JP2016518861A - 生物学的試料用のケース及びケース保持器、ならびに対応する使用方法 - Google Patents

Abstract

複数の生物学的試料を処理するためのシステムは、支持部及び温度制御器を収容する。支持部は、内部室及び内部室内に位置する基板を含むケースを保持するように構成され、基板は、１つ以上の生物学的試料を包含する複数の隔離された反応部位を包含する。温度制御器は、１つ以上の生物学的試料に対するアッセイまたは反応中に、支持部、ケース、または１つ以上の生物学的試料のうちの少なくとも１つの温度を維持または制御するように構成される。支持部はまた、アッセイまたは反応中に、基板の表面のうちの少なくとも１つを水平面に対して正の角度で維持するように構成される。【選択図】図３１

Description

発明の背景
本発明は、概して、１つ以上の生物学的試料を観察、試験、及び／または分析するためのシステム、装置、及び方法に関し、より具体的には、生物学的試料のアレイを観察、試験、及び／または分析するためのシステム、装置、及び方法に関する。

背景技術
生物学的及び生化学的反応のためのシステムは、リアルタイムで、及び実行後または終点分析中に、そのような反応を監視、測定、及び／または分析するために使用されている。そのようなシステムは、進行を監視し、定量的データを提供するために、配列決定、遺伝子型決定、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、及び他の生化学的反応において一般に使用される光学読み取り機を含み得る。例えば、光学励起ビームは、ハイブリダイゼーションプローブまたは分子ビーコンを照射して、標的遺伝子または他のヌクレオチド配列の量を示す蛍光信号を提供するために、リアルタイムＰＣＲ（ｑＰＣＲ）反応において使用され得る。更に、終点光学読み取り機は、デジタルＰＣＲ（ｄＰＣＲ）分析などのために、反応が完了した後にデータを提供するために使用され得る。１つのテストまたは実験につきより多くの数の反応を提供する需要の高まりは、これまでよりも多い数の反応を同時に行うことのできる機器をもたらしている。

１つの試験または実験における試料部位の数の増加は、これまでよりも小さい試料体積を提供するマイクロタイタープレート及び他の試料形式につながっている。更に、デジタルＰＣＲ（ｄＰＣＲ）などの技術は、多数の試験試料の全てまたは大部分に０または１つの標的ヌクレオチド配列を含有するより小さい試料体積に対する需要を高めている。高密度の試料形式において信頼できるデータを提供するシステム及び試料形式の必要性が存在する。

本発明の実施形態は、添付の図面と併せて閲読されるとき、以下の詳細な記載からより良く理解され得る。そのような実施形態は、図示的な目的のみであり、本発明の新規の明白ではない態様を描写する。図面は、以下の図を含む。

本発明の実施形態に従う、複数の生物学的試料を処理するためのシステムである。 複数の貫通孔を備える、本発明の一実施形態に従う試料保持器である。 図２に示す試料保持器を収容する、本発明の一実施形態に従うケースの斜視図である。 図２に示す試料保持器を収容する、本発明の一実施形態に従うケースの土台の斜視図である。 土台とカバーとの間に配置される試料保持器を示す、本発明の一実施形態に従うケースの断面図である。 試料保持器を有しない、図４に示す土台の斜視図である。 図６に示す土台の上面図である。 図６に示す土台の底面図である。 本発明の一実施形態に従うカバーの底部の斜視図である。 図９に示すカバーの上部の斜視図である。 図９に示すカバーの底面図である。 図１１Ａに示すカバーの部分の断面図である。 図１１Ａに示すカバーの部分の断面図である。 図１１Ａに示すカバーの部分の断面図である。 図１２Ａ〜１２Ｃは、本発明の一実施形態に従うプラグ組立体の斜視図である。 図１２Ｃに示すプラグ組立体の付属品を示す、本発明の一実施形態に従うケースの斜視図である。 本発明の一実施形態に従う、図５に示すケースを収容するキャリアの上部の斜視図である。 図１４に示し、かつ図４に示す土台及び試料保持器のうちの４つを収容するキャリアの上面図である。 本発明に従う方法のフローチャートである。 本発明の別の実施形態に従うケースの展開された斜視図である。 図１７に示すケースの斜視図である。 図１７に示すケースの正面図である。 土台に取り付けた試料プレートを示す、図１７に示すケースの土台の正面図である。 試料プレートを有しない、図２０に示す土台の正面図である。 図２１に示す土台の断面図である。 本発明の一実施形態に従うケースの斜視図である。 図２３に示すケースの正面図である。 図２３に示す土台の断面図である。 試料プレートを有しない、図２３のケース内に示す土台の斜視図である。 試料プレート及び追加の密封部を有する、図２６のケース内に示す土台の斜視図である。 図２３のケース内に示すカバーの正面斜視図である。 カバーの内部表面を示す、図２３のケース内に示すカバーの斜視図である。 本発明の実施形態に従うケースと併せて使用される光学読み取り機の概略図である。 本発明の実施形態に従う、複数の生物学的試料を処理するためのシステム９００の要素のうちの少なくともいくつかを示す。 本発明の実施形態に従う、複数の生物学的試料を処理するためのシステム９００の要素のうちの少なくともいくつかを示す。

本発明の実施形態は、概して、多数の小さな試料または溶液の生物学的反応を監視及び測定するための装置、機器、システム、及び方法を対象とする。実施形態は、アレル特異的ＰＣＲ、不斉ＰＣＲ、連結媒介ＰＣＲ、多重ＰＣＲ、ネステッドＰＣＲ、リアルタイムＰＣＲ（ｑＰＣＲ）、ゲノムウォーキング、架橋ＰＣＲ、デジタルＰＣＲ（ｄＰＣＲ）などを含み得るが、これらに限定されないポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）プロセスまたはプロトコルの使用を含む。

本発明の実施形態に従う装置、機器、システム、及び方法は、多数の試料または溶液が処理されるあらゆるＰＣＲプロセスまたはプロトコルに適用可能である一方で、本発明の実施形態は特にｄＰＣＲにとってより好適である。ｄＰＣＲにおいて、比較的少ない数の標的ポリヌクレオチドまたはヌクレオチド配列を含有する溶液は、多数の非常に小さな試験試料または体積に細分割され、これらの試料または体積のうちの大部分は、標的ヌクレオチド配列の１つの分子を含有するか、またはいずれの標的ヌクレオチド配列も含有しないようになる。試料がＰＣＲプロトコル、手順、または実験において後続して熱サイクルされるとき、標的ヌクレオチド配列を含有する試料は大いに増幅され、正の検出信号を生成する一方で、標的ヌクレオチド配列を含有しない試料は増幅されず、検出信号または所定の閾値未満の信号を生成しない。ポアソン統計を使用して、原溶液中の標的ヌクレオチド配列の数は、正の検出信号を生成する試料の数に相関付けられ得る。いくつかの実施形態において、ｑＰＣＲ及びｄＰＣＲプロセスまたはプロトコルの両方は、同一の装置、機器、システム、及び方法を使用して行われる。

様々な実施形態において、本明細書に記載される装置、機器、システム、及び方法は、対象の生物学的構成要素を包含する試料または溶液中に包含される、対象の生物学的構成要素の１つ以上の型を検出するために使用され得る。これらの対象の生物学的構成要素は、ＤＮＡ配列（無細胞ＤＮＡを含む）、ＲＮＡ配列、遺伝子、オリゴヌクレオチド、分子、タンパク質、生物マーカー、細胞（例えば、循環性腫瘍細胞）、または任意の他の好適な標的生体分子を含むが、これらに限定されない任意の好適な生物学的標的であり得る。様々な実施形態において、そのような生物学的構成要素は、胎児診断、多重ｄＰＣＲ、ウイルス検出及び定量化基準、遺伝子型決定、配列決定確認、突然変異検出、遺伝子組み換え体の検出、希アレル検出、及びコピー数変動などの用途における様々なＰＣＲ方法及びシステムと併せて使用され得る。

本発明の実施形態に従うと、生物学的標的を包含する試料または溶液は、小さな試料体積または反応体積中に含まれ得る。本明細書に開示される本発明の実施形態のための試料または溶液は、一般的に、基板材料内に位置する貫通孔内に包含されるものとして説明されるが、基板内に形成されるウェルまたは湾入部内に位置する反応体積、表面基板上に分布する溶液の点、あるいはミクロ流体システムの試験部位または体積中、もしくは小さなビーズまたは球内に位置する試料または溶液などの、他の型の反応室または形式を含む、他の形態の試料または反応部位が使用されてもよい。

本発明の実施形態に従うｄＰＣＲプロトコル、手順、プロセス、または実験を行うために、初期試料または溶液は、それぞれが簡素で対費用効果の高い方法で、数ナノリットル、約１ナノリットル、または１ナノリットル未満（例えば、数十または数百ピコリットル、あるいはそれ未満）の体積を有する、数万、数十万、または百万の反応部位または領域にさえ分割され得る。標的ヌクレオチド配列の数は非常に少なくあり得るため、そのような場合において、初期溶液の内容全体が説明され、処理される試料体積または室のうちの１つの中に含有されることもまた重要であり得る。例えば、いくつかの標的ヌクレオチドのみが初期溶液中に存在する場合、これらの標的ヌクレオチドのうちの多くまたは全ては、反応部位または領域のうちの１つの中への装填に成功していない小さな残留流体体積中に潜在的に含有され得る。したがって、初期溶液の効率的な移動は、希アレルまたは標的ヌクレオチドの計数における計算違いの可能性、あるいは、より悪くは、これらの標的が指定された反応部位または領域のうちの１つの中に分布されたために、希アレルまたは標的ヌクレオチドを全く失ってしまう可能性を低減するのに役立つ。したがって、本発明の実施形態は、全て、または本質的に全ての試料または溶液が、所定の反応部位のうちの１つの中に包含されることにつながる方法で、初期試料溶液を、多数の反応部位または領域、あるいは貫通孔内に効率的に分布及び装填するために使用され得る。

図１を参照すると、生物学的分析のためのシステム１００は、試料保持器、基板、または複数の生物学的試料を保持するように構成されるプレート１０２を備える。特定の実施形態において、システム１００は、試料保持器１０２を保定する、位置付ける、または支持するためのキャリア、支持部、または支持枠１０４と、試料保持器１０２を受け入れるための土台またはマウント１０３と、生物学的試料の１つ以上の生物学的プロセスを監視及び／または測定するための光学システム１０６と、生物学的試料及び／または試料保持器１０２の熱環境を維持及び／またはサイクルするための熱制御器１０８と、生物学的試料及び／または試料保持器１０２の周囲または内部の環境の制御のために試料保持器の上に配置される加熱蓋１０９と、生物学的試料内で発生する１つ以上の生物学的プロセスを制御、監視、及び／または測定するための関連する電子メモリ及びアルゴリズムを有する１つ以上の電子プロセッサ１１０と、のうちのいずれかまたは全てを更に備え得る。様々な実施形態において、システム１００は、キャリア１０４、土台１０３、光学システム１０６、熱制御器１０８、加熱蓋１０９、及び／または１つ以上の電子プロセッサ１１０のうちのいくつかまたは全ての組み合わせを含む機器を備える。

特定の実施形態において、システム１００及び試料保持器１０２は、複数の生物学的試料に対してリアルタイムＰＣＲプロセスを実行するために好適である。他の実施形態において、システム１００及び試料保持器１０２は、配列決定または遺伝子型決定測定などの、他の生物学的または生化学的プロセスを実行するために好適である。図示される実施形態において、光学システム１０６は、試料保持器１０２及び関連する生物学的試料を照射するための励起システム１１２、ならびに、例えば、生物学的試料内に存在し、励起ビームに応答する１つ以上の蛍光色素またはプローブ分子によって生成される蛍光信号などによる、生物学的試料からの発光を受け入れるための発光光学システム１１４を備える。励起光学システム１１２は、励起源１１８、レンズ１２０、１２２、１２４、及びビームスプリッタ１２８を備える。励起光学システム１１２はまた、生物学的試料によって受け入れられる光の波長範囲を限定するための１つ以上の光学フィルタ１３０を備え得る。発光光学システム１１４は、光学感知器１３２、レンズ１２４、１３４、及びビームスプリッタ１２８を備える。発光光学システム１１４はまた、光学感知器１３２によって受け入れられる光の波長範囲を限定するための１つ以上の光学フィルタ１３８を備え得る。更に、光学システム１０６は、例えば、生物学的試料の処理中の望まれない熱または光学効果を低減または排除するために、システム１００の部分を隔離するように構成される１つ以上の窓１４０を備え得る。

