＣモード又はＡＣモードの操作のために構成され得る。
【0069】
図２−５を参照すると、２４のウェルを備えた消耗品（中心）は、本発明の実施形態に従って提供される。電力供給ユニット（ＰＳＵ）も図示される。ＰＳＵは、ＡＣ又はＤＣの電力供給ユニットでもよい。図２−５は、消耗品に熱を提供するための様々なトランス駆動パターンを図示する。幾つかの実施形態において、システムは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、又はそれ以上のトランス駆動パターンを使用して提供される。幾つかの実施形態において、システムは１２のトランス駆動パターンを使用して提供される。図２−５のＰＳＵに関連する矢印は、対応するモードにおける活性なＰＳＵの相対位相合せを示す。関連する矢印の無いＰＳＵ又はＰＳＵ（複数）は、そのモードにおいてオフになっている（ｏｆｆ ｉｎ ｔｈａｔ ｍｏｄｅ）。特定の加熱パターンは、ＰＳＵの各々の位相整合の機能である。
【0070】
図２を参照すると、ＰＳＵ１、ＰＳＵ２、ＰＳＵ３、及びＰＳＵ４の相対位相合せの第１の構成において、熱は、消耗品の頂部に提供される。図３を参照すると、ＰＳＵ１、ＰＳＵ２、ＰＳＵ３、及びＰＳＵ４の相対位相合せの第２の構成において、熱は、消耗品の側部に提供される。図４を参照すると、ＰＳＵ１、ＰＳＵ２、ＰＳＵ３、及びＰＳＵ４の相対位相合せの第３の構成において、熱は、消耗品の左側面（頂部から見た場合）に提供される。図５を参照すると、ＰＳＵ１、ＰＳＵ２、ＰＳＵ３、及びＰＳＵ４の相対位相合せの第４の構成において、熱は、消耗品の全て又は略全てに提供される。
【0071】
実施形態において、消耗品の加熱パターンは、消耗品の加熱速度と冷却速度との間のバランスの生成物であり得る。つまり、消耗品の中心が、加熱されるよりも急速に冷却される場合、冷却効果が結果として起こる。消耗品の側面が、中心よりも急速に加熱される場合、中心は、消耗品の側面に対してより冷たいままである。実施形態において、加熱速度及び冷却は、例えば、熱伝達の形態（即ち、伝導性、伝達性、又は放射性）及び形態間の相互作用；熱伝達係数；熱質量；初期温度；及びＰＳＵ電力などの、様々な因子に依存し得る。
【0072】
図２−５を参照すると、電流は、予め決定した加熱パターンをもたらし得る。金属プレートを通る異なる電流経路の使用は、領域の制御のためのプレート加熱領域としての消耗品の使用を可能にし、熱の均一性の能動的制御を可能にし得る。
【0073】
幾つかの実施形態において、プレートは、１以上、２以上、３以上、４以上、５以上、又は１０以上の高圧エアジェットなど、高圧エアジェットの手段により下から冷却される。ジェットは、個々にスイッチをオンに、及びオフにされ得、気圧は、冷却の際に釣り合いを与えるために制御され得る。これは、適用される冷却力に領域の制御を効果的に与え得る。加熱デバイスはまた、冷却時でさえ、全体的な熱の均一性を維持するために使用され得る。幾つかの実施形態において、圧縮空気は、ビルディングエア供給から、又は小型の局所的な圧縮機から、或いはパルス幅変調方式（ＰＷＭ）制御による４つの小型空気ポンプを使用することにより供給される。全ての場合において、利用される圧力は、０ｐｓｉと５０ｐｓｉの間で制御され、空気は、４つの小型の０．７ｍｍ直径のノズルなどのノズルによってプレートの底面上に向けられ、それは、平らなプレートの境界層を貫通するための高速度ジェットをもたらす。
【0074】
プレートの端部のしわ寄せ；機械に位置付けられるプレートは、テストサンプルのコンテナを提供するだけでなく、抵抗性のある加熱エレメントでもある。加熱は、電流がアルミニウムベースのプレートを通る際に誘発される。プレートと回路の残りの間の接続は、誘発された熱が回路の残りに生じるように、プレートの抵抗性と比較して低い抵抗性である必要がある。低い抵抗性を達成するため、プレートのアルミニウムの指（又は指状突起）は、高伝導性のバスバーに硬く固定される。このような固定は、指とバスバーとの間にオーム性接触を提供でき、それは、加熱の改善を提供できる。指を硬く固定するのに必要とされる力に加えて、指は、その表面において波模様、しわを有するように形成され、その結果、それらが平らに固定されるように、指にコーティングした任意の酸化物又は汚れを分解する、プレートの表面上のワイピング行為が存在し、優れた接続を提供する。
【0075】
