JP2014530015A - サーマルサイクラーのための較正デバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、反応ゾーン（１４０）と、励起光源（１２０）と、光検出器（１１０）とを有するサーマルサイクラーの較正に使用するための較正デバイスならびに方法に関し、デバイスは、前記反応ゾーン内のそれぞれの位置における周囲条件を感知するようにそれぞれ適合された、１つまたは複数の周囲条件センサ（２１０’’、２３０’’）と、光検出器（１１０）と光学的に連通するように適合された１つまたは複数の放出光発生器（２２０’’）と、１つまたは複数の周囲条件センサおよび１つまたは複数の放出光発生器に連結された制御回路とを備え、制御回路は、１つまたは複数の周囲条件センサによって感知された周囲条件に基づいて、１つまたは複数の放出光発生器によって発生する放出光を変更するように構成される。

Description

本発明は、サーマルサイクラー向けの、特に（ｑ）ＰＣＲサイクラー、ＨＲＭモジュール、ＲＭモジュール、または光学温度リーダ向けの、較正デバイスに関する。

サーマルサイクラーは、化学実験室における、特に生化学実験室における一般的なデバイスである。それらは、例えば、研究目的、医療目的、もしくは工業目的で、即ち核酸配列のような、分子を作成および／または検出するための、様々なプロセスを容易にするのに使用される。サーマルサイクラーを用いて行うことができるプロセスとしては、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応（（ｑ）ＰＣＲ）、ライゲーション連鎖反応（ＬＣＲ）、高解像度融解曲線（ＨＲＭ）評価、および融解曲線（ＲＭ）調査などの手順を使用した核酸の増幅が挙げられるが、それらに限定されない。特に、増幅プロセスは、核酸試料中に存在する標的配列の量を増加させるのに使用されるが、リアルタイムＰＣＲでは、アンプリコンの量の変化がモニタリングされる。さらに、ＨＲＭおよびＭＣを用いて、特定のアンプリコン、標的、または分子の変性もしくは再生がモニタリングされることがある。

試料中で達成された所望の標的配列の量を検出するために、蛍光標識が使用されることがある。蛍光標識は、光を吸収し、異なる波長の光信号を放出することができる物質である。いくつかのタイプの蛍光標識は標的配列の存在下で活性であるので、試料からの蛍光応答が、標的配列の存在および量を示す。一般に、所望の標的配列の量をモニタリングするために、試料はサーマルサイクラーから取り出され、励起光線内に入れられる。そのため、検出モードは、試料がサーマルサイクラーから取り出されることを意味するが、例えば特許文献１は、対照的に、サーマルサイクラーの上部に載せられる移動可能な蛍光検出モジュールを使用することを提案している。検出モジュールは、支持構造体に移動可能に載置されるシャトルに取り付けられた励起光発生器および放出光検出器を備える。したがって、蛍光応答を作動中に、即ち温度サイクリング中に検出するため、励起光発生器および放出光検出器は、都合よく、サーマルサイクラーの個々の試料ウェルの上に位置付けられてもよい。

しかし、複数の試料ウェルを有する大きな反応ゾーンを備えるサーマルサイクラーでは、異なる試料ウェルで温度が異なることがある。温度は試料内部のプロセスに重大な影響を与えるので、異なる試料ウェルでは反応速度が異なることがある。そのため、サーマルサイクラーの反応ゾーン内における空間的温度分布を調査することが望ましい。さらに、個々の試料ゾーンにおいて所望の温度が達成されるように、サーマルサイクラーの反応ゾーンの加熱を制御することが望ましい。それに加えて、サーマルサイクラーの光学部品、光検出器、および／または励起光源が、個々の試料位置それぞれに対して正確に位置付けられ、整列され、機能しているかを調べる手法を提供し、かつ何らかの生じているミスアライメントに対する較正情報を提供することが望ましい。

特許文献２では、分析試料からの光を光学的に検出するためのシステムが開示されている。システムは、光学検出ユニットおよび試料ブロックユニットを備える分析装置を備える。システムは、この分析装置の光学検出ユニットを較正するための較正デバイスをさらに備える。較正デバイスは、光学検出ユニットによって検出される光を放出する、電動の基準光源を備える。さらに、特許文献３では、サーマルサイクラーと組み合わされる蛍光計が開示されている。蛍光計は、標準的なタイタートレイ（ｔｉｔｅｒ ｔｒａｙ）内のキャップ付きＰＣＲチューブなど、複数のサンプル容器それぞれに対する一対一の対応を有する、発光ダイオードを特徴とする。蛍光計は、各ＬＥＤとそれに対応して位置付けられた容器との間の光路と、位置付けられた容器内の各蛍光試料と光信号感知手段との間の別の光路とをさらに備える。

米国特許出願公開第２０１１／０１６００７３号明細書 欧州特許出願公開２１０８９４２号明細書 米国特許第６，８５２，９８６号明細書

この目的は、請求項１に記載のサーマルサイクラーの較正に使用するための較正デバイス、請求項１１に記載のサーマルサイクラー、請求項１３に記載のサーマルサイクラーの較正に使用するための方法、ならびに請求項１５および請求項１６に記載の機械可読媒体によって解決される。好ましい実施形態は従属クレームにおいて規定される。

第１の態様では、本発明は、反応ゾーンと、励起光源と、光検出器とを有するサーマルサイクラーの較正に使用するための較正デバイスを提供する。較正デバイスは、前記反応ゾーン内のそれぞれの位置における周囲条件を感知するようにそれぞれ適合された、１つまたは複数の周囲条件センサと、光検出器と光学的に連通するように適合された１つまたは複数の放出光発生器と、１つまたは複数の周囲条件センサおよび１つまたは複数の放出光発生器に連結された制御回路とを備える。さらに、制御回路は、１つまたは複数の周囲条件センサによって感知された周囲条件に基づいて、放出光発生器によって発生する放出光を変更するように構成される。

較正デバイスは、特に、リアルタイム蛍光検出のための手段を有するサーマルサイクラーで使用されるように適合される。かかるサーマルサイクラーは、一般に、励起光源および光検出器を装備している。本発明の較正デバイスは、感知された周囲条件を示す放出光信号を光検出器に伝送することによって、サーマルサイクラー内に既に存在する光検出器を活用する。そのため、較正デバイスとサーマルサイクラーとの間に追加のデータインターフェースは不要である。さらに、較正デバイスの放出光発生器が反応ゾーン内に存在することにより、周囲条件が感知された位置に関する情報もサーマルサイクラーに伝送される。これによってさらに、特に較正デバイスが２つ以上の周囲条件センサを備える実施形態において、反応ゾーン内における周囲条件のマッピングを生成することが可能になる。反応ゾーン内の異なる位置で発生した放出光を検出するため、蛍光検出に関するものと同じ手段が使用されてもよい。いくつかのサーマルサイクラーの場合、このことは、光検出器がサーマルサイクラー内で移動可能に載置され、それによって反応ゾーン内の異なる位置において発生した放出光を検出してもよいことを意味することがある。別の方法として、またはそれに加えて、サーマルサイクラーは、反応ゾーン内で発生した放出光を光検出器へと案内する、１つもしくは複数のミラーおよび／または１つもしくは複数のレンズをさらに備えてもよい。ミラーおよび／またはレンズの位置ならびに／あるいは傾きを調節することによって、反応ゾーン内の異なる位置で発生した放出光が光検出器へと案内されるように、１つもしくは複数のミラーおよび／またはレンズのうちの少なくとも１つは、調節可能であってもよい。サーマルサイクラーは、検出された放出光に基づいて、かつ／または放出光の発生位置に基づいて、光検出器の出力信号を調節するための手段をさらに備えてもよい。調節のための手段は、例えば、ソフトウェアおよび／またはハードウェアに組み込まれたアルゴリズムを含んでもよい。いくつかの実施形態では、手段は、プログラム可能メモリを好ましくは装備しているマイクロコントローラを含む。プログラム可能メモリは、例えば、ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭを含んでもよい。したがって、光検出器の出力は、較正デバイスの使用によって得られる検出結果にしたがって較正される。

本発明の較正デバイスは、光検出器を有する一般的なサーマルサイクラーを較正するのに使用されてもよい。この趣旨で、較正デバイスは、サーマルサイクラーもしくはその部品とは別々に販売または出荷されてもよい。例えば、較正デバイスは、例えば追加のハードウェアインターフェースを提供することなどによって、サーマルサイクラーのハードウェアの改良を要することなく、実験室に既に存在していることがあるサーマルサイクラーの較正を可能にする。対照的に、ほとんどのサーマルサイクラー内に何らかの形で存在する光検出器は、サーマルサイクラーにおいて、較正デバイスの１つまたは複数の放出光発生器から光信号を受け取るのに使用される。したがって、サーマルサイクラーの側でハードウェアを修正する必要はない。