特定の実施形態において、試料保持器１０２は、例えば、生物学的試料の蒸発を低減または防止するために密封され得る、収納部、筐体、またはケース１５０内に配置される。特定の実施形態において、１つ以上の試料保持器１０２または試料ケース１５０は、システム１００内の試料保持器１０２を整列化及び／または運搬するように構成されるキャリア１０４によって保定、位置付け、及び／または支持される。

図２を参照すると、試料保持器１０２は、１つまたは両方の表面上に配置される、対向する表面及び複数の反応領域、ウェル、またはバイアル１５４を備える基板を含み得る。図２に図示される実施形態において、反応領域１５４は、試料保持器１０２の対向する表面間に配置される複数の貫通孔を備える。特定の実施形態において、貫通孔１５４は、二次元のアレイに沿って互いから均等に離間配置される。あるいは、貫通孔１５４は、例えば、試料の異なる群の貫通孔内への装填を促進するために、複数のサブアレイ１５８内に群化され得る。例えば、図２に示される図示される実施形態において、試料保持器１０２は、各サブアレイが８×８の個々の貫通孔１５４を含み、試料保持器１０２上に合計３０７２の貫通孔１５４を含む、４×１２のサブアレイを備える。貫通孔１５４は、図２の拡大図に図示されるように、生物学的試料及び／または参照色素を包含する液体が、表面張力または毛管力によって貫通孔１５４内に保持されるように寸法取りされ得る。この効果は、貫通孔１５４の壁を親水性コーティングでコーティングすることによって増強され得る。特定の実施形態において、試料保持器１０２の外部表面は、様々な貫通孔１５４内に位置する試料間の相互汚染または混合を低減または排除するように構成される、疎水性材料またはコーティングを含む。生物学的試料を支持するための貫通孔配置の様々な態様及び利点は、米国特許第ＵＳＰＮ６，３０６，５７８号、米国特許第ＵＳＰＮ６，８９３，８７７号、米国特許第ＵＳＰＮ７，６８２，５６５号において更に開示され、これらの特許のそれぞれの全内容の全体が、本明細書に完全に説明されるかのように、全ての目的のためにこれにより参照によって組み込まれる。

特定の実施形態において、試料保持器１０２などの試料保持器の初期試料または溶液は、それぞれが、例えば、数ナノリットル、約１ナノリットル、または１ナノリットル未満（例えば、数十または数百ピコリットル、あるいはそれ未満）の体積を有する、１００分の１、１０００分の１、１万分の１、１０万分の１、あるいは１００万分の１の反応部位または領域にさえ分割され得る。

図２に示される図示される実施形態において、試料保持器１０２は矩形を有するが、試料保持器１０２は方形または円形などの他の形を有し得る。特定の実施形態において、試料保持器１０２は、方形、かつ１５ミリメートル×１５ミリメートルの全体寸法を有する。そのような実施形態において、試料保持器１０２は、１３ミリメートル×１３ミリメートルの寸法を有する有効区域、領域、または帯域を有し得る。本明細書で使用される場合、用語「有効区域」、「有効領域」、または「有効帯域」は、反応領域、貫通孔、または溶液体積がその上に包含される、または分布する、試料保持器１０２などの試料保持器の表面区域、表面領域、または表面帯域を意味する。特定の実施形態において、試料保持器１０２の有効区域は、１４ミリメートル×１４ミリメートル以上、例えば、１５ミリメートル×１５ミリメートルの基板寸法に増大され得る。

図示される図２の実施形態において、貫通孔１５４は、３２０マイクロメートルの特性直径、及び隣接する貫通孔間に５００マイクロメートルのピッチを有し得る。他の実施形態において、貫通孔１５４は、７５マイクロメートルの特性直径を有し、隣接する貫通孔間に１２５マイクロメートルのピッチを有する。更に他の実施形態において、貫通孔１５４は、７５マイクロメートル以下の特性直径、例えば、６０マイクロメートル以下または５０マイクロメートル以下の特性直径を有する。他の実施形態において、貫通孔１５４は、２０マイクロメートル以下、１０マイクロメートル以下、または１マイクロメートル以下の特性直径を有する。貫通孔間のピッチは、１２５マイクロメートル以下、例えば、１００マイクロメートル以下、３０マイクロメートル以下、または１０マイクロメートル以下であり得る。

特定の実施形態において、試料保持器１０２は、試料保持器１０２の対向する表面間に、３００マイクロメートルである、または約３００マイクロメートルである厚さを有する基板を備え、各貫通孔１５４は、約１ナノリットル、３３ナノリットル、または１．３ナノリットル〜３３ナノリットルの間の体積を有し得る。あるいは、各貫通孔１５４の体積は、例えば、貫通孔１５４の直径及び／または試料保持器１０２基板の厚さを減少させることによって、１ナノリットル以下であり得る。例えば、各貫通孔１５４は、１ナノリットル以下、１００ピコリットル以下、３０ピコリットル以下、または１０ピコリットル以下の体積を有し得る。他の実施形態において、各貫通孔１５４のうちのいくつかまたは全ての体積は、１ナノリットル〜２０ナノリットルの範囲内にある。特定の実施形態において、試料保持器１０２は、同時係属中の米国特許出願番号第６１／６１２，０８７号、ＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０３２００２号、米国仮出願番号第６１／７２３，７５９号、またはＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０３２００２号に記載される基板に類似するまたは等しい基板を備え、これらの出願のうちのそれぞれは、その全体が本明細書に参照によって組み込まれる。例えば、貫通孔１５４は、六角形を有し得る、または六角形パターンに配置される。更に、貫通孔１５４のアレイは、米国仮出願番号第６１／７２３，７５９号またはＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０３２００２号において説明されるように、孔パターンにおいて脱落を有するように配置され得る。

特定の実施形態において、貫通孔１５４の密度は、１平方ミリメートル当たり少なくとも１００の貫通孔である。より高い密度もまた期待される。例えば、貫通孔１５４の密度は、１平方ミリメートル当たり１５０以上の貫通孔、１平方ミリメートル当たり２００以上の貫通孔、１平方ミリメートル当たり５００以上の貫通孔、１平方ミリメートル当たり１，０００以上の貫通孔、または１平方ミリメートル当たり１０，０００以上の貫通孔であり得る。

有利なことに、有効区域を有する全ての貫通孔１５４は、光学システムによって同時に撮像及び分析され得る。特定の実施形態において、有効区域は１２，０００を超える貫通孔１５４を含む。他の実施形態において、有効区域は、少なくとも２０，０００、少なくとも３０，０００、少なくとも１００，０００、少なくとも１，０００，０００の貫通孔、または少なくとも１０，０００，０００の貫通孔を備える。

特定の実施形態において、貫通孔１５４は、第１の特性直径、厚さ、または体積を特徴とする第１の複数の貫通孔、及び第１の特性直径、厚さ、または体積とは異なる第２の特性直径、厚さ、または体積を特徴とする第２の複数の貫通孔を備える。貫通孔サイズまたは寸法におけるそのような変動は、例えば、異なる濃度を有し得る２つ以上の異なるヌクレオチド配列を同時に分析するために使用され得る。更に、またはあるいは、単一の基板１０２上の貫通孔１５４のサイズにおける変動は、プロセスまたは実験の動的範囲を増大させるために使用され得る。例えば、試料保持器１０２は貫通孔１５４の２つ以上のサブアレイを含み得、各群は、他の群または残りの群（複数可）の貫通孔１５４の直径または厚さとは異なる直径または厚さを特徴とする。各群は、標的ポリヌクレオチドの計数の異なる動的範囲を提供するようなサイズに作製され得る。サブアレイは、基板１０２の異なる部分上に位置し得る、または２つ以上のサブアレイが、試料保持器１０２の全有効区域の上に、または試料保持器１０２の有効区域の共通部分上に延在するように散在し得る。

特定の実施形態において、貫通孔１５４のうちの少なくともいくつかは、それらの壁の全てまたは一部分にわたって漸減または面取りされる。面取り及び／または漸減された貫通孔の使用は、溶液部位間または試験試料間の最小空間の光学的制限を超過せずに、隣接する貫通孔１５４間の平均距離または合計区域を低減することが発見されている。これは、装填プロセス中に基板１０２の表面上に取り残される液体溶液の量の低減につながる。したがって、光学システムのための隣接する溶液部位間または試験試料間により大きい効果的な空間を依然維持しながら、より高い装填効率が得られ得る。

図２に示される図示される実施形態において、試料保持器１０２はまた、そこから個々の保持器１０２に対する情報が引き出され得る、または確認され得る、英数字１６０、バーコード１６２、または他の記号的表示を備え得る。そのような情報は、貫通孔１５４のうちのいくつかまたは全てとともに包含される試薬、及び／または試料保持器１０２を使用するときに従うプロトコルを含むが、これらに限定されない。特定の実施形態において、発光光学システム１１４は、光学感知器１３２が文字１６０及び／またはバーコード１６２を読み取るために使用され得るように構成される。更に、発光光学システム１１４は、単一枠内に、貫通孔１５４、及び英数字１６０またはバーコード１６２のうちのいずれかまたは両方を含む試料保持器１０２の部分を含む画像を提供するように構成され得る。いくつかの実施形態において、発光光学システム１１４は、単一枠内に、各試料保持器１０２の貫通孔１５４、及び英数字１６０またはバーコード１６２のうちのいずれかまたは両方を含む２つ以上の試料保持器１０２同一の試料保持器１０２の部分を含む画像を提供するように構成される。

図３を参照すると、特定の実施形態において、ケース１５０は、生物学的試料を外部環境から少なくとも部分的に隔離または分離するように、上部表面１６８を有する土台１６４、及び土台１６４の上部表面１６８を密封可能に係合して、試料プレート１０２を収容するための収納部を形成するカバー１７０を備える。ケース１５０はまた、任意で土台１６４とカバー１７０との間に位置するガスケットまたは密封部１７１を備え得る。図４〜８を更に参照すると、土台１６４は、図５に図示されるように、試料プレート１０２を完全に空洞１７６内部に、かつ完全に上部表面１６８及びカバー１７０の下に含むために十分な深度を有する空洞、室、内部室、または収納部１７６をカバー１７０とともに形成する、底部表面１７２及び側壁１７４を備える。土台１６４は、カバー１７０が土台１６４に取り付けられた後に流体を空洞１７６内に注入するための、１つ以上の充填口１７８を更に備え得る。底部表面１７２は、完全にまたは概して平坦な表面を含む。あるいは、底部表面１７２は１つ以上の湾入部１８０を含み得る。例えば、図５に図示される実施形態において、湾入部１８０は、充填口１７８の近位に位置し、ピペットまたは類似する装置を使用して空洞１７６に液体が充填されるにつれて、流体が進入し、空気が退出することを可能にする拡大した作業体積を提供するように構成される。

特定の実施形態において、有利に密封するが、より親水性である生物学的試料と混合しない、性質上疎水性である密封流体または液体が、密封されたケース１５０に充填口１７８を通して注入される。ケース１５０内へのそのような密封流体または液体の使用は、貫通孔１５４内の生物学的試料を更に密封し、高温（例えば、９０〜１００℃の上温度）での熱サイクル中の生物学的試料の蒸発を低減するために使用され得る。好適な密封流体は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙによって商業的に販売されるＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標）、例えば、ペルフルオロヘキサン（Ｃ_６Ｆ_１４）を含むが、これに限定されない。

