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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-30
(54)【発明の名称】試料分析のための方法およびシステム
(51)【国際特許分類】
C12Q 1/686 20180101AFI20240920BHJP
C12M 1/00 20060101ALI20240920BHJP
C12M 1/34 20060101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
C12Q1/686 Z
C12M1/00 A
C12M1/34 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024518584
(86)(22)【出願日】2022-09-23
(85)【翻訳文提出日】2024-05-10
(86)【国際出願番号】 US2022044540
(87)【国際公開番号】W WO2023049349
(87)【国際公開日】2023-03-30
(31)【優先権主張番号】63/247,397
(32)【優先日】2021-09-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524110528
【氏名又は名称】エヌシックス・テック、インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100124855
【弁理士】
【氏名又は名称】坪倉 道明
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100137213
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 健司
(74)【代理人】
【識別番号】100183519
【弁理士】
【氏名又は名称】櫻田 芳恵
(74)【代理人】
【識別番号】100196483
【弁理士】
【氏名又は名称】川嵜 洋祐
(74)【代理人】
【識別番号】100160749
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 陽一
(74)【代理人】
【識別番号】100160255
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 祐輔
(74)【代理人】
【識別番号】100219265
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 崇大
(74)【代理人】
【識別番号】100203208
【弁理士】
【氏名又は名称】小笠原 洋平
(74)【代理人】
【識別番号】100216839
【弁理士】
【氏名又は名称】大石 敏幸
(74)【代理人】
【識別番号】100228980
【弁理士】
【氏名又は名称】副島 由加里
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(74)【代理人】
【識別番号】100127812
【弁理士】
【氏名又は名称】城山 康文
(72)【発明者】
【氏名】パテル，プラナフ
(72)【発明者】
【氏名】カブジ，ヤシン
(72)【発明者】
【氏名】サドリ，アミール
(72)【発明者】
【氏名】ジュヴノ，ヤン
【テーマコード（参考）】
4B029
4B063
【Ｆターム（参考）】
4B029AA07
4B029AA23
4B029BB16
4B029BB20
4B029FA12
4B029GA03
4B063QA01
4B063QQ28
4B063QQ42
4B063QQ52
4B063QR08
4B063QR32
4B063QR35
4B063QR62
4B063QS25
4B063QS36
4B063QX02
(57)【要約】
装置は、１または複数の試料を収容するように構成された複数の位置と、複数の位置に対応し、かつ隣接して配置された複数の熱素子であって、複数の素子が、複数の位置の個々の位置内の熱条件に影響を及ぼすように構成される、複数の熱素子と、複数の素子の少なくともサブセットに動作可能に結合され、かつ共通である少なくとも１つの追加の熱素子であって、追加の熱素子が、複数の位置の個々の位置内の熱条件に少なくとも部分的に応答して、複数の熱素子の少なくとも１つの動作条件に影響を及ぼすように構成される、少なくとも１つの追加の熱素子と、複数の位置の個々の位置からの信号またはその変化を検出するように構成された少なくとも１つの光学系であって、信号またはその変化が、熱条件の変化によって少なくとも部分的に生成され、１または複数の試料に関連する特性を示す、少なくとも１つの光学系と、を備えてもよい。
【選択図】図１１
【選択図】図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
分析物を含む、または含む疑いがある試料のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を行うための方法であって、（ａ）前記試料を基板の位置に提供するステップであって、前記位置が、前記試料を保持し、前記試料が前記ＰＣＲ分析のための条件に供されることを可能にするように構成された容積を有する、ステップと、
（ｂ）前記位置に隣接して配置された第１の素子を使用して前記位置の前記条件に影響を及ぼし、それによって前記試料を使用して前記ＰＣＲ反応を開始するステップであって、前記ＰＣＲ反応が、前記分析物に関連する特性を示す信号または信号変化を生成する、ステップと、
（ｃ）前記第１の素子に動作可能に結合された第２の素子を使用して、前記信号または信号変化に少なくとも部分的に応答して前記第１の素子の動作条件を調整し、それによって前記位置の前記条件に影響を及ぼすステップと、
（ｄ）前記信号または信号変化が所定のしきい値に達したときに前記ＰＣＲ反応の速度を低下させるように前記第１の素子の前記動作条件を調整するステップと、
を含む、方法。
【請求項2】
前記装置の第２の位置が第２の試料を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１の位置での前記ＰＣＲ反応が停止した後に、第２のＰＣＲ反応が前記第２の位置内で継続する、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記方法が事前正規化を含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記方法が事前定量化を含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記分析物の存在または前記非存在が、少なくとも約９０％の感度で決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記分析物の存在または前記非存在が、少なくとも約９０％の特異性で決定される、請求項に記載の方法。
【請求項8】
前記分析物の存在または前記非存在が、少なくとも約９０％の精度で決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記信号または信号変化が光信号またはその変化を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記特性が、前記分析物の存在、非存在、量、または濃度である、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
試料の検出および分析のための装置であって、１または複数の試料を収容するように構成された複数の位置と、
前記複数の位置に対応し、かつ隣接して配置された複数の熱素子であって、前記複数の素子が、前記複数の位置の個々の位置内の熱条件に影響を及ぼすように構成される、複数の熱素子と、
前記複数の素子の少なくともサブセットに動作可能に結合され、かつ共通である少なくとも１つの追加の熱素子であって、前記追加の熱素子が、前記複数の位置の前記個々の位置内の前記熱条件に少なくとも部分的に応答して、前記複数の熱素子の少なくとも１つの動作条件に影響を及ぼすように構成される、少なくとも１つの追加の熱素子と、
前記複数の位置の前記個々の位置からの信号またはその変化を検出するように構成された少なくとも１つの光学系であって、前記信号またはその変化が、前記熱条件の変化によって少なくとも部分的に生成され、前記１または複数の試料に関連する特性を示す、少なくとも１つの光学系と、
を備える、装置。
【請求項12】
前記複数の位置を備える基板をさらに備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項13】
前記複数の位置が、複数のチャンバ、または複数のマイクロ流体チャネルである、請求項１０に記載の装置。
【請求項14】
前記基板がマルチウェルプレートであり、前記複数の位置が前記マルチウェルプレートに備えられたウェルである、請求項１１に記載の装置。
【請求項15】
前記複数の位置の前記個々の位置が、空間的に区別可能であり、独立してアドレス指定可能である、請求項１１に記載の装置。
【請求項16】
前記複数の熱素子の個々の熱素子が、前記複数の位置の前記個々の位置内の熱条件に独立して影響を及ぼすように構成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項17】
前記複数の熱素子が、複数の熱電加熱素子または熱電冷却素子を備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項18】
前記少なくとも１つの追加の熱素子が、少なくとも１つの熱電ヒータまたは少なくとも１つの熱電冷却器を備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項19】
前記複数の位置の各位置が、前記位置の設定温度から約１℃未満の温度に維持される、請求項１１に記載の装置。
【請求項20】
前記複数の位置が、少なくとも約９６の位置を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項21】
前記複数の位置が、少なくとも約３８４の位置を含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項22】
前記装置が、前記複数の位置の第２のサブセットを一定温度に維持しながら、前記複数の位置の第１のサブセットに温度サイクルをかけるように構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項23】
前記装置が、前記複数の位置にわたって条件プロファイルを生成するように構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項24】
前記プロファイルが温度プロファイルである、請求項２３に記載の装置。
【請求項25】
前記複数の位置間の熱クロストークを低減するように構成された１または複数のヒートパイプをさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項26】
前記光学系が、前記複数の位置の前記各位置から前記信号またはその変化を個別に検出するように構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項27】
前記複数の位置の各位置について、前記複数の位置の前記各々における温度を測定するように構成された異なる温度センサをさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項28】
前記温度センサが、前記位置に隣接して配置された熱素子に動作可能に結合される、請求項２７に記載の装置。
【請求項29】
分析物を含む、または含む疑いがある試料のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を行うための方法であって、（ａ）前記試料を基板の位置に提供するステップであって、前記位置が、前記試料を保持し、前記試料が前記ＰＣＲ分析のための条件に供されることを可能にするように構成された容積を有する、ステップと、
（ｂ）前記位置に隣接して配置された第１の素子を使用して前記位置の前記条件に影響を及ぼし、それによって前記試料に対する前記ＰＣＲ反応を開始するステップであって、前記ＰＣＲ反応が、前記分析物に関連する特性を示す信号または信号変化を生成する、ステップと、
（ｃ）前記第１の素子に動作可能に結合された第２の素子を使用して、前記信号または信号変化に少なくとも部分的に応答して前記第１の素子の動作条件を調整し、それによって前記位置の前記条件に影響を及ぼすステップと、
を含む、方法。
【請求項30】
前記装置の第２の位置が第２の試料を備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項31】
前記第１の位置での前記ＰＣＲ反応が停止または一時停止された後に、第２のＰＣＲ反応が前記第２の位置内で継続する、請求項３０に記載の方法。
【請求項32】
前記方法が事前正規化を含まない、請求項２９に記載の方法。
【請求項33】
前記方法が事前定量化を含まない、請求項２９に記載の方法。
【請求項34】
前記分析物の存在または前記非存在が、少なくとも約９０％の感度で決定される、請求項２９に記載の方法。
【請求項35】
前記分析物の存在または前記非存在が、少なくとも約９０％の特異性で決定される、請求項２９に記載の方法。
【請求項36】
前記分析物の存在または前記非存在が、少なくとも約９０％の精度で決定される、請求項２９に記載の方法。
【請求項37】
前記信号または信号変化が光信号またはその変化を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項38】
前記特性が、前記分析物の存在、非存在、量、または濃度である、請求項２９に記載の方法。
【請求項39】
各々が分析物を含む、または含む疑いがある複数の試料のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を行うための方法であって、（ａ）前記複数の試料を基板の複数の位置に提供するステップと、
（ｂ）前記複数の試料のうちの第１の試料の第１のＰＣＲ分析を行うステップであって、前記第１のＰＣＲ分析が第１の数の増幅動作を含む、ステップと、
（ｃ）前記複数の試料のうちの第２の試料の第２のＰＣＲ分析を行うステップであって、前記第２のＰＣＲ分析が第２の数の増幅動作を含み、前記第１の数の増幅動作が前記第２の数の増幅動作から独立している、ステップと、
を含む、方法。
【請求項40】
装置であって、１または複数の試料を収容するように構成された複数の位置と、
前記複数の位置に対応し、かつ隣接して配置された複数の熱素子であって、前記複数の素子が、前記複数の位置の個々の位置内の熱条件に影響を及ぼすように構成される、複数の熱素子と、
前記複数の素子の少なくともサブセットに動作可能に結合され、かつ共通である少なくとも１つの追加の熱素子であって、前記追加の熱素子が、前記複数の位置の前記個々の位置内の前記熱条件に少なくとも部分的に応答して、前記複数の熱素子の少なくとも１つの動作条件に影響を及ぼすように構成される、少なくとも１つの追加の熱素子と、
を備える、装置。
【請求項41】
前記信号または信号変化が前記所定のしきい値に達すると、前記ＰＲ反応が停止する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
相互参照
本出願は、２０２１年９月２３日に出願された米国仮出願第６３／２４７，３９７号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年９月２３日に出願された米国仮出願第６３／２４７，３９７号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
診断検査方法および装置は、現代の医療の重要な部分となっている。ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）に基づく診断は、病原体の特定が困難であることによって引き起こされる健康問題に世界的な注目が集まっているため、重要性が増している。
【発明の概要】
【0003】
一態様では、本開示は、分析物を含む、または含む疑いがある試料のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を行うための方法を提供し、本方法は、（ａ）試料を基板の位置に提供するステップであって、位置が、試料を保持し、試料がＰＣＲ分析のための条件に供されることを可能にするように構成された容積を有する、ステップと、（ｂ）位置に隣接して配置された第１の素子を使用して位置の条件に影響を及ぼし、それによって試料を使用してＰＣＲ反応を開始するステップであって、ＰＣＲ反応が、分析物に関連する特性を示す信号または信号変化を生成する、ステップと、（ｃ）第１の素子に動作可能に結合された第２の素子を使用して、信号または信号変化に少なくとも部分的に応答して第１の素子の動作条件を調整し、それによって位置の条件に影響を及ぼすステップと、（ｄ）信号または信号変化が所定のしきい値に達したときにＰＣＲ反応を停止するように第１の素子の動作条件を調整するステップと、を含む。
【0004】
いくつかの実施形態では、装置の第２の位置は第２の試料を備える。いくつかの実施形態では、第１の位置でのＰＣＲ反応が停止した後に、第２のＰＣＲ反応は第２の位置内で継続する。いくつかの実施形態では、本方法は、事前正規化を含まない。いくつかの実施形態では、本方法は事前定量化を含まない。いくつかの実施形態では、分析物の存在または非存在は、少なくとも約９０％の感度で決定される。いくつかの実施形態では、分析物の存在または非存在は、少なくとも約９０％の特異性で決定される。いくつかの実施形態では、分析物の存在または非存在は、少なくとも約９０％の精度で決定される。いくつかの実施形態では、信号または信号変化は、光信号またはその変化を含む。いくつかの実施形態では、特性は、分析物の存在、非存在、量、または濃度である。
【0005】
別の態様では、本開示は、試料の検出および分析のための装置を提供し、本装置は、１または複数の試料を収容するように構成された複数の位置と、複数の位置に対応し、かつ隣接して配置された複数の熱素子であって、複数の素子が、複数の位置の個々の位置内の熱条件に影響を及ぼすように構成される、複数の熱素子と、複数の素子の少なくともサブセットに動作可能に結合され、かつ共通である少なくとも１つの追加の熱素子であって、追加の熱素子が、複数の位置の個々の位置内の熱条件に少なくとも部分的に応答して、複数の熱素子の少なくとも１つの動作条件に影響を及ぼすように構成される、少なくとも１つの追加の熱素子と、複数の位置の個々の位置からの信号またはその変化を検出するように構成された少なくとも１つの光学系であって、信号またはその変化が、熱条件の変化によって少なくとも部分的に生成され、１または複数の試料に関連する特性を示す、少なくとも１つの光学系と、を備える。いくつかの実施形態では、複数の素子の各素子は、異なる温度センサに関連付けられてもよい。
【0006】
いくつかの実施形態では、装置は複数の位置を含む基板をさらに備える。いくつかの実施形態では、複数の位置は、複数のチャンバ、または複数のマイクロ流体チャネルである。いくつかの実施形態では、基板はマルチウェルプレートであり、複数の位置はマルチウェルプレートに備えられたウェルである。いくつかの実施形態では、複数の位置の個々の位置は、空間的に区別可能であり、独立してアドレス指定可能である。いくつかの実施形態では、複数の熱素子の個々の熱素子は、複数の位置の個々の位置内の熱条件に独立して影響を及ぼすように構成される。いくつかの実施形態では、複数の熱素子は、複数の熱電加熱素子または熱電冷却素子を備える。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの追加の熱素子は、少なくとも１つの熱電ヒータまたは少なくとも１つの熱電冷却器を備える。いくつかの実施形態では、複数の位置の各位置は、その位置の設定温度から約１℃未満の温度に維持される。いくつかの実施形態では、複数の位置は、少なくとも約９６の位置を含む。いくつかの実施形態では、複数の位置は、少なくとも約３８４の位置を含む。いくつかの実施形態では、装置は、複数の位置の第２のサブセットを一定温度に維持しながら、複数の位置の第１のサブセットに温度サイクルをかけるように構成される。いくつかの実施形態では、装置は、複数の位置にわたって条件プロファイルを生成するように構成される。いくつかの実施形態では、プロファイルは温度プロファイルである。いくつかの実施形態では、装置は、複数の位置間の熱クロストークを低減するように構成された１または複数のヒートパイプをさらに備える。いくつかの実施形態では、光学系は、複数の位置の各位置から信号またはその変化を個別に検出するように構成される。
【0007】
本開示の別の態様は、１または複数のコンピュータプロセッサと、それに結合されたコンピュータメモリと、を備えるシステムを提供する。コンピュータメモリは、１または複数のコンピュータプロセッサによって実行されると、上記または本明細書の他の場所の方法のいずれかを実施する機械実行可能コードを含む。
【0008】
本開示のさらなる態様および利点は、以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであろう。詳細な説明では、本開示の例示的な実施形態のみが示され説明されている。理解されるように、本開示は他のおよび異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、すべてが本開示から逸脱することなく、様々な明白な点で変更が可能である。したがって、図面および説明は、本質的に例示的なものとみなすべきであり、限定的なものとみなすべきではない。
【0009】
参照による組み込み
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、あたかも各個々の刊行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示されているのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。参照により組み込まれる刊行物および特許または特許出願が本明細書に含まれる開示と矛盾する限り、本明細書は、そのような矛盾する材料に取って代わるおよび／または優先することを意図している。
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、あたかも各個々の刊行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示されているのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。参照により組み込まれる刊行物および特許または特許出願が本明細書に含まれる開示と矛盾する限り、本明細書は、そのような矛盾する材料に取って代わるおよび／または優先することを意図している。
【0010】
本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載されている。本発明の特徴および利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を説明する以下の詳細な説明、ならびに添付の図面（本明細書では「図」および「ＦＩＧ」とも呼ぶ）を参照することによって得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示の一実施形態による、分析物を含むまたは含む疑いがある試料のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を実行するための方法のフローチャートである。
【0012】
【図2】一実施形態による、装置の概略図である。
【0013】
【図3】一実施形態による、装置の概略図である。
【0014】
【図4A】一実施形態による、電流シンク容量のない熱電制御アーキテクチャの概略図である。
【0015】
【図4B】一実施形態による、電流シンク容量を有する熱電制御アーキテクチャの概略図である。
【0016】
【図5】一実施形態による、アドレス指定可能な制御アレイの概略図である。
【0017】
【図6】本明細書で提供される方法を実施するようにプログラムされた、または構成されたコンピュータシステムを示す図である。
【0018】
【図7】一実施形態による、チャンバの制御ロジックのフローチャートである。
【0019】
【図8】一実施形態による、蛍光終点に基づく正規化の一例を示す図である。
【0020】
【図9】いくつかの実施形態による、コントローラドータボードの複数のビューの一例を示す図である。
【0021】
【図10】いくつかの実施形態による、制御回路の一例を示す図である。
【0022】
【図11】いくつかの実施形態による、本明細書の他の箇所に記載されているシステムの切断例を示す図である。
【0023】
【0024】
【図13】いくつかの実施形態による、複数の隣接する個別に制御されたウェルの熱性能の一例を示す図である。
【0025】
【図14】いくつかの実施形態による、個別に制御されたウェルと個別に制御されていないウェルとの性能比較を示す図である。
【0026】
【図15A】いくつかの実施形態による、ピラー設計の例を示す図である。
【図15B】いくつかの実施形態による、ピラー設計の例を示す図である。
【図15C】いくつかの実施形態による、ピラー設計の例を示す図である。
【0027】
【0028】
【図17】いくつかの実施形態による、光学アセンブリの一例を示す図である。
【0029】
【図18】いくつかの実施形態による、複数の光学アセンブリの構成の一例を示す図である。
【0030】
【図19】いくつかの実施形態による、複数のチャンバに隣接して配置された複数の光学アセンブリを備えるユニットの一例を示す図である。
【0031】
【図20】いくつかの実施形態による、８つの光学アセンブリを備える例示的なユニットを示す図である。
【0032】
【図21】いくつかの実施形態による、単一のユニット内に１６個の光学アセンブリを備える例示的なユニットを示す図である。
【0033】
【図22】いくつかの実施形態による、アニーリング温度の最適化実験の一例を示す図である。
【0034】
【図23】いくつかの実施形態による、６５℃の線形勾配を有するプロトコルを実行する２４個のウェル内で得られた温度プロファイルのプロットを示す図である。
【0035】
【発明を実施するための形態】
【0036】
本明細書では本発明の様々な実施形態を示し説明しているが、そのような実施形態が例としてのみ提供されていることは当業者には明らかであろう。当業者であれば、本発明から逸脱することなく、多数の変形、変更、および置換を想到することができる。本明細書に記載されている本発明の実施形態に対する様々な代替例を採用することができることを理解されたい。
【0037】
「少なくとも」、「より大きい」、または「以上」という用語が２つ以上の一連の数値の第１の数値に先行するときはいつでも、「少なくとも」、「より大きい」、または「以上」という用語は、その一連の数値の各数値に適用される。例えば、１、２、または３以上は、１以上、２以上、または３以上に等しい。
【0038】
「以下」、「未満」、または「以下」という用語が２つ以上の一連の数値の第１の数値に先行するときはいつでも、「以下」、「未満」、または「以下」という用語は、その一連の数値の各数値に適用される。例えば、３、２、または１以下は、３以下、２以下、または１以下と等価である。
【0039】
本明細書における特定の本発明の実施形態は、数値範囲を企図する。範囲が存在する場合、範囲は範囲の終点を含む。さらに、その範囲内のすべての部分範囲および値は、あたかも明示的に書き出されているかのように存在する。「約」または「およそ」という用語は、特定の値の許容可能な誤差範囲内を意味することができ、これは、値がどのように測定または決定されるか、例えば、測定システムの制限に部分的に依存する。例えば、「約」は、当技術分野の慣例に従って、１標準偏差以内または１標準偏差を超えることを意味し得る。あるいは、「約」は、所与の値の最大２０％、最大１０％、最大５％、または最大１％の範囲を意味し得る。特定の値が本出願および特許請求の範囲に記載されている場合、特に明記しない限り、「約」という用語は、特定の値の許容可能な誤差範囲内を意味すると仮定することができる。
【0040】
場合によっては、本明細書の他の箇所に記載されているような装置は、１または複数のチャンバを備えてもよい。１または複数のチャンバは、本明細書の他の箇所に記載されているような位置であってもよい。例えば、装置は、複数のチャンバである複数の位置を備えることができる。
【0041】
別の態様では、本開示は装置を提供する。装置は、１または複数の試料を収容するように構成された複数のチャンバを備えてもよい。装置は、複数のチャンバに隣接して配置された複数の素子を備えてもよい。複数の素子は、複数のチャンバの各チャンバ内の少なくとも１つの条件に影響を及ぼすように構成されてもよい。装置は、前記複数の素子のうちの１または複数の素子に隣接して配置された少なくとも１つの追加素子を備えてもよい。追加の素子は、複数の素子の少なくとも１つの条件に影響を及ぼすように構成されてもよい。装置は、複数のチャンバの各チャンバからの信号の有無を測定するように構成された少なくとも１つの光学系を備えてもよい。
【0042】
装置は、少なくとも約１、２、３、４、５、１０、２５、５０、７５、９６、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、３８４、４００、４５０、５００、またはそれ以上のチャンバを備えてもよい。装置は、最大で約５００、４５０、４００、３８４、３５０、３００、２５０、２００、１５０、１００、９６、７５、５０、２５、１０、５、４、３、２、またはそれより少ないチャンバを備えてもよい。装置は、上記の値のうちの任意の２つによって定義されるいくつかのチャンバを備えてもよい。チャンバは、少なくとも約０．１、０．５、１、５、１０、５０、１００、５００、１，０００、５，０００、１０，０００マイクロリットル以上の容積を含むように構成されてもよい。チャンバは、最大で約１０，０００、５，０００、１，０００、５００、１００、５０、１０、５、１、０．５、０．１マイクロリットル以下の容積を含むように構成されてもよい。複数のチャンバの各チャンバは、同じサイズであってもよい。例えば、各々が同じ容積を有する９６個のチャンバのアレイを使用することができる。複数のチャンバのチャンバは、異なるサイズであってもよい。例えば、装置は、複数のより小さいチャンバと、複数のより大きいチャンバとを備えることができる。複数のチャンバは、１次元、２次元、または３次元アレイであってもよい。例えば、複数のチャンバは、２次元の９６個のウェルプレートと同様に構成されてもよい。場合によっては、複数のチャンバをストリップに編成することができる。例えば、本明細書の他の箇所に記載されているような基板は、ストリップであり得る。複数のチャンバは、一連の個々のチューブとして構成されてもよい。場合によっては、チャンバはフローセルの少なくとも一部である。例えば、フローセルは、本明細書の他の箇所で説明するように、フローセルの一部が素子に隣接するように構成することができる。チャンバは、チップの少なくとも一部であってもよい。例えば、チップは、複数のチャンバを備えることができる。
【0043】
複数のチャンバは、それぞれ少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０個、またはそれ以上の試料を含むように構成されてもよい。例えば、チャンバ内に２つの試料を収容するために、単一のチャンバを仕切りで構成することができる。複数のチャンバは、それぞれ最大で約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１つの試料を含むように構成されてもよい。複数のチャンバは、少なくとも約１、５、１０、２５、５０、７５、１００個、またはそれ以上の試料を含むように集合的に構成されてもよい。例えば、９６個のチャンバのアレイは、９６個の試料を含むように構成することができる。複数のチャンバは、最大で約１００、７５、５０、２５、１０、５、またはそれ未満の試料を含むように集合的に構成されてもよい。複数のチャンバの各チャンバは、異なる試料を収容するように構成されてもよい。