繰り返し作られた接続上で、＞１００ニュートンの高い力の供給等、この配置に対するエレメントの数が存在する。これは、オーバーセンタートグルタイプクランプ（ｏｖｅｒ ｃｅｎｔｅｒ ｔｏｇｇｌｅ ｔｙｐｅ ｃｌａｍｐ）を使用することにより達成される；そのクランプは、クランプを設定するのに必要とされる精度を減少する、ビルトイン・スプリングシステムを有し得る。水圧固定又はスクリュー固定等の、他の固定方法が使用され得る。固定ラムの非常に小さいドーム形成は、高い接触力、及び、反復可能な低い抵抗性の接続を提供するのに役立つ好ましい接触面積の両方を送達する、点又は面の接触よりむしろ、接触のアニュラリングを提供する。クランプの領域におけるプレートの表面に起伏を付けることは、クランプラムによって押しつぶされ平らにされるように、材料が固定表面にわたって移動及びワイプすることを可能にする。ワイピングのこのプロセスは、低い抵抗性の接触をもたらす様々なコネクター上で使用され得る。幾つかの場合において、プレフォームが押しつぶされ得る。プレフォームの大きさと深さは、ワイピング行為を決定する際に重要であり得る。しわの助けにより、マイクロプレートとバスバーとの間の抵抗性は最小化され、幾つかの場合において、マイクロプレート及び電流適用装置を有する電気回路の抵抗性より下にまで最小化され得る。
【0076】
幾つかの実施形態において、プレートの温度は、サーモパイル型非接触センサーの３ｘ３のアレイを使用して、プレートの下から測定され得る。別の実施形態において、温度測定は、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、又はそれ以上のサーモパイル型非接触センサーの助けにより、行われ得る。別の実施形態において、温度測定は、ウェルの数を一致させるために選択されるセンサーの数により行われ得る。
【0077】
図６は、本発明の実施形態に従った、取付ブロック上のセンサーを示す。プレートの底部は、プレートの赤外線放射率を標準化するためのエポキシプライマーコーティングを有し、それは、正確なセンサー測定において役立ち得る。温度測定は、１つ以上のウェルとの熱接触測温において熱電対に動作可能に結合されるシステムの助けにより、行われ得る。
【0078】
幾つかの実施形態において、センサーと加熱領域との間の１対１のマッピングは存在しない。別の実施形態において、コンピューターは、１２のプログラム化されたオプションなどの、プログラム化されたオプションの予め決定した数から最適なトランス駆動パターンを選択するための、センサーからの情報を使用する。別の実施形態において、トランス駆動パターンは、１秒につき約５０回更新される。別の実施形態において、トランス駆動パターンは、１秒につき少なくとも約５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、又はそれ以上の回数で更新される。
【0079】
温度の赤外線サーモパイル測定；１つの実施形態は、プレートのアルミニウムベースプレートの温度を測定するための非接触の赤外線センサーのアレイを使用する。プレートの９つの領域の温度を測定するために使用される、我々の現在のアレイにおける９つのセンサーが存在する。これら温度は、加熱デバイスを制御し、所望される加熱パターンをもたらすために使用される。赤外線センサーは、業界標準の一部であるが、それらは、約１度の精度に対する標準として測定するだけでもよい。測定の正確さのための時間を得ることが望ましい；故に、１つの実施形態は、より正確な読み取りを計算するためにこの情報をその後使用する範囲にわたり、各センサーを調整する。センサーのこの「較正」は、測定されるべき多くの点を必要とし、これらは、より正確である値を与えるためそれらの間に推定される、アルゴリズムを追加するために使用される。この実施形態は、より正確な読み取りを送達するために組み合わせた「較正」とアルゴリズムの使用の少なくとも一部に基づいて、有利である。
【0080】
加熱制御アルゴリズム；加熱システムは、熱を複数の領域に提供するための多くの異なる方法で加熱され得る、複数の領域に抵抗性のある加熱エレメントからなる。領域の温度は、連続測定を提供する非接触の赤外線センサーのアレイによって測定される。電流を領域に流すことによって直接、及び隣接した領域からの熱移動を通じて間接的に、他の領域を加熱することなく、ほんの１つの領域を加熱することが出来ないため、システムの制御は複雑である。アルゴリズムは、どのくらいの熱がどこで必要とされるかを決定するための熱センサーからのフィードバックを使用する、この複雑な制御を提供するように発達される。このアルゴリズムは、所望の温度にまでプレートを素早く得るだけでなく、プレートにわたる温度の変動を最小にまで保つために使用され、その結果、全ての試験サンプルは、同じ実験的な状態を効果的に確認し、試験プレートにわたる、及びプレートからプレートまでの結果を比較しようとする際に重要である。ここでの斬新さは、その使用と同様、アルゴリズムの実際の性質にある。
【0081】
幾つかの実施形態において、システムは、プレートの加熱及び冷却を制御するために提供され、プレートとの熱伝達において消耗可能である。別の実施形態において、ソフトウェアを有するシステムは、プレートの加熱及び冷却を制御するために提供され、プレートとの熱伝達において消耗可能である。別の実施形態において、システムは、プレートの活動領域にわたる熱の均一性を維持するために提供され、一方でプログラム化された温度プロファイルを伴う。