土台１６４はまた、底部表面１７２の上及び／またはそれと一体化して位置する、複数の突起、タブ、杭部位、または支持パッド１８２を備え得る。支持パッド１８２は、試料保持器１０２に係合及び固定するように構成され得る。あるいは、支持パッド１８２のうちのいくつかは、例えば、試料保持器１０２の歪みまたは屈曲を低減または防止するために、試料保持器１０２をその長さに沿って単純に接触または支持するように構成され得る。支持パッド１８２は、試料保持器１０２の底部表面と土台１６４の底部表面１７２との間の所定の空間を維持するように更に構成され得る。支持パッド１８２の数は、支持パッド１８２のうちのいくつかまたは全てによって係合されるときの、試料保持器１０２の所定の平坦さを維持するように選択される。特定の実施形態において、支持パッド１８２のうちのいくつかは、残りの支持パッド１８２がプレート１０２の底部面に沿ってのみ試料プレート１０２に接触するように構成されながら、試料プレート１０２を側方方向（例えば、底部表面１７２に平行な平面に沿って）に係合する。他の実施形態において、試料プレート１０２は、支持パッド１８２の材料のうちのいくつかを側方方向に置換するための支持パッド１８２のうちの少なくともいくつかによって、用具または固定具の使用を通して係合される。他の実施形態において、プレート１０２と支持パッド１８２のうちの少なくともいくつかの間の係合は、試料プレート１０２と支持パッド１８２との間に配置される接着材、エポキシ、または溶接材料の使用によって提供される。

特定の実施形態において、複数の支持パッド１８２に加えて、またはそれの代わりに、土台１６４は、試料保持器１０２の周辺部分を受け入れるように構成される１つ以上の横棒を備え得る。例えば、横棒の対は、反対側の側壁１７４に沿って配置され得る。横棒は、各側壁１７４の全長に沿って配置され得る。あるいは、横棒は、各側壁１７４の一部分のみに沿って配置され得る。更に、１つ以上の支持パッド１８２は、反対側の側壁１７４に沿って、及び／または土台１６４の他の壁１７４に沿って含まれ得る。

土台１６４は、比較的高い熱伝導率及び／または高い熱拡散率を有する材料、例えば、少なくとも５０〜２００Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１の熱伝導率、及び／または少なくとも約８×１０^−５ｍ^２・ｓ^−１の熱拡散率を有する材料から作製され得る。好適な材料は、アルミニウム、銅、銀、または金などの金属材料、あるいは黒鉛などの半金属を含むが、これらに限定されない。そのような金属の使用は、均一な温度（低熱不均一性またはＴＮＵ）、または土台１６４の所定の温度プロファイル底部表面１７２の提供を援助し、今度はそれが試料保持器１０２にわたって均一な、または所定の温度プロファイルを提供する。

特定の実施形態において、試料保持器１０２にわたる低ＴＮＵまたは所定の温度プロファイルの提供は、試料保持器１０２の全範囲にわたる、底部表面１７２と試料保持器１０２との間の接触を同時に防止しながら、試料保持器１０２の底部表面を土台１６４の底部表面１７２の近くに位置付けることによって更に増強される。これらの条件を満たすために、特定の実施形態において、試料保持器１０２は、土台１６４の底部表面１７２から３００マイクロメートル未満の名目距離を配置される。他の実施形態において、名目距離は、２５０マイクロメートル未満、２００マイクロメートル未満、または１００マイクロメートル未満である。

ケースまたはパッド材料の熱伝導率が、生物学的試験試料の貫通孔１５４からの蒸発を低減するために使用される空洞１７６内の密封流体の熱伝導率よりもずっと高いとき、支持パッド１８２と試料保持器１０２との間の接触は、保持器上に熱点を生成し得る。例えば、上記に引用するＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標）ＦＣ−７０材料は、共通の金属についての２００Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１を超える熱伝導率と比較される、０．０７Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１の熱伝導率を有する。特定の実施形態において、熱点の問題は、支持パッド１８２が試料保持器１０２と低い全接触区域を有するように構成することによって解決される。

低い全接触区域は、少ない数の支持パッドを提供することによって、及び個々のパッドが試料保持器１０２と低い接触区域を有するように構成することによって達成され得る。支持パッド１８２の数の下限は、少ない量の試料保持器１０２の屈曲または内陥を維持するための設計制約によって影響される。図示される実施形態において、例えば、図６及び７に見られるように、支持パッド１８２のうちの少なくともいくつかは、支持パッド１８２が側壁１７４の近くで比較的広く、支持パッド１８２の先端に向かって幅が漸減するように、側方方向に漸減される。この様式において、支持パッド１８２の硬性が維持されながら、試料保持器１０２との接触区域は低レベルの熱点への熱移動を提供する、低レベルで維持される。

特定の実施形態において、試料保持器１０２は、例えば、試料装填中及び顧客またはエンドユーザによるシステム１００内での使用中の、人の試料保持器１０２との接触を低減または排除するために、顧客への発送前に土台１６４に固定されるか、または取り付けられる。そのような実施形態において、用具または特殊化された固定具は、少量のパッド材料が側方（例えば、底部表面１７２に平行な平面に沿って）に置換されるように利用され得、側方に置換された材料は、試料保持器１０２を固定、保持、または係止するのに十分な量であるが、試料保持器１０２の屈曲または歪みを排除するのに十分に小さい。あるいは、側方に置換された材料の量は、試料保持器１０２を固定、保持、または係止し、かつ所定のレベル以下で試料保持器１０２を屈曲または歪ませるのに十分な量である。

特定の実施形態において、土台１６４の外部表面は、システム１００内のケース１５０、試料保持器１０２、及び／または貫通孔１５４を登録及び整列化するための複数の登録機能１８４を含む。例えば、２つの登録機能１８４ａは、ケース１５０を試料保持器１０２の長い縁のうちの１つに対して垂直な軸に沿って整列化または登録するために使用される一方で、登録機能１８４ｂは、ケース１５０を試料保持器１０２の長い縁のうちの１つに対して平行な軸に沿って整列化または登録するために使用される。

図９〜１１を参照すると、カバー１７０は、外部表面１８８、及び土台１６４の上部表面１６８と相互作用する周縁部１９２を含む内部表面１９０を含む。カバー１７０の少なくとも一部分は、貫通孔１５４及びその中に包含される生物学的試料または参照試料への光学アクセスを提供するために、材料中に透明または比較的透明なを含む。カバー１７０は、生体適合性材料、またはカバー１７０が貫通孔１５４内に包含される生物学的試料から隔離される場合、別の材料から作製され得る。カバー１７０のための好適な材料は、ガラス、アクリル、スチレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、及びポリプロプレンを含むが、これらに限定されない。特定の実施形態において、材料は、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）を含む。特定の実施形態において、カバー１７０は、貫通孔１５４に、またはそこから向けられる光を調節するように構成されるレンズレットアレイまたは回折光学的要素（図示せず）を含み得る。カバー１７０は、それに取り付けられる密封部１７１で製作され得る。あるいは、密封部１７１は、カバー１７０から分離して顧客またはユーザに提供され、その後土台１６４による使用及び適用前に互いに取り付けられる。密封部１７１は、土台１６４及び／またはカバー１７０への接着のために少なくとも１つの表面上に接着性材料を含み得る。密封部１７０は、接着性材料上に配置され、使用前に除去される、除去可能な非粘着層１９４を任意で含み得る。

試料保持器１０２の反応領域１５４内に包含される試料は、様々な方法、アッセイ、またはプロトコルに従って処理され得る。特定の実施形態において、試料保持器１０２の反応領域１５４は、ＰＣＲアッセイまたはプロトコル中に熱サイクルされる。熱サイクルは、ｑＰＣＲ、ｄＰＣＲ、あるいは他の終点ＰＣＲアッセイまたはプロトコルを提供するために、機器１００の熱制御器１０８及び／または光学システム１０６を使用して提供され得る。更に、またはあるいは、熱サイクルは、外部の熱サイクラーを使用して提供され、後続して光学システム１０６などの光学読み取り機を使用して検視または分析される。試料保持器１０２の反応領域１５４内に包含される試料の熱サイクル中、ケース１５０の空洞１７６内に包含される密封流体中でガス抜けが発生し得る。そのような場合、例えば、摂氏６０℃〜摂氏９５℃または摂氏１００℃の温度範囲を超える熱サイクル中に密封流体の温度が増大するために、ガス抜けは、気泡の形成につながり得る。特定の実施形態において、内部表面１９０は、試料保持器１０２の空洞１７６内に包含される密封流体中のそのような気泡の形成を制御または管理する、表面プロファイル、形状、または輪郭２００を含む。そのようなプロファイルは、気泡が浮力のために液体培地の上部に向かって位置または移動する自然の傾向を有利に利用する。

特定の実施形態において、輪郭２００及び内部表面１９０は、中央帯域２１０、周辺帯域２１２、側帯域２１４、第１の末端帯域２２０、及び第２の末端帯域２２２を含む。各帯域は、更に部分化され得る。例えば、図１１に示す図示される実施形態において、第１の末端帯域２２０は、第１の区域２３０、第２の区域２３２、及び第３の区域２３４を含む。帯域２１０、２１２、２１４、２２０、２２２、及び区域２３０、２３２、２３４の形状及び位置を説明するにあたって、内部表面１９０上の位置が外部表面１８８の位置よりも正である座標系が採用される。

ケース１５０及び試料保持器１０２の他の構成要素とともに組み立てられるとき、中央帯域２１０は、光学監視または検査が望ましい、あるいは必要とされる、複数の貫通孔１５４、及び試料保持器１０２の任意の他の特徴の光学検査にとって好ましく好適であり、その上に好ましく位置する。例えば、中央帯域２１０はまた、英数字１６０及び／またはバーコード１６２が光学検査のために利用可能であるように、英数字１６０及び／またはバーコード１６２上に延在する。中央帯域２１０内の外部及び内部表面１８８、１９０は、光学的に平坦または互いに平行であり得る。あるいは、中央帯域２１０内の表面１８８、１９０は、例えば、表面間の複数の反射（この反射は光学感知器１３２によって受信されるデータ信号の画像品質を低減し得る）を低減または排除するために、光学的に平坦であり、かつ互いに対して小さなオフセット角度を有し得る。表面間のオフセット角度は、０．１度以上、かつシステム１００の撮像規格に応じて０．５度、１度、２度、または５度以下であり得る。いくつかの実施形態において、表面１８８、１９０のいずれかまたは両方は、試料保持器１０２の上部表面に対してオフセット角度、例えば、０．１度以上、かつシステム１００の撮像規格に応じて０．５度、１度、２度、または５度以下のオフセット角度を有し得る。

図１１に図示される実施形態において、トラフ２５０は、外部表面１８８に対する垂直線に沿った正の方向（ｚ軸）が外部表面１８８から内部表面１９０までの方向である、図９及び１１Ｂ〜１１Ｄに示す座標系の中央帯域２１０の完全に下にある底部表面を有する。したがって、外部表面１８８が内部表面１９０の上の状態でケース１５０がシステム１００内に設置されるとき、空洞内のあらゆる気泡は、中央帯域２１０の区域内よりもむしろトラフ２５０内に位置する傾向にある。特定の実施形態において、下から検視される（例えば、図１１Ａにおける視点から見られる）とき、トラフ２５０は、中央帯域２１０を囲むか、または収納するが、他の構成が可能である。