【0044】
チャンバは、ウェルの形態であってもよい。例えば、チャンバは、１つの開放端および１つの閉鎖端を有するシリンダとすることができる。チャンバは、ポリマー（例えば、プラスチック、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンなど）、金属（例えば、純金属、合金など）、酸化物（例えば、ガラス、絶縁性酸化物など）、半導体（例えば、シリコンなど）など、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１または複数を含むことができる。チャンバは、チャンバ内に堆積された材料（例えば、試料、試薬など）と反応しないように構成されてもよい。例えば、鉄チャンバは、水溶媒との反応を低減するためにステンレス鋼で裏打ちすることができる。別の例では、過酷な試薬のためにチャンバを保護するために、ポリエチレンチャンバをポリテトラフルオロエチレンで裏打ちすることができる。
【0045】
装置は、複数のチャンバに隣接して配置された複数の素子を備えてもよい。複数の素子は、複数のチャンバと接触してもよい。複数の素子は、複数のチャンバと熱的に接触していてもよい。例えば、複数の素子は、複数の熱転写パッドを介して複数のチャンバに接続することができる。
【0046】
複数の素子は、複数のチャンバの各チャンバ内の少なくとも１つの条件に影響を及ぼすように構成されてもよい。少なくとも１つの条件は、温度、磁場、光学条件など、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。条件は、個別チャンバの条件であってもよい。例えば、第１のチャンバの温度は、第２のチャンバとは異なる温度に保持することができる。複数のチャンバの各チャンバは、各チャンバの設定温度から少なくとも約０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０℃以上の温度に維持されてもよい。複数のチャンバの各チャンバは、各チャンバの設定温度から最大で約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２、０．１℃以下の温度に維持されてもよい。複数のチャンバの各チャンバは、進行値のうちの任意の２つによって定義される温度範囲に維持されてもよい。例えば、各チャンバは、各チャンバの設定点から０．５～１℃の範囲の温度に維持することができる。各設定点は、各チャンバについて同じであってもよい。例えば、すべてのチャンバを５０℃に維持することができる。異なるチャンバは異なる設定点を有し得る。例えば、第１のセットのチャンバは９５℃に維持することができ、第２のセットのチャンバは－１５℃に維持することができる。装置は、複数のチャンバの第２のサブセットを一定の温度に維持しながら、複数のチャンバの第１のサブセットに温度サイクルをかけるように構成されてもよい。例えば、複数のチャンバでＰＣＲ反応を行うことができる。この例では、チャンバからの蛍光信号が所定のレベルに達すると、チャンバを低温に維持することによって、そのチャンバ内のＰＣＲ反応を停止させることができる。この例では、他のチャンバをサイクルし続けて、それらのチャンバ内で生じるＰＣＲ反応を継続することができる。
【0047】
装置は、複数のチャンバにわたって条件勾配を生成するように構成されてもよい。例えば、装置は、複数のチャンバにわたって温度勾配を生成するように構成することができる。この例では、反応の最適温度は、温度勾配にわたる反応の進行を調べることによって決定することができる。別の例では、試薬濃度の勾配を生成することができる。溶融曲線分析は、複数のチャンバにわたって装置によって実行されてもよい。
【0048】
複数の素子は、複数の加熱素子および／または冷却素子を備えてもよい。加熱および／または冷却素子は、別個の素子であってもよい。例えば、加熱素子および冷却素子は、チャンバと接触して互いに隣接することができる。加熱および／または冷却素子は、同じ素子であってもよい。例えば、組み合わされた加熱冷却素子をチャンバに隣接して配置することができる。この例では、加熱素子および冷却素子の両方として熱電素子を使用することができる。加熱素子は、抵抗加熱器、誘導加熱器、熱電加熱器など、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。冷却素子は、蒸発冷却器、圧縮冷却器、熱電冷却器など、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【0049】
少なくとも１つの追加素子は、複数の素子のうちの１または複数の素子に隣接して配置されてもよい。少なくとも１つの追加素子は、複数の素子のすべてに隣接して配置されてもよい。例えば、複数の素子はそれぞれ、追加の素子と接触することができる。追加の素子は、１または複数の追加の加熱および／または冷却素子を備えてもよい。１または複数の追加の加熱および／または冷却素子は、本明細書の他の箇所に記載されている通りであってもよい。例えば、追加の素子は、複数の熱電素子と熱的に連通する大きな熱電素子を備えてもよい。複数の素子上の少なくとも１つの条件は、本明細書の他の箇所に記載されているような条件であってもよい。例えば、少なくとも１つの追加素子は、複数の素子の温度に影響を及ぼすように構成することができる。この例では、熱電冷却器を使用して高温側温度を低下させ、それによって複数の熱電素子の効率を高めることができ、それによってチャンバの温度を個別に制御することができる。少なくとも１つの追加素子は、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０個、またはそれ以上の追加素子を備えてもよい。少なくとも１つの追加素子は、最大で約１０、９、８、７、６、５、４、２またはそれ未満の追加素子を備えてもよい。
【0050】
光学系は、１または複数の励起源を備えてもよい。励起源の例には、レーザ（例えば、単一波長レーザ、スーパーコンティニュムレーザなど）、インコヒーレント光源（例えば、発光ダイオード、白熱光源など）など、またはそれらの任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。光学系は、１または複数の検出器を備えてもよい。検出器の例には、ゼロ次元（０Ｄ）検出器（例えば、フォトダイオード）、ケイ素光電子増倍管（ＳｉＰＭ）、一次元（１Ｄ）検出器（例えば、ストリップ検出器）、２次元（２Ｄ）検出器（例えば、アレイ検出器）、膜検出器（例えば、フィルム上にハロゲン化銀結晶を使用する検出器）、蛍光体プレート検出器（例えば、蛍光体を下方シフトまたは下方変換するプレート）、半導体検出器（例えば、半導体電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）素子）など、またはそれらの任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。光学系は、複数のチャンバの各チャンバからの信号の有無を個別に測定するように構成されてもよい。例えば、光学系は、複数のチャンバを一括して励起し、各チャンバから個別に信号を読み出すことができる。別の例では、光学系は、各チャンバからの信号を個別に励起して読み取ることができる。
【0051】
複数の素子は、複数の熱電加熱、熱電冷却、または熱電加熱冷却素子と熱電冷却素子との組み合わせを備えてもよい。例えば、熱電加熱素子は、熱電素子にわたる電流極性の反転を伴う熱電冷却素子になることができる。少なくとも１つの追加素子は、少なくとも１つの熱電ヒータ、熱電冷却器、または熱電ヒータと熱電冷却器との組み合わせを備えてもよい。装置は、複数のチャンバ間の熱クロストークを低減するように構成された１または複数のヒートパイプを備えてもよい。例えば、ヒートパイプをチャンバ間に配置して、チャンバ間の断熱性を向上させることができる。ヒートパイプは、過剰な熱を放散し、および／または熱を加えて熱不足を除去するように構成された素子と熱的に接触するように構成されてもよい。
【0052】
別の態様では、本開示は、分析物を含むかまたは含む疑いがある試料のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を実行する方法を提供する。この方法は、試料を収容するように構成された１または複数のチャンバを備える装置の第１のチャンバに試料を提供するステップを含んでもよい。１または複数のチャンバは、個別に制御可能な条件を有するように構成されてもよい。試料を用いてＰＣＲ反応を開始してもよい。ＰＣＲ反応は、分析物の存在または非存在を示す信号を生成し得る。ＰＣＲ反応は、信号を用いてモニターされ得る。ＰＣＲ反応は、チャンバ内でＰＣＲ反応によって所定量の信号が生成された後に停止されてもよい。
【0053】
図１は、本開示の一実施形態による、分析物を含むまたは含む疑いがある試料のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を実行するための方法１００のフローチャートである。この方法は、基板の位置に試料を提供するステップ（１１０）を含んでもよい。位置は、試料を保持し、試料がＰＣＲ分析のための条件に供されることを可能にするように構成された容積を有してもよい。装置は、本明細書の他の箇所に記載されているようなものであってもよい。例えば、１または複数のチャンバは、個別に制御可能な条件を有するように構成されてもよい。別の例では、信号は光信号を含むことができる。
【0054】
試料は、分析物を含み得る材料であってもよい。試料は、分析物を含むと疑われ得る。試料は、固形物（例えば、生体組織）であってもよいし、流体（例えば、生物学的流体）であってもよい。一般に、生物学的流体は、生物に関連する任意の流体を含むことができる。試料の非限定的な例には、被検体の任意の解剖学的位置（例えば、組織、循環系、骨髄）から得られた血液（または血液の成分、例えば白血球、赤血球、血小板）、被検体の任意の解剖学的位置から得られた細胞、皮膚、心臓、肺、腎臓、呼気、骨髄、便、精液、膣液、腫瘍組織に由来する間質液、乳房、膵臓、脳脊髄液、組織、喉スワブ、生検、胎盤液、羊水、肝臓、筋肉、平滑筋、膀胱、胆嚢、結腸、腸、脳、空洞液、痰、膿、ミクロピオタ、メコニウム、母乳、前立腺、食道、甲状腺、血清、唾液、尿、胃および消化液、涙、眼液、汗、粘液、耳垢、油、腺分泌物、脊髄液、毛髪、指爪、皮膚細胞、血漿、鼻スワブまたは鼻咽頭洗浄液、脊髄、血液、空体液、および／または他の排泄物または身体組織を含む。試料は無細胞試料であってもよい。そのような無細胞試料は、ＤＮＡおよび／またはＲＮＡを含み得る。分析物は、核酸分子、タンパク質（例えば、抗体）、抗原、化学物質（例えば、毒素）、金属イオン（例えば、重金属イオン）などであってもよい。例えば、分析物は、ウイルスの核酸分子であり得る。
【0055】
方法１００は、その位置に隣接して配置された第１の素子を使用してその位置での条件に影響を与え、それによって試料を使用してＰＣＲ反応を開始するステップ（１２０）を含んでもよい。ＰＣＲ反応は、分析物に関連する特性を示す信号または信号変化を生成し得る。ＰＣＲ反応は、分析物の存在または非存在を示す信号を生成し得る。ＰＣＲ反応は、対立遺伝子特異的ＰＣＲ、アセンブリＰＣＲ、ポリメラーゼサイクリングアセンブリ（ＰＣＡ）、非対称ＰＣＲ、対流ＰＣＲ、ダイヤルアウトＰＣＲ、デジタルＰＣＲ（ｄＰＣＲ）、ヘリカーゼ依存的増幅、ホットスタートＰＣＲ、インシリコＰＣＲ、配列間特異的ＰＣＲ、逆ＰＣＲ、ライゲーション媒介ＰＣＲ、メチル化特異的ＰＣＲ、ミニプリマーＰＣＲ、マルチプレックスライゲーション依存的プローブ増幅、ＭＬＰＡ、マルチプレックスＰＣＲ、ナノ粒子支援ＰＣＲ（ｎａｎｏＰＣＲ）、ネステッドＰＣＲ、オーバーラップ伸長ＰＣＲ、オーバーラップ伸長によるスプライシング（ＳＯＥｉｎｇ）、ＰＡＮ－ＡＣ、定量的ＰＣＲ、定量的ＰＣＲ、リアルタイム、逆相補ＰＣＲ、逆転写ＰＣＲ（ＲＴ－ＰＣＲ）、ｃＤＮＡ末端の迅速増幅、ＲＮアーゼＨ依存性ＰＣＲ、単一特異的プライマーＰＣＲ、固体ＰＣＲ、補助ＰＣＲ、熱非対称インターレースＰＣＲ（ＴＡＩＬ－ＰＣＲ）、タッチダウンＰＣＲ、ステップダウンＰＣＲ、またはユニバーサルファーストウォーキングなどを含んでもよい。信号は、光信号、電気信号、物理信号など、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。光学信号は、吸収信号（例えば、吸収強度、吸収ピーク波長）、蛍光信号（例えば、蛍光強度、蛍光波長、蛍光寿命）、プラズモン特性など、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。電気信号は、抵抗、インピーダンス、キャパシタンスなど、それらの変化、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。物理信号は、試料の物理的状態を含んでもよい。例えば、物理的信号は、試料の融点であり得る。
【0056】
方法１００は、第１の素子に動作可能に結合された第２の素子を使用して、信号または信号変化に少なくとも部分的に応答して第１の素子の動作条件を調整し、それによりその位置における条件に影響を及ぼすステップ（１３０）を含んでもよい。信号は試料中の分析物の量に依存し得るので、装置は、反応がどの程度進行したかの代用として信号の量を使用することができる。したがって、反応の進行を決定するために任意のサイクル数を使用する代わりに、信号を定量的尺度として使用することができる。監視は、リアルタイム監視（例えば、反応が進行するにつれてリアルタイムで信号を読み取る）、固定間隔監視（例えば、所定の時間に信号を読み取る）など、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。方法１００は、前記信号または信号変化が所定のしきい値に達したときにＰＣＲ反応を停止するように第１の素子の動作条件を調整するステップ（１４０）を含んでもよい。例えば、チャンバ内で所定量の蛍光信号が発生したら、温度を下げることでＰＣＲ反応を停止させることができる。動作条件の例には、温度、撹拌（例えば、撹拌、振盪など）、光の有無、化合物（例えば、追加の試薬、ガスなど）の有無など、またはそれらの任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。例えば、動作条件は反応の温度とすることができ、動作条件の変化は温度の変化とすることができる。別の例では、動作条件は光エネルギーの存在であり得、動作条件の変化は光をオフにすることであり得る。
【0057】
装置の第２のチャンバは、第２の試料を含んでもよい。例えば、第１のチャンバは、第１の被検体からの試料を含むことができ、第２のチャンバは、第２の被検体からの試料を含むことができる。別の例では、第１のチャンバは、被検体由来の第１の試料を含み得、第２のチャンバは、同じ被検体由来の第２の試料を含み得る。第２のチャンバは、第１のチャンバ内でのＰＣＲ反応の停止後に、第２のチャンバ内で第２のＰＣＲ反応を継続してもよい。第２のチャンバ内の条件は、第１のチャンバ内の条件とは別個に制御されてもよい。したがって、第２のチャンバ内の反応は、第１のチャンバ内の反応とは無関係であり得る。反応は独立して制御および監視することができるため、反応が完了したと判断されると、隣接する反応に影響を与えることなく停止させることができる。例えば、反応が分析物の存在を示す所定量の信号に達すると、反応を停止させ、適切な条件下に維持して、後に反応の生成物を回収することができる。
【0058】
方法１００は、事前正規化を含まなくてもよい。本方法は、内部標準を含まない試料に対して実施することができる。この方法は、試料内の非分析物標的を定量することなく、試料に対して実行することができる。例えば、この方法は、ヒト遺伝子対照を増幅することなくウイルス核酸分析物を定量するために実施することができる。方法１００は、事前定量化を含まなくてもよい。この方法は、試料内の分析物の量を決定するステップを含まなくてもよい。例えば、この方法は、試料中に存在する核酸分子の量が未知の試料に対して実施することができる。正規化および／または事前定量化されていない試料に対して本方法を実施することにより、試料を処理するのにかかる時間を短縮することができる。さらに、試料の処理に関連する複雑さおよびコストも同様に低減することができる。これは、高い精度を維持するために事前正規化または事前定量化を必要とし得る他の試料分析技術とは逆であってもよい。方法１００は、これらの動作なしで高い精度、感度、および／または特異性を維持することができる。分析物の有無は、少なくとも約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、８５％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、９９．９％またはそれ以上の精度、感度および／または特異性で決定され得る。分析物の有無は、最大で約９９．９％、９９．５％、９９％、９８％、９７％、９６％、９５％、９４％、９３％、９２％、９１％、８５％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％、またはそれ以下の精度、感度、および／または特異性で決定され得る。
【0059】
被検体は、哺乳動物などの動物であってもよい。被検体は、ヒトまたは非ヒト哺乳動物であってもよい。被検体は植物であってもよい。被検体は、疾患に罹患しているか、または疾患に罹患しているもしくは疾患を有すると疑われ得る。被検体は、疾患に罹患しているまたは疾患を有することが疑われない場合がある。被検体は症候性であってもよい。あるいは、被検体は無症候性であってもよい。場合によっては、被検体は、疾患の症状を緩和するために、または疾患の被検体を治癒するために処置され得る。被検体は、医師などの医療提供者による治療を受けている患者であってもよい。被検体は、医療提供者であってもよい。被検体は、生徒、教師、長期介護者（例えば、介護施設の従業員）、監視員、または他の人の近くで働くおよび／または生活する他の人であってもよい。
【0060】
図２は、一実施形態による装置２００の概略図である。装置２００は、１または複数のチャンバ２１０を備えてもよい。この例では、チャンバは、チャンバの最上部から流体的にアクセス可能であるように構成されたウェルであり得る。チャンバは、光学的にアクセス可能であるようにさらに構成することができる。例えば、チャンバの最上部に面して配置されたカメラは、チャンバから発する光信号を読み取ることができる。各チャンバは、断熱材２２０を備えてもよい。断熱材は、複数のチャンバのチャンバ間の熱伝達を減少させるように構成されてもよい。例えば、第１のチャンバが加熱条件下にあり、第２のチャンバが冷却条件下にある場合、断熱材は、加熱されたチャンバから冷却されたチャンバに漏れる熱を低減し、効率および精度を向上させることができる。断熱材２２０は、低熱伝導率材料のうちの１または複数を備えてもよい。断熱材は、鉱物ウール（例えば、ガラス繊維）、天然繊維（例えば、セルロース）、ポリマー（例えば、ポリスチレン、ポリウレタンなど）、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。断熱材は、１または複数のヒートパイプを備えてもよい。１または複数のヒートパイプは、チャンバへのまたはチャンバからの熱の輸送を提供するように構成されてもよい。例えば、ヒートパイプは、チャンバから余分な熱を除去することができる。ヒートパイプは、固体金属パイプ（例えば、銅線）、相変化ヒートパイプ（例えば、相変化冷却器が充填された銅管）など、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。場合によっては、各チャンバは、関連する温度読取装置（例えば、温度計、熱電対など）を有することができる。温度読取装置は、チャンバの温度を読み取り、その温度を中央コントローラに提供するように構成することができる。これにより、複数のチャンバの各チャンバの温度の個別のリアルタイム制御を可能にすることができる。
【0061】
装置は、１または複数の素子２３０を備えてもよい。装置は、図２に示すように、装置の各チャンバに対して１つの素子を備えてもよい。装置は、各チャンバに対して複数の素子を備えてもよい。素子は、本明細書の他の箇所に記載されているようなものであってもよい。例えば、素子は熱電素子であってもよい。熱電素子は、装置の各チャンバ内の温度を個別に制御するように構成されてもよい。例えば、チャンバの下方に配置された熱電素子は、そのチャンバを加熱および冷却することができる。熱電素子は、任意選択のヒータ２７０を備える任意選択の熱電バックプレート２４０に接続されてもよい。熱電バックプレートは、効率を改善するために素子２３０の温度を等しくするように構成されてもよい。例えば、チャンバが加熱されている場合、熱電素子の背面が冷える可能性がある。この例では、ヒータ２７０は、熱電素子の裏側温度を調整するために熱電バックプレートに熱を供給することができる。熱電バックプレートは、任意選択のグラファイトパッド２８０を介してヒートシンク２５０と熱的に接触することができる。グラファイトパッドは、熱電バックプレートとヒートシンクとの間の熱伝導を助けるように構成されてもよい。例えば、グラファイトパッドは、熱電バックプレートおよびヒートシンクの欠陥を充填して、より良好な熱伝導を提供することができる。ヒートシンクは、金属ヒートシンク（例えば、銅、アルミニウムなど）、ポリマーヒートシンク、グラファイトヒートシンクなど、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ヒートシンクは、ファン２６０によって冷却されてもよい。ファンは、装置からの熱の放散を助けるためにヒートシンクの周りに空気を循環させることができる。
【0062】
場合によっては、ヒートシンクはピラー設計を備えることができる。図１５Ａ～図１５Ｃは、いくつかの実施形態による、ピラー設計の例である。ピラー設計は、熱電素子とより大きなヒートシンク（例えば、複数のフィン）との間の熱伝達を容易にするように構成されてもよい。ピラー設計は、装置の個々のチャンバ間のクロストークを低減するように構成されてもよい。例えば、ピラーは、ピラーを介して熱を導くように構成することができるが、ピラー間の空間は、ピラー間のクロストークを低減することができる。各チャンバは、異なるピラーと熱的に接触していてもよい。場合によっては、各ピラーは、他のピラー間に直接接続されていなくてもよい。場合によっては、各チャンバ間に直接接続がない場合がある。例えば、チャンバは、断熱材料と物理的に接触していてもよいが、チャンバ間に配置された熱伝導性材料とは接触していなくてもよい。図１５Ａでは、装置１５００は、１または複数の素子１５１０（例えば、本明細書の他の箇所に記載されているような熱電素子）および１または複数のピラー（例えば、絶縁ピラー）１５２０を備えてもよい。ピラーは、本明細書の他の箇所で説明するように熱の移動を可能にしながら、複数のチャンバを熱的に絶縁するように構成することができる。装置は、本明細書の他の箇所に記載されているように、１または複数の温度センサ１５３０をさらに備えることができる。保持クリップ１５４０は、複数の素子を保持するように構成することができ、保持プレート１５５０は、複数のチャンバを保持するように構成することができる。
【0063】
図３は、一実施形態による装置３００の概略図である。装置３００は、図２の装置２００と同様であってもよいが、熱電バックプレート２４０に隣接して配置された追加の素子３１０を追加するためのものである。追加の素子は、１または複数の追加の熱電素子であってもよい。１または複数の追加素子は、１または複数の素子の条件（例えば、温度）を制御するように構成することができる。例えば、第２の熱電冷却器は、複数の熱電冷却器の高温側を冷却することができる。１または複数の追加素子を含むことは、１または複数の素子から廃熱を除去することによって１または複数の素子の性能を改善することができる。さらに、そのような追加の素子は、１または複数の素子の条件の動的制御を提供することができる。例えば、第１の熱電素子は、チャンバの加熱と冷却とを切り替えることができる。この例では、追加の熱電素子は、第１の熱電素子の冷却と加熱とを切り替えることができる。
【0064】
図１６Ａ、図１６Ｂは、いくつかの実施形態による、装置の一例の異なる図を示す。装置は、本明細書の他の箇所に記載されているようなものであってもよい。場合によっては、マイクロウェルプレートをプレートホルダ内に配置することができる。プレートホルダは、マイクロウェルプレートを装置内に移動させるように構成されてもよい（例えば、熱素子と接触する）。プレートホルダの移動は自動化されてもよい（例えば、装置内のモータによって作動される）。プレートホルダの移動は手動であってもよい（例えば、ユーザは、プレートホルダを装置内にスライドさせることができる）。場合によっては、マイクロウェルは、装置に挿入されると、熱素子を移動させてウェルプレートと係合させることができる間、固定位置に保持することができる。例えば、ヒートポンプを垂直に移動させて、マイクロウェルプレートの底部と係合させることができる。場合によっては、マイクロウェルプレートを装置に挿入した後に移動させて、マイクロウェルプレートを熱素子と係合させることができる。例えば、マイクロウェルプレートを押し下げてヒートポンプと係合させることができる。装置内の移動は、例えば、リニアモータ、回転モータなど、またはそれらの任意の組み合わせによって行われてもよい。
【0065】
図１７は、いくつかの実施形態による、光学アセンブリの一例を示す。光学アセンブリは、プレートの１または複数のチャンバ（例えば、ウェル）から光励起を提供し、および／または光放射を受け取るように構成することができる。例えば、光学アセンブリは、第１の光学ポートから光学アセンブリ内に励起ビームを提供するように構成することができる。場合によっては、第１の光ポートはレーザ（例えば、ダイオードレーザ）を備えることができる。このようにして、励起ビームを光学アセンブリ内から生成することができる。場合によっては、光学アセンブリは、第１の光学ポートからチャンバに励起ビームを誘導するように構成されたダイクロイックミラーを備えることができる。励起ビームは、チャンバ内のフルオロフォアを励起することができ、得られた発光は、ダイクロイックミラーを通って光学アセンブリに戻り、第２の光学ポートおよび／または検出器モジュールに向けられることができる。場合によっては、例えば、発光光を光ファイバに結合することによって、発光を光学アセンブリから除去することができる。次いで、除去された発光光を検出器に向けることができる。場合によっては、光学アセンブリは、発光が光学アセンブリから除去されることなく発光を検出するように構成された検出器を備えることができる。図１８は、いくつかの実施形態による、複数の光学アセンブリの構成の一例を示す。この例では、８つの光学アセンブリが単一のユニットとして形成されており、８つのチャンバからの光信号を監視するように構成することができる。複数の光学アセンブリは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０またはそれ以上の光学アセンブリを備えるユニットに構成することができる。複数の光学アセンブリは、最大で約２０、１９、１８、１７、１６、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３、２つ、またはそれより少ない光学アセンブリを備えるユニットに構成することができる。例えば、図２０は、いくつかの実施形態による、８つの光学アセンブリを備える例示的なユニットを示す。別の例では、図２１は、いくつかの実施形態による、単一のユニット内に１６個の光学アセンブリを備える例示的なユニットを示す。場合によっては、光学アセンブリは、ユニットの異なる側に構成することができる。場合によっては、光学アセンブリは、ユニット（例えば、積層）の同じ側に構成することができる。追加の光学ユニットの追加は、装置が装置のチャンバから蛍光強度を収集する時間の長さを短縮しながら、ユニットのフットプリントを実質的に増加させない場合がある。図１９は、いくつかの実施形態による、複数のチャンバに隣接して配置された複数の光学アセンブリを備えるユニットの一例を示す図である。ユニットは、例えば、ステッパモータおよびタイミングベルトを使用することによって複数のチャンバを横切って移動するように構成することができる。
【0066】
図４Ａは、一実施形態による熱電制御アーキテクチャ４００の概略図であり、図４Ｂは、一実施形態による電流シンク容量を有する熱電制御アーキテクチャ４１０の概略図である。熱電制御アーキテクチャは、本明細書の他の箇所に記載されているように熱電素子を制御するように構成することができる。熱電制御アーキテクチャは、ＤＣ／ＤＣコントローラ（例えば、バックコントローラ）に基づくことができる。アーキテクチャは、本明細書の他の箇所に記載されている装置のフットプリント内に収まるように構成されてもよい。例えば、アーキテクチャは、マイクロウェルベースの装置内に収まるように小型化することができる。熱電制御アーキテクチャは、マイクロコントローラによってアドレス指定可能であってもよい。マイクロコントローラは、本明細書の他の箇所に記載されているようなコンピュータシステムであってもよい。熱電制御アーキテクチャは、２つの対向するトランジスタのデジタルスイッチングを使用して、１または複数の熱電素子を加熱モードと冷却モードとの間で切り替えるように構成されてもよい。切り替えは、少なくとも約０．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、７５、１００ミリ秒、またはそれ以上の期間にわたって行われてもよい。切り替えは、最大で約１００、７５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．５、０．１ミリ秒またはそれ未満の期間にわたって行われてもよい。切り替えは、所定の標的の少なくとも約０．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、７５％、またはそれ以上の割合内の電気的な流れを可能にすることができる。切り替えは、所定の標的の最大で約７５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．５、０．１またはそれ未満のパーセント内の電気的流れを可能にすることができる。熱電制御アーキテクチャは、フィードバックループを使用して各素子（例えば、各ウェル内の制御条件）を制御するように構成されてもよい。熱電制御アーキテクチャは、パルス幅変調（ＰＷＭ）の使用を含まなくてもよい。ＰＷＭを使用しないことは、干渉効果を低減し、制御アーキテクチャの機能を改善することができる。図１２Ａ、図１２Ｂは、いくつかの実施形態による、制御アーキテクチャの例示的な概略図を示す。制御アーキテクチャは、ドータボード、マスタ制御回路、およびセンサ間の通信を提供することができる。各ドータボードは、マスタマイクロコントローラと、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０個、またはそれ以上のサブコントローラと、を備えてもよい。各サブコントローラは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上の反応チャンバの温度を測定および／または制御するように構成されたセンサボードのセットに接続されてもよい。各センサボードは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、またはそれ以上の温度センサ（例えば、デジタル温度センサ）を備えることができる。温度センサを較正することができる（例えば、国立科学技術研究所（ＮＩＳＴ）のトレーシブルセンサによって較正される）。温度センサは、少なくとも約＋／－０．０１、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１℃、またはそれ以上の精度で温度を読み取るように構成されてもよい。温度センサは、最大で約＋／－１、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２、０．１、０．０５、０．０１℃以下の精度で温度を読み取るように構成されてもよい。温度センサの測定値は、デジタル測定値であってもよい。デジタル測定は、電気的ノイズ（例えば、電磁干渉）の影響を回避するように構成されてもよく、これは温度センサの機能を改善することができ、反応チャンバの個々の制御を可能にすることができる。