１つまたは複数の放出光発生器は、例えば、１つまたは複数の放出光発生器から光検出器まで直線の光路にするように、１つまたは複数の放出光発生器を配置することによって、光検出器と光学的に連通するように適合されてもよい。いくつかの例では、較正デバイスは、例えば１つまたは複数のミラー、レンズなどのような、１つまたは複数の放出光発生器によって発生した放出光を案内ならびに／あるいは修正するための手段をさらに備える。１つまたは複数の放出光発生器は、一般に、１つまたは複数の放出光発生器によって発生した光がサーマルサイクラーの光検出器まで移動するように配置されてもよく、光は次に、光検出器によって検出されてもよい。

較正デバイスの周囲条件センサは、反応ゾーン内のある位置における任意の種類の周囲条件を感知するように適合されてもよい。周囲条件は、例えば、反応ゾーン内における物理的、化学的、および／または生物学的プロセスもしくは反応に影響を及ぼすことがある条件であってもよい。周囲条件は、例えば、温度、湿度、光、特に外部から反応ゾーン内に照射される励起光、物質の濃度などを含んでもよい。周囲条件センサが励起光センサを含む実施形態では、周囲条件センサは、例えば、励起光の強度、光度、ルミネセンス、照度、１つもしくは複数の波長、スペクトル、サブスペクトル、または励起光の任意の他の物理的特性を感知するように適合されてもよい。

いくつかの実施形態では、較正デバイスは、１つの放出光発生器および１つの周囲条件センサを備える。しかし、較正デバイスが、複数の放出光発生器および／または複数の周囲条件センサを備えることがより好ましい。放出光発生器の数は、周囲条件センサの数と同じであってもよい。この実施形態では、周囲条件センサとそれぞれの放出光発生器との間に一対一の対応があってもよい。そのため、放出光発生器によって発生した放出光は、対応する周囲条件センサによって感知された周囲条件を示してもよい。あるいは、２つ以上の周囲条件センサが１つの放出光発生器に対応してもよい。放出光は、例えば、周囲条件センサによって感知された周囲条件の平均またはメジアンに基づいて変更されてもよい。

２つ以上の放出光発生器を備えた実施形態では、制御回路は、１つまたは複数の周囲条件センサのうち１つによって感知された周囲条件に基づいて、あるいは周囲条件センサのうち２つ以上によって感知された平均周囲条件に基づいて、２つ以上の放出光発生器によって発生する放出光を変更するように構成されてもよい。この実施形態では、同一の信号が、複数の放出光発生器によって、好ましくは全ての放出光発生器によって発生する。そのため、サーマルサイクラーの光検出器によって検出される放出光の差は、光検出器の、または例えばレンズ、ミラーなどのような、光検出器と関連付けられる光学部品の欠陥を示す。そのため、検出された放出光は、反応ゾーンの異なる位置に対して光検出器の出力信号を較正するのに使用することができる。いくつかの実施形態では、制御回路は、ユーザ選択による任意の周囲条件センサによって感知された周囲条件に基づいて、各放出光発生器の放出光を変更するように構成される。

いくつかの実施形態では、較正デバイスは、感知された周囲条件を示すパラメータを格納するように適合されたデバイスメモリをさらに備える。デバイスは、例えば、所定の期間の間、規則的な時間間隔でパラメータを格納してもよい。いくつかの実施形態では、デバイスは、１つまたは複数のパラメータをデバイスメモリに格納するように構成され、各パラメータは、周囲条件センサのうち１つによって感知された周囲条件を示すか、または平均周囲条件を示す。一般に、平均周囲条件という用語は、単一の周囲条件センサによって感知された周囲条件の時間平均、および／または２つ以上の周囲条件センサによって感知された周囲条件の平均を指してもよい。

較正デバイスは、さらに、標準的なサーマルサイクラーの反応ゾーンに嵌合するように寸法決めされてもよい。そのため、デバイスは、便利には、動作を開始する前に、または使用中にいくつかの規則的な間隔で、公知のサーマルサイクラーを較正するのに使用されてもよい。いくつかの実施形態では、較正デバイスは、ほぼ長方形の、特にほぼ正方形のレイアウトを有する。このことは、較正デバイスが、試料ウェルの長方形または正方形のブロックを有するサーマルサイクラーとともに使用される場合に、特に好ましい。いくつかの実施形態では、較正デバイスは、サーマルサイクラーの反応ゾーン全体にわたって延在するように寸法決めされてもよい。あるいは、較正デバイスは、反応ゾーンの一部分にわたって延在するように寸法決めされてもよい。いくつかの実施形態では、較正デバイスは、例えば、締付け手段、ねじ、および／またはアダプタのような、デバイスをサーマルサイクラーに取り付けるための手段をさらに備える。

放出光発生器は、例えば、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えてもよい。いくつかの実施形態では、較正デバイスは、サーマルサイクラーまたは電源出力と接続される電力インターフェースをさらに有する。それに加えて、または別の方法として、較正デバイスは電池を備えてもよい。

１つまたは複数の放出光発生器は、サーマルサイクラーの光検出器と光学的に連通するように適合され、即ち、放出光発生器によって発生した放出光が光検出器の方向に放出されるように配置される。いくつかの実施形態では、これは、例えばレンズもしくはフィルタのような、放出光発生器と光検出器との間の放出光路内に配置される、１つまたは複数の光学素子を含んでもよい。かかる光学素子は、較正デバイスに、かつ／またはサーマルサイクラーに備えられてもよい。

いくつかの実施形態では、制御回路は、放出光のスペクトルおよび／または線量を調節することによって、特に放出光のターンオン持続時間（ｔｕｒｎ−ｏｎ ｄｕｒａｔｉｏｎ）および／または放出光強度を調節することによって、１つもしくは複数の放出光発生器によって発生する放出光を変更するように構成される。放出光強度は、例えば、放出光発生器に供給される電力を調節することによって、調節および／または較正されてもよい。電力は、例えば、直流電流（ＤＣ）、直流電圧、パルス幅変調（ＰＷＭ）、または振幅変調によって、放出光発生器に供給されてもよい。放出光がパルス状で供給される実施形態では、ターンオン持続時間は、複数のパルスを含む期間を指すことがある。放出光発生器によって発生する放出光の変更は、例えば、電流振幅、電圧振幅、電流もしくは電圧のデューティサイクル、および／またはパルス繰返し数を変更することを含んでもよい。このようにして、発生する放出光の強度が変更されてもよい。一般に、発生する放出光の強度を変更することによって、例えば、放射束密度、フラックス密度、およびラジアンスのような、放出光の他のパラメータも変更される。本開示全体にわたって、放出光の強度を変更することは、これらの放出光パラメータのいずれかを変更することと等価であると理解されるものとする。

いくつかの実施形態では、制御回路は、１つまたは複数の周囲条件センサによって感知された周囲条件のパラメータが上昇しているとき、放出光発生器によって発生する放出光のターンオン持続時間および／または強度を増大するように構成される。あるいは、制御回路は、感知された周囲条件のパラメータが上昇しているとき、放出光発生器によって発生する放出光のターンオン持続時間および／または強度を減少させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、制御回路は、感知された周囲条件のパラメータに応じて、特にそれに比例して、放出光のターンオン持続時間および／または強度を変更するように構成される。いくつかの実施形態では、制御回路は、例えば、感知された周囲条件を示すバイナリコードの形状で、逐次的な様式で放出光を変調することによって、放出光を変更するように構成される。サーマルサイクラーは、バイナリコードを評価して、感知された周囲条件を得るように構成されてもよい。

別の方法として、またはそれに加えて、制御回路は、感知された周囲条件に基づいて放出光のスペクトルを変更するように構成されてもよい。特に、制御回路は、周囲条件のパラメータが変わっているとき、即ちパラメータが減少または上昇しているとき、放出光の第１の波長の強度を増大させ、放出光の第２の波長の強度を減少させるように構成されてもよい。

好ましい一実施形態によれば、１つまたは複数の周囲条件センサは、１つもしくは複数の温度センサおよび／または１つもしくは複数の励起光センサを含む。

周囲条件センサが温度センサを含む場合、サーマルサイクラーの反応ゾーン内の温度がモニタリングされてもよい。次に、放出光発生器によって発生する放出光は、反応ゾーン内の温度に基づいてもよい。２つ以上の温度センサを用いて、反応ゾーン内の異なる位置における温度分布がモニタリングされてもよい。放出光発生器によって発生した光は、サーマルサイクラーの光検出器によって受容される。次に、サーマルサイクラーは、例えば反応ゾーンを加熱するように適合されたサーマルサイクラーのヒータを制御する際、励起光源を制御する際、および／または光検出器の出力信号を調節する際に、後で使用するため、温度情報を格納してもよい。特に、温度情報の格納は、光検出器によって検出された放出光を示すパラメータを格納することを含んでもよい。