【0082】
幾つかの実施形態において、ユーザーがプレート上のチューブを試薬で満たした場合、チューブの頂部は、透明密封フィルム等のカバーを使用して密封される。これは、蛍光の測定が、ＰＣＲの進行後にプレートの上から行われることを可能にし得る。電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラは、蛍光の出力を記録するために使用され得る。ＣＣＤカメラは、フィルターホイールを有し得る。励起のための放射は、フィルターを伴う（ＬＥＤの）発光ダイオードなどの、１つ以上の励起光源により提供され得る。
【0083】
代替案として、マイクロプレートは、ペルティエ加熱を利用する加熱デバイスの助けにより、加熱又は冷却され得る。幾つかの場合において、図１のマイクロプレートは、マイクロプレートの下面の近辺におけるペルティエ加熱エレメントの助けにより、使用され得る。このような場合において、金属プレートは、マイクロプレートのウェル（又はチャンバ）の各々への熱の移動を許可し得る。幾つかの場合において、マイクロプレートは、ペルティエ加熱エレメントとの熱伝達の状態にあり、それは、電気エネルギーの消耗の際の温度勾配に対して、加熱エレメントの１つの側面から加熱エレメントの他の側面へと熱を移動し得る。
【0084】
図７は、化学的にドープされたｎ型（「Ｎ」）７０５又はｐ型（「Ｐ」）である、複数の半導体含有エレメント（又はペレット）を有するペルティエ加熱エレメント（７００）を示す。
【0085】
図８は、マイクロプレート（８００）より下にペルティエ加熱デバイス（８０１）を有する、マイクロプレート（８００）を示す。ペルティエ加熱デバイス（８０１）は、ｐ型８０５及びｎ型８１０の半導体の（又は「半導体」）材料を含み、電気的に導電材（８１５）は、１対のｎ型及びｐ型の半導体に接続する。ペルティエ加熱デバイス（８０１）は、ｎ型及びｐ型の半導体の上に熱絶縁材料の層を含み得る。熱絶縁材料の層は、セラミック材料であってもよい。ペルティエ加熱デバイス（８０１）は、マイクロプレート（８００）を加熱又は冷却し、マイクロプレート（８００）のウェル（又はチャンバ）を含む。幾つかの場合において、マイクロプレート（８００）は、上述のように、電流をマイクロプレート（８００）に通すことに加えてペルティエ加熱デバイス（８０１）の助けにより、加熱され得る。
【0086】
別の代替案として、図１のマイクロプレートは、マイクロプレートの１つ以上のウェルを加熱（又は冷却）するための、抵抗性のある、放射性の、又は対流的な加熱デバイスを伴う、（例えば、マイクロプレートの金属プレートに隣接した）マイクロプレートの下面の上に接触され得る。幾つかの場合において、図１のマイクロプレートは、クランプ加熱デバイスと共に下面に接続され得る。クランプ加熱デバイスは、上述のように、マイクロプレートを通って導かれる電流の助けにより、供給される加熱と組み合わせて使用され得る。
【0087】
幾つかの場合において、本明細書で提供される加熱デバイスは、加熱及び冷却の両方のために使用され得る。例えば、図７及び８のペルティエ加熱デバイスは、例えば、ペルティエ加熱デバイスの半導体含有エレメントを通る電流の流れの方向を調整することにより、マイクロプレートの１つ以上のウェルから熱を除去するために使用され得る。別の例として、冷却は、加熱デバイスの加熱速度を減少することによって提供され、それにより、対流の、伝導性の、又は放射性の熱伝達の助けにより、仮の定常状態の温度への冷却を可能にする。
【0088】
〈マイクロプレートの形成方法〉本発明の別の態様は、マイクロプレートの形成方法を提供する。本明細書で提供されるマイクロプレートは、１つ以上の金属を有する基板を含み得る。幾つかの実施形態において、このような基板は、アルミニウム、酸化アルミニウム、アルミニウム合金、又は複合材料を含み得る。幾つかの場合において、このような基板はアルミニウムを含む。電流は、基板との電気接触状態にある電極を通って基板に提供され得る。幾つかの場合において、低い又はほぼ低い抵抗性の電気接触は、アルミニウム基板に、及びそれを通って電流を提供するために、アルミニウム基板に提供され得る。
【0089】
幾つかの場合において、アルミニウム基板は、約５ｍ−オーム、１０ｍ−オーム、１５ｍ−オーム、２０ｍ−オーム、２５ｍ−オーム、３０ｍ−オーム、３５ｍ−オーム、又は４０ｍ−オーム未満、又はそれらに等しい接続抵抗性で、電気接触部（又は電極）との電気伝達状態にあり、ここで、１ｍ−オームは１ｘ１０−６オームに等しい。このような電気接触部は、酸化アルミニウム、ＡｌＯｘなどのアルミニウム含有酸化膜の低い濃度を有し、ここで、「ｘ」はゼロより大きな数である。
【0090】