特定の実施形態において、中央帯域２１０のうちの少なくとも一部分は最小値、座標、または深度２４０に配置され、トラフ２５０のうちの少なくとも一部分は最大値、座標、または深度２４２に配置される。図示される実施形態において、帯域２１２、２１４、２２２は、チャネル、カネル、またはトラフ２５０を形成する。トラフ２５０は、トラフ全体に沿って一定の深度を有し得る。あるいは、例えば、図１１に示すように、トラフ２５０は深度の異なる底部表面プロファイルを有し得る。例えば、帯域２２０の区域２３０及び２３４は最小深度２４０に等しい深度を有する一方で、トラフ２５０の残りの帯域及び区域は最小深度よりも小さい深度を有する。そのような実施形態において、空洞１７６内のいかなるガスまたは気泡も、内部表面１９０の他の帯域よりもむしろ区域２３０、２２４内に位置する傾向にある。図１１Ａに見られるように、例えば、第１の末端帯域２２０に、それがその後内部表面１９０の望まれない部分内に溢流し得る、ガスまたは気泡が充填されるのを防止するために、空洞１７６を充填する密封流体内の気泡またはガスの回収のための、拡大した区域を更に提供するために、末端帯域２２０はまた、トラフ２５０の他の部分よりも一般的に広くあり得る。更に、第１の末端帯域２２０の拡大は、期待される体積の気泡または捕捉されたガスを回収するために十分に大きい体積をもまた提供しながら、ケース１５０の比較的小さな全体のサイズを維持するように有利に構成され得る。ケース１５０のサイズを比較的小さく保つことを援助するために、中央帯域２１０は、試料保持器１０２の全幅上に延在しない、英数字１６０への良質の光学アクセスを提供する、タブ付けされた部分２５２を含む。したがって、第１の末端帯域２２０の区域２３０、２３４は、トラフ２５０の他の部分と比較して拡大した幅または体積を有する一方で、区域２３２はより小さく、トラフ２５０の他の部分の幅に等しいか、またはほぼ等しくあり得る。

特定の実施形態において、第１の末端帯域２２０は、その全長上に一定の深度または実質的に一定の深度を有し得る。あるいは、図１１Ａ及び１１Ｂに示す図示される実施形態におけるように、第１の末端帯域２２０の区域２３０、２３４は、区域２３２によって分離され得、区域２３２は、区域２３０、２３４のいずれかよりも小さい深度を有する。区域２３０、２３４は同一の深度を有し得るか、または区域２３０、２３４のうちの一方は他方よりも小さい深度を有し得るが、そのような実施形態において、区域２３２は区域２３０、２３４の深度よりも小さい深度を有する。区域２３２の深度は、一定または可変であり得る。例えば、区域２３２は、区域２３０、２３４のうちの１つに向かって傾斜する、または図１１Ｂに図示するように、区域２３０、２３４の両方に向かって傾斜するプロファイルを有し得る。第２の末端帯域２２２は、一定深度を有し得るか、または側帯域２１４のうちの１つに向かって変化または傾斜する深度を有し得る。あるいは、第２の末端帯域は、図１１Ｄに図示するように、側帯域２３４の両方に向かって傾斜するプロファイルを有し得る。側帯域２１４の両方は、互いに比較して同一または異なる深度プロファイルを有し得る。図示される実施形態において、側帯域２１４の両方の深度は、第１の末端帯域２２０の最大深度より小さい。各側帯域２１４のうちの全てまたは一部分は、それによって形成されるチャネルに沿って変化または傾斜する深度を有し得る。例えば、１つまたは両方の側帯域は、第２の末端帯域２２２での、またはその近くでの最小深度値から傾斜し得、それは第１の末端帯域２２０での、またはその近くでの最大深度まで増大する。

いくつかの状況下で、ケース１５０の空洞１７６内に包含される密封流体中の気泡の形成は、ケース１５０の底部表面１７２に沿って位置する１つ以上の核形成部位で熱サイクル中、例えば、ＰＣＲ、ｑＰＣＲ、またはｄＰＣＲ手順、アッセイ、またはプロトコル中に発生し得る。例えば、熱サイクル中、システム１００は、熱制御器とケース１５０との間の熱を、ケース１５０の底部表面１７２を通して移動するように構成され得る。そのような状況下で、熱サイクル中に表面の温度が増大するにつれて、気泡は核形成部位からサイズにおいて成長し得る。気泡は、それが試料保持器１０２の底部表面に接触して、反応領域または貫通孔１５４のうちの１つ以上の底部に対する圧力を生成する程度にまで成長し得る。反応領域または貫通孔１５４の底部に対する圧力は、反応領域または貫通孔１５４内に包含される試料流体のうちのいくらかまたは全てを、加圧された反応領域または貫通孔の上部から押し出すのに十分であり得ることが発見されている。加圧された貫通孔から押し出された試料流体が、試料保持器１０２の上部表面を超えて１つ以上の隣接する反応領域または貫通孔１５４に移動または「架橋」し得ることが更に発見されている。試料流体のこの移動は、隣接する反応領域または貫通孔１５４内の試料流体の汚染につながり得る。この問題の発見は、この試料流体汚染の源を軽減または排除するための、様々な構造及び方法の実装につながっている。本明細書で使用される場合、用語「架橋」は、試料保持器の１つの反応領域、ウェル、または貫通孔から試料保持器の別の反応領域、ウェル、または貫通孔へと液体試料を移動することを意味する。

特定の実施形態において、ケース１５０の底部表面１７２は、隣接する反応領域１５４間の試料流体の移動を低減または排除するために、例えば、ケース１５０の底部表面１７２に沿った気泡の生成または発生を排除または低減することによって、研磨、コーティング、及び／または他の方法で処理され得る。いくつかの実施形態において、底部表面１７２のそのような処理は、所定の値未満の表面粗度を提供する。表面粗度を所定の値未満に維持することによって、底部表面１７２に沿った核形成部位の発生は、低減または排除され得、したがって底部表面１７２に沿った気泡の発生を低減または排除する、及び／または反応領域または貫通孔１５４の接触または加圧を防止する程度に、そのような気泡のサイズを低減する。他の実施形態において、ケース１５０の底部表面１７２と試料保持器１０２の底部表面との間の空間は、底部表面１７２に沿って形成される気泡のサイズを低減する、及び／または反応領域または通孔１５４の接触または加圧を防止または低減するように選択され得る。

特定の実施形態において、試料保持器１０２、底部表面１７２、及び／またはケース１５０の水平面からの角度は、反応領域または貫通孔１５４間の試料溶液の移動を防止または低減するように選択され得ることが発見されている。本明細書で使用される場合、用語「水平な」は、地球の水平線に対して平行であることを意味する。そのような実施形態において、ケース１５０の空洞１７６内に包含される密封流体中の気泡の浮力は、底部表面１７２に沿って、またはその近くに位置する気泡を初期位置または核形成部位から移動させた。この移動は、１つ以上の気泡をケース１５０または空洞１７６のうちの１つの末端に向かって、及び／または反応領域または貫通孔１５４のうちのいずれの下にもないその領域内に移動させ得る。したがって、流体中での気泡浮力の使用は、反応領域または貫通孔１５４間の試料溶液の移動または架橋を低減または排除する予想外の結果を生成し、今度はそれが反応領域または貫通孔１５４間の相互汚染試料溶液を低減または排除する。図１２及び１３を参照すると、特定の実施形態において、ケース１５０は、プラグ３０２、及びプラグ３０２に脱離可能に連係または結合されるプラグドライバ３０４を備えるプラグ組立体３００を含む。プラグドライバ３０４は、ケース１５０の充填口１７８を密封または塞栓するための手段として、駆動力またはトルクをプラグ３０２に適用するために使用される。より小型のユニットを提供する手段として、特定の実施形態において、充填口１７８内への挿入後にプラグドライバ３０４をプラグ３０２から分離することが望ましい。駆動力またはトルクの適用を促進するために、プラグドライバ３０４は、例えば、駆動力またはトルクの直接手での適用を可能にするための、こぶのある近位末端３０６を含み得る。更に、またはあるいは、プラグドライバ３０４の近位末端は、用具または固定具が所望の駆動力またはトルクを提供するために適用されることを可能にする構成を含み得る。

図１２Ｃに図示するように、プラグドライバ３０４は、エポキシ３０８を使用してプラグ３０２に連係されるか、または取り付けられる。あるいは、プラグドライバ３０４のプラグ３０２への連係または取り付けは、膠または他の型の接着剤、はんだ結合、溶接結合などを使用して提供され得る。プラグ３０２は、第１のパターン３２２を有する近位末端３１２を含む一方で、プラグドライバ３０４は、第２のパターンまたは形態３２４を有する遠位末端３１４を含む。第１及び第２のパターン３２２、３２４は、パターンが結合されることを可能にする方法、ケース１５０の充填口１７８を塞栓または密封するために、プラグ３０２を駆動するために力またはトルクがプラグドライバ３０４に適用されることを可能にする方法で互いを補完する。図示される実施形態において、第１のパターン３２２はＰｈｉｌｌｉｐｓ頭部ねじの形態を有する一方で、第２のパターン３２４は、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ頭部ねじドライバの先端部分の形態を有する。あるいは、第１のパターン３２２は、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ頭部ねじドライバの先端部分の形態を有し得る一方で、第２のパターン３２４は、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ頭部ねじの形態を有し得る。スロット、ソケット、六角ソケット、一方向ねじ頭部、スパナ頭部、Ｔｒｏｘなどを含むが、これらに限定されない他の型の標準ボルトまたはねじ頭部パターンが、代替的に使用され得る。あるいは、パターン３２２、３２４は、カスタムパターン及びその補完物であり得る。

特定の実施形態において、プラグドライバ３０４とプラグ３０２との間の結合は、ケース１５０の充填口１７８を塞栓または密封するために十分である駆動力またはトルクが、プラグドライバ３０４に適用され得るように十分に強力である。一般的に、プラグドライバ３０４とプラグ３０２との間の結合は、駆動力またはトルクが、結合及び／またはパターン３２２、３２４を破壊または破損しないように十分に強力である。これらの特性に加えて、プラグドライバ３０４とプラグ３０２との間の結合は、駆動力またはトルクを使用して充填口１７８に生成される密封を妨害または破損しない様式で、プラグドライバ３０４とプラグ３０２との間の結合を破壊、分離、または脱連係する、分離または破壊力またはトルクが適用され得るように、十分弱い。特定の実施形態において、分離力またはトルクは、駆動力またはトルクよりもわずかにだけ大きい。例えば、分離力またはトルクは、駆動力またはトルクの１２０％以下、駆動力またはトルクの１５０％以下、駆動力またはトルクの２００％以下、あるいは駆動力またはトルクの４００％以下であり得る。特定の実施形態において、分離力またはトルクは、駆動力またはトルクとは異なる種類のもの、または異なる方向である。例えば、図示される実施形態において、プラグ３０２は、駆動トルクを使用して、プラグ３０２及びプラグドライバ３０４の両方を通過する伸長する軸の周りに充填口１７８内にねじ付けされるねじ状遠位末端を含む。プラグ３０２が充填口１７８内に固定されると、分離トルクが異なる軸、例えば、伸長する軸に対して垂直な軸の周りに適用され得る。あるいは、または更に、伸長する軸に対して垂直な側方力が、プラグドライバ３０４に分離力として適用され得る。

図１４〜１５を参照すると、キャリア１０４は、複数の試料保持器１０２、例えば、図１５に示す試料保持器１０２を支持または保持するように構成され得る。キャリア１０４は、４つの別個の試料保持器１０２のうちのそれぞれを収容するように構成される近位または上部側４００と、熱制御器１０８と相互作用または係合するように、及び／または係合熱制御器１０８によって各試料保持器１０２と相互作用または係合するように構成される遠位または底部側４０２と、を含む。システム１００は、各ケース内の同一のキャリアを使用して、１つ、２つ、３つ、または４つの試料保持器を収容するように構成され得る。例えば、システム１００は、キャリア１０４上またはその中にいくつの試料保持器１０２が存在するかを感知し、その後生物学的試料を処理するための試験プロトコル、光学システム構成または性能、画像処理アルゴリズム、データ表示アルゴリズム、及び／または他の機械的、電気的、熱的、または光学的要素あるいはシステム１００のサブシステムに対して適切な調整を行うように構成される１つ以上の感知器を備え得る。