別の方法として、またはそれに加えて、周囲条件センサは１つまたは複数の励起光センサを含んでもよい。リアルタイム蛍光検出用のサーマルサイクラーは、一般に、励起光源を装備している。励起光源によって発生した励起光は、蛍光を刺激し、それによって標的配列の量をモニタリングするために、サーマルサイクラーの反応ゾーンへと案内される。しかし、励起光源から様々な試料ウェルまでの異なる光路は、反応ゾーン内の異なる位置における励起光の異なる強度をもたらすことがある。較正デバイスの周囲条件センサが励起光センサを含む場合、励起光分布が反応ゾーン内の異なる位置でモニタリングされてもよい。

感知された励起光は較正デバイスによって感知され、感知された励起光の１つまたは複数のパラメータは、後で使用するために較正デバイスに、例えばデバイスメモリに格納されてもよい。格納されたパラメータは、サーマルサイクラーの励起光源、光学部品、およびフィルタを較正ならびに／または調節するのに使用されてもよい。このことは、一般に、反応ゾーン内の異なる試料ウェルにおける標的配列の量のより精密な評価をもたらす。

次に、感知された励起光の強度および／またはスペクトルは、較正デバイスの放出光発生器を介して、サーマルサイクラーの光検出器に伝送されてもよい。したがって、サーマルサイクラーは、反応ゾーン内の異なる場所における励起光強度のマップを生成してもよい。この情報は、サーマルサイクラーの光検出器によって検出された放出光を較正および／または調節するのに使用されてもよい。このことは、一般に、反応ゾーン内の異なる試料ウェルにおける標的配列の量のより精密な検出をもたらす。別の方法として、またはそれに加えて、励起光センサは、入射励起光のスペクトルを感知するように適合されてもよい。これは、例えば、励起光センサが異なる波長において入射励起光の強度を感知することを含んでもよい。したがって、サーマルサイクラーの欠陥がある光学素子による散乱効果が検出され説明されることがある。制御回路は、入射励起光のスペクトルに基づいて、放出光を変更するように構成されてもよい。このことは、例えば、感知されたスペクトルに基づいたバイナリコードにしたがって放出光を変調することを含んでもよい。

最も好ましくは、周囲条件センサは、１つまたは複数の温度センサおよび１つまたは複数の励起光センサを含む。その結果、較正デバイスは、便利には、反応ゾーン内における温度および励起光強度の両方をモニタリングするのに使用されてもよい。感知された温度および／または励起光強度は、サーマルサイクラーにフィードバックされてもよい。

好ましい一実施形態では、制御回路は、制御回路が１つまたは複数の温度センサによって感知された１つもしくは複数の温度を格納するように構成される、モードＡと、制御回路が１つまたは複数の温度センサによって現在感知されている１つあるいは複数の温度に基づいて放出光を変更するように構成される、モードＢと、制御回路が１つまたは複数の温度センサによって感知された１つあるいは複数の温度の平均に基づいて放出光を変更するように構成される、モードＣと、制御回路が１つまたは複数の励起光センサによって感知された励起光に基づいて放出光を変更するように構成される、モードＤとの動作モードのうち、少なくとも１つに、好ましくはそれら各々に、ユーザによって切り替えられるように構成される。

いくつかの実施形態では、較正デバイスは、制御回路に連結されたスイッチをさらに有する。その結果、制御回路は、スイッチが第１の位置にあるときには、温度に基づいて放出光を変更し、スイッチが第２の位置にあるときには、感知された励起光強度に基づいて放出光を変更するように構成されてもよい。スイッチは、特に、例えばスイッチパネルのような、電気および／または機械作動式のスイッチを含んでもよい。この実施形態では、ユーザは、便利には、温度、光検出器の光学、励起光の光学、および／またはそれらの任意の組み合わせに関して、サーマルサイクラーを較正するか否かを選んでもよい。

好ましい一実施形態によれば、較正デバイスは、感知された周囲条件を示す信号を伝送するためのインターフェースをさらに備える。デバイスは、インターフェースを介してデバイスメモリに格納されたパラメータを伝送するように構成されてもよい。インターフェースは、特に、例えばケーブルもしくはソケットおよび／または無線通信アダプタのような、電気接続を含んでもよい。インターフェースは、例えば、外部コンピュータの電気構成部品との、かつ／またはサーマルサイクラーとの通信向けに適合されてもよい。この実施形態では、感知された周囲条件は、放出光発生器を介してサーマルサイクラーに伝送されるだけでなく、他の手段によってサーマルサイクラーに、または外部デバイスにも伝送されてもよい。伝送される情報は、特に、試料における反応結果の後処理評価に有用なことがある。

好ましい一実施形態によれば、１つまたは複数の周囲条件センサおよび１つまたは複数の放出光発生器は、対になって一緒に配置される。したがって、各放出光発生器は、関連するセンサの周囲条件に基づいて放出光を発生するように適合されてもよい。センサおよび光発生器を対にして配置することは、特に、センサおよび発生器が互いに近接して配置されることを含んでもよい。いくつかの実施形態では、対のセンサおよび光発生器は、重なり合う配置で配置されてもよい。較正デバイスが平面のキャリアをさらに備える実施形態では、このことは、対のセンサおよび光発生器が、キャリアの向かい合う側の実質的に同じ位置に配置されることを含んでもよい。

好ましい一実施形態によれば、較正デバイスは、上面および下面を有する実質的に平面のキャリアをさらに備え、その際、１つまたは複数の放出光発生器はキャリアの上面に位置する。このことは、複数の試料ウェルを備えるサーマルサイクラーの場合に特に有用である。キャリアは、放出光発生器が光検出器に面するようにして、試料ウェルの上部に位置付けられてもよい。１つまたは複数の周囲条件センサが、キャリアの下面に配置された１つまたは複数の温度センサを備えることが、より一層好ましい。温度センサおよび放出光発生器がキャリアの向かい合う側にある配置では、光発生器は、温度センサと実質的に同じ位置に位置付けられてもよい。したがって、放出光は、温度が感知されるのと実質的に同じ位置で発生してもよく、反応ゾーン内における温度分布がより精密にモニタリングされるようになる。

温度センサが、キャリアの下面にある突起に配置されることが、より一層好ましい。突起は、サーマルサイクラーの反応ゾーン内の試料ウェルに嵌合するようにさらに構成されてもよい。したがって、温度は試料ウェル内で、即ち所望の反応が起こる位置で感知されてもよい。温度センサは、特に、突起の上部に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、突起は、５ｍｍ〜５０ｍｍ、特に５ｍｍ〜４０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜２０ｍｍの長さを有する。いくつかの実施形態では、突起は円筒状または円錐状である。突起は、例えば、１．５ｍｍ〜１５ｍｍ、特に１．５ｍｍ〜１２ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍの最大外径を有してもよい。いくつかの実施形態では、突起は、例えばゴムのような、可撓性材料を含む。したがって、較正デバイスがサーマルサイクラーに設置されるとき、反応ゾーンの壁部または試料ウェルが損傷することがない。突起および／または温度センサは防水であってもよい。このことは、ユーザが、液体を試料ウェルに挿入するときの温度をモニタリングしたい場合に、特に有用である。液体の熱伝導率は空気の熱伝導率よりも高いので、このことによって、試料内部の温度のより精密なモニタリングが可能になる。

好ましい一実施形態では、周囲条件センサは、１つまたは複数の励起光センサと、１つまたは複数の励起光センサの光路内に位置付けられた１つまたは複数の励起光フィルタとを備える。これによって、サーマルサイクラーの励起光源によって発生する異なる励起光波長に対して、較正デバイスを調節することが可能になる。特に、１つまたは複数の励起光フィルタは複数のフィルタ波長を含んでもよい。したがって、励起光は、異なる励起波長に関してモニタリングされてもよい。いくつかの実施形態では、励起光フィルタは取外し可能である。そのため、ユーザは、励起光フィルタを、サーマルサイクラーの励起光源に対応するフィルタに取り替えてもよい。それに加えて、または別の方法として、各励起光センサは対応する励起光フィルタと関連付けられてもよい。したがって、フィルタは、反応ゾーン内の特定位置における励起光分布をモニタリングするように個々に構成されてもよい。