幾つかの場合において、アルミニウム基板を有するマイクロプレートを製造する際、基板に電気接触を提供するため、波形はアルミニウム基板の領域に押しつぶし形成される（ｐｒｅｓｓｅｄ ｏｆ ｆｏｒｍｅｄ）。例えば、６つの電気接触領域が所望される場合、６つの電気接触領域の各々は、電気接触領域を形成する前に波形にされ得る。このような波形は、アルミニウム基板の表面に形成され得る任意の酸化アルミニウムを壊し、それにより、アルミニウム基板への低い又はほぼ低い抵抗性の電気接触を提供する。
【0091】
幾つかの実施形態において、マイクロプレートの１つ以上の構成部品は、ダイ（ｄｉｅ）又は複数のダイの助けにより形成される。幾つかの場合において、マイクロプレートは、鍛造（例えば、展伸鍛錬）などの機械的な冷間成形処理によって形成される。例えば、図１のマイクロプレートの金属プレートは、機械的な冷間成形処理を使用して形成され得る。マイクロプレートのウェルがポリマー材料で形成される場合において、ウェルは、押出し又は射出成形を使用して形成され得る。
【0092】
〈ＰＣＲシステム〉本発明の別の態様は、ＰＣＲの加熱を含む、サンプル処理のためのシステムを提供する。システムは、中央処理、メモリー（ランダムアクセスメモリー及び／又は読み取り専用メモリー）、データ記憶装置（例えば、ハードドライブ）、通信ポート（ＣＯＭ ＰＯＲＴＳ）、及び入力／出力（Ｉ／Ｏ）モジュール（Ｉ／Ｏインターフェースなど）を備えた、コントローラーを含み得る。プロセッサーは、並列処理のための中央処理装置（ＣＰＵ）又は複数のＣＰＵであってもよい。メモリー及び／又はデータ記憶装置は、ＰＣＲの加熱法など、本明細書に提供される方法を実施するための、機械可読コードを有していてもよい。
【0093】
図９は、本発明の実施形態に従った、本明細書に提供されるマイクロプレートを使用してＰＣＲを調節するためのシステム（９００）を示す。システム（９００）は、プロセッサー（９０１）、メモリー（９０２）、入力／出力モジュール（９０３）、通信インターフェース（９０４）、及びデータ記憶装置（９０５）を含む。システム（９００）は、システム（９００）を操作するユーザーにユーザーインターフェース（９０７）を提示するためのディスプレイ（９０６）に動作可能に繋がれ得る。ユーザーインターフェース（９０７）は、幾つかの場合において、１つ以上のテキスト形式の、図解の、音声の、及びビデオのエレメントを有するグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）である。ディスプレイ（９０６）は、容量性のタッチスクリーン又は抵抗性のタッチスクリーンなどのタッチスクリーンでもよい。幾つかの実施形態において、ディスプレイ（９０６）は、システム（９００）に隣接して配置される。他の実施形態において、ディスプレイ（９０６）は、システム（９０６）から離れて配置される。
【0094】
システム（９００）は、本明細書に提供されるマイクロプレートを使用してＰＣＲを行うための、ＰＣＲシステム（９０８）に動作可能に繋がれる。ＰＣＲシステム（９０８）は、システム（９００）がＰＣＲシステム（９０８）の助けによりＰＣＲ中に温度測定を行うことを可能にするためのセンサー（例えば、熱電対）を含み得る。
【0095】
メモリー（９０２）は、いくつか例を挙げると、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）又は読み取り専用メモリー（ＲＯＭ）、又はハードドライブでもよい。メモリーは、ＰＣＲシステム（９０８）を使用してＰＣＲを行うための方法を実施するための、機械可読コードを含み得る。幾つかの実施形態において、メモリー（９０２）は、１つ以上の温度プロファイルを実行するための機械可読コードを含み、温度プロファイルは、時間の機能としての温度領域プロファイルを含み得る。
【0096】
１つの例において、ユーザーは、サンプルを有するＰＣＲマイクロプレートをＰＣＲシステム（９０８）に入力する。ＰＣＲマイクロプレートは、本明細書に記載の通りでもよい。ディスプレイのユーザーインターフェース（９０７）の助けにより、ユーザーは、システム（９００）がサンプル処理を開始し、サンプル上でＰＣＲを実行することを要求する。システム（９００）は、ＰＣＲを行うためのサンプルにプログラム化した温度プロファイル（例えば、ランプ速度）を提供するため、メモリー（９０２）に保管されるコードを実行する。
【0097】
システム（９００）は、ハウジングデータ、又はＰＣＲのための指示を提供するための遠隔システムとの、有線通信又は無線通信の状態にあり得る（以下を参照）。システムへの及びシステムからの通信は、システムをもたらし、イントラネット又はインターネット（例えば、ワールドワイドウェブ）を通じた遠隔システムとの通信状態にある、ネットワークインターフェースによって促進され得る。
【0098】