【0067】
ドータボードアーキテクチャの使用はモジュール式であってもよい。例えば、ドータボードは交換可能であってもよい。モジュール式アーキテクチャは、損傷した部品の効率的な交換を提供することができる（例えば、損傷したドータボードを別のドータボードに交換することができる）。モジュール式アーキテクチャは、温度センサまたは素子との通信プロトコルまたは温度センサまたは素子の機能に影響を与えない方法でドータボードを交換することを可能にすることができる。通信全体は、マスタコントローラ（例えば、マスタマイクロコントローラ）によって制御することができる。通信プロトコルバスの例には、シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）、集積回路間（Ｉ２Ｃ）、ユニバーサル非同期送受信機（ＵＡＲＴ）などが含まれるが、これらに限定されない。通信プロトコルバスは、ドータボードのマスタコントローラと接触していてもよい。コマンドおよび／またはデータは、バスを通ってブレイクアウトボードマスタコントローラに流れ、次いでメイン機上処理ユニットに流れることができる。通信およびデータ収集アーキテクチャは、モジュール性を提供することができ、複数（例えば、９６）の反応チャンバをアドレス指定するために使用することができる。
【0068】
図５は、一実施形態による、アドレス指定可能な制御アレイ５００の概略図である。アドレス可能な制御部は、アレイとして位置する複数の素子を制御するように構成されてもよい。制御アレイは、１または複数の素子を単一のマイクロコントローラに接続することを含んでもよい。素子は、シリアルバス（例えば、シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）、Ｉ２Ｃなど）を介して接続されてもよい。アレイは、各々が追加のコントローラに接続された複数のマイクロコントローラを備えてもよい。例えば、一連のマイクロコントローラを別のマイクロコントローラに接続することができる。追加のコントローラおよび／または複数のマイクロコントローラは、マスタコントローラに接続することができる。例えば、第１のマイクロコントローラは、第１の複数の素子を制御することができ、第２のマイクロコントローラは、第２の複数の素子を制御することができる。この例では、２つのマイクロコントローラをマスタコントローラに接続することができる。別の例では、第１および第２のマイクロコントローラを第３のマイクロコントローラに接続し、第４および第５のマイクロコントローラを第６のマイクロコントローラに接続することができる。この例では、第３および第６のマイクロコントローラは、マスタコントローラに接続することができる。マスタコントローラは、本明細書の他の箇所に記載されているようなコンピュータシステムを備えてもよい。例えば、マスタコントローラは、マイクロコントローラを備えることができる。別の例では、マスタコントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を備えることができる。少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０個、またはそれ以上の素子を単一のマイクロコントローラに接続することができる。最大で約５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１つの素子を単一のマイクロコントローラに接続することができる。少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０個、またはそれ以上のマイクロコントローラを別のマイクロコントローラに接続することができる。最大で約５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１つのマイクロコントローラを別のマイクロコントローラに接続することができる。少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０個、またはそれ以上のマイクロコントローラをマスタコントローラに接続することができる。最大で約５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１つのマイクロコントローラをマスタコントローラに接続することができる。
【0069】
図９は、いくつかの実施形態による、コントローラドータボード９００の複数の図の一例である。コントローラドータボードは、本明細書の他の箇所に記載されている方法を実行するように構成されてもよい。例えば、ドータボードは、マルチウェルプレートの単一ウェル内の少なくとも温度を制御するように構成することができる。コントローラドータボードは、コントローラ回路９１０を備えることができる。コントローラ回路は、単一のウェルの温度を制御するように構成されてもよい。例えば、ドータボード９００は、図示するように８セットのコントローラ回路を備えることができる。コントローラドータボードは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９６、またはそれ以上の制御回路９１０のセットを備えてもよい。コントローラドータボードは、最大で約９６、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、またはそれ以下の制御回路のセットを備えてもよい。コントローラドータボードは、インターフェース９０１を備えてもよい。インターフェースは、ドータボードがインターフェースされる装置からドータボードの様々な構成要素のアドレス指定を可能にするように構成されてもよい。例えば、複数の接点は、システムとドータボードとの間の通信を可能にするインターフェース上の位置とすることができる。ドータボードは、１または複数のマイクロプロセッサ９０２を備えてもよい。１または複数のマイクロプロセッサは、制御回路とシステムとの間の中間体として構成されてもよい。例えば、マイクロプロセッサは、システムからの信号を解釈して出力電気信号を制御回路に提供するように構成することができる。
【0070】
場合によっては、制御回路は、１または複数のスイッチバックレギュレータを備えてもよい。スイッチバックレギュレータは、少なくとも約５０、６０、７０、８０、９０、９５、９６、９７、９８、９９パーセント以上の効率を有することができる。スイッチバックレギュレータは、例えば壁プラグによって供給することができる電力バジェットを維持しながら、本明細書の他の箇所で説明するように個々の熱素子の存在を可能にするのに十分な効率を有することができる。本明細書の他の箇所に記載されている装置は、単一の壁プラグを使用して、熱電素子を介して少なくとも約１、２、３、４、５、１０、２５、５０、７５、９６、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、３８４、４００、４５０、５００個、またはそれ以上のウェルに個々の熱制御を提供するように構成されてもよい。制御回路は、１または複数のマイクロコントローラによって外部制御される２つ以上のスイッチングバックコンバータを備えてもよい。そのような設計は、Ｈブリッジを使用しなくてもよい。Ｈブリッジを使用しないことにより、効率を向上させることができる（例えば、Ｈブリッジのトランジスタを有さないことによるより低い損失プロファイルのために改善される）。外部マイクロコントローラを使用すると、トランジスタをオフにする前にバックコンバータをオフにすることによって損失を低減することができる。場合によっては、ドータボードは、最大で約１０，０００、９，５００、９，０００、８，５００、８，１５４、８，０００、７，５００、７，０００、６，５００、６，０００、５，５００、５，０００、４，５００、４，０００、３，０００、２，０００、１，０００センチメートル平方以下の領域に８セットのコントローラ回路を備えることができる。
【0071】
図１０は、いくつかの実施形態による、制御回路９１０の一例である。ＴＥＣは、本明細書の他の箇所に記載されているような熱素子（例えば、熱電素子）であってもよい。制御回路は、単一の熱素子の温度を制御するように構成されてもよい。例えば、システムの各熱素子は、対応する制御回路のセットを有してもよい。制御回路は、例えば、１または複数のマイクロプロセッサから入力信号を受け取り、入力信号を熱素子の温度変化に変換するように構成されてもよい。制御回路は、温度制御回路であってもよい。制御回路は、別の特性（例えば、ガス条件、撹拌など）のための制御回路であってもよい。
【0072】
図１１は、いくつかの実施形態による、本明細書の他の箇所に記載されているシステム１１００の切断例である。例えば、システムは、本明細書の他の箇所に記載されている方法を実行するように構成することができる。システムはウェルプレート１１０１を備えてもよい。ウェルプレートは、本明細書の他の箇所に記載されているようなものであってもよい。例えば、ウェルプレートは、９６ウェルプレートであってもよい。ウェルプレート１１０１の各ウェルは、本明細書の他の箇所に記載されているように、個別に制御された温度を有するように構成されてもよい。温度の個々の制御は、少なくとも部分的に、１または複数のコントローラドータボード９００の使用によって達成されてもよい。コントローラドータボードは、ポート１１０３を介してシステムにインターフェース接続されてもよい。ポートは、システムの熱素子とドータボードの制御回路との間の電気的接触を提供するために、コントローラドータボードに結合するように構成されてもよい。ポートの使用は、（例えば、メンテナンス、様々な機能などのために）コントローラドータボードの切り替えを可能にすることができる。ポートの使用は、経時的なシステム構成の変更を可能にすることができる（例えば、制御チャネルの加算または減算など）。システムは、ウェルプレートの各ウェルが制御回路に結合されるように、いくつかのドータボードを用いて構成されてもよい。例えば、システムは、システムのすべての熱素子に制御回路があるように、制御回路を備えるドータボードを用いて構成することができる。
【0073】
システムは、ヒートシンク１１０２を備えてもよい。ヒートシンクは、本明細書の他の箇所で説明するように構成されてもよい。例えば、ヒートシンクは、熱電素子の熱平衡（例えば、加熱および／または冷却）を助けるように構成することができる。システムは、１または複数のファン１１０４を備えてもよい。１または複数のファンは、ドータボード、ヒートシンク、またはそれらの組み合わせに冷却を提供するように構成されてもよい。例えば、ファンは、ドータボードの制御回路ならびにヒートシンクの両方を冷却するように構成することができる。
【0074】
コンピュータシステム
本開示は、本開示の方法を実施するようにプログラムされたコンピュータシステムを提供する。図６は、本開示の方法および／または装置とのインターフェースを実装するようにプログラムまたは他の方法で構成されたコンピュータシステム６０１を示す。コンピュータシステム６０１は、例えば、チャンバ内の条件を調整し、チャンバからの信号を監視するなど、本開示の様々な態様を調整することができる。コンピュータシステム６０１は、ユーザの電子装置、または電子装置に対して遠隔に配置されたコンピュータシステムとすることができる。電子装置は携帯電子装置であってもよい。
本開示は、本開示の方法を実施するようにプログラムされたコンピュータシステムを提供する。図６は、本開示の方法および／または装置とのインターフェースを実装するようにプログラムまたは他の方法で構成されたコンピュータシステム６０１を示す。コンピュータシステム６０１は、例えば、チャンバ内の条件を調整し、チャンバからの信号を監視するなど、本開示の様々な態様を調整することができる。コンピュータシステム６０１は、ユーザの電子装置、または電子装置に対して遠隔に配置されたコンピュータシステムとすることができる。電子装置は携帯電子装置であってもよい。
【0075】
コンピュータシステム６０１は、シングルコアもしくはマルチコアプロセッサ、または並列処理のための複数のプロセッサとすることができる中央処理装置（ＣＰＵ、本明細書では「プロセッサ」および「コンピュータプロセッサ」）６０５を含む。コンピュータシステム６０１はまた、メモリまたはメモリ位置６１０（例えば、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ）と、電子記憶ユニット６１５（例えば、ハードディスク）と、１または複数の他のシステムと通信するための通信インターフェース６２０（例えば、ネットワークアダプタ）と、キャッシュ、他のメモリ、データストレージ、および／または電子ディスプレイアダプタなどの周辺装置６２５とを含む。メモリ６１０、記憶ユニット６１５、インターフェース６２０および周辺装置６２５は、マザーボードなどの通信バス（実線）を介してＣＰＵ６０５と通信する。記憶ユニット６１５は、データを記憶するためのデータ記憶ユニット（またはデータリポジトリ）とすることができる。コンピュータシステム６０１は、通信インターフェース６２０の助けを借りてコンピュータネットワーク（「ネットワーク」）６３０に動作可能に結合することができる。ネットワーク６３０は、インターネット、インターネットおよび／もしくはエクストラネット、またはインターネットと通信するイントラネットおよび／もしくはエクストラネットとすることができる。ネットワーク６３０は、場合によっては、電気通信および／またはデータネットワークである。ネットワーク６３０は、クラウドコンピューティングなどの分散コンピューティングを可能にすることができる１または複数のコンピュータサーバを含むことができる。ネットワーク６３０は、場合によっては、コンピュータシステム６０１の助けを借りて、コンピュータシステム６０１に結合された装置がクライアントまたはサーバとして動作することを可能にすることができるピアツーピアネットワークを実装することができる。
【0076】
ＣＰＵ６０５は、プログラムまたはソフトウェアで具現化することができる一連の機械可読命令を実行することができる。命令は、メモリ６１０などのメモリ位置に格納することができる。命令は、ＣＰＵ６０５を対象とすることができ、その後に、本開示の方法を実施するようにＣＰＵ６０５をプログラムまたは構成することができる。ＣＰＵ６０５によって実行される動作の例は、フェッチ、デコード、実行、およびライトバックを含むことができる。
【0077】
ＣＰＵ６０５は、集積回路などの回路の一部とすることができる。システム６０１の１または複数の他の構成要素を回路に含めることができる。場合によっては、回路は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。
【0078】
記憶ユニット６１５は、ドライバ、ライブラリおよび保存されたプログラムなどのファイルを記憶することができる。記憶ユニット６１５は、ユーザデータ、例えば、ユーザプレファレンスおよびユーザプログラムを記憶することができる。コンピュータシステム６０１は、場合によっては、イントラネットまたはインターネットを介してコンピュータシステム６０１と通信するリモートサーバ上に位置するなど、コンピュータシステム６０１の外部にある１または複数の追加のデータ記憶装置を含むことができる。
【0079】
コンピュータシステム６０１は、ネットワーク６３０を介して１または複数のリモートコンピュータシステムと通信することができる。例えば、コンピュータシステム６０１は、ユーザのリモートコンピュータシステムと通信することができる。リモートコンピュータシステムの例には、パーソナルコンピュータ（例えばポータブルＰＣ）、スレートまたはタブレットＰＣ（例えばアップル（登録商標）ｉＰａｄ（登録商標）、サムスン（登録商標）ギャラクシータブ）、電話、スマートフォン（例えばアップル（登録商標）ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、アンドロイド（登録商標）対応装置、ブラックベリー（登録商標））、または携帯情報端末が含まれる。ユーザは、ネットワーク６３０を介してコンピュータシステム６０１にアクセスすることができる。
【0080】
本明細書に記載の方法は、例えばメモリ６１０または電子記憶ユニット６１５などのコンピュータシステム６０１の電子記憶場所に記憶された機械（例えば、コンピュータプロセッサ）実行可能コードによって実施することができる。機械実行可能コードまたは機械可読コードはソフトウェアの形で提供することができる。使用中、コードはプロセッサ６０５によって実行することができる。場合によっては、コードは、記憶ユニット６１５から取得され、プロセッサ６０５による容易なアクセスのためにメモリ６１０に記憶され得る。いくつかの状況では、電子記憶ユニット６１５を除外することができ、機械実行可能命令がメモリ６１０に記憶される。
【0081】
コードは、コードを実行するように適合されたプロセッサを有する機械と共に使用するために予めコンパイルし構成することができ、あるいは実行時にコンパイルすることができる。コードは、コードを事前コンパイル方式またはコンパイル時方式で実行できるように選択することができるプログラミング言語で供給することができる。
【0082】
コンピュータシステム６０１など、本明細書で提供されるシステムおよび方法の態様は、プログラミングにおいて具現化することができる。本技術の様々な態様は、通常、機械（またはプロセッサ）実行可能コードおよび／またはある種の機械可読媒体で運ばれるまたはその中に具現化された関連データの形をとる「製品」または「物品」と考えることができる。機械実行可能コードは、メモリ（例えば、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ）またはハードディスクなどの電子記憶ユニットに格納することができる。「記憶」タイプの媒体は、コンピュータ、プロセッサなどの有形メモリ、または様々な半導体メモリ、テープドライブ、ディスクドライブなどの関連モジュールのいずれかまたはすべてを含むことができ、これらはソフトウェアプログラミングのためにいつでも非一時的記憶を提供することができる。ソフトウェアのすべてまたは一部は、インターネットまたは他の様々な電気通信ネットワークを介して通信することができる。そのような通信は、例えば、あるコンピュータまたはプロセッサから別のコンピュータまたはプロセッサへ、例えば管理サーバまたはホストコンピュータからアプリケーションサーバのコンピュータプラットフォームへのソフトウェアのロードを可能にすることができる。したがって、ソフトウェア素子を担持することができる別の種類の媒体は、光、電気および電磁波を含み、これらは、有線および光の地上通信ネットワークを介して、および様々なエアリンクを介して、ローカル装置間の物理的なインターフェースを越えて使用される。そのような波を搬送する物理的素子、例えば有線または無線リンク、光リンクなどもまた、ソフトウェアを担持する媒体とみなすことができる。本明細書では、非一時的で有形の「記憶」媒体に限定されない限り、コンピュータまたは機械の「可読媒体」などの用語は、実行のためにプロセッサに命令を提供することに関与する任意の媒体を指す。
【0083】
したがって、コンピュータ実行可能コードなどの機械可読媒体は、有形の記憶媒体、搬送波媒体、または物理伝送媒体を含むがこれらに限定されない多くの形態をとることができる。不揮発性記憶媒体は、例えば、図面に示すデータベースなどを実装するために使用することができるものなど、任意のコンピュータなどの任意の記憶装置などの光ディスクまたは磁気ディスクを含む。揮発性記憶媒体は、そのようなコンピュータプラットフォームのメインメモリなどのダイナミックメモリを含む。有形の伝送媒体は同軸ケーブル、銅線および光ファイバを含み、コンピュータシステム内のバスを構成するワイヤを含む。搬送波伝送媒体は、電気または電磁信号、あるいは無線周波数（ＲＦ）および赤外線（ＩＲ）データ通信中に発生するものなどの音波または光波の形態をとることができる。したがって、一般的な形態のコンピュータ可読媒体には、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他の任意の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤもしくはＤＶＤ－ＲＯＭ、他の任意の光学媒体、パンチカード紙テープ、穴のパターンを有する他の任意の物理記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭおよびＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、他の任意のメモリチップもしくはカートリッジ、データもしくは命令を搬送する搬送波、このような搬送波を伝送するケーブルもしくはリンク、またはコンピュータがプログラミングコードおよび／もしくはデータを読み取ることができる他の任意の媒体が含まれる。これらの形態のコンピュータ可読媒体の多くは、実行のために１または複数の命令の１または複数のシーケンスをプロセッサに搬送することに関与することができる。
【0084】
コンピュータシステム６０１は、例えば、チャンバからのＰＣＲ反応の結果を提供するためのユーザインターフェース（ＵＩ）６４０を備える電子ディスプレイ６３５を含むか、またはそれと通信することができる。ＵＩの例には、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）およびウェブベースのユーザインターフェースが含まれるが、これらに限定されない。
【0085】
本開示の方法およびシステムは、１または複数のアルゴリズムによって実施することができる。アルゴリズムは、中央処理装置６０５による実行時にソフトウェアによって実施することができる。アルゴリズムは、例えば、ＰＣＲ反応が完了したと判定し、単一のチャンバ内で反応を停止させることができる。
【0086】
以下の実施例は、本明細書に記載の特定のシステムおよび方法を例示するものであり、限定することを意図するものではない。
【0087】
［実施例１］
蛍光終点を使用した試料の正規化
図７は、一実施形態による、チャンバ用の制御ロジック７００のフローチャートである。論理は、温度サイクルプロファイル｛ｔｉ－，Ｔｉ－｝ｐをロードすることから開始することができる。温度サイクルプロファイルは、ｐ対の時間点および温度点｛ｔｉ－，Ｔｉ－｝を含んでもよい。温度サイクルプロファイルは、本明細書の他の箇所に記載されているＰＣＲ反応の実行を可能にするように構成されてもよい。例えば、温度サイクルプロファイルは、実行されると、ＰＣＲのサイクルが実行されることになり得る。次に、ロードされたプロファイルを用いて新しいサイクルを実行することができる。サイクルの完了時または完了前に、蛍光信号を取得することができる。例えば、定量化動作｛ｔｑ，Ｔｑ｝において信号を取得することができる。蛍光信号は、本明細書の他の箇所に記載されているように取得することができる。蛍光信号を受信すると、本明細書の他の箇所に記載されている１または複数のコンピュータプロセッサは、しきい値条件（例えば、所定の正規化しきい値、所定のレベルの蛍光強度など）かどうかを判定することができる。蛍光信号がしきい値条件に反応しなかった場合、サイクル数をインクリメントし、プロセスを繰り返すことができる。蛍光信号がしきい値条件を満たす場合、ロジックは、温度を＜２０℃に設定することによってチャンバ内のＰＣＲ反応を停止させることができる。本明細書の他の箇所に記載されているように、異なるチャンバを独立して制御することができるので、１つの反応の完了は、他の反応が上記のように継続しないことを意味しない。例えば、第１のチャンバはしきい値条件を満たすことができるが、第２のチャンバは満たさない。この例では、温度を低下させることによって第１のチャンバ内の反応を停止させることができ、一方、第２のチャンバ内の反応は影響を受けないことができる。
蛍光終点を使用した試料の正規化
図７は、一実施形態による、チャンバ用の制御ロジック７００のフローチャートである。論理は、温度サイクルプロファイル｛ｔｉ－，Ｔｉ－｝ｐをロードすることから開始することができる。温度サイクルプロファイルは、ｐ対の時間点および温度点｛ｔｉ－，Ｔｉ－｝を含んでもよい。温度サイクルプロファイルは、本明細書の他の箇所に記載されているＰＣＲ反応の実行を可能にするように構成されてもよい。例えば、温度サイクルプロファイルは、実行されると、ＰＣＲのサイクルが実行されることになり得る。次に、ロードされたプロファイルを用いて新しいサイクルを実行することができる。サイクルの完了時または完了前に、蛍光信号を取得することができる。例えば、定量化動作｛ｔｑ，Ｔｑ｝において信号を取得することができる。蛍光信号は、本明細書の他の箇所に記載されているように取得することができる。蛍光信号を受信すると、本明細書の他の箇所に記載されている１または複数のコンピュータプロセッサは、しきい値条件（例えば、所定の正規化しきい値、所定のレベルの蛍光強度など）かどうかを判定することができる。蛍光信号がしきい値条件に反応しなかった場合、サイクル数をインクリメントし、プロセスを繰り返すことができる。蛍光信号がしきい値条件を満たす場合、ロジックは、温度を＜２０℃に設定することによってチャンバ内のＰＣＲ反応を停止させることができる。本明細書の他の箇所に記載されているように、異なるチャンバを独立して制御することができるので、１つの反応の完了は、他の反応が上記のように継続しないことを意味しない。例えば、第１のチャンバはしきい値条件を満たすことができるが、第２のチャンバは満たさない。この例では、温度を低下させることによって第１のチャンバ内の反応を停止させることができ、一方、第２のチャンバ内の反応は影響を受けないことができる。
【0088】
図８は、一実施形態による、蛍光終点に基づく正規化の一例である。プロット８００は、ｘ軸上で行われたＰＣＲサイクルの数に対するｙ軸上の相対蛍光強度のプロットであってもよい。終点に到達するサイクル数は、チャンバ（例えば、チャンバＣｈｘ、Ｃｈｙ、およびＣｈｚ）によって異なり得る。この例では、Ｃｈｘは９サイクル後に所定の蛍光信号しきい値に達することができ、一方、Ｃｈｙは１０を要し、Ｃｈｚは１１を要する。各チャンバについて、チャンバが所定の正規化しきい値に達すると、チャンバは、各チャンバの個別の温度制御を使用して停止することができる。例えば、チャンバからの信号が正規化しきい値を超えた後に、各チャンバを冷却してＰＣＲ反応を停止させることができる。
【0089】
［実施例２］
隣接するウェルの熱性能
図１３は、いくつかの実施形態による、複数の隣接する個別に制御されたウェルの熱性能の一例である。初期時点（例えば、グラフ上の早い時点）では、３つのウェルは同じ温度サイクルプロトコル（例えば、９５℃と６０℃との間のサイクル）を実行している可能性がある。異なるウェルは、同様の温度曲線によって証明されるように、同じプロトコルの下で同様の性能を示し得る。２サイクル後に、第３のウェルはもはや同じ温度プロトコル下になくてもよい。例えば、他の２つのウェルがサイクルを継続している間、第３のウェルは６０℃で滞留するように設定することができる。図１３のデータは、プレートのウェルが個別にアドレス指定可能であり、各ウェルが他のウェルとは独立して所定の温度に置くことができることを示し得る。これは、それぞれ７サイクルおよび１７サイクルにわたってサイクルされるウェル２および１の性能によってさらに証明され得る。
隣接するウェルの熱性能
図１３は、いくつかの実施形態による、複数の隣接する個別に制御されたウェルの熱性能の一例である。初期時点（例えば、グラフ上の早い時点）では、３つのウェルは同じ温度サイクルプロトコル（例えば、９５℃と６０℃との間のサイクル）を実行している可能性がある。異なるウェルは、同様の温度曲線によって証明されるように、同じプロトコルの下で同様の性能を示し得る。２サイクル後に、第３のウェルはもはや同じ温度プロトコル下になくてもよい。例えば、他の２つのウェルがサイクルを継続している間、第３のウェルは６０℃で滞留するように設定することができる。図１３のデータは、プレートのウェルが個別にアドレス指定可能であり、各ウェルが他のウェルとは独立して所定の温度に置くことができることを示し得る。これは、それぞれ７サイクルおよび１７サイクルにわたってサイクルされるウェル２および１の性能によってさらに証明され得る。
【0090】
図１３の下のプロットは、３つのウェルの膨張した温度および時間範囲を示し得る。６０℃に保持した後に、ウェル３を１７℃（例えば、周囲温度未満）に冷却することができ、他の２つのウェルは高温サイクルを継続する。高温ウェルに隣接（例えば、１０ミリメートル未満の距離）しているにもかかわらず、ウェル３は、ウェルの熱分離のためにより低い温度に維持することができる。そのような能力は、所与のウェルの反応条件を個別に制御する能力を提供することができ、これにより、所与のウェルへの反応のカスタマイズを可能にすることができる。しばらくすると、ウェル３の温度制御をオフにすることができ、ウェル３の観察された温度ドリフトをもたらすことができる。ウェル１および２は、ウェル２が冷却され、続いてドリフトするまで、同様の温度（例えば、約０．２℃の差）に維持することができる。
【0091】
図１４は、いくつかの実施形態による、個別に制御されたウェルと個別に制御されていないウェルとの性能比較を示す。場合によっては、正規化されていないＰＣＲ反応は、例えば、反応条件、試薬負荷、標的核酸の初期負荷などのいくつかの要因に応じて異なる量の信号を生成し得る。そのような不一致は、図１４の上側プロットに存在するような曲線を生成し得る。これらのプロットでは、様々なウェルで生じる反応は、異なるサイクル数の後に異なる量の信号を提供することができる。場合によっては、ウェルの個々の制御は、図１４の下側のプロットに示すように、ウェルの正規化を可能にして、異なるウェルから同様の量の信号を提供することができる。下のプロットでは、ウェルを正規化して（例えば、ウェルの個々の条件を制御することによって）、所与のサイクル数に対して同様の量の信号を提供することができる。
【0092】
［実施例３］
アニーリング温度の最適化
図２２は、いくつかの実施形態による、アニーリング温度の最適化実験の一例を示す図である。場合によっては、最適なアニーリング温度で増幅を行うことにより、増幅反応から収集される信号を改善することができ、ならびに反応が行われる速度を改善することができる。最適なアニーリング温度は、反応ごとに決定することができ、試験反応を実行することができ、その後の反応は、試験反応によって決定された最適な温度を利用することができる。このように、アニーリング温度の最適化は、複数の反応に対して１回行えばよい。
アニーリング温度の最適化
図２２は、いくつかの実施形態による、アニーリング温度の最適化実験の一例を示す図である。場合によっては、最適なアニーリング温度で増幅を行うことにより、増幅反応から収集される信号を改善することができ、ならびに反応が行われる速度を改善することができる。最適なアニーリング温度は、反応ごとに決定することができ、試験反応を実行することができ、その後の反応は、試験反応によって決定された最適な温度を利用することができる。このように、アニーリング温度の最適化は、複数の反応に対して１回行えばよい。
【0093】
アニーリング温度の最適化は、反応が実行されているウェルのリアルタイム監視、ならびにウェル内の反応条件の制御を使用することによって可能にすることができる。本明細書の他の箇所に記載されているシステムは、複数の最適化反応を同時に実行するように構成されてもよい。例えば、ウェルプレートの各ウェルは、異なる最適化反応を含むことができる。
【0094】
場合によっては、最適化反応は、第１の温度（例えば、図２２の６０℃）で増幅反応を開始することを含むことができる。増幅反応は、増幅反応から信号が検出されるまで、複数のサイクルを繰り返すことができる（例えば、図２２のサイクル１０）。信号が増幅反応から検出されると、反応の温度をその後のサイクルごとに上昇させることができる。温度が上昇するにつれて、信号の増加率（例えば、蛍光信号）は増加し得る。ある時点（例えば、図２２のサイクル１８）で、信号の増加は停止し得る。これは、反応の温度が高く設定されすぎているためであり得、したがって最適温度が決定され得る（例えば、信号を停止させた温度よりも１サイクル低い温度）。次いで、後続のサイクルおよび後続の反応の処理に最適な温度を適用することができる。
【0095】
［実施例３］
マルチウェル温度勾配