較正デバイスが上面および下面を有するキャリアを備える実施形態では、１つまたは複数の励起光センサは、特に、キャリアの上面に配置されてもよい。このことは、一般的なサーマルサイクラーに関して好ましく、励起光源は光検出器と同じ面に配置される。

好ましい一実施形態によれば、較正デバイスは、１つまたは複数の放出光発生器の光路内に位置付けられた１つまたは複数の放出光フィルタをさらに備える。放出光フィルタは、サーマルサイクラーで使用される特定の光検出器に対して較正デバイスを調節するのに使用されてもよい。放出光フィルタは、特に、取外し可能であってもよい。したがって、ユーザは、サーマルサイクラー内の光検出器に対応する放出光フィルタを選んでもよい。各放出光発生器が対応する放出光フィルタと関連付けられることが、より一層好ましい。このことによって、対応する放出光発生器の近傍に放出光フィルタを配置することが可能となり、反応ゾーン内でのより高精度の周囲条件モニタリングが可能になる。特に、放出光フィルタおよび／または励起光フィルタは、較正デバイスのカバー内に配置されてもよい。較正デバイスがキャリアを備える実施形態では、カバーは、特に、キャリアの上面に配置されてもよい。カバーは、機械的衝撃によって引き起こされる、較正デバイスに対する損傷を防ぐように適合されてもよい。いくつかの実施形態では、較正デバイスは防水である。

励起光フィルタおよび／または放出光フィルタは実質的に円形であってもよい。いくつかの実施形態では、放出光フィルタおよび／または励起光フィルタは、２ｍｍ〜１５ｍｍ、特に４ｍｍ〜１２ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜１０ｍｍの直径を有してもよい。励起光フィルタは、３２０ｎｍ〜７５０ｎｍ、好ましくは３２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の波長に対応してもよい。フィルタ波長の選択は所望の適用に基づいてもよい。放出光フィルタは、３２０ｎｍ〜７５０ｎｍ、好ましくは３５０ｎｍ〜７２０ｎｍの範囲の波長に対応してもよい。

較正デバイスのカバーはプラスチックで作られてもよい。特に、カバーは、励起光の反射を回避するため、無反射性の上面を備えてもよい。キャリアは、例えば銅またはアルミニウムのような、金属を含んでもよい。別の方法として、またはそれに加えて、キャリアはプラスチックを含んでもよい。いくつかの実施形態では、キャリアはプリント回路基板（ＰＣＢ）を含む。

第２の態様では、本発明は、反応ゾーンと、光検出器と、上述の種類の較正デバイスとを備える、サーマルサイクラーを提供する。特に、較正デバイスは、反応ゾーン内に取外し可能に配置されてもよい。サーマルサイクラーは、光検出器および較正デバイスが取り付けられる支持構造体をさらに備えてもよい。

好ましい一実施形態によれば、サーマルサイクラーは、反応ゾーンに向けられる励起光を発生するように適合された励起光源をさらに備える。かかる配置を用いて、サーマルサイクラーは、反応ゾーン内における標的配列の蛍光検出にも使用されてもよい。励起光は、特に、１つもしくは複数の不連続な波長および／または１つもしくは複数の波長の連続範囲を含んでもよい。このことによって、広範囲の異なる蛍光標識を使用することが可能になる。

いくつかの実施形態では、サーマルサイクラーは、励起光フィルタおよび／または放出光フィルタをさらに備える。このことによって、特定の蛍光標識とともに使用するようにサーマルサイクラーを適合させることが可能になる。特に、サーマルサイクラーは、複数の励起光フィルタまたは放出光フィルタをそれぞれ備える、励起光フィルタホイールおよび／または放出光フィルタホイールを備えてもよい。したがって、ユーザは、便利には、試料が含有する蛍光標識に対応する所望の波長のフィルタを選んでもよい。

好ましい一実施形態によれば、サーマルサイクラーは、光検出器に連結され、光検出器によって検出されたパラメータを格納するように適合されたメモリをさらに備え、サーマルサイクラーは、格納されたパラメータに基づいて反応ゾーンを加熱するように適合されたヒータをさらに備える。この実施形態では、較正デバイスによって感知された温度は、サーマルサイクラーのヒータを制御するのに使用されてもよい。例えば、反応ゾーン内のある位置における温度が名目上予期される温度値よりも低いことが検出されたとき、ヒータは、この情報を使用して、その加熱出力を名目上の加熱出力よりも高い値まで上昇させてもよい。感知された温度は較正デバイスによって放出光に変換されるので、光検出器によって検出される放出光は、反応ゾーン内の異なる位置における温度を示す。

好ましい一実施形態では、サーマルサイクラーは、光検出器に連結され、光検出器によって検出された放出光のパラメータを格納するように適合されたメモリを備え、現在検出されている放出光に基づいて、かつ格納されたパラメータに基づいて、信号を出力するように適合された光検出器をさらに備える。この実施形態では、較正デバイスによって発生した放出光は、感知された励起光を示す。放出光は、光検出器によって検出され、後で使用するために格納される。サーマルサイクラーがその後の化学的プロセスを容易にするために用いられる場合、光発生器は、格納されたパラメータを使用してその出力を較正する。例えば、サーマルサイクラーが、較正デバイスを使用して、励起光強度が特定の試料ウェルにおいて低いことを検出すると、光検出器は、その試料ウェルで発生する放出光に関して、検出されたものよりも高い結果を出力してもよい。結果は、特に、検出された放出光に基づいて、かつ格納されたパラメータに基づいて、計算されてもよい。パラメータは、例えば、検出された放出光のターンオン持続時間、強度、および／またはスペクトルを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、光検出器は、移動可能に配置されたキャリッジに配置される。このことによって、光検出器を異なる位置へと移動させることが可能になるので、反応ゾーン内の異なる位置で発生した放出光を検出することができる。それに加えて、または別の方法として、サーマルサイクラーは、１つまたは複数の調節可能な光学素子、特に１つまたは複数の調節可能なミラーを備えてもよい。これらの実施形態では、ミラーは、反応ゾーン内の様々な位置で発生した放出光を光検出器へと案内するのに使用されてもよい。この場合、光検出器は反応ゾーンに対して固定して位置付けられてもよい。

好ましい実施形態によれば、サーマルサイクラーは、反応ゾーン内に位置する複数の試料ウェルをさらに備える。このことによって、複数の試料をサーマルサイクラーによる温度サイクリングに供することが可能になる。試料ウェルは、反応ゾーン内で対称的に、例えば列状に配置されてもよい。

第３の態様では、本発明は、反応ゾーンおよび光検出器を備えたサーマルサイクラー、特に上述の種類のサーマルサイクラーの較正に使用するための方法を提供する。方法は、反応ゾーン内の１つまたは複数の位置で周囲条件を感知するステップと、感知された周囲条件を示す、１つまたは複数の放出光線を発生させるステップとを含む。

これは、較正デバイスによって実施される方法ステップに相当する。好ましい一実施形態によれば、前記１つまたは複数の放出光線を発生させるステップは、反応ゾーン内の前記１つまたは複数の位置の近傍で前記放出光線を発生させることを含む。したがって、放出光線は、光線が発生する位置と実質的に同じ位置における周囲条件を示す。このことは、より高い精度の周囲条件の空間モニタリングをもたらす。

第４の態様では、反応ゾーンと、反応ゾーンを加熱するように適合されたヒータとを有するサーマルサイクラーによって実行される方法が提供され、方法は、好ましくは上述の種類の較正デバイスを使用して、反応ゾーン内で発生した、反応ゾーン内のある位置における温度を示す放出光を検出するステップと、検出された前記放出光のパラメータを格納するステップと、格納されたパラメータに少なくとも部分的に基づいてヒータを制御するステップとを含む。

これらの方法ステップを用いて、反応ゾーン内の様々な位置における、周囲条件センサを示す検出された放出光が、サーマルサイクラーのヒータを制御する際に後で使用するために格納される。パラメータは、特に、検出された放出光の強度および／またはターンオン持続時間を指してもよい。

この方法は、サーマルサイクラーを較正するために使用されてもよい。特に、反応ゾーンで検出された温度は、反応ゾーンの加熱を較正するために使用されてもよい。

方法は、反応ゾーン内で発生した放出光を検出するステップと、検出された放出光および格納されたパラメータに基づいて出力信号を発生させるステップとをさらに含んでもよい。したがって、上述したような較正デバイスを用いて評価される、光検出器およびそれと関連付けられた光学素子の欠陥は、光検出器の出力を較正および／または調節するのに後で使用されてもよい。

