JP2018513966A - 生物学的又は化学的な解析用のサンプルを撮像する方法、キャリヤ組立体、及びシステム - Google Patents

生物学的又は化学的な解析用のサンプルを撮像する方法、キャリヤ組立体、及びシステム Download PDF

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Abstract

本発明方法はシステムステージ上に第１キャリヤ組立体を位置決めするステップを有する。キャリヤ組立体は支持フレームを備え、この支持フレームは、支持フレームの窓を画定する内方フレーム端縁を有する。第１キャリヤ組立体は、窓内に位置決めされかつ内方フレーム端縁によって包囲される第１基板を有する。第１基板はその上にサンプルを有する。本発明方法は、さらに、第１基板におけるサンプルからの光学的信号を検出するステップを有する。本発明方法はさらに、システムステージ上における第１キャリヤ組立体をシステムステージ上で第２キャリヤ組立体と交換するステップを有する。第２キャリヤ組立体は、支持フレームと、支持フレームによって保持されるアダプタプレートを含む。第２キャリヤ組立体は、アダプタプレートによって支持される第２基板を有し、この第２基板上のサンプルを有する。本発明方法は、さらに、第２基板のサンプルからの光学的信号を検出するステップを有する。【選択図】図１

Description

＜関連出願の相互参照＞
本件出願は、２０１５年３月２４日出願の米国仮出願第６２／１３７，６００号の恩典を主張し、この米国仮出願は参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。
本発明の実施形態は、概して生物学的又は化学的な解析に関し、より具体的には、生物学的又は化学的な解析用のサンプル（試料）からの光学的信号を検出する方法、キャリヤ組立体、及びシステムに関する。
生物学的又は化学的なリサーチに使用される種々の分析プロトコールは、多数の制御反応を実施することに関連する。幾つかのケースにおいて、制御反応は支持表面上で実施する。このとき指定反応が観測され、指定反応に関与する化学物質の特性又は特徴を同定するのに役立てるよう解析を行う。例えば、幾つかのプロトコールにおいて、識別可能な標識（例えば、蛍光標識）を含む化学的成分が制御された条件の下で他の化学的成分に選択的に結合し得る。これら化学反応は、標識を放射線で励起し、また標識からの発光を検出することによって観測することができる。
このようなプロトコールの例としては、ＤＮＡシークエンシング及び多重アレイをベースとする分析がある。１つのシークエンシング・バイ・シンセシス（ＳＢＳ：sequencing-by-synthesis）において、クローン単位複製配列（アンプリコン）のクラスタがフローセルのチャンネルにおける表面上でブリッジＰＣＲにより形成される。クローン単位複製配列のクラスタを生成した後、単位複製配列は一本鎖（単一ストランド）ＤＮＡ（ｓｓｔＤＮＡ：single stranded DNA）に「線状化」することができる。試薬における所定の配列（シークエンス）をシークエンシング（配列決定）のサイクルを完遂するためフローセル内に流入させることができる。各シークエンシングのサイクルは、一意的蛍光標識を有する単一ヌクレオチド（例えば、Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃ）によってｓｓｔＤＮＡを延長する。各ヌクレオチドがｓｓｔＤＮＡクラスタに付加された後、４つのチャンネルで画像を撮る（すなわち、各蛍光標識につき１つの画像）。撮像後、蛍光標識及びターミネーターをｓｓｔＤＮＡから化学的に開裂し、成長するＤＮＡストランドを他のサイクル用に準備する。試薬送給及び光学的検出を数回のサイクルにわたり繰り返し、クローン単位複製配列の核酸シークエンスを決定することができる。
幾つかの多重アレイに基づく分析プロトコールにおいては、異なるプローブ分子の母集団を基板表面上に固定化する。プローブは基板表面上の各プローブアドレスに基づいて分化することができる。例えば、プローブ分子の各母集団は、基板表面上における既知の場所（例えば、グリッドにおける座標）を有することができる。プローブ分子は制御条件下で標的検体に曝され、１つ又はそれ以上のアドレスで標的検体とプローブとの間における特異性相互作用に起因して検出可能な変化を生ずる。例えば、特異的プローブに結合する蛍光標識付けした標的検体は、プローブのアドレスに対する蛍光標識の補充に基づいて同定することができる。アレイ上のアドレスは、どの母集団が検体と反応したかを同定する分析システムによって決定することができる。検体と反応したプローブ分子の化学的構造を知ることによって、検体の特性を決定することができる。他の多重分析において、個別に認識可能な微粒子の表面上で指定反応を行い、これら反応は、やはり走査及び分析することができる。
上述のような異なる分析プロトコールは、特別な特徴を有する、又は他の分析プロトコールでは起こらない特別なステップを含むことができる。例えば、異なる分析プロトコールは、特異的な修飾を有する異なるタイプの試薬、異なる発光スペクトルを有する標識、サンプル（例えば、フローセル、開放面付き基板、マイクロアレイ、ウェル、微粒子）を支持する異なるタイプの光学的基板、異なる励起スペクトルを有する異なる光源、異なる光学的コンポーネント（例えば、対物レンズ）、温度条件、及びソフトウェアを使用することができる。さらに、デバイスは、一般的には検出が２，３ミクロン又はそれより小さい解像度で生ずるため高いレベルの精度で動作する。この結果、現在存在しているプラットフォームは、概して単に１つのタイプの分析プロトコールにのみ関連する。
したがって、１つのタイプの分析プロトコールより数多くの分析プロトコールを行うことができる分析プロトコール及びそれに対応のコンポーネントに対する必要性がある。
実施形態において、第１キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするステップを備える、方法を提供する。第１キャリヤ組立体は、支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ、該支持フレームを有する。第１キャリヤ組立体は、窓内に位置決めされ、かつ内側フレーム端縁によって包囲される取外し可能な第１基板を有する。第１基板は、光学系の結像ゾーン内に位置決めされるサンプルをその上に有する。方法は、さらに、第１撮像プロトコールにより光学系を使用して第１基板のサンプルから光学的信号を検出するステップを備える。方法は、さらに、システム台上で第１キャリヤ組立体を第２キャリヤ組立体と交換するステップを備える。第２キャリヤ組立体は取外し可能な第２基板を有する。第２基板は、光学系の結像ゾーン内に位置決めされるサンプルを第２基板上に有し、第１及び第２の基板は互いに異なるタイプの基板である。方法は、さらに、第１撮像プロトコールとは異なる第２撮像プロトコールにより光学系を使用して第２基板のサンプルから光学的信号を検出するステップを備える。随意的に、第１撮像プロトコール及び／又は第２撮像プロトコールは自動化する。
実施形態によれば、第１キャリヤ組立体をシステム台上で位置決めするステップを備える、方法を提供する。第１キャリヤ組立体は、支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ、該支持フレームを有する。第１キャリヤ組立体は、窓内に位置決めされ、また内側フレーム端縁によって包囲される第１基板を有する。第１基板はその上にサンプルを有し、サンプルは光学系の結像ゾーン内に位置決めされる。方法は、さらに、光学系を用いて第１基板のサンプルからの光学的信号を検出するステップを備える。方法は、さらに、システム台上の第１キャリヤ組立体をシステム台上で第２キャリヤ組立体と交換するステップを備える。第２キャリヤ組立体は、支持フレームと、この支持フレームにより保持されるアダプタプレートとを有する。第２キャリヤ組立体は、アダプタプレートによって保持され、その上にサンプルを持つ第２基板を有する。第２基板のサンプルは、光学系の結像ゾーン内に位置決めされる。方法は、さらに、光学系を用いて第２基板のサンプルからの光学的信号を検出するステップを備える。
実施形態によれば、支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ該支持フレーム、及び支持フレームに連結されかつ窓内に位置決めされるアダプタプレートを有する、キャリヤ組立体を提供する。アダプタプレートは、窓よりも小さいサイズの基板を収容するポケットを画定する内側プレート端縁を持つプレート本体を有する。内側プレート端縁は、さらに、ポケットに開口する保持窪みを画定する。キャリヤ組立体は、さらに、保持窪み内に位置決めされる可動の基準ブロックを備える。この基準ブロックは、後退位置と係合位置との間で移動可能である。基準ブロックは、基準ブロックが係合位置にあるとき基板に係合し、かつ基板をアダプタプレートの対向する表面に押し付けて基板をポケット内に保持するよう構成する。
実施形態によれば、支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ該支持フレームを備える、キャリヤ組立体を提供する。キャリヤ組立体は、さらに、支持フレームに連結しかつ窓内に位置決めされるアダプタプレートを備える。内側フレーム端縁はアダプタプレート上方に位置する基板収容窪みを画定する。この基板収容窪みは第１平面状基板を収容するよう構成される。アダプタプレートは、第１平面状基板よりも小さいサイズの第２平面状基板を収容するためのポケットを画定する内側プレート端縁を持つプレート本体を有する。ポケットは基板収容窪みの下方に少なくとも部分的に存在する。
実施形態によれば、分析システムを提供し、この分析システムは、ＸＹ平面に平行に延在するベース表面と、このベース表面に連結した複数個の基準とを持つシステム台を備える。基準は、ＸＹ平面に直交するＺ軸に沿ってベース表面から離れるよう突出する突起を含む。分析システムは、さらに、対物レンズを有する光学系を備える。対物レンズは、ＸＹ平面に沿ってシステム台に対して相対移動するよう構成される。分析システムは、さらに、フローセルをシステム台上に取り付けるときフローセルを流れる１つ又はそれ以上の流体フローを制御するよう構成された流体制御システムを備える。分析システムは、さらに、流体制御システム及び光学系を制御して、第１サンプル及び第２サンプルに対してそれぞれ異なる第１分析プロトコール及び第２分析プロトコールを行うよう構成されたシステムコントローラを備える。第１分析プロトコール中システムコントローラは、流体制御システムに指令して１つ又はそれ以上の流体をシステム台上のフローセルに導き、また光学系に指令してフローセルにおける第１サンプルから光学的信号を検出させる。第２分析プロトコール中システムコントローラは、光学系に指令して、第２サンプルに流体を流すことなく、システム台上の開放面付き基板における第２サンプルから光学的信号を検出させる。
一実施形態において、方法を提供し、この方法は、形体のマイクロアレイに関する一連のオーバーラップ部分の画像シリーズを取得するステップを備える。各形体は、形体に固定化した指定プローブ分子を有する。マイクロアレイは、マイクロアレイに付着した標的検体を有する。方法は、さらに、画像における形体それぞれに関連する光強度を解析し、画像のデータ表現を決定するステップを備える。データ表現は、マイクロアレイにおける形体それぞれに基づくデータ形体のサブアレイを有する。各データ形体は、他のデータ形体に対する対応場所、及び１つ又はそれ以上の光強度に基づく信号値を有する。方法は、さらに、隣接画像のデータ表現におけるデータ形体の信号値を比較することに基づいて隣接画像のデータ表現を組み合わせて、マイクロアレイのデータ表現を生成するステップを備える。方法は、さらに、マイクロアレイのデータ表現を解析して、サンプルの特性又は特徴を決定するステップを備える。
本発明の一実施形態により形成された生物学的又は化学的分析を実施する分析システムのブロック図である。 本発明の一実施形態によるサンプルを撮像する状況の斜視図である。 図２の状況の縦断面図である。 異なる撮像セッションに使用することができる種々の光学的形態を示す。 微量蛍光測定器の光学的レイアウトを示す。 ２つのチャンネルを有するフローセルに関連する４個の微量蛍光測定器の構成を示す。 本発明の実施形態によるシステム台の一部の斜視図である。 本発明の実施形態により形成したキャリヤ組立体の斜視図である。 図８に示すキャリヤ組立体上に基板を配置した状態の平面図である。 図８に示すキャリヤ組立体上に他の基板を配置した状態の平面図である。 保持機構をより詳細に示すキャリヤ組立体の一部の拡大図である。 本発明の実施形態により形成したキャリヤ組立体の斜視図である。 システム台上に配置した図１２のキャリヤ組立体の平面図である。 図１２のキャリヤ組立体の断面図である。 フローセル及び開放面付き基板を互いに並置させて示す。 図１０の基板に対する光学系の結像ゾーンを示す。 図９の基板に対する光学系の結像ゾーンを示す。 本発明の実施形態による方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるマイクロアレイの画像である。 マイクロアレイに対して位置決めされた特徴ロケータを示す図１８の拡大図である。 本発明の実施形態による一連の互いにオーバーラップするデータ表現を示す。 データ表現が本発明の実施形態によるステッチング操作を受けた後における図２０の一連の互いにオーバーラップするデータ表現を示す。 本発明の実施形態による方法を示すフローチャートである。
本明細書に記載の実施形態は、サンプルによって供給される光学的信号を検出するのに使用される種々の方法及びシステムを含む。光学的信号は、励起光に応答して生ずる発光、又は励起なしに標識（例えば、サンプル内の放射性成分又は化学発光成分）によって生ずる発光であり得る。特別な実施形態としては、１つよりも多い数のタイプの分析プロトコールを実施するのに使用し得るシステム又はシステムコンポーネントがある。例えば、これら実施形態を用いて、ｓｓｔＤＮＡをフローセル内でシークエンシングしかつ撮像するシークエンシング・プロトコール、及び種々の用途向けにマイクロアレイを撮像するマイクロアレイ・プロトコールの実施を行う、又は実施を容易にする。
システムのコンポーネントとしては、システム台上に位置決めするキャリヤ組立体があり得る。キャリヤ組立体は、異なる基板を保持し、これら基板上にサンプルを有することができる。特別な実施形態において、キャリヤ組立体は、１つ又はそれ以上のコンポーネントを追加又は取り外すことができる再構成可能なものである。第１形態において、キャリヤ組立体は、フローセルのような第１基板を保持し、シークエンシング・プロトコール中に流体をフローセルに導き入れるよう構成することができる。流体は、フローセルがシステム台上に位置決めされている間にフローチャンネルの内面にわたって流れる。流体は内面におけるサンプルに試薬を送給する。光学系は、このとき内面からの光学的信号を検出することができる。第２形態において、キャリヤ組立体は、開放面付き基板のような第２基板を保持し、この第２基板の外面にサンプルを配置するよう構成することができる。第２基板は、例えば、第２基板の外面におけるアレイに配列したプローブを有することができる。フローセルとは違って、第２基板は、システム台上に位置決めする間に外面にわたって流れる流体フローがないようにすることができる。したがって、キャリヤ組立体は、異なる分析プロトコールに対して同一のシステム台上に異なる基板を保持するよう構成することができる。２つの特別な形態を上述したが、キャリヤ組立体は、上述したのとは異なる形態を有することができる、及び／又は２つよりも多い数の形態を有することができる。
本明細書に記載した本発明の１つ又はそれ以上の態様は、それぞれが参照により本明細書に組み入れられるものとする米国特許第８，９５１，７８１号明細書、同第８，７４８，７８９号明細書、同第７，７６９，５４８号明細書、及び同第８，４８１，９０３号明細書、並びに米国特許出願公開第２０１３／０２６０３７２号に記載された発明要旨と類似のものとすることができる。
本明細書に使用される用語「光学的信号」は、検出することができる電磁エネルギーを含む。この用語は、標識付けされた生物学的又は化学的な物質からの発光を含み、さらに光学的基板によって屈折又は反射した透過光も含む。例えば、サンプルは、微粒子を同定し得る光学的信号に入射光を変換するコード化微粒子（又は微粒子上に固定化した物質）を含むことができる。変換された光学的信号は、照射された微粒子のコードを表す検出可能なパターンを形成することができる。光学的信号としては、さらに、サンプルに指向させられて標識を励起する又はサンプルによって反射／屈折させられる入射光があり得る。
サンプルに入射する励起放射線及びサンプルによって生ずる発光を含む光学的信号は、１つ又はそれ以上のスペクトルパターンを有することができる。例えば、１つより多いタイプの標識は、撮像セッションで励起することができる。このようなケースにおいて、異なるタイプの標識は、共通の励起光源によって励起することができる、又は同時に入射光を発生する異なる励起光源によって励起することができる。各タイプの標識は、他の標識におけるスペクトルパターンとは異なるスペクトルパターンを有する光学的信号を発生することができる。例えば、スペクトルパターンは異なる発光スペクトルを有することができる。この発光はフィルタ処理して他の発光スペクトルから個別に光学的信号を検出することができる。本明細書に使用する用語「異なる」を発光スペクトルに関して使用するとき、発光スペクトルは、１つの発光スペクトルの少なくとも一部分が他の発光スペクトルと完全にオーバーラップしない限りにおいて、少なくとも部分的にオーバーラップする波長レンジを有することができる。異なる発光スペクトルは、オーバーラップしない他の特徴、例えば、発光異方性又は蛍光寿命を有することができる。発光をフィルタ処理するとき、発光スペクトルの波長レンジを狭めることができる。
幾つかの実施形態において、光学的信号は、複数個の光学的コンポーネントを有する光学的トレイン（素子列）に導く。光学的信号は検出器（例えば、画像センサ）に導く。特別な実施形態において、光学的トレインの光学的コンポーネントは、選択的に移動可能とすることができる。本明細書に使用する用語「選択的に」を「移動」及び同様な用語と関連して使用するとき、その語句は、光学的コンポーネントの位置が所望様態で変化することを意味する。例えば、光学的コンポーネントの場所及び向きのうち少なくとも一方が変化することができる。語句「選択的に移動する」は、光学的コンポーネントを光路から外す、光路における光学的コンポーネントの向きを調整する（例えば、光学的コンポーネントを回転する）、又は向きは変化しないが光学的コンポーネントの場所が変化するよう光学的コンポーネントを移動することを含む。特別な実施形態において、光学的コンポーネントは撮像セッション相互間で選択的に移動させる。しかし、他の実施形態において、光学的コンポーネントは、撮像セッション中に選択的に移動させることができる。
異なる素子及びコンポーネントは取外し可能に結合することができる。本明細書に使用する用語「取外し可能に結合した」（又は「取外し可能に係合した」）が２つ以上の素子又はコンポーネントに関するとき、これら素子は結合されるコンポーネントを破壊することなく容易に分離できる。不当な努力又はコンポーネント分離に長い時間を費やすことなく素子を互いに分離できるとき、素子は容易に分離可能である。例えば、幾つかの実施形態において、キャリヤ組立体のアダプタプレートは、キャリヤ組立体の耐用期間中に支持フレームに対して多数回取外し可能に結合することができる。取外し可能に結合するとき、アダプタプレート及び支持フレームは、基板を保持するのに適した状態でともに動作することができる。特別な実施形態において、素子はマシン又はシステムによって自動的に取外し可能に結合される。さらに、幾つかの実施形態において、取外し可能に結合した素子は、直接互いに取り付けられ、結合された素子間に幾分の接触を生ずる。他の実施形態において、取外し可能に結合した素子は、取外し可能な結合を容易にする介在素子を有する。例えば、アダプタプレートは、支持フレームに直接取り付けるガスケット又は介在レバーに直接取り付けることができる。したがって、アダプタプレート及び支持フレームは、必ずしも互いに接触する必要はない。取外し可能にコンポーネントを結合する例示的モードは、限定しないが、摩擦係合（例えば、締り嵌め、スナップ嵌合）、磁気、真空、帯電、軽度接着、機械的クランプ等が仲立ちする相互作用を含む。
他の実施形態において、異なる素子及びコンポーネントは容易に分離できないものとすることができる。例えば、支持フレーム及びアダプタプレートは同一の単一体の異なる部分とすることができる。支持フレーム及びアダプタプレートは共通成形型によって射出成形及び整形することができる。幾つかの実施形態において、支持フレーム及びアダプタプレートは、コンポーネントを互いに容易に分離できないように互いに固定した別個のコンポーネントとすることができる。例えば、支持フレーム及びアダプタプレートの１つ又はそれ以上の部分は、互いに融着することができる。本明細書に使用するように、語句「［素子Ｂ］に結合した［素子Ａ］」は、素子Ａ及びＢが、互いに取外し可能に結合される、互いに固定される、又は同一の単一構体の一部とする別個のコンポーネントであることを含む。
撮像セッションは、サンプルの少なくとも一部分が撮像される期間を含む。１つのサンプルは、多数回の撮像セッションを被験する又は受け得る。例えば、１つのサンプルは２回の撮像セッションを受け、各撮像セッションは１つ又はそれ以上の異なる標識からの光学的信号を検出しようとするものである。特別な実施例として、核酸サンプルの少なくとも一部に沿う第１走査は、ヌクレオチドＡ及びＣに関連する標識を検出することができ、サンプルの少なくとも一部に沿う第２走査は、ヌクレオチドＧ及びＴに関連する標識を検出することができる。
撮像セッション中、サンプルによって供給される光学的信号は光学系によって観察される。様々なタイプの撮像を本明細書に記載の実施形態に使用することができる。例えば、実施形態は、落射蛍光撮像及び全内部反射蛍光（ＴＩＲＦ）撮像のうちの少なくとも一方を行うよう構成することができる。特別な実施形態において、サンプル撮像装置は走査型時間遅延積分（ＴＤＩ）システムとする。さらに、撮像セッションは、１つ又はそれ以上のサンプルを「ライン走査」することを含み、これにより光の線形的焦点領域がサンプルにわたり走査される。ライン走査の幾つかの方法は、例えば、米国特許第７，３２９，８６０号明細書及び国際公開第２００９／１３７４３５号に記載されており、これら文献は参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。撮像セッションは、さらに、光のポイント焦点領域をラスターパターンでサンプルにわたり移動させることを含み得る。代案として、サンプルの１つ又はそれ以上の領域を１回につき「ステップ・アンド・シュート」で照射することができる。他の実施形態において、撮像セッションは、照射なしに、また全体的にサンプル内の標識の発光特性（例えば、サンプル内における放射性又は化学発光性の成分）に基づいて発生する発光を検出することを含むことができる。