図２３は、いくつかの実施形態による、６５℃の線形勾配を有するプロトコルを実行する２４ウェル内で得られた温度プロファイルのプロットを示す。この実施例では、２４個のウェルを図２４Ａ、図２４Ｂによる温度に設定した。例えば、図２４Ｂは、３列にわたる２４ウェルにわたって温度勾配を示すことができる。いずれの場合も、ウェルを最初にすべて９５℃に設定し、最後にすべて７２℃に設定した。ウェルを、図２４Ｂに従って、９５℃と７２℃との間の、３０℃から８０℃にわたる勾配に設定した。図２３に観察されるように、ウェル間のクロストークは見られず、各ウェルの熱特性の個々の制御を実証している。
マルチウェル温度勾配
図２３は、いくつかの実施形態による、６５℃の線形勾配を有するプロトコルを実行する２４ウェル内で得られた温度プロファイルのプロットを示す。この実施例では、２４個のウェルを図２４Ａ、図２４Ｂによる温度に設定した。例えば、図２４Ｂは、３列にわたる２４ウェルにわたって温度勾配を示すことができる。いずれの場合も、ウェルを最初にすべて９５℃に設定し、最後にすべて７２℃に設定した。ウェルを、図２４Ｂに従って、９５℃と７２℃との間の、３０℃から８０℃にわたる勾配に設定した。図２３に観察されるように、ウェル間のクロストークは見られず、各ウェルの熱特性の個々の制御を実証している。
【0096】
本明細書では本発明の好適な実施形態を示し説明しているが、そのような実施形態が例としてのみ提供されていることは当業者には明らかであろう。本発明が本明細書内に提供される特定の実施例によって限定されることを意図していない。本発明を前述の明細書を参照して説明したが、本明細書の実施形態の説明および例示は限定的な意味で解釈されることを意味するものではない。当業者であれば、本発明から逸脱することなく、多数の変形、変更、および置換を想到するであろう。さらに、本発明のすべての態様は、様々な条件および変数に依存する、本明細書に記載の特定の描写、構成、または相対比率に限定されないことを理解されたい。本明細書中に記載された本発明の実施形態に対する様々な代替例を、本発明を実施する際に使用することができることを理解されたい。したがって、本発明はそのような代替例、修正例、変形例または均等例も網羅すると考えられる。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定し、これらの特許請求の範囲の方法および構造ならびにそれらの均等例がそれによって包含されることが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16A】
【図16B】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24A】
【図24B】
【手続補正書】
【提出日】2024-08-02
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
相互参照
本出願は、２０２１年９月２３日に出願された米国仮出願第６３／２４７，３９７号の
利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年９月２３日に出願された米国仮出願第６３／２４７，３９７号の
利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
診断検査方法および装置は、現代の医療の重要な部分となっている。ポリメラーゼ連鎖
反応（ＰＣＲ）に基づく診断は、病原体の特定が困難であることによって引き起こされる
健康問題に世界的な注目が集まっているため、重要性が増している。
反応（ＰＣＲ）に基づく診断は、病原体の特定が困難であることによって引き起こされる
健康問題に世界的な注目が集まっているため、重要性が増している。
【発明の概要】
【0003】
一態様では、本開示は、分析物を含む、または含む疑いがある試料のポリメラーゼ連鎖
反応（ＰＣＲ）分析を行うための方法を提供し、本方法は、（ａ）試料を基板の位置に提
供するステップであって、位置が、試料を保持し、試料がＰＣＲ分析のための条件に供さ
れることを可能にするように構成された容積を有する、ステップと、（ｂ）位置に隣接し
て配置された第１の素子を使用して位置の条件に影響を及ぼし、それによって試料を使用
してＰＣＲ反応を開始するステップであって、ＰＣＲ反応が、分析物に関連する特性を示
す信号または信号変化を生成する、ステップと、（ｃ）第１の素子に動作可能に結合され
た第２の素子を使用して、信号または信号変化に少なくとも部分的に応答して第１の素子
の動作条件を調整し、それによって位置の条件に影響を及ぼすステップと、（ｄ）信号ま
たは信号変化が所定のしきい値に達したときにＰＣＲ反応を停止するように第１の素子の
動作条件を調整するステップと、を含む。
反応（ＰＣＲ）分析を行うための方法を提供し、本方法は、（ａ）試料を基板の位置に提
供するステップであって、位置が、試料を保持し、試料がＰＣＲ分析のための条件に供さ
れることを可能にするように構成された容積を有する、ステップと、（ｂ）位置に隣接し
て配置された第１の素子を使用して位置の条件に影響を及ぼし、それによって試料を使用
してＰＣＲ反応を開始するステップであって、ＰＣＲ反応が、分析物に関連する特性を示
す信号または信号変化を生成する、ステップと、（ｃ）第１の素子に動作可能に結合され
た第２の素子を使用して、信号または信号変化に少なくとも部分的に応答して第１の素子
の動作条件を調整し、それによって位置の条件に影響を及ぼすステップと、（ｄ）信号ま
たは信号変化が所定のしきい値に達したときにＰＣＲ反応を停止するように第１の素子の
動作条件を調整するステップと、を含む。
【0004】
いくつかの実施形態では、装置の第２の位置は第２の試料を備える。いくつかの実施形
態では、第１の位置でのＰＣＲ反応が停止した後に、第２のＰＣＲ反応は第２の位置内で
継続する。いくつかの実施形態では、本方法は、事前正規化を含まない。いくつかの実施
形態では、本方法は事前定量化を含まない。いくつかの実施形態では、分析物の存在また
は非存在は、少なくとも約９０％の感度で決定される。いくつかの実施形態では、分析物
の存在または非存在は、少なくとも約９０％の特異性で決定される。いくつかの実施形態
では、分析物の存在または非存在は、少なくとも約９０％の精度で決定される。いくつか
の実施形態では、信号または信号変化は、光信号またはその変化を含む。いくつかの実施
形態では、特性は、分析物の存在、非存在、量、または濃度である。
態では、第１の位置でのＰＣＲ反応が停止した後に、第２のＰＣＲ反応は第２の位置内で
継続する。いくつかの実施形態では、本方法は、事前正規化を含まない。いくつかの実施
形態では、本方法は事前定量化を含まない。いくつかの実施形態では、分析物の存在また
は非存在は、少なくとも約９０％の感度で決定される。いくつかの実施形態では、分析物
の存在または非存在は、少なくとも約９０％の特異性で決定される。いくつかの実施形態
では、分析物の存在または非存在は、少なくとも約９０％の精度で決定される。いくつか
の実施形態では、信号または信号変化は、光信号またはその変化を含む。いくつかの実施
形態では、特性は、分析物の存在、非存在、量、または濃度である。
【0005】
別の態様では、本開示は、試料の検出および分析のための装置を提供し、本装置は、１
または複数の試料を収容するように構成された複数の位置と、複数の位置に対応し、かつ
隣接して配置された複数の熱素子であって、複数の素子が、複数の位置の個々の位置内の
熱条件に影響を及ぼすように構成される、複数の熱素子と、複数の素子の少なくともサブ
セットに動作可能に結合され、かつ共通である少なくとも１つの追加の熱素子であって、
追加の熱素子が、複数の位置の個々の位置内の熱条件に少なくとも部分的に応答して、複
数の熱素子の少なくとも１つの動作条件に影響を及ぼすように構成される、少なくとも１
つの追加の熱素子と、複数の位置の個々の位置からの信号またはその変化を検出するよう
に構成された少なくとも１つの光学系であって、信号またはその変化が、熱条件の変化に
よって少なくとも部分的に生成され、１または複数の試料に関連する特性を示す、少なく
とも１つの光学系と、を備える。いくつかの実施形態では、複数の素子の各素子は、異な
る温度センサに関連付けられてもよい。
または複数の試料を収容するように構成された複数の位置と、複数の位置に対応し、かつ
隣接して配置された複数の熱素子であって、複数の素子が、複数の位置の個々の位置内の
熱条件に影響を及ぼすように構成される、複数の熱素子と、複数の素子の少なくともサブ
セットに動作可能に結合され、かつ共通である少なくとも１つの追加の熱素子であって、
追加の熱素子が、複数の位置の個々の位置内の熱条件に少なくとも部分的に応答して、複
数の熱素子の少なくとも１つの動作条件に影響を及ぼすように構成される、少なくとも１
つの追加の熱素子と、複数の位置の個々の位置からの信号またはその変化を検出するよう
に構成された少なくとも１つの光学系であって、信号またはその変化が、熱条件の変化に
よって少なくとも部分的に生成され、１または複数の試料に関連する特性を示す、少なく
とも１つの光学系と、を備える。いくつかの実施形態では、複数の素子の各素子は、異な
る温度センサに関連付けられてもよい。
【0006】
いくつかの実施形態では、装置は複数の位置を含む基板をさらに備える。いくつかの実
施形態では、複数の位置は、複数のチャンバ、または複数のマイクロ流体チャネルである
。いくつかの実施形態では、基板はマルチウェルプレートであり、複数の位置はマルチウ
ェルプレートに備えられたウェルである。いくつかの実施形態では、複数の位置の個々の
位置は、空間的に区別可能であり、独立してアドレス指定可能である。いくつかの実施形
態では、複数の熱素子の個々の熱素子は、複数の位置の個々の位置内の熱条件に独立して
影響を及ぼすように構成される。いくつかの実施形態では、複数の熱素子は、複数の熱電
加熱素子または熱電冷却素子を備える。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの追加
の熱素子は、少なくとも１つの熱電ヒータまたは少なくとも１つの熱電冷却器を備える。
いくつかの実施形態では、複数の位置の各位置は、その位置の設定温度から約１℃未満の
温度に維持される。いくつかの実施形態では、複数の位置は、少なくとも約９６の位置を
含む。いくつかの実施形態では、複数の位置は、少なくとも約３８４の位置を含む。いく
つかの実施形態では、装置は、複数の位置の第２のサブセットを一定温度に維持しながら
、複数の位置の第１のサブセットに温度サイクルをかけるように構成される。いくつかの
実施形態では、装置は、複数の位置にわたって条件プロファイルを生成するように構成さ
れる。いくつかの実施形態では、プロファイルは温度プロファイルである。いくつかの実
施形態では、装置は、複数の位置間の熱クロストークを低減するように構成された１また
は複数のヒートパイプをさらに備える。いくつかの実施形態では、光学系は、複数の位置
の各位置から信号またはその変化を個別に検出するように構成される。
施形態では、複数の位置は、複数のチャンバ、または複数のマイクロ流体チャネルである
。いくつかの実施形態では、基板はマルチウェルプレートであり、複数の位置はマルチウ
ェルプレートに備えられたウェルである。いくつかの実施形態では、複数の位置の個々の
位置は、空間的に区別可能であり、独立してアドレス指定可能である。いくつかの実施形
態では、複数の熱素子の個々の熱素子は、複数の位置の個々の位置内の熱条件に独立して
影響を及ぼすように構成される。いくつかの実施形態では、複数の熱素子は、複数の熱電
加熱素子または熱電冷却素子を備える。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの追加
の熱素子は、少なくとも１つの熱電ヒータまたは少なくとも１つの熱電冷却器を備える。
いくつかの実施形態では、複数の位置の各位置は、その位置の設定温度から約１℃未満の
温度に維持される。いくつかの実施形態では、複数の位置は、少なくとも約９６の位置を
含む。いくつかの実施形態では、複数の位置は、少なくとも約３８４の位置を含む。いく
つかの実施形態では、装置は、複数の位置の第２のサブセットを一定温度に維持しながら
、複数の位置の第１のサブセットに温度サイクルをかけるように構成される。いくつかの
実施形態では、装置は、複数の位置にわたって条件プロファイルを生成するように構成さ
れる。いくつかの実施形態では、プロファイルは温度プロファイルである。いくつかの実
施形態では、装置は、複数の位置間の熱クロストークを低減するように構成された１また
は複数のヒートパイプをさらに備える。いくつかの実施形態では、光学系は、複数の位置
の各位置から信号またはその変化を個別に検出するように構成される。
【0007】
本開示の別の態様は、１または複数のコンピュータプロセッサと、それに結合されたコ
ンピュータメモリと、を備えるシステムを提供する。コンピュータメモリは、１または複
数のコンピュータプロセッサによって実行されると、上記または本明細書の他の場所の方
法のいずれかを実施する機械実行可能コードを含む。
ンピュータメモリと、を備えるシステムを提供する。コンピュータメモリは、１または複
数のコンピュータプロセッサによって実行されると、上記または本明細書の他の場所の方
法のいずれかを実施する機械実行可能コードを含む。
【0008】
本開示のさらなる態様および利点は、以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかに
なるであろう。詳細な説明では、本開示の例示的な実施形態のみが示され説明されている
。理解されるように、本開示は他のおよび異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの
詳細は、すべてが本開示から逸脱することなく、様々な明白な点で変更が可能である。し
たがって、図面および説明は、本質的に例示的なものとみなすべきであり、限定的なもの
とみなすべきではない。
なるであろう。詳細な説明では、本開示の例示的な実施形態のみが示され説明されている
。理解されるように、本開示は他のおよび異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの
詳細は、すべてが本開示から逸脱することなく、様々な明白な点で変更が可能である。し
たがって、図面および説明は、本質的に例示的なものとみなすべきであり、限定的なもの
とみなすべきではない。
【0009】
参照による組み込み
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、あたかも各個々の刊
行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示されて
いるのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。参照により組み込まれる刊行物
および特許または特許出願が本明細書に含まれる開示と矛盾する限り、本明細書は、その
ような矛盾する材料に取って代わるおよび／または優先することを意図している。
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、あたかも各個々の刊
行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示されて
いるのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。参照により組み込まれる刊行物
および特許または特許出願が本明細書に含まれる開示と矛盾する限り、本明細書は、その
ような矛盾する材料に取って代わるおよび／または優先することを意図している。
【0010】
本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載されている。本発明の特徴
および利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を説明する以
下の詳細な説明、ならびに添付の図面（本明細書では「図」および「ＦＩＧ」とも呼ぶ）
を参照することによって得られる。
および利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を説明する以
下の詳細な説明、ならびに添付の図面（本明細書では「図」および「ＦＩＧ」とも呼ぶ）
を参照することによって得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示の一実施形態による、分析物を含むまたは含む疑いがある試料のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を実行するための方法のフローチャートである。
【0012】
【図2】一実施形態による、装置の概略図である。
【0013】
【図3】一実施形態による、装置の概略図である。
【0014】
【図4A】一実施形態による、電流シンク容量のない熱電制御アーキテクチャの概略図である。
【0015】
【図4B】一実施形態による、電流シンク容量を有する熱電制御アーキテクチャの概略図である。
【0016】
【図5】一実施形態による、アドレス指定可能な制御アレイの概略図である。
【0017】
【図6】本明細書で提供される方法を実施するようにプログラムされた、または構成されたコンピュータシステムを示す図である。
【0018】
【図7】一実施形態による、チャンバの制御ロジックのフローチャートである。
【0019】
【図8】一実施形態による、蛍光終点に基づく正規化の一例を示す図である。
【0020】
【図9】いくつかの実施形態による、コントローラドータボードの複数のビューの一例を示す図である。
【0021】
【図10】いくつかの実施形態による、制御回路の一例を示す図である。
【0022】
【図11】いくつかの実施形態による、本明細書の他の箇所に記載されているシステムの切断例を示す図である。
【0023】
【0024】
【図13】いくつかの実施形態による、複数の隣接する個別に制御されたウェルの熱性能の一例を示す図である。
【0025】
【図14】いくつかの実施形態による、個別に制御されたウェルと個別に制御されていないウェルとの性能比較を示す図である。
【0026】
【図15A】いくつかの実施形態による、ピラー設計の例を示す図である。
【図15B】いくつかの実施形態による、ピラー設計の例を示す図である。
【図15C】いくつかの実施形態による、ピラー設計の例を示す図である。
【0027】
【0028】
【図17】いくつかの実施形態による、光学アセンブリの一例を示す図である。
【0029】
【図18】いくつかの実施形態による、複数の光学アセンブリの構成の一例を示す図である。
【0030】
【図19】いくつかの実施形態による、複数のチャンバに隣接して配置された複数の光学アセンブリを備えるユニットの一例を示す図である。
【0031】
【図20】いくつかの実施形態による、８つの光学アセンブリを備える例示的なユニットを示す図である。
【0032】
【図21】いくつかの実施形態による、単一のユニット内に１６個の光学アセンブリを備える例示的なユニットを示す図である。
【0033】
【図22】いくつかの実施形態による、アニーリング温度の最適化実験の一例を示す図である。
【0034】
【図23】いくつかの実施形態による、６５℃の線形勾配を有するプロトコルを実行する２４個のウェル内で得られた温度プロファイルのプロットを示す図である。
【0035】
【発明を実施するための形態】
【0036】
本明細書では本発明の様々な実施形態を示し説明しているが、そのような実施形態が例
としてのみ提供されていることは当業者には明らかであろう。当業者であれば、本発明か
ら逸脱することなく、多数の変形、変更、および置換を想到することができる。本明細書
に記載されている本発明の実施形態に対する様々な代替例を採用することができることを
理解されたい。
としてのみ提供されていることは当業者には明らかであろう。当業者であれば、本発明か
ら逸脱することなく、多数の変形、変更、および置換を想到することができる。本明細書
に記載されている本発明の実施形態に対する様々な代替例を採用することができることを
理解されたい。
【0037】
「少なくとも」、「より大きい」、または「以上」という用語が２つ以上の一連の数値
の第１の数値に先行するときはいつでも、「少なくとも」、「より大きい」、または「以
上」という用語は、その一連の数値の各数値に適用される。例えば、１、２、または３以
上は、１以上、２以上、または３以上に等しい。
の第１の数値に先行するときはいつでも、「少なくとも」、「より大きい」、または「以
上」という用語は、その一連の数値の各数値に適用される。例えば、１、２、または３以
上は、１以上、２以上、または３以上に等しい。
【0038】
「以下」、「未満」、または「以下」という用語が２つ以上の一連の数値の第１の数値
に先行するときはいつでも、「以下」、「未満」、または「以下」という用語は、その一
連の数値の各数値に適用される。例えば、３、２、または１以下は、３以下、２以下、ま
たは１以下と等価である。
に先行するときはいつでも、「以下」、「未満」、または「以下」という用語は、その一
連の数値の各数値に適用される。例えば、３、２、または１以下は、３以下、２以下、ま
たは１以下と等価である。
【0039】
本明細書における特定の本発明の実施形態は、数値範囲を企図する。範囲が存在する場
合、範囲は範囲の終点を含む。さらに、その範囲内のすべての部分範囲および値は、あた
かも明示的に書き出されているかのように存在する。「約」または「およそ」という用語
は、特定の値の許容可能な誤差範囲内を意味することができ、これは、値がどのように測
定または決定されるか、例えば、測定システムの制限に部分的に依存する。例えば、「約
」は、当技術分野の慣例に従って、１標準偏差以内または１標準偏差を超えることを意味
し得る。あるいは、「約」は、所与の値の最大２０％、最大１０％、最大５％、または最
大１％の範囲を意味し得る。特定の値が本出願および特許請求の範囲に記載されている場
合、特に明記しない限り、「約」という用語は、特定の値の許容可能な誤差範囲内を意味
すると仮定することができる。
合、範囲は範囲の終点を含む。さらに、その範囲内のすべての部分範囲および値は、あた
かも明示的に書き出されているかのように存在する。「約」または「およそ」という用語
は、特定の値の許容可能な誤差範囲内を意味することができ、これは、値がどのように測
定または決定されるか、例えば、測定システムの制限に部分的に依存する。例えば、「約
」は、当技術分野の慣例に従って、１標準偏差以内または１標準偏差を超えることを意味
し得る。あるいは、「約」は、所与の値の最大２０％、最大１０％、最大５％、または最
大１％の範囲を意味し得る。特定の値が本出願および特許請求の範囲に記載されている場
合、特に明記しない限り、「約」という用語は、特定の値の許容可能な誤差範囲内を意味
すると仮定することができる。
【0040】
場合によっては、本明細書の他の箇所に記載されているような装置は、１または複数の
チャンバを備えてもよい。１または複数のチャンバは、本明細書の他の箇所に記載されて
いるような位置であってもよい。例えば、装置は、複数のチャンバである複数の位置を備
えることができる。
チャンバを備えてもよい。１または複数のチャンバは、本明細書の他の箇所に記載されて
いるような位置であってもよい。例えば、装置は、複数のチャンバである複数の位置を備
えることができる。
【0041】
別の態様では、本開示は装置を提供する。装置は、１または複数の試料を収容するよう
に構成された複数のチャンバを備えてもよい。装置は、複数のチャンバに隣接して配置さ
れた複数の素子を備えてもよい。複数の素子は、複数のチャンバの各チャンバ内の少なく
とも１つの条件に影響を及ぼすように構成されてもよい。装置は、前記複数の素子のうち
の１または複数の素子に隣接して配置された少なくとも１つの追加素子を備えてもよい。
追加の素子は、複数の素子の少なくとも１つの条件に影響を及ぼすように構成されてもよ
い。装置は、複数のチャンバの各チャンバからの信号の有無を測定するように構成された
少なくとも１つの光学系を備えてもよい。
に構成された複数のチャンバを備えてもよい。装置は、複数のチャンバに隣接して配置さ
れた複数の素子を備えてもよい。複数の素子は、複数のチャンバの各チャンバ内の少なく
とも１つの条件に影響を及ぼすように構成されてもよい。装置は、前記複数の素子のうち
の１または複数の素子に隣接して配置された少なくとも１つの追加素子を備えてもよい。
追加の素子は、複数の素子の少なくとも１つの条件に影響を及ぼすように構成されてもよ
い。装置は、複数のチャンバの各チャンバからの信号の有無を測定するように構成された
少なくとも１つの光学系を備えてもよい。
【0042】
装置は、少なくとも約１、２、３、４、５、１０、２５、５０、７５、９６、１００、
１５０、２００、２５０、３００、３５０、３８４、４００、４５０、５００、またはそ
れ以上のチャンバを備えてもよい。装置は、最大で約５００、４５０、４００、３８４、
３５０、３００、２５０、２００、１５０、１００、９６、７５、５０、２５、１０、５
、４、３、２、またはそれより少ないチャンバを備えてもよい。装置は、上記の値のうち
の任意の２つによって定義されるいくつかのチャンバを備えてもよい。チャンバは、少な
くとも約０．１、０．５、１、５、１０、５０、１００、５００、１，０００、５，００
０、１０，０００マイクロリットル以上の容積を含むように構成されてもよい。チャンバ
は、最大で約１０，０００、５，０００、１，０００、５００、１００、５０、１０、５
、１、０．５、０．１マイクロリットル以下の容積を含むように構成されてもよい。複数
のチャンバの各チャンバは、同じサイズであってもよい。例えば、各々が同じ容積を有す
る９６個のチャンバのアレイを使用することができる。複数のチャンバのチャンバは、異
なるサイズであってもよい。例えば、装置は、複数のより小さいチャンバと、複数のより
大きいチャンバとを備えることができる。複数のチャンバは、１次元、２次元、または３
次元アレイであってもよい。例えば、複数のチャンバは、２次元の９６個のウェルプレー
トと同様に構成されてもよい。場合によっては、複数のチャンバをストリップに編成する
ことができる。例えば、本明細書の他の箇所に記載されているような基板は、ストリップ
であり得る。複数のチャンバは、一連の個々のチューブとして構成されてもよい。場合に
よっては、チャンバはフローセルの少なくとも一部である。例えば、フローセルは、本明
細書の他の箇所で説明するように、フローセルの一部が素子に隣接するように構成するこ
とができる。チャンバは、チップの少なくとも一部であってもよい。例えば、チップは、
複数のチャンバを備えることができる。
１５０、２００、２５０、３００、３５０、３８４、４００、４５０、５００、またはそ
れ以上のチャンバを備えてもよい。装置は、最大で約５００、４５０、４００、３８４、
３５０、３００、２５０、２００、１５０、１００、９６、７５、５０、２５、１０、５
、４、３、２、またはそれより少ないチャンバを備えてもよい。装置は、上記の値のうち
の任意の２つによって定義されるいくつかのチャンバを備えてもよい。チャンバは、少な
くとも約０．１、０．５、１、５、１０、５０、１００、５００、１，０００、５，００
０、１０，０００マイクロリットル以上の容積を含むように構成されてもよい。チャンバ
は、最大で約１０，０００、５，０００、１，０００、５００、１００、５０、１０、５
、１、０．５、０．１マイクロリットル以下の容積を含むように構成されてもよい。複数
のチャンバの各チャンバは、同じサイズであってもよい。例えば、各々が同じ容積を有す
る９６個のチャンバのアレイを使用することができる。複数のチャンバのチャンバは、異
なるサイズであってもよい。例えば、装置は、複数のより小さいチャンバと、複数のより
大きいチャンバとを備えることができる。複数のチャンバは、１次元、２次元、または３
次元アレイであってもよい。例えば、複数のチャンバは、２次元の９６個のウェルプレー
トと同様に構成されてもよい。場合によっては、複数のチャンバをストリップに編成する
ことができる。例えば、本明細書の他の箇所に記載されているような基板は、ストリップ
であり得る。複数のチャンバは、一連の個々のチューブとして構成されてもよい。場合に
よっては、チャンバはフローセルの少なくとも一部である。例えば、フローセルは、本明
細書の他の箇所で説明するように、フローセルの一部が素子に隣接するように構成するこ
とができる。チャンバは、チップの少なくとも一部であってもよい。例えば、チップは、
複数のチャンバを備えることができる。
【0043】
複数のチャンバは、それぞれ少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０
個、またはそれ以上の試料を含むように構成されてもよい。例えば、チャンバ内に２つの
試料を収容するために、単一のチャンバを仕切りで構成することができる。複数のチャン
バは、それぞれ最大で約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１つの試料を含
むように構成されてもよい。複数のチャンバは、少なくとも約１、５、１０、２５、５０
、７５、１００個、またはそれ以上の試料を含むように集合的に構成されてもよい。例え
ば、９６個のチャンバのアレイは、９６個の試料を含むように構成することができる。複
数のチャンバは、最大で約１００、７５、５０、２５、１０、５、またはそれ未満の試料
を含むように集合的に構成されてもよい。複数のチャンバの各チャンバは、異なる試料を
収容するように構成されてもよい。
個、またはそれ以上の試料を含むように構成されてもよい。例えば、チャンバ内に２つの
試料を収容するために、単一のチャンバを仕切りで構成することができる。複数のチャン
バは、それぞれ最大で約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１つの試料を含
むように構成されてもよい。複数のチャンバは、少なくとも約１、５、１０、２５、５０
、７５、１００個、またはそれ以上の試料を含むように集合的に構成されてもよい。例え
ば、９６個のチャンバのアレイは、９６個の試料を含むように構成することができる。複
数のチャンバは、最大で約１００、７５、５０、２５、１０、５、またはそれ未満の試料
を含むように集合的に構成されてもよい。複数のチャンバの各チャンバは、異なる試料を
収容するように構成されてもよい。
【0044】
チャンバは、ウェルの形態であってもよい。例えば、チャンバは、１つの開放端および
１つの閉鎖端を有するシリンダとすることができる。チャンバは、ポリマー（例えば、プ
ラスチック、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンなど）、金属（例えば、純金属
、合金など）、酸化物（例えば、ガラス、絶縁性酸化物など）、半導体（例えば、シリコ
ンなど）など、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１または複数を含むことができ
る。チャンバは、チャンバ内に堆積された材料（例えば、試料、試薬など）と反応しない
ように構成されてもよい。例えば、鉄チャンバは、水溶媒との反応を低減するためにステ
ンレス鋼で裏打ちすることができる。別の例では、過酷な試薬のためにチャンバを保護す
るために、ポリエチレンチャンバをポリテトラフルオロエチレンで裏打ちすることができ
る。
１つの閉鎖端を有するシリンダとすることができる。チャンバは、ポリマー（例えば、プ
ラスチック、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンなど）、金属（例えば、純金属
、合金など）、酸化物（例えば、ガラス、絶縁性酸化物など）、半導体（例えば、シリコ
ンなど）など、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１または複数を含むことができ
る。チャンバは、チャンバ内に堆積された材料（例えば、試料、試薬など）と反応しない
ように構成されてもよい。例えば、鉄チャンバは、水溶媒との反応を低減するためにステ
ンレス鋼で裏打ちすることができる。別の例では、過酷な試薬のためにチャンバを保護す
るために、ポリエチレンチャンバをポリテトラフルオロエチレンで裏打ちすることができ
る。
【0045】
装置は、複数のチャンバに隣接して配置された複数の素子を備えてもよい。複数の素子
は、複数のチャンバと接触してもよい。複数の素子は、複数のチャンバと熱的に接触して