特定の実施形態において、システム１００は、４つ超または４つ未満の試料保持器１０２を保持するように構成される１つ以上のキャリアを備える。他の実施形態において、システム１００は、他の型の試料保持器を保持するように構成される１つ以上の更なるキャリアを備える。例えば、システム１００は、４８、９６、及び／または３８４の個々の試料を保持するための形式を収容するように構成される更なる試料保持器を備え得る。そのような実施形態において、異なるキャリアが各試料保持器形式のために提供され得、各キャリアは、キャリア１０４の部分と同一またはほぼ同一の第１の部分（例えば、底部側）を含むが、各キャリアはまた、異なる型の試料保持器のうちのそれぞれを収容するための異なる構築を有する第２の部分（例えば、上部側）を含む。

図１６を参照すると、特定の実施形態において、方法５００は、試料保持器１０２を提供することを含む要素５０５を含む。方法５００はまた、試料保持器１０２を土台１６４内に位置付けること、定置すること、または装填することを含む要素５１０を含む。方法５００は、１つ以上の生物学的試料を、貫通孔１５４のうちの少なくともいくつかの中に装填することを含む要素５１５を更に含む。方法５００は、カバー１７０を土台１６４上または全体上に取り付けることによって、試料保持器１０２を空洞１７６内に収納することを含む要素５２０を更に含む。方法５００はまた、充填口１７８によって、空洞１７６に流体を充填することを含む要素２５２を含む。方法５００は、第１の力またはトルクを適用することによって、プラグ組立体３００を充填口１７８に取り付けることを含む要素５３０を更に含む。方法５００は、プラグ組立体３００を破砕、分割、または破壊するために第２の力またはトルクを適用し、その後プラグドライバ３０４を組立体３００から除去することを含む要素５３５を更に含む。方法５００はまた、土台１６４、試料保持器１０２、及びカバー１７０を含むケース１５０を、機器１００内に装填することを含む要素５４０を含む。方法５００はまた、貫通孔１５４のうちの１つ以上の中での生物学的反応を誘導及び監視するように機器を操作することを含む要素５４５を含む。

方法５００の要素５１０に関して、試料保持器１０２は、試料保持器１０２の底部表面１７２が土台１６４の底部表面１７２に対して、平行または実質的に平行であるように支持パッド１８２上に位置し得る。支持パッド１８２のうちの少なくともいくつかは、上部表面を有し、側壁１７４のうちの１つに取り付けられる、及び／またはそれと一体となる近位部分、ならびに近位部分の上部表面よりも底部表面１７２の近くに配置される、上部表面を有するステップを形成する遠位部分を含む。例えば、試料保持器１０２と支持パッド１８２との間の物理的接触の量を低減するために、遠位部分の幅は近位部分の幅未満であり得る。そのような支持パッド上で、試料保持器１０２は、支持パッド１８２の遠位ステップ部分上に存在し、近位パッド部分の側壁に接触し得るか、またはそれと近位パッド部分との間に間隙を有するかのいずれかである。後者の場合、近位パッド部分の材料のうちのいくつかを側方置換して、近位パッド部分と試料保持器１０２との間に保持力を提供するために、用具が使用され得る。更に、またはあるいは、試料保持器１０２は、例えば、試料保持器１０２の前面及び後面（すなわち、貫通孔１５４がその中に位置付けられる面）の屈曲または膨化を低減または防止するのを助けるために、試料保持器１０２の底部側のみに接触するように構成される支持パッド１８２上に定置され得る。特定の実施形態において、試料保持器１０２を土台１６４に固定するために、いくつかまたは全ての支持パッド１８２上に接着剤が使用され得る。更に他の実施形態において、例えば、支持パッド１８２のうちの少なくともいくつかの付近での試料保持器１０２に対する下方力で、試料保持器１０２を土台１６４に固定するために、試料保持器１０２の上面に対する下方力が使用される。例えば、方法５００の要素５２０で取り付けられるとき、下方力は、カバー１７０によって試料保持器１０２の周辺部分に適用され得る。下方力は、試料保持器１０２に直接、あるいは試料保持器１０２の上部に位置する、例えば、試料保持器１０２の周辺部分上に位置する中間間座、密封部、またはガスケットを通して適用され得る。いくつかの実施形態において、試料保持器１０２の土台１６４上または内部への位置付け前に、試料は貫通孔１５４のうちの少なくともいくつかの中に装填される。

方法５００の要素５１５に関して、生物学的試料は、１つ以上の従来のピペットを使用して、貫通孔１５４のうちの１つ以上の中に装填され得る。あるいは、例えば、貫通孔１５４のうちの１つ以上が同時に装填されることを可能にする、複数のピペット先端部を備える装填器などのカスタム装填器が使用され得る。特定の実施形態において、装填器は、参照によって本明細書に完全に説明されるかのように、その全体が本明細書に組み込まれる、米国特許出願番号第１３／１７０，５６３号に開示される装填器を備え得る。生物学的試料は、１つ以上のヌクレオチド配列、アミノ酸配列、あるいはオリゴヌクレオチド、遺伝子、ＤＮＡ配列、ＲＮＡ配列、ポリペプチド、タンパク質、酵素などを含むが、これらに限定されない他の生物学的巨大分子を含み得る。更に、生物学的試料は、プライマー、ハイブリダイゼーションプローブ、レポータープローブ、クエンチャー分子、分子ビーコン、蛍光色素、化学的緩衝剤、酵素、洗浄剤などを含むが、これらに限定されない生物学的反応を制御または監視するための他の分子を含み得る。更に、またはあるいは、生物学的試料は、１つ以上のゲノム、細胞、細胞核などを含み得る。

方法５００の要素５２０に関して、カバー１７０は、土台１６４の周辺領域の周囲に、例えば、土台１６４の上部表面１６８に沿って、土台１６４に取り付けられる。カバー１７０を土台１６４に直接取り付けるために、接着剤が使用され得る。あるいは、接着剤がガスケット１７１の上部及び底部表面と、及び／または土台１６４及び／またはカバー１７０上の接合表面の部分とに適用されている、カバー１７０を取り付けるために、ガスケット１７１が使用され得る。接着剤は、カバー１７０の付属品の直前にユーザによって適用され得るか、またはカバー１７０、土台１６４、及び／またはガスケット１７１の製作中に適用され得る。特定の実施形態において、カバー１７０の付属品の前に除去される接着剤層の上部に、除去可能な非粘着層、例えば、図３、９、及び１０に示す密封部１７１上の除去可能な非粘着層１９４が適用される。

方法５００の要素５２５、５３０、及び５３５に関して、ピペット、針、または類似する充填装置が充填口１７８内に挿入され得る。充填装置の先端は、例えば、液体が湾入部１８０から内に進入し、空気が充填装置の先端の後方の挿入口１７８を通して退出し得るように、土台１６４の底部表面１７２内の湾入部１８０の付近内に挿入される。あるいは、ケース１５０の空洞１７６内の空気が、充填口１７８とは異なる位置または追加の位置から退出することを可能にするために、土台１６４またはカバー１７０内に分離ベント口が提供され得る。そのような実施形態において、充填装置は、挿入口１７８で密封を形成するように構成され得る。空洞１７６に密封流体または液体が充填またはほぼ充填されると、充填装置は充填口１７８から除去されるか、または抜き取られ得、その後充填された空洞１７６を外部環境から隔離するために、及び／または空気が空洞１７６に進入すること、あるいは液体が空洞１７６から退出することを防止または妨害するために、充填口１７８及び／またはあらゆる既存のベント口は、塞栓または密封され得る。充填口は、本明細書に上述するように、プラグ組立体３００を使用して密封され得る。あるいは、当該技術分野において既知である任意の型のプラグまたは密封部が使用され得る。特定の実施形態において、充填口１７８は、充填中に充填装置が挿入され、充填装置の抜き取り時に密封部が口１７８を充填する自動的に閉鎖されることを可能にする弁を含む。更に、任意の分離ベント口が組み込まれる場合、これらもまた、充填後に閉鎖された空洞１７６を維持するために、逆止弁などの弁を有し得る。いくつかの実施形態において、充填口１７８は、充填装置（例えば、注射器針）によって穿刺され、充填装置の除去時に密封を保ち得る自己回復ダイヤフラムを含む。

方法５００の要素５４０及び５４５に関して、機器１００は、試料保持器１０２及びその生物学的試料を包含するケース１５０を受け入れるように構成される。特定の実施形態において、１つ以上のケース１５０はキャリア１０４上またはその中に装填され、その後キャリア１０４は、１つ以上のケース１５０とともに機器１００によって受け入れられる。その後、機器１００を使用して、貫通孔１５４内に包含される生物学的試料に対する１つ以上の生物学的プロセスまたは実験が実行される。機器１００は、試料保持器１０２の貫通孔１５４内に包含される試料のうちの１つ以上に対する、ｑＰＣＲ、ｄＰＣＲ、終点ＰＣＲ、配列決定、遺伝子型決定、または他のそのような手順を行うように構成され得る。特定の実施形態において、１つ以上の試料保持器１０２及び／またはケース１５０は、機器１００または関連する光学システム１０６によって同時に処理され得る。本明細書において上記に説明するように、１つ以上のケース１５０は、キャリア１０４に装填されるか、または取り付けられ得、その後機器１００によって受け入れられる。更に、機器１００は、４８の試料ウェル、９６の試料ウェル、及び３８４の試料ウェルを包含するマイクロタイタープレートを含むが、これらに限定されない他の型の試料形式を受け入れるようにもまた構成され得る。

図１７〜２１を参照すると、特定の実施形態において、収納部、筐体、またはケース６００は、土台６０２、及び土台６０２を密封可能に係合するように構成されるカバーまたは蓋６０４を備える。土台６０２及びカバー６０４は、ともに結合されて、試料保持器、基板、平面部材、またはプレート６１０を受け入れる、または含み得る空洞または室６０８を形成し得る。試料保持器６１０は、土台６０２の一部分であり得るか、あるいは土台６０２とは別個である、及び／または異なり、土台６０２によって装填または保持されるように構成され得る。ケース６００は、例えば、空洞６０８及び試料保持器６１０を外部環境から密封または隔離するために、土台６０２とカバー６０４との間に配置される接着剤、密封部、またはガスケット６１２を更に含む。

特定の実施形態において、試料保持器６１０は、土台６０２に取り付けられるか、またはそれと結合される。試料保持器６１０は、製造業者による土台６０２の製作または組み立て中に取り付けられるか、または結合され得る。他の実施形態において、試料保持器６１０は、例えば、試料保持器６１０に生物学的物質を包含する試料または溶液が装填された後に、ユーザによって土台６０２に取り付けられるか、または結合される。あるいは、試料保持器６１０は、生物学的物質を包含する試料または溶液の装填の前に、土台に取り付けられる。これらの実施形態のうちのいずれかにおいて、試料保持器６１０は、試料保持器６１０及び／または土台６０２を受け入れるように構成される装填機構またはシステムを使用して、試料保持器６１０内に導入され得る。例えば、試料保持器６１０に１つ以上の生物学的試料を装填するために、米国特許出願番号第６１／６１２，００８号または同第６１／７２３，６５８号などに開示される装填機構が使用され得る。

図１７及び２０を参照すると、土台６０２は、試料保持器６１０を土台６０２及び空洞６０８内に保持する、及び／または位置付けるように構成される複数の突起、タブ、杭部位、及び／または支持パッド６２０（例えば、図示される実施形態におけるタブ６２０ａ及び６２０ｂ）を含み得る。タブ６２０は、タブ１８２に関して上記に説明される機能のうちの１つ以上を有して構成され得る。例えば、１つ以上のタブ１８２は、タブからの材料が試料保持器６１０を土台６０２内で堅固に保持するために変形または移動するように杭で固定され得る。更に、またはあるいは、試料保持器６１０は、接着剤、エポキシ、または膠を使用して１つ以上のタブ１８２に膠付けされ得る。特定の実施形態において、膠付けは、タブ６２０によって生成される圧着または保持力の使用によって誘導され得る、そのような保持器材料に対する可能性のある亀裂または破損を回避するために、ガラスまたはシリコンの試料保持器６１０と併せて使用される。