第５の態様では、反応ゾーンと、励起光源と、光検出器とを有するサーマルサイクラーによって実行される方法が提供され、方法は、好ましくは上述の種類の較正デバイスを使用して、反応ゾーン内のある位置における入射励起光を示す、反応ゾーン内で発生する放出光を検出するステップと、検出された前記放出光のパラメータを格納するステップと、格納されたパラメータに少なくとも部分的に基づいて、励起光源によって励起光を提供するステップとを含む。

この態様では、反応ゾーン内における不均一な励起光分布に対して、サーマルサイクラーを較正する方法が提供される。

第６の態様では、本発明の第３、第４、および／または第５の態様に関して上記で開示した方法ステップを含む方法が提供される。

第７の態様では、本発明は、反応ゾーンと、反応ゾーンを加熱するように適合されたヒータとを有するサーマルサイクラーによって実行されると、本発明の第４、第５、および／または第６の態様の方法ステップをサーマルサイクラーに実行させる命令を含む、機械可読媒体を提供する。

第８の態様では、第１の態様による較正デバイス、および第７の態様による機械可読媒体を備えるキットが提供される。

１つの態様に関して開示する特徴および利点は、本発明の他の態様によっても暗示され組み込まれてもよいことを、さらに理解されたい。

以下、本発明について添付図面を参照して記載する。

図１は、公知のサーマルサイクラー（従来技術）を示す。 図２は、本発明による較正デバイスを示す。 図３は、カバーを含まない本発明による較正デバイスを示す。 図４Ａは、本発明による較正デバイスの一部分を示す。図４Ｂは、本発明の較正デバイスのカバーを示す。 図４Ｃは、本発明の較正デバイスのカバーを示す。図４Ｄは、本発明による較正デバイスの励起光フィルタおよび放出光フィルタを示す。 図５Ａは、カバーを含まない本発明による較正デバイスを示す。図５Ｂは、本発明による較正デバイスのカバーを示す。 図６は、公知のサーマルサイクラー（従来技術）の概略図を示す。 図７は、本発明による較正デバイスを示す。 図８は、図６のサーマルサイクラー内における本発明による較正デバイスの概略図を示す。 図９は、公知のサーマルサイクラー（従来技術）の概略図を示す。 図１０Ａは、図９のサーマルサイクラーに設置された本発明による較正デバイスの概略図を示す。 図１０Ｂは、図９の公知のサーマルサイクラーで使用されるような、本発明による較正デバイスを示す。

図１は、公知のサーマルサイクラー１００の概略図を示す。サーマルサイクラー１００は、励起光源１２０と励起光フィルタホイール１２１とを備える。励起光フィルタホイール１２１は、ホイール１２１を適宜回転させることによって、励起光源１２０によって発生する励起光線１６０内へと移動してもよい、複数の励起フィルタを含む。サーマルサイクラー１００は、８列の試料ウェル１４１を有し、各列が１２個の試料ウェル１４１を備える、反応ゾーンをさらに備える。試料ウェル１４１は、サーマルサイクラーのヒータ（図示なし）に熱的に連結されたブロック１４０で提供される。励起光線１６０は、サーマルサイクラーの励起光源１２０から励起フィルタホイール１２１のフィルタを通り、そこからミラー１３０によって案内されて、試料ウェル１４１へと向けられる。ミラー１３０は、励起光線１６０を異なる試料ウェル１４１へと案内できるように、調節可能である。

サーマルサイクラー１００は、光検出器１１０と放出フィルタホイール１１１とをさらに備える。放出光線１６５は、試料ウェル１４１のうち１つの試料が含有する蛍光標識によって発生し、ミラー１３１を介して光検出器１１０に向かって案内される。放出光フィルタホイール１１１は、ホイール１１１を回転させることによって放出光線１６５内へと移動してもよい、複数の放出光フィルタを含む。サーマルサイクラー１００は、励起光源１２０および光検出器１１０に連結された電子機器（図１には図示なし）をさらに備える。電子機器は、入射放出光線１６５に反応して、光検出器１１０によって発生する信号を評価する。このようにして、試料ウェル１４１内の所望の標的配列の量がモニタリングされてもよい。

例えば、励起光路および／または放出光路内にある１つあるいは複数のレンズのような、さらなる光学素子は、明瞭にするために図１では省略されているが、本発明によるサーマルサイクラーには存在してもよい。

図２は、本発明による較正デバイス２００を示す。較正デバイス２００は、下面に温度センサ２１０を備える、実質的に正方形の平面キャリア２８０を備える。さらに、較正デバイス２００は、その４つの角それぞれに、２つの放出光発生器２２０および１つの励起光センサ２３０の個別の組を備える。較正デバイス２００は、キャリア２８０の上面に取り付けられた制御回路２４０をさらに備える。制御回路２４０は、温度センサ２１０に、励起光センサ２３０に、かつ放出光発生器２２０に連結される（接続については図示なし）。制御回路２４０は、感知された温度ならびに励起光の強度およびスペクトルを格納するように構成される。制御回路２４０は、温度センサ２１０によって感知された温度に基づいて、または励起光センサ２３０によって感知された入射励起光に基づいて、放出光発生器２２０によって発生する放出光を変更するようにさらに構成される。より詳細には、放出光発生器２２０ａ１によって発生する放出光は、温度センサ２１０ａ１によって感知された温度に対応する。ユーザは、さらに、放出光発生器２２０ａ２によって発生する放出光が温度センサ２１０ａ２によって感知される温度に、かつ／または励起光センサ２３０ａによって感知される入射励起光の強度に対応するように、制御回路２４０を切り替えてもよい。制御回路２４０は、放出光発生器２２０ａ１、２によって発生する放出光が温度センサ２１０ａ１、２によって感知される平均温度に対応するモードに、ユーザによって切り替えられるようにさらに構成される。その場合、異なる放出光発生器２２０ａ１、２によって発生する放出光は同一である。

較正デバイス２００は、カバー２９０をさらに備える。カバー２９０は、較正デバイス２００の制御回路および他の構成部品を、例えば機械的衝撃、圧力、または湿度のような、環境による影響から遮蔽するための、保護カバーとして機能する。さらに、カバー２９０は、放出光フィルタ２２５および励起光フィルタ２３５が設けられる開口部を備える。各放出光フィルタ２２５は放出光発生器２２０に対応し、各励起光フィルタ２３５は励起光センサ２３０に対応する。

較正デバイス２００は、キャリア２８０の下面に設けられる３つの突出部２５０をさらに備える。使用中、突出部２５０は、サーマルサイクラーの他の構成部品に対して較正デバイス２００の位置を安定させるため、サーマルサイクラーの試料ウェルに挿入されてもよい。

図３では、図２の較正デバイスがカバー２９０を含まずに示される。特に、較正デバイスは平面のキャリア２８０を備える。キャリア２８０の上面には、２つのサブキャリア２８２ａ、２８２ｂが載置される。各サブキャリア２８２ａ、２８２ｂは、キャリア２８０の一方の側に実質的に沿って延在し、中央に位置する長方形の陥凹部を有する。サブキャリア２８２ａ、ｂの陥凹部の下方で、穴２８１がキャリア２８０に形成される。そのため、穴２８１は上部からアクセス可能であるので、キャリア２８０を保護カバー２９０に、かつ突出部２５０に取り付けることができる。

各サブキャリア２８２ａ、ｂは二組の構成部品を備え、各組は２つの放出光発生器２２０および１つの励起光センサ２３０を備える。特に、サブキャリア２８０ａ、ｂの各端部には、放出光発生器２２０が設けられる。例えば、ユーザ選択に応じて、較正デバイス２００の制御回路２４０は、キャリア２８０の下面に取り付けられた温度センサ２１０によって感知された温度に基づいて、サブキャリア２８２ａ、ｂに位置する放出光発生器２２０によって発生する放出光の強度を変更する。特に、温度センサ２１０は突起２１１に取り付けられる。

２つのサブキャリア２８２ａ、ｂの間で、制御回路２４０はキャリア２８０に載置される。制御回路２４０は集積回路２４１を含む。いくつかの実施形態では、制御回路は、例えばＩＣ、抵抗器、コンデンサ、および／またはインダクタンスのような、受動的電気構成部品も備える。

サブキャリア２８２ａ、２８２ｂおよび／または制御回路２４０は、はんだ付け、溶接、および／または接着によって、１つまたは複数のマイクロＰＣＢコネクタによってサブキャリア２８０に載置されてもよい。特に、サブキャリア２８２ａ、ｂおよび／または制御回路２４０は、１つまたは複数のマイクロＰＣＢコネクタ、ならびに電気絶縁性および／または断熱性の材料によって、キャリア２８０に載置されてもよい。