本明細書に記載した１つ又はそれ以上の分析プロトコールを行うことができるシステムとしては、イルミナ（登録商標）社によって開発されたシステム、例えば、MiSeqシステム、HiSeq（登録商標） 2500システム、HiSeq X Tenシステム、NeoPrepシステム、HiScan（登録商標）システム、NextSeq（登録商標）システム、iScan（登録商標）システムがある。本明細書に記載した１つ又はそれ以上の分析プロトコールを行うことができるシステムは、米国特許第８，９５１，７８１号明細書、同第８，７４８，７８９号明細書、同第７，７６９，５４８号明細書、及び同第８，４８１，９０３号明細書並びに米国特許出願公開第２０１３／０２６０３７２号に記載されており、これら各文献は参照により本明細書に組み入れられるものとする。
本明細書に使用される用語「サンプル」は、サンプルからの光学的信号が観察される撮像セッションを被験する様々な関心対象物質を含む。特別な実施形態において、サンプルは関心対象の生物学的又は化学的な物質を含むことができる。本明細書に使用される用語「生物学的又は化学的な物質」は、本明細書に記載の光学系により撮像又は検査されるのに適した様々な生物学的又は化学的な物質を含むことができる。例えば、生物学的又は化学的な物質としては、ヌクレオチド、核酸、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、タンパク質、酵素、ポリペプチド、抗体、抗原、リガンド、受容体、多糖類、炭水化物、ポリリン酸塩、ナノ細孔、オルガネラ、脂質層、細胞、組織、有機体のような生体分子、及び上述の種における類似体又は模倣剤のような生物活性のある化合物がある。他の化学物質としては、同定に使用することができる標識、例えば、蛍光標識及び以下に詳細に説明する他の標識がある。
異なるタイプのサンプルは、異なる様態で入射光に影響する異なるタイプの光学的物質又は支持構体に結合することができる。特別な実施形態において、検出すべきサンプルは、基板又は支持構体の１つ又はそれ以上の表面に取り付けることができる。例えば、開放面付き基板（幾つかのマイクロアレイ及びチップのような）は、開放面付き基板の外面に固定化された生物学的又は化学的な物質を有する。このようにして、検出すべき光学的信号は、上方から収集されるときには異なる屈折率を有する空気及びおそらく液体を経由して外部表面から放射される。しかし、フローセル又は毛細管的フローによる光学的基板は１つ又はそれ以上のフローチャンネルを有することができる。フローセルにおいて、フローチャンネルはフローセルの頂部層及び底部層によって周囲の環境から分離することができる。このようにして、検出すべき光学的信号は支持構体内部から放射され、また異なる屈折率を有する材料の多重層を透過することができる。例えば、フローチャンネルの内側底面からの光学的信号を検出するとき、及びフローチャンネルの上方からの光学的信号を検出するとき、検出するのが望まれる光学的信号は屈折率を有する流体から異なる屈折率を有するフローセルの１つ又はそれ以上の層を経由して、また異なる屈折率を有する周囲環境を経て伝播することができる。幾つかの実施形態において、開放面付き基板から伝播する光学的信号は、フローチャンネルの表面から伝播する光学的信号とは異なる影響を受け得る。このようなケースにおいて、本明細書に記載の実施形態は、光学的信号をサンプルから検出器アセンブリに導く光学的トレインの調整又は変更を容易にすることができる。しかし、他の実施形態において、光学的トレインは異なるサンプルに対しては調整されない。例えば、同一の光学的トレインは、フローセルからの光学的信号及び開放面付き基板からの光学的信号を検出することができる。実施形態は、参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする米国特許第８，４８１，９０３号明細書に記載のように光学的トレインを調整又は変更することができる。
光学的基板又は支持構体は、例えば、核酸をシークエンシングするフローチャンネルを設けたフローセルを有する。他の実施形態において、光学的基板は、１つ又はそれ以上のスライド、開放面付き基板、平面状チップ（例えば、マイクロアレイで使用されるようなチップ）、又は微粒子を含むことができる。光学的基板が生物学的又は化学的な物質を支持する複数の微粒子を含む場合、微粒子は、他の光学的基板、例えば、スライド、ピットのアレイ、又は溝付きプレートによって保持することができる。特別な実施形態において、光学的基板は、参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする係属中の米国特許出願：U.S. patent application Ser. No. 10/661,234, entitled Diffraction Grating Based Optical Identification Element, filed Sep. 12, 2003に類似又は同一である回折格子ベースのコード化光学的識別素子を有し、このことは以下に詳述する。光学的識別素子を保持するビードセル又はプレートは、それぞれが参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする係属中の米国特許出願：U.S. patent application Ser. No. 10/661,836, entitled “Method and Apparatus for Aligning Microbeads in Order to Interrogate the Same”, filed Sep. 12, 2003、及び米国特許第７，１６４，５３３号明細書：entitled “Hybrid Random Bead/Chip Based Microarray”, issued Jan. 16, 2007、並びに米国特許出願公開第60/609,583, entitled “Improved Method and Apparatus for Aligning Microbeads in Order to Interrogate the Same”, filed Sep. 13, 2004、及びSer. No. 60/610,910, entitled “Method and Apparatus for Aligning Microbeads in Order to Interrogate the Same”, filed Sep. 17, 2004に記載のものと類似又は同一とすることができる。
本明細書に記載の光学系は、マイクロアレイを含むサンプルを走査するのにも使用することができる。マイクロアレイは、１つ又はそれ以上の基板に取り付ける異なるプローブ分子の母集団を含むことができ、異なるプローブ分子を相対的位置に基づいて互いに分化することができるようにする。アレイは、それぞれ基板上の異なるアドレス指定可能な場所に配置される異なるプローブ分子又はプローブ分子の母集団を含むことができる。代案として、マイクロアレイは、ビードのような個別の光学的基板を含むことができ、光学的基板それぞれが異なるプローブ分子又はプローブ分子の母集団を支持し、これらプローブ分子は、基板を取り付ける表面上の光学的基板の場所に基づいて、又は液体内の基板位置に基づいて識別することができる。個別の基板を表面上に配置する例示的アレイとしては、限定しないが、ある会社（カリフォルニア州サンディエゴ）から入手可能なBeadChipアレイ、又はそれぞれが参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする米国特許第６，２６６，４５９号明細書、同第６，３５５，４３１号明細書、同第６，７７０，４４１号明細書、同第６，８５９，５７０号明細書及び同第７，６２２，２９４号明細書、並びに国際公開第００／６３４３７号に記載されているようなウェル内ビードを含む他のアレイがある。表面上に粒子を有する他のアレイとしては、それぞれが参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする米国特許出願公開第２００５／０２２７２５２号、国際公開第０５／０３３６８１号、同第０４／０２４３２８号に記載のようなアレイがある。
例えば、上述の特許文献に記載のような従来既知の様々なマイクロアレイのうち任意なものを使用することができる。代表的なマイクロアレイは反応部位、これら反応部位は、ときにそれぞれがプローブの母集団を有する機能部（フィーチャ）と称する。各反応部位におけるプローブの母集団は、単一種のプローブを有する均質的であるが、幾つかの実施形態において、母集団がそれぞれ異質的であり得る。アレイの反応部位又は機能部は、一般的に離散的であり、互いに空間によって分離されている。プローブ部位の寸法及び／又は反応部位間の間隔は、アレイが高密度、中密度、低密度となるよう変化させることができる。高密度アレイは、約１５μｍ未満の距離だけ反応部位が離れていることを特徴とする。中密度アレイは約１５μｍ〜３０μｍの距離だけ反応部位が離れているとともに、低密度アレイは３０μｍよりも大きい距離だけ反応部位が離れている。本発明に有用なアレイは、１００μｍ未満、５０μｍ未満、１０μｍ未満、５μｍ未満、１μｍ未満、又は０.５μｍ未満の距離だけ離れている反応部位を有することができる。本発明の実施形態における装置及び方法を使用して、上述の密度又は密度レンジにある部位を区別するのに十分な解像度でアレイを撮像することができる。
使用できる市販のマイクロアレイの他の例としては、例えば、Affymetrix（登録商標）、GeneChip（登録商標）マイクロアレイ、又はときにＶＬＳＩＰＳと称される（Very Large Scale Immobilized Polymer Synthesis）技術に基づいて合成された他のマイクロアレイがあり、このＶＬＳＩＰＳ技術は、例えば、それぞれが参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする米国特許第５，３２４，６３３号明細書、同第５，７４４，３０５号明細書、同第５，４５１，６８３号明細書、同第５，４８２，８６７号明細書、同第５，４９１，０７４号明細書、同第５，６２４，７１１号明細書、同第５，７９５，７１６号明細書、同第５，８３１，０７０号明細書、同第５，８５６，１０１号明細書、同第５，８５８，６５９号明細書、同第５，８７４，２１９号明細書、同第５，９６８，７４０号明細書、同第５，９７４，１６４号明細書、同第５，９８１，１８５号明細書、同第５，９８１，９５６号明細書、同第６，０２５，６０１号明細書、同第６，０３３，８６０号明細書、同第６，０９０，５５５号明細書、同第６，１３６，２６９号明細書、同第６，０２２，９６３号明細書、同第６，０８３，６９７号明細書、同第６，２９１，１８３号明細書、同第６，３０９，８３１号明細書、同第６、４１６，９４９号明細書、同第６，４２８，７５２号明細書、及び同第６，４８２，５９１号明細書に記載されている。目印付きのマイクロアレイも本発明の実施形態による方法に使用することができる。例示的な目印付きのマイクロアレイは、アマーシャム・バイオサイエンス社から入手可能なCodeLink（商標）アレイである。有用な他のマイクロアレイは、アギレント・テクノロジー社から入手可能なSurePrint（登録商標）技術のようなインクジェット印刷方法を用いて製造されるマイクロアレイである。
本明細書に記載のシステム及び方法は、マイクロアレイに接触したサンプル内における特定標的分子の存在を検出するのに使用することができる。この存在は、例えば、標識付けした標的検体をマイクロアレイの特定プローブに結合させるのに基づいて、又は特定プローブの標的依存修飾に起因して、プローブ場所で標識を採り込む、除去する、又は変化させることによって決定できる。数種類の分析のうち任意な１つを用いて、例えば、それぞれが参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする米国特許出願公開第２００３／０１０８８６７号、同第２００３／０１０８９００号、同第２００３／０１７０６８４号、同第２００３／０２０７２９５号、又は同第２００５／０１８１３９４号に記載のようなマイクロアレイを使用して、標的を同定又は特徴付けすることができる。
さらに、本明細書に記載の光学系は、国際出願：PCT application PCT/US07/07991, entitled “System and Devices for Sequence by Synthesis Analysis”, filed Mar. 30, 2007に記載のような種々のコンポーネント及びアセンブリ（組立体）を含んで、及び／又は国際公開第２００９／０４２８６２号：entitled “Fluorescence Excitation and Detection System and Method”, filed Sep. 26, 2008に記載のような種々のコンポーネント及びアセンブリを含んで、構成することができ、これら特許文献双方は参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。特別な実施形態において、光学系は、参照によりその完全要旨全体が本明細書に組み入れられるものとする米国特許第７，３２９，８６０号明細書及び国際公開第２００９／１３７４３５号に記載のような種々のコンポーネント及びアセンブリを含むことができる。光学系は、さらに、参照によりその完全要旨全体が本明細書に組み入れられるものとする米国出願：U.S. patent application Ser. No. 12/638,770, filed on Dec. 15, 2009に記載のような種々のコンポーネント及びアセンブリを含むこともできる。
特別な実施形態において、本明細書に記載の方法及び光学系を用いて、核酸のシークエンシング（配列決定）をすることができる。例えば、シークエンシング・バイ・シンセシス（ＳＢＳ）プロトコールはとくに適用可能である。ＳＢＳにおいて、複数の蛍光標識修飾ヌクレオチドを使用して、光学的基板の表面（例えば、フローセルにおけるチャンネルを少なくとも部分的に画定する表面）に存在する増幅ＤＮＡの高密度クラスタ（数百万個ものクラスタがあり得る）をシークエンシングする。フローセルはシークエンシングのため核酸サンプルを閉じ込めることができ、フローセルは適切なフローセルホルダ内に配置する。シークエンシングするためのサンプルは、クラスタ若しくは他の特徴、又は核酸の１つ又はそれ以上の分子に付着するビードの形態をとる核酸分子の個別に溶解可能で増幅される母集団となるよう、互いに分離される単一核酸分子の形態をとることができる。核酸は、既知の標的シークエンス（配列）に隣接するオリゴヌクレオチドプライマーを有するよう調製することができる。最初のＳＢＳシークエンシングサイクルを開始するため、１つ又はそれ以上の異なる標識付けしたヌクレオチド、及びＤＮＡポリメラーゼ等を、流体フローのサブシステム（図示せず）によってフローセルに流し込む／通過させることができる。単一タイプのヌクレオチドを一度に付加することができる、又はシークエンシング手順に使用されるヌクレオチドは可逆的終端特性を有するよう空間的に設計することができ、これによりシークエンシング反応の各サイクルが、数タイプの標識付けしたヌクレオチド（例えば、Ａ、Ｃ、Ｔ、Ｇ）の存在下で同時に生ずることを可能にする。ヌクレオチドは、フルオロフォア（蛍光色素分子）のような検出可能な標識部分を含むことができる。４つのヌクレオチドを互いに混合する場合、ポリメラーゼは適正塩基を選択して取り込むことができ、各シークエンス（配列）は単一塩基によって伸長する。取り込まれなかったヌクレオチドは、フローセルに洗い流し溶液を流すことによって、洗い流すことができる。１つ又はそれ以上のレーザーは、核酸を励起し、また蛍光を誘発することができる。核酸から発生した蛍光は取り込まれた塩基のフルオロフォアに基づき、また異なるフルオロフォアは異なる波長の発光を発生することができる。非ブロック化試薬をフローセルに付加して、伸長させられたまた検出されたＤＮＡストランドから可逆的ターミネーター群を除去することができる。この後、非ブロック化試薬は、フローセルに洗い流し溶液を流すことによって、洗い流すことができる。このとき、フローセルは、上述の標識付けしたヌクレオチドの導入でシークエンシングを開始するその後のサイクルの準備が整う。この流体ステップ及び検出ステップは数回繰り返し、シークエンシングのラン（営為）を完遂することができる。例示的なシークエンシング方法は、例えば、それぞれ参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする文献（Bentley et al., Nature 456:53-59 (2008)）、国際公開第０４／０１８４９７号、米国特許第７，０５７，０２６号明細書、国際公開第９１／０６６７８号、同第０７／１２３，７４４号、米国特許第７，３２９，４９２号明細書、同第７，２１１，４１４号明細書、同第７，３１５，０１９号明細書、同第７，４０５，２８１号明細書、及び米国特許出願公開第２００８／０１０８０８２号に記載されている。
幾つかの実施形態において、核酸はシークエンシング前又はシークエンシング中に表面に付加しまた増幅することができる。例えば、増幅は、ブリッジ増幅を用いて行うことができる。有用なブリッジ増幅方法は、例えば、米国特許第５，６４１，６５８号明細書、米国特許出願公開第２００２／００５５１００号、米国特許第７，１１５，４００号明細書、米国特許出願公開第２００４／００９６８５３号、同第２００４／０００２０９０号、同第２００７／０１２８６２４号、及び同第２００８／０００９４２０号に記載されている。表面上で核酸を増幅する他の有用な方法は、ローリング・サークル増幅（ＲＣＡ）であり、このＲＣＡは、例えば、それぞれが参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする文献（Lizardi et al., Nat. Genet. 19:225-232 (1998)）及び米国特許出願公開第２００７／００９９２０８号に記載されている。ビード上のエマルションＰＣＲも使用することができ、これは、例えば、参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする文献（Dressman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:8817-8822 (2003)）に記載されている。
本明細書に記載の方法及びシステムで使用するのに適用可能な他のシークエンシング技術は、高熱（ピロ）シークエンシング、ナノ細孔シークエンシング、及びライゲーション（連結反応）によるシークエンシングである。例示的なピロシークエンシング技術及び特に有用なサンプルは、それぞれ参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする米国特許第６，２１０，８９１号明細書、同第６，２５８，５６８号明細書、同第６，２７４，３２０号明細書、及び文献（Ronaghi, Genome Research 11:3-11 (2001)）に記載されている。例示的なナノ細孔技術及びやはり有用なサンプルは、それぞれ参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする文献（Deamer et al., Acc. Chem. Res. 35:817-825 (2002); Li et al., Nat. Mater. 2:611-615 (2003); Soni et al., Clin Chem. 53:1996-2001 (2007) Healy et al., Nanomed. 2:459-481 (2007) and Cockroft et al., J. am. Chem. Soc. 130:818-820）及び米国特許第７，００１，７９２号明細書に記載されている。とくに、これら方法は試薬送給の繰返しステップを利用する。本明細書に記載の機器又は方法は、リザーバ、バルブ、流体ライン、及び他の流体コンポーネントを、これらコンポーネントのための制御システムとともに構成することができ、これにより先に引用した参考文献に記載のような所望プロトコールに従って、試薬導入及び信号検出を行うことができる。様々なサンプルのうち任意なサンプルをこれらシステムに使用することができ、これらシステムは、エマルションＰＣＲによって生ずるビードを有する基板、ゼロモード導波路を有する基板、ＣＭＯＳ検出器を組み込んだ基板、脂質二重層に生物学的ナノ細孔を有する基板、合成ナノ細孔を有する固体基板、及び従来既知の他の基板とすることができる。このようなサンプルは、それぞれ参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする上述の引用参考文献及び米国特許出願公開第２００５／００４２６４８号、同第２００５／００７９５１０号、同第２００５／０１３０１７３号、及び国際公開第０５／０１０１４５号に記載のような様々なシークエンシング技術の文脈に記載されている。
種々の実施形態により、例えば、支持構体上又は支持構体内に存在するときに検出することができる例示的標識としては、限定しないが、発色団、発光団、フルオロフォア（蛍光色素分子）、光学的にコード化したナノ粒子、回折格子でコード化された粒子、Ru(bpy).sup.32+のような電気化学発光標識、又は光学的特性に基づいて検出することができる部分がある。有用であり得るフルオロフォアとしては、例えば、ユーロピウム及びテルビウムの錯体を含む蛍光ランタニド錯体、フルオレセイン、ローダミン、テトラメチルローダミン、エオシン、エリトロシン、クマリン、メチル-クマリン、ピレン、マラカイトグリーン、Ｃｙ３、Ｃｙ５、スチルベン、ルシファーイエロー、カスケードブルー（登録商標）、テキサスレッド（登録商標）、アレクサ染料、フィコエリトリン、ボディパイ、及びそれぞれ参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする（Haugland, Molecular Probes Handbook, (Eugene, Oreg.) 6th Edition; The Synthegen catalog (Houston, Tex.), Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, 2nd Ed., Plenum Press New York (1999)）又は国際公開第９８／５９０６６号に記載されている従来既知のフルオロフォアがある。幾つかの実施形態において、１つの標識対は、第１励起波長によって励起可能とすることができ、他の標識対は第２励起波長によって励起可能とすることができる。
実施形態は、光学的基板によって支持される生物学的又は化学的な物質を含むサンプルの検出に関して例示するが、当然のことながら、他のサンプルを本明細書に記載の実施形態により撮像することができる。他の例示的なサンプルとしては、限定しないが、細胞又は組織のような生物学的試料、コンピュータプロセッサに使用されるような電子チップ、等々がある。幾つかの用途例としては、顕微鏡検査、衛星スキャナ、高解像度複写、蛍光画像収集、核酸の解析及びシークエンシング、ＤＮＡシークエンシング、シークエンシング・バイ・シンセシス、マイクロアレイの撮像、ホログラフ的にコード化した微粒子の撮像等がある。
図１は本発明の一実施形態により形成した生物学的又は化学的な解析用の分析システム１００のブロック図である。この分析システム１００は、ベンチトップ装置又はデスクトップコンピュータに類似するものであり得るワークステーションとすることができる。例えば、所望反応を行わせるシステム及びコンポーネントの大部分は、分析システム１００の共通ハウジング１１５内に存在させることができる。幾つかの実施形態において、分析システム１００は、分析システム１００から遠隔の位置に配置する１つ又はそれ以上のコンポーネント、アセンブリ、又はシステムを有することができる。さらに、分析システム１００は、相互に作用し合って、生物学的又は化学的な解析用の１つ又はそれ以上の所定方法又は分析プロトコールを実施する様々なコンポーネント、アセンブリ、及びシステム（又はサブシステム）を有することができる。幾つかの実施形態において、プロトコールは、プロトコールが始まった後にユーザーとの相互作用なしに自動的に行うようにすることができる。
