JP2013512447A - 生化学分析機器 - Google Patents
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Abstract
Description
それぞれのモジュールは、試料の生化学分析を行なうように動作可能な分析装置を備え、このモジュールは、生化学分析の結果を表す、少なくとも1つのチャネルにおける出力データを生成するように構成されており、モジュールの動作は、モジュールの性能を変更するように制御可能であり、
分析機器は、共通の生化学分析を行なうために任意数のモジュールをクラスターとして選択する入力を受けるように構成され、また、共通の生化学分析に対するグローバル性能目標を表す入力を受けるように構成された制御システムをさらに備え、この制御システムは、共通の生化学分析を行なうためにクラスターのモジュールの動作を制御するように構成されており、
制御システムは、共通の生化学分析の実行中に少なくとも一度、モジュールによって生成された出力データからそれぞれのモジュールにおける性能測定値を求めるように構成されており、制御システムは、(a)すべてのモジュールについて求められた性能測定値と、グローバル性能目標とに基づいて、クラスターのモジュールの動作における制御を変更し、且つ/又は、(b)すべてのモジュールについて求められた性能測定値に基づいて、達成可能となっていないグローバル性能目標に応じて救済措置をとるように構成されている。
複数のナノポアを支持することができ、ナノポアを用いて試料の生化学分析を行なうように動作可能であり、それぞれのナノポアの両端における電気信号を生成するように構成された電極を備える分析装置と、
生化学分析の結果を表す、複数の並列チャネルにおける出力データを、上記電極から生成された電気信号から生成するように構成された信号処理回路と
を備え、
このモジュールは、このモジュールの性能を変更するように制御可能であり、性能目標に基づいてそのモジュールの動作を制御するように動作可能な制御部をさらに備える。
このカートリッジは、
複数のナノポアを支持することができ、ナノポアを用いて試料の生化学分析を行なうように動作可能であり、それぞれのナノポアの両端における電極構成部を備えるセンサデバイスと、
試料を入れるための少なくとも1つのコンテナと、
生化学分析を行なうために材料を保持するための少なくとも1つのリザーバと、
少なくとも1つのコンテナからの試料、及び、少なくとも1つのリザーバからの材料をセンサデバイスに制御可能に供給するように構成された流体系と
を備え、
電子回路部にカートリッジが取り付けられた時にそれぞれのナノポアの両端における電極構成部に接続されるように構成されたドライブ回路及び信号処理回路を電子回路部が含み、ドライブ回路は、生化学分析を行なうためのドライブ信号を生成するように構成されており、信号処理回路は、それぞれのナノポアの両端における電極構成部から生成された電気信号から、生化学分析の結果を表す出力データを生成するように構成されている。
1)分析装置13の温度を変更する温度制御素子42。例えばナノポアを介して塩基を順次供給する酵素をシーケンシングする場合、温度制御素子42は、例えば、ナノポアを通る分子の運動速度、及び/又は、酵素による処理速度を変更することによって、センサデバイス14で行なわれる生化学分析に影響を与える。一般に、温度の上昇はデータ収集率を上げるが品質を低下させ、この逆も同様である。
2)それぞれのナノポアの両端におけるバイアス電圧を変更するバイアス電圧源59。これは、性能に影響を与える、生化学分析における電気的パラメータであり、速度及び品質を変えるために変更することができ、又は、特定の分析物に対する高品質測定に的を絞るためにナノポアを「微調整」するのに使用されうる。
3)サンプリングレート、キャパシタ67の積分期間及びリセット期間、並びに、結果として生じる信号の分解能などのサンプリング特性を変更するASIC40の動作。これらは、出力データの量と品質に影響を与える。一般に、サンプリングレートの増加は実際のイベントを逃す機会を減らすが、それぞれの観測されたイベントにおける不十分な測定品質の原因となるノイズを増やし、この逆も同様である。
4)それぞれのナノポアの両端におけるバイアス電圧を変更するバイアス電圧源59。これは、性能に影響を与える、生化学分析の電気的パラメータである。
5)検出チャネル65に電気信号が供給されるナノポアを変更するためにスイッチ構成部62を制御する。
6)ナノポアが全くないか、又はいくらかはある両親媒性膜26の機能アレイにさらなるナノポアを付加するために、より多くの流体を加える。