いてもよい。例えば、複数の素子は、複数の熱転写パッドを介して複数のチャンバに接続
することができる。
は、複数のチャンバと接触してもよい。複数の素子は、複数のチャンバと熱的に接触して
いてもよい。例えば、複数の素子は、複数の熱転写パッドを介して複数のチャンバに接続
することができる。
【0046】
複数の素子は、複数のチャンバの各チャンバ内の少なくとも１つの条件に影響を及ぼす
ように構成されてもよい。少なくとも１つの条件は、温度、磁場、光学条件など、または
それらの任意の組み合わせであってもよい。条件は、個別チャンバの条件であってもよい
。例えば、第１のチャンバの温度は、第２のチャンバとは異なる温度に保持することがで
きる。複数のチャンバの各チャンバは、各チャンバの設定温度から少なくとも約０．１、
０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、２、３、４、
５、６、７、８、９、１０℃以上の温度に維持されてもよい。複数のチャンバの各チャン
バは、各チャンバの設定温度から最大で約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、
０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２、０．１℃以下の温
度に維持されてもよい。複数のチャンバの各チャンバは、上記の値のうちの任意の２つに
よって定義される温度範囲に維持されてもよい。例えば、各チャンバは、各チャンバの設
定点から０．５～１℃の範囲の温度に維持することができる。各設定点は、各チャンバに
ついて同じであってもよい。例えば、すべてのチャンバを５０℃に維持することができる
。異なるチャンバは異なる設定点を有し得る。例えば、第１のセットのチャンバは９５℃
に維持することができ、第２のセットのチャンバは－１５℃に維持することができる。装
置は、複数のチャンバの第２のサブセットを一定の温度に維持しながら、複数のチャンバ
の第１のサブセットに温度サイクルをかけるように構成されてもよい。例えば、複数のチ
ャンバでＰＣＲ反応を行うことができる。この例では、チャンバからの蛍光信号が所定の
レベルに達すると、チャンバを低温に維持することによって、そのチャンバ内のＰＣＲ反
応を停止させることができる。この例では、他のチャンバをサイクルし続けて、それらの
チャンバ内で生じるＰＣＲ反応を継続することができる。
ように構成されてもよい。少なくとも１つの条件は、温度、磁場、光学条件など、または
それらの任意の組み合わせであってもよい。条件は、個別チャンバの条件であってもよい
。例えば、第１のチャンバの温度は、第２のチャンバとは異なる温度に保持することがで
きる。複数のチャンバの各チャンバは、各チャンバの設定温度から少なくとも約０．１、
０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、２、３、４、
５、６、７、８、９、１０℃以上の温度に維持されてもよい。複数のチャンバの各チャン
バは、各チャンバの設定温度から最大で約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、
０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２、０．１℃以下の温
度に維持されてもよい。複数のチャンバの各チャンバは、上記の値のうちの任意の２つに
よって定義される温度範囲に維持されてもよい。例えば、各チャンバは、各チャンバの設
定点から０．５～１℃の範囲の温度に維持することができる。各設定点は、各チャンバに
ついて同じであってもよい。例えば、すべてのチャンバを５０℃に維持することができる
。異なるチャンバは異なる設定点を有し得る。例えば、第１のセットのチャンバは９５℃
に維持することができ、第２のセットのチャンバは－１５℃に維持することができる。装
置は、複数のチャンバの第２のサブセットを一定の温度に維持しながら、複数のチャンバ
の第１のサブセットに温度サイクルをかけるように構成されてもよい。例えば、複数のチ
ャンバでＰＣＲ反応を行うことができる。この例では、チャンバからの蛍光信号が所定の
レベルに達すると、チャンバを低温に維持することによって、そのチャンバ内のＰＣＲ反
応を停止させることができる。この例では、他のチャンバをサイクルし続けて、それらの
チャンバ内で生じるＰＣＲ反応を継続することができる。
【0047】
装置は、複数のチャンバにわたって条件勾配を生成するように構成されてもよい。例え
ば、装置は、複数のチャンバにわたって温度勾配を生成するように構成することができる
。この例では、反応の最適温度は、温度勾配にわたる反応の進行を調べることによって決
定することができる。別の例では、試薬濃度の勾配を生成することができる。溶融曲線分
析は、複数のチャンバにわたって装置によって実行されてもよい。
ば、装置は、複数のチャンバにわたって温度勾配を生成するように構成することができる
。この例では、反応の最適温度は、温度勾配にわたる反応の進行を調べることによって決
定することができる。別の例では、試薬濃度の勾配を生成することができる。溶融曲線分
析は、複数のチャンバにわたって装置によって実行されてもよい。
【0048】
複数の素子は、複数の加熱素子および／または冷却素子を備えてもよい。加熱および／
または冷却素子は、別個の素子であってもよい。例えば、加熱素子および冷却素子は、チ
ャンバと接触して互いに隣接することができる。加熱および／または冷却素子は、同じ素
子であってもよい。例えば、組み合わされた加熱冷却素子をチャンバに隣接して配置する
ことができる。この例では、加熱素子および冷却素子の両方として熱電素子を使用するこ
とができる。加熱素子は、抵抗加熱器、誘導加熱器、熱電加熱器など、またはそれらの任
意の組み合わせを備えてもよい。冷却素子は、蒸発冷却器、圧縮冷却器、熱電冷却器など
、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
または冷却素子は、別個の素子であってもよい。例えば、加熱素子および冷却素子は、チ
ャンバと接触して互いに隣接することができる。加熱および／または冷却素子は、同じ素
子であってもよい。例えば、組み合わされた加熱冷却素子をチャンバに隣接して配置する
ことができる。この例では、加熱素子および冷却素子の両方として熱電素子を使用するこ
とができる。加熱素子は、抵抗加熱器、誘導加熱器、熱電加熱器など、またはそれらの任
意の組み合わせを備えてもよい。冷却素子は、蒸発冷却器、圧縮冷却器、熱電冷却器など
、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【0049】
少なくとも１つの追加素子は、複数の素子のうちの１または複数の素子に隣接して配置
されてもよい。少なくとも１つの追加素子は、複数の素子のすべてに隣接して配置されて
もよい。例えば、複数の素子はそれぞれ、追加の素子と接触することができる。追加の素
子は、１または複数の追加の加熱および／または冷却素子を備えてもよい。１または複数
の追加の加熱および／または冷却素子は、本明細書の他の箇所に記載されている通りであ
ってもよい。例えば、追加の素子は、複数の熱電素子と熱的に連通する大きな熱電素子を
備えてもよい。複数の素子上の少なくとも１つの条件は、本明細書の他の箇所に記載され
ているような条件であってもよい。例えば、少なくとも１つの追加素子は、複数の素子の
温度に影響を及ぼすように構成することができる。この例では、熱電冷却器を使用して高
温側温度を低下させ、それによって複数の熱電素子の効率を高めることができ、それによ
ってチャンバの温度を個別に制御することができる。少なくとも１つの追加素子は、少な
くとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０個、またはそれ以上の追加素子を備
えてもよい。少なくとも１つの追加素子は、最大で約１０、９、８、７、６、５、４、２
またはそれ未満の追加素子を備えてもよい。
されてもよい。少なくとも１つの追加素子は、複数の素子のすべてに隣接して配置されて
もよい。例えば、複数の素子はそれぞれ、追加の素子と接触することができる。追加の素
子は、１または複数の追加の加熱および／または冷却素子を備えてもよい。１または複数
の追加の加熱および／または冷却素子は、本明細書の他の箇所に記載されている通りであ
ってもよい。例えば、追加の素子は、複数の熱電素子と熱的に連通する大きな熱電素子を
備えてもよい。複数の素子上の少なくとも１つの条件は、本明細書の他の箇所に記載され
ているような条件であってもよい。例えば、少なくとも１つの追加素子は、複数の素子の
温度に影響を及ぼすように構成することができる。この例では、熱電冷却器を使用して高
温側温度を低下させ、それによって複数の熱電素子の効率を高めることができ、それによ
ってチャンバの温度を個別に制御することができる。少なくとも１つの追加素子は、少な
くとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０個、またはそれ以上の追加素子を備
えてもよい。少なくとも１つの追加素子は、最大で約１０、９、８、７、６、５、４、２
またはそれ未満の追加素子を備えてもよい。
【0050】
光学系は、１または複数の励起源を備えてもよい。励起源の例には、レーザ（例えば、
単一波長レーザ、スーパーコンティニュムレーザなど）、インコヒーレント光源（例えば
、発光ダイオード、白熱光源など）など、またはそれらの任意の組み合わせが含まれるが
、これらに限定されない。光学系は、１または複数の検出器を備えてもよい。検出器の例
には、ゼロ次元（０Ｄ）検出器（例えば、フォトダイオード）、ケイ素光電子増倍管（Ｓ
ｉＰＭ）、一次元（１Ｄ）検出器（例えば、ストリップ検出器）、２次元（２Ｄ）検出器
（例えば、アレイ検出器）、膜検出器（例えば、フィルム上にハロゲン化銀結晶を使用す
る検出器）、蛍光体プレート検出器（例えば、蛍光体を下方シフトまたは下方変換するプ
レート）、半導体検出器（例えば、半導体電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半
導体（ＣＭＯＳ）素子）など、またはそれらの任意の組み合わせが含まれるが、これらに
限定されない。光学系は、複数のチャンバの各チャンバからの信号の有無を個別に測定す
るように構成されてもよい。例えば、光学系は、複数のチャンバを一括して励起し、各チ
ャンバから個別に信号を読み出すことができる。別の例では、光学系は、各チャンバから
の信号を個別に励起して読み取ることができる。
単一波長レーザ、スーパーコンティニュムレーザなど）、インコヒーレント光源（例えば
、発光ダイオード、白熱光源など）など、またはそれらの任意の組み合わせが含まれるが
、これらに限定されない。光学系は、１または複数の検出器を備えてもよい。検出器の例
には、ゼロ次元（０Ｄ）検出器（例えば、フォトダイオード）、ケイ素光電子増倍管（Ｓ
ｉＰＭ）、一次元（１Ｄ）検出器（例えば、ストリップ検出器）、２次元（２Ｄ）検出器
（例えば、アレイ検出器）、膜検出器（例えば、フィルム上にハロゲン化銀結晶を使用す
る検出器）、蛍光体プレート検出器（例えば、蛍光体を下方シフトまたは下方変換するプ
レート）、半導体検出器（例えば、半導体電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半
導体（ＣＭＯＳ）素子）など、またはそれらの任意の組み合わせが含まれるが、これらに
限定されない。光学系は、複数のチャンバの各チャンバからの信号の有無を個別に測定す
るように構成されてもよい。例えば、光学系は、複数のチャンバを一括して励起し、各チ
ャンバから個別に信号を読み出すことができる。別の例では、光学系は、各チャンバから
の信号を個別に励起して読み取ることができる。
【0051】
複数の素子は、複数の熱電加熱、熱電冷却、または熱電加熱冷却素子と熱電冷却素子と
の組み合わせを備えてもよい。例えば、熱電加熱素子は、熱電素子にわたる電流極性の反
転を伴う熱電冷却素子になることができる。少なくとも１つの追加素子は、少なくとも１
つの熱電ヒータ、熱電冷却器、または熱電ヒータと熱電冷却器との組み合わせを備えても
よい。装置は、複数のチャンバ間の熱クロストークを低減するように構成された１または
複数のヒートパイプを備えてもよい。例えば、ヒートパイプをチャンバ間に配置して、チ
ャンバ間の断熱性を向上させることができる。ヒートパイプは、過剰な熱を放散し、およ
び／または熱を加えて熱不足を除去するように構成された素子と熱的に接触するように構
成されてもよい。
の組み合わせを備えてもよい。例えば、熱電加熱素子は、熱電素子にわたる電流極性の反
転を伴う熱電冷却素子になることができる。少なくとも１つの追加素子は、少なくとも１
つの熱電ヒータ、熱電冷却器、または熱電ヒータと熱電冷却器との組み合わせを備えても
よい。装置は、複数のチャンバ間の熱クロストークを低減するように構成された１または
複数のヒートパイプを備えてもよい。例えば、ヒートパイプをチャンバ間に配置して、チ
ャンバ間の断熱性を向上させることができる。ヒートパイプは、過剰な熱を放散し、およ
び／または熱を加えて熱不足を除去するように構成された素子と熱的に接触するように構
成されてもよい。
【0052】
別の態様では、本開示は、分析物を含むかまたは含む疑いがある試料のポリメラーゼ連
鎖反応（ＰＣＲ）分析を実行する方法を提供する。この方法は、試料を収容するように構
成された１または複数のチャンバを備える装置の第１のチャンバに試料を提供するステッ
プを含んでもよい。１または複数のチャンバは、個別に制御可能な条件を有するように構
成されてもよい。試料を用いてＰＣＲ反応を開始してもよい。ＰＣＲ反応は、分析物の存
在または非存在を示す信号を生成し得る。ＰＣＲ反応は、信号を用いてモニターされ得る
。ＰＣＲ反応は、チャンバ内でＰＣＲ反応によって所定量の信号が生成された後に停止さ
れてもよい。
鎖反応（ＰＣＲ）分析を実行する方法を提供する。この方法は、試料を収容するように構
成された１または複数のチャンバを備える装置の第１のチャンバに試料を提供するステッ
プを含んでもよい。１または複数のチャンバは、個別に制御可能な条件を有するように構
成されてもよい。試料を用いてＰＣＲ反応を開始してもよい。ＰＣＲ反応は、分析物の存
在または非存在を示す信号を生成し得る。ＰＣＲ反応は、信号を用いてモニターされ得る
。ＰＣＲ反応は、チャンバ内でＰＣＲ反応によって所定量の信号が生成された後に停止さ
れてもよい。
【0053】
図１は、本開示の一実施形態による、分析物を含むまたは含む疑いがある試料のポリメ
ラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を実行するための方法１００のフローチャートである。こ
の方法は、基板の位置に試料を提供するステップ（１１０）を含んでもよい。位置は、試
料を保持し、試料がＰＣＲ分析のための条件に供されることを可能にするように構成され
た容積を有してもよい。装置は、本明細書の他の箇所に記載されているようなものであっ
てもよい。例えば、１または複数のチャンバは、個別に制御可能な条件を有するように構
成されてもよい。別の例では、信号は光信号を含むことができる。
ラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を実行するための方法１００のフローチャートである。こ
の方法は、基板の位置に試料を提供するステップ（１１０）を含んでもよい。位置は、試
料を保持し、試料がＰＣＲ分析のための条件に供されることを可能にするように構成され
た容積を有してもよい。装置は、本明細書の他の箇所に記載されているようなものであっ
てもよい。例えば、１または複数のチャンバは、個別に制御可能な条件を有するように構
成されてもよい。別の例では、信号は光信号を含むことができる。
【0054】
試料は、分析物を含み得る材料であってもよい。試料は、分析物を含むと疑われ得る。
試料は、固形物（例えば、生体組織）であってもよいし、流体（例えば、生物学的流体）
であってもよい。一般に、生物学的流体は、生物に関連する任意の流体を含むことができ
る。試料の非限定的な例には、被検体の任意の解剖学的位置（例えば、組織、循環系、骨
髄）から得られた血液（または血液の成分、例えば白血球、赤血球、血小板）、被検体の
任意の解剖学的位置から得られた細胞、皮膚、心臓、肺、腎臓、呼気、骨髄、便、精液、
膣液、腫瘍組織に由来する間質液、乳房、膵臓、脳脊髄液、組織、喉スワブ、生検、胎盤
液、羊水、肝臓、筋肉、平滑筋、膀胱、胆嚢、結腸、腸、脳、空洞液、痰、膿、ミクロピ
オタ、メコニウム、母乳、前立腺、食道、甲状腺、血清、唾液、尿、胃および消化液、涙
、眼液、汗、粘液、耳垢、油、腺分泌物、脊髄液、毛髪、指爪、皮膚細胞、血漿、鼻スワ
ブまたは鼻咽頭洗浄液、脊髄、血液、空体液、および／または他の排泄物または身体組織
を含む。試料は無細胞試料であってもよい。そのような無細胞試料は、ＤＮＡおよび／ま
たはＲＮＡを含み得る。分析物は、核酸分子、タンパク質（例えば、抗体）、抗原、化学
物質（例えば、毒素）、金属イオン（例えば、重金属イオン）などであってもよい。例え
ば、分析物は、ウイルスの核酸分子であり得る。
試料は、固形物（例えば、生体組織）であってもよいし、流体（例えば、生物学的流体）
であってもよい。一般に、生物学的流体は、生物に関連する任意の流体を含むことができ
る。試料の非限定的な例には、被検体の任意の解剖学的位置（例えば、組織、循環系、骨
髄）から得られた血液（または血液の成分、例えば白血球、赤血球、血小板）、被検体の
任意の解剖学的位置から得られた細胞、皮膚、心臓、肺、腎臓、呼気、骨髄、便、精液、
膣液、腫瘍組織に由来する間質液、乳房、膵臓、脳脊髄液、組織、喉スワブ、生検、胎盤
液、羊水、肝臓、筋肉、平滑筋、膀胱、胆嚢、結腸、腸、脳、空洞液、痰、膿、ミクロピ
オタ、メコニウム、母乳、前立腺、食道、甲状腺、血清、唾液、尿、胃および消化液、涙
、眼液、汗、粘液、耳垢、油、腺分泌物、脊髄液、毛髪、指爪、皮膚細胞、血漿、鼻スワ
ブまたは鼻咽頭洗浄液、脊髄、血液、空体液、および／または他の排泄物または身体組織
を含む。試料は無細胞試料であってもよい。そのような無細胞試料は、ＤＮＡおよび／ま
たはＲＮＡを含み得る。分析物は、核酸分子、タンパク質（例えば、抗体）、抗原、化学
物質（例えば、毒素）、金属イオン（例えば、重金属イオン）などであってもよい。例え
ば、分析物は、ウイルスの核酸分子であり得る。
【0055】
方法１００は、その位置に隣接して配置された第１の素子を使用してその位置での条件に影響を与え、それによって試料を使用してＰＣＲ反応を開始するステップ（１２０）を含んでもよい。ＰＣＲ反応は、分析物に関連する特性を示す信号または信号変化を生成し得る。ＰＣＲ反応は、分析物の存在または非存在を示す信号を生成し得る。ＰＣＲ反応は、対立遺伝子特異的ＰＣＲ、アセンブリＰＣＲ、ポリメラーゼサイクリングアセンブリ（ＰＣＡ）、非対称ＰＣＲ、対流ＰＣＲ、ダイヤルアウトＰＣＲ、デジタルＰＣＲ（ｄＰＣＲ）、ヘリカーゼ依存的増幅、ホットスタートＰＣＲ、インシリコＰＣＲ、配列間特異的ＰＣＲ、逆ＰＣＲ、ライゲーション媒介ＰＣＲ、メチル化特異的ＰＣＲ、ミニプリマーＰＣＲ、マルチプレックスライゲーション依存的プローブ増幅、ＭＬＰＡ、マルチプレックスＰＣＲ、ナノ粒子支援ＰＣＲ（ｎａｎｏＰＣＲ）、ネステッドＰＣＲ、オーバーラップ伸長ＰＣＲ、オーバーラップ伸長によるスプライシング（ＳＯＥｉｎｇ）、ＰＡＮ－ＡＣ、定量的ＰＣＲ、リアルタイム定量的ＰＣＲ、逆相補ＰＣＲ、逆転写ＰＣＲ（ＲＴ－ＰＣＲ）、ｃＤＮＡ末端の迅速増幅、ＲＮアーゼＨ依存性ＰＣＲ、単一特異的プライマーＰＣＲ、固体ＰＣＲ、補助ＰＣＲ、熱非対称インターレースＰＣＲ（ＴＡＩＬ－ＰＣＲ）、タッチダウンＰＣＲ、ステップダウンＰＣＲ、またはユニバーサルファーストウォーキングなどを含んでもよい。信号は、光信号、電気信号、物理信号など、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。光学信号は、吸収信号（例えば、吸収強度、吸収ピーク波長）、蛍光信号（例えば、蛍光強度、蛍光波長、蛍光寿命）、プラズモン特性など、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。電気信号は、抵抗、インピーダンス、キャパシタンスなど、それらの変化、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。物理信号は、試料の物理的状態を含んでもよい。例えば、物理的信号は、試料の融点であり得る。
【0056】
方法１００は、第１の素子に動作可能に結合された第２の素子を使用して、信号または
信号変化に少なくとも部分的に応答して第１の素子の動作条件を調整し、それによりその
位置における条件に影響を及ぼすステップ（１３０）を含んでもよい。信号は試料中の分
析物の量に依存し得るので、装置は、反応がどの程度進行したかの代用として信号の量を
使用することができる。したがって、反応の進行を決定するために任意のサイクル数を使
用する代わりに、信号を定量的尺度として使用することができる。監視は、リアルタイム
監視（例えば、反応が進行するにつれてリアルタイムで信号を読み取る）、固定間隔監視
（例えば、所定の時間に信号を読み取る）など、またはそれらの任意の組み合わせを含ん
でもよい。方法１００は、前記信号または信号変化が所定のしきい値に達したときにＰＣ
Ｒ反応を停止するように第１の素子の動作条件を調整するステップ（１４０）を含んでも
よい。例えば、チャンバ内で所定量の蛍光信号が発生したら、温度を下げることでＰＣＲ
反応を停止させることができる。動作条件の例には、温度、撹拌（例えば、撹拌、振盪な
ど）、光の有無、化合物（例えば、追加の試薬、ガスなど）の有無など、またはそれらの
任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。例えば、動作条件は反応の温度
とすることができ、動作条件の変化は温度の変化とすることができる。別の例では、動作
条件は光エネルギーの存在であり得、動作条件の変化は光をオフにすることであり得る。
信号変化に少なくとも部分的に応答して第１の素子の動作条件を調整し、それによりその
位置における条件に影響を及ぼすステップ（１３０）を含んでもよい。信号は試料中の分
析物の量に依存し得るので、装置は、反応がどの程度進行したかの代用として信号の量を
使用することができる。したがって、反応の進行を決定するために任意のサイクル数を使
用する代わりに、信号を定量的尺度として使用することができる。監視は、リアルタイム
監視（例えば、反応が進行するにつれてリアルタイムで信号を読み取る）、固定間隔監視
（例えば、所定の時間に信号を読み取る）など、またはそれらの任意の組み合わせを含ん
でもよい。方法１００は、前記信号または信号変化が所定のしきい値に達したときにＰＣ
Ｒ反応を停止するように第１の素子の動作条件を調整するステップ（１４０）を含んでも
よい。例えば、チャンバ内で所定量の蛍光信号が発生したら、温度を下げることでＰＣＲ
反応を停止させることができる。動作条件の例には、温度、撹拌（例えば、撹拌、振盪な
ど）、光の有無、化合物（例えば、追加の試薬、ガスなど）の有無など、またはそれらの
任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。例えば、動作条件は反応の温度
とすることができ、動作条件の変化は温度の変化とすることができる。別の例では、動作
条件は光エネルギーの存在であり得、動作条件の変化は光をオフにすることであり得る。
【0057】
装置の第２のチャンバは、第２の試料を含んでもよい。例えば、第１のチャンバは、第
１の被検体からの試料を含むことができ、第２のチャンバは、第２の被検体からの試料を
含むことができる。別の例では、第１のチャンバは、被検体由来の第１の試料を含み得、
第２のチャンバは、同じ被検体由来の第２の試料を含み得る。第２のチャンバは、第１の
チャンバ内でのＰＣＲ反応の停止後に、第２のチャンバ内で第２のＰＣＲ反応を継続して
もよい。第２のチャンバ内の条件は、第１のチャンバ内の条件とは別個に制御されてもよ
い。したがって、第２のチャンバ内の反応は、第１のチャンバ内の反応とは無関係であり
得る。反応は独立して制御および監視することができるため、反応が完了したと判断され
ると、隣接する反応に影響を与えることなく停止させることができる。例えば、反応が分
析物の存在を示す所定量の信号に達すると、反応を停止させ、適切な条件下に維持して、
後に反応の生成物を回収することができる。
１の被検体からの試料を含むことができ、第２のチャンバは、第２の被検体からの試料を
含むことができる。別の例では、第１のチャンバは、被検体由来の第１の試料を含み得、
第２のチャンバは、同じ被検体由来の第２の試料を含み得る。第２のチャンバは、第１の
チャンバ内でのＰＣＲ反応の停止後に、第２のチャンバ内で第２のＰＣＲ反応を継続して
もよい。第２のチャンバ内の条件は、第１のチャンバ内の条件とは別個に制御されてもよ
い。したがって、第２のチャンバ内の反応は、第１のチャンバ内の反応とは無関係であり
得る。反応は独立して制御および監視することができるため、反応が完了したと判断され
ると、隣接する反応に影響を与えることなく停止させることができる。例えば、反応が分
析物の存在を示す所定量の信号に達すると、反応を停止させ、適切な条件下に維持して、
後に反応の生成物を回収することができる。
【0058】
方法１００は、事前正規化を含まなくてもよい。本方法は、内部標準を含まない試料に
対して実施することができる。この方法は、試料内の非分析物標的を定量することなく、
試料に対して実行することができる。例えば、この方法は、ヒト遺伝子対照を増幅するこ
となくウイルス核酸分析物を定量するために実施することができる。方法１００は、事前
定量化を含まなくてもよい。この方法は、試料内の分析物の量を決定するステップを含ま
なくてもよい。例えば、この方法は、試料中に存在する核酸分子の量が未知の試料に対し
て実施することができる。正規化および／または事前定量化されていない試料に対して本
方法を実施することにより、試料を処理するのにかかる時間を短縮することができる。さ
らに、試料の処理に関連する複雑さおよびコストも同様に低減することができる。これは
、高い精度を維持するために事前正規化または事前定量化を必要とし得る他の試料分析技
術とは逆であってもよい。方法１００は、これらの動作なしで高い精度、感度、および／
または特異性を維持することができる。分析物の有無は、少なくとも約１０％、２０％、
３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、８５％、９０％、９１％、９２％、
９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、９９．９％ま
たはそれ以上の精度、感度および／または特異性で決定され得る。分析物の有無は、最大
で約９９．９％、９９．５％、９９％、９８％、９７％、９６％、９５％、９４％、９３
％、９２％、９１％、８５％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０
％、１０％、またはそれ以下の精度、感度、および／または特異性で決定され得る。
対して実施することができる。この方法は、試料内の非分析物標的を定量することなく、
試料に対して実行することができる。例えば、この方法は、ヒト遺伝子対照を増幅するこ
となくウイルス核酸分析物を定量するために実施することができる。方法１００は、事前
定量化を含まなくてもよい。この方法は、試料内の分析物の量を決定するステップを含ま
なくてもよい。例えば、この方法は、試料中に存在する核酸分子の量が未知の試料に対し
て実施することができる。正規化および／または事前定量化されていない試料に対して本
方法を実施することにより、試料を処理するのにかかる時間を短縮することができる。さ
らに、試料の処理に関連する複雑さおよびコストも同様に低減することができる。これは
、高い精度を維持するために事前正規化または事前定量化を必要とし得る他の試料分析技
術とは逆であってもよい。方法１００は、これらの動作なしで高い精度、感度、および／
または特異性を維持することができる。分析物の有無は、少なくとも約１０％、２０％、
３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、８５％、９０％、９１％、９２％、
９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、９９．９％ま
たはそれ以上の精度、感度および／または特異性で決定され得る。分析物の有無は、最大
で約９９．９％、９９．５％、９９％、９８％、９７％、９６％、９５％、９４％、９３
％、９２％、９１％、８５％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０
％、１０％、またはそれ以下の精度、感度、および／または特異性で決定され得る。
【0059】
被検体は、哺乳動物などの動物であってもよい。被検体は、ヒトまたは非ヒト哺乳動物
であってもよい。被検体は植物であってもよい。被検体は、疾患に罹患しているか、また
は疾患に罹患しているもしくは疾患を有すると疑われ得る。被検体は、疾患に罹患してい
るまたは疾患を有することが疑われない場合がある。被検体は症候性であってもよい。あ
るいは、被検体は無症候性であってもよい。場合によっては、被検体は、疾患の症状を緩
和するために、または疾患の被検体を治癒するために処置され得る。被検体は、医師など
の医療提供者による治療を受けている患者であってもよい。被検体は、医療提供者であっ
てもよい。被検体は、生徒、教師、長期介護者（例えば、介護施設の従業員）、監視員、
または他の人の近くで働くおよび／または生活する他の人であってもよい。
であってもよい。被検体は植物であってもよい。被検体は、疾患に罹患しているか、また
は疾患に罹患しているもしくは疾患を有すると疑われ得る。被検体は、疾患に罹患してい
るまたは疾患を有することが疑われない場合がある。被検体は症候性であってもよい。あ
るいは、被検体は無症候性であってもよい。場合によっては、被検体は、疾患の症状を緩
和するために、または疾患の被検体を治癒するために処置され得る。被検体は、医師など
の医療提供者による治療を受けている患者であってもよい。被検体は、医療提供者であっ
てもよい。被検体は、生徒、教師、長期介護者（例えば、介護施設の従業員）、監視員、
または他の人の近くで働くおよび／または生活する他の人であってもよい。
【0060】
図２は、一実施形態による装置２００の概略図である。装置２００は、１または複数の
チャンバ２１０を備えてもよい。この例では、チャンバは、チャンバの最上部から流体的
にアクセス可能であるように構成されたウェルであり得る。チャンバは、光学的にアクセ
ス可能であるようにさらに構成することができる。例えば、チャンバの最上部に面して配
置されたカメラは、チャンバから発する光信号を読み取ることができる。各チャンバは、
断熱材２２０を備えてもよい。断熱材は、複数のチャンバのチャンバ間の熱伝達を減少さ
せるように構成されてもよい。例えば、第１のチャンバが加熱条件下にあり、第２のチャ
ンバが冷却条件下にある場合、断熱材は、加熱されたチャンバから冷却されたチャンバに
漏れる熱を低減し、効率および精度を向上させることができる。断熱材２２０は、低熱伝
導率材料のうちの１または複数を備えてもよい。断熱材は、鉱物ウール（例えば、ガラス
繊維）、天然繊維（例えば、セルロース）、ポリマー（例えば、ポリスチレン、ポリウレ
タンなど）、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。断熱材は、１または複数
のヒートパイプを備えてもよい。１または複数のヒートパイプは、チャンバへのまたはチ
ャンバからの熱の輸送を提供するように構成されてもよい。例えば、ヒートパイプは、チ
ャンバから余分な熱を除去することができる。ヒートパイプは、固体金属パイプ（例えば
、銅線）、相変化ヒートパイプ（例えば、相変化冷却器が充填された銅管）など、または
それらの任意の組み合わせを備えてもよい。場合によっては、各チャンバは、関連する温
度読取装置（例えば、温度計、熱電対など）を有することができる。温度読取装置は、チ
ャンバの温度を読み取り、その温度を中央コントローラに提供するように構成することが
できる。これにより、複数のチャンバの各チャンバの温度の個別のリアルタイム制御を可
能にすることができる。