本明細書に提供されるシステム及び方法の態様は、プログラミングにおいて具体化され得る。技術の様々な態様は、典型的に、機械可読媒体の型において実行又は具体化される、実行可能なコード及び／又は関連データの形態にある、「産物」又は「製品」であると考えられ得る。「保管」型の媒体は、様々な半導体メモリー、テープ駆動機構、ディスク駆動機構などの、コンピューター、プロセッサー等、又はそれらに関連するモジュールの、有形メモリーの何れか又は全てを含み、それは、ソフトウェアのプログラミングのための任意の時間にて、固定保管を提供し得る。ソフトウェアの全て又は一部は、時に、インターネット又は様々な他の通信ネットワークを通じて通信され得る。このような通信は、例えば、１つのコンピューター又はプロセッサーから別のものへの、例えば、管理運営サーバー又はホストコンピューターから、アプリケーションサーバー又は強度変換システムのコンピュータープラットフォームへのソフトウェアの充填を可能にし得る。故に、ソフトウェアエレメントを有し得る媒体の別の型は、有線及び光学的な地上通信ネットワークを通じて、及び様々なエアリンク（ａｉｒ−ｌｉｎｋｓ）上で、ローカルデバイス間の物理インターフェースにわたり使用されるもの等の、光波、電波、及び電磁波を含む。有線リンク又は無線リンク、光学リンクなど、このような波を運ぶ物理エレメントはまた、ソフトウェアを運ぶ媒体として考慮され得る。本明細書で使用されるように、持続性の有形の「保管」媒体に制限されない限り、コンピューター又は機械により「読取り可能な媒体」などの用語は、実行のためのプロセッサーへの指示の提供に関与する任意の媒体を指す。
【0099】
従って、コンピューターにより実行可能なコードなどの機械可読媒体は、多くの形態を取り得、限定されないが、有形の記憶媒体、搬送波媒体、又は物理的伝送媒体を含む。持久記憶装置媒体は、例えば、図に示されるデーターベース等の実行のため使用され得るような、任意のコンピューター等における記憶装置の何れかなど、光学ディスク又は磁気ディスクを含む。非持久記憶装置媒体は、このようなコンピュータープラットフォームの主要な記憶装置など、ダイナミックメモリーを含む。有形の送信メディアは、同軸ケーブル；コンピューターシステム内にバスを含むワイヤーを含む、銅線及び光ファイバー、を含む。搬送波送信メディアは、高周波（ＲＦ）及び赤外線（ＩＲ）データ通信中に生成されるもの等、電気信号又は電磁気信号、或いは音波又は光波の形態をとり得る。コンピューター読取り可能な媒体の共通の形態は、それ故、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、任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ又はＤＶＤ−ＲＯＭ、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、ホールの様式を伴う任意の他の物理的記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、及びＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリーチップ又はカートリッジ、データ又は指示を運ぶ搬送波、このような搬送波を運ぶケーブル又はリンク、或いは、コンピューターがプログラミングコード及び／又はデータを読み取り得る任意の他の媒体を含む。コンピューター読取り可能な媒体のこれら形態の多くは、実行のためプロセッサーへの１つ以上の連続した、１つ以上の指示を運ぶのに関与し得る。
【0100】
本発明の別の態様は、ＰＣＲを実行するための方法を提供し、ＰＣＲにおいて、反応（例えば、蛍光情報、測定された温度）、ＰＣＲを実行するための指示（例えば、ランプ速度、予め決定した温度プロファイル）、及びデータ処理のための指示からの１つ以上のデータは、マイクロプレート上に、離れて、又は取り外し可能な装置に位置付けられる。これは、追加のセットアップを必要とすること無く様々なプラットフォームにわたってＰＣＲが実行され得る、プラグアンドプレイのＰＣＲを可能にし得る。
【0101】
幾つかの場合において、取り外し可能な装置は、図９のシステム（９００）など、ＰＣＲを実行するためのシステムと相互作用するように構成され得る。１つの例において、取り外し可能な装置は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ドライブ（例えば、ＵＳＢスティック）、又はリムーバブルメモリーディスク（例えば、フラッシュドライブ）である。別の例において、取り外し可能なディスクは、コンパクトフラッシュ（登録商標）ディスク、又は、シリアルＡＴＡインターフェース（例えば、ｍｉｎｉ ＳＡＴＡ、又はＭ−ＳＡＴＡ）、又はＰＣメモリーカード国際協会（ＰＣＭＩＡ、また、ＰＣカード）のインターフェースと通信するように構成される装置である。
【0102】