例えば、分析システム１００は、分析システム１００の様々なコンポーネント、アセンブリ、及びサブシステムと通信することができるシステムコントローラ１０２を有する。図示のように、分析システム１００は、光学系１０４、励起源アセンブリ１０６、検出器アセンブリ１０８、及びサンプルをその上に配置する基板を有する１つ又はそれ以上のキャリヤ組立体１１２を支持するドッキングステーション又はドッキングシステム１１０を備える。幾つかの実施形態において、光学系１０４は、励起源アセンブリ１０６及び／又は検出器アセンブリ１０８を有する。幾つかの実施形態において、光学系１０４は、励起源アセンブリ１０６からの入射光をサンプルに導くよう構成される。この励起源アセンブリ１０６は、サンプルに関連付けされた標識を励起するよう構成された１つ又はそれ以上の励起光源を有することができる。励起源アセンブリ１０６は、さらに、サンプルで反射及び／又は屈折した入射光を生ずるよう構成することができる。図示のように、サンプルは、発生光１１６及び／又は透過光１１８を含む光学的信号を生ずることができる。ドッキングシステム１１０及び光学系１０４は互いに相対移動することができる。特別な実施形態において、ドッキングシステム１１０は、システム台１３０と、このシステム台１３０を光学系１０４に対して相対移動させるモータアセンブリ１３２とを有する。他の実施形態において、モータアセンブリ１３２は、光学系１０４に動作可能に連結し、またドッキングシステム１１０に加えて、又はドッキングシステム１１０に代わって光学系１０４を移動させることができるようにする。光学系１０４は、複数個の光学的コンポーネントを有する光学的トレインとする又は光学的トレインを含むことができる。
光学系１０４は、さらに、発生光１１６及び／又は透過光１１８を検出器アセンブリ１０８に導くよう構成することができる。検出器アセンブリ１０８は、１つ又はそれ以上の画像センサを有することができる。画像センサは、単なる例であるが、ＣＭＯＳ撮像装置、ＣＣＤカメラ、又はフォトダイオードとすることができる。光学系１０４は、光学調整システム（又はサブシステム）１２０を有することができる。光学調整システム１２０は、光学系１０４における１つ又はそれ以上の光学的コンポーネントを選択的に移動させるよう構成する。例えば、光学調整システム１２０は、光路補償器１２２及び／又はサンプルの上流又は下流に配置した光学的デバイス１２４を選択的に移動することができる。コンポーネントは、２つ又はそれ以上の光学的トレインの間で共有することもできる。例えば、１つ又はそれ以上のコンポーネントは、代案として、異なる光路に接触するよう配置することができる。
図示のように、分析システム１００は、流体制御システム１３４を有し、分析システム１００の流体ネットワーク１３５（実線で示す）における流体フローを制御できるようにする。流体制御システム１３４は、例えば、シークエンシング・プロトコール中に試薬をサンプルに送給することができる。分析システム１００は、さらに、分析システム１００が使用する流体を保有するよう構成した流体貯蔵システム１３６と、流体の温度を調節する温度制御システム１３８とを有することができる。温度制御システム１３８は、例えば、ヒートシンク及びブロワを用いて分析システム１００の温度を調節することもできる。例示的な温度制御システムは、参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする米国特許出願第１２／５６５，６０６号に記載されている。
幾つかの実施形態において、流体ネットワーク１３５は、流体制御システム１３４及び流体貯蔵システム１３６をシステム台１３０及び分析システム１００の他のコンポーネントに動作可能に接続する１つ又はそれ以上のアンビリカルケーブル（図示せず）を有する。キャリヤ組立体１１２は、分析プロトコール中に溶液が流れるよう構成したフローセルを有することができる。溶液は、アンビリカルケーブルに送給することができる。例えば、アンビリカルケーブルは、フローセル及び多重ポートポンプに流体的に接続し、この多重ポートポンプは、流体貯蔵システムにおける種々の流体（例えば、試薬、緩衝液、及び他の液体）に流体的に接続する。ポンプは、異なる溶液をフローセルに送給する命令を受け取ることができる。アンビリカルケーブルは、１つ又はそれ以上の流体ライン及び命令を送る１つ又はそれ以上の通信ラインを有することができる。
図示のように、分析システム１００は、ユーザーと相互作用するユーザー・インタフェース１４０を有することができる。例えば、ユーザー・インタフェース１４０は、ユーザーからの情報を表示又はリクエストするディスプレイ１４２と、ユーザー入力を受信するユーザー入力デバイス１４４と、を有することができる。幾つかの実施形態において、ディスプレイ１４２及びユーザー入力デバイス１４４は、同一デバイス（タッチパネル）とする。以下により詳細に説明するように、分析システム１００は、様々なコンポーネントと通信して所望反応を実施することができる。分析システム１００は、さらに、検出データを解析してユーザーに所望情報を提供するよう構成することができる。
流体制御システム１３４は、流体ネットワーク１３５に１つ又はそれ以上の流体フローを導きかつ調節するよう構成する。流体ネットワーク１３５は、基板及び流体貯蔵システム１３６のうち少なくとも一方と流体連通することができる。例えば、選択した流体を流体貯蔵システム１３６から引き込み、基板を有するキャリヤ組立体１１２に制御した様態で導く、又は流体を基板から引き込んで、例えば、流体貯蔵システム１３６内の廃棄リザーバに導くことができる。図示しないが、流体制御システム１３４は、流体ネットワーク内の流体の流量又は圧力を検出するフローセンサを有することができる。このセンサは、システムコントローラ１０２と通信することができる。
温度制御システム１３８は、流体ネットワーク１３５、流体貯蔵システム１３６、及び／又は基板の異なる領域における流体温度を調節するよう構成する。例えば、温度制御システム１３８は、基板（又はキャリヤ組立体１１２）と界面を接し、またサンプルに沿って流れる流体の温度を制御するサーモサイクラー（図示せず）を有することができる。温度制御システム１３８は、さらに、分析システム１００の固体素子若しくはコンポーネント、又はサンプルの温度も調節することができる。図示しないが、温度制御システム１３８は、流体又は他のコンポーネントの温度を検出するセンサを有することができる。
流体貯蔵システム１３６は、サンプルと流体連通し、また所望反応を行わせるのに使用する、種々の反応成分又は反応物質を貯蔵することができる。流体貯蔵システム１３６は、流体ネットワーク１３５又はサンプルを洗浄又はクリーニングするための流体、またさらに反応物質を希釈するための流体を貯蔵することができる。例えば、流体貯蔵システム１３６は、試薬、酵素、他の生体分子、緩衝溶液、水溶液、非極性溶液等々を貯蔵する種々のリザーバを有することができる。さらに、流体貯蔵システム１３６は、廃棄生成物を収容する廃棄リザーバも有することができる。
ドッキングシステム１１０は、例えば、機械的、電気的、及び流体的な様態のうち少なくとも１つの様態で１つ又はそれ以上のキャリヤ組立体１１２に係合するよう構成する。ドッキングシステム１１０は、所望の向きでキャリヤ組立体１１２を保持し、キャリヤ組立体１１２における流体フロー及び／又はサンプルの撮像を容易にすることができる。ドッキングシステムは、流体を１つのサンプルに送給するが、他のサンプルには供給しないよう構成することができる。このドッキングシステムは、異なる流体を異なるサンプルに送給するよう構成することができる。代替的又は付加的に、流体は、異なるサンプルに、異なる時間的シーケンス、流量、流速、又は持続時間で送給することができる。幾つかの実施形態において、ドッキングシステム１１０はキャリヤセンサ１１３を有する。キャリヤセンサ１１３は、例えば、キャリヤ組立体１１２の基板上のバーコードを走査することによって、又はサンプルタイプを識別するＲＦＩＤタグからのＲＦ信号を検出することによって、サンプルタイプを決定することができる。
システムコントローラ１０２は、任意のプロセッサベース又はマイクロプロセッサベースのシステムを有することができ、マイクロコントローラ、縮小命令セット・コンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、論理回路、及び本明細書に記載の機能を実行できる任意な他の回路又はプロセッサを使用するシステムを含むことができる。機能は市場的に合理的な時間期間内で実行することができる。上述の例は、単に例示的であり、必ずしも用語システムコントローラの定義及び／又は意味を限定しようとするものではない。例示的実施形態において、システムコントローラ１０２は、１つ若しくはそれ以上の記憶素子、メモリ、又はモジュールに保存した命令セットを実行し、データ取得及び検出データの解析のうち少なくとも１つを行う。記憶素子は、分析システム１００内における情報ソース又は物理的メモリ素子の形態とすることができる。実施形態は、本明細書に記載の１つ又はそれ以上のプロセスを実施又は実行する命令セットを含む、持続性コンピュータ可読媒体を有する。持続性コンピュータ可読媒体は、それ自体一時的伝播信号を除いてすべてのコンピュータ可読媒体を含むことができる。持続性コンピュータ可読媒体は、概して任意な有形コンピュータ可読媒体を含むことができ、例えば、磁気及び／又は光学的ディスク、ＲＯＭ及びＰＲＯＭ、並びにＲＡＭのような揮発性メモリのような持続性メモリがある。コンピュータ可読媒体は１つ又はそれ以上のプロセッサが実行するための命令を保存することができる。
命令セットは、分析システム１００に命令して本明細書に記載の種々の実施形態における方法及びプロセスのような特定動作を実施させる種々のコマンドを含むことができる。命令セットは、ソフトウェアプログラムの形態とすることができる。本明細書に使用する用語「ソフトウェア」及び「ファームウェア」は互換性を有し、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含めて、コンピュータが実行するようメモリに保存した任意なコンピュータプログラムを含む。上述のメモリタイプは単に例示であり、コンピュータプログラムの保存に有用なメモリタイプに関して限定するものではない。
分析システムのコンポーネントは、ハードウェア回路、又は１つ若しくはそれ以上のコンピュータマイクロプロセッサのような、１つ若しくはそれ以上のプロセッサを含む及び／又はプロセッサに接続する電気回路を含む又は表すことができる。本明細書に記載の方法及び分析システムの動作は、平均的な人間又は当業者によっては市場で合理的な時間期間内に精神的に動作を実施することができないほど十分に複雑なものであり得る。
ソフトウェアはシステムソフトウェア又はアプリケーションソフトウェアのような様々な形式であり得る。さらに、ソフトウェアは個別プログラムの集合体又はより長いプログラム内のプログラムモジュール若しくはプログラムモジュールの一部の形式であり得る。ソフトウェアは、さらに、オブジェクト指向プログラミングの形式でのモジュール式プログラミングを含むこともできる。検出データを取得した後、検出データは、自動的に分析システム１００によって処理される、ユーザー入力に応答して処理される、又は他の処理マシン（例えば、通信リンク経由の遠隔要求）による要求に応答して処理されることがあり得る。
システムコントローラ１０２は、分析システム１００の他のコンポーネント又はサブシステムに通信リンク経由（破線で示す）で接続することができる。システムコントローラ１０２は、さらに、オフサイトシステム又はサーバーに通信可能に接続することができる。通信リンクは有線又は無線であり得る。システムコントローラ１０２はユーザー・インタフェース１０４からのユーザー入力又はコマンドを受け取ることができる。ユーザー入力デバイス１４４は、キーボード、マウス、タッチスクリーンパネル、及び／又は音声認識システム等を含むことができる。代替的に又は付加的にユーザー入力デバイス１４４は、ディスプレイ１４２とすることもできる。
幾つかの実施形態において、分析システム１００は、可換式又は取替式デバイス（例えば、ラグ・アンド・プレイ）を有することができる。例えば、ドッキングシステム１１０又はシステム台１３０は異なるドッキングシステム１１０又はシステム台１３０と容易に交換又は置換することができる。このことは、異なるタイプのサンプルを使用するのが望ましいときに生ずる。幾つかの実施形態において、サンプルはシステム台１３０から容易に交換される。さらに、流体貯蔵システム１３６は、流体ネットワークから容易に切り離し、他の容器と交換される容器であり得る。このことは、容器内の流体が枯渇し、また消尽したとき、又は分析システム１００のユーザーが異なるプロトコールで稼働することを要求することで異なる容器を必要とするときに生じ得る。さらに、システムコントローラ１０２は置換式デバイスを有することができる（例えば、ユーザーが異なる分析プロトコールを実行するのに分析システム１００を使用することを望む場合）。
図１は、さらに、システムコントローラ１０２のブロック図を示す。一実施形態において、システムコントローラ１０２は、他のものと通信することができる１つ若しくはそれ以上のプロセッサ又はモジュールを含む。システムコントローラ１０２は、モジュールの集合体として概念的に示すが、専用ハードウェアボード、ＤＳＰ、プロセッサ等の任意な組合せを用いて実現することができる。代案として、システムコントローラ１０２は、単独プロセッサ又は多重プロセッサを有し、プロセッサ間で機能的演算を分配するオフ・ザ・シェルフＰＣを用いて実現することができる。他の選択肢として、以下に説明するモジュールは、ハイブリッド形態であって、所定モジュールの機能が専用ハードウェアを用いて実施されるとともに、残りのモジュールの機能はオフ・ザ・シェルフＰＣを用いて実施される、該ハイブリッド形態を用いて実現することができる。モジュールは、さらに、処理ユニット内におけるソフトウェアモジュールとして実現することができる。
システムコントローラ１０２は、システム制御モジュール１５０と通信する複数個のモジュール１５１〜１５８を有することができる。システム制御モジュール１５０は、ユーザー・インタフェース１４０と通信することができる。モジュール１５１〜１５８はシステム制御モジュール１５０と直接通信するように示すが、モジュール１５１〜１５８は、さらに、互いに、ユーザー・インタフェース１４０と、又は他のシステムとも通信することができる。さらに、モジュール１５１〜１５８は、他のモジュール経由でシステム制御モジュール１５０と通信することができる。
複数個のモジュール１５１〜１５８は、サブシステムと通信するシステムモジュール１５１〜１５３を有する。流体制御モジュール１５１は、流体ネットワーク１３５を経由する１つ又はそれ以上の流体フローを制御するため、流体ネットワーク１３５におけるバルブ及びフローセンサを制御するよう、流体制御システム１３４と通信することができる。流体貯蔵モジュール１５２は、流体が減少しているとき、又は廃棄リザーバを交換しなければならないときをユーザーに通知することができる。流体貯蔵モジュール１５２は、さらに、温度制御モジュール１５３と通信することもでき、これにより流体が所望温度で保存することができる。
複数個のモジュール１５１〜１５８は、さらに、光学調整（又は補正）モジュール１５４を有することができ、この光学調整モジュール１５４は、光学調整システム１２０及びサンプルに関連する識別情報を決定する識別モジュール１５５と通信する。例えば、キャリヤ組立体１１２は、サンプルタイプを同定するための撮像セッション前に又はシステム台１３０上に載置する前に走査することができる。光学調整モジュール１５４は、光学的コンポーネントを選択的に移動させることができる種々のデバイス、例えば、転移デバイス又は回転可能な光学的デバイスと通信することができる。複数個のモジュール１５１〜１５８は、さらに、検出器アセンブリ１０８からの検出データ（例えば、画像データ）を受け取りかつ解析する解析モジュール１５８を有することができる。処理した検出データは、その後の解析用に保存することができる、又はユーザーに所望情報を表示するためユーザー・インタフェース１４０に伝送することができる。さらに、サンプルと通信する（例えば、サンプルの温度又はサンプル内の流体の流量に関する信号を受け取る）サンプルモジュールを設けることができる。
プロトコールモジュール１５６及び１５７はシステム制御モジュール１５０と通信して、所定の分析プロトコールを行うときサブシステムの動作を制御する。プロトコールモジュール１５６及び１５７は、分析システム１００に命令して所定プロトコールに従って特定動作をさせる命令セットを有することができる。プロトコールモジュール１５６及び１５７はシークエンシング・バイ・シンセシス（ＳＢＳ）モジュール１５６を有し、このＳＢＳモジュール１５６は、シークエンシング・バイ・シンセシスのプロセスを実施するための様々なコマンドを発生するよう構成することができる。幾つかの実施形態において、ＳＢＳモジュール１５６は、検出データを処理することもできる。プロトコールモジュール１５７は、マイクロアレイを走査するよう、又は他の分析プロトコールを実施するよう構成することができる。
例えば、ＳＢＳモジュール１５６は、シークエンシング・バイ・シンセシスのプロセス用コマンドを発生するよう構成することができる。例えば、ＳＢＳモジュール１５６は、クローン単位複製配列のクラスタがフローセルのチャンネル（又はライン）内の限局領域上で形成されるブリッジＰＣＲを実施するコマンドを発生することができる。ブリッジＰＣＲにより単位複製配列を産生した後、ＳＢＳモジュール１５６は、単位複製配列を線状化又は変性させてｓｓｔＤＮＡを形成する命令、及びシークエンシングプライマーを添加して、シークエンシングプライマーが関心対象領域の側面に位置する普遍的配列と交雑し得るようにする命令を供給することができる。各シークエンシングサイクルは、ｓｓｔＤＮＡを単独塩基分だけ伸長させ、またＳＢＳモジュール１５６によって命令され得る修飾ＤＮＡポリメラーゼ及び４タイプヌクレオチド混合物の送給によって達成される。異なるタイプのヌクレオチドは、一意的蛍光標識を有し、また各ヌクレオチドは単独塩基取り込みだけを各サイクルで生ずることができる可逆的ターミネーターを有する。単独塩基がｓｓｔＤＮＡに付加された後、ＳＢＳモジュール１５６は、取り込まれなかったヌクレオチドを除去する洗浄ステップを行うよう命令し、この洗浄は、フローセルに洗浄溶液を流すことによって行う。ＳＢＳモジュール１５６は、さらに、励起源アセンブリ及び検出器アセンブリに対して命令し、４つのチャンネルそれぞれにおける蛍光（蛍光標識毎に１つ）を検出する撮像セッションを行わせる。撮像後に、ＳＢＳモジュール１５６は、非ブロック化試薬の送給を命令し、蛍光標識及びターミネーターをｓｓｔＤＮＡから化学的に開裂させることができる。ＳＢＳモジュール１５６は、非ブロック化試薬及び非ブロック化の生成物を除去する洗浄ステップを行うよう命令することができる。他の同様なシークエンシングサイクルを続けることができる。このようなシークエンシング・プロトコールにおいて、ＳＢＳモジュール１５６は、流体制御システム１３４に命令して、試薬及び酵素溶液のフローをサンプルに導くようにすることができる。
幾つかの実施形態において、ＳＢＳモジュール１５６は、高温シークエンシング・プロトコールのステップを実施する種々のコマンドを発生するよう構成することができる。この場合、サンプルは数百万のウェルを有し、各ウェルにはクローン増幅したｓｓｔＤＮＡを有する単一の捕獲ビードを設けている。各ウェルは、さらに、例えば、固定化した酵素（例えば、ＡＴＰスルフリラーゼ及びルシフェラーゼ）を担持しうる、又は捕獲ビードの保持を容易にし得る他のより小さいビードを含むことができる。ＳＢＳモジュール１５６は、単一タイプのヌクレオチドを担持する流体の連続的サイクル（例えば、第１番サイクル：Ａ；第２番サイクル：Ｇ；第３番サイクル：Ｃ；第４番サイクル：Ｔ；第５番サイクル：Ａ；第６番サイクル：Ｇ；第７番サイクル：Ｃ；第８番サイクル：Ｔ；等々）を稼働させるコマンドを流体制御モジュール１５１に発するよう構成することができる。ヌクレオチドがＤＮＡに取り込まれるとき、ピロリン酸塩が放出され、これにより爆発的な光の発生を生ずる連鎖反応を引き起こす。爆発的な光の発生は検出器アセンブリのサンプル検出器によって検出することができる。検出データはシステム制御モジュール１５０、検出データ解析モジュール１５８、及び／又はＳＢＳモジュール１５６に通信されて処理を行う。検出データは、後の解析のために保存できる、又はシステムコントローラ１０２によって解析でき、また画像をユーザー・インタフェース１４０に送信することができる。
プロトコールモジュール１５７は、不明検体用のマイクロアレイを走査するための命令を送信するよう構成することができる。撮像セッション前又はその後に、プロトコールモジュール１５７は、光学調整システム１２０に命令して光路内に又は光路外に移動させることができる。例えば、プロトコールモジュール１５７は、光路補償器１２２を光路内に挿入する又は光路から外れるようにするようリクエストすることができる。プロトコールモジュール１５７は、さらに、他の光学的コンポーネントを再位置決めするようリクエストすることもできる。本明細書に記載の様々な可動又は調整可能な光学的コンポーネントのうち任意なものを、プロトコールモジュール１５７又はシステムコントローラの任意な他の適切なモジュールから送信される命令に応答して、移動することができる。光学的コンポーネントの集合的構成が所望通りに確立された後、プロトコールモジュール１５７は、励起源アセンブリに命令して、光をサンプル及び検出器アセンブリに入射させ、サンプルによって供給される光学的信号を検出できるようにする。
幾つかの実施形態において、ユーザーはユーザー・インタフェース１４０からユーザー入力を供給して、分析システム１００によって稼働させるべき分析プロトコールを選択することができる。他の実施形態において、分析システム１００は、ドッキングシステム１１０内に挿入されたサンプルのタイプを自動的に検出し、また稼働させるべき分析プロトコールをユーザーが確認できるようにする。例えば、キャリヤセンサ１１３は、基板又はキャリヤ組立体からの信号を走査又は検出することによって、キャリヤ組立体におけるサンプルのタイプを識別することができる。代案として、分析システム１００は、所定タイプのサンプルで稼働させることができる限定数の分析プロトコールを用意することができる。ユーザーは、所望の分析プロトコールを選択することができ、またこのとき分析システム１００は、予めプログラムされた命令に基づいて選択された分析プロトコールを実施することができる。
図２及び３は、それぞれ本発明の一実施形態によりサンプル２０２を撮像する状況の斜視図及び縦断面図である。図示の実施形態において、サンプル２０２はフローセルとして示す光学的基板２０４を有する。しかし、代替的実施形態において、サンプル２０２は上述のマイクロアレイを有することができる。図示のように、光学的基板２０４は、第１プレート又はレイヤ２０６と、第２プレート又はレイヤ２０８とを有することができ、内部容積部又はチャンネル２１０が第１レイヤ２０６と第２レイヤ２０８との間に延在する。内部チャンネル２１０は内部に試薬フローを可能にする構成することができる。第１レイヤ２０６及び第２レイヤ２０８は、様々な基板材料から形成することができる。基板材料は入射光の波長及びサンプルから発生する光学的信号に対してほぼ透過性を示すものとすることができる。例えば、基板材料は、サンプル内の１つ又はそれ以上の標識によって発生する光学的信号に対して透過性を示すことができる、又はサンプルによって反射又は屈折する光学的信号に対して透過性を示すことができるものとし得る。第１レイヤ２０６及び第２レイヤ２０８は、それぞれそれらの内面２１６及び２１８上に生物学的成分２１２及び２１４を有することができる。