チャンバ２１０を備えてもよい。この例では、チャンバは、チャンバの最上部から流体的
にアクセス可能であるように構成されたウェルであり得る。チャンバは、光学的にアクセ
ス可能であるようにさらに構成することができる。例えば、チャンバの最上部に面して配
置されたカメラは、チャンバから発する光信号を読み取ることができる。各チャンバは、
断熱材２２０を備えてもよい。断熱材は、複数のチャンバのチャンバ間の熱伝達を減少さ
せるように構成されてもよい。例えば、第１のチャンバが加熱条件下にあり、第２のチャ
ンバが冷却条件下にある場合、断熱材は、加熱されたチャンバから冷却されたチャンバに
漏れる熱を低減し、効率および精度を向上させることができる。断熱材２２０は、低熱伝
導率材料のうちの１または複数を備えてもよい。断熱材は、鉱物ウール（例えば、ガラス
繊維）、天然繊維（例えば、セルロース）、ポリマー（例えば、ポリスチレン、ポリウレ
タンなど）、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。断熱材は、１または複数
のヒートパイプを備えてもよい。１または複数のヒートパイプは、チャンバへのまたはチ
ャンバからの熱の輸送を提供するように構成されてもよい。例えば、ヒートパイプは、チ
ャンバから余分な熱を除去することができる。ヒートパイプは、固体金属パイプ（例えば
、銅線）、相変化ヒートパイプ（例えば、相変化冷却器が充填された銅管）など、または
それらの任意の組み合わせを備えてもよい。場合によっては、各チャンバは、関連する温
度読取装置（例えば、温度計、熱電対など）を有することができる。温度読取装置は、チ
ャンバの温度を読み取り、その温度を中央コントローラに提供するように構成することが
できる。これにより、複数のチャンバの各チャンバの温度の個別のリアルタイム制御を可
能にすることができる。
【0061】
装置は、１または複数の素子２３０を備えてもよい。装置は、図２に示すように、装置
の各チャンバに対して１つの素子を備えてもよい。装置は、各チャンバに対して複数の素
子を備えてもよい。素子は、本明細書の他の箇所に記載されているようなものであっても
よい。例えば、素子は熱電素子であってもよい。熱電素子は、装置の各チャンバ内の温度
を個別に制御するように構成されてもよい。例えば、チャンバの下方に配置された熱電素
子は、そのチャンバを加熱および冷却することができる。熱電素子は、任意選択のヒータ
２７０を備える任意選択の熱電バックプレート２４０に接続されてもよい。熱電バックプ
レートは、効率を改善するために素子２３０の温度を等しくするように構成されてもよい
。例えば、チャンバが加熱されている場合、熱電素子の背面が冷える可能性がある。この
例では、ヒータ２７０は、熱電素子の裏側温度を調整するために熱電バックプレートに熱
を供給することができる。熱電バックプレートは、任意選択のグラファイトパッド２８０
を介してヒートシンク２５０と熱的に接触することができる。グラファイトパッドは、熱
電バックプレートとヒートシンクとの間の熱伝導を助けるように構成されてもよい。例え
ば、グラファイトパッドは、熱電バックプレートおよびヒートシンクの欠陥を充填して、
より良好な熱伝導を提供することができる。ヒートシンクは、金属ヒートシンク（例えば
、銅、アルミニウムなど）、ポリマーヒートシンク、グラファイトヒートシンクなど、ま
たはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ヒートシンクは、ファン２６０によって
冷却されてもよい。ファンは、装置からの熱の放散を助けるためにヒートシンクの周りに
空気を循環させることができる。
の各チャンバに対して１つの素子を備えてもよい。装置は、各チャンバに対して複数の素
子を備えてもよい。素子は、本明細書の他の箇所に記載されているようなものであっても
よい。例えば、素子は熱電素子であってもよい。熱電素子は、装置の各チャンバ内の温度
を個別に制御するように構成されてもよい。例えば、チャンバの下方に配置された熱電素
子は、そのチャンバを加熱および冷却することができる。熱電素子は、任意選択のヒータ
２７０を備える任意選択の熱電バックプレート２４０に接続されてもよい。熱電バックプ
レートは、効率を改善するために素子２３０の温度を等しくするように構成されてもよい
。例えば、チャンバが加熱されている場合、熱電素子の背面が冷える可能性がある。この
例では、ヒータ２７０は、熱電素子の裏側温度を調整するために熱電バックプレートに熱
を供給することができる。熱電バックプレートは、任意選択のグラファイトパッド２８０
を介してヒートシンク２５０と熱的に接触することができる。グラファイトパッドは、熱
電バックプレートとヒートシンクとの間の熱伝導を助けるように構成されてもよい。例え
ば、グラファイトパッドは、熱電バックプレートおよびヒートシンクの欠陥を充填して、
より良好な熱伝導を提供することができる。ヒートシンクは、金属ヒートシンク（例えば
、銅、アルミニウムなど）、ポリマーヒートシンク、グラファイトヒートシンクなど、ま
たはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ヒートシンクは、ファン２６０によって
冷却されてもよい。ファンは、装置からの熱の放散を助けるためにヒートシンクの周りに
空気を循環させることができる。
【0062】
場合によっては、ヒートシンクはピラー設計を備えることができる。図１５Ａ～図１５
Ｃは、いくつかの実施形態による、ピラー設計の例である。ピラー設計は、熱電素子とよ
り大きなヒートシンク（例えば、複数のフィン）との間の熱伝達を容易にするように構成
されてもよい。ピラー設計は、装置の個々のチャンバ間のクロストークを低減するように
構成されてもよい。例えば、ピラーは、ピラーを介して熱を導くように構成することがで
きるが、ピラー間の空間は、ピラー間のクロストークを低減することができる。各チャン
バは、異なるピラーと熱的に接触していてもよい。場合によっては、各ピラーは、他のピ
ラー間に直接接続されていなくてもよい。場合によっては、各チャンバ間に直接接続がな
い場合がある。例えば、チャンバは、断熱材料と物理的に接触していてもよいが、チャン
バ間に配置された熱伝導性材料とは接触していなくてもよい。図１５Ａでは、装置１５０
０は、１または複数の素子１５１０（例えば、本明細書の他の箇所に記載されているよう
な熱電素子）および１または複数のピラー（例えば、絶縁ピラー）１５２０を備えてもよ
い。ピラーは、本明細書の他の箇所で説明するように熱の移動を可能にしながら、複数の
チャンバを熱的に絶縁するように構成することができる。装置は、本明細書の他の箇所に
記載されているように、１または複数の温度センサ１５３０をさらに備えることができる
。保持クリップ１５４０は、複数の素子を保持するように構成することができ、保持プレ
ート１５５０は、複数のチャンバを保持するように構成することができる。
Ｃは、いくつかの実施形態による、ピラー設計の例である。ピラー設計は、熱電素子とよ
り大きなヒートシンク（例えば、複数のフィン）との間の熱伝達を容易にするように構成
されてもよい。ピラー設計は、装置の個々のチャンバ間のクロストークを低減するように
構成されてもよい。例えば、ピラーは、ピラーを介して熱を導くように構成することがで
きるが、ピラー間の空間は、ピラー間のクロストークを低減することができる。各チャン
バは、異なるピラーと熱的に接触していてもよい。場合によっては、各ピラーは、他のピ
ラー間に直接接続されていなくてもよい。場合によっては、各チャンバ間に直接接続がな
い場合がある。例えば、チャンバは、断熱材料と物理的に接触していてもよいが、チャン
バ間に配置された熱伝導性材料とは接触していなくてもよい。図１５Ａでは、装置１５０
０は、１または複数の素子１５１０（例えば、本明細書の他の箇所に記載されているよう
な熱電素子）および１または複数のピラー（例えば、絶縁ピラー）１５２０を備えてもよ
い。ピラーは、本明細書の他の箇所で説明するように熱の移動を可能にしながら、複数の
チャンバを熱的に絶縁するように構成することができる。装置は、本明細書の他の箇所に
記載されているように、１または複数の温度センサ１５３０をさらに備えることができる
。保持クリップ１５４０は、複数の素子を保持するように構成することができ、保持プレ
ート１５５０は、複数のチャンバを保持するように構成することができる。
【0063】
図３は、一実施形態による装置３００の概略図である。装置３００は、図２の装置２０
０と同様であってもよいが、熱電バックプレート２４０に隣接して配置された追加の素子
３１０を追加するためのものである。追加の素子は、１または複数の追加の熱電素子であ
ってもよい。１または複数の追加素子は、１または複数の素子の条件（例えば、温度）を
制御するように構成することができる。例えば、第２の熱電冷却器は、複数の熱電冷却器
の高温側を冷却することができる。１または複数の追加素子を含むことは、１または複数
の素子から廃熱を除去することによって１または複数の素子の性能を改善することができ
る。さらに、そのような追加の素子は、１または複数の素子の条件の動的制御を提供する
ことができる。例えば、第１の熱電素子は、チャンバの加熱と冷却とを切り替えることが
できる。この例では、追加の熱電素子は、第１の熱電素子の冷却と加熱とを切り替えるこ
とができる。
０と同様であってもよいが、熱電バックプレート２４０に隣接して配置された追加の素子
３１０を追加するためのものである。追加の素子は、１または複数の追加の熱電素子であ
ってもよい。１または複数の追加素子は、１または複数の素子の条件（例えば、温度）を
制御するように構成することができる。例えば、第２の熱電冷却器は、複数の熱電冷却器
の高温側を冷却することができる。１または複数の追加素子を含むことは、１または複数
の素子から廃熱を除去することによって１または複数の素子の性能を改善することができ
る。さらに、そのような追加の素子は、１または複数の素子の条件の動的制御を提供する
ことができる。例えば、第１の熱電素子は、チャンバの加熱と冷却とを切り替えることが
できる。この例では、追加の熱電素子は、第１の熱電素子の冷却と加熱とを切り替えるこ
とができる。
【0064】
図１６Ａ、図１６Ｂは、いくつかの実施形態による、装置の一例の異なる図を示す。装
置は、本明細書の他の箇所に記載されているようなものであってもよい。場合によっては
、マイクロウェルプレートをプレートホルダ内に配置することができる。プレートホルダ
は、マイクロウェルプレートを装置内に移動させるように構成されてもよい（例えば、熱
素子と接触する）。プレートホルダの移動は自動化されてもよい（例えば、装置内のモー
タによって作動される）。プレートホルダの移動は手動であってもよい（例えば、ユーザ
は、プレートホルダを装置内にスライドさせることができる）。場合によっては、マイク
ロウェルは、装置に挿入されると、熱素子を移動させてウェルプレートと係合させること
ができる間、固定位置に保持することができる。例えば、ヒートポンプを垂直に移動させ
て、マイクロウェルプレートの底部と係合させることができる。場合によっては、マイク
ロウェルプレートを装置に挿入した後に移動させて、マイクロウェルプレートを熱素子と
係合させることができる。例えば、マイクロウェルプレートを押し下げてヒートポンプと
係合させることができる。装置内の移動は、例えば、リニアモータ、回転モータなど、ま
たはそれらの任意の組み合わせによって行われてもよい。
置は、本明細書の他の箇所に記載されているようなものであってもよい。場合によっては
、マイクロウェルプレートをプレートホルダ内に配置することができる。プレートホルダ
は、マイクロウェルプレートを装置内に移動させるように構成されてもよい（例えば、熱
素子と接触する）。プレートホルダの移動は自動化されてもよい（例えば、装置内のモー
タによって作動される）。プレートホルダの移動は手動であってもよい（例えば、ユーザ
は、プレートホルダを装置内にスライドさせることができる）。場合によっては、マイク
ロウェルは、装置に挿入されると、熱素子を移動させてウェルプレートと係合させること
ができる間、固定位置に保持することができる。例えば、ヒートポンプを垂直に移動させ
て、マイクロウェルプレートの底部と係合させることができる。場合によっては、マイク
ロウェルプレートを装置に挿入した後に移動させて、マイクロウェルプレートを熱素子と
係合させることができる。例えば、マイクロウェルプレートを押し下げてヒートポンプと
係合させることができる。装置内の移動は、例えば、リニアモータ、回転モータなど、ま
たはそれらの任意の組み合わせによって行われてもよい。
【0065】
図１７は、いくつかの実施形態による、光学アセンブリの一例を示す。光学アセンブリ
は、プレートの１または複数のチャンバ（例えば、ウェル）から光励起を提供し、および
／または光放射を受け取るように構成することができる。例えば、光学アセンブリは、第
１の光学ポートから光学アセンブリ内に励起ビームを提供するように構成することができ
る。場合によっては、第１の光ポートはレーザ（例えば、ダイオードレーザ）を備えるこ
とができる。このようにして、励起ビームを光学アセンブリ内から生成することができる
。場合によっては、光学アセンブリは、第１の光学ポートからチャンバに励起ビームを誘
導するように構成されたダイクロイックミラーを備えることができる。励起ビームは、チ
ャンバ内のフルオロフォアを励起することができ、得られた発光は、ダイクロイックミラ
ーを通って光学アセンブリに戻り、第２の光学ポートおよび／または検出器モジュールに
向けられることができる。場合によっては、例えば、発光光を光ファイバに結合すること
によって、発光を光学アセンブリから除去することができる。次いで、除去された発光光
を検出器に向けることができる。場合によっては、光学アセンブリは、発光が光学アセン
ブリから除去されることなく発光を検出するように構成された検出器を備えることができ
る。図１８は、いくつかの実施形態による、複数の光学アセンブリの構成の一例を示す。
この例では、８つの光学アセンブリが単一のユニットとして形成されており、８つのチャ
ンバからの光信号を監視するように構成することができる。複数の光学アセンブリは、少
なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５
、１６、１７、１８、１９、２０またはそれ以上の光学アセンブリを備えるユニットに構
成することができる。複数の光学アセンブリは、最大で約２０、１９、１８、１７、１６
、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３、２つ、またはそ
れより少ない光学アセンブリを備えるユニットに構成することができる。例えば、図２０
は、いくつかの実施形態による、８つの光学アセンブリを備える例示的なユニットを示す
。別の例では、図２１は、いくつかの実施形態による、単一のユニット内に１６個の光学
アセンブリを備える例示的なユニットを示す。場合によっては、光学アセンブリは、ユニ
ットの異なる側に構成することができる。場合によっては、光学アセンブリは、ユニット
（例えば、積層）の同じ側に構成することができる。追加の光学ユニットの追加は、装置
が装置のチャンバから蛍光強度を収集する時間の長さを短縮しながら、ユニットのフット
プリントを実質的に増加させない場合がある。図１９は、いくつかの実施形態による、複
数のチャンバに隣接して配置された複数の光学アセンブリを備えるユニットの一例を示す
図である。ユニットは、例えば、ステッパモータおよびタイミングベルトを使用すること
によって複数のチャンバを横切って移動するように構成することができる。
は、プレートの１または複数のチャンバ（例えば、ウェル）から光励起を提供し、および
／または光放射を受け取るように構成することができる。例えば、光学アセンブリは、第
１の光学ポートから光学アセンブリ内に励起ビームを提供するように構成することができ
る。場合によっては、第１の光ポートはレーザ（例えば、ダイオードレーザ）を備えるこ
とができる。このようにして、励起ビームを光学アセンブリ内から生成することができる
。場合によっては、光学アセンブリは、第１の光学ポートからチャンバに励起ビームを誘
導するように構成されたダイクロイックミラーを備えることができる。励起ビームは、チ
ャンバ内のフルオロフォアを励起することができ、得られた発光は、ダイクロイックミラ
ーを通って光学アセンブリに戻り、第２の光学ポートおよび／または検出器モジュールに
向けられることができる。場合によっては、例えば、発光光を光ファイバに結合すること
によって、発光を光学アセンブリから除去することができる。次いで、除去された発光光
を検出器に向けることができる。場合によっては、光学アセンブリは、発光が光学アセン
ブリから除去されることなく発光を検出するように構成された検出器を備えることができ
る。図１８は、いくつかの実施形態による、複数の光学アセンブリの構成の一例を示す。
この例では、８つの光学アセンブリが単一のユニットとして形成されており、８つのチャ
ンバからの光信号を監視するように構成することができる。複数の光学アセンブリは、少
なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５
、１６、１７、１８、１９、２０またはそれ以上の光学アセンブリを備えるユニットに構
成することができる。複数の光学アセンブリは、最大で約２０、１９、１８、１７、１６
、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３、２つ、またはそ
れより少ない光学アセンブリを備えるユニットに構成することができる。例えば、図２０
は、いくつかの実施形態による、８つの光学アセンブリを備える例示的なユニットを示す
。別の例では、図２１は、いくつかの実施形態による、単一のユニット内に１６個の光学
アセンブリを備える例示的なユニットを示す。場合によっては、光学アセンブリは、ユニ
ットの異なる側に構成することができる。場合によっては、光学アセンブリは、ユニット
（例えば、積層）の同じ側に構成することができる。追加の光学ユニットの追加は、装置
が装置のチャンバから蛍光強度を収集する時間の長さを短縮しながら、ユニットのフット
プリントを実質的に増加させない場合がある。図１９は、いくつかの実施形態による、複
数のチャンバに隣接して配置された複数の光学アセンブリを備えるユニットの一例を示す
図である。ユニットは、例えば、ステッパモータおよびタイミングベルトを使用すること
によって複数のチャンバを横切って移動するように構成することができる。
【0066】
図４Ａは、一実施形態による熱電制御アーキテクチャ４００の概略図であり、図４Ｂは
、一実施形態による電流シンク容量を有する熱電制御アーキテクチャ４１０の概略図であ
る。熱電制御アーキテクチャは、本明細書の他の箇所に記載されているように熱電素子を
制御するように構成することができる。熱電制御アーキテクチャは、ＤＣ／ＤＣコントロ
ーラ（例えば、バックコントローラ）に基づくことができる。アーキテクチャは、本明細
書の他の箇所に記載されている装置のフットプリント内に収まるように構成されてもよい
。例えば、アーキテクチャは、マイクロウェルベースの装置内に収まるように小型化する
ことができる。熱電制御アーキテクチャは、マイクロコントローラによってアドレス指定
可能であってもよい。マイクロコントローラは、本明細書の他の箇所に記載されているよ
うなコンピュータシステムであってもよい。熱電制御アーキテクチャは、２つの対向する
トランジスタのデジタルスイッチングを使用して、１または複数の熱電素子を加熱モード
と冷却モードとの間で切り替えるように構成されてもよい。切り替えは、少なくとも約０
．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、
３５、４０、４５、５０、７５、１００ミリ秒、またはそれ以上の期間にわたって行われ
てもよい。切り替えは、最大で約１００、７５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、
２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．５、０．１ミリ秒または
それ未満の期間にわたって行われてもよい。切り替えは、所定の標的の少なくとも約０．
１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３
５、４０、４５、５０、７５％、またはそれ以上の割合内の電気的な流れを可能にするこ
とができる。切り替えは、所定の標的の最大で約７５、５０、４５、４０、３５、３０、
２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．５、０．１または
それ未満のパーセント内の電気的流れを可能にすることができる。熱電制御アーキテクチ
ャは、フィードバックループを使用して各素子（例えば、各ウェル内の制御条件）を制御
するように構成されてもよい。熱電制御アーキテクチャは、パルス幅変調（ＰＷＭ）の使
用を含まなくてもよい。ＰＷＭを使用しないことは、干渉効果を低減し、制御アーキテク
チャの機能を改善することができる。図１２Ａ、図１２Ｂは、いくつかの実施形態による
、制御アーキテクチャの例示的な概略図を示す。制御アーキテクチャは、ドータボード、
マスタ制御回路、およびセンサ間の通信を提供することができる。各ドータボードは、マ
スタマイクロコントローラと、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０
個、またはそれ以上のサブコントローラと、を備えてもよい。各サブコントローラは、少
なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上の反応チャンバ
の温度を測定および／または制御するように構成されたセンサボードのセットに接続され
てもよい。各センサボードは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０
、１１、１２、１３、１４、１５、またはそれ以上の温度センサ（例えば、デジタル温度
センサ）を備えることができる。温度センサを較正することができる（例えば、国立科学
技術研究所（ＮＩＳＴ）のトレーシブルセンサによって較正される）。温度センサは、少
なくとも約＋／－０．０１、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．
６、０．７、０．８、０．９、１℃、またはそれ以上の精度で温度を読み取るように構成
されてもよい。温度センサは、最大で約＋／－１、０．９、０．８、０．７、０．６、０
．５、０．４、０．３、０．２、０．１、０．０５、０．０１℃以下の精度で温度を読み
取るように構成されてもよい。温度センサの測定値は、デジタル測定値であってもよい。
デジタル測定は、電気的ノイズ（例えば、電磁干渉）の影響を回避するように構成されて
もよく、これは温度センサの機能を改善することができ、反応チャンバの個々の制御を可
能にすることができる。
、一実施形態による電流シンク容量を有する熱電制御アーキテクチャ４１０の概略図であ
る。熱電制御アーキテクチャは、本明細書の他の箇所に記載されているように熱電素子を
制御するように構成することができる。熱電制御アーキテクチャは、ＤＣ／ＤＣコントロ
ーラ（例えば、バックコントローラ）に基づくことができる。アーキテクチャは、本明細
書の他の箇所に記載されている装置のフットプリント内に収まるように構成されてもよい
。例えば、アーキテクチャは、マイクロウェルベースの装置内に収まるように小型化する
ことができる。熱電制御アーキテクチャは、マイクロコントローラによってアドレス指定
可能であってもよい。マイクロコントローラは、本明細書の他の箇所に記載されているよ
うなコンピュータシステムであってもよい。熱電制御アーキテクチャは、２つの対向する
トランジスタのデジタルスイッチングを使用して、１または複数の熱電素子を加熱モード
と冷却モードとの間で切り替えるように構成されてもよい。切り替えは、少なくとも約０
．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、
３５、４０、４５、５０、７５、１００ミリ秒、またはそれ以上の期間にわたって行われ
てもよい。切り替えは、最大で約１００、７５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、
２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．５、０．１ミリ秒または
それ未満の期間にわたって行われてもよい。切り替えは、所定の標的の少なくとも約０．
１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３
５、４０、４５、５０、７５％、またはそれ以上の割合内の電気的な流れを可能にするこ
とができる。切り替えは、所定の標的の最大で約７５、５０、４５、４０、３５、３０、
２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．５、０．１または
それ未満のパーセント内の電気的流れを可能にすることができる。熱電制御アーキテクチ
ャは、フィードバックループを使用して各素子（例えば、各ウェル内の制御条件）を制御
するように構成されてもよい。熱電制御アーキテクチャは、パルス幅変調（ＰＷＭ）の使
用を含まなくてもよい。ＰＷＭを使用しないことは、干渉効果を低減し、制御アーキテク
チャの機能を改善することができる。図１２Ａ、図１２Ｂは、いくつかの実施形態による
、制御アーキテクチャの例示的な概略図を示す。制御アーキテクチャは、ドータボード、
マスタ制御回路、およびセンサ間の通信を提供することができる。各ドータボードは、マ
スタマイクロコントローラと、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０
個、またはそれ以上のサブコントローラと、を備えてもよい。各サブコントローラは、少
なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上の反応チャンバ
の温度を測定および／または制御するように構成されたセンサボードのセットに接続され
てもよい。各センサボードは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０
、１１、１２、１３、１４、１５、またはそれ以上の温度センサ（例えば、デジタル温度
センサ）を備えることができる。温度センサを較正することができる（例えば、国立科学
技術研究所（ＮＩＳＴ）のトレーシブルセンサによって較正される）。温度センサは、少
なくとも約＋／－０．０１、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．
６、０．７、０．８、０．９、１℃、またはそれ以上の精度で温度を読み取るように構成
されてもよい。温度センサは、最大で約＋／－１、０．９、０．８、０．７、０．６、０
．５、０．４、０．３、０．２、０．１、０．０５、０．０１℃以下の精度で温度を読み
取るように構成されてもよい。温度センサの測定値は、デジタル測定値であってもよい。
デジタル測定は、電気的ノイズ（例えば、電磁干渉）の影響を回避するように構成されて
もよく、これは温度センサの機能を改善することができ、反応チャンバの個々の制御を可
能にすることができる。
【0067】
ドータボードアーキテクチャの使用はモジュール式であってもよい。例えば、ドータボ
ードは交換可能であってもよい。モジュール式アーキテクチャは、損傷した部品の効率的
な交換を提供することができる（例えば、損傷したドータボードを別のドータボードに交
換することができる）。モジュール式アーキテクチャは、温度センサまたは素子との通信
プロトコルまたは温度センサまたは素子の機能に影響を与えない方法でドータボードを交
換することを可能にすることができる。通信全体は、マスタコントローラ（例えば、マス
タマイクロコントローラ）によって制御することができる。通信プロトコルバスの例には
、シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）、集積回路間（Ｉ２Ｃ）、ユニバー
サル非同期送受信機（ＵＡＲＴ）などが含まれるが、これらに限定されない。通信プロト
コルバスは、ドータボードのマスタコントローラと接触していてもよい。コマンドおよび
／またはデータは、バスを通ってブレイクアウトボードマスタコントローラに流れ、次い
でメイン機上処理ユニットに流れることができる。通信およびデータ収集アーキテクチャ
は、モジュール性を提供することができ、複数（例えば、９６）の反応チャンバをアドレ
ス指定するために使用することができる。
ードは交換可能であってもよい。モジュール式アーキテクチャは、損傷した部品の効率的
な交換を提供することができる（例えば、損傷したドータボードを別のドータボードに交
換することができる）。モジュール式アーキテクチャは、温度センサまたは素子との通信
プロトコルまたは温度センサまたは素子の機能に影響を与えない方法でドータボードを交
換することを可能にすることができる。通信全体は、マスタコントローラ（例えば、マス
タマイクロコントローラ）によって制御することができる。通信プロトコルバスの例には
、シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）、集積回路間（Ｉ２Ｃ）、ユニバー
サル非同期送受信機（ＵＡＲＴ）などが含まれるが、これらに限定されない。通信プロト
コルバスは、ドータボードのマスタコントローラと接触していてもよい。コマンドおよび
／またはデータは、バスを通ってブレイクアウトボードマスタコントローラに流れ、次い
でメイン機上処理ユニットに流れることができる。通信およびデータ収集アーキテクチャ
は、モジュール性を提供することができ、複数（例えば、９６）の反応チャンバをアドレ
ス指定するために使用することができる。
【0068】
図５は、一実施形態による、アドレス指定可能な制御アレイ５００の概略図である。ア
ドレス可能な制御部は、アレイとして位置する複数の素子を制御するように構成されても
よい。制御アレイは、１または複数の素子を単一のマイクロコントローラに接続すること
を含んでもよい。素子は、シリアルバス（例えば、シリアルペリフェラルインターフェー
ス（ＳＰＩ）、Ｉ２Ｃなど）を介して接続されてもよい。アレイは、各々が追加のコント
ローラに接続された複数のマイクロコントローラを備えてもよい。例えば、一連のマイク
ロコントローラを別のマイクロコントローラに接続することができる。追加のコントロー
ラおよび／または複数のマイクロコントローラは、マスタコントローラに接続することが
できる。例えば、第１のマイクロコントローラは、第１の複数の素子を制御することがで
き、第２のマイクロコントローラは、第２の複数の素子を制御することができる。この例
では、２つのマイクロコントローラをマスタコントローラに接続することができる。別の
例では、第１および第２のマイクロコントローラを第３のマイクロコントローラに接続し
、第４および第５のマイクロコントローラを第６のマイクロコントローラに接続すること
ができる。この例では、第３および第６のマイクロコントローラは、マスタコントローラ
に接続することができる。マスタコントローラは、本明細書の他の箇所に記載されている
ようなコンピュータシステムを備えてもよい。例えば、マスタコントローラは、マイクロ
コントローラを備えることができる。別の例では、マスタコントローラは、フィールドプ
ログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を備えることができる。少なくとも約１、２、３
、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０個
、またはそれ以上の素子を単一のマイクロコントローラに接続することができる。最大で
約５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、
３、２、または１つの素子を単一のマイクロコントローラに接続することができる。少な
くとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、
４０、４５、５０個、またはそれ以上のマイクロコントローラを別のマイクロコントロー
ラに接続することができる。最大で約５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５