7)センサデバイス14が全体として不十分な計測を行なっている場合に、より多くの試料を加える。
8)ある試料に対する計測要件が満たされた場合に別の試料を加えること。
9)個々のナノポアに電流が流れない場合にナノポアを「アンブロック(unblock)」するために、逆バイアス電位を加える。
10)チップにおけるグローバルの故障設定に達した場合、又は、測定される新しい試料が導入される前に必要である場合、又は、試料を測定するために別の種類のナノポアが必要である場合、すべての両親媒性膜26を破壊するのに十分なバイアス電位を加え、次に分析装置13を再度調製することによって分析装置13をリセットする。
・ 低カバレッジのメチル化、又は、がんの再構成
・ 遺伝子発現などの、高度に繰り返される短い読み出しの実験
・ 少ない試料、又は混合細胞集団を用いる単一分子分析
などの様々な種類の分析を行なうために、様々な数のモジュール2を用いる機器1を適用することができる。
1)ユーザーは、単一の試料からDNAを測定するために10台のモジュール2からなるクラスターを設定する。ユーザーは、必要な試料材料を提供するために、10個のアリコートの試料がそれぞれのモジュール2に加えられるように実験を設定し、ユーザーの好ましい設定(例えば、完了時間、データ品質など)を選択した後、実験を開始する。1台のモジュール2は不良のチップを有しており、データをほとんど報告していない。ユーザーが特定の時間に実験の終了を要求したため、クラスターにおける他の9台のモジュール2は、その目標を満たすために、それぞれのナノポアの処理速度を上げるための温度の自動操作によって、それらのモジュール2のシーケンシング速度を上げる。この動的再調整がなければ、実験は、設定された時間枠の中で終了することになるが、その実験は、ユーザーが期待したデータより少ないデータを生成し、ユーザーの成果及び実験全体の結果を妥協させることになる可能性がある。
2)別の例では、ユーザーは、単一の試料を測定するために8台のモジュール2からなるクラスターを作り、その試料は、ここでも同様に8台のモジュールにわたって等分されている。8台のモジュール2のうちの4台は、非常に低いデータ品質を報告しており、他の4台は、ユーザーによって要求されているあらかじめ指定された性能パラメータ(例えば、測定の出力と品質)のために補償することができない。したがって、不良のモジュール2は、それらの運転を終了し、オペレータに電子メールを送って、何がなぜなされたかを報告し、それによって、オペレータが、ユーザーに対する最小の時間ロス、又は最小のコストで試料の別のアリコートを用いて不良のモジュール2の中の同じチップにおけるナノポアのリフレッシュを可能にするか、又は、別の組の4つのチップを即座に装填することができるようにし、それによって、いかなる時間ロスも最小となる。この例では、運転の早期に欠陥を検出することができ、また、その試料について完了するための時間の蓄えがなくなる前に追加のチップを装填することができ、それによってプロジェクトが救済されることになる。比較すると、ユーザーがIlluminaのGenome Analyserで同じ実験を行なっているとすると、8本の「レーン」のうちの4本は、低品質のデータ生成の原因となる欠陥を有することになり、ユーザーは、単にすべての実験を早期に終了して、その時点までにすべてのレーンにわたって生成されたすべてのデータを失うか、又は、運転の完了を許可して、最終的には期待量のほぼ半分の高品質データを有するだけであるが、完全に機能的な実験と同じコストと時間がかかることになる。
3)上記のシナリオの続きとして、別の有用な状況が起こりうる。当該ユーザーの研究所は、設置された8台だけのモジュール2を有しており、故障した4台は開放されている。しかし、別の緊急プロジェクトが、システムにおける運転を待っている。次に、オペレータは、残りのモジュール2における元のプロジェクトの完了により多くの時間を認め、開放された4台のモジュール2を用いて、待機プロジェクトをできるだけ好都合に処理する決定行なうことができる。このように、リソースは、研究室のプライオリティにグローバルに適応しうる。