平面キャリア２８０の一面の中央に、図３（前側、読者に面する）に示されるような陥凹部２８７が形成される。この陥凹部２８７によって、ケーブル、ソケット、および／または無線通信を介したインターフェース接続が可能になる。

各サブキャリア２８２ａ、ｂは、サブキャリア電子機器２８３をさらに備える。サブキャリア電子機器２８３は、サブキャリア２８２ａ、ｂそれぞれの放出光発生器２２０および励起光センサ２３０に、さらに較正デバイス２００の制御回路２４０に連結される。サブキャリア電子機器２８３は、一方の面ではサブキャリア２８２ａ、ｂの放出光発生器２２０と励起光センサ２３０との間を、他方の面では制御回路２４０を電気的にインターフェース接続するのに使用される。放出光発生器２２０を励起光センサ２３０とともに、制御回路２４０とは別にサブキャリア上に有することによって、較正デバイスのモジュール式の設計が可能になり、それによって異なるサブキャリア２８２ａ、ｂを、依然として同じ制御回路２４０を使用しながら、異なるサーマルサイクラーに使用することができる。サブキャリアの異なる放出光発生器および励起光センサを制御回路２４０に電気的に適合させるために、サブキャリア電子機器２８３は、信号変形、電力変換などを行ってもよい。

図４Ａには、図２および３の較正デバイスの一部分が透視図で示される。デバイスは、突起２１１に配置されている２つの温度センサ２１０を通って延在する面で切断されている。図４Ａの図では、較正デバイス２００の保護カバー２９０を透視図で部分的に見ることができる。図４Ｂでは、図２および３の較正デバイス２００の保護カバー２９０を上方から見ている。カバー２９０は四組の開口部を備え、各組は３つの開口部を備える。組は、実質的に正方形のカバー２９０の角付近に配置される。各組の３つの穴は直角三角形の角に配置される。各組の中央の開口部には、励起光フィルタ２３５が設けられ、各組の他の２つの開口部には、放出光フィルタ２２５が設けられる。１つの組から別の組へと進むとき、直角三角形は９０度回転される。図４Ｂの左上に示される１つの組では、励起光フィルタは組の左下の位置にある開口部に位置付けられる。カバー２９０の右上に示される組では、励起光フィルタ２３５は左上に位置付けられる。左下の組では、励起光フィルタ２３５は右下に位置付けられる。カバー２９０の右下に示される組では、励起フィルタは右上の開口部に位置付けられる。特に、励起光フィルタ２３５を各組の放出光フィルタ２２５それぞれと接続する想像線（ｔｈｏｕｇｈｔ ｌｉｎｅｓ）は、カバー２９０の外縁部に実質的に平行である。この配置によって、ほとんどのサーマルサイクラーの温度および励起光を合理的に分布させた位置で感知することが可能になる。

図４Ｃには、図４Ｂのカバー２９０が下側から示される。下面において、カバー２９０は、カバー２９０の外縁部に沿って続く突出部２９２を備える。突出部２９２は、カバーの平面の主要区画に垂直に延在する。１つの縁部の中央位置において、突出部２９２は中断される。中断部に沿って、プラトー２９３が形成される。キャリア２９０の下面にあるこのプラトー２９３は、キャリア２８０に形成された陥凹部（図３を参照）に対応する。同様に、キャリア２９０は、各々の他の縁部の中央位置にそれぞれ位置する、３つのプラトーゾーン２９４を備える。プラトーゾーン２９４は、サブキャリア２８２ａ、ｂに形成された陥凹部に、かつサブキャリア２８２ａ、ｂまたは制御回路２４０（図３を参照）によって覆われないキャリア２８０の区画に対応する。さらに、３つのプラトーゾーン２９４各々において、キャリア２８０に形成された穴２８１の１つに対応する開口部２９１が形成される。カバー２９０をキャリア２８０および突出部（図３を参照）に取り付けるために、ピン（図示なし）が、キャリア２８０の穴２８１を通して、カバー２９０の開口部２９１内へと導入されてもよい（図３を参照）。

図４Ｄには、較正デバイス２００の励起光フィルタ２３５および放出光フィルタ２２５の位置が示される。放出光フィルタ２２５および励起光フィルタ２３５は、較正デバイス２００のカバー２９０に設けられる。合計で、カバーは、４つの励起光フィルタ２３５および８つの放出光フィルタ２２５を備える。

図５Ａには、本発明による較正デバイス２００’の構成部品が、カバー２９０’（図５Ｂを参照）を含まずに示される。較正デバイスはキャリア２８０’を備え、その上には、キャリアの上面の中央位置で制御回路２４０’が載置される。制御回路２４０’の各長い側に沿って、それぞれのサブキャリア２８２’がキャリア２８０’に載置される。図５のサブキャリア２８２’は、励起光センサ２３０’および放出光発生器２２０’が対にして配置されるという点で、図３のサブキャリア２８２ａ、ｂとは異なる。キャリア２８０’の４つの角それぞれに、励起光センサ２３０’および放出光発生器２２０’を各対が備える、二対の組が提供される。

温度センサ２１０’の配置は、図３に示されるデバイスの場合と同じである。特に、温度センサ２１０’は、キャリア２８０’の下面にある突起２１１’に配置される。温度センサ２１０’、ならびに励起光センサ２３０’および放出光発生器２２０’の対は、制御回路２４０’に連結される。

図５Ｂには、図５Ａの較正デバイス２００’のカバー２９０’が下側から示される。下面において、カバー２９０’は、カバー２９０’の外縁部に沿って延在する突出部２９２’を備える。突出部２９２’は、カバー２９０’の平面の主要区画に垂直に延在する。１つの縁部の中央位置において、突出部２９２’は中断される。中断部に沿って、プラトー２９３’が形成される。カバー２９０’の下面にあるこのプラトー２９３’は、キャリア２８０’に形成された陥凹部（図５Ａを参照）に対応する。同様に、キャリア２９０’は、残りの外縁部それぞれの中央位置にそれぞれ位置する、３つのプラトーゾーン２９４’を備える。プラトーゾーン２９４’は、サブキャリア２８２’に形成された陥凹部に、かつサブキャリア２８２’または制御回路２４０’によって覆われないキャリア２８０’の区画に対応する（図５Ａを参照）。さらに、３つのプラトーゾーン２９４’それぞれに開口部２９１’が形成される。カバー２９０’をキャリア２８０’および突出部２１０’に取り付けるために、ピン（図示なし）が、開口部２９１’およびキャリア２８１’の穴を通して導入されてもよい。それに加えて、較正デバイス２００’の励起光フィルタ２３５’および放出光フィルタ２２５’が示される。放出光フィルタ２２５’および励起光フィルタ２３５’は、較正デバイス２００’のカバー２９０’に対にして設けられる。合計で、カバー２９０’は、８つの励起光フィルタ２３５’および８つの放出光フィルタ２２５’を備える。

図６には、公知のサーマルサイクラーの構成部品が概略図で示される。図１と同様に、図６のサーマルサイクラーは、励起光源１２０と光検出器１１０とを備える。サーマルサイクラーは、試料ウェル１４１のブロック１４０が配置される反応ゾーンをさらに備える。試料ウェル１４１は列状に配置される。ブロック１４０は、サーマルサイクラーのヒータ（図示なし）に熱的に連結される。ヒータは、ブロック１４０を温度サイクルに供するように構成される。特に、サーマルサイクラーは、試料ウェル１４１内部の温度を２０℃〜１００℃で循環させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、温度サイクルのパラメータはユーザによって調節可能である。特に、ユーザは、サイクルの最低温度および最高温度、加熱速度、冷却速度、繰返し周期、ならびに／あるいは、例えば正弦波状または鋸歯形状のような温度プロファイルを予め定めてもよい。

図７には、本発明による較正デバイス２００’の構築が示される。較正デバイス２００’’はキャリア２８０’’を備え、その上に励起光センサ２３０’’および放出光発生器２２０’’の対が設けられる。対はキャリア２８０’’の上面に配置され、温度センサ２１０’’は、キャリア２８０’’の下面にある突起に設けられる。より詳細には、較正デバイス２００’’は、励起光センサ２３０’’および放出光発生器２２０’’を各対が備える、１６の対を備える。対は列状に配置され、各列の対は隣接した列内の対に対して互い違いに配置される。較正デバイス２００’’は、制御回路（図７には図示なし）をさらに備える。さらに、較正デバイス２００’’は、キャリア２８０’’の上面に取り付けられたカバー２９０’’を備える。カバー２９０’’は、対にして配置された放出光フィルタ２２５’’および励起光フィルタ２３５’’を備える。カバー２９０’’の開口部における励起光および放出光フィルタの対の位置は、キャリア２８０’’上における放出光発生器２２０’’および励起光センサ２３０’’の対の位置に対応する。キャリア２８０’’およびカバー２９０’’は、実質的に一致する外側寸法を有する長方形である。