、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１つのマイクロコントローラを別のマ
イクロコントローラに接続することができる。少なくとも約１、２、３、４、５、６、７
、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０個、またはそれ以上
のマイクロコントローラをマスタコントローラに接続することができる。最大で約５０、
４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、
または１つのマイクロコントローラをマスタコントローラに接続することができる。
ドレス可能な制御部は、アレイとして位置する複数の素子を制御するように構成されても
よい。制御アレイは、１または複数の素子を単一のマイクロコントローラに接続すること
を含んでもよい。素子は、シリアルバス（例えば、シリアルペリフェラルインターフェー
ス（ＳＰＩ）、Ｉ２Ｃなど）を介して接続されてもよい。アレイは、各々が追加のコント
ローラに接続された複数のマイクロコントローラを備えてもよい。例えば、一連のマイク
ロコントローラを別のマイクロコントローラに接続することができる。追加のコントロー
ラおよび／または複数のマイクロコントローラは、マスタコントローラに接続することが
できる。例えば、第１のマイクロコントローラは、第１の複数の素子を制御することがで
き、第２のマイクロコントローラは、第２の複数の素子を制御することができる。この例
では、２つのマイクロコントローラをマスタコントローラに接続することができる。別の
例では、第１および第２のマイクロコントローラを第３のマイクロコントローラに接続し
、第４および第５のマイクロコントローラを第６のマイクロコントローラに接続すること
ができる。この例では、第３および第６のマイクロコントローラは、マスタコントローラ
に接続することができる。マスタコントローラは、本明細書の他の箇所に記載されている
ようなコンピュータシステムを備えてもよい。例えば、マスタコントローラは、マイクロ
コントローラを備えることができる。別の例では、マスタコントローラは、フィールドプ
ログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を備えることができる。少なくとも約１、２、３
、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０個
、またはそれ以上の素子を単一のマイクロコントローラに接続することができる。最大で
約５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、
３、２、または１つの素子を単一のマイクロコントローラに接続することができる。少な
くとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、
４０、４５、５０個、またはそれ以上のマイクロコントローラを別のマイクロコントロー
ラに接続することができる。最大で約５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５
、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１つのマイクロコントローラを別のマ
イクロコントローラに接続することができる。少なくとも約１、２、３、４、５、６、７
、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０個、またはそれ以上
のマイクロコントローラをマスタコントローラに接続することができる。最大で約５０、
４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、
または１つのマイクロコントローラをマスタコントローラに接続することができる。
【0069】
図９は、いくつかの実施形態による、コントローラドータボード９００の複数の図の一
例である。コントローラドータボードは、本明細書の他の箇所に記載されている方法を実
行するように構成されてもよい。例えば、ドータボードは、マルチウェルプレートの単一
ウェル内の少なくとも温度を制御するように構成することができる。コントローラドータ
ボードは、コントローラ回路９１０を備えることができる。コントローラ回路は、単一の
ウェルの温度を制御するように構成されてもよい。例えば、ドータボード９００は、図示
するように８セットのコントローラ回路を備えることができる。コントローラドータボー
ドは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、３０、４
０、５０、６０、７０、８０、９０、９６、またはそれ以上の制御回路９１０のセットを
備えてもよい。コントローラドータボードは、最大で約９６、９０、８０、７０、６０、
５０、４０、３０、２０、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、またはそれ以下の制
御回路のセットを備えてもよい。コントローラドータボードは、インターフェース９０１
を備えてもよい。インターフェースは、ドータボードがインターフェースされる装置から
ドータボードの様々な構成要素のアドレス指定を可能にするように構成されてもよい。例
えば、複数の接点は、システムとドータボードとの間の通信を可能にするインターフェー
ス上の位置とすることができる。ドータボードは、１または複数のマイクロプロセッサ９
０２を備えてもよい。１または複数のマイクロプロセッサは、制御回路とシステムとの間
の中間体として構成されてもよい。例えば、マイクロプロセッサは、システムからの信号
を解釈して出力電気信号を制御回路に提供するように構成することができる。
例である。コントローラドータボードは、本明細書の他の箇所に記載されている方法を実
行するように構成されてもよい。例えば、ドータボードは、マルチウェルプレートの単一
ウェル内の少なくとも温度を制御するように構成することができる。コントローラドータ
ボードは、コントローラ回路９１０を備えることができる。コントローラ回路は、単一の
ウェルの温度を制御するように構成されてもよい。例えば、ドータボード９００は、図示
するように８セットのコントローラ回路を備えることができる。コントローラドータボー
ドは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、３０、４
０、５０、６０、７０、８０、９０、９６、またはそれ以上の制御回路９１０のセットを
備えてもよい。コントローラドータボードは、最大で約９６、９０、８０、７０、６０、
５０、４０、３０、２０、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、またはそれ以下の制
御回路のセットを備えてもよい。コントローラドータボードは、インターフェース９０１
を備えてもよい。インターフェースは、ドータボードがインターフェースされる装置から
ドータボードの様々な構成要素のアドレス指定を可能にするように構成されてもよい。例
えば、複数の接点は、システムとドータボードとの間の通信を可能にするインターフェー
ス上の位置とすることができる。ドータボードは、１または複数のマイクロプロセッサ９
０２を備えてもよい。１または複数のマイクロプロセッサは、制御回路とシステムとの間
の中間体として構成されてもよい。例えば、マイクロプロセッサは、システムからの信号
を解釈して出力電気信号を制御回路に提供するように構成することができる。
【0070】
場合によっては、制御回路は、１または複数のスイッチバックレギュレータを備えても
よい。スイッチバックレギュレータは、少なくとも約５０、６０、７０、８０、９０、９
５、９６、９７、９８、９９パーセント以上の効率を有することができる。スイッチバッ
クレギュレータは、例えば壁プラグによって供給することができる電力バジェットを維持
しながら、本明細書の他の箇所で説明するように個々の熱素子の存在を可能にするのに十
分な効率を有することができる。本明細書の他の箇所に記載されている装置は、単一の壁
プラグを使用して、熱電素子を介して少なくとも約１、２、３、４、５、１０、２５、５
０、７５、９６、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、３８４、４００、
４５０、５００個、またはそれ以上のウェルに個々の熱制御を提供するように構成されて
もよい。制御回路は、１または複数のマイクロコントローラによって外部制御される２つ
以上のスイッチングバックコンバータを備えてもよい。そのような設計は、Ｈブリッジを
使用しなくてもよい。Ｈブリッジを使用しないことにより、効率を向上させることができ
る（例えば、Ｈブリッジのトランジスタを有さないことによるより低い損失プロファイル
のために改善される）。外部マイクロコントローラを使用すると、トランジスタをオフに
する前にバックコンバータをオフにすることによって損失を低減することができる。場合
によっては、ドータボードは、最大で約１０，０００、９，５００、９，０００、８，５
００、８，１５４、８，０００、７，５００、７，０００、６，５００、６，０００、５
，５００、５，０００、４，５００、４，０００、３，０００、２，０００、１，０００
センチメートル平方以下の領域に８セットのコントローラ回路を備えることができる。
よい。スイッチバックレギュレータは、少なくとも約５０、６０、７０、８０、９０、９
５、９６、９７、９８、９９パーセント以上の効率を有することができる。スイッチバッ
クレギュレータは、例えば壁プラグによって供給することができる電力バジェットを維持
しながら、本明細書の他の箇所で説明するように個々の熱素子の存在を可能にするのに十
分な効率を有することができる。本明細書の他の箇所に記載されている装置は、単一の壁
プラグを使用して、熱電素子を介して少なくとも約１、２、３、４、５、１０、２５、５
０、７５、９６、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、３８４、４００、
４５０、５００個、またはそれ以上のウェルに個々の熱制御を提供するように構成されて
もよい。制御回路は、１または複数のマイクロコントローラによって外部制御される２つ
以上のスイッチングバックコンバータを備えてもよい。そのような設計は、Ｈブリッジを
使用しなくてもよい。Ｈブリッジを使用しないことにより、効率を向上させることができ
る（例えば、Ｈブリッジのトランジスタを有さないことによるより低い損失プロファイル
のために改善される）。外部マイクロコントローラを使用すると、トランジスタをオフに
する前にバックコンバータをオフにすることによって損失を低減することができる。場合
によっては、ドータボードは、最大で約１０，０００、９，５００、９，０００、８，５
００、８，１５４、８，０００、７，５００、７，０００、６，５００、６，０００、５
，５００、５，０００、４，５００、４，０００、３，０００、２，０００、１，０００
センチメートル平方以下の領域に８セットのコントローラ回路を備えることができる。
【0071】
図１０は、いくつかの実施形態による、制御回路９１０の一例である。ＴＥＣは、本明
細書の他の箇所に記載されているような熱素子（例えば、熱電素子）であってもよい。制
御回路は、単一の熱素子の温度を制御するように構成されてもよい。例えば、システムの
各熱素子は、対応する制御回路のセットを有してもよい。制御回路は、例えば、１または
複数のマイクロプロセッサから入力信号を受け取り、入力信号を熱素子の温度変化に変換
するように構成されてもよい。制御回路は、温度制御回路であってもよい。制御回路は、
別の特性（例えば、ガス条件、撹拌など）のための制御回路であってもよい。
細書の他の箇所に記載されているような熱素子（例えば、熱電素子）であってもよい。制
御回路は、単一の熱素子の温度を制御するように構成されてもよい。例えば、システムの
各熱素子は、対応する制御回路のセットを有してもよい。制御回路は、例えば、１または
複数のマイクロプロセッサから入力信号を受け取り、入力信号を熱素子の温度変化に変換
するように構成されてもよい。制御回路は、温度制御回路であってもよい。制御回路は、
別の特性（例えば、ガス条件、撹拌など）のための制御回路であってもよい。
【0072】
図１１は、いくつかの実施形態による、本明細書の他の箇所に記載されているシステム
１１００の切断例である。例えば、システムは、本明細書の他の箇所に記載されている方
法を実行するように構成することができる。システムはウェルプレート１１０１を備えて
もよい。ウェルプレートは、本明細書の他の箇所に記載されているようなものであっても
よい。例えば、ウェルプレートは、９６ウェルプレートであってもよい。ウェルプレート
１１０１の各ウェルは、本明細書の他の箇所に記載されているように、個別に制御された
温度を有するように構成されてもよい。温度の個々の制御は、少なくとも部分的に、１ま
たは複数のコントローラドータボード９００の使用によって達成されてもよい。コントロ
ーラドータボードは、ポート１１０３を介してシステムにインターフェース接続されても
よい。ポートは、システムの熱素子とドータボードの制御回路との間の電気的接触を提供
するために、コントローラドータボードに結合するように構成されてもよい。ポートの使
用は、（例えば、メンテナンス、様々な機能などのために）コントローラドータボードの
切り替えを可能にすることができる。ポートの使用は、経時的なシステム構成の変更を可
能にすることができる（例えば、制御チャネルの加算または減算など）。システムは、ウ
ェルプレートの各ウェルが制御回路に結合されるように、いくつかのドータボードを用い
て構成されてもよい。例えば、システムは、システムのすべての熱素子に制御回路がある
ように、制御回路を備えるドータボードを用いて構成することができる。
１１００の切断例である。例えば、システムは、本明細書の他の箇所に記載されている方
法を実行するように構成することができる。システムはウェルプレート１１０１を備えて
もよい。ウェルプレートは、本明細書の他の箇所に記載されているようなものであっても
よい。例えば、ウェルプレートは、９６ウェルプレートであってもよい。ウェルプレート
１１０１の各ウェルは、本明細書の他の箇所に記載されているように、個別に制御された
温度を有するように構成されてもよい。温度の個々の制御は、少なくとも部分的に、１ま
たは複数のコントローラドータボード９００の使用によって達成されてもよい。コントロ
ーラドータボードは、ポート１１０３を介してシステムにインターフェース接続されても
よい。ポートは、システムの熱素子とドータボードの制御回路との間の電気的接触を提供
するために、コントローラドータボードに結合するように構成されてもよい。ポートの使
用は、（例えば、メンテナンス、様々な機能などのために）コントローラドータボードの
切り替えを可能にすることができる。ポートの使用は、経時的なシステム構成の変更を可
能にすることができる（例えば、制御チャネルの加算または減算など）。システムは、ウ
ェルプレートの各ウェルが制御回路に結合されるように、いくつかのドータボードを用い
て構成されてもよい。例えば、システムは、システムのすべての熱素子に制御回路がある
ように、制御回路を備えるドータボードを用いて構成することができる。
【0073】
システムは、ヒートシンク１１０２を備えてもよい。ヒートシンクは、本明細書の他の
箇所で説明するように構成されてもよい。例えば、ヒートシンクは、熱電素子の熱平衡（
例えば、加熱および／または冷却）を助けるように構成することができる。システムは、
１または複数のファン１１０４を備えてもよい。１または複数のファンは、ドータボード
、ヒートシンク、またはそれらの組み合わせに冷却を提供するように構成されてもよい。
例えば、ファンは、ドータボードの制御回路ならびにヒートシンクの両方を冷却するよう
に構成することができる。
箇所で説明するように構成されてもよい。例えば、ヒートシンクは、熱電素子の熱平衡（
例えば、加熱および／または冷却）を助けるように構成することができる。システムは、
１または複数のファン１１０４を備えてもよい。１または複数のファンは、ドータボード
、ヒートシンク、またはそれらの組み合わせに冷却を提供するように構成されてもよい。
例えば、ファンは、ドータボードの制御回路ならびにヒートシンクの両方を冷却するよう
に構成することができる。
【0074】
コンピュータシステム
本開示は、本開示の方法を実施するようにプログラムされたコンピュータシステムを提
供する。図６は、本開示の方法および／または装置とのインターフェースを実装するよう
にプログラムまたは他の方法で構成されたコンピュータシステム６０１を示す。コンピュ
ータシステム６０１は、例えば、チャンバ内の条件を調整し、チャンバからの信号を監視
するなど、本開示の様々な態様を調整することができる。コンピュータシステム６０１は
、ユーザの電子装置、または電子装置に対して遠隔に配置されたコンピュータシステムと
することができる。電子装置は携帯電子装置であってもよい。
本開示は、本開示の方法を実施するようにプログラムされたコンピュータシステムを提
供する。図６は、本開示の方法および／または装置とのインターフェースを実装するよう
にプログラムまたは他の方法で構成されたコンピュータシステム６０１を示す。コンピュ
ータシステム６０１は、例えば、チャンバ内の条件を調整し、チャンバからの信号を監視
するなど、本開示の様々な態様を調整することができる。コンピュータシステム６０１は
、ユーザの電子装置、または電子装置に対して遠隔に配置されたコンピュータシステムと
することができる。電子装置は携帯電子装置であってもよい。
【0075】
コンピュータシステム６０１は、シングルコアもしくはマルチコアプロセッサ、または
並列処理のための複数のプロセッサとすることができる中央処理装置（ＣＰＵ、本明細書
では「プロセッサ」および「コンピュータプロセッサ」）６０５を含む。コンピュータシ
ステム６０１はまた、メモリまたはメモリ位置６１０（例えば、ランダムアクセスメモリ
、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ）と、電子記憶ユニット６１５（例えば、ハー
ドディスク）と、１または複数の他のシステムと通信するための通信インターフェース６
２０（例えば、ネットワークアダプタ）と、キャッシュ、他のメモリ、データストレージ
、および／または電子ディスプレイアダプタなどの周辺装置６２５とを含む。メモリ６１
０、記憶ユニット６１５、インターフェース６２０および周辺装置６２５は、マザーボー
ドなどの通信バス（実線）を介してＣＰＵ６０５と通信する。記憶ユニット６１５は、デ
ータを記憶するためのデータ記憶ユニット（またはデータリポジトリ）とすることができ
る。コンピュータシステム６０１は、通信インターフェース６２０の助けを借りてコンピ
ュータネットワーク（「ネットワーク」）６３０に動作可能に結合することができる。ネ
ットワーク６３０は、インターネット、インターネットおよび／もしくはエクストラネッ
ト、またはインターネットと通信するイントラネットおよび／もしくはエクストラネット
とすることができる。ネットワーク６３０は、場合によっては、電気通信および／または
データネットワークである。ネットワーク６３０は、クラウドコンピューティングなどの
分散コンピューティングを可能にすることができる１または複数のコンピュータサーバを
含むことができる。ネットワーク６３０は、場合によっては、コンピュータシステム６０
１の助けを借りて、コンピュータシステム６０１に結合された装置がクライアントまたは
サーバとして動作することを可能にすることができるピアツーピアネットワークを実装す
ることができる。
並列処理のための複数のプロセッサとすることができる中央処理装置（ＣＰＵ、本明細書
では「プロセッサ」および「コンピュータプロセッサ」）６０５を含む。コンピュータシ
ステム６０１はまた、メモリまたはメモリ位置６１０（例えば、ランダムアクセスメモリ
、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ）と、電子記憶ユニット６１５（例えば、ハー
ドディスク）と、１または複数の他のシステムと通信するための通信インターフェース６
２０（例えば、ネットワークアダプタ）と、キャッシュ、他のメモリ、データストレージ
、および／または電子ディスプレイアダプタなどの周辺装置６２５とを含む。メモリ６１
０、記憶ユニット６１５、インターフェース６２０および周辺装置６２５は、マザーボー
ドなどの通信バス（実線）を介してＣＰＵ６０５と通信する。記憶ユニット６１５は、デ
ータを記憶するためのデータ記憶ユニット（またはデータリポジトリ）とすることができ
る。コンピュータシステム６０１は、通信インターフェース６２０の助けを借りてコンピ
ュータネットワーク（「ネットワーク」）６３０に動作可能に結合することができる。ネ
ットワーク６３０は、インターネット、インターネットおよび／もしくはエクストラネッ
ト、またはインターネットと通信するイントラネットおよび／もしくはエクストラネット
とすることができる。ネットワーク６３０は、場合によっては、電気通信および／または
データネットワークである。ネットワーク６３０は、クラウドコンピューティングなどの
分散コンピューティングを可能にすることができる１または複数のコンピュータサーバを
含むことができる。ネットワーク６３０は、場合によっては、コンピュータシステム６０
１の助けを借りて、コンピュータシステム６０１に結合された装置がクライアントまたは
サーバとして動作することを可能にすることができるピアツーピアネットワークを実装す
ることができる。
【0076】
ＣＰＵ６０５は、プログラムまたはソフトウェアで具現化することができる一連の機械
可読命令を実行することができる。命令は、メモリ６１０などのメモリ位置に格納するこ
とができる。命令は、ＣＰＵ６０５を対象とすることができ、その後に、本開示の方法を
実施するようにＣＰＵ６０５をプログラムまたは構成することができる。ＣＰＵ６０５に
よって実行される動作の例は、フェッチ、デコード、実行、およびライトバックを含むこ
とができる。
可読命令を実行することができる。命令は、メモリ６１０などのメモリ位置に格納するこ
とができる。命令は、ＣＰＵ６０５を対象とすることができ、その後に、本開示の方法を
実施するようにＣＰＵ６０５をプログラムまたは構成することができる。ＣＰＵ６０５に
よって実行される動作の例は、フェッチ、デコード、実行、およびライトバックを含むこ
とができる。
【0077】
ＣＰＵ６０５は、集積回路などの回路の一部とすることができる。システム６０１の１
または複数の他の構成要素を回路に含めることができる。場合によっては、回路は特定用
途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。
または複数の他の構成要素を回路に含めることができる。場合によっては、回路は特定用
途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。
【0078】
記憶ユニット６１５は、ドライバ、ライブラリおよび保存されたプログラムなどのファ
イルを記憶することができる。記憶ユニット６１５は、ユーザデータ、例えば、ユーザプ
レファレンスおよびユーザプログラムを記憶することができる。コンピュータシステム６
０１は、場合によっては、イントラネットまたはインターネットを介してコンピュータシ
ステム６０１と通信するリモートサーバ上に位置するなど、コンピュータシステム６０１
の外部にある１または複数の追加のデータ記憶装置を含むことができる。
イルを記憶することができる。記憶ユニット６１５は、ユーザデータ、例えば、ユーザプ
レファレンスおよびユーザプログラムを記憶することができる。コンピュータシステム６
０１は、場合によっては、イントラネットまたはインターネットを介してコンピュータシ
ステム６０１と通信するリモートサーバ上に位置するなど、コンピュータシステム６０１
の外部にある１または複数の追加のデータ記憶装置を含むことができる。
【0079】
コンピュータシステム６０１は、ネットワーク６３０を介して１または複数のリモート
コンピュータシステムと通信することができる。例えば、コンピュータシステム６０１は
、ユーザのリモートコンピュータシステムと通信することができる。リモートコンピュー
タシステムの例には、パーソナルコンピュータ（例えばポータブルＰＣ）、スレートまた
はタブレットＰＣ（例えばアップル（登録商標）ｉＰａｄ（登録商標）、サムスン（登録
商標）ギャラクシータブ）、電話、スマートフォン（例えばアップル（登録商標）ｉＰｈ
ｏｎｅ（登録商標）、アンドロイド（登録商標）対応装置、ブラックベリー（登録商標）
）、または携帯情報端末が含まれる。ユーザは、ネットワーク６３０を介してコンピュー
タシステム６０１にアクセスすることができる。
コンピュータシステムと通信することができる。例えば、コンピュータシステム６０１は
、ユーザのリモートコンピュータシステムと通信することができる。リモートコンピュー
タシステムの例には、パーソナルコンピュータ（例えばポータブルＰＣ）、スレートまた
はタブレットＰＣ（例えばアップル（登録商標）ｉＰａｄ（登録商標）、サムスン（登録
商標）ギャラクシータブ）、電話、スマートフォン（例えばアップル（登録商標）ｉＰｈ
ｏｎｅ（登録商標）、アンドロイド（登録商標）対応装置、ブラックベリー（登録商標）
）、または携帯情報端末が含まれる。ユーザは、ネットワーク６３０を介してコンピュー
タシステム６０１にアクセスすることができる。
【0080】
本明細書に記載の方法は、例えばメモリ６１０または電子記憶ユニット６１５などのコ
ンピュータシステム６０１の電子記憶場所に記憶された機械（例えば、コンピュータプロ
セッサ）実行可能コードによって実施することができる。機械実行可能コードまたは機械
可読コードはソフトウェアの形で提供することができる。使用中、コードはプロセッサ６
０５によって実行することができる。場合によっては、コードは、記憶ユニット６１５か
ら取得され、プロセッサ６０５による容易なアクセスのためにメモリ６１０に記憶され得
る。いくつかの状況では、電子記憶ユニット６１５を除外することができ、機械実行可能
命令がメモリ６１０に記憶される。
ンピュータシステム６０１の電子記憶場所に記憶された機械（例えば、コンピュータプロ
セッサ）実行可能コードによって実施することができる。機械実行可能コードまたは機械
可読コードはソフトウェアの形で提供することができる。使用中、コードはプロセッサ６
０５によって実行することができる。場合によっては、コードは、記憶ユニット６１５か
ら取得され、プロセッサ６０５による容易なアクセスのためにメモリ６１０に記憶され得
る。いくつかの状況では、電子記憶ユニット６１５を除外することができ、機械実行可能
命令がメモリ６１０に記憶される。
【0081】
コードは、コードを実行するように適合されたプロセッサを有する機械と共に使用する
ために予めコンパイルし構成することができ、あるいは実行時にコンパイルすることがで
きる。コードは、コードを事前コンパイル方式またはコンパイル時方式で実行できるよう
に選択することができるプログラミング言語で供給することができる。
ために予めコンパイルし構成することができ、あるいは実行時にコンパイルすることがで
きる。コードは、コードを事前コンパイル方式またはコンパイル時方式で実行できるよう
に選択することができるプログラミング言語で供給することができる。
【0082】
コンピュータシステム６０１など、本明細書で提供されるシステムおよび方法の態様は
、プログラミングにおいて具現化することができる。本技術の様々な態様は、通常、機械
（またはプロセッサ）実行可能コードおよび／またはある種の機械可読媒体で運ばれるま
たはその中に具現化された関連データの形をとる「製品」または「物品」と考えることが
できる。機械実行可能コードは、メモリ（例えば、読み出し専用メモリ、ランダムアクセ
スメモリ、フラッシュメモリ）またはハードディスクなどの電子記憶ユニットに格納する
ことができる。「記憶」タイプの媒体は、コンピュータ、プロセッサなどの有形メモリ、
または様々な半導体メモリ、テープドライブ、ディスクドライブなどの関連モジュールの
いずれかまたはすべてを含むことができ、これらはソフトウェアプログラミングのために
いつでも非一時的記憶を提供することができる。ソフトウェアのすべてまたは一部は、イ
ンターネットまたは他の様々な電気通信ネットワークを介して通信することができる。そ
のような通信は、例えば、あるコンピュータまたはプロセッサから別のコンピュータまた
はプロセッサへ、例えば管理サーバまたはホストコンピュータからアプリケーションサー
バのコンピュータプラットフォームへのソフトウェアのロードを可能にすることができる
。したがって、ソフトウェア素子を担持することができる別の種類の媒体は、光、電気お
よび電磁波を含み、これらは、有線および光の地上通信ネットワークを介して、および様
々なエアリンクを介して、ローカル装置間の物理的なインターフェースを越えて使用され
る。そのような波を搬送する物理的素子、例えば有線または無線リンク、光リンクなども
また、ソフトウェアを担持する媒体とみなすことができる。本明細書では、非一時的で有
形の「記憶」媒体に限定されない限り、コンピュータまたは機械の「可読媒体」などの用
語は、実行のためにプロセッサに命令を提供することに関与する任意の媒体を指す。
、プログラミングにおいて具現化することができる。本技術の様々な態様は、通常、機械
（またはプロセッサ）実行可能コードおよび／またはある種の機械可読媒体で運ばれるま
たはその中に具現化された関連データの形をとる「製品」または「物品」と考えることが
できる。機械実行可能コードは、メモリ（例えば、読み出し専用メモリ、ランダムアクセ
スメモリ、フラッシュメモリ）またはハードディスクなどの電子記憶ユニットに格納する
ことができる。「記憶」タイプの媒体は、コンピュータ、プロセッサなどの有形メモリ、
または様々な半導体メモリ、テープドライブ、ディスクドライブなどの関連モジュールの
いずれかまたはすべてを含むことができ、これらはソフトウェアプログラミングのために
いつでも非一時的記憶を提供することができる。ソフトウェアのすべてまたは一部は、イ
ンターネットまたは他の様々な電気通信ネットワークを介して通信することができる。そ
のような通信は、例えば、あるコンピュータまたはプロセッサから別のコンピュータまた
はプロセッサへ、例えば管理サーバまたはホストコンピュータからアプリケーションサー
バのコンピュータプラットフォームへのソフトウェアのロードを可能にすることができる
。したがって、ソフトウェア素子を担持することができる別の種類の媒体は、光、電気お
よび電磁波を含み、これらは、有線および光の地上通信ネットワークを介して、および様
々なエアリンクを介して、ローカル装置間の物理的なインターフェースを越えて使用され
る。そのような波を搬送する物理的素子、例えば有線または無線リンク、光リンクなども
また、ソフトウェアを担持する媒体とみなすことができる。本明細書では、非一時的で有
形の「記憶」媒体に限定されない限り、コンピュータまたは機械の「可読媒体」などの用
語は、実行のためにプロセッサに命令を提供することに関与する任意の媒体を指す。
【0083】
したがって、コンピュータ実行可能コードなどの機械可読媒体は、有形の記憶媒体、搬
送波媒体、または物理伝送媒体を含むがこれらに限定されない多くの形態をとることがで
きる。不揮発性記憶媒体は、例えば、図面に示すデータベースなどを実装するために使用
することができるものなど、任意のコンピュータなどの任意の記憶装置などの光ディスク
または磁気ディスクを含む。揮発性記憶媒体は、そのようなコンピュータプラットフォー
ムのメインメモリなどのダイナミックメモリを含む。有形の伝送媒体は同軸ケーブル、銅
線および光ファイバを含み、コンピュータシステム内のバスを構成するワイヤを含む。搬
送波伝送媒体は、電気または電磁信号、あるいは無線周波数（ＲＦ）および赤外線（ＩＲ
）データ通信中に発生するものなどの音波または光波の形態をとることができる。したが
って、一般的な形態のコンピュータ可読媒体には、例えば、フロッピーディスク、フレキ
シブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他の任意の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、Ｄ