4)ユーザーは、試料、又は試料のアレイについて実験を行なって、それらの試料における特別な結果を調べることを望んでいる。したがって、ユーザーは、(例えば、正確なDNAの配列モチーフである)特定のデータが一度観察されるか、又は特定の回数まで1つ又は複数の試料における実験プロセスが継続することを指定可能である。特に、すべてのデータ・セットが分析されると、データは、実験において見込みのある成功全体に対するマーカー又はプロキシとして用いることが可能になる。例えば、ユーザーが要する調査に十分な、試料全体にわたるトータル・カバレッジ(オーバー・サンプリングの程度)を確実なものとするために、ゲノムの特定領域におけるあるレベルのカバレッジが、DNA断片の同じライブラリを用いて、以前のシーケンシングの運転からわかる。モジュール2からなるクラスターでは、このような調査は、モジュール2全体にわたって共有されてもよく、必要な種類の十分なデータが観察されると、これは、加わっているモジュール2の一部又はすべてに対する終了条件を設定するために用いることができる。実験成果に至る時間とコストのこの最適化は、現行のDNAシーケンシング機器で行なうことはできない。
5)ユーザーは、あらかじめ指定された高い品質でDNA試料を分析するように、モジュール2からなるクラスターに対する要件を設定している。実験中に、モジュール2は、ユーザーが期待した量より多いデータを収集するが、十分に高い品質ではない。必要な品質目標に早く到達するために、モジュール2は、スループットを犠牲にしても(所与のデータ量はすでに達成されている)、データ品質を改善するためにモジュール2の分析条件を集合的に調整する。例えば、動作温度を下げることによって、DNAの塩基は、それぞれのナノポアを平均してよりゆっくりと通過し、それによって、塩基当たりのより多くの分析時間が可能となり、それによって、ナノポア当たりのデータ出力は低下するが、塩基測定の品質は向上する。代替的に、又は並行して、それぞれのナノポアを通って流れる電流が測定されるペースが変更されて、速いサンプリング又は遅いサンプリングになってもよく、それによって、信号対雑音特性と、ナノポアを通る塩基の速度とに依存して、データ品質である特定の側面が向上しうる。
6)実験中に、クラスターにおけるモジュール2の1台が突発的なハードウェアの故障に遭遇し、安全にシャットダウンして、実験データの損失を引き起こしている(ただし、故障時までにモジュール2によって生成されたすべてのデータは使用可能であり、それらのデータは、既に専用の記憶領域に送られている)。残りすべてのモジュール2は、必要なデータ出力におけるあらかじめ設定されたユーザーのニーズをユーザーの介入なしに満たすために、それらのモジュール2の予定の実験時間枠を増やすことによって対応する。さらに、システムは、代替商品を注文するためにメーカーに自動メッセージを送る。ユーザーの実験とワークフローに対して最小限の中断が生じた。
1)試料が、協調しているクラスターのノードにおけるプレート100上で処理されている。ユーザーは、特定量のデータが必要であることを指定している。この試料は別のプレート100にあり、別のクラスターノードでも処理されている。モジュール2は、先に説明されたように協調する。
2)1に示されているシナリオが用いられるが、この場合、第2のプレートにある第2の試料は低品質のものである。モジュール2は、試料の別のインスタンスがモジュール2のプレート100にあるかどうか調べるために内部的に記憶されたプレート−試料テーブルを調べ、インスタンスがある場合には、そのバルブをリセットして、劣化した試料よりこの試料を使うことによって性能目標に対応し、協調が継続する。
3)別の例では、10台のモジュール2が、同じ試料のプレート100を処理しており、それらのモジュール2を通じて動作している。ユーザーは、まだ処理されていない自身の試料のうちの1つのプライオリティを変更する。次に、クラスターのモジュール2のいくつかは、それらのバルブをリセットして、その試料のデータを定刻に届けるためにその試料に移る。クラスターにおける残りのモジュール2は、元の試料に対する処理を続け、温度を変更することによって処理速度を上げる。
4)別の例では、モジュール2からなるクラスターは、同じプレートを処理している。モジュール2が開始する前に、モジュール2は、バルブ110を設定してウェル102に進み、そこで少しの試料をとって短時間運転を行なう。これにより、モジュール2は共に、それぞれの試料(又は、ウェル102)から生じる、見込みのあるデータ品質、及び、データ量をあらかじめ計算する。次に、モジュール2は共に、必要な品質と量のデータをあらかじめ設定されたプライオリティに沿うそれぞれのユーザーに届けるために、試料を処理するのに最適な順序を計算する。ウェル102が空であることがわかった場合、又は、目標を満たすには試料が低品質すぎる場合には、クラスターは、役に立たない試料を取り替え、未使用のプレートを用意する必要があることをユーザーに通知する。
1)イオンチャネルのスクリーニング、
2)リアルタイムのDNA増幅(PCR、RCA、NASBA)、
3)
a.グルコースオキシダーゼ
b.G結合タンパク質レセプタ
c.蛍光タンパク質の遺伝子活性化