図８は、図６のサーマルサイクラーに設置された図７の較正デバイス２００’’を示す。サーマルサイクラー内における較正デバイス２００’’の配置が概略的に示される。特に、放出光線１６５ａ、ｂの進路を例証するために、保護カバー２９０’’およびキャリア２８０’’は互いから離れて示されている。較正デバイス２００’’の各温度センサ２１０’’は、サーマルサイクラーの反応ゾーンにある対応する試料ウェル１４０ａ、ｂに挿入される。したがって、温度は試料ウェル１４０内部で感知されてもよい。これによって、反応条件の精密な測定が可能になる。各温度センサ２１０’’の反対側には、励起光センサ２３０’’および放出光発生器２２０’’の対がキャリアの上面に設けられる。較正デバイスのスイッチ（図示なし）を使用して、つまり、制御回路のモードの１つを選択することによって、ユーザは、スイッチが位置（Ａ）にあるときは温度を動的に測定し、スイッチが別の位置（Ｂ）にあるときは、温度を測定し、感知された温度に基づいて放出光を変更し、スイッチが別の位置（Ｃ）にあるときは、温度を測定して、平均温度に基づいて放出光を変更し、スイッチが別の位置（Ｄ）にあるときは、温度を測定し、感知された励起光に基づいて放出光を変更するように選択することができる。スイッチは、特に、例えばスイッチパネルのような、電気および／または機械作動式のスイッチを含んでもよい。この実施形態では、ユーザは、便利には、温度、光学および光検出器、光学および励起光分布、ならびに／または温度、光学、および励起光分布の任意の組み合わせに関して、サーマルサイクラーを較正するか否かを選んでもよい。ユーザは、較正デバイス２００’’を、各放出光発生器２２０’’によって放出される放出光が温度センサ２１０’’によって測定された温度を示す、モード（Ｂ）に切り替えてもよい。放出光発生器２２０’’によって発生した放出光線１６５ａ、ｂは、カバー２９０’’の開口部に設けられたそれぞれの放出光フィルタ２２５’’を通過する。そこから、光線１６５ａ、ｂは、サーマルサイクラーの光検出器１１０へと案内される。図８は概略図のみを示しているので、例えば放出光および励起光フィルタ、レンズならびにミラーのような、サーマルサイクラーのさらなる要素は図示されていない。しかし、図８のサーマルサイクラーに関して、光検出器１１０が移動可能であってもよく、ならびに／あるいはサーマルサイクラーが１つもしくは複数の調節可能なミラーおよび／またはレンズを備えてもよいことが理解されるものとする。

図９には、公知のサーマルサイクラーの概略図が示される。サーマルサイクラーは、試験管３４１が配置されてもよい反応ゾーン３４０を備える。サーマルサイクラーは、反応ゾーン３４０を加熱し、それによって試験管３４１に含まれる試料も加熱するように構成された、ヒータ（図示なし）をさらに備える。特に、サーマルサイクラーは、ヒータを使用して、試験管３４１に含まれる試料を温度サイクルに供するように構成されてもよい。サーマルサイクラーは、励起光光学部品３２２および励起光フィルタ３２１を有する励起光源３２０をさらに備える。特に、サーマルサイクラーは、異なる波長に対応する複数の励起光フィルタ３２１を有する励起光フィルタホイールを備えてもよい。励起光フィルタホイールを回転させることによって、所望の波長に対応する励起光フィルタ３２１が励起光源３２０の光路に入れられてもよい。励起光線３６０は、励起光源３２０から、励起光光学部品３２２および励起光フィルタ３２１を通過して試験管３４１に入る。試験管３４１に含まれる試料は蛍光標識を含むので、試料からの蛍光の放出は所望の配列の量を示す。試料によって放出される放出光線３６５は、サーマルサイクラーの放出光フィルタ３１１を通過する。励起光フィルタ３２１と同様に、サーマルサイクラーは、異なる波長の複数の放出光フィルタ３１１を有する放出光フィルタホイールを備えてもよい。さらに、サーマルサイクラーは放出光光学部品３１２を備える。放出光は、試験管３４１内の試料から、放出光フィルタ３１１および放出光光学部品３１２を通り、サーマルサイクラーの光検出器３１０に至る。光検出器３１０によって検出された放出光の強度は、試験管３４１に含まれる試料中の所望の配列の量を示す。

図１０Ａには、本発明による較正デバイス２００’’’が示される。較正デバイスは、図９のサーマルサイクラー内に位置付けられる。図１０Ａの較正デバイスは、較正目的のために構成された管３４１’を含むキャリア４８０を有する。特に、較正デバイスは、温度センサ４１０および励起光センサ４３０を備え、励起光フィルタが較正デバイスの第１の端部に配置される。温度センサ４１０および励起光センサ４３０は、ワイヤによって較正デバイスの第２の端部に電気的に連結され、その第２の端部から電気継手４４５が、キャリア４８０に載置された較正デバイスの制御回路２４０’’’まで延在する。この配置によって、温度および励起光は受容空間内の深い位置で感知され、その結果、高精度の測定が提供される。較正デバイスは、第２の端部に配置された放出光発生器４２０および放出光フィルタ４２５をさらに備える。放出光発生器４２０も、継手４４５を介して較正デバイスの制御回路に連結される。

較正デバイス２００’’’の制御回路は、１つまたは複数の選択可能な制御回路モードを有する。例えば、ユーザは、スイッチが位置（Ａ）にあるときは温度を動的に測定し、スイッチが別の位置（Ｂ）にあるときは、温度を測定し、感知された温度に基づいて放出光を変更し、スイッチが別の位置（Ｃ）にあるときは、温度を測定し、平均の感知された温度に基づいて放出光を変更し、スイッチが別の位置（Ｄ）にあるときは、温度を測定し、感知された励起光に基づいて放出光を変更するように選択してもよい。異なるモードは、特に、電気および／または機械作動式のスイッチを含んでもよい、スイッチによって作動されてもよい。ユーザが較正デバイス２００’’’をモード（Ｂ）に切り替えた場合、温度センサ４１０によって感知された温度に基づいて、かつ／または励起光センサ４３０によって感知された励起光強度に基づいて、放出光発生器４２０によって発生する放出光の強度を制御回路が制御する。放出光発生器４２０によって発生する放出光は、放出光フィルタ４２５を通過して、較正デバイスの第１の端部に向かう。散乱プロセスによって、放出光３６６は較正デバイスの周囲に向かって提供される。放出光は、図１０Ａの矢印３６５および３６６によって示されるように、光検出器３１０に向かって散乱する。したがって、温度および励起光強度は、図９のサーマルサイクラーの既存の構成部品を使用して、試料ウェル内部でモニタリングされてもよい。制御回路２４０’’は、マイクロＰＣＢコネクタ、はんだ付け、溶接、締付け、および／または接着によって、キャリア４８０に載置されてもよい。制御回路２４０’’は、無線通信用のインターフェースおよびソケットを装備している。

図１０Ｂは、本発明による較正デバイス２００’’’’を示す。較正デバイス２００’’’’は、較正目的のために構成された複数の管３４１’を装備した円形のキャリア４８０’を備える。較正デバイス２００’’’’は、キャリア４８０’の中央部に載置された制御回路２４０’’を備える。

特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲を逸脱することなく、好ましい実施形態のさらなる修正が可能である。特に、較正デバイスは、１６個を超える放出光発生器を備えてもよい。較正デバイスの放出光発生器の数は、サーマルサイクラーの反応ゾーン内にある試料ウェルの数に等しくてもよい。いくつかの実施形態では、制御回路は、周囲条件センサのうち１つによって測定された周囲条件に基づいて、放出光発生器によって発生する放出光パルスの長さを調節する。いくつかの実施形態では、本発明のサーマルサイクラーは、後で使用するために、光検出器によって検出された放出光の強度を格納するように構成されてもよい。検出された強度は試料ウェル内部の温度レベルを示すので、これは、反応ゾーンの温度を格納することに相当する。さらに、サーマルサイクラーは、格納された放出光強度に基づいてヒータを制御するように構成されてもよい。したがって、ユーザが所望の温度または温度範囲を入力することによって、サーマルサイクラーは、格納された強度を較正パラメータとして使用して、試料ウェル内で所望の温度または温度範囲に達するように、加熱を調節してもよい。