幾つかの状況において、制御の指示と分析の指示の両方は、ユーザーが実験を進め、独立的にＰＣＲ反応を行うために使用されるサーマルサイクラーからの結果を分析できるように、取り外し可能な装置の上に提供される。ＰＣＲを実施するための機械可読の指示は、取り外し可能な装置に位置付けられ得る。幾つかの実施形態において、取り外し可能な装置は、取り外し可能な装置と相互作用するハードウェア（又は、システム（９００）などのシステム）の型の識別を可能にする、（例えば、機械可読コード内で具体化されるような）指示及び／又は命令を含む。取り外し可能な装置は、ハードウェア上でＰＣＲを実行するための処理の指示を含み得る。処理の指示は、取り外し可能な装置及び／又はサンプルの型に結合されるシステムの型に基づいて、予め決定され得る。取り外し可能な装置は、差し込まれるハードウェアの型の識別を助けることが出来、ハードウェア上にインストールされる必要無く、直接そのハードウェア上でＰＣＲを実行するため、予め決定した命令／インターフェースを提供することが出来る。
【0103】
幾つかの実施形態は、取り外し可能な装置と、様々なプラットフォーム上で操作するように構成される、取り外し可能な装置に位置付けられるソフトウェアを提供する。試験システムのソフトウェアは、ユーザーがユーザーの実験を進行し、結果を理解することが出来るように、制御プログラムと分析プログラムの両方を収容する。機械自体を操作する一方で、機械は、実験計画及び結果の分析が試験システムから離れて生じることを可能にするように、離れて動作することも望ましい。このソフトウェアは、ＵＳＢスティックなどの取り外し可能な装置、及び、例えばコンパクトフラッシュ（登録商標）、Ｍ−ＳＡＴＡ、又はＰＣＭＣＩＡ装置等の、他のリムーバブルメモリーディスクに存在し得る。
【0104】
このようなシステム及び装置は、様々な利点を提供する。例えば、取り外し可能な装置へ命令及び／又は指示することは、任意の追加の設置の必要性を排除出来る。ＰＣＲは、管理者の特権の必要性の無い、このような場合において実行され、ＰＣＲは機械にインストールされる必要無く、機械上で実行され得る。ハードウェア及び／又はソフトウェアの更新又は設置が、特定のサンプル上のＰＣＲのためのシステム（例えば、システム（９００））をセットアップすることが必要とされ得ないため、これは、サンプル処理のための均一なプラットフォームを提供する。取り外し可能な媒体は、適合性を可能にするように、データファイルとプログラムの両方を保管できる。
【0105】
本明細書に提供されるＰＣＲシステムは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ベースの（例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）７）及びＬｉｎｕｘ（登録商標）ベースの（例えば、Ｍａｃ ＯＳ Ｘ）の操作システムなど、様々なソフトウェアプラットフォーム上での設置及び操作のために構成され得る。本明細書に提供されるシステムは、ラップトップコンピューター、スマートホン（例えば、Ａｐｐｌｅ社のｉＰｈｏｎｅ（登録商標））及びタブレット（例えば、Ａｐｐｌｅ社のｉＰａｄ（登録商標））などの、携帯電子デバイス上で実行され得る。幾つかの場合において、このようなシステムは、加熱システム（例えば、回路を定義するためマイクロプレートと通信状態にある現在のアプリケーション装置）等の、ＰＣＲのための周辺機器と通信できる。これは、様々なプラットフォームにわたる認識を準備するためのインターフェースを提供できる。
【0106】
本明細書に提供されるＰＣＲシステムは、プラットフォーム独立型であってもよい。幾つかの状況において、システムが取り外し可能なメモリーデバイスを受け入れることが出来る限り、その後システムは、ソフトウェアを起動し、ＰＣＲを実行することが出来る。幾つかの場合において、全ての情報は、ソフトウェアを起動しているプラットフォーム上で何も保持されないように、取り外し可能な装置上に保管され、それは、除去されない場合、データのセキュリティー問題を減らし得る。データとアプリケーションは、取り外し可能な装置から移動され、システムは、計算能力、及び、ユーザーインターフェースや印刷などの関連する補助的機能を提供する。
【0107】
代わりに、ＰＣＲの命令及び／又は指示は、遠隔サーバー（例えば、「クラウド」）により保管され、有線又は無線のインターフェースなどのネットワークインターフェースを通じるシステム（例えば、システム（９００））によりアクセスされる。ユーザーは、サンプルを有する本明細書に記載されるようなマイクロプレートを提供し、ＰＣＲを実行するための必要な指示を読みだすシステムを使用することにより、ＰＣＲを起動できる。ＰＣＲの経過を通じて集められるデータは、システム上に保管され、その後データ記憶装置を有する遠隔サーバーに対してアップロードされ得る。
【0108】