図２０〜２２を参照すると、土台６０２は、各組のタブが他の組とは異なる幾何学を有する、２組のタブ６０２ａ及び６０２ｂを含み得る。図示される実施形態において、試料保持器６１０の面がタブ６２０ａの上部に静止または存在するときに、試料保持器６１０の縁のうちのいくつかまたは全てが、タブ６２０ｂによって係合または保持されることを提供するのに十分な量だけ、タブ６２０ｂは、タブ６２０ａより長い。タブ６２０ａの高さは、試料保持器６１０を、土台６０２の内部底部面６２２より上の所定の高さで保持または維持するように選択され得る。更に、タブ６２０ａの高さ及び試料プレート２１０の厚さは、試料保持器６１０を、カバー６０４の上内部面より下の所定の距離で保持または維持するように選択され得る。試料保持器６１０と土台６０２との間、及び試料保持器６１０とカバー６０４との間にそのように生成される間隙は、試料保持器６１０、及び／またはその中に保持される溶液または試料の所定の熱隔離及び／または均一性を提供するように選択され得る。

タブ６２０ａのうちのそれぞれは、試料保持器６１０の縁のうちのいくつかまたは全ての中心に、またはその近くに位置し得る。タブ６２０ｂのうちのそれぞれは、試料保持器６１０の角のうちのいくつかまたは全てに、またはその近くに位置し得る。あるいは、２つ以上のタブ６２０ａは、例えば、試料保持器６１０の追加の支持、試料保持器６１０にわたる低減した熱非均一性、及び／または試料保持器６１０の低減した変形を提供するために、試料保持器６１０の１つ以上の縁に沿って位置し得る。

図示される実施形態において、タブ６２０ａの形状は、試料保持器６１０とタブ６２０ａとの間に比較的小さな接触区域を維持し、したがって試料保持器６１０と土台６０２との間の熱移動を低減しながら、一滴の膠または接着剤を背側に定置するために十分な区域を可能にするように構成される。更に、タブ６２０ａの形状は、タブ６２０ａによって接触される試料保持器６１０上の有効区域の量を低減するように構成され得、これはさもなくば、試料を保持するために使用され得る、試料保持器６１０上の反応部位または領域の数を否定的に低減し得る。

接着剤または膠は、タブ６２０ａまたはタブ６２０ｂのうちのいくつかまたは全て、あるいはタブ６２０ａ及びタブ６２０ｂのうちのいくつかまたは全ての組み合わせに適用され得る。更に、またはあるいは、タブ６２０ｂのうちの１つ以上は、試料保持器６１０の１つ以上の縁に保持力を適用するために、圧着、変形、屈曲、または移動され得る。

図１７及び２０を参照すると、土台６０２は、例えば、空洞６０８を密封するように構成されるガスケットまたは接着剤の形態で、密封部６１２を受け入れるように構成され得る。特定の実施形態において、密封部６１２は、空洞６０８の流体密着密封（例えば、空気密着密封または液体密着密封）を提供する。例えば、密封部６１２は、空洞６０８内部のＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔなどの液体が、使用中（例えば、ＰＣＲ実験またはプロセス中の試料保持器６１０内の試料の熱サイクル中）に漏出しないように、流体密着密封を提供するように構成され得る。図示される実施形態において、土台６０２は、密封部６１２を受け入れるように構成される面６２４を含む。図２２に示すように、面６２４は、密封部６１２を含むように構成される挿入溝またはチャネル６２４ａを含み得る。

図１７〜１９を参照すると、カバー６０４は、土台６０２の面６２４に係合または相互作用するように構成される内部面（図中では不可視）を含む。土台６０２とカバー６０４との間に密封部を提供することを援助するために、ケース６００は、固定機構６２５を更に含む。図示される実施形態において、ラッチまたは固定機構６２５は、カバー６０４上に配置される複数の固定具またはクリップ６２６、及びクリップ６２６を受け入れて、接合部間に密封部を生成するように構成される複数の対応する湾入または溝６２８を含む。複数のクリップ６２６及び湾入６２８は、土台６０２及びカバー６０４の２つ以上の縁に沿って配置され得る。図示される実施形態において、複数のクリップ６２６及び湾入６２８は、土台６０２及びカバー６０４の全ての４つの縁に沿って配置され得る。特定の実施形態において、カバー６０４は１つ以上のクリップ６２６を含み、土台６０２はもう１つの対応する湾入６２８を含む。特定の実施形態において、試料保持器６１０内に包含される試料を周囲環境から隔離して、例えば、ＰＣＲまたは類似する増幅プロセスによって生成される、高コピーＤＮＡ増幅産物の周辺研究室環境への放出を低減または排除し、したがって汚染物質に対する環境の暴露を低減または最小化するように、固定機構６２５は、カバー６０４の土台６０２に対する持続または安定した接続を提供するように構成される。

図１９を再度参照すると、カバー６０４は、周辺部分６３０、中央部分６３２、及び周辺部分６３０の縁の周りに配置される複数のクリップ６２６を含む。カバー６０４は、英数字、バーコード、ＱＲコード（登録商標）（高速応答コード）、あるいは他の型のマークまたは印を含む別個のラベルを受け入れるように構成されるラベル区域６３４を更に含む。あるいは、ラベル区域６３４は、英数字、バーコード、ＱＲコード（登録商標）、あるいは他の型のマークまたは印を直接受け入れるように構成される。更に、またはあるいは、ラベル区域６３４は、ＲＦＩＤタグ、ホログラフィックタグ、回折格子、または表面、体積、またはタグの上またはその中に情報を記録するための他の手段を含む。ラベル区域６３４内に含まれる情報は、ケース６００（例えば、機器互換性、幾何的サイズまたは構成、材料特質など）、試料保持器６１０（例えば、反応領域サイズ、密度、幾何的構成、材料特質など）、試料保持器６１０内に包含される試料及び／または試薬などに関する情報を含み得るが、これらに限定されない。

中央部分６３２は、試料保持器６１０への光学アクセスを提供するために、清澄または透明であり得る。中央部分６３２の内部面及び外部面は、試料保持器６１０の、及び／またはその中に包含される試料の低収差画像を提供するために、光学品質仕上げ（平坦さ及び表面粗度）であり得る。周辺部分６３０はまた、透明または半透明であり得るが、周辺部分６３０の内部表面及び／または外部表面の光学品質は、中央部分６３２の光学品質より低くあり得る。透明なものの代わりに、周辺部分６３０は、その区域のうちのすべてまたは一部分にわたって艶消し、半透明、または不透明である材料または表面を含み得る。

特定の実施形態において、中央部分６３２は、周辺部分６３０とは異なる材料から任意に作製され得る、別個の窓または部分を含む。そのような実施形態において、周辺部分は、窓６３２を受け入れるように構成される接合開口部で構成される。周辺部分は、１つ以上の縁の周りに配置され、窓６３２を受け入れるためのインレーを提供するように構成される、棚またはステップを含み得る。膠、接着剤、及び／または密封材は、例えば、空洞６０８及び試料保持器６１０を外部環境から密封または隔離するために、窓６３２とカバー６０４の周辺部分６３０との間の接合表面に適用され得る。

他の実施形態において、中央部分６３２及び周辺部分６３０は単位構築を有し得るか、及び／または単一材料を含み得る。そのような実施形態において、中央部分６３２は、周辺部分６３０とは異なる様式または方法で、成型、機械処理、研磨、または他の方法で処理され得る。例えば、周辺部分及び中央部分６３０、６３２は共通の様式から鋳造され得、カバー６０４の周辺部分６３０に対応する鋳型表面は、鋳型領域においてよりも、カバー６０４の中央部分６３２に対応する鋳型領域において異なる肌理、構造、または粗度領域を有する。あるいは、部分６３０、６３２は、成型後に、共通の表面構造を有し得るが、後続して機械処理または処理（例えば、研磨または化学的に処理）されて、中央部分６３２と周辺部分６３０との間に異なる表面特質を提供する。例えば、中央部分６３２は、成型及び／または機械処理後に研磨されて、比較的低い光学収差を有する光学品質の窓を提供し得る一方で、周辺部分６３０は一切処理されない。他の実施形態において、周辺部分６３０はまた、成型及び／または機械処理後に研磨されるが、中央部分６３２より低い品質または粗い表面につながる方法において研磨される。あるいは、周辺部分６３０は、成型及び／または機械処理後に処理されて、中央部分６３２とは異なる特質を提供するために使用され得る、半透明、不透明、または粗化された表面を提供する。例えば、周辺部分６３０は、光を散乱させるように、及び／または接着剤、密封部、またはガスケット６１２と接触したときに、より良く接着または密封する表面を提供するように、粗化され得る。他の実施形態において、周辺部分６３０は、例えば、周辺部分６３０のうちの１つ以上の表面をコーティングまたは彩色することによって、あるいは周辺部分６３０のうちの全てまたは一部にわたる交差重合などの化学反応を誘導することによって、不透明であるように、及び／または他の好ましい特質を提供するように処理される。

特定の実施形態において、試料保持器６１０は、試料保持器１０２に類似または相当する、複数の貫通孔を備えるプレートを備える。試料保持器６１０は、試料保持器６１０の対向する表面間に、３００マイクロメートルである、約３００マイクロメートルである厚さを有する基板を備え得、各貫通孔は、約１ナノリットル、３３ナノリットル、または１．３ナノリットル〜３３ナノリットルの間の体積を有し得る。あるいは、各貫通孔の体積は、例えば、貫通孔の直径及び／または試料保持器６１０基板の厚さを減少させることによって、１ナノリットル以下であり得る。例えば、各貫通孔は、１ナノリットル以下、１００ピコリットル以下、３０ピコリットル以下、または１０ピコリットル以下の体積を有し得る。他の実施形態において、各貫通孔のうちのいくつかまたは全ての体積は、１ナノリットル〜２０ナノリットルの範囲内にある。特定の実施形態において、試料保持器６１０は、同時係属中の米国特許出願番号第６１／６１２，０８７号、ＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０３２００２号、または米国仮出願番号第６１／７７４，４９９号に記載される基板に類似するまたは等しい基板を備え、これらの出願のうちの全ては、その全体が本明細書に参照によって組み込まれる。例えば、貫通孔１５４は、六角形を有し得る、または六角形パターンに配置される。試料保持器６１０には、土台６０２への取り付け前に、生物学的試料を含む試料流体が充填または装填され得る。あるいは、試料保持器６１０には、試料保持器６１０が土台６０２に既に取り付けられた、及び／またはそれと一体化した状態で、生物学的試料を含む試料流体が充填または装填され得る。そのような実施形態において、米国特許出願番号第６１／６１２，００８号または同第６１／７２３，６５８号に開示される装填器に類似または相当する装填器が使用され得、これらの出願のうちの両方は、その全体が本明細書に参照によって組み込まれる。

カバー６０４の土台６０２への取り付け前に、空洞６０８は、Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標）などの流体または他の好適な液体で、充填または部分的に充填され得る。カバー６０４の内部表面（図中では不可視）は、使用中に空洞６０８内に包含される液体によって形成される、気泡の分布の取り扱いまたは管理にとって好適な表面構造を含み得る。例えば、カバー６０４の内部表面は、図１１Ａ〜１１Ｄへの参照で上記に説明される、カバー１７０の表面構造に類似または相当する表面構造を含み得る。