いくつかの実施形態では、サーマルサイクラーは、３０℃、９５℃、３０℃、９０℃、５０℃、７０℃、６０℃、および３０℃の一連の温度レベルにしたがって反応ゾーンの温度を制御して、少なくとも約３分間の間、これらのレベルそれぞれで温度を実質的に一定に保つように構成される。いくつかの実施形態では、サーマルサイクラーは、３０℃、９５℃、３０℃、９５℃、５０℃、７０℃、および３０℃の一連の温度レベルにしたがって反応ゾーンの温度を制御して、少なくとも約１分間の間、これらのレベルそれぞれで温度を実質的に一定に保つように構成される。７０℃の温度に達すると、サーマルサイクラーは、励起光を提供し、反応ゾーン内部からの放出光を検出するように構成されてもよい。したがって、較正はその温度レベルで行われる。あるいは、サーマルサイクラーは、特に、例えば約０．１℃／分の一定速度で、反応ゾーンを約６５℃に加熱し、そこから約８０℃に加熱するように構成されてもよい。反応ゾーン内部からの放出光は、規則的な時間間隔で、例えば４５秒毎に光検出器によって検出されてもよい。

Claims (16)

1. 反応ゾーンと、励起光源（１２０；３２０）と、光検出器（１１０；３１０）とを有するサーマルサイクラーの較正に使用するための較正デバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）であって、
   前記反応ゾーン内のそれぞれの位置における周囲条件を感知するようにそれぞれ適合された、１つまたは複数の周囲条件センサ（２１０、２３０；２１０’、２３０’；２１０’’、２３０’’；４１０；４３０）と、
   前記光検出器（１１０；３１０）と光学的に連通するように適合された１つまたは複数の放出光発生器（２２０；２２０’；２２０’’；４２０）と、
   前記１つまたは複数の周囲条件センサ（２１０、２３０；２１０’、２３０’；２１０’’、２３０’’；４１０；４３０）および前記１つまたは複数の放出光発生器（２２０；２２０’；２２０’’；４２０）に連結された制御回路（２４０；２４０’；２４０’’）とを備え、
   前記制御回路（２４０；２４０’；２４０’’）が、前記１つまたは複数の周囲条件センサ（２１０、２３０；２１０’、２３０’；２１０’’、２３０’’；４１０；４３０）によって感知された前記周囲条件に基づいて、前記１つまたは複数の放出光発生器（２２０；２２０’；２２０’’；４２０）によって発生する放出光を変更するように構成される、較正デバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）。
2. 前記１つまたは複数の周囲条件センサ（２１０、２３０；２１０’、２３０’；２１０’’、２３０’’；４１０；４３０）が、１つもしくは複数の温度センサ（２１０；２１０’；２１０’’；４１０）および／または１つもしくは複数の励起光センサ（２３０；２３０’；２３０’’；４３０）を含む、請求項１に記載のデバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）。
3. 前記制御回路（２４０；２４０’；２４０’’）が、
   前記制御回路（２４０；２４０’；２４０’’）が１つまたは複数の温度センサ（２１０；２１０’；２１０’’；４１０）によって感知された１つあるいは複数の温度を格納するように構成される、モードＡと、
   前記制御回路（２４０；２４０’；２４０’’）が１つまたは複数の温度センサ（２１０；２１０’；２１０’’；４１０）によって現在感知されている１つあるいは複数の温度に基づいて前記放出光を変更するように構成される、モードＢと、
   前記制御回路（２４０；２４０’；２４０’’）が１つまたは複数の温度センサ（２１０；２１０’；２１０’’；４１０）によって感知された１つあるいは複数の温度の平均に基づいて前記放出光を変更するように構成される、モードＣと、
   前記制御回路（２４０；２４０’；２４０’’）が１つまたは複数の励起光センサ（２３０；２３０’；２３０’’；４３０）によって感知された励起光に基づいて前記放出光を変更するように構成される、モードＤとの動作モードのうち少なくとも１つに、好ましくはそれら各々に、ユーザによって切り替えられるようにさらに構成される、請求項１または２に記載のデバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）。
4. 前記制御回路（２４０；２４０’；２４０’’）が、感知された前記周囲条件を格納するように構成され、ならびに／あるいは、
   前記制御回路（２４０；２４０’；２４０’’）が、前記放出光のスペクトルおよび／または線量を、特にターンオン持続時間および／または強度を変更することによって、前記放出光を変更するように構成される、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）。
5. 感知された前記周囲条件を示す信号を伝送するためのインターフェースをさらに備える、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）。
6. 前記１つまたは複数の周囲条件センサ（２１０、２３０；２１０’、２３０’；２１０’’、２３０’’；４１０；４３０）および前記１つまたは複数の放出光発生器（２２０；２２０’；２２０’’；４２０）が、対になって一緒に配置される、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）。
7. 上面および下面を有するキャリア（２８０；２８０’；２８０’’；４８０）をさらに備え、前記１つまたは複数の放出光発生器（２２０；２２０’；２２０’’；４２０）が前記キャリアの前記上面に位置する、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）。
8. 前記１つまたは複数の周囲条件センサが、前記キャリアの前記下面に配置された、特に突起（２１１；２１１’）に配置された、１つまたは複数の温度センサ（２１０；２１０’；２１０’’；４１０）を備える、請求項７に記載のデバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）。
9. 前記１つまたは複数の周囲条件センサが、１つまたは複数の励起光センサ（２３０；２３０’；２３０’’；４３０）を備え、前記デバイス（２００；２００’’；２００’’’）が、前記１つまたは複数の励起光センサ（２３０；２３０’；２３０’’；４３０）の光路内に位置付けられた１つまたは複数の励起光フィルタ（２３５；２３５’；２３５’’）をさらに備える、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）。
10. 前記１つまたは複数の放出光発生器（２２０；２２０’；２２０’’；４２０）の光路内に位置付けられた１つまたは複数の放出光フィルタ（２２５；２２５’；２２５’’；４２５）をさらに備え、特に、各放出光発生器（２２０；２２０’；２２０’’；４２０）が対応する放出光フィルタ（２２５；２２５’；２２５’’；４２５）と関連付けられる、先行する請求項のいずれか一項に記載のデバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）。
11. 反応ゾーンと、励起光源（１２０；３２０）と、光検出器（１１０；３１０）と、先行する請求項のいずれか一項に記載の較正デバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）とを備える、サーマルサイクラー。
12. 前記光検出器（１１０；３１０）に連結され、前記光検出器（１１０；３１０）によって検出されたパラメータを格納するように適合されたメモリをさらに備え、前記サイクラーが、格納された前記パラメータに基づいて前記反応ゾーンを加熱するように適合されたヒータをさらに備え、ならびに／あるいは、前記サイクラーが、格納された前記パラメータに基づいて前記励起光源（１１０；３１０）による励起光を提供するように適合されている、請求項１１に記載のサーマルサイクラー。
13. 反応ゾーンおよび光検出器（１１０；３１０）を備えたサーマルサイクラー、特に請求項１１または１２に記載のサーマルサイクラーの較正に使用するための方法であって、
    前記反応ゾーン内の１つまたは複数の位置で周囲条件を感知するステップと、１つまたは複数の放出光線を発生させるステップとを含み、前記放出光が、感知された前記周囲条件を示すか、あるいは前記１つまたは複数の位置で感知された平均周囲条件を示す、方法。
14. 前記１つまたは複数の放出光線を発生させる前記ステップが、前記反応ゾーン内の前記１つまたは複数の位置の近傍で前記放出光線を発生させることを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 請求項１１または１２に記載のサーマルサイクラーによって実行される命令を含む機械可読媒体であって、前記サーマルサイクラーが、反応ゾーンを加熱するように適合されたヒータをさらに備え、前記命令が実行されると、
    前記サーマルサイクラーの較正デバイス（２００；２００’；２００’’；２００’’’）を使用して、前記反応ゾーン内のある位置における温度を示すかあるいは前記反応ゾーン内の１つまたは複数の位置における平均温度を示す、前記反応ゾーン内で発生する放出光を検出するステップと、
    検出された前記放出光のパラメータを格納するステップと、
    格納された前記パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記ヒータを制御するステップとを、前記サーマルサイクラーに実行させる、機械可読媒体。
16. 請求項１１または１２に記載のサーマルサイクラーによって実行される命令を含む機械可読媒体であって、前記命令が実行されると、
    前記サーマルサイクラーの較正デバイス（２００；２００’’；２００’’’）を使用して、前記反応ゾーン内のある位置における入射励起光を示す、前記反応ゾーン内で発生する放出光を検出するステップと、
    検出された前記放出光のパラメータを格納するステップと、
    格納された前記パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記励起光源（１２０；３２０）によって励起光を提供するステップとを、前記サーマルサイクラーに実行させる、機械可読媒体。

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