代わりに、ＰＣＲの命令及び／又は指示は、マイクロプレート内で統合されるメモリーデバイスに保管される。マイクロプレートは、図９のシステム（９００）などの、ＰＣＲを実行するためのシステムと相互作用するように構成される。システムは、メモリー装置を認識し、その後サンプル処理のためのシステムを準備するためのリーダーを含み得る。幾つかの実施形態において、メモリーデバイスは、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）である。
【0109】
〈ユーザーインターフェース〉本発明の別の態様は、ユーザーがＰＣＲのシステムをセットアップし、ＰＣＲを監視し、及びＰＣＲの結果を見ることが出来るようにするためのユーザーインターフェースを提供する。ユーザーインターフェースは、幾つかの場合において、ユーザーがＰＣＲのシステムをセットアップし、ＰＣＲを監視し、及びＰＣＲの結果を見ることが出来るようにするためのメニューエレメントなど、１つ以上のテキスト形式の、図解の、音声の、及びビデオのエレメントを有する、グラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）である。ＧＵＩは、ＰＣＲ実験の実施を促進し得る。図１１−１７は、本明細書に記載されるように、ＰＣＲの結果の分析及び視覚化の準備を可能にする、ＧＵＩのスクリーンショットを図示する。図１１−１７のＧＵＩは、図９のシステム等の本明細書に提供されるシステム上で実施され、図９のディスプレイなどのディスプレイの助けにより、ユーザーに提示され得る。
【0110】
図１１は、「ＳＴＡＲＴ Ａ ＴＥＳＴ」及び「ＡＮＡＬＹＳＩＳ」を含む、様々なメニューオプションを有するＧＵＩを示す。ユーザーは、ＧＵＩを有するシステムに繋げられるマイクロプレートにおけるサンプルのＰＣＲを開始するため、ＳＴＡＲＴ Ａ ＴＥＳＴのオプションを選択できる。ユーザーは、ＰＣＲデータを分析するためＡＮＡＬＹＳＩＳを選択できる。メニューオプションは、ＧＵＩがタッチスクリーンに表示される場合におけるマウス又はユーザーの指など、ポインティングデバイスの助けにより選択され得る。
【0111】
図１２において、ユーザーはＳＴＡＲＴ Ａ ＴＥＳＴを選択し、システムは、ＴＥＭＰＬＡＴＥＳ及びＨＩＳＴＯＲＹを含む、サブメニューオプションをユーザーに提示する。ユーザーは、ＰＣＲを実行するための様々な試験テンプレートにアクセスするためにＴＥＭＰＬＡＴＥＳを選択できる。代わりに、ユーザーは、例えば、特定の時点にどんな試験が実行されたかなどの、ＰＣＲの履歴を確認するためにＨＩＳＴＯＲＹを選択できる。このようなデータは、システムのデータ保管場所に保管され得る。ユーザーは、ＰＣＲを実行するためのシステムのセットアップを進めるため、ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＴＥＳＴを選択できる。
【0112】
図１３を参照すると、ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＴＥＳＴの下、システムは、ユーザーがＰＣＲの型を選択する（「ＳＥＬＥＣＴ ＰＣＲ ＴＹＰＥ」）ように要求するよう、様々なＰＣＲオプションをユーザーに提示する。システムは、ＲＩＣＴＯＲ、ＰＫＣ、Ｒａｃ、Ｒｈｏ、Ａｋｔ、及びＲＨＥＢを含む、様々なＰＣＲの型のオプションをユーザーに提示する。ユーザーは、ＰＣＲの型のオプションを選択できる。次に、図１４を参照すると、システムは、ＡＢＩ、Ｆａｓｔ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｓｔｅｒ Ｍｉｘ、及びＧｅｎｅ Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｍａｓｔｅｒ Ｍｉｘなどの、様々な化学タイプ（「ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＴＹＰＥ」）をユーザーに提示する。次に、図１５を参照すると、システムは、トレーセッティング（「ＴＲＡＹ ＳＥＴＴＩＮＧＳ」）をユーザーに提示し、ｍＴＯＲ又はＲＰＴＯＲなどの対象の遺伝子（「ＧＥＮＥＳ ＯＦ ＩＮＴＥＲＥＳＴ」）を、ユーザーが選択することを可能にする。次に、図１６を参照すると、システムは、開始の温度と標的温度を含む、熱プロファイルのオプションをユーザーに提示する。ユーザーは、予め決定したオプションから選択でき、又は、温度セッティングを手動で入力できる。システムはその後、図１７に示されるように、確認画面をユーザーに提示する。確認画面は、ＰＣＲ、サイクルの数（「ＲＥＰＥＡＴ」）、トレーセッティング（「２４のウェル」が図１７で選択された）において、他のセッティングの中で、システムがＰＣＲを使用するサイクルごとの温度プロファイルを示す。温度プロファイルは慣例的な温度プロファイルであるが、所望されると、予め決定したセッティングが使用され得る。システムは、ユーザーに、セッティングを変更するための、又はＰＣＲの実行を進める（「ＲＵＮ ＴＥＳＴ」）ためのオプションを提供する。