図２０を再度参照すると、図示される実施形態における試料保持器６１０は方形、かつ１５ミリメートル×１５ミリメートルの全体寸法を有する。試料保持器６１０はまた、１３ミリメートル×１３ミリメートルの寸法を有する有効区域、領域、または帯域６１１を含み得る。本明細書で使用される場合、用語「有効区域」、「有効領域」、または「有効帯域」は、反応領域または溶液体積（例えば、反応領域１５４など）がその上に包含される、または分布する、試料保持器６１０の表面区域、表面領域、または表面帯域を意味する。特定の実施形態において、有効区域６１１は、有効区域６１１に包含される反応領域の合計数を増大させるために、１４ミリメートル×１４ミリメートル以上に増大され得る。試料保持器６１０は、例えば、矩形、三角形、円形、またはいくつかの他の幾何学的形状などの、他の形状または寸法を有し得る。試料保持器６１０及び有効区域６１１の全体の寸法は、所与のシステム、アッセイ、または実験のための特定の設計パラメータに応じて、図２０内の図示される実施形態の寸法よりも小さいか、またはそれよりも大きくあり得る。

有効区域６１１は、複数の反応領域、ウェル、バイアル、または貫通孔（図示せず、例えば、反応領域１５４など）を備え得る。反応領域は、７５マイクロメートルの特性直径を有し、隣接する反応領域間に１２５マイクロメートルのピッチで、有効区域６１１上に分布され得る。他の実施形態において、反応領域は、７５マイクロメートル以下の特性直径、例えば、６０マイクロメートル以下または５０マイクロメートル以下の特性直径を有する。他の実施形態において、反応領域は、２０マイクロメートル以下、１０マイクロメートル以下、１マイクロメートル以下、または６１０ナノメートル以下の特性直径を有する。反応領域間のピッチは、１２５マイクロメートル未満、例えば、６１０マイクロメートル以下、３０マイクロメートル以下、１０マイクロメートル以下、または１マイクロメートル以下であり得る。

特定の実施形態において、各反応領域が約１．３ナノリットルの体積を有するように、試料保持器６１０は、対向する上部表面と底部表面との間に、３００マイクロメートルに等しい、または約３００マイクロメートルである厚さを有する。あるいは、各反応領域の体積は、例えば、反応領域の直径及び／または試料保持器６１０の厚さを減少させることによって、１．３ナノリットル未満であり得る。例えば、各反応領域は、１ナノリットル以下、６１０ピコリットル以下、３０ピコリットル以下、または１０ピコリットル以下の体積を有し得る。他の実施形態において、反応領域のうちのいくつかまたは全ての体積は、１ナノリットル〜２０ナノリットルの範囲内にある。

特定の実施形態において、有効区域６１１上の反応領域の密度は、１平方ミリメートル当たり少なくとも６１０の反応領域である。より高い密度もまた期待される。例えば、有効区域６１１上の反応領域の密度は、１平方ミリメートル当たり１５０以上の反応領域、１平方ミリメートル当たり２００以上の反応領域、１平方ミリメートル当たり５００以上の反応領域、１平方ミリメートル当たり１，０００以上の反応領域、１平方ミリメートル当たり１０，０００以上の反応領域、または１平方ミリメートル当たり１，０００，０００以上の反応領域であり得る。有利なことに、有効区域６１１内の全ての反応領域は、光学システムによって同時に撮像及び分析され得る。特定の実施形態において、光学システムによって撮像及び分析される効区域６１１は、少なくとも１２，０００の反応領域を備える。他の実施形態において、光学システムによって撮像及び分析される有効区域６１１は、少なくとも１５，０００、少なくとも２０，０００、少なくとも３０，０００、少なくとも６１０，０００、少なくとも１，０００，０００の反応領域、または少なくとも１０，０００，０００の反応領域を備える。

適切な場合、ケース６００及びその関連する要素は、ケース１５０との関連で説明される機能、実施形態、寸法、及び／または作用を組み込み得、逆もまた真である。例えば、ケース６００及び／または試料保持器６１０は、上記にケース１５０及び試料保持器１０２との関連で説明されるように、熱サイクル中に生成される気泡の量または効果を低減または排除するように構成され得る。

図２３〜２５を参照すると、特定の実施形態において、収納部、筐体、またはケース７００は、土台７０２、及び土台７０２を密封可能に係合するように構成されるカバーまたは蓋７０４を備える。土台７０２及びカバー７０４は、ともに結合されて、試料保持器、基板、平面部材、またはプレート７１０を受け入れる、または含み得る空洞または室７０８を形成し得る。試料保持器７１０は、土台７０２の一部分であり得るか、あるいは土台７０２とは別個である、及び／または異なり、土台７０２によって装填または保持されるように構成され得る。ケース７００は、例えば、空洞７０８及び試料保持器７１０を外部環境から密封または隔離するために、土台７０２とカバー７０４との間に配置される接着剤、密封部、またはガスケット７１２を更に含む。

試料保持器７１０は、上記に試料保持器６１０との関連で説明されるように、構築され、搭載され、土台７０２に取り付けられるか、または結合され得る。特定の実施形態において、試料保持器７１０は、複数の貫通孔を備え、上記に説明される試料保持器１０２、６１０の１つ以上の機能または実施形態を含むプレートを備える。試料保持器７１０には、土台７０２への取り付け前に、生物学的試料を含む試料流体が充填または装填され得る。あるいは、試料保持器７１０には、試料保持器７１０が土台７０２に既に取り付けられた、及び／またはそれと一体化した状態で、生物学的試料を含む試料流体が充填または装填され得る。そのような実施形態において、米国特許出願番号第６１／６１２，００８号または同第６１／７２３，７５８号に開示される装填器に類似または相当する装填器が使用され得、これらの出願のうちの両方は、その全体が本明細書に参照によって組み込まれる。

図２６及び２７を参照すると、土台７０２は、試料保持器７１０を土台７０２及び空洞７０８内に保持する、及び／または位置付けるように構成される複数の突起、タブ、杭部位、及び／または支持パッド７２０を含み得る。タブ７２０は、タブ６２０として、またはそれに類似するように構成され得る。土台７０２は、例えば、空洞７０８を密封するように構成されるガスケットまたは接着剤の形態で、密封部７１２を受け入れるように構成され得る。密封７１２は、カバー７０４を土台７０２に結合、密封、及び／または固定するように構成される１つ以上の接着性材料を含み得る。特定の実施形態において、１つ以上の接着性材料は、試料保持器７１０内に包含される試料を周囲環境から隔離して、例えば、ＰＣＲまたは類似する増幅プロセスによって生成される、高コピーＤＮＡ増幅産物の周辺研究室環境への放出を低減または排除し、したがって汚染物質に対する環境の暴露を低減または最小化するように、固定機構７２５は、カバー７０４の土台６０２に対する持続または安定した接続を提供するように構成される。

特定の実施形態において、密封部７１２は、空洞７０８の流体密着密封（例えば、空気密着密封または液体密着密封）を提供する。例えば、密封部７１２は、空洞７０８内部の液体（例えば、Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標）など）が、使用中（例えば、ＰＣＲ実験またはアッセイ中の試料保持器７１０内の試料の熱サイクル中）に漏出しないように、流体密着密封を提供するように構成され得る。図示される実施形態において、土台７０２は、密封部７１２を受け入れるように構成される表面または面７２４を含む。図２６に示すように、表面７２４は平坦であり得る。あるいは、表面７２４は、例えば、土台６０２について図２２に示す溝６２４ａに示されるような、密封部７１２を含むように構成される挿入溝またはチャネルを含み得る。

図２３及び２４を参照すると、カバー７０４は、周辺部分７３０、中央部分７３２、及び英数字、バーコード、ＱＲコード（登録商標）（高速応答コード）、あるいは他の型のマークまたは印を含むラベルを分離するように構成されるラベル区域７３４を備える。部分７３０、７３２、及びラベル７３４は、カバー６０４との関連で上記に説明される部分６３０、６３２、及びラベル６３４との関連で上記に説明される、様々な態様及び実施形態を含み得る。図２８〜２９を更に参照すると、カバー７０４はまた、内部表面または面７４２及び外部表面または面７４３を備える。内部表面７４２は、土台７０２及び／または密封部７１２の表面７２４に係合またはそれと相互作用するように構成され得る。内部表面７４２は、土台または底区域７４４、及び土台区域７４４からオフセットされ、カバー７０４が土台７０２に取り付けられるときに試料保持器７１０の近くに位置する突出または投射部分７４８を備え得る。突出部分７４８と試料保持器７１０との間の間隙は、試料保持器７１０上の対流電流を低減する、及び／または試料保持器７１０上の熱非均一性を低減するように選択され得る。外部表面７４３は、平坦または名目的に平坦であり得る台地または参照区域７４３ａを含む。外部表面７４３はまた、カバー７０４が土台７０２に取り付けられるときに試料保持器７１０上に位置する中央区域７４３ｂを含み得る。参照区域７４３ａに対して、中央区域７４３ｂは、内部表面７４２に向けて湾入またはオフセットされ得る。あるいは、区域７４３ａ及び７４３ｂは、例えば、より大きな硬性を提供するために、近接表面及び／または平坦表面を形成し得る。

内部表面７４２の土台区域７４４、及び／または外部表面７４３の参照区域７４３ａは、カバー７０４の土台７０２への取り付けの後に形成される空洞７０８内に液体を導入するように構成される充填口７４０を含み得る。導入される流体は、例えば、ＰＣＲアッセイまたは実験における熱サイクル中に、試料保持器７１０からの試料の蒸発を低減または防止するように構成される液体で、空洞７０８を完全に充填または部分的に充填し得る。充填口７４０は、空洞７０８の充填中に形成される空気またはガスの気泡が、例えば、浮力効果のために、突出部分７４８から離れて土台区域７４４に向かって移動し、充填口７４０から出る傾向があるように構成され得る。空洞７０８内への流体の追加後、充填口７４０は、例えば、プラグを使用して密封され得る。特定の実施形態において、プラグは、例えば、紫外線照射を使用して、適用後に硬化され得るエポキシまたは他の好適な材料を備える。したがって、ケース７００が水平に配向され、それが実験またはアッセイ中に有するのと同一の配向でありながら、充填口７４０は、カバー７０４上に有利に位置して、空洞７０８内に捕捉されたガスまたは捕捉の浄化を促進し得る。

適切な場合、ケース７００及びその関連する要素は、ケース１５０及び／またはケース６００との関連で説明される機能、実施形態、寸法、及び／または作用を組み込み得、逆もまた真である。例えば、ケース７００及び／または試料保持器７１０は、上記にケース１５０及び試料保持器１０２との関連で説明されるように、熱サイクル中に生成される気泡の量または効果を低減または排除するように構成され得る。

図３０を参照すると、ケース６００、７００は、米国特許出願番号第６１／６５９，０２９号またはＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０３１８９０号に開示されるシステムに相当または類似するシステム８００と併せて使用され得、これらの出願のうちのそれぞれは、その全体が本明細書に参照によって組み込まれる。システム８００は、光源８１０を備え得る光学システムまたは読み取り機８０１と、試料保持器１０２、６１０、または７１０を有するケース１５０、６００、または７００と、撮像レンズ８１２と、感知器８１４と、光を光源８１０から試料保持器１０２、６１０、または７１０上へと向けるための、及び試料保持器１０２、６１０、または７１０内に包含された試料によって発光された光を感知器８１４に向けるための光学と、を含み得る。システム８００はまた、熱制御器８０２と、システム８０１及び／または熱制御器８０２を操作するための１つ以上のプロセッサ８０３と、を含み得る。

特定の実施形態において、システム８００は熱制御器８０２を含まないか、あるいは熱制御器８０２は光学システム８０１と同一の筐体または機器内に包含されない別個の機器またはシステムを備えない。例えば、光学システム８０１は、ケース１５０、６００、または７００、及び／またはＰＣＲ熱サイクラーなどの別個の熱制御器内で熱サイクルされた試料保持器１０２、６１０、または７１０を受け入れるように構成され得る。光学システム８０１は、終点ＰＣＲまたはｄＰＣＲ実験またはアッセイを実行するために後続して使用され得る。特定の実施形態において、別個の熱制御システムは、例えば、ケース１５０、６００、または７００などの形態の、複数のチップまたはプレートを処理するように構成される。そのような実施形態において、光学システム８０１は、複数のケース１５０、６００、または７００のうちの１つ以上を受け入れて、ｄＰＣＲ実験またはアッセイを実行するように構成され得る。１つ以上のプロセッサ８０３は、試料保持器１０２、６１０、または７１０からのデータに基づくｄＰＣＲ分析を実行するために使用され得る。