ＶＤもしくはＤＶＤ－ＲＯＭ、他の任意の光学媒体、パンチカード紙テープ、穴のパター
ンを有する他の任意の物理記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭおよびＥＰＲＯＭ、ＦＬ
ＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、他の任意のメモリチップもしくはカートリッジ、データもしくは命
令を搬送する搬送波、このような搬送波を伝送するケーブルもしくはリンク、またはコン
ピュータがプログラミングコードおよび／もしくはデータを読み取ることができる他の任
意の媒体が含まれる。これらの形態のコンピュータ可読媒体の多くは、実行のために１ま
たは複数の命令の１または複数のシーケンスをプロセッサに搬送することに関与すること
ができる。
送波媒体、または物理伝送媒体を含むがこれらに限定されない多くの形態をとることがで
きる。不揮発性記憶媒体は、例えば、図面に示すデータベースなどを実装するために使用
することができるものなど、任意のコンピュータなどの任意の記憶装置などの光ディスク
または磁気ディスクを含む。揮発性記憶媒体は、そのようなコンピュータプラットフォー
ムのメインメモリなどのダイナミックメモリを含む。有形の伝送媒体は同軸ケーブル、銅
線および光ファイバを含み、コンピュータシステム内のバスを構成するワイヤを含む。搬
送波伝送媒体は、電気または電磁信号、あるいは無線周波数（ＲＦ）および赤外線（ＩＲ
）データ通信中に発生するものなどの音波または光波の形態をとることができる。したが
って、一般的な形態のコンピュータ可読媒体には、例えば、フロッピーディスク、フレキ
シブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他の任意の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、Ｄ
ＶＤもしくはＤＶＤ－ＲＯＭ、他の任意の光学媒体、パンチカード紙テープ、穴のパター
ンを有する他の任意の物理記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭおよびＥＰＲＯＭ、ＦＬ
ＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、他の任意のメモリチップもしくはカートリッジ、データもしくは命
令を搬送する搬送波、このような搬送波を伝送するケーブルもしくはリンク、またはコン
ピュータがプログラミングコードおよび／もしくはデータを読み取ることができる他の任
意の媒体が含まれる。これらの形態のコンピュータ可読媒体の多くは、実行のために１ま
たは複数の命令の１または複数のシーケンスをプロセッサに搬送することに関与すること
ができる。
【0084】
コンピュータシステム６０１は、例えば、チャンバからのＰＣＲ反応の結果を提供する
ためのユーザインターフェース（ＵＩ）６４０を備える電子ディスプレイ６３５を含むか
、またはそれと通信することができる。ＵＩの例には、グラフィカルユーザインターフェ
ース（ＧＵＩ）およびウェブベースのユーザインターフェースが含まれるが、これらに限
定されない。
ためのユーザインターフェース（ＵＩ）６４０を備える電子ディスプレイ６３５を含むか
、またはそれと通信することができる。ＵＩの例には、グラフィカルユーザインターフェ
ース（ＧＵＩ）およびウェブベースのユーザインターフェースが含まれるが、これらに限
定されない。
【0085】
本開示の方法およびシステムは、１または複数のアルゴリズムによって実施することが
できる。アルゴリズムは、中央処理装置６０５による実行時にソフトウェアによって実施
することができる。アルゴリズムは、例えば、ＰＣＲ反応が完了したと判定し、単一のチ
ャンバ内で反応を停止させることができる。
できる。アルゴリズムは、中央処理装置６０５による実行時にソフトウェアによって実施
することができる。アルゴリズムは、例えば、ＰＣＲ反応が完了したと判定し、単一のチ
ャンバ内で反応を停止させることができる。
【0086】
以下の実施例は、本明細書に記載の特定のシステムおよび方法を例示するものであり、
限定することを意図するものではない。
限定することを意図するものではない。
【0087】
［実施例１］
蛍光終点を使用した試料の正規化
図７は、一実施形態による、チャンバ用の制御ロジック７００のフローチャートである
。論理は、温度サイクルプロファイル｛ｔｉ－，Ｔｉ－｝ｐをロードすることから開始す
ることができる。温度サイクルプロファイルは、ｐ対の時間点および温度点｛ｔｉ－，Ｔ
ｉ－｝を含んでもよい。温度サイクルプロファイルは、本明細書の他の箇所に記載されて
いるＰＣＲ反応の実行を可能にするように構成されてもよい。例えば、温度サイクルプロ
ファイルは、実行されると、ＰＣＲのサイクルが実行されることになり得る。次に、ロー
ドされたプロファイルを用いて新しいサイクルを実行することができる。サイクルの完了
時または完了前に、蛍光信号を取得することができる。例えば、定量化動作｛ｔｑ，Ｔｑ
｝において信号を取得することができる。蛍光信号は、本明細書の他の箇所に記載されて
いるように取得することができる。蛍光信号を受信すると、本明細書の他の箇所に記載さ
れている１または複数のコンピュータプロセッサは、しきい値条件（例えば、所定の正規
化しきい値、所定のレベルの蛍光強度など）かどうかを判定することができる。蛍光信号
がしきい値条件に反応しなかった場合、サイクル数をインクリメントし、プロセスを繰り
返すことができる。蛍光信号がしきい値条件を満たす場合、ロジックは、温度を＜２０℃
に設定することによってチャンバ内のＰＣＲ反応を停止させることができる。本明細書の
他の箇所に記載されているように、異なるチャンバを独立して制御することができるので
、１つの反応の完了は、他の反応が上記のように継続しないことを意味しない。例えば、
第１のチャンバはしきい値条件を満たすことができるが、第２のチャンバは満たさない。
この例では、温度を低下させることによって第１のチャンバ内の反応を停止させることが
でき、一方、第２のチャンバ内の反応は影響を受けないことができる。
蛍光終点を使用した試料の正規化
図７は、一実施形態による、チャンバ用の制御ロジック７００のフローチャートである
。論理は、温度サイクルプロファイル｛ｔｉ－，Ｔｉ－｝ｐをロードすることから開始す
ることができる。温度サイクルプロファイルは、ｐ対の時間点および温度点｛ｔｉ－，Ｔ
ｉ－｝を含んでもよい。温度サイクルプロファイルは、本明細書の他の箇所に記載されて
いるＰＣＲ反応の実行を可能にするように構成されてもよい。例えば、温度サイクルプロ
ファイルは、実行されると、ＰＣＲのサイクルが実行されることになり得る。次に、ロー
ドされたプロファイルを用いて新しいサイクルを実行することができる。サイクルの完了
時または完了前に、蛍光信号を取得することができる。例えば、定量化動作｛ｔｑ，Ｔｑ
｝において信号を取得することができる。蛍光信号は、本明細書の他の箇所に記載されて
いるように取得することができる。蛍光信号を受信すると、本明細書の他の箇所に記載さ
れている１または複数のコンピュータプロセッサは、しきい値条件（例えば、所定の正規
化しきい値、所定のレベルの蛍光強度など）かどうかを判定することができる。蛍光信号
がしきい値条件に反応しなかった場合、サイクル数をインクリメントし、プロセスを繰り
返すことができる。蛍光信号がしきい値条件を満たす場合、ロジックは、温度を＜２０℃
に設定することによってチャンバ内のＰＣＲ反応を停止させることができる。本明細書の
他の箇所に記載されているように、異なるチャンバを独立して制御することができるので
、１つの反応の完了は、他の反応が上記のように継続しないことを意味しない。例えば、
第１のチャンバはしきい値条件を満たすことができるが、第２のチャンバは満たさない。
この例では、温度を低下させることによって第１のチャンバ内の反応を停止させることが
でき、一方、第２のチャンバ内の反応は影響を受けないことができる。
【0088】
図８は、一実施形態による、蛍光終点に基づく正規化の一例である。プロット８００は
、ｘ軸上で行われたＰＣＲサイクルの数に対するｙ軸上の相対蛍光強度のプロットであっ
てもよい。終点に到達するサイクル数は、チャンバ（例えば、チャンバＣｈｘ、Ｃｈｙ、
およびＣｈｚ）によって異なり得る。この例では、Ｃｈｘは９サイクル後に所定の蛍光信
号しきい値に達することができ、一方、Ｃｈｙは１０を要し、Ｃｈｚは１１を要する。各
チャンバについて、チャンバが所定の正規化しきい値に達すると、チャンバは、各チャン
バの個別の温度制御を使用して停止することができる。例えば、チャンバからの信号が正
規化しきい値を超えた後に、各チャンバを冷却してＰＣＲ反応を停止させることができる
。
、ｘ軸上で行われたＰＣＲサイクルの数に対するｙ軸上の相対蛍光強度のプロットであっ
てもよい。終点に到達するサイクル数は、チャンバ（例えば、チャンバＣｈｘ、Ｃｈｙ、
およびＣｈｚ）によって異なり得る。この例では、Ｃｈｘは９サイクル後に所定の蛍光信
号しきい値に達することができ、一方、Ｃｈｙは１０を要し、Ｃｈｚは１１を要する。各
チャンバについて、チャンバが所定の正規化しきい値に達すると、チャンバは、各チャン
バの個別の温度制御を使用して停止することができる。例えば、チャンバからの信号が正
規化しきい値を超えた後に、各チャンバを冷却してＰＣＲ反応を停止させることができる
。
【0089】
［実施例２］
隣接するウェルの熱性能
図１３は、いくつかの実施形態による、複数の隣接する個別に制御されたウェルの熱性
能の一例である。初期時点（例えば、グラフ上の早い時点）では、３つのウェルは同じ温
度サイクルプロトコル（例えば、９５℃と６０℃との間のサイクル）を実行している可能
性がある。異なるウェルは、同様の温度曲線によって証明されるように、同じプロトコル
の下で同様の性能を示し得る。２サイクル後に、第３のウェルはもはや同じ温度プロトコ
ル下になくてもよい。例えば、他の２つのウェルがサイクルを継続している間、第３のウ
ェルは６０℃で滞留するように設定することができる。図１３のデータは、プレートのウ
ェルが個別にアドレス指定可能であり、各ウェルが他のウェルとは独立して所定の温度に
置くことができることを示し得る。これは、それぞれ７サイクルおよび１７サイクルにわ
たってサイクルされるウェル２および１の性能によってさらに証明され得る。
隣接するウェルの熱性能
図１３は、いくつかの実施形態による、複数の隣接する個別に制御されたウェルの熱性
能の一例である。初期時点（例えば、グラフ上の早い時点）では、３つのウェルは同じ温
度サイクルプロトコル（例えば、９５℃と６０℃との間のサイクル）を実行している可能
性がある。異なるウェルは、同様の温度曲線によって証明されるように、同じプロトコル
の下で同様の性能を示し得る。２サイクル後に、第３のウェルはもはや同じ温度プロトコ
ル下になくてもよい。例えば、他の２つのウェルがサイクルを継続している間、第３のウ
ェルは６０℃で滞留するように設定することができる。図１３のデータは、プレートのウ
ェルが個別にアドレス指定可能であり、各ウェルが他のウェルとは独立して所定の温度に
置くことができることを示し得る。これは、それぞれ７サイクルおよび１７サイクルにわ
たってサイクルされるウェル２および１の性能によってさらに証明され得る。
【0090】
図１３の下のプロットは、３つのウェルの膨張した温度および時間範囲を示し得る。６
０℃に保持した後に、ウェル３を１７℃（例えば、周囲温度未満）に冷却することができ
、他の２つのウェルは高温サイクルを継続する。高温ウェルに隣接（例えば、１０ミリメ
ートル未満の距離）しているにもかかわらず、ウェル３は、ウェルの熱分離のためにより
低い温度に維持することができる。そのような能力は、所与のウェルの反応条件を個別に
制御する能力を提供することができ、これにより、所与のウェルへの反応のカスタマイズ
を可能にすることができる。しばらくすると、ウェル３の温度制御をオフにすることがで
き、ウェル３の観察された温度ドリフトをもたらすことができる。ウェル１および２は、
ウェル２が冷却され、続いてドリフトするまで、同様の温度（例えば、約０．２℃の差）
に維持することができる。
０℃に保持した後に、ウェル３を１７℃（例えば、周囲温度未満）に冷却することができ
、他の２つのウェルは高温サイクルを継続する。高温ウェルに隣接（例えば、１０ミリメ
ートル未満の距離）しているにもかかわらず、ウェル３は、ウェルの熱分離のためにより
低い温度に維持することができる。そのような能力は、所与のウェルの反応条件を個別に
制御する能力を提供することができ、これにより、所与のウェルへの反応のカスタマイズ
を可能にすることができる。しばらくすると、ウェル３の温度制御をオフにすることがで
き、ウェル３の観察された温度ドリフトをもたらすことができる。ウェル１および２は、
ウェル２が冷却され、続いてドリフトするまで、同様の温度（例えば、約０．２℃の差）
に維持することができる。
【0091】
図１４は、いくつかの実施形態による、個別に制御されたウェルと個別に制御されてい
ないウェルとの性能比較を示す。場合によっては、正規化されていないＰＣＲ反応は、例
えば、反応条件、試薬負荷、標的核酸の初期負荷などのいくつかの要因に応じて異なる量
の信号を生成し得る。そのような不一致は、図１４の上側プロットに存在するような曲線
を生成し得る。これらのプロットでは、様々なウェルで生じる反応は、異なるサイクル数
の後に異なる量の信号を提供することができる。場合によっては、ウェルの個々の制御は
、図１４の下側のプロットに示すように、ウェルの正規化を可能にして、異なるウェルか
ら同様の量の信号を提供することができる。下のプロットでは、ウェルを正規化して（例
えば、ウェルの個々の条件を制御することによって）、所与のサイクル数に対して同様の
量の信号を提供することができる。
ないウェルとの性能比較を示す。場合によっては、正規化されていないＰＣＲ反応は、例
えば、反応条件、試薬負荷、標的核酸の初期負荷などのいくつかの要因に応じて異なる量
の信号を生成し得る。そのような不一致は、図１４の上側プロットに存在するような曲線
を生成し得る。これらのプロットでは、様々なウェルで生じる反応は、異なるサイクル数
の後に異なる量の信号を提供することができる。場合によっては、ウェルの個々の制御は
、図１４の下側のプロットに示すように、ウェルの正規化を可能にして、異なるウェルか
ら同様の量の信号を提供することができる。下のプロットでは、ウェルを正規化して（例
えば、ウェルの個々の条件を制御することによって）、所与のサイクル数に対して同様の
量の信号を提供することができる。
【0092】
［実施例３］
アニーリング温度の最適化
図２２は、いくつかの実施形態による、アニーリング温度の最適化実験の一例を示す図
である。場合によっては、最適なアニーリング温度で増幅を行うことにより、増幅反応か
ら収集される信号を改善することができ、ならびに反応が行われる速度を改善することが
できる。最適なアニーリング温度は、反応ごとに決定することができ、試験反応を実行す
ることができ、その後の反応は、試験反応によって決定された最適な温度を利用すること
ができる。このように、アニーリング温度の最適化は、複数の反応に対して１回行えばよ
い。
アニーリング温度の最適化
図２２は、いくつかの実施形態による、アニーリング温度の最適化実験の一例を示す図
である。場合によっては、最適なアニーリング温度で増幅を行うことにより、増幅反応か
ら収集される信号を改善することができ、ならびに反応が行われる速度を改善することが
できる。最適なアニーリング温度は、反応ごとに決定することができ、試験反応を実行す
ることができ、その後の反応は、試験反応によって決定された最適な温度を利用すること
ができる。このように、アニーリング温度の最適化は、複数の反応に対して１回行えばよ
い。
【0093】
アニーリング温度の最適化は、反応が実行されているウェルのリアルタイム監視、なら
びにウェル内の反応条件の制御を使用することによって可能にすることができる。本明細
書の他の箇所に記載されているシステムは、複数の最適化反応を同時に実行するように構
成されてもよい。例えば、ウェルプレートの各ウェルは、異なる最適化反応を含むことが
できる。
びにウェル内の反応条件の制御を使用することによって可能にすることができる。本明細
書の他の箇所に記載されているシステムは、複数の最適化反応を同時に実行するように構
成されてもよい。例えば、ウェルプレートの各ウェルは、異なる最適化反応を含むことが
できる。
【0094】
場合によっては、最適化反応は、第１の温度（例えば、図２２の６０℃）で増幅反応を
開始することを含むことができる。増幅反応は、増幅反応から信号が検出されるまで、複
数のサイクルを繰り返すことができる（例えば、図２２のサイクル１０）。信号が増幅反
応から検出されると、反応の温度をその後のサイクルごとに上昇させることができる。温
度が上昇するにつれて、信号の増加率（例えば、蛍光信号）は増加し得る。ある時点（例
えば、図２２のサイクル１８）で、信号の増加は停止し得る。これは、反応の温度が高く
設定されすぎているためであり得、したがって最適温度が決定され得る（例えば、信号を
停止させた温度よりも１サイクル低い温度）。次いで、後続のサイクルおよび後続の反応
の処理に最適な温度を適用することができる。
開始することを含むことができる。増幅反応は、増幅反応から信号が検出されるまで、複
数のサイクルを繰り返すことができる（例えば、図２２のサイクル１０）。信号が増幅反
応から検出されると、反応の温度をその後のサイクルごとに上昇させることができる。温
度が上昇するにつれて、信号の増加率（例えば、蛍光信号）は増加し得る。ある時点（例
えば、図２２のサイクル１８）で、信号の増加は停止し得る。これは、反応の温度が高く
設定されすぎているためであり得、したがって最適温度が決定され得る（例えば、信号を
停止させた温度よりも１サイクル低い温度）。次いで、後続のサイクルおよび後続の反応
の処理に最適な温度を適用することができる。
【0095】
［実施例３］
マルチウェル温度勾配
図２３は、いくつかの実施形態による、６５℃の線形勾配を有するプロトコルを実行す
る２４ウェル内で得られた温度プロファイルのプロットを示す。この実施例では、２４個
のウェルを図２４Ａ、図２４Ｂによる温度に設定した。例えば、図２４Ｂは、３列にわた
る２４ウェルにわたって温度勾配を示すことができる。いずれの場合も、ウェルを最初に
すべて９５℃に設定し、最後にすべて７２℃に設定した。ウェルを、図２４Ｂに従って、
９５℃と７２℃との間の、３０℃から８０℃にわたる勾配に設定した。図２３に観察され
るように、ウェル間のクロストークは見られず、各ウェルの熱特性の個々の制御を実証し
ている。
マルチウェル温度勾配
図２３は、いくつかの実施形態による、６５℃の線形勾配を有するプロトコルを実行す
る２４ウェル内で得られた温度プロファイルのプロットを示す。この実施例では、２４個
のウェルを図２４Ａ、図２４Ｂによる温度に設定した。例えば、図２４Ｂは、３列にわた
る２４ウェルにわたって温度勾配を示すことができる。いずれの場合も、ウェルを最初に
すべて９５℃に設定し、最後にすべて７２℃に設定した。ウェルを、図２４Ｂに従って、
９５℃と７２℃との間の、３０℃から８０℃にわたる勾配に設定した。図２３に観察され
るように、ウェル間のクロストークは見られず、各ウェルの熱特性の個々の制御を実証し
ている。
【0096】
本明細書では本発明の好適な実施形態を示し説明しているが、そのような実施形態が例
としてのみ提供されていることは当業者には明らかであろう。本発明が本明細書内に提供
される特定の実施例によって限定されることを意図していない。本発明を前述の明細書を
参照して説明したが、本明細書の実施形態の説明および例示は限定的な意味で解釈される
ことを意味するものではない。当業者であれば、本発明から逸脱することなく、多数の変
形、変更、および置換を想到するであろう。さらに、本発明のすべての態様は、様々な条
件および変数に依存する、本明細書に記載の特定の描写、構成、または相対比率に限定さ
れないことを理解されたい。本明細書中に記載された本発明の実施形態に対する様々な代
替例を、本発明を実施する際に使用することができることを理解されたい。したがって、
本発明はそのような代替例、修正例、変形例または均等例も網羅すると考えられる。以下
の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定し、これらの特許請求の範囲の方法および構造な
らびにそれらの均等例がそれによって包含されることが意図される。
としてのみ提供されていることは当業者には明らかであろう。本発明が本明細書内に提供
される特定の実施例によって限定されることを意図していない。本発明を前述の明細書を
参照して説明したが、本明細書の実施形態の説明および例示は限定的な意味で解釈される
ことを意味するものではない。当業者であれば、本発明から逸脱することなく、多数の変
形、変更、および置換を想到するであろう。さらに、本発明のすべての態様は、様々な条
件および変数に依存する、本明細書に記載の特定の描写、構成、または相対比率に限定さ
れないことを理解されたい。本明細書中に記載された本発明の実施形態に対する様々な代
替例を、本発明を実施する際に使用することができることを理解されたい。したがって、
本発明はそのような代替例、修正例、変形例または均等例も網羅すると考えられる。以下
の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定し、これらの特許請求の範囲の方法および構造な
らびにそれらの均等例がそれによって包含されることが意図される。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
分析物を含む、または含む疑いがある試料のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を行うための方法であって、
（ａ）前記試料を基板の位置に提供するステップであって、前記位置が、前記試料を保
持し、前記試料が前記ＰＣＲ分析のための条件に供されることを可能にするように構成さ
れた容積を有する、ステップと、
（ｂ）前記位置に隣接して配置された第１の素子を使用して前記位置の前記条件に影響
を及ぼし、それによって前記試料を使用して前記ＰＣＲ反応を開始するステップであって
、前記ＰＣＲ反応が、前記分析物に関連する特性を示す信号または信号変化を生成する、
ステップと、
（ｃ）前記第１の素子に動作可能に結合された第２の素子を使用して、前記信号または
信号変化に少なくとも部分的に応答して前記第１の素子の動作条件を調整し、それによっ
て前記位置の前記条件に影響を及ぼすステップと、
（ｄ）前記信号または信号変化が所定のしきい値に達したときに前記ＰＣＲ反応の速度
を低下させるように前記第１の素子の前記動作条件を調整するステップと、
を含む、方法。
【請求項2】
前記装置の第２の位置が第２の試料を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１の位置での前記ＰＣＲ反応が停止した後に、第２のＰＣＲ反応が前記第２の位置内で継続する、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記方法が事前正規化を含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記方法が事前定量化を含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記分析物の存在または前記非存在が、少なくとも約９０％の感度で決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記分析物の存在または前記非存在が、少なくとも約９０％の特異性で決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記分析物の存在または前記非存在が、少なくとも約９０％の精度で決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記信号または信号変化が光信号またはその変化を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記特性が、前記分析物の存在、非存在、量、または濃度である、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
試料の検出および分析のための装置であって、１または複数の試料を収容するように構成された複数の位置と、
前記複数の位置に対応し、かつ隣接して配置された複数の熱素子であって、前記複数の
素子が、前記複数の位置の個々の位置内の熱条件に影響を及ぼすように構成される、複数
の熱素子と、
前記複数の素子の少なくともサブセットに動作可能に結合され、かつ共通である少なく
とも１つの追加の熱素子であって、前記追加の熱素子が、前記複数の位置の前記個々の位
置内の前記熱条件に少なくとも部分的に応答して、前記複数の熱素子の少なくとも１つの
動作条件に影響を及ぼすように構成される、少なくとも１つの追加の熱素子と、
前記複数の位置の前記個々の位置からの信号またはその変化を検出するように構成され
た少なくとも１つの光学系であって、前記信号またはその変化が、前記熱条件の変化によ
って少なくとも部分的に生成され、前記１または複数の試料に関連する特性を示す、少な
くとも１つの光学系と、
を備える、装置。
【請求項12】
前記複数の位置を備える基板をさらに備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項13】
前記複数の位置が、複数のチャンバ、または複数のマイクロ流体チャネルである、請求項１０に記載の装置。
【請求項14】
前記基板がマルチウェルプレートであり、前記複数の位置が前記マルチウェルプレートに備えられたウェルである、請求項１１に記載の装置。
【請求項15】
前記複数の位置の前記個々の位置が、空間的に区別可能であり、独立してアドレス指定可能である、請求項１１に記載の装置。
【請求項16】
前記複数の熱素子の個々の熱素子が、前記複数の位置の前記個々の位置内の熱条件に独立して影響を及ぼすように構成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項17】
前記複数の熱素子が、複数の熱電加熱素子または熱電冷却素子を備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項18】
前記少なくとも１つの追加の熱素子が、少なくとも１つの熱電ヒータまたは少なくとも１つの熱電冷却器を備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項19】
前記複数の位置の各位置が、前記位置の設定温度から約１℃未満の温度に維持される、請求項１１に記載の装置。
【請求項20】
前記複数の位置が、少なくとも約９６の位置を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項21】
前記複数の位置が、少なくとも約３８４の位置を含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項22】
前記装置が、前記複数の位置の第２のサブセットを一定温度に維持しながら、前記複数の位置の第１のサブセットに温度サイクルをかけるように構成される、請求項１１に記載
の装置。
【請求項23】
前記装置が、前記複数の位置にわたって条件プロファイルを生成するように構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項24】
前記プロファイルが温度プロファイルである、請求項２３に記載の装置。
【請求項25】
前記複数の位置間の熱クロストークを低減するように構成された１または複数のヒートパイプをさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項26】
前記光学系が、前記複数の位置の前記各位置から前記信号またはその変化を個別に検出するように構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項27】
前記複数の位置の各位置について、前記複数の位置の前記各々における温度を測定するように構成された異なる温度センサをさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項28】
前記温度センサが、前記位置に隣接して配置された熱素子に動作可能に結合される、請求項２７に記載の装置。
【請求項29】
分析物を含む、または含む疑いがある試料のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を行うための方法であって、
（ａ）前記試料を基板の位置に提供するステップであって、前記位置が、前記試料を保
持し、前記試料が前記ＰＣＲ分析のための条件に供されることを可能にするように構成さ
れた容積を有する、ステップと、
（ｂ）前記位置に隣接して配置された第１の素子を使用して前記位置の前記条件に影響
を及ぼし、それによって前記試料に対する前記ＰＣＲ反応を開始するステップであって、
前記ＰＣＲ反応が、前記分析物に関連する特性を示す信号または信号変化を生成する、ス
テップと、
（ｃ）前記第１の素子に動作可能に結合された第２の素子を使用して、前記信号または
信号変化に少なくとも部分的に応答して前記第１の素子の動作条件を調整し、それによっ
て前記位置の前記条件に影響を及ぼすステップと、
を含む、方法。
【請求項30】
前記装置の第２の位置が第２の試料を備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項31】
前記第１の位置での前記ＰＣＲ反応が停止または一時停止された後に、第２のＰＣＲ反応が前記第２の位置内で継続する、請求項３０に記載の方法。
【請求項32】
前記方法が事前正規化を含まない、請求項２９に記載の方法。
【請求項33】
前記方法が事前定量化を含まない、請求項２９に記載の方法。
【請求項34】
前記分析物の存在または前記非存在が、少なくとも約９０％の感度で決定される、請求項２９に記載の方法。
【請求項35】
前記分析物の存在または前記非存在が、少なくとも約９０％の特異性で決定される、請求項２９に記載の方法。
【請求項36】
前記分析物の存在または前記非存在が、少なくとも約９０％の精度で決定される、請求項２９に記載の方法。
【請求項37】
前記信号または信号変化が光信号またはその変化を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項38】
前記特性が、前記分析物の存在、非存在、量、または濃度である、請求項２９に記載の方法。
【請求項39】
各々が分析物を含む、または含む疑いがある複数の試料のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）分析を行うための方法であって、
（ａ）前記複数の試料を基板の複数の位置に提供するステップと、
（ｂ）前記複数の試料のうちの第１の試料の第１のＰＣＲ分析を行うステップであって
、前記第１のＰＣＲ分析が第１の数の増幅動作を含む、ステップと、
（ｃ）前記複数の試料のうちの第２の試料の第２のＰＣＲ分析を行うステップであって
、前記第２のＰＣＲ分析が第２の数の増幅動作を含み、前記第１の数の増幅動作が前記第
２の数の増幅動作から独立している、ステップと、
を含む、方法。
【請求項40】
装置であって、１または複数の試料を収容するように構成された複数の位置と、
前記複数の位置に対応し、かつ隣接して配置された複数の熱素子であって、前記複数の
素子が、前記複数の位置の個々の位置内の熱条件に影響を及ぼすように構成される、複数
の熱素子と、
前記複数の素子の少なくともサブセットに動作可能に結合され、かつ共通である少なく
とも１つの追加の熱素子であって、前記追加の熱素子が、前記複数の位置の前記個々の位
置内の前記熱条件に少なくとも部分的に応答して、前記複数の熱素子の少なくとも１つの
動作条件に影響を及ぼすように構成される、少なくとも１つの追加の熱素子と、
を備える、装置。
【請求項41】
前記信号または信号変化が前記所定のしきい値に達すると、前記ＰＣＲ反応が停止する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】