を含む、反応物質又は生成物の変化を測定することによる酵素活性度、
4)標的分子に対するリガンド(例えば、化学的阻害剤に対するタンパク質)の動的結合を含む、表面プラズモン共鳴がモニタされる反応、
5)トランスクリプトーム解析又は感染症同定のためのDNAマイクロアレイ、
6)試料又は溶液中のタンパク質を測定するための抗体アレイチップ、又は、
7)蛍光又は電磁気による読み出しによって、基質、標的、リガンドなどに対するタンパク質の相互作用におけるキネティクス(kinetics)をモニタするタンパク質結合アレイチップ
を含む、ナノポアを用いない他の種類の生化学分析を行なうように構成された分析機器に適用することもできる。
Claims (46)
- 電子回路部、及び、前記電子回路部に取り外し可能に取り付けることができるカートリッジを備える、生化学分析を行なうためのモジュールであって、
前記カートリッジが、
複数のナノポアを支持することができ、前記ナノポアを用いて試料の生化学分析を行なうように動作可能であり、それぞれのナノポアの両端における電極構成部を備えるセンサデバイスと、
試料を入れるための少なくとも1つのコンテナと、
前記生化学分析を行なうための材料を保持するための少なくとも1つのリザーバと、
前記少なくとも1つのコンテナからの試料、及び、前記少なくとも1つのリザーバからの材料を前記センサデバイスに制御可能に供給するように構成された流体系と
を備え、
前記電子回路部に前記カートリッジが取り付けられたときに、それぞれのナノポアの両端における前記電極構成部に接続されるように構成されたドライブ回路及び信号処理回路を前記電子回路部が含み、前記ドライブ回路が、前記生化学分析を行なうためのドライブ信号を生成するように構成されており、前記信号処理回路が、それぞれのナノポアの両端における前記電極構成部から生成された電気信号から、前記生化学分析の結果を表す出力データを生成するように構成されている、モジュール。 - 複数のモジュールを備える、生化学分析を行なうための分析機器であって、
それぞれのモジュールが、試料の生化学分析を行なうように動作可能な分析装置を備え、前記モジュールが、前記生化学分析の結果を表す、少なくとも1つのチャネルにおける出力データを生成するように構成されており、前記モジュールの動作が、前記モジュールの性能を変更するように制御可能であり、
前記分析機器が、共通の生化学分析を行なうために任意数のモジュールをクラスターとして選択する入力を受けるように構成され、また、前記共通の生化学分析に対するグローバル性能目標を表す入力を受けるように構成された制御システムをさらに備え、前記制御システムが、前記共通の生化学分析を行なうために前記クラスターのモジュールの動作を制御するように構成されており、
前記制御システムが、前記共通の生化学分析の実行中に少なくとも一度、前記モジュールによって生成された出力データからそれぞれのモジュールにおける性能測定値を求めるように構成されており、前記制御システムが、(a)すべてのモジュールについて求められた性能測定値と、前記グローバル性能目標とに基づいて、前記クラスターのモジュールの動作における制御を変更し、且つ/又は、(b)すべてのモジュールについて求められた性能測定値に基づいて、達成可能となっていない前記グローバル性能目標に応じて救済措置をとるように構成されている、分析機器。 - 前記モジュールが、データネットワークに接続可能であり、前記データネットワークを介して互いに接続することを可能にする、請求項2に記載のシステム。
- 前記制御システムが、それぞれのモジュールの中に制御部を備え、前記制御部が、そのモジュールの動作を制御するように動作可能である、請求項3に記載のシステム。
- 任意数のモジュールをクラスターとして選択する前記入力を提供し、また、グローバル性能目標を表す前記入力を提供するためにユーザーが前記制御部のアドレス指定をすることを可能にするユーザーインタフェースを、前記データネットワークに接続されたコンピュータに前記データネットワークを介して提供するように前記制御部が構成されている、請求項4に記載のシステム。
- 前記制御システムが、前記グローバル性能目標に基づいてそれぞれのモジュールに対するローカル性能目標を求めるように構成されており、それぞれのモジュールにおける前記制御部が、そのモジュールのローカル性能目標に基づいてそのモジュールの動作を制御するように構成されている、請求項4又は5に記載のシステム。
- それぞれの制御部が、そのモジュールのローカル性能目標を満たすために、そのモジュールに対して求められた性能測定値に基づいて前記モジュールの動作における制御を変更するように構成されている、請求項6に記載のシステム。