図３１及び３２を参照すると、本発明の実施形態に従う、複数の生物学的試料を処理するためのシステム９００の要素のうちの少なくともいくつかを示す。システム９００は、オフセット部材９０２及び筐体９０４を備える。筐体９０４は、本明細書に開示されるこれらの要素の実施形態のうちの、いずれかに従うケースを保持するための支持部を含み得る。特定の実施形態において、オフセット部材９０２は、使用中、筐体９０４に係合して、１つ以上の生物学的試料のアッセイまたは反応中に、本発明の一実施形態に従う支持部、ケース、または基板のうちの少なくとも１つを正の角度で維持する。他の実施形態において、オフセット部材９０２は、筐体９０４内に位置し、使用中、本発明の一実施形態に従う支持部、ケース、または基板に係合して、アッセイまたは反応中に少なくとも１つの表面を正の角度で維持する。

ケース７００及び試料保持器７１０に類似する様々な試験ケース及び試料保持器を構築して、熱サイクル中の気泡の形成による、熱サイクル中の相互汚染の問題を研究した。試験試料保持器は、六角形の断面を有する約２０，０００の貫通孔をそれぞれ備え、各貫通孔が約６０マイクロメートルの主要直径を有した。各試験試料保持器の貫通孔を、７２マイクロメートルの隣接する貫通孔間の最小距離で、六角形パターンに配置した。各試験試料保持器を、試験ケースの内側底部と試験試料保持器の底部との間の距離が約３００マイクロメートルであるように、試験ケース内に装填した。試験試料保持器の貫通孔に試験溶液を充填し、試験ケースの土台にカバーを取り付けることによって試験ケース内部に収納した。その後、各試験ケース内の空洞にＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔを充填し、密封した。

摂氏６０℃〜摂氏９５℃の間のサイクル温度範囲の熱サイクラー内で、様々な試験ケースを処理した。熱サイクル中、試験ケースを水平面に対して異なる角度に傾けた。その後、試料保持器を相互汚染の量について評価した。以下の結果が得られた。

上記は、本発明を実行することが企図される最良の様式、及びそれが属するいかなる当業者も本発明を作製し使用することができるような、完全、明白、簡潔、かつ正確な用語で、それを作製し使用する様式及びプロセスの説明を提示する。しかしながら、本発明は、完全に相当する、上記に説明されるものからの、修正及び代替の構築が可能である。結果として、本発明を開示される特定の実施形態に限定することは意図されない。それどころか、意図は、本発明の主題を特に指摘し、明瞭に主張する以下の特許請求の範囲によって一般的に表現されるような、本発明の精神及び範囲内に生じる修正及び代替の構築を網羅することである。

本文書に記載される様々な実施形態に関する方法のための例示的なシステムは、米国出願及びＰＣＴ出願の以下のリストに記載されるシステムを含む。

２０１２年３月１６日に出願された米国仮出願番号第６１／６１２，０８７号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００６５５ＰＲＯ、

２０１２年１１月７日に出願された米国仮出願番号第６１／７２３，７５９号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００６５５ＰＲＯ２、

２０１２年３月１６日に出願された米国仮出願番号第６１／６１２，００５号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００６５６ＰＲＯ、

２０１２年３月１６日に出願された米国仮出願番号第６１／６１２，００８号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００６５７ＰＲＯ、

２０１２年１１月７日に出願された米国仮出願番号第６１／７２３，６５８号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００６５７ＰＲＯ２、

２０１２年１１月７日に出願された米国仮出願番号第６１／７２３，７３８号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００６６８ＰＲＯ、

２０１２年６月１３日に出願された米国仮出願番号第６１／６５９，０２９号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００６９９ＰＲＯ、

２０１２年１１月７日に出願された米国仮出願番号第６１／７２３，７１０号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００７４９ＰＲＯ、

２０１３年３月７日に出願された米国仮出願番号第６１／７７４，４９９号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００７４９ＰＲＯ２、

２０１２年１１月７日に出願された米国意匠出願番号第２９／４３６，６３６号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００７４６ＤＥＳ、

２０１３年３月１５日に出願されたＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０３２００２号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００６５５ＰＣＴ、

２０１３年３月１５日に出願されたＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０３２４２０号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００６５６ＰＣＴ、

２０１３年３月１５日に出願されたＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０３２１０７号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００６５７ＰＣＴ、

２０１３年３月１５日に出願されたＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０３２２４２号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００６６８ＰＣＴ、及び

２０１３年３月１５日に出願されたＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０３１８９０号である、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ整理番号ＬＴ００６９９ＰＣＴ。

これらの出願のうちの全てはまた、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

Claims (26)

1. 複数の生物学的試料を処理するためのシステムであって、
   土台と、
   前記土台の少なくとも一部分上に配置されるカバーであって、前記土台及び前記カバーがともに内部室を形成する、カバーと、
   前記内部室内に位置する基板であって、前記基板が第１の表面、前記第１の表面の反対側の対向する第２の表面、及び前記表面間に配置される複数の貫通孔を備え、前記複数の貫通孔が、１つ以上の生物学的試料を包含する、基板と、
   前記内部室内に配置され、前記基板の前記表面を被覆する密封流体と、
   を備える、ケースを保持するように構成される支持部と、
   前記１つ以上の生物学的試料に対するアッセイまたは反応中に、前記支持部、前記ケース、前記土台、前記基板、前記カバー、前記密封流体、または前記１つ以上の生物学的試料のうちの少なくとも１つの温度を維持または制御するように構成される温度制御器と、を備え、
   前記支持部が、前記アッセイまたは反応中に、前記基板の表面のうちの少なくとも１つを水平面に対して正の角度で維持するように構成される、前記システム。
2. 前記角度が、ポリメラーゼ連鎖反応中に、前記複数の貫通孔のうちの任意の隣接する貫通孔の対の間の試料溶液の移動を防止するのに十分な量である、請求項１に記載の前記ケース。
3. 前記角度が、前記水平面に対して少なくとも５度である、請求項１または２に記載の前記ケース。
4. 前記角度が、前記水平面に対して少なくとも１０度である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の前記ケース。
5. 前記温度制御器が、前記１つ以上の生物学的試料に対してポリメラーゼ連鎖反応を実行するように構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の前記ケース。
6. 前記アッセイまたは反応中に、前記少なくとも１つの表面を前記正の角度で維持するように構成されるオフセット部材を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の前記ケース。
7. 前記支持部を収容する筐体を更に備え、前記オフセット部材が、前記アッセイまたは反応中に、前記基板の前記少なくとも１つの表面を前記正の角度で維持するために、使用中に前記筐体に係合する、請求項６に記載の前記ケース。
8. 前記支持部及びオフセット部材を収容する筐体を更に備え、前記オフセット部材が、前記筐体の内側に配置され、前記アッセイまたは反応中に前記少なくとも１つの表面を前記正の角度で維持するために、使用中に前記支持部に係合する、請求項６に記載の前記ケース。
9. 複数の生物学的試料を処理する方法であって、
   土台と、
   前記土台の少なくとも一部分上に配置されるカバーであって、前記土台及び前記カバーがともに内部室を形成する、カバーと、
   前記内部室内に位置する基板であって、前記基板が第１の表面、前記第１の表面の反対側の対向する第２の表面、及び前記表面間に配置される複数の貫通孔を備え、前記複数の貫通孔が、１つ以上の生物学的試料を包含する、基板と、
   前記内部室内に配置され、前記基板の前記表面を被覆する密封流体と、
   を備えるケースを提供することと、
   前記土台を温度制御器と熱接触して定置することと、
   前記支持部、前記ケース、前記土台、前記基板、前記カバー、前記密封流体、または前記１つ以上の生物学的試料のうちの少なくとも１つの温度を維持または制御しながら、前記１つ以上の生物学的試料に対してアッセイまたは反応を実行することと、
   前記アッセイまたは反応を実行しながら、前記基板の表面を水平面に対して正の角度で維持することと、を含む、前記方法。
10. 前記角度が、ポリメラーゼ連鎖反応中に、前記複数の貫通孔のうちの任意の隣接する貫通孔の対の間の試料溶液の移動を防止するのに十分な量である、請求項９に記載の前記方法。
11. 前記角度が、前記水平面に対して少なくとも５度である、請求項９に記載の前記方法。
12. 前記角度が、前記水平面に対して少なくとも１０度である、請求項９に記載の前記方法。
13. 複数の生物学的試料を処理するためのシステムであって、
    内部室と、
    前記内部室内に位置する基板であって、１つ以上の生物学的試料を包含する複数の隔離された反応部位を包含する、基板と、
    を備えるケースを保持するように構成される支持部と、
    前記１つ以上の生物学的試料に対するアッセイまたは反応中に、前記支持部、前記ケース、または前記１つ以上の生物学的試料のうちの少なくとも１つの温度を維持または制御するように構成される温度制御器と、を備え、
    前記支持部が、前記アッセイまたは反応中に、前記基板の表面のうちの少なくとも１つを水平面に対して正の角度で維持するように構成される、前記システム。
14. 前記角度が、ポリメラーゼ連鎖反応中に、前記複数の貫通孔のうちの任意の隣接する貫通孔の対の間の試料溶液の移動を防止するのに十分な量である、請求項１３に記載の前記ケース。
15. 前記角度が、前記水平面に対して少なくとも５度である、請求項１３または１４のいずれか一項に記載の前記ケース。
16. 前記角度が、前記水平面に対して少なくとも１０度である、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の前記ケース。
17. 前記温度制御器が、前記１つ以上の生物学的試料に対してポリメラーゼ連鎖反応を実行するように構成される、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の前記ケース。
18. 前記アッセイまたは反応中に、前記少なくとも１つの表面を前記正の角度で維持するように構成されるオフセット部材を更に備える、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の前記ケース。
19. 前記支持部を収容する筐体を更に備え、前記オフセット部材が、前記アッセイまたは反応中に前記基板の前記少なくとも１つの表面を前記正の角度で維持するために、使用中に前記筐体に係合する、請求項１８に記載の前記ケース。
20. 前記支持部及びオフセット部材を収容する筐体を更に備え、前記オフセット部材が、前記筐体の内側に配置され、前記アッセイまたは反応中に前記少なくとも１つの表面を前記正の角度で維持するために、使用中に前記支持部に係合する、請求項１８に記載の前記ケース。
21. 複数の生物学的試料を処理する方法であって、
    内部室と、
    前記内部室内に位置する基板であって、１つ以上の生物学的試料を包含する複数の隔離された反応部位を包含する、基板と、
    を備えるケースを提供することと、
    前記土台を温度制御器と熱接触して定置することと、
    前記支持部、前記ケース、または前記１つ以上の生物学的試料のうちの少なくとも１つの温度を維持または制御しながら、前記１つ以上の生物学的試料に対してアッセイまたは反応を実行することと、
    前記アッセイまたは反応を実行しながら、前記基板の表面を水平面に対して正の角度で維持することと、を含む、前記方法。
22. 前記角度が、ポリメラーゼ連鎖反応中に、前記複数の貫通孔の任意の対の隣接する貫通孔間の試料溶液の移動を防止するのに十分な量である、請求項２１に記載の前記方法。
23. 前記角度が、前記水平面に対して少なくとも５度である、請求項２１に記載の前記方法。
24. 前記角度が、前記水平面に対して少なくとも１０度である、請求項２１に記載の前記方法。
25. 前記システムが前記ケースを含む、請求項１に記載の前記システム。
26. 前記システムが前記ケースを含む、請求項１３に記載の前記システム。