種々の実施形態において、サンプル２０２は線状焦点領域（放射線ラインとも称する）に沿って励起光又は放射線２２０によって照射することができる。しかし、他の実施形態において、焦点領域は他の形態（例えば、点状、楕円形状）を有することができる。焦点領域２２２は、１つ又はそれ以上の励起光源から対物レンズ２２４経由の励起放射線２２０によって形成することができる。励起光源は、サンプル２０２上に焦点領域２２２を生ずるよう処理及び整形した光ビームを発生することができる。合焦された光ビームは、生物学的成分２１２及び２１４の関連フルオロフォアを励起する異なる発光スペクトルを有する光学的信号を含むことができる。励起されたとき、フルオロフォアは異なる発光スペクトルを有し得る光学的信号を発生する。幾つかの実施形態において、光学系は、先ず励起放射線２２０を光学的基板２０４の内面２１６に導き、生物学的成分２１２を照射する。さらに、光学的基板２０４及び対物レンズ２２４を互いに相対移動させて、サンプル２０２が矢印２２６で示すような方向に並進移動させる。このようにして、焦点領域２２２は徐々に内面２１６に沿って生物学的成分を照射する。焦点領域２２２が内面２１６に沿って並進移動するとき、合焦された光ビームは順次に領域２２８を走査し、これにより光学的基板２０４の内面全体を走査することができる。内面２１６を走査した後、対物レンズ２２４及びサンプル２０２を互いに相対移動させ、また同一プロセスを光学的基板２０４の内面２１８を走査することができる。
特別な実施形態において、装置又は方法は、少なくとも約０.０１ｍｍ／秒の速度で表面上の特徴を検出することができる。特定用途に基づいて、より速い速度を使用することもでき、例えば、走査される領域又は他の方法で検出される状況においては、少なくとも約０.０２ｍｍ２／秒、０.０５ｍｍ２／秒、０.１ｍｍ２／秒、１ｍｍ２／秒、１.５ｍｍ２／秒、５ｍｍ２／秒、１０ｍｍ２／秒、５０ｍｍ２／秒、１００ｍｍ２／秒、又はそれより速い速度を使用することもできる。所望であれば、例えば、ノイズ低減するのが望ましい場合、検出速度は、約０.０５ｍｍ２／秒、０.１ｍｍ２／秒、１ｍｍ２／秒、１.５ｍｍ２／秒、５ｍｍ２／秒、１０ｍｍ２／秒、５０ｍｍ２／秒、又は１００ｍｍ２／秒を上限にすることができる。
幾つかの実施形態において、生物学的材料は光学的基板２０４の多重表面上に固定化することができる。例えば、図３は、それぞれ内面２１６及び２１８に生物学的成分２１２及び２１４が付着している光学的基板２０４を示す。図示の実施形態において、付着レイヤ２３０は内面２１６及び２１８の双方に形成することができる。付着レイヤ２３０は、生物学的成分２１２及び２１４の付着レイヤへの固定化を容易にする。図示のように、第１励起放射線２３２を使用して光学的基板２０４の内面２１６における生物学的成分２１２を照射することができる。照射された生物学的成分２１２からの光発生２３４はレイヤ２０６に帰還することができる。同時に又は逐次的に第２励起放射線２３６を使用して光学的基板２０４の内面２１８における生物学的成分２１４を照射することができる。光発生２３８は、照射された生物学的成分２１４からチャンネル２１０及びレイヤ２０６に帰還することができる。
特別な実施形態において、開口数（ＮＡ）が高い値を有する対物レンズを介してサンプルを撮像するときには、光路補償器を使用することができる。典型的な高ＮＡレンジとしては少なくとも約０.６のＮＡ値がある。例えば、ＮＡ値は、少なくとも約０.６５、０.７、０.７５、０.８、０.８５、０.９、０.９５、又はそれより高いものとすることができる。当業者であれば、レンズが機能する媒体の屈折率に基づくＮＡはより高く、例えば、空気に対しては１.０までにも達し、純水に対しては１.３３までにも達し又はオイルのような他の媒体に対してはそれより高い値にすることができる。補償器は、上述した例よりも低いＮＡ値を有する対物レンズに使用することもできる。概して、対物レンズのＮＡ値は、対物レンズが受光し得る角度幅の測定値である。ＮＡ値が高ければ高いほど、ある一定の大きさの対物レンズによってより多くの光を集光することができる。この結果、より高い密度があり得ることから、より高いＮＡ値を有する対物レンズを使用するとき多重物体をより容易に区別することができる。
図４は、異なる撮像セッションに使用することができる光学系２５０の種々の光学的形態２８１〜２８３を示す。光学系２５０は、集光端部２９４を有する対物レンズ２５６を含む。図示のように、キャリヤ組立体２６０を対物レンズ２５６の集光端部２９４近傍に位置決めする。キャリヤ組立体２６０は、第１基板２５２Ａ又は第２基板２５２Ｂを有することができる。例示的実施形態において、第１基板２５２Ａはフローセルとし、第２基板は開放面付き基板とする。以下に詳細に説明するように、本明細書に記載の実施形態は、調整可能又は変更可能な光学系及びアセンブリを有する。例えば、サンプルによって生ずる光学的信号に影響を与える光学的コンポーネントの集合的構成は、異なる撮像セッションに対して変化させることができる。光学的コンポーネントの集合的構成を変化させることにより、サンプルからの光学的信号伝播における変化、又は検出される光学的信号のスペクトルにおける変化をもたらす。集合的構成は、１つ又はそれ以上の光学的コンポーネントを取り外す、又は再配置することによって変更することができる。さらに、集合的構成は、光路に沿ってフィルタを交換することによって変更することができ、これにより異なる光学的信号を検出器アセンブリが検出できるようになる。
図示のように、作動距離ＷＤはサンプル２５２Ａと対物レンズ２５６の集光端部２９４との間に存在し得る。幾つかの実施形態において、作動距離ＷＤは約５０００ミクロン未満である。特別な実施形態において、作動距離ＷＤは約２０００ミクロン未満、またより具体的には、約１０００ミクロン未満である。
図４において、キャリヤ組立体２６０は、第１及び第２の基板２５２Ａ及び２５２Ｂを支持する同一支持フレーム２６２を有する。第２基板２５２Ｂを支持するとき、キャリヤ組立体２６０は、さらに、アダプタプレート（図示せず）を有することができる。例示的実施形態において、第１基板２５２Ａは、第１及び第２の材料レイヤによって少なくとも部分的に画定されるフローチャンネルを有するフローセルを含む。光学的信号は、フローチャンネル内の標識から１つ又はそれ以上のレイヤ及び存在し得る流体を経由して、フローセルの外面に伝播する。光学的信号は、この後外面から対物レンズに伝播する。しかし、第２基板２５２Ｂは開放面付き基板とすることができ、標識が開放面付き基板の対応する外面近傍に位置し、またその外面から光学的信号を生ずる。幾つかのケースにおいて、第１及び第２基板２５２Ａ、２５２Ｂの標識から発生する光学的信号は、第１及び第２基板２５２Ａ、２５２Ｂの構造に起因して、対物レンズ２５６に達する前に異なる様態で影響を受ける。したがって、本明細書に記載の実施形態は、光学系の集合的構成を変化させ、光学的信号を適正に検出できるようにすることができる。
図４に示す異なる光学的形態２８１〜２８３は、異なる集合的構成を生ずるよう光路補償器２９３及び２９５をどのように選択的に移動するかの特別な例を示す。光路補償器２９３及び２９５は、サンプルによって生ずる光学的信号の光路を調整する。種々の実施形態において、光路補償器２９５が第２基板２５２Ｂと対物レンズ２５６との間に配置される、及び／又は光路補償器２９３が対物レンズ２５６に対して相対配置されるよう、光学的コンポーネントを選択的に移動することができる。
図示のように、光学的形態２８１は、無限焦点位置又は対物レンズ２６５と第１基板２５２Ａとの間に何ら光学的コンポーネント（例えば、光路補償器）を配置することなく対物レンズ２５６を含む。例えば、図４に示すようにフローセル内のフローチャンネルの底面を撮像するのが望ましい撮像セッション中に光学的形態２８１を使用することができる。フローチャンネルの底面を撮像するとき、入力された光学的信号は、フローセルの頂部レイヤを透過し、次に頂部レイヤと底部レイヤとの間に画定されるキャビティを透過する。フローセルの底面を撮像した後、分析システムは移動してサンプルの他の表面（例えば、フローチャンネルの頂面、フローセル若しくは他のサンプルの外面）を撮像する。このようなケースにおいて、光学的信号は、もはや頂部レイヤ及びキャビティを透過しないことになる。より具体的には、分析システムが順次にフローチャンネルの頂面又は異なるサンプルの外面を撮像する場合、減少したレイヤを補償するよう、光路又は焦点領域を調整するのが望ましいことがあり得る。
このように、光学的形態２８２は、対物レンズ２５６に対して無限焦点位置に配置した光路補償器２９３を有する。光路補償器２９３は、それぞれ参照により本明細書に組み入れられるものとする米国特許出願公開第２００９／０２７２９１４号及び米国特許第８，４８１，９０３号明細書に記載の転移デバイスに類似の転移デバイスによって無限焦点位置に選択的に移動することができる。光学的形態２８２は、フローセルにおけるフローチャンネルの頂面を撮像するのが望ましい撮像セッション中に使用することができる。
光学的形態２８３は、対物レンズ２５６の集光端部２９４と第２基板２５２Ｂとの間に配置している撮像位置の光路補償器２９５を有する。撮像位置において、光路補償器２９５及び集光端部２９４は、定距離だけ互いに離すことができる。しかし、光路補償器２９５及び第２基板２５２Ｂは、調整可能な距離分で離すことができる。より具体的には、第２基板２５２Ｂ及び対物レンズ２５６は撮像セッション中に互いに相対移動することができる。
光路補償器２９５は転移デバイスによって撮像位置に選択的に移動することができる。光路補償器２９５は、撮像セッション中に対物レンズ２５６に対して固定された位置をとることができる。幾つかの実施形態において、光路補償器２９５は、１つ又はそれ以上の介在コンポーネントを介して対物レンズ２５６に動作可能に連結する。代替的実施形態において、光路補償器２９５は、対物レンズ２５６の集光端部２９４に直接付着する。光学的形態２８３は、例えば、マイクロアレイの外面を走査するのに使用することができる。
図５は、少なくとも幾つかの光学的コンポーネントの機能的構成を示すことを目的とする、例示的微量蛍光測定器の分解図を示す。緑ＬＥＤ（LEDG）及び赤ＬＥＤ（LEDR）を含む２つの励起源を示す。各励起源からの励起光は、それぞれ緑ＬＥＤ集光レンズ（Ｌ６）及び赤ＬＥＤ集光レンズ（Ｌ７）を通過する。ＬＥＤ折返しミラー（Ｍ１）は緑励起放射線を結合二色性ミラー（Ｆ５）に反射し、この結合二色性ミラー（Ｆ５）は、励起フィルタ（Ｆ２）、次いでレーザーダイオードのビーム分割器（Ｆ３）、励起場ストップ（ＦＳ）、励起投射レンズ群（Ｌ２）経由で緑励起放射線を励起／発生光二色性ミラー（Ｆ４）に反射し、この励起／発生光二色性ミラー（Ｆ４）は、静止対物レンズ群（Ｌ３）及び並進対物レンズ群（Ｌ４）経由で緑励起放射線をフローセル（ＦＣ）の表面に反射する。赤励起放射線は赤ＬＥＤ集光レンズ（Ｌ７）から結合二色性ミラー（Ｆ５）を通過し、この後、赤励起放射線は、緑励起放射線がフローセル（ＦＣ）の表面に至るのと同一光路をたどる。図示のように、合焦は、並進対物レンズ群（Ｌ４）を上下に（ｚ次元に沿って）移動することによって行われる。フローセル（ＦＣ）表面からの発生光は、並進対物レンズ群（Ｌ４）及び静止対物レンズ群（Ｌ３）を逆行して、励起／発生光二色性ミラー（Ｆ４）に至り、この励起／発生光二色性ミラー（Ｆ４）は、この発生放射線を発生光投射レンズ群（Ｌ１）に通過させ、発生光フィルタ、次いでＣＭＯＳ画像センサ（Ｓ１）に達せしめる。レーザーダイオード（ＬＤ）もレーザーダイオード結合レンズ群（Ｌ５）経由でレーザーダイオードビーム分割器（Ｆ３）に指向させられ、このレーザーダイオードビーム分割器（Ｆ３）は、レーザーダイオード放射線を励起場ストップ（ＦＳ）、励起投射レンズ群（Ｌ２）、励起／発生光二色性ミラー（Ｆ４）、静止対物レンズ群（Ｌ３）及び並進対物レンズ群（Ｌ４）経由でフローセル（ＦＣ）の表面に反射する。
図５の例示的実施形態で示すように、各微量蛍光測定器はビーム分割器及び検出器を有することができ、この場合、ビーム分割器は、励起放射線源からの励起放射線を対物レンズに指向させ、また対物レンズからの発生放射線を検出器に指向させるよう位置決めする。各微量蛍光測定器は、随意的に、ＬＥＤのような励起放射線源を有することができる。このケースにおいて、各微量蛍光測定器は専用放射線源を有することができ、読取ヘッドは、それぞれが個別の微量蛍光測定器に分離される数個の放射線源を有する。幾つかの実施形態において、２個又はそれ以上の微量蛍光測定器は共通放射線源からの励起放射線を受け取ることができる。このようにして、２個又はそれ以上の微量蛍光測定器は放射線源を共有することができる。例示的実施形態において、単一放射線源は、２つ又はそれ以上の励起放射線を２つ又はそれ以上のビームに分離するよう、またビームを２つ又はそれ以上の対応の微量蛍光測定器に指向させるよう位置決めしたビーム分割器に放射線を指向させることができる。付加的又は代替的に、励起放射線は、放射線源から１つ又はそれ以上の光ファイバ経由で２つ又はそれ以上の微量蛍光測定器に指向させることができる。
図面に示す特定コンポーネントは例示的なものであり、同様の機能を有するコンポーネントと置換できるものと理解されたい。例えば、様々な放射線源のうち任意なものをＬＥＤの代わりに使用することができる。とくに有用な放射線源は、アーク灯、レーザー、半導体光源（ＳＬＳ）、又はレーザーダイオードである。ＬＥＤは、例えば、ルミナス社（マサチューセッツ州ビルリカ）から購入することができる。同様に、様々な検出器が有用であり、検出器としては、限定しないが、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）センサ、光電子増倍管（ＰＭＴ）、又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサがある。特別に有用な検出器は、アプチナ（商標）・イメージング社（カリフォルニア州サンホセ）から入手可能な５メガピクセルＣＭＯＳセンサ（ＭＴ９Ｐ０３１）である。
図５は、２つの励起源を有する微量蛍光測定器の例示的実施形態を示す。この形態は、それぞれ異なる波長で励起する少なくとも２つのフルオロフォアを検出するのに有用である。所望に応じて、微量蛍光測定器は、２つより多い励起源を有するよう構成することができる。例えば、微量蛍光測定器は、少なくとも２、３、４、又はそれ以上の互いに異なる励起源（すなわち、互いに異なる波長を生ずる励起源）を含むことができる。代替的又は付加的に、ビーム分割器及び光フィルタを用いて、個別の放射線源から利用可能な励起波長レンジを拡張することができる。多重放射線源及び／又は分割励起ビームの光学的フィルタ処理の同様な使用法は、数個の微量蛍光測定器が１つ又はそれ以上の放射線源からの励起を共有する実施形態に用いることができる。本明細書の他の場所で説明するように、多重励起波長の可用性は、数種の異なるフルオロフォア標識を利用するシークエンシング用途にとくに有用である。
図６は、単一読取りヘッド又はキャリッジ３００における４個の微量蛍光測定器の例示的構成を示す。４個の微量蛍光測定器は、フローセル３０６の第１チャンネル３０２及び第２チャンネル３０４に対して互い違いレイアウトで配列する。図示の構成において、２個の微量蛍光測定器（検出器３１０Ａ、３１０Ｃに対応する）は、第１チャンネル３０２の別個の領域を撮像するよう構成され、また他の２個の微量蛍光測定器（検出器３１０Ｂ、３１０Ｄに対応する）は、第２チャンネル３０４の別個の領域を撮像するよう構成される。図示のように、微量蛍光測定器検出器３１０Ａ、３１０Ｃに対応する）は、微量蛍光測定器（検出器３１０Ｂ、３１０Ｄに対応する）に対してｘ次元方向互い違いに配置し、これにより、2対の微量蛍光測定器が、それぞれ互いに隣接する第１チャンネル３０２及び第２チャンネル３０４を検出することができる。微量蛍光測定器それぞれは、互いに直交する発生光経路及び励起光経路を有し、放射源３１２はフローセル３０６に対向させて読取りヘッドと同一側に位置決めする。２個の検出器３１０Ａ及び３１０Ｃは読取りヘッドの一方の第１サイドに位置決めし、他の２個の検出器３１０Ｂ及び３１０Ｄは読取りヘッドの反対側の第２サイドに位置決めする。図６に示す例示的実施形態において、４個の放射源は、単一の大きなヒートシンク３１４に熱接触する。単一の大きなヒートシンクは、放射源各個の個別ヒートシンクを使用する多くの形態よりも多くの放熱を生ずる。しかし、所望に応じて、個別放射源を個別ヒートシンクに熱的に結合することができる。図６に示す微量蛍光測定器の構成による利点は、コンパクトな読取りヘッドが得られる点である。同様の利点は、各微量蛍光測定器における励起源及び検出器の相対位置を交換する実施例でも得られる。
図６に示す読取りヘッド３００はｙ次元方向に走査するよう位置決めする。ｙ次元方向はフローセル３０６の長さ方向に平行であり、読取りヘッド３００の走査動作における移動の結果、フローセル３０６の長さに沿う領域を撮像する。検出器３１０Ａ〜３１０Ｄは、読取りヘッド３００の互いに対向するサイド（側面側）及びフローセル３０６の互いに対向するサイド上に位置決めし、フローセルのサイドは走査方向に延在する。フローセル３０６に対する読取りヘッド３００の向き、及び走査方向は単に例示的なものであり、他の向きも使用することができる。
微量蛍光測定器、又は数個の微量蛍光測定器を有する読取りヘッドは、本明細書に記載の幾つかの実施形態で例示するように、フローセルの上方（重力が示す方向に関して）に位置決めすることができる。しかし、微量蛍光測定器、又は読取りヘッドはフローセルの下方に位置決めすることもできる。したがって、フローセルは、使用される励起及び発生放射線の波長に対して頂部サイド、底部サイド、又はその双方サイドにおいて透明であるものとすることができる。幾つかの実施形態において、フローセルの双方サイドに微量蛍光測定器を位置決めする、又は読取りヘッドをフローセルの双方サイドに位置決めするのが望ましい場合があり得る。重力に対する他の向きも可能であり、例えば、フローセルと微量蛍光測定器（又は読取りヘッド）との間で両辺方向の向きがあり得る。
微量蛍光測定器又は読取りヘッドは、フローセルの互いに対向する２つの内面を、フローセルの片側サイドから検出するよう構成することができる。例えば、微量蛍光測定器又は読取りヘッドは、光学的補償器を採用することができ、この光学的補償器はフローセルの交互表面を検出するよう挿入及び取外しする。光学的補償器を使用してフローセルの対向する表面を検出する例示的方法及び装置は、参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする米国特許第８，０３９，８１７号に記載されている。補償器は、例えば、装置のＮＡ値及び／又は光学的解像度に依存して随意的なものとする。
図７は、キャリヤ組立体４００及び５００（それぞれ図８及び１２参照）のようなキャリヤ組立体を収容するよう構成したシステム台３２０の一部の斜視図である。システム台３２０は、ベース表面３２２と、ベース面３２２に沿って配置した複数個の基準３２４〜３２６とを有する台本体又はプラットフォーム３２１を含む。基準３２４〜３２６はベース表面３２２に対して相対的な定位置をとる。図７において、台本体３２１はブロック状の形状であるが、種々の形状を使用できると理解されたい。ベース表面３２２は、基板及び／又はキャリヤ組立体と接する形状である。例えば、ベース表面３２２の少なくとも一部分は、フローセルと接するよう平面状とすることができる。幾つかの実施形態において、ベース表面３２２は、キャリヤ組立体の基板に対して熱エネルギーを出し入れするよう構成する。より具体的には、ベース表面３２２は、サーモサイクラーに熱的に結合することができる。例えば、フローセルをキャリヤ組立体によって保持し、またベース表面３２２上に位置決めするとき、ベース表面３２２は、フローセルに熱を導入する又はフローセルから熱を吸収することができる。図示の実施形態において、キャリヤ組立体に接するベース表面３２２は平面状である。しかし、他の実施形態において、ベース表面３２２はキャリヤ組立体の形状と相補的な形状とすることができる。
基準３２４〜３２６は、光学系、又はより具体的には対物レンズに対して相対的な定位置に基板を保持するよう基板に係合する定基準点又は基準面をなすよう構成する。図示の実施形態において、基準３２４〜３２６は、ベース表面３２２から突出する円筒形突起（又はポスト）とするが、基準３２４〜３２６は、他の実施形態において他の形状とすることができる。基準３２４〜３２６の相互に対する及びベース表面３２２に対する相対位置は、キャリヤ組立体の設計、基板（例えば、フローセル）の形状、及び／又はアダプタプレートの形状に基づくものとし得る。
図示のように、システム台３２０（又はドッキングシステム）は、キャリヤ組立体及び／又は基板に係合するよう構成した整列（アラインメント）機構３３０を有することができる。図示の実施形態において、整列機構３３０は、軸線３３３の周りに回転するよう構成した可動アーム３３２を有する。この可動アーム３３２は、可動アーム３３２を駆動するよう構成したモータ３３４に動作可能に連結する。基準３２４〜３２６及び可動アーム３３２は、全体として両者間にベース表面３２２のキャリヤ収容領域３３６を画定する。このキャリヤ収容領域３３６は、そこにキャリヤ組立体を位置決めするよう構成する。キャリヤ組立体がキャリヤ収容領域３３６に位置決めされるとき、モータ３３４がカドア３３２をキャリヤ組立体に向けて駆動することができる。可動アーム３３２は、キャリヤ組立体に係合して、キャリヤ組立体を基準３２４〜３２６に向けて押圧することができる。
図示の実施形態において、可動アーム３３２は回転する。しかし、一実施形態において、可動アーム３３２は他の様態で移動することができる。例えば、可動アーム３３２は直線的に移動することができる。幾つかの実施形態において、可動アーム３３２がキャリヤ組立体に係合するよう移動する単一行程は、他方向の運動を含むことができる。例えば、可動アーム３３２は、初期的に第１直線的方向に移動し、次いで第２直線的方向に移動する又は他の方向に回転することができる。他の実施形態において、１つより多い整列機構を使用することができる。さらに、指定した位置にキャリヤ組立体を保持するのに他の方法を使用することもできる。例えば、空気ポンプがガス（例えば、外気）を使用してキャリヤ組立体を指定した様態となるよう押す又は引っ張ることができる。
図７に示すように、システム台３２０は、複数個のマニホルド通口３４０を有することができる。マニホルド通口３４０は、フローセルの通口のような基板の通口と整列するよう構成する。流体は、マニホルド通口３４０に対して供給又は抜き出すことができる。
図８は、本発明の一実施形態によるキャリヤ組立体４００の斜視図である。キャリヤ組立体４００は、基板から光学的信号を検出する撮像動作中にサンプルを保持するよう構成する。キャリヤ組立体４００は、図１の分析システム１００のような分析システムに使用することができ、またシステム台３２０（図７参照）のようなシステム台上に位置決めすることができる。キャリヤ組立体４００は支持フレーム４０２を有する。支持フレーム４０２は、第１本体側面４０８及び第２本体側面４１０を有するフレーム本体４０４を含む。第１本体側面４０８は、対物レンズ２５６のような光学系の対物レンズに対面するよう構成する。第２本体側面４１０は、システム台３２０（図７参照）のようなシステム台と接するよう構成する。