【0113】
〈実施例１：コーティングした金属プレート〉公称的には０．４ｍｍの厚さの金属プレートは、大縮尺でバルク処理した材料から作られ、ここで、金属（例えば、５トンの金属インゴット）は処理に加わり、圧延され、及び連続操作においてコーティングされる。材料は、半硬の状態にまで圧延されるアルミニウム合金であり、その後、ポリプロピレンに適合性のある材料により約１０ミクロンの称呼厚みにまで片面（頂面）にコーティングされる。この材料は、ポリプロピレンが金属プレートに熱密封される（又は溶接される）のを可能にし、ＰＣＲを開始しない。シートの他の側面（底部）は、５ミクロンの称呼厚みまで、エポキシプライマーによりコーティングされた。これは、シートの底部側の赤外線放射率を標準化するために提示される。材料は、１６０ｍｍ幅のストリップに切り込みを入れられ、個々のプレートが作りだされる自動的なスタンピングラインに対してコイルを巻かれた形態で供給された。エポキシコーティングはその後、電気接触が行われるのを可能にするため、プレートの端部にある接点の指から選択的に除去された。
【0114】
〈実施例２：ポリプロピレンのモールディング〉プレート上に配される液体サンプルを含むため、垂直なチューブ構造のアレイから成るポリプロピレンモールディングは、実施例１の金属プレートに溶接された。ポリプロピレンモールディングは、サンプル領域（又はウェル）を画成するため、複数のチューブで形成された。チューブの大きさとパターンは、ユーザーの選択の問題であり；プレートの真中において活動的に温度が制御される領域内で適合する任意のパターンが、使用され得る。２つの見慣れたオプションが選択された：９ｍｍのピッチ上の６Ｘ４のチューブアレイ、及び４．５ｍｍのピッチ上の８Ｘ１２のアレイ。全体のアセンブリは１０．５ｇの重さであり、容易に再利用可能であった。適切に、一回のみ使用のアイテムに関して、消耗品の製造費は低かった。
【0115】
特定のマイクロプレートが消耗可能な鉱石の再利用品であると記載されてきた一方で、幾つかの場合において、このようなマイクロプレートは消耗可能又は再利用可能である必要は無いことが認識されるであろう。幾つかの実施形態において、このようなマイクロプレートは、再使用可能、消耗不可能、又は再利用不可能でも良い。
【0116】
本明細書に提供されるシステム及び方法は、他のシステム及び方法と組み合わせられるか、又はそれらにより修正され得る。例えば、本明細書に提供されるシステム及び方法は、Ｇｕｎｔｅｒによる米国特許第６，６３５，４９２号（「Ｈｅａｔｉｎｇ ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｃａｒｒｉｅｒｓ」）、Ｇｕｎｔｅｒによる米国特許第６，９４９，７２５号（「Ｚｏｎｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｏｆ ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｃａｒｒｉｅｒｓ」）、ＧｕｎｔｅｒによるＰＣＴ公報ＷＯ／２００１／０７２４２４（「Ｈｅａｔｉｎｇ ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｃａｒｒｉｅｒｓ」）、ＧｕｎｔｅｒによるＷＯ／２００５／０５８５０１（「Ｈｅａｔｉｎｇ ｓａｍｐｌｅｓ ｉｎ ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｃａｒｒｉｅｒｓ」）、及びＧｕｎｔｅｒによるＷＯ／２００３／０２２４３９（「Ｚｏｎｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｏｆ ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｃａｒｒｉｅｒｓ」）に記載のシステム及び方法と組み合わせられるか、又はそれらにより修正され得、それら特許及び特許公報は、引用により本明細書に全体的に組み込まれる。
【0117】
特定の実施が図示及び記載されてきた一方で、様々な修正がそれに付随して行われ、本明細書にて熟慮されることが、前述から理解されるべきである。また、本発明が、明細書内で提供される特定の例に限定されることは意図されていない。本発明が前述の明細書を参照して記載されてきた一方で、本明細書における好ましい実施形態の記載及び図示は、限定的な意味において解釈されるべきではないことを意味する。更に、本発明の全ての態様は、特定の描写、構成、又は状態及び可変に依存すると本明細書で説明される相対的比率に限定されないことが、理解される。本発明の実施形態の形態及び詳細における様々な修正は、当業者によって明らかとなるであろう。それ故、本発明はまた、任意のこのような修正、変更、及び同等物を含めることが熟慮される。