- 前記クラスターのモジュールにおけるそれぞれの制御部が、それぞれのモジュールによって生成された出力データからそれぞれのモジュールに対する前記性能測定値を求めるように構成されている、請求項7に記載のシステム。
- 前記制御システムが、前記クラスターのモジュールの動作における制御を変更するために、求められた性能測定値と、前記グローバル性能目標とに基づいて前記ローカル性能目標を変更するように構成されている、請求項6から8までのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記クラスターのモジュールにおけるそれぞれの制御部が、それぞれのモジュールによって生成された出力データからそれぞれのモジュールに対する前記性能測定値を求め、前記性能測定値を前記データネットワークを介して伝えるように構成されている、請求項9に記載のシステム。
- 前記クラスターのモジュールのうちの少なくとも1つにおける制御部が、前記データネットワークを介して伝えられた前記求められた性能測定値に基づいて前記ローカル性能目標を変更するように構成されている、請求項10に記載のシステム。
- 前記クラスターのモジュールすべてにおける制御部が、前記データネットワークを介して伝えられた前記求められた性能測定値に基づいて前記ローカル性能目標を変更するために協調するように構成されている、請求項11に記載のシステム。
- 前記クラスターのモジュールにおける制御部が、ピア・ツー・ピアベースで協調するように構成されている、請求項12に記載のシステム。
- 前記クラスターのそれぞれのモジュールにおける制御部が、前記クラスターのモジュールにおける他の制御部から前記データネットワークを介して伝えられたモジュールすべての性能測定値に基づいて、前記それぞれのモジュールの前記ローカル性能目標を変更するように構成されている、請求項12又は13に記載のシステム。
- 前記モジュールの1つ又はサブセットにおける制御部が、他のモジュールの制御部から前記データネットワークを介して伝えられたモジュールすべての前記性能測定値に基づいて、前記クラスターにおけるモジュールすべてのローカル性能目標を変更するように構成されており、前記制御部の前記1つ又は前記サブセットが、変更されたローカル性能目標を前記クラスターの他のモジュールにおける制御部に伝えるように構成されている、請求項11に記載のシステム。
- 前記制御システムが、前記ネットワークに接続された統合制御部をさらに備え、
前記統合制御部が、前記モジュールの制御部から前記データネットワークを介して伝えられたモジュールすべての前記性能測定値に基づいて、前記クラスターにおけるモジュールすべてのローカル性能目標を変更し、前記変更されたローカル性能目標をそれぞれの制御部に伝えるように構成されており、前記それぞれの制御部が、前記変更されたローカル性能目標に応じて前記クラスターのモジュールの動作における制御を変更するように構成されている、請求項11に記載のシステム。 - 前記性能測定値及びグローバル性能目標が、
出力データが生成される上限時間、
生成される出力データの量、又は、
生成される出力データの品質
のうちの少なくとも1つを表す、請求項1から16までのいずれか一項に記載のシステム。 - 前記制御システムが、前記モジュールによって生成された出力データからそれぞれのモジュールの性能測定値を、前記共通の生化学分析の間に繰り返し求めるように構成されている、請求項1から17までのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記制御システムが、(a)すべてのモジュールについて求められた性能測定値と、前記グローバル性能目標とに基づいて、前記クラスターのモジュールの動作における制御を変更し、(b)すべてのモジュールについて求められた性能測定値に基づいて、達成可能となっていない前記グローバル性能目標に応じて救済措置をとるように構成されている、請求項1から18までのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記救済措置が、前記共通の生化学分析を行なうモジュールの数を増やすことである、請求項19に記載のシステム。
- 前記救済措置が、前記共通の生化学分析を行なうためにさらなるモジュールが必要であることをユーザーに示すための出力を生成することを含む、請求項20に記載のシステム。
- 前記生化学分析が、試料における分子の分析である、請求項1から21までのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記分子がポリマーである、請求項22に記載のシステム。