支持フレーム４０２はサンプル領域４０６を画定することができる。幾つかの実施形態において、サンプル領域４０６はアダプタプレート４２０を含む。他の実施形態において、サンプル領域４０６は、第１本体側面４０８と第２本体側面４１０との間に全体的に延在する開放窓又は１つ若しくはそれ以上の貫通孔を有する。幾つかの実施形態において、サンプル領域４０６は、フレーム本体４０４に完全に貫通して延在し、本体側面４０８、４１０のうちどちらからもアクセス可能な窓とする。アダプタプレート４２０は、窓内に位置決めし、また支持フレーム４０４に連結することができる。アダプタプレート４２０は、窓の全体又は大部分を塞ぐことができる。幾つかの実施形態において、アダプタプレート４２０及び支持フレーム４２０は１つの連続した構体を形成する。他の実施形態において、アダプタプレート４２０は支持フレーム４２０に取外し可能に連結する。代替的実施形態において、アダプタプレート４２０はキャリヤ組立体４００の一部でないものとする。例えば、ＳＢＳプロトコール中、キャリヤ組立体４００は、サンプル領域４０６内に位置決めしたフローセルを有する支持フレーム４０２のみを含むことができる。マイクロアレイ撮像プロトコール中、キャリヤ組立体４００は、アダプタプレート４２０と、ビードチップのような開放面付き基板とを有することができる。
フレーム本体４０４は、さらに、内側フレーム端縁４１２及び外側フレーム端縁４１４を有する。幾つかの実施形態において、内側フレーム端縁４１２はサンプル領域４０６を画定することができる。外側フレーム端縁４１４はフレーム本体４０４の周縁を画定し、またドッキングシステム（図示せず）の整列形体と係合するよう構成する。整列形体は、例えば、整列機構３３０（図７参照）のような整列機構を有することができる。フレーム本体４０４は、第１本体側面４０８と第２本体側面４１０との間で測った厚さ４１６を有する。支持フレーム４０２は、システム台上に位置決めできるよう構成し、また撮像動作中に対物レンズが指定経路に沿って支持フレーム４０２と一緒に移動するのを可能にする。本明細書で使用するように、撮像されるのが望ましい物体が対物レンズに対して移動するよう対物レンズ及び／又はシステム台が移動するとき、対物レンズは「移動」することができる。図示の実施形態において、厚さ４１６はほぼ均一であり、これによりフレーム本体４０４はほぼ平面状となる。他の実施形態において、フレーム本体４０４は非平面状形体を有することができる。非平面状形体は、対物レンズの指定経路の外側に位置決めすることができる。
図８に示すように、アダプタプレート４２０はプレート本体４２１を有する。アダプタプレート４２０はサンプル領域４０６内に位置決めする。図示の実施形態において、アダプタプレート４２０は、アダプタプレート４２０の通路又は貫通孔４２２及び開孔４６４，４６５，４６６を除いて、サンプル領域４０６の全体をカバーする。他の実施形態において、アダプタプレート４２０の少なくとも一部分は、第２本体側面４１０と並んで延在する又は第２本体側面４１０に係合する。プレート本体４２１は、内側プレート端縁４２４を有する。内側プレート端縁４２４は、アダプタプレート４２０のポケット４２６を画定する。プレート本体４２１は、ポケット４２６内で基板又はチッププラットフォーム４２８を有することができる。チッププラットフォーム４２８は、基板を位置決めするよう構成したプラットフォーム表面４３０を有する。プレート本体４２１は、さらに、窪み４３２を有する。図示の実施形態において、窪み４３２はプラットフォーム４２８の大部分を包囲する。
図８に示すように、キャリヤ組立体４００は保持機構４１８を有することができる。この保持機構４１８は、アダプタプレート４２０及び／又はフレーム本体４０４に結合することができる。保持機構４１８は、ポケット４２６内に配置した基板に係合して、この基板をポケット４２６内の定位置に保持するよう構成する。保持機構４１８は、可動基準ブロック４４０を有する。例示的実施形態において、基準ブロック４４０はばね負荷を付与し、基準ブロックが圧縮状態に偏向又は移動することができ、この後、釈放してポケット４２６内の基板（図示せず）に係合し、また基板をポケット４２６内に保持できるようにする。
図９は、アダプタプレート４２０のポケット４２６内に基板４３４を位置決めしたキャリヤ組立体４００の平面図である。基板４３４は保持機構４１８によって保持する。より具体的には、保持機構４１８の基準ブロック４４０は、基板端縁４３８を内側プレート端縁４２４に押圧する保持力４３６を加える。保持力４３６はＸＹ平面に平行な方向に加わる。したがって、基板４３４は、アダプタプレート４２０に対して定位置に保持される。他の実施形態において、保持力４３６は、少なくとも部分的にＸＹ平面に直交する方向に加わり、基板４３４がアダプタプレート４２０に押し付けられるようにする。例えば、基板４３４はプラットフォーム表面４３０（図８参照）に押し付けられるようにすることができる。
幾つかの実施形態において、アダプタプレート４２０はフレーム本体４０４に対してＸＹ平面に沿って移動可能とすることができる。例えば、アダプタプレート４２０は内側フレーム端縁４１２に対面するよう構成した外側プレート端縁４４２を有することができる。幾つかのケースにおいて、外側プレート端縁４４２は、アダプタプレート４２０の最外側端縁に相当することができる。しかし、他のケースでは、外側プレート端縁４４２はアダプタプレート４２０の最外側端縁ではない。例えば、プレート本体４２１の一部分は、フレーム本体４０４の下方に突出し（図９に示すように）、また本体側面４１０（図８参照）と平行になるように突出する。図９に示すように、外側プレート端縁４４２及び内側フレーム端縁４１２は、公差（トレランス）ギャップ４４４及び公差ギャップ４４６によって互いに隔たることができる。公差ギャップ４４４はＸ軸方向に測った距離であり、また公差ギャップ４４６はＹ軸方向に測った距離である。
しかし、他の実施形態においては、アダプタプレート４２０は、フレーム本体４０４に対して定位置をとることができる。特別な実施形態において、アダプタプレート４２０及びフレーム本体４０４は、フレーム本体４０４及びアダプタプレート４２０が単一材料ピースの一部となるよう共通成形型内で成形することができる。代案として、フレーム本体４０４及びアダプタプレート４２０は、相対的な定位置に固定される別個のコンポーネントとすることができる。
図９に示すように、通路４２２が基板端縁４３８の周りに位置決めされる。通路４２２は、アダプタプレート４２０の端縁と基板端縁４３８の一部との間で少なくとも部分的に画定される。通路４２２は、個人の指（例えば、フィンガ）の一部分が入り込んで基板端縁４３８に係合できる寸法及び形状にし、基板４３４を装填又は取出しができるようにする。アダプタプレート４２０の通路４２２は、個人が基板４３４を掴んでいる間に基板４３４をポケット４２６内に位置決めできるよう配置する。例えば、基板４３４をポケット４２６内に位置決めするとき、通路４２２Ａは人差し指又は親指の先端を受け入れることができ、また通路４２２Ｂは親指又は人差し指の先端を受け入れることができる。位置決め操作中、保持機構４１８を作動させて圧縮し、基準ブロック４４０をポケット４２６から離れる方向に移動させる。基板４３４をポケット４２６内に位置決めするとき、又は基板４３４をポケット４２６内に位置決めした後、基準ブロック４４０を釈放して、基準ブロック４４０を基板４３４に向けて逆移動させ、基板端縁４３８に係合させる。図示のように、基板４３４は、その上にマイクロアレイ４４８を有する開放面付き基板である。他タイプの基板４３４を他の実施形態で使用することができる。
図１０は、サンプル領域４０６内に位置決めした基板４５０を有するキャリヤ組立体４００の平面図である。基板４５０は、１つ又はそれ以上のフローチャンネルを有するフローセルとすることができる。例えば、図示の実施形態において、フローセル４５０は、フローセル４５０のフローセル本体４６０に形成した４個のフローチャンネル４５２を有する。各フローチャンネル４５２は、第１通口４５４と第２通口４５６との間に延在する撮像セグメント４５８を有する。第１及び第２の通口４５４，４５６はフローセル本体４６０における開口又は孔である。図示の実施形態において、第１通口４５４は入口ポートであり、第２通口は出口ポートである。しかし、他の実施形態においては、第１通口４５４を出口ポートとし、第２通口４５６を入口ポートとすることができる。図示のように、フローチャンネル４５２は直線的であり、またフローチャンネル４５２の撮像セグメント４５８は互いに平行に延在する。しかし、他の実施形態においては、フローチャンネル４５２は、非線形的経路に沿って延在する及び／又は互いに非平行的に延在することができる。
図示の実施形態において、フレーム本体４０４又は代替的なアダプタプレート（図示せず）は、サンプル領域４０６内に突入し、フローセル４５０の休止面を生じ、これによりフレーム本体４０４が、フローセル４５０のサンプル領域４０６に抜け出しを阻止できるようにする素子（図示せず）を設けることができる。フレーム本体４６０は外側本体端縁４６２を有する。この外側本体端縁４６２は、フレーム本体４０４の内側フレーム端縁４１２の少なくとも一部に係合するよう構成する。幾つかのケースにおいて、フローセル４５０は、フローセル４５０がサンプル領域４０６内でＸＹ平面に沿って移動可能となるよう内側フレーム端縁４１２に対応するサイズ及び形状にすることができる。
図９及び１０につき説明すると、フレーム本体４０４は開孔４６４，４６５，４６６を有する。サンプル領域４０６が窓を有する幾つかの実施形態においては、開孔４６４〜４６６は窓に対して開放する。開孔４６４〜４６６は、それぞれシステム台（図示せず）の対応の基準４７４，４７５，４７６を収容するサイズ及び形状にする。開孔４６４〜４６６は、第２本体側面４１０に貫通する基準４７４〜４７６をそれぞれ収容する。基準４７４〜４７６は、基準３２４〜３２６（図７参照）と類似する又は同一のものとすることができる。基準４７６は、アダプタプレート４２０の、又は代替的にフローセルのＹ軸に沿う移動を止めるよう構成する。基準４７４，４７５はアダプタプレート４２０の、又は代替的にフローセルのＸ軸に沿う移動を止めるよう構成する。開孔４６４〜４６６は、対応の基準４７４〜４７６よりも大きいサイズにし、位置決め操作中にフレーム本体４０４がベース表面に沿って摺動できるようにする。したがって、基準４７４〜４７６は、フローセル４５０を指定位置に整列させる、又は代替的にアダプタプレート４２０、及びひいては基板４３４を指定位置に整列させるよう構成する。指定位置において、フローセル４５０は、撮像するよう、またフローチャンネル４５２をシステム台（図示せず）のマニホルド通口に整列させるよう位置決めすることができる。フローセル４５０の第１通口４５４及び第２通口４５６のそれぞれは、対応するマニホルド通口に整列することができる。指定位置において、基板４３４は対応するマニホルド通口のいずれにも流体的に接続されない。幾つかの実施形態において、基板４３４及び／又はアダプタプレート４２０はマニホルド通口を封止することができる。
基板４５０をシステム台上に位置決めするため、基板４５０は、サンプル領域４０６又は窓内に位置決めすることができる。サンプル領域４０６は、基板４５０よりも大きいサイズとし、基板４５０をＸＹ平面に沿って幾分の移動を可能にすることができる。基板４５０は、フレーム本体４０４の１つ又はそれ以上の表面であって、基板４５０が窓４０６から自由に抜け出る移動を阻止する該表面に係合することができる。キャリヤ組立体４００をシステム台上に位置決めするとき、基準４７４〜４７６は、対応する開孔４６４〜４６６内で前進することができる。整列機構３３０（図７参照）のような整列機構を作動させて、フレーム本体４０４をＸＹ平面に沿って移動可能にすることができる。より具体的には、可動アームが外側フレーム端縁４１４に係合し、フレーム本体４０４をＸＹ平面に沿って移動（例えば、シフト）させる整列力４３７を生ずるようにすることができる。フレーム本体４０４がＸＹ平面に沿って移動するとき、基板４５０は基準４７４〜４７６に係合し、基板４５０がＸＹ平面に沿ってそれ以上に移動するのを阻止する。フレーム本体４０４が基板４５０に対して相対移動し、最終的に基板４５０が内側フレーム端縁４１２に係合し、またフレーム本体４０４がそれ以上移動するのを阻止する。このようにして、基板４５０は対物レンズに対する光学的信号を検出するための指定位置をとることができる。
基板４３４をシステム台上に位置決めするため、アダプタプレート４２０をフレーム本体４０４のサンプル領域４０６内に位置決めすることができる。例えば、アダプタプレート４２０は第２本体側面４１０（図８参照）に結合することができ、これによりアダプタプレートの一部は窓４０６内に配置される。アダプタプレート４２０をサンプル領域４０６内に位置決めする前、又はアダプタプレート４２０をサンプル領域内に位置決めした後に、基板４３４をポケット４２６内に装填することができる。例えば、図１１はキャリヤ組立体４００の一部を示し、ここで、基板４３４は基準ブロック４４０に係合し、またポケット４２６内に保持される。基準ブロック４４０は、少なくとも一部が内側プレート端縁４２４によって画定される保持窪み４８０内に位置決めされる。基準ブロック４４０は、ポケット４２６内に突入し、また内部の基板４３４に係合するよう構成された係合表面４８２を有する。基準ブロック４４０は、ポケット４２６又はアダプタプレート４２０に対して相対移動し、基板４３４をポケット４２６内で自由に位置決めできるよう構成する。例えば、基準ブロック４４０は、係合表面４８２がポケット４２６内ではなくプレート本体４２１内に保持されるよう押し込まれる。基板４３４をポケット４２６内に装填するとき、又は基板４３４をポケット４２６内に装填した後、基準ブロック４４０を釈放し、係合表面４８２が基板端縁４３８に係合できるようにする。係合表面４８２は、基準ブロック４４０が基板４３４をＹ軸に沿って押圧する形状にすることができる。基板４３４は、基準ブロック４４０と内側プレート端縁４２４の一部との間に保持することができる。例示的実施形態において、保持機構４１８は、基準ブロック４４０をバイアス付与した位置に保持するばねを有する。しかし、代替的な保持機構を使用することができる。
図９につき説明すると、基板４３４をアダプタプレート４２０内に位置決めし、またアダプタプレート４２０によって保持した状態で、キャリヤ組立体４００をシステム台に装填することができる。キャリヤ組立体４００をシステム台上に位置決めするとき、基準４７４〜４７６は開孔４６４〜４６６内に進入することができる。上述したように、整列機構を作動させてフレーム本体４０４をＸＹ平面に沿って移動させることができる。フレーム本体４０４がＸＹ平面に沿って移動するとき、アダプタプレート４２０は基準４７４〜４７６に係合し、アダプタプレート４２０がそれ以上ＸＹ平面に沿って移動するのを阻止する。幾つかの実施形態において、フレーム本体４０４はアダプタプレート４２０に対して相対移動することができ、最終的にアダプタプレート４２０が内側フレーム端縁４１２に係合して、フレーム本体４０４がそれ以上移動するのを阻止する。このようにして、アダプタプレート４２０は対物レンズに対する定位置をとることができ、また次いで基板４３４が光学的信号を検出するための対物レンズに対する指定位置をとることができる。
本明細書に記載のように、代替的実施形態において、アダプタプレート４２０はフレーム本体４０４に対して定位置をとることができる。例えば、アダプタプレート４２０は、アダプタプレート４２０がフレーム本体４０４に対してシフト又は移動しないようフレーム本体４０４に取外し可能に固定することができる。代案として、フレーム本体４０４及びアダプタプレート４２０は、同一の単一構体の一部とすることができる。
図１２は、本発明の実施形態によるキャリヤ組立体５００の斜視図である。キャリヤ組立体５００は、キャリヤ組立体４００と類似又は同一の形体及び素子を有することができる。キャリヤ組立体５００は、図１の分析システム１００のような分析システムに使用することができる。キャリヤ組立体５００は支持フレーム５０２を有する。この支持フレーム５０２はサンプル領域５０６を画定するフレーム本体５０４を有する。このフレーム本体５０４は、第１本体側面５０８及び第２本体側面５１０を有する。図示の実施形態において、サンプル領域５０６は基板を収容するポケット又は空間を形成する。図示のように、フレーム本体５０４の内側フレーム端縁５１２は、サンプル領域５０６に開口するフレーム本体５０４の開孔５６４，５６５及び５６６を画定する。これら開孔５６４〜５６６は、位置決め操作中にフローセルを整列させるための基準（図示せず）を収容するサイズ及び形状にする。
フレーム本体５０４は、内側フレーム端縁５１２及び外側フレーム端縁５１４を有する。内側フレーム端縁５１２はサンプル領域５０６を画定することができる。外側フレーム端縁５１４は、フレーム本体５０４の周縁を画定し、また光学系の整列形体（図示せず）に係合するよう構成する。キャリヤ組立体５００は、プレート本体５２１を有するアダプタプレート５２０を含む。アダプタプレート５２０は、図示の実施形態においてサンプル領域５０６内に位置決めする。アダプタプレート５２０は、通路又は貫通孔５２２及び開孔５６４〜５６６を除いてサンプル領域５０６全体にわたって存在する。
幾つかの実施形態において、アダプタプレート５２０及び支持フレーム５０２は別個のコンポーネントとする。このような実施形態において、アダプタプレート５２０の少なくとも一部は、フレーム本体５０４の第２本体側面５１０と平行に延在する又は係合することができる。プレート本体５２１は内側プレート端縁５２４を有する。この内側プレート端縁５２４は、アダプタプレート５２０のポケット５２６を画定する。プレート本体５２１は、さらに、ポケット５２６内に基板又はチッププラットフォーム５２８を含む。このチッププラットフォーム５２８はプラットフォーム表面５３０を有し、このプラットフォーム表面５３０は、その上に基板５３４を位置決めするよう構成する。
さらに、図１２に示すように、アダプタプレート５２０は、プレート本体５２１に結合される保持機構５１８を有する。この保持機構５１８は、基板５３４をポケット５２６内に位置決めして、基板５３４をアダプタプレート５２０に対する定位置に保持するとき、基板５３４に係合するよう構成する。保持機構５１８は、ばね５４１に動作可能に連結される可動基準ブロック５４０を有する。ばね５４１は、基板５３４をＹ軸に沿って押圧し、基板５３４を基準ブロック５４０と内側プレート端縁５２４との間に保持するよう構成する。図示の実施形態において、基準ブロック５４０は、ポケット５２６から離れるよう引っ張り、基板５３４をポケット内に位置決めできるようにする。
幾つかの実施形態において、アダプタプレート５２０は、基盤５３４をアダプタプレート５２０に位置決めするとき、及び基板４５０（図１０参照）に類似のフローセルをアダプタプレート５２０に位置決めするとき、フレーム本体５０４に結合することができる。例えば、アダプタプレート５２０は流体開口５８１，５８２，５８３，及び５８４を有することができる。流体開口５８１，５８２は、アダプタプレート５２０の一方の端部５８６に配置し、流体開口５８３，５８４は、反対側の保持機構５１８サイドに配置する。流体開口５８１〜５８４によれば、マニホルドのマニホルド通口（図示せず）がフローセルにアクセスすることができる。例えば、ノズルは、流体開口５８１〜５８４に貫通し、またフローセルの通口に係合することができる。
図１３は、システム台５５０に位置決めしたキャリヤ組立体５００の平面図である。システム台５５０は、システム台５５０のベース表面５７８から突出する複数個の基準５７４〜５７６を有する。支持フレーム５０２の第２本体側面５１０（図１２参照）はベース表面５７８に係合する。第１本体側面５０８は、撮像操作中対物レンズ（図示せず）に対面する。支持フレーム５０２の開孔５６４〜５６６は、第２本体側面５１０に開口し、また第２本体側面５１０から第１本体側面５０８に向かって延在する。図示の実施形態において、開孔５６４〜５６６は、支持フレーム５０２に完全に貫通する。しかし、他の実施形態において、開孔５６４〜５６６は、支持フレーム５０２内に部分的にのみ延在する窪みとすることができる。
幾つかの実施形態において、アダプタプレート５２０はフレーム本体５０４に対して移動可能（摺動可能）とする。他の実施形態において、アダプタプレート５２０はフレーム本体５０４に対して定位置をとる。流体開口は、キャリヤ組立体５００をシステム台に位置決めするときマニホルドのノズルを収容することができる。図示のように、ポケット５２６は中心に位置し、これにより、流体開口５８１，５８２及び流体開口５８３，５８４がポケット５２６の両側端部に位置する。しかし、ポケット４２６（図８参照）は中心に位置しない。その代わりにポケット４２６は一方の側に他方の側よりも近接して位置する。ポケット４２６は、ポケット５２６よりも対応の基準からより離れて位置する。図１３に示すように、基準５７６は基準ブロック５４０に係合することができる。例示的実施形態において、基準５７６は、基準ブロック５４０を基板５３４に向けて押圧するのを容易にする。基板５３４は、基準ブロック５４０と内側プレート端縁５２４の１つ又はそれ以上の部分との間に保持することができる。
図１４Ａはキャリヤ組立体５００の一部分の断面図であり、サンプル領域５０６及びポケット５２６をより詳細に示す。図示のように、アダプタプレート５２０は、支持フレーム５０２に連結され、またサンプル領域５０６内に位置決めされる。内側フレーム端縁５１２は、アダプタプレート５２０上方及びポケット５２６上方に位置する基板収容窪み５４２（破線長方形ボックスで示す）を画定する。基板収容窪み５４２は、フローセル４５０のような第１平面状基板を収容するサイズ及び形状にする。内側プレート端縁５２４はポケット５２６を画定する。ポケット５２６は、やはり平面状であり、第１平面状基板より小さいサイズの基板５３４を収容するサイズ及び形状とする。ポケット５２６は、少なくとも部分的に基板収容窪み５４２よりも下方に存在する。幾つかの実施形態において、ポケット５２６は、内側フレーム端縁５１２に交差する収容平面５４６に一致するか、又は収容平面５４６の下方に位置決めされるかの少なくとも一方である。図示の実施形態において、ポケット５２６は、収容平面５４６の下方に位置決めされる。収容平面５４６は、Ｘ軸及びＹ軸によって形成されるＸＹ平面に平行に延在する。ポケット５２６は収容平面５４６の下方に位置するが、基板５３４の一部分は、撮像操作中基板収容窪み５４２内に位置することができる。
図１４Ｂは、フローセル５６０及び開放面付き基板５７０を互いに並置して示す。フローセル５６０は、２つの内部チャンネル表面５６４，５６６間に画定されるフローチャンネル５６２を有する。図示の実施形態において、開放面付き基板５７０は、ビードのような形体５７２のマイクロアレイを有し、各形体は、指定されたアドレス（マイクロアレイにおける形体中）及び指定された化学物質（例えば、核酸）を有する。を有する。表又はデータベースは各アドレスを対応の化学物質に相関させる。形体５７２は基板表面５７４に沿って配置する。
本明細書に記載のキャリヤ組立体は、フローセル５６０及び開放面付き基板５７０のような異なるタイプの基板を保持し、撮像すべき所望の表面又は領域が光学系の結像ゾーン５８０内に位置するよう構成する。結像ゾーン５８０は、光学系が合焦できるほぼ平面状の容積部を表すことができる。ほぼ平面状の容積部は、Ｘ次元、Ｙ次元及びＺ次元を有することができる。Ｘ及びＹ次元は数ミリメートル以上であり得る。Ｚ次元は１０００ミクロン以下の範囲内であり得る。より具体的には、Ｚ次元は、９００ミクロン以下、８００ミクロン以下、７００ミクロン以下、６００ミクロン以下、又は５００ミクロン以下とすることができる。特別な実施形態において、Ｚ次元は、４００ミクロン以下、３００ミクロン以下、又は２００ミクロン以下とすることができる。さらに特別な実施形態において、Ｚ次元は、９０ミクロン以下、８０ミクロン以下、７０ミクロン以下、又は６０ミクロン以下とすることができる。さらにより特別な実施形態において、Ｚ次元は、５０ミクロン以下、４０ミクロン以下、３０ミクロン以下、２０ミクロン以下、又は１０ミクロン以下とすることができる。