- 前記ポリマーがポリヌクレオチドである、請求項23に記載のシステム。
- 前記生化学分析が前記ポリヌクレオチドのシーケンシングであり、前記出力データが、前記ポリヌクレオチドの配列を表す出力配列データである、請求項22に記載のシステム。
- 前記分析装置が、複数のナノポアを支持することができ、前記ナノポアを用いて試料の生化学分析を行なうように動作可能である、請求項1から25までのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記分析装置が、それぞれのナノポアの両端における電気信号を生成するように構成された電極を備え、前記モジュールが、前記電極から生成された電気信号から前記出力データを生成するように構成された信号処理回路を備える、請求項26に記載のシステム。
- 前記制御システムが、
前記分析装置の温度、
前記生化学分析の電気パラメータ、
前記分析装置の流体パラメータ、又は、
前記出力データのサンプリング特性
のうちの少なくとも1つを変更することによって前記クラスターのモジュールにおける動作を変更するように構成されている、請求項27に記載のシステム。 - 前記信号処理回路が、それぞれのナノポアの両端における電気信号から、前記ナノポアの所で生じているイベントを検出し、それらのイベントを表す出力データを生成するように構成されている、請求項26から28までのいずれか一項に記載のシステム。
- データネットワークを介して他のモジュールに接続可能な、生化学分析を行なうためのモジュールであって、
前記モジュールが、試料の生化学分析を行なうように動作可能な分析装置を備え、前記モジュールが、前記生化学分析の結果を示す、少なくとも1つのチャネルにおける出力データを生成するように構成されており、前記モジュールの動作が、前記モジュールの性能を変更するように制御可能であり、
前記モジュールが、前記モジュールの動作を制御するように動作可能な制御部を備え、前記制御部が、共通の生化学分析を行なうために、モジュールを、クラスターとしての任意数のモジュールの1つとして選択する入力を提供し、また前記共通の生化学分析に対するグローバル性能目標を表す入力を提供するために、前記制御部が前記データネットワークを介してアドレス指定可能であり、前記制御部が、前記共通の生化学分析を行なうために、前記入力に応じて前記モジュールの動作を制御するように構成されており、
前記制御部が、前記共通の生化学分析の実行中に少なくとも一度、前記モジュールによって生成された出力データから前記モジュールの性能測定値を求め、前記性能測定値を前記データネットワークを介して伝えるように構成されており、
(a)すべてのモジュールについて求められた性能測定値と、前記グローバル性能目標とに基づいて、前記クラスターのモジュールの動作における制御を変更し、且つ/又は、(b)すべてのモジュールについて求められた性能測定値に基づいて、達成可能となっていない前記グローバル性能目標に応じて救済措置をとるために、前記制御部が、前記クラスターの他のモジュールにおける制御部と前記データネットワークを介して通信するように構成されている、モジュール。 - 生化学分析を行なうために分析機器を動作させる方法であって、前記分析機器が複数のモジュールを備え、それぞれのモジュールが、試料の生化学分析を行なうように動作可能な分析装置を備え、前記モジュールが、前記生化学分析の結果を表す、少なくとも1つのチャネルにおける出力データを生成するように構成されており、前記モジュールの動作が、前記モジュールの性能を変更するように制御可能であり、
共通の生化学分析を行なうために任意数のモジュールをクラスターとして選択するステップと、
前記共通の生化学分析に対するグローバル性能目標を入力するステップと、
前記共通の生化学分析を行なうために前記クラスターのモジュールにおける動作を制御するステップと、
前記共通の生化学分析の実行中に少なくとも一度、前記モジュールによって生成された出力データからそれぞれのモジュールの性能測定値を求め、(a)すべてのモジュールについて求められた性能測定値と、前記グローバル性能目標とに基づいて、前記クラスターのモジュールの動作における制御を変更するステップ、及び/又は、(b)前記すべてのモジュールについて求められた性能測定値に基づいて、達成可能となっていない前記グローバル性能目標に応じて救済措置をとるステップと
を含む、方法。 - 生化学分析を行なうためのモジュールであって、
複数のナノポアを支持することができ、前記ナノポアを用いて試料の生化学分析を行なうように動作可能であり、それぞれのナノポアの両端における電気信号を生成するように構成された電極を備える分析装置と、