幾つかの実施形態において、基板表面５７４及び少なくとも一方の内部チャンネル表面５６４，５６６は、結像ゾーン５８０内のキャリヤ組立体（図示せず）によって位置決めすることができる。キャリヤ組立体は、本明細書に記載の任意なキャリヤ組立体と類似又は同一のものとすることができる。したがって、開放面付き基板５７０及びフローセル５６０のそれぞれは光学系によって検査することができる。図１４Ｂに示すように、基板表面５７４及びチャンネル表面５６４は共平面とすることができる。他の実施形態において、基板表面５７４はチャンネル表面５６６と共平面とすることができる。他の実施形態において、どのチャンネル表面とも共平面でないようにすることができる。基板表面５７４は、Ｚ軸に沿って対応するチャンネル表面に対して、指定された最大量ΔＺ分オフセットすることができる。この最大量ΔＺは、例えば、１００ミクロン以下、９０ミクロン以下、８０ミクロン以下、７０ミクロン以下、６０ミクロン以下、５０ミクロン以下、４０ミクロン以下、３０ミクロン以下、２０ミクロン以下、又は１０ミクロン以下とすることができる。しかし、オフセットの最大量ΔＺは、他の実施形態ではより大きいものとすることができる。図示の実施形態において、開放面付き基板５７０はフローセル５６０の厚さよりも大きい厚さを有する。他の実施形態において、フローセル５６０の厚さは、開放面付き基板５７０の厚さよりも大きいものとすることができる。他の実施形態において、それらの厚さをほぼ等しいものとすることができる。
図１５及び１６は、それぞれ本明細書でフローセル及び開放面付き基板と称される基板４５０，４３４の平面図である。フローセル４５０は、Ｙ軸に沿って互いに平行な４個のフローチャンネル４５２Ａ、４５２Ｂ、４５２Ｃ、４５２Ｄを有する。代替的実施形態において、より多くの又はより少ないフローチャンネルを使用することができる。フローチャンネル４５２Ａ〜４５２Ｄは、各フローチャンネルがＹ軸に沿う同一軸方向位置で始まりまた終わるよう整列させる。開放面付き基板４３４はマイクロアレイ４４８を有する。このマイクロアレイ４４８は複数個のアレイ区域６２１〜６２８を有し、これらアレイ区域は、複数個の形体ストライプ又はレーン６３０を有する。図示の実施形態において、マイクロアレイ４４８は８個のアレイ区域を有し、各アレイ区域は５個の形体ストライプを有する。他の実施形態において、より多くの又はより少ないアレイ区域を使用することができる。他の実施形態において、各アレイ区域はより多くの又はより少ない形体ストライプを有することができる。図示の実施形態において、アレイ区域は互いに分離する。他の実施形態において、マイクロアレイ４４８は個別のアレイ区域なしに１つの連続したアレイを有する。
図１５及び１６は、さらに、それぞれ結像ゾーン５８０と類似又は同一であり得る結像ゾーン６００，６２０を示す。結像ゾーン６００，６２０は、それぞれフローセル４５０及び開放面付き基板４３４から光学系によって光学的信号を検出することができる３次元ゾーンを表す。異なる分析プロトコールは対応するゾーンを撮像するよう構成する（例えば、プログラムする）ことができる。幾つかの実施形態において、結像ゾーンは、対応する基板に対して光学系が走査することができる総容積部を表す。特別な実施形態において、結像ゾーン６００は結像ゾーン６２０と完全にオーバーラップすることができる。他の実施形態において、結像ゾーン６００，６２０はオーバーラップしない部分を有することができる。光学系は、読取りヘッド３００（図６参照）に類似の読取りヘッド又はキャリッジ（図示せず）を有することができる。光学系は、６個の微量蛍光測定器（図示せず）、とくに、6個の対物レンズ（図示せず）を有する微量蛍光測定器を含むことができる。各対物レンズは対応のサブゾーンを走査するよう構成する。
本明細書に記載のように、１つ又はそれ以上の異なるタイプの基板を光学系の同一結像ゾーン内に保持することができる。例えば、システム台における第１タイプの基板を有する第１キャリヤ組立体は、システム台で第２キャリヤ組立体に交換することができる。第２キャリヤ組立体は第２タイプの基板を有することができる。第１及び第２のキャリヤ組立体における各基板は、それぞれのサンプルが同一結像ゾーン内に位置決めされるよう保持することができる。したがって、以下に結像ゾーン６００，６２０について別個に説明するが、結像ゾーンは互いに少なくとも部分的にオーバーラップし得ると理解されたい。例えば、第２基板に沿うサンプル（例えば、形体のマイクロアレイ）は、異なる第１基板（例えば、フローセル）に使用されるのと同一の結像ゾーン内に位置決めすることができる。
微量蛍光測定器の各対物レンズは、対物レンズによって単一の画像として撮像又は取得することができる領域に対応する視野（ＦＯＶ：field of view）を有することができる。図１５及び１６は、６個のＦＯＶ６１１〜６１６を示す。光学系は、複数個の画像を取得するため対応の基板に対して対物レンズを移動させるよう構成する。光学系は、結像ゾーン全体をカバーするよう数個の個別画像を取得する全自動（point-and-shoot）光学系とする。他の実施形態において、光学系は、ライン走査又はポイント走査とすることができる。図１５において、ＦＯＶ６１１〜６１６それぞれは、第１フローチャンネルの部分に沿って、次に第２フローチャンネルの部分に沿って移動するよう構成する。撮像操作後、４個すべてのフローチャンネルは完全に（又はほぼ完全に）撮像することができる。図１６において、２個のみのＦＯＶ６１１，６１２をマイクロアレイに沿って移動し、複数のマイクロアレイ画像を取得する。幾つかの実施形態において、基板を撮像するのに使用されない１つ又はそれ以上のＦＯＶを使用して、基板のタイプの識別する識別コード６４０（例えば、バーコード）を撮像するのに使用することができる。
例えば、第１撮像操作中に読取りヘッドをフローセル４５０に沿って移動させることができる。読取りヘッドがシステム台に対して移動するとき、各対物レンズは、対応のＦＯＶから光学的信号を検出することができる。図１５に示すように、結像ゾーン６００は、6個の個別のサブゾーン６０１〜６０６から形成される。各サブゾーン６０１〜６０６は、対応する１つのＦＯＶで撮像し得る結像ゾーン６００の一部を表す。例えば、読取りヘッドはＹ軸に沿って移動する。ＦＯＶ６１１〜６１３はフローチャンネル４５２Ａにおける複数の画像を取得することができ、またＶ６１４〜６１６はフローチャンネル４５２Ｃにおける複数の画像を取得することができる。幾つかの実施形態において、読取りヘッドは間欠的に停止させることができ、これによりフローセル４５０及び読取りヘッドは、画像を取得するとき、互いにほぼ定位置をとるようにすることができる。他の実施形態において、読取りヘッドは停止させることなく、フローセル４５０に沿って連続的に移動させることができる。微量蛍光測定器の数及び対応のＦＯＶの位置に基づいて、読取りヘッドがフローチャンネルの長さの約１／３移動した後、フローチャンネル４５２Ａ及び４５２Ｃの全体長さを撮像することができる。フローセルから発生する光学的信号は対応の画像センサ（例えば、ＣＭＯＳ撮像装置）によって検出することができる。したがって、２つのフローチャンネルは一斉に又は同時に撮像することができる。
幾つかの実施形態において、ＦＯＶ６１１〜６１６は、ＦＯＶのＸ軸に沿う幅が対応のフローチャンネルの幅よりも小さい寸法とする。このような実施形態において、フローチャンネル４５２Ａ、４５２Ｃの撮像を反復できる。例えば、光学系は、ＦＯＶ６１１〜６１６をＸ軸に沿って増分量移動させ、ＦＯＶがフローチャンネル４５２Ａ、４５２Ｃ内に留まるが異なるＸ位置に配置されるようにすることができる。この後、ＦＯＶ６１１〜６１６をフローチャンネル４５２Ａ、４５２Ｃの他のストライプを撮像するよう再びＹ軸に沿って移動させることができる。ＦＯＶを漸進的に移動させ、またＹ軸に沿う撮像を行うプロセスは、フローチャンネル５４２Ａ、５４２Ｃ全体を撮像するまで多数回反復することができる。他の実施形態において、ＦＯＶ６１１〜６１６は、フローチャンネル５４２Ａ、５４２Ｃの幅全体を捕捉するに十分大きいものとし、これによりＹ軸に沿うＦＯＶ６１１〜６１６の移動を１段階のみで済ますことができる。
次に、読取りヘッドをＸ軸に沿って移動させ、フローチャンネル４５２Ｂを撮像するようＦＯＶ６１１〜６１３を位置決めし、またフローチャンネル４５２Ｄを撮像するようＦＯＶ６１４〜６１６を位置決めすることができる。この後、読取りヘッドをＹ軸に沿って移動することができる。ＦＯＶ６１１〜６１３はフローチャンネル４５２Ｂにおける複数の画像を取得することができ、またＦＯＶ６１４〜６１６はフローチャンネル４５２Ｄにおける複数の画像を取得することができる。幾つかの実施形態において、読取りヘッドは短期間停止させ、画像を取得する際にフローセル４５０及び読取りヘッドが互いにほぼ定位置をとるようにすることができる。微量蛍光測定器の数及び対応するＦＯＶの位置に基づいて、フローチャンネル４５２Ｂ、４５２Ｄそれぞれは、読取りヘッドがフローチャンネル長さの約１／３移動した後に、フローチャンネル４５２Ｂ、４５２Ｄそれぞれを撮像することができる。上述したように、ＦＯＶはＸ軸に沿って漸進的に移動することができ、またフローチャンネルの所望部分全体が撮像されるまで、フローチャンネル４５２Ｂ、４５２Ｄを撮像することができる。
したがって、読取りヘッドがフローセルからの光学的信号を検出する第１撮像プロトコール中、読取りヘッドは、Ｙ軸に沿う指定距離（例えば、フローチャンネルの長さの１／３）及びＸ軸に沿う短い距離だけ移動するよう構成し、随意的に、ＦＯＶを同一フローチャンネル内で再位置決めし、次いでＦＯＶを隣接のフローチャンネルに位置決めする。
フローセル４５０から取得した画像データは、分析システムの検出データ解析モジュールに転送する及び／又はそれによって処理することができる。随意的に、分析システムは、フローセルの異なる表面からの光学的信号を検出することができる。例えば、光学的信号は、第１撮像セッション中にフローチャンネルの頂部表面から検出し、また第２撮像セッション中にフローチャンネルの底部表面から検出することができる。幾つかの実施形態において、光学系（光学的トレイン）は、第１撮像セッションと第２撮像セッションとの間で変更することができる。
第２撮像操作中、読取りヘッドは開放面付き基板４３４に沿って走査することができる。第１撮像操作とは違って、第２撮像操作は、化学物質からの光学的信号を検出するため2個の微量蛍光測定器のみを利用することができる。図示の実施形態において、ＦＯＶ６１１に関連する微量蛍光測定器及びＦＯＶ６１２に関連する微量蛍光測定器のみを利用してマイクロアレイ４４８を撮像する。より具体的には、ＦＯＶ６１１は、アレイ区域６２１〜６２４それぞれの各形体ストライプ６３０に沿って移動することができ、ＦＯＶ６１２は、アレイ区域６２５〜６２８それぞれの各形体ストライプ６３０に沿って移動することができる。１つの形体ストライプ６３０がＦＯＶ６１１により撮像されるとき、他の形体ストライプ６３０はＦＯＶ６１２により撮像される。このようにして、２つの形体ストライプ６３０を一斉に又は同時に撮像することができる。
ＦＯＶ６１３〜６１６をハッチングで示すとき、ＦＯＶ６１３〜６１６に関連する微量蛍光測定器は、マイクロアレイ４４８の画像を取得しない。しかし、幾つかの実施形態において、1個又はそれ以上のＦＯＶは識別コード６４０の画像を取得することができる。例えば、ＦＯＶ６１１，６１２がマイクロアレイ４４８の画像を取得するとき、ＦＯＶ６１３は識別コード６４０を撮像することができる。識別コード６４０の画像はシステムによって解析し、マイクロアレイのタイプを識別することができる。幾つかの実施形態において、識別コード６４０はマイクロアレイに関する情報を含むことができる。例えば、識別コード６４０はマイクロアレイ内の形体のアドレス及び素性を識別することができる。他の実施形態において、識別コード６４０は、例えば、データベースを用いてマイクロアレイ内の形体におけるアドレス及び素性を決定するのに使用することができる。図１６は、１つの特定位置にある識別コード６４０を示すが、識別コード６４０は他の位置をとることができる。例えば、識別コード６４０は、アレイ区域６２８に沿って結像ゾーン６２０により近接する位置に配置することができる。代案として、識別コード６４０は開放面付き基板４３４の底端縁により近接する位置に配置することができる。
開放面付き基板４３４から取得した画像データは、分析システムの検出データ解析モジュールに転送する及び／又はそれによって処理することができる。第１及び第２の撮像操作のいずれにおいても、画像データは、以下に説明するようにデジタル処理で互いにつなぎ合わせることができる。代案として、画像データは、各サブゾーンを個別画像として解析することができる。
図１７は本発明の実施形態による方法６５０を示すフローチャートである。この方法６５０は、分析システム１００（図１参照）のような分析システムによって少なくとも部分的に実施又は実行することができる。この方法６５０は、第１キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするステップ６５２を有する。システム台はシステム台３２０と類似又は同一のものとすることができる。キャリヤ組立体は、支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ支持フレームを有する。第１キャリヤ組立体は、窓内に位置決めされまた内側フレーム端縁によって包囲される第１基板を有することができる。第１基板は、光学系の結像ゾーン内に位置決めされるサンプルを基板上に有する。
例えば、第１基板はフローセルとすることができる。第１基板がフローセルである場合、方法６５０は、フローセルのフローチャンネル（又は複数フローチャンネル）に１つ又はそれ以上の流体を流すステップ６５４を有する。流体を流すステップ６５４は所定シーケンスで実施することができ、例えば、第１液体をフローチャンネルに供給し、次いで第２液体を供給し、次いで第３液体を供給し、次いで第４液体を供給することができる。液体は、ＳＢＳプロトコールのような所定の分析プロトコールを実施するよう構成することができる。例えば、第１液体は蛍光標識付きヌクレオチドを含む溶液とし、第２液体は洗浄溶液（例えば、緩衝液溶液）とし、第３液体は開裂溶液とし、また第４液体は他の洗浄溶液とすることができる。
ステップ６５６において、第１基板のサンプルからの光学的信号は、光学系を用いて検出することができる。幾つかの実施形態において、ステップ６５６における検出は、第１基板に単一又は複数の励起光を照射するステップを含むことができる。例えば、第１基板上のサンプルは、所定波長の励起光によって励起されるとき所定波長の光を発生する蛍光標識を含むことができる。第１基板がフローセルである実施形態に関しては、ステップ６５６における検出は、１つ又はそれ以上の流体を流すステップ６５４に続いて行うことができる。例えば、ＳＢＳプロトコール中、蛍光標識付きの塩基が各クラスタの核酸に順次に付加される。各取込みイベント後に、サンプルを励起し、光学的信号をサンプルから検出することができる。
光学系は、第１撮像プロトコールにより１つ又はそれ以上の微量蛍光測定器を用いて各フローチャンネルの一連の画像を取得することができる。第１分析プロトコールは第１撮像プロトコールを含むことができる。第１分析プロトコールは１つ又はそれ以上のモジュール（例えば、メモリ）内に命令セットとして保存することができる。第１撮像プロトコールは、第１基板を光学系に対して移動させるステップ、及び結像ゾーンにおける指定部分を撮像するステップというステップシーケンスを含む。例えば、このシーケンスは、本明細書に記載のように、フローチャンネルの１つのストライプに沿って一連の画像を撮像するステップと、次いで同一フローチャンネルにおける隣接ストライプに沿って一連の画像を撮像するステップを含むことができる。このシーケンスは、さらに、ＦＯＶを他のフローチャンネルに移動するステップ、及びこの他のフローチャンネルからの画像を取得するプロセスを繰り返すステップを含むことができる。上述したように、光学系は、複数個の微量蛍光測定器を持つ読取りヘッドを有することができる。
方法６５０は、さらに、システム台上の第１キャリヤ組立体を、システム台上で第２キャリヤ組立体に交換するステップ６５８を含むことができる。この第２キャリヤ組立体は、支持フレーム及びこの支持フレームによって保持されるアダプタプレートを有することができる。第２キャリヤ組立体は、アダプタプレートによって保持される第２基板を有し、この第２基板上にサンプルを有する。第２基板は、例えば開放面付き基板とすることができる。第２基板におけるサンプルは、光学系の結像ゾーン内に位置決めする。
交換ステップ６５８は、第１キャリヤ組立体全体を全体的に新しい第２キャリヤ組立体に交換するステップを含むことができる。しかし、幾つかの実施形態において、交換ステップ６５８は、第１キャリヤ組立体の形態を変化させるステップであって、アダプタプレートが支持フレームに追加されるステップを含む。換言すれば、第１及び第２のキャリヤ組立体は同一の支持フレームを使用するが、第２キャリヤ組立体は、支持フレームに連結したアダプタプレートを有することができる。さらに、交換ステップ６５８は、システム台上の第１キャリヤ組立体を取り外すステップと、短期間内（数分以内）で第２キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするステップとを含み得るが、システム台上の第１キャリヤ組立体を取り外すステップと、延長した期間内（数日以内）で第２キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするステップとを含み得ると理解されたい。
ステップ６６０において、光学系を用いて第２基板からの光学的信号を検出することができる。上述したように、検出ステップ６６０は、サンプルの蛍光標識を励起するステップと、及び蛍光標識からの光発生を検出するステップを含むことができる。検出ステップ６６０は、第２分析（撮像）プロトコールによる１つ又はそれ以上の微量蛍光測定器を用いて第２基板の一連の画像を取得するステップを含むことができる。第２分析プロトコールは、第１分析プロトコールとは異なるものとする。第２分析プロトコールは、１つ又はそれ以上のモジュール（例えば、メモリ）内に命令セットとして保存することができる。第２分析プロトコールは、第２基板を光学系に対して移動させるステップ、及び結像ゾーンにおける指定部分を撮像するステップというステップシーケンスを含む。例えば、このシーケンスは、本明細書に記載のように、マイクロアレイの１つの形体ストライプに沿って一連の画像を撮像するステップと、次いで隣接形体ストライプに沿って一連の画像を撮像するステップを含むことができる。第２基板からの光学的信号を検出した後、第２キャリヤ組立体を、ステップ６６２で第３キャリヤ組立体と交換することができる。第３キャリヤ組立体は、アダプタプレートを含む若しくは含まないものとすることができ、又は第１キャリヤ組立体の基板若しくは第２キャリヤ組立体の基板と類似又は同一の基板を含む若しくは含まないものとすることができる。
したがって、同一分析システムは、異なるタイプの基板から光学的信号を検出する異なる撮像プロトコールを実施するよう構成することができる。異なる撮像プロトコールは、基板を、対物レンズ又はレンズに対する異なった移動をさせるステップを含むことができる。１つより多い対物レンズ又は微量蛍光測定器を利用する実施形態に関しては、撮像プロトコールは、利用可能な異なる個数の微量蛍光測定器を利用することが考えられる。例えば、第１撮像プロトコールは、利用可能な６個の微量蛍光測定器のうち6個の微量蛍光測定器を利用することができる。しかし、第２撮像プロトコールは、利用可能な６個の微量蛍光測定器のうち２個の微量蛍光測定器のみを利用することができる。
第１撮像プロトコールにおいて、分析システムは、対物レンズ及び／又はシステム台を制御して、フローセルのチャンネル表面のような基板表面における１つの軸（例えば、Ｙ軸）に沿って一連の互いに並置する個別画像の第１シリーズを撮像することができる。随意的に、分析システムは、対物レンズ及び／又はシステム台を制御して、対物レンズをＸ軸に沿って移動させ、また基板表面における１つの軸（例えば、Ｙ軸）に沿って一連の互いに並置する個別画像の第２シリーズを撮像することができる。第２シリーズは第１シリーズに隣接するものとすることができ、これにより第１及び第２のシリーズにおける画像は互いに隣接する。基板表面を撮像した後、分析システムは対物レンズ及び／又はシステム台を制御し、同様のやり方で別個の他の基板表面を撮像することができる。この他の基板表面後に、分析システムは対物レンズ及び／又はシステム台を制御し、試薬をフローチャンネルに流すことができる。次に撮像プロトコールを繰り返すことができる。画像を解析し、サンプルの特徴又は特性を決定することができる。特別な実施形態において、第１撮像プロトコールをＳＢＳプロトコール中に使用することができる。上述したように、第１撮像プロトコールは、単に1個の対物レンズ（若しくは微量蛍光測定器）又は互いに所定場所をとる複数個の対物レンズを含むことができる。
第２撮像プロトコールにおいて、分析システムは、対物レンズ及び／又はシステム台を制御して、異なるタイプの基板を撮像することができる。例えば、異なるタイプの基板は、複数の個別区域を持つマイクロアレイを有することができる。随意的に、各個別区域は、複数個の個別形体ストライプを有することができる。第２撮像プロトコールにおいて、分析システムは、対物レンズ及び／又はシステム台を制御して、基板表面における１つの軸（例えば、Ｘ軸）に沿って一連の互いに並置する個別画像の第１シリーズを撮像することができる。より具体的には、個別画像の第１シリーズは、マイクロアレイの第１形体ストライプとすることができる。分析システムは、この後対物レンズ及び／又はシステム台を制御して、Ｙ軸に沿って対物レンズを他の形体ストライプまで移動することができる。互いに並置する個別画像の第２シリーズをＸ軸に沿って生成することができる。第２シリーズは第１シリーズに隣接するが、第１及び第２のシリーズは互いに衝合しないものとすることができる。
図１８〜２１は、基板表面（例えば、マイクロアレイを有する基板表面）の互いに隣接する領域から取得した画像を互いに組み合せる又はつなぎ合わせて基板表面の完全表現を生ずるステッチング操作を示す。完全表現は、各形体の場所（例えば、アドレス又は絶対座標）及び信号値を提供するデータ表現とすることができる。代案として、完全表現は、互いにつなぎ合わせた複数の画像を有する組合せ画像とすることができる。ステッチング操作は、例えば、マイクロアレイ４４８（図９参照）のデータ表現を形成するのに使用することができる。しかし、データ表現は、他のマイクロアレイ、例えば、核酸クラスタのランダムなアレイ又は順序付けしたアレイとすることも考えられる。ステッチング操作は、分析システム又は他のコンピュータ処理（コンピューティング）システムによって、商用で合理的な期間内で実行することができる方法である。このステッチング操作はメモリ内に命令セットとして保存することができる。ステッチング操作は、上述の第２分析プロトコールのような分析プロトコールの一部をなすことができる。
図１８は、本発明の一実施形態による画像７００を示す。画像７００は、例えば、マイクロアレイの形体ストライプの一部を示す。図１８は、画像７００の拡大区域７０２も示す。画像７００は、各ピクセルがマイクロアレイからの光強度を表す又は対応する高密度のピクセルのアレイを含む。より具体的には、マイクロアレイの形体は、対応する画像センサによって検出される光を発生る。特別な実施形態において、形体は、形体が励起光によって励起されるとき光を発生する蛍光の標識付けをされる。マイクロアレイの形体は、各形体がマイクロアレイにおける他の形体に対して既知のアドレスを有するよう指定された順序を有することができる。
図１９は、マイクロアレイの形体ロケータ７０４を示す画像７００の拡大図である。各画像は、画像内で捕捉される基板表面に対する既知の場所を有することができる。各画像は既知の面積を有する。図１９は、個別のピクセル７０６も示し、各ピクセルは均一な光強度を有する正方形である。マイクロアレイの画像を取得した後、ステッチング操作は、画像内における形体の場所を同定するステップを含むことができる。図１９において、形体ロケータ７０４それぞれは円によって示される。形体ロケータ７０４は画像７００の一部ではないことに留意されたい。さらに、ステッチング操作は、画像に対して形体ロケータ７０４を位置決めするステップは不要である。その代わりに、各形体ロケータ７０４は、画像７００内に示されるマイクロアレイにおける対応形体の同定又は決定された場所を表す。形体ロケータ７０４（又は形体の場所）は、画像７００を解析することによって決定することができる。より具体的には、形体（例えば、ビード）は、既知のサイズ及び形状、並びにマイクロアレイ内における互いに対する既知の順序又は構成を有する。例えば、図示の実施形態において、形体は、六角形のアレイとして配列されたビードである。形体の構成、サイズ及び形状が既知である状況で、ピクセルの光強度を解析して、形体ロケータ７０４の位置、又はより具体的には、画像７００内における形体の位置を決定することができる。
ステッチング操作はマイクロアレイにおける各形体の信号値を決定するステップも含む。各形体の信号値は対応の形体の形体ロケータ７０４に対応するピクセルの光強度に基づくものとすることができる。図示の実施形態において、各形体は複数個のピクセルに対応することができる。例えば、形体ロケータ７０４′は２個の完全ピクセル及び他のピクセルの１１個の部分を取り囲む。他のピクセルのうち幾つかはほとんど形体ロケータ７０４′内にあるとともに、他のピクセルのうち幾つかはほとんど形体ロケータ７０４′内にない。ステッチング操作は、例えば、完全ピクセルの光強度及び他のピクセルの光強度の割合部分を合計することによって決定する。この割合部分は、形体ロケータ７０４′内にある対応ピクセルの量に基づくものとすることができる。換言すれば、形体ロケータ内に部分的にのみ存在するピクセルを重み付けすることができる。信号値を決定する１つの方法を説明したが、特定形体に関連するピクセルの光強度に基づいて信号値を決定する他の多くのやり方が存在すると理解されたい。
光学系によって取得された画像シリーズは、マイクロアレイの互いにオーバーラップする部分を含むことがあり得る。より具体的には、この分析プロトコールは、互いにオーバーラップする画像を取得し、後の解析でオーバーラップする画像を互いにつなぎ合わせることができるよう構成し得る。とくに、２つの互いに隣接する画像内のオーバーラップ部分を使用して、隣接画像を整列又はステッチングすることができる。幾つかの実施形態において、ステッチング操作は、画像を互いにステッチングして、マイクロアレイの全体、又は１つの区域若しくは１つの形体ストライプのようなマイクロアレイの一部分を含むより大きな画像を生成するステップを有する。しかし、図２０及び２１につき説明したような例示的実施形態において、ステッチング操作は、画像内で取得したマイクロアレイの部分におけるデータ表現をつなぎ合わせる（すなわち、組み合わせる）。データ表現を互いにステッチングする（つなぎ合わせる）ことは、マイクロアレイの画像をステッチングよりも計算集約度が少ない。
図２０及び２１は、一連のデータ表現に対するステッチング操作を概略的に示す。各データ表現は、光学系によって取得した１つの画像に対応する。ステッチング操作は、複数のデータ表現７１１〜７１５をつなぎ合わせる（又は組み合わせる）。各データ表現はデータ形体７１６のサブアレイを含む。各データ形体７１６はマイクロアレイの１つの形体に対応する。図１６において、各データ形体７１６は、同一データ表現又はサブアレイ内における他のデータ形体７１６に対応する場所を有する。例えば、各場所は、列数値及び行数値を持つアドレスによって表現することができる。他の実施形態において、各アドレスは、Ｘ，Ｙ座標とすることができる。図示しないが、各データ形体７１６は、マイクロアレイの対応形体に関連した光強度に基づいて割り当てられた信号値を有することができる。データ表現７１１〜７１５のそれぞれは、上述したように、形体の場所を同定し、また対応形体の信号値を決定することにより生成することができる。マイクロアレイは、各データ形体７１６が他のデータ形体に対して既知の場所を有するよう、既知のパターン又は構成を有することができる。
図２０に示すように、データ表現７１１〜７１５それぞれは、隣接データ表現におけるデータ形体によって表されるマイクロアレイの形体に対応するデータ形体７１６を有することができる。換言すれば、データ表現７１１〜７１５によって表現される画像は互いにオーバーラップする。１つより多いデータ表現によって表現される画像は、オーバーラップ部分７２０内に位置する。しかし、分析システムの公差に起因して、互いに隣接する２つの画像間におけるオーバーラップ量は不明である。上述の実施形態は、隣接データ表現内におけるデータ形体７１６の信号値を比較して、データ形体７１６を同定しかつデータ表現を互いに組み合わせるよう構成する。
幾つかの実施形態において、ステッチング操作は、第１データ表現におけるデータ形体７１６の１つ又はそれ以上の列を、隣接する第２データ表現におけるデータ形体７１６の１つ又はそれ以上の列と比較するステップを含むことができる。より具体的には、第１データ表現におけるデータ形体７１６の１つ又はそれ以上の列における信号値を、第２データ表現におけるデータ形体７１６の１つ又はそれ以上の列おける信号値と比較することができる。随意的に、信号値を比較する前に、信号値を正規化することができる。
１つの実施例として、データ表現７１１はデータ形体７１６の列７２１を有する。この列７２１は、データ表現７１１における最も右側の列である。データ表現７１２はデータ形体７１６の列７２２Ａを有する。列７２２Ａはデータ表現７１２における最も左側の列である。実施形態は、列７２１におけるデータ形体７１６の信号値及び列７２２Ａにおけるデータ形体７１６の信号値を用いて、相関値を計算することができる。相関値が指定閾値を満足する場合、列７２１、７２２Ａはマイクロアレイの同一形体を表すオーバーラップ列として指定することができる。相関値が指定閾値を満足しない場合、ステッチング操作により列７２１をデータ表現７１２の他の列と比較することができる。
特別な実施形態において、ステッチング操作は、データ表現７１１の１つより多い列をデータ表現７１２の１つより多い列と比較することができる。再び相関値を決定することができる。相関値が指定閾値を満足する場合、データ表現７１１，７１２の複数列は、マイクロアレイの同一形体を表すオーバーラップ列として指定する。相関値が指定閾値を満足しない場合、ステッチング操作は、各データ表現７１１，７１２のより多くの列を比較することができる。この指定閾値は例えば、６０％以上とすることができる。
比較操作は、隣接データ表現の対毎に繰り返すことができる。例えば、図示の実施形態において、比較操作は、データ表現７１２、７１３間、データ表現７１３、７１４間、データ表現７１４、７１５間でも実行する。このようにして、データ表現を互いにつなぎ合わせて、マイクロアレイ（又はマイクロアレイの一部、例えば形体ストライプ）の完全表現を形成する。つなぎ合わせたデータ表現７１１〜７１５から形成した完全表現７３０を図２１に示す。図示のように、２つのデータ表現間のデータ表現は、２回の比較操作を受ける。マイクロアレイの端部におけるデータ表現は１回の比較操作のみを受ける。
互いにつなぎ合わせたとき、データ表現を組み合わせてマイクロアレイ（又はマイクロアレイの個別部分、例えば区域又は形体ストライプ）の完全表現を得ることができる。ステッチング操作は、完全表現内の形体数を形体の期待数（マイクロアレイ内の既知の形体数）と比較するステップを含むことができる。完全表現内の形体数がマイクロアレイにおける形体の期待数と等しい場合、分析システムは形体を解析して、サンプルの特性又は特徴を決定することができる。
完全表現は、各形体の絶対座標及び各形体の信号値を含むことができる。したがって、ステッチング操作によれば、第１画像に隣接しない画像に位置する他の形体の場所に対する第１画像における１つの形体の場所を決定することができる。マイクロアレイ内の各形体の場所を知ることによって、その形体で固定化される化学物質を同定することができ、また形体の信号値を使用してサンプルの特性又は特徴を決定することができる。特別な実施形態において、マイクロアレイを遺伝子型決定に使用することができる。
図２０及び２１は５つのオーバーラップするデータ表現のみを示すが、実施形態はより少ない又はより多い数のデータ表現を解析することができると理解されたい。例えば、幾つかの実施形態において、分析システムは、マイクロアレイにおける各形体ストライプに対して１３個の画像を取得することができる。この１３個の画像をステッチング操作により互いにつなぎ合わせることができる。幾つかの実施形態において、互いに隣接する２つのデータ表現間のオーバーラップ部分における列数は、各データ表現内の列の約１％〜約２０％であり得る。例えば、各データ表現がデータ形体を４００列含む場合、オーバーラップ部分は４列〜約８０列含む。特別な実施形態において、オーバーラップ部分内の列数は、各データ表現内の列の約２％〜約１５％であり得る。
図２２に示すように、形体のマイクロアレイにおけるオーバーラップ部分の一連の画像シリーズを取得するステップ８０２を有する方法８００を提供する。各形体は、そこに固定化される指定プローブ分子を有する。マイクロアレイは、そこに付着される標的検体を有する。方法８００は、さらに、画像における各形体に関連する光強度を解析し、また画像のデータ表現を決定するステップ８０４を備える。データ表現は、マイクロアレイの各形体に基づくデータ形体それぞれのサブアレイを有する。各データ形体は、他のデータ形体に対する対応場所、及び１つ又はそれ以上の光強度に基づく信号値を有する。方法８００は、さらに、隣接画像のデータ表現のデータ形体における信号値の比較に基づいて隣接画像のデータ表現を組み合わせ、これによりマイクロアレイのデータ表現を生成するステップ８０６を備える。方法８００は、さらに、マイクロアレイのデータ表現を解析して、サンプルの特性又は特徴を決定するステップ８０８を備える。
実施形態において、第１キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするステップを備える、方法を提供する。第１キャリヤ組立体は、支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ、該支持フレームを有する。第１キャリヤ組立体は、窓内に位置決めされ、かつ内側フレーム端縁によって包囲される取外し可能な第１基板を有する。第１基板は、光学系の結像ゾーン内に位置決めされるサンプルをその上に有する。方法は、さらに、第１撮像プロトコールにより光学系を使用して第１基板のサンプルから光学的信号を検出するステップを備える。方法は、さらに、システム台上で第１キャリヤ組立体を第２キャリヤ組立体と交換するステップを備える。第２キャリヤ組立体は取外し可能な第２基板を有する。第２基板は、光学系の結像ゾーン内に位置決めされるサンプルを第２基板上に有し、第１及び第２の基板は互いに異なるタイプの基板である。方法は、さらに、第１撮像プロトコールとは異なる第２撮像プロトコールにより光学系を使用して第２基板のサンプルから光学的信号を検出するステップを備える。随意的に、第１撮像プロトコール及び／又は第２撮像プロトコールは自動化する。
一態様において、第１及び第２のキャリヤ組立体それぞれは、対応のキャリヤ組立体内に延在する開孔を備える。開孔は、各キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするときシステム台の対応基準を収容する。第２キャリヤ組立体は、第２基板を保持するアダプタプレートを有する。基準は、第１キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするとき第１基板に係合し、また、第２キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするときアダプタプレートに係合する。
他の態様において、光学系は対物レンズを有し、第１基板から光学的信号を検出するステップは、対物レンズ及び第１基板を互いに相対移動させるステップを含み、また第２基板から光学的信号を検出するステップは、対物レンズ及び第２基板を互いに相対移動させるステップを含む。光学系は、第１結像ゾーンに沿って第１基板からの光学的信号を検出する。光学系は、第２結像ゾーンに沿って第２基板からの光学的信号を検出する。第１及び第２の結像ゾーンは互いにサイズが異なり、第１及び第２の撮像プロトコールは、対物レンズを第１及び第２の基板に対してそれぞれ異なる経路に沿って自動的に相対移動させるステップを備える。
他の態様において、第２キャリヤ組立体は、可動基準ブロックを持つ保持機構を有する。方法は、さらに、基準ブロックを押圧するステップ、第２基板を第２キャリヤ組立体に位置決めするステップ、及び基準ブロックを釈放するステップを備える。基準ブロックは第２基板に係合して、第２基板を第２キャリヤ組立体に保持し、この場合、基準ブロックは第１基板を第１キャリヤ組立体に保持しない。
他の態様において、第１及び第２の基板は、異なる厚さと、それぞれ第１基板表面及び第２基板表面とを有し、第１及び第２の基板からの光学的信号を検出するステップは、それぞれ第１基板表面及び第２基板表面からの光学的信号を検出するステップを含む。第１基板表面及び第２基板表面は、共通平面に沿って存在する、又は１００ミクロン以下の距離だけオフセットしている。
他の態様において、第２基板は形体のマイクロアレイを有し、第２基板から光学的信号を検出するステップは、形体のマイクロアレイにおける一連のオーバーラップする部分の画像シリーズを取得するステップを備える。形体それぞれは、その形体上に固定化した指定プローブ分子を有する。マイクロアレイは、そこに付着した標的検体を有する。方法は、さらに、画像における形体それぞれに関連する光強度を解析し、また画像のデータ表現を決定するステップを備える。データ表現は、マイクロアレイにおける形体それぞれに基づくデータ形体のサブアレイを有する。各データ形体は、他のデータ形体に対する対応場所、及び１つ又はそれ以上の光強度に基づく信号値を有する。方法は、さらに、隣接画像のデータ表現におけるデータ形体の信号値を比較することに基づいて隣接画像のデータ表現を組み合わせて、マイクロアレイのデータ表現を生成するステップを備える。方法は、さらに、マイクロアレイのデータ表現を解析して、サンプルの特性又は特徴を決定するステップを備える。
他の態様において、第１基板はフローセルである。随意的に、フローセルは、フローセルの入口ポートと出口ポートとの間に延在するフローチャンネルを有する。入口ポート及び出口ポートは、フローチャンネルに液体を流すためのマニホルドに流体的に接続する。随意的に、フローセルは、フローセルにおけるそれぞれ対応の入口ポートと出口ポートと間に延在する複数個のフローチャンネルを有する。入口ポート及び出口ポートは、フローチャンネルに液体を流すためのマニホルドに流体的に接続する。
他の態様において、方法は、シークエンシング・バイ・シンセシス（ＳＢＳ）プロトコールを行うためフローセルに反復して試薬を流すステップを備える。
他の態様において、第１及び第２の撮像プロトコールは、対物レンズ及び／又はシステム台を互いに異なる経路に沿って相対移動させるステップを含む。
他の態様において、第２基板は、生物学的又は化学的な物質を開放面付き基板の外面に固定化して有する、該開放面付き基板である。随意的に、開放面付き基板は、外面に沿ってマイクロアレイを有する。随意的に、マイクロアレイは、互いに平行な複数個の形体ストライプを有する。各形体ストライプは、反応部位のアレイを有する。
他の態様において、第１及び第２のキャリヤ組立体それぞれは、それぞれのキャリヤ組立体に延在する開孔を有する。開孔は、それぞれのキャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするとき、対応の基準を収容する。随意的に、第１基板は基準に係合し、かつ第２基板は基準に係合しない。
他の態様において、第１基板は第２基板よりも大きいものである。
他の態様において、光学系は対物レンズを有する。第１基板から光学的信号を検出するステップは、対物レンズ及び第１基板を互いに相対移動させるステップを含む。第２基板から光学的信号を検出するステップは、対物レンズ及び第２基板を互いに相対移動させるステップを含む。
他の態様において、光学系は、第１基板からの光学的信号を第１結像ゾーンに沿って検出する。光学系は、第２基板からの光学的信号を第２結像ゾーンに沿って検出する。第１及び第２の結像ゾーンは互いに異なるサイズである。
他の態様において、第１及び第２の撮像プロトコールは、対物レンズをそれぞれ第１及び第２の基板に対して異なる経路に沿って自動的に相対移動させるステップを含む。
他の態様において、第１及び第２のキャリヤ組立体は、効果的には同一様態でシステム台に係合する。
実施形態において、第１キャリヤ組立体をシステム台上で位置決めするステップを備える、方法を提供する。第１キャリヤ組立体は、支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ、該支持フレームを有する。第１キャリヤ組立体は、窓内に位置決めされ、また内側フレーム端縁によって包囲される第１基板を有する。第１基板はその上にサンプルを有し、サンプルは光学系の結像ゾーン内に位置決めされる。方法は、さらに、光学系を用いて第１基板のサンプルからの光学的信号を検出するステップと、及びシステム台上で第１キャリヤ組立体を第２キャリヤ組立体と交換するステップを備える。第２キャリヤ組立体は、支持フレームと、この支持フレームに連結されるアダプタプレートとを有する。第２キャリヤ組立体は、アダプタプレートによって保持され、その上にサンプルを持つ第２基板を有する。第２基板のサンプルは、光学系の結像ゾーン内に位置決めされる。方法は、さらに、光学系を用いて第２基板のサンプルからの光学的信号を検出するステップを備える。
他の態様において、第１基板はフローセルとする。随意的に、フローセルは、フローセルの入口ポートと出口ポートとの間に延在するフローチャンネルを有する。入口ポート及び出口ポートは、フローチャンネルに液体を流すためのマニホルドに流体的に接続する。随意的に、フローセルは、フローセルにおけるそれぞれ対応の入口ポートと出口ポートと間に延在する複数個のフローチャンネルを有する。入口ポート及び出口ポートは、フローチャンネルに液体を流すためのマニホルドに流体的に接続する。随意的に、フローチャンネルは、結像ゾーンで互いに平行に延在する。
他の態様において、方法は、シークエンシング・バイ・シンセシス（ＳＢＳ）プロトコールを行うためフローセルに反復して試薬を流すステップを備える。
他の態様において、第２基板は、生物学的又は化学的な物質を開放面付き基板の外面に固定化して有する、該開放面付き基板とする。随意的に、開放面付き基板は、外面に沿ってマイクロアレイを有する。
他の態様において、第１基板は第２基板よりも大きいものとする。
他の態様において、第１キャリヤ組立体の支持フレーム及び第２キャリヤ組立体の支持フレームは、同一支持フレームとする。
他の態様において、第１キャリヤ組立体の支持フレーム及び第２キャリヤ組立体の支持フレームは、同一周縁を画定するそれぞれに対応の外端縁を有する異なる支持フレームとする。
他の態様において、第１基板は、内側フレーム端縁に平行に延在するＸＹ平面に沿って窓内で摺動可能であり、アダプタプレートはＸＹ平面に沿って窓内で摺動可能である。
他の態様において、システム台は複数個の基準を有する。基準は、位置決め操作中に第１基板に係合し、また交換操作中にアダプタプレートに係合する。
他の態様において、アダプタプレートはポケットを画定する内側プレート端縁を有する。第２基板は、ポケット内に配置されかつプレート端縁に係合する。
他の態様において、光学系は対物レンズを有する。第１基板から光学的信号を検出するステップは、対物レンズ及び第１基板を互いに相対移動させるステップを含む。第２基板から光学的信号を検出するステップは、対物レンズ及び第２基板を互いに相対移動させるステップを含む。
他の態様において、光学系は、第１基板からの光学的信号を第１結像ゾーンに沿って検出する。光学系は、第２基板からの光学的信号を第２結像ゾーンに沿って検出する。第１及び第２の結像ゾーンは互いに異なるサイズである。
他の態様において、第１及び第２の基板におけるサンプルは窓の異なる区域内に位置決めする。
他の態様において、第１キャリヤ組立体を第２キャリヤ組立体と交換するステップは、第１基板を支持フレームから取り外すステップと、及び第２基板をアダプタプレート内に位置決めするステップとを含む。
他の態様において、第２キャリヤ組立体は、ポケットの一部分内に配置される可動の基準ブロックを持つ保持機構を有する。方法は、さらに、基準ブロックを押圧するステップ、第２基板をポケット内に位置決めするステップ、及び基準ブロックを釈放するステップを備える。基準ブロックは第２基板に係合して、第２基板をポケット内に保持する。随意的に、保持機構は、第２基板をポケット内に保持する弾性力を生ずるバイアス付与ばねを有する。
実施形態において、支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ該支持フレームを有する、キャリヤ組立体を提供する。キャリヤ組立体は、支持フレームに連結されかつ窓内に位置決めされるアダプタプレートを備える。アダプタプレートは、窓よりも小さいサイズの基板を収容するポケットを画定する内側プレート端縁を持つプレート本体を有する。内側プレート端縁は、さらに、ポケットに開口する保持窪みを画定する。キャリヤ組立体は、さらに、保持窪み内に位置決めされ、後退位置と係合位置との間で移動可能である可動の基準ブロックを備える。基準ブロックは、基準ブロックが係合位置にあるとき基板に係合し、かつ基板をアダプタプレートの対向する表面に押し付けて基板をポケット内に保持するよう構成する。
一態様において、アダプタプレートはＸＹ平面に平行に延在し、またＺ軸に沿う方向に対面する。基準ブロックはＸＹ平面に沿って指向する保持力を生ずる。
他の態様において、ポケットは、内側フレーム端縁に交差する収容平面に一致するか、又は収容平面の下方に位置するかの少なくとも一方である。
他の態様において、内側フレーム端縁は窓に開口する開孔を画定する。開孔は、キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするとき基準を収容するよう構成されている。随意的に、支持フレームは、第１本体側面及び第２本体側面を有するものである。第１本体側面は撮像操作中に対物レンズに対面するよう構成され、また第２本体側面は撮像操作中にベース表面上に位置決めされるよう構成される。支持フレームの開孔は、第２本体側面に開口し、かつ第２本体側面から第１本体側面に向かって延在する。