前記電極から生成された電気信号から、前記生化学分析の結果を表す、複数の並列チャネルにおける出力データを生成するように構成された信号処理回路と
を備え、
前記モジュールが、前記モジュールの性能を変更するように制御可能であり、また、性能目標に基づいて前記モジュールの動作を制御するように動作可能な制御部をさらに備える、モジュール。 - 前記制御部が、前記生化学分析の実行中に少なくとも一度、前記生化学分析の性能測定値を求め、前記性能目標を満たすために前記性能測定値に基づいて前記モジュールの動作における制御を変更するように構成されている、請求項32に記載のモジュール。
- 前記性能測定値及び性能目標が、
出力データが生成される上限時間、
生成される出力データの量、又は、
生成される出力データの品質
のうちの少なくとも1つを表す、請求項33に記載のモジュール。 - 前記制御部が、
前記分析装置の温度、
前記生化学分析の電気パラメータ、
前記分析装置の流体パラメータ、又は、
前記出力データのサンプリング特性
のうちの少なくとも1つを制御することによって前記クラスターのモジュールにおける動作を制御するように構成されている、請求項32から34までのいずれか一項に記載のモジュール。 - 前記生化学分析が、試料における分子の分析である、請求項32から35までに記載のシステム。
- 前記分子がポリマーである、請求項36に記載のシステム。
- 前記ポリマーがポリヌクレオチドである、請求項37に記載のシステム。
- 前記生化学分析が前記試料におけるポリヌクレオチドのシーケンシングであり、前記出力データが、前記ポリヌクレオチドの配列を表す出力配列データを含む、請求項38に記載のモジュール。
- 前記信号処理回路が、それぞれのナノポアの両端における電気信号から、前記ナノポアの所で生じているイベントを検出し、それらのイベントを表す出力データを生成するように構成されている、請求項32から39までのいずれか一項に記載のモジュール。
- 前記分析装置が、両親媒性膜を形成し、また前記分析装置において複数のナノポアを支持することができる、請求項32から40までのいずれか一項に記載のモジュール。
- 前記制御部が、前記共通の生化学分析の間に繰り返し、前記生化学分析の性能測定値を求め、前記性能測定値に基づいて前記モジュールの動作を変更するように構成されている、請求項32から41までのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記分析装置が、前記分析装置の性能を変更するように制御可能であり、前記制御部が、前記分析装置の動作を制御するように動作可能である、請求項1から42までのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記信号処理回路が、前記分析装置の性能を変更するように制御可能であり、前記制御部が、前記信号処理回路の動作を制御するように動作可能である、請求項43に記載のシステム。
- 前記信号処理回路が、それぞれが前記ナノポアの1つの両端からの電気信号を増幅することができる複数の検出チャネルを備え、前記分析装置が、検出チャネルの数より多い数のナノポアを支持することができ、
前記モジュールが、それぞれのナノポアの両端における電気信号を受けるために前記検出チャネルを選択的に接続することができるスイッチ構成部を備え、
前記制御部が、許容可能な性能を有するそれぞれのセンサ素子に前記検出チャネルを選択的に接続するためのスイッチ構成部を、前記検出チャネルから出力された増幅された電気信号に基づいて制御することによって前記クラスターのモジュールにおける動作を変更するように構成されている
場合を除く、請求項32から44までのいずれか一項に記載のシステム。 - 生化学分析を行なうためのモジュールを動作させる方法であって、前記モジュールが、複数のナノポアを支持することができ、また前記ナノポアを用いて試料の生化学分析を行なうように動作可能な分析装置を備え、前記分析装置が、それぞれのナノポアの両端における電気信号を生成するように構成された電極と、前記電極から生成された電気信号から、前記生化学分析の結果を表す、複数のチャネルにおける出力データを生成するように構成された信号処理回路とを備え、
生化学分析を行なうために前記モジュールの動作を制御するステップと、
前記生化学分析の実行中に少なくとも一度、前記生化学分析の性能測定値を求め、前記性能目標を満たすために前記性能測定値に基づいて前記モジュールの動作を変更するステップと
を含む、方法。
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