他の態様において、アダプタプレートは窓内でＸＹ平面に沿って摺動可能である。
他の態様において、アダプタプレートはポケットに開口する開口を有するものである。
他の態様において、ポケットは平面状のチップ又はスライドを収容するサイズ及び形状である。
実施形態において、支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ該支持フレームを備える、キャリヤ組立体を提供する。キャリヤ組立体は、さらに、支持フレームに連結しかつ窓内に位置決めされるアダプタプレートを備える。内側フレーム端縁はアダプタプレート上方に位置する基板収容窪みを画定する。この基板収容窪みは第１平面状基板を収容するよう構成される。アダプタプレートは、第１平面状基板よりも小さいサイズの第２平面状基板を収容するためのポケットを画定する内側プレート端縁を持つプレート本体を有する。ポケットは基板収容窪みの下方に少なくとも部分的に存在する。
他の態様において、キャリヤ組立体は、後退位置と係合位置との間で移動可能な基準ブロックを備える。基準ブロックは、基準ブロックが係合位置にあって、基板をアダプタプレートの対向表面に押し付けて基板をポケット内に保持するとき、基板に係合するよう構成されている。
随意的に、アダプタプレートはＸＹ平面に平行に延在し、またＺ軸に沿う方向に対面する。基準ブロックはＸＹ平面に沿って指向する保持力を生ずる。
他の態様において、内側フレーム端縁は窓に開口する開孔を画定する。開孔は、キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするとき基準を収容するよう構成されている。
随意的に、支持フレームは、第１本体側面及び第２本体側面を有するものとする。第１本体側面は撮像操作中に対物レンズに対面するよう構成され、また第２本体側面は撮像操作中にベース表面上に位置決めされるよう構成されている。支持フレームの開孔は、第２本体側面に開口し、かつ第２本体側面から第１本体側面に向かって延在する。
他の態様において、アダプタプレートは窓内でＸＹ平面に沿って摺動可能である。
他の態様において、ポケットは平面状のチップ又はスライドを収容するサイズ及び形状である。
他の態様において、アダプタプレートは、基板収容窪みにアクセスする流体開口を有する。
他の態様において、流体開口のうち少なくとも１つはアダプタプレートの第１端部に位置し、また流体開口流体開口のうち少なくとも１つは、アダプタプレートの反対側の第２端部に位置する。
一態様において、分析システムを提供し、この分析システムは、ＸＹ平面に平行に延在するベース表面と、このベース表面に連結した複数個の基準とを持つシステム台を備える。基準は、ＸＹ平面に直交するＺ軸に沿ってベース表面から離れるよう突出する突起を含む。分析システムは、さらに、対物レンズを有する光学系を備える。対物レンズは、ＸＹ平面に沿ってシステム台に対して相対移動するよう構成される。分析システムは、さらに、フローセルをシステム台上に取り付けるときフローセルを流れる１つ又はそれ以上の流体フローを制御するよう構成された流体制御システムを備える。分析システムは、さらに、流体制御システム及び光学系を制御して、第１サンプル及び第２サンプルに対してそれぞれ異なる第１分析プロトコール及び第２分析プロトコールを行うよう構成されたシステムコントローラを備える。第１分析プロトコール中システムコントローラは、流体制御システムに指令して１つ又はそれ以上の流体をシステム台上のフローセルに導き、また光学系に指令してフローセルにおける第１サンプルから光学的信号を検出させる。第２分析プロトコール中システムコントローラは、光学系に指令して、第２サンプルに流体を流すことなく、システム台上の開放面付き基板における第２サンプルから光学的信号を検出させる。
一態様において、第１分析プロトコールはシークエンシング・バイ・シンセシス（ＳＢＳ）プロトコールであり、また第２分析プロトコールはマイクロアレイを撮像するステップを含む。
他の態様において、分析システムは、システム台上に取り付けたキャリヤ組立体のタイプを検出するよう構成されたキャリヤセンサを備える。分析システムは、キャリヤ組立体及び選択した分析プロトコールが適合しないとき通知を発生するよう構成されている。
他の態様において、分析システムは、窓を画定する支持フレームを有するキャリヤ組立体を備える。支持フレームは、窓にわたって延在しかつ窓をカバーするアダプタプレートに連結するよう構成されている。
一実施形態において、方法を提供し、この方法は、形体のマイクロアレイに関する一連のオーバーラップ部分の画像シリーズを取得するステップを備える。各形体は、形体に固定化した指定プローブ分子を有する。マイクロアレイは、マイクロアレイに付着した標的検体を有する。方法は、さらに、画像における形体それぞれに関連する光強度を解析し、画像のデータ表現を決定するステップを備える。データ表現は、マイクロアレイにおける形体それぞれに基づくデータ形体のサブアレイを有する。各データ形体は、他のデータ形体に対する対応場所、及び１つ又はそれ以上の光強度に基づく信号値を有する。方法は、さらに、隣接画像のデータ表現におけるデータ形体の信号値を比較することに基づいて隣接画像のデータ表現を組み合わせて、マイクロアレイのデータ表現を生成するステップを備える。方法は、さらに、マイクロアレイのデータ表現を解析して、サンプルの特性又は特徴を決定するステップを備える。
一態様において、データ表現それぞれは複数個の形体の列を有する。比較は、１つのデータ表現の１列における信号値を隣接するデータ表現の１列における信号値と比較するステップを有する。方法は、さらに、比較に基づいて相関値を計算するステップを備える。相関値が指定閾値を満足する場合、列は、同一形体を有するオーバーラップ列として指定される。
幾つかの態様において、データ表現それぞれは複数個の形体の列を有する。比較は、１つのデータ表現の複数列における信号値を隣接するデータ表現の複数列における信号値と比較するステップを有する。随意的に、方法は、比較に基づいて相関値を計算するステップを備える。列は、相関値が指定閾値を満足する場合、同一形体を有するオーバーラップ列として指定される。
幾つかの態様において、組合せ操作は隣接画像の各対に対して反復して行って、マイクロアレイのデータ表現を生成する。
幾つかの態様において、マイクロアレイのデータ表現を解析するステップは、マイクロアレイのデータ表現内における形体数を期待形体数と比較した後に実施する。
幾つかの態様において、マイクロアレイの形体は、既知のサイズ及び形状、並びにマイクロアレイ内での形体相互間における既知の順序又は配列を有する。
幾つかの態様において、形体それぞれは、対応画像における複数個のピクセルに対応する。
上述の記載は、説明であって限定するものではないことを意図すると理解されたい。例えば、上述の実施形態（及び／又はその態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。さらに、多くの変更を、本明細書の範囲から逸脱することなく、実施形態に加えて特別な状況又は材料に適合させることができる。本明細書に記載した特定のコンポーネント及びプロセスは種々の実施形態におけるパラメータを規定しようとするものであるが、限定は意味せずかつ例示的実施形態である。多くの他の実施形態もあり得ることは、上述の説明を精査すれば当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、したがって、本願の特許請求の範囲によって、並びにこのような請求の権利が付与される均等物全般とともに、決定されるべきものである。特許請求の範囲における用語「含む（including）」及び「であって（in which）」は、プレイン・イングリッシュ(分かりやすい英語)である対応の用語「備える（comprising）」及び「において（wherein）」として使用する。さらに、特許請求の範囲における用語「第１」、「第２」、「第３」、等々は、単にラベルとして使用し、数値的要件を対象物に付与しようとするものではない。さらに、特許請求の範囲の限定は、ミーンズ・プラス・ファンクション・フォーマットで記載しておらず、クレーム限定が具体構造に欠けている機能記述が付記される語句「ための手段（means for）」を、明確に使用しない限り、また使用するまでは、米国特許法第１１２条第６項に基づいて解釈されることを意図しない。

Claims (74)

  1. 第１キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めする位置決めステップであって、前記第１キャリヤ組立体は、支持フレームであり前記支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ支持フレームを有し、前記第１キャリヤ組立体は、前記窓内に位置決めされ、また前記内側フレーム端縁によって包囲される取外し可能な第１基板を有し、前記第１基板は、光学系の結像ゾーン内に位置決めされるサンプルを前記第１基板上に有するものである、位置決めステップと、
    第１撮像プロトコールにより前記光学系を使用して前記第１基板の前記サンプルから光学的信号を検出するステップと、
    前記システム台上で前記第１キャリヤ組立体を第２キャリヤ組立体と交換する交換ステップであって、前記第２キャリヤ組立体は取外し可能な第２基板を有するものであり、前記第２基板は、前記光学系の結像ゾーン内に位置決めされるサンプルを前記第２基板上に有するものであり、前記第１基板及び前記第２基板は互いに異なるタイプの基板であるものとする、交換ステップと、
    前記第１撮像プロトコールとは異なる第２撮像プロトコールにより前記光学系を使用して前記第２基板の前記サンプルから光学的信号を検出するステップと、
    を備える、方法。
  2. 請求項１記載の方法において、前記第１キャリヤ組立体及び前記第２キャリヤ組立体それぞれは、それぞれ対応のキャリヤ組立体内に延在する開孔を有し、前記開孔は、各キャリヤ組立体を前記システム台上に位置決めするとき、前記システム台の対応基準を収容するものであり、前記第２キャリヤ組立体は、前記第２基板を保持するアダプタプレートを有するものであり、前記基準は、前記第１キャリヤ組立体を前記システム台上に位置決めするとき前記第１基板に係合し、また、前記第２キャリヤ組立体を前記システム台上に位置決めするとき前記アダプタプレートに係合するものである、方法。
  3. 請求項１記載の方法において、前記光学系は対物レンズを有し、前記第１基板から前記光学的信号を検出するステップは、前記対物レンズ及び前記第１基板を互いに相対移動させるステップを含み、また前記第２基板から前記光学的信号を検出するステップは、前記対物レンズ及び前記第２基板を互いに相対移動させるステップを含み、前記光学系は、第１結像ゾーンに沿って前記第１基板からの前記光学的信号を検出し、前記光学系は、第２結像ゾーンに沿って前記第２基板からの前記光学的信号を検出し、前記第１結像ゾーン及び前記第２結像ゾーンは互いにサイズが異なるものであり、前記第１撮像プロトコール及び前記第２撮像プロトコールは、前記対物レンズを前記第１基板及び前記第２基板に対してそれぞれ異なる経路に沿って自動的に相対移動させるステップを含む、方法。
  4. 請求項１記載の方法において、前記第２キャリヤ組立体は、可動基準ブロックを含む保持機構を有し、前記方法は、さらに、前記基準ブロックを押圧するステップ、前記第２基板を前記第２キャリヤ組立体に位置決めするステップ、及び前記基準ブロックを釈放するステップを備え、前記基準ブロックは前記第２基板に係合して、前記第２基板を前記第２キャリヤ組立体に保持し、この場合、前記基準ブロックは前記第１基板を前記第１キャリヤ組立体に保持しないものである、方法。
  5. 請求項１記載の方法において、前記第１基板及び前記第２基板は、異なる厚さと、それぞれ第１基板表面及び第２基板表面とを有し、前記第１基板及び前記第２基板からの光学的信号を検出するステップは、それぞれ前記第１基板表面及び前記第２基板表面からの光学的信号を検出するステップを含み、前記第１基板表面及び前記第２基板表面は、共通平面に沿って存在する、又は１００ミクロン以下の距離だけオフセットしているものである、方法。
  6. 請求項１記載の方法において、前記第２基板は形体のマイクロアレイを有し、前記第２基板から光学的信号を検出するステップは、前記形体のマイクロアレイにおける一連のオーバーラップする部分の画像シリーズを取得するステップを備え、前記形体それぞれは、その形体上に固定化した指定プローブ分子を有するものであり、前記マイクロアレイは、そこに付着した標的検体を有するものであり、前記方法は、さらに、
    前記画像における形体それぞれに関連する光強度を解析し、また前記画像のデータ表現を決定する光強度解析ステップであって、前記データ表現は、前記マイクロアレイにおける形体それぞれに基づくデータ形体のサブアレイを有し、前記各データ形体は、他のデータ形体に対する対応場所、及び１つ又はそれ以上の光強度に基づく信号値を有するものである、光強度解析ステップと、
    隣接画像のデータ表現における前記データ形体の信号値を比較することに基づいて隣接画像のデータ表現を組み合わせて、前記マイクロアレイのデータ表現を生成するステップと、
    を備え、
    前記マイクロアレイの前記データ表現を解析して、サンプルの特性又は特徴を決定する、方法。
  7. 請求項１記載の方法において、前記第１基板はフローセルである、方法。
  8. 請求項２記載の方法において、フローセルは、前記フローセルの入口ポートと出口ポートとの間に延在するフローチャンネルを有し、前記入口ポート及び出口ポートは、前記フローチャンネルに液体を流すためのマニホルドに流体的に接続する、方法。
  9. 請求項２記載の方法において、フローセルは、前記フローセルにおけるそれぞれ対応の入口ポートと出口ポートと間に延在する複数個のフローチャンネルを有し、前記入口ポート及び出口ポートは、前記フローチャンネルに液体を流すためのマニホルドに流体的に接続する、方法。
  10. 請求項２記載の方法において、さらに、シークエンシング・バイ・シンセシス（ＳＢＳ）プロトコールを行うためフローセルに反復して試薬を流すステップを備える、方法。
  11. 請求項１記載の方法において、前記第１撮像プロトコール及び前記第２撮像プロトコールは、対物レンズ及び／又は前記システム台を互いに異なる経路に沿って相対移動させるステップを含む、方法。
  12. 請求項１記載の方法において、前記第２基板は開放面付き基板であり、前記開放面付き基板は、生物学的又は化学的な物質を前記開放面付き基板の外面に固定化して持つ、方法。
  13. 請求項７記載の方法において、開放面付き前記基板は、外面に沿ってマイクロアレイを有する、方法。
  14. 請求項８記載の方法において、マイクロアレイは、互いに平行な複数個の形体ストライプを有し、前記形体ストライプそれぞれは反応部位のアレイを有する、方法。
  15. 請求項１記載の方法において、前記第１キャリヤ組立体及び前記第２キャリヤ組立体それぞれは、それぞれのキャリヤ組立体に延在する開孔を有し、前記開孔は、それぞれのキャリヤ組立体を前記システム台上に位置決めするとき、対応の基準を収容するものである、方法。
  16. 請求項１０記載の方法において、前記第１基板は前記基準に係合し、かつ前記第２基板は前記基準に係合しない、方法。
  17. 請求項１記載の方法において、前記第１基板は、前記第２基板よりも大きいものである、方法。
  18. 請求項１記載の方法において、前記光学系は対物レンズを有し、前記第１基板から光学的信号を検出するステップは、前記対物レンズ及び前記第１基板を互いに相対移動させるステップを含み、前記第２基板から光学的信号を検出するステップは、前記対物レンズ及び前記第２基板を互いに相対移動させるステップを含む、方法。
  19. 請求項１３記載の方法において、前記光学系は、前記第１基板からの光学的信号を第１結像ゾーンに沿って検出し、前記光学系は、前記第２基板からの光学的信号を第２結像ゾーンに沿って検出し、前記第１結像ゾーン及び前記第２結像ゾーンは互いに異なるサイズである、方法。
  20. 請求項１３記載の方法において、前記第１撮像プロトコール及び前記第２撮像プロトコールは、対物レンズをそれぞれ前記第１基板及び前記第２基板に対して異なる経路に沿って自動的に相対移動させるステップを含む、方法。
  21. 請求項１記載の方法において、前記第１キャリヤ組立体及び前記第２キャリヤ組立体は、効果的には同一様態で前記システム台に係合する、方法。
  22. 第１キャリヤ組立体をシステム台上で位置決めする位置決めステップであって、前記第１キャリヤ組立体は、支持フレームであり前記支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ支持フレームを有し、前記第１キャリヤ組立体は、前記窓内に位置決めされ、また前記内側フレーム端縁によって包囲される第１基板を有し、前記第１基板は前記第１基板の上にサンプルを有し、前記サンプルは光学系の結像ゾーン内に位置決めされるものである、位置決めステップと、
    前記光学系を用いて前記第１基板の前記サンプルからの光学的信号を検出するステップと、
    前記システム台上で前記第１キャリヤ組立体を第２キャリヤ組立体と交換する交換ステップであって、前記第２キャリヤ組立体は、支持フレームと、この支持フレームに連結されるアダプタプレートとを有し、前記第２キャリヤ組立体は、第２基板であり前記アダプタプレートによって保持されて前記第２基板の上にサンプルを持つ第２基板を有し、前記第２基板のサンプルは、光学系の結像ゾーン内に位置決めされるものである、交換ステップと、
    前記光学系を用いて前記第２基板の前記サンプルからの光学的信号を検出するステップと、
    を備える、方法。
  23. 請求項２２記載の方法において、前記第１キャリヤ組立体及び前記第２キャリヤ組立体それぞれは、それぞれ対応のキャリヤ組立体内に延在する開孔を有し、前記開孔は、各キャリヤ組立体を前記システム台上に位置決めするとき、前記システム台の対応基準を収容するものであり、前記基準は、前記第１キャリヤ組立体を前記システム台上に位置決めするとき前記第１基板に係合し、また、前記第２キャリヤ組立体を前記システム台上に位置決めするとき前記アダプタプレートに係合するものである、方法。
  24. 請求項２２記載の方法において、前記光学系は対物レンズを有し、前記第１基板から前記光学的信号を検出するステップは、前記対物レンズ及び前記第１基板を互いに相対移動させるステップを含み、また前記第２基板から前記光学的信号を検出するステップは、前記対物レンズ及び前記第２基板を互いに相対移動させるステップを含み、前記光学系は、第１結像ゾーンに沿って前記第１基板からの前記光学的信号を検出し、前記光学系は、第２結像ゾーンに沿って前記第２基板からの前記光学的信号を検出し、前記第１結像ゾーン及び前記第２結像ゾーンは互いにサイズが異なるものであり、第１撮像プロトコール及び第２撮像プロトコールは、前記対物レンズを前記第１基板及び前記第２基板に対してそれぞれ異なる経路に沿って自動的に相対移動させるステップを含む、方法。
  25. 請求項２２記載の方法において、前記第２キャリヤ組立体は、可動基準ブロックを含む保持機構を有し、前記方法は、さらに、前記基準ブロックを押圧するステップ、前記第２基板を前記第２キャリヤ組立体に位置決めするステップ、及び前記基準ブロックを釈放するステップを備え、前記基準ブロックは前記第２基板に係合して、前記第２基板を前記第２キャリヤ組立体に保持し、この場合、前記基準ブロックは前記第１基板を前記第１キャリヤ組立体に保持しないものである、方法。
  26. 請求項２２記載の方法において、前記第１基板及び前記第２基板は、異なる厚さと、それぞれ第１基板表面及び第２基板表面とを有し、前記第１基板及び前記第２基板からの光学的信号を検出するステップは、それぞれ前記第１基板表面及び前記第２基板表面からの光学的信号を検出するステップを含み、前記第１基板表面及び前記第２基板表面は、共通平面に沿って存在する、又は１００ミクロン以下の距離だけオフセットしているものである、方法。
  27. 請求項２６記載の方法において、前記第２基板は形体のマイクロアレイを有し、前記第２基板から光学的信号を検出するステップは、前記形体のマイクロアレイにおける一連のオーバーラップする部分の画像シリーズを取得するステップを備え、前記形体それぞれは、その形体上に固定化した指定プローブ分子を有するものであり、前記マイクロアレイは、そこに付着した標的検体を有するものであり、前記方法は、さらに、
    前記画像における形体それぞれに関連する光強度を解析し、また前記画像のデータ表現を決定する光強度解析ステップであって、前記データ表現は、前記マイクロアレイにおける形体それぞれに基づくデータ形体のサブアレイを有し、前記各データ形体は、他のデータ形体に対する対応場所、及び１つ又はそれ以上の光強度に基づく信号値を有するものである、光強度解析ステップと、
    隣接画像のデータ表現における前記データ形体の信号値を比較することに基づいて隣接画像のデータ表現を組み合わせて、前記マイクロアレイのデータ表現を生成するステップと、
    を備え、
    前記マイクロアレイの前記データ表現を解析して、サンプルの特性又は特徴を決定する、方法。
  28. 請求項２２記載の方法において、前記第１基板はフローセルである、方法。
  29. 請求項２３記載の方法において、フローセルは、前記フローセルの入口ポートと出口ポートとの間に延在するフローチャンネルを有し、前記入口ポート及び出口ポートは、前記フローチャンネルに液体を流すためのマニホルドに流体的に接続する、方法。
  30. 請求項２３記載の方法において、フローセルは、前記フローセルにおけるそれぞれ対応の入口ポートと出口ポートと間に延在する複数個のフローチャンネルを有し、前記入口ポート及び出口ポートは、前記フローチャンネルに液体を流すためのマニホルドに流体的に接続する、方法。
  31. 請求項３０記載の方法において、前記フローチャンネルは、互いに平行に前記結像ゾーンを貫通する、方法。
  32. 請求項２２記載の方法において、さらに、シークエンシング・バイ・シンセシス（ＳＢＳ）プロトコールを行うためフローセルに反復して試薬を流すステップを備える、方法。
  33. 請求項２２記載の方法において、前記第２基板は、生物学的又は化学的な物質を開放面付き基板の外面に固定化して持つ、開放面付き基板である、方法。
  34. 請求項３３記載の方法において、前記開放面付き基板は、前記外面に沿ってマイクロアレイを有する、方法。
  35. 請求項２２記載の方法において、前記第１基板は前記第２基板よりも大きいものである、方法。
  36. 請求項２２記載の方法において、前記第１キャリヤ組立体の前記支持フレーム及び前記第２キャリヤ組立体の前記支持フレームは、同一の支持フレームである、方法。
  37. 請求項２２記載の方法において、前記第１キャリヤ組立体の前記支持フレーム及び前記第２キャリヤ組立体の前記支持フレームは、同一周縁を画定するそれぞれの端縁を有する異なる支持フレームである、方法。
  38. 請求項２２記載の方法において、前記第１基板は、前記内側フレーム端縁に平行に延在するＸＹ平面に沿って前記窓内で摺動可能であり、前記アダプタプレートは前記ＸＹ平面に沿って窓内で摺動可能である、方法。
  39. 請求項２２記載の方法において、前記システム台は複数個の基準を有し、前記基準は、位置決め操作中に前記第１基板に係合し、また交換操作中に前記アダプタプレートに係合する、方法。
  40. 請求項２２記載の方法において、前記アダプタプレートはポケットを画定する内側プレート端縁を有し、前記第２基板は、前記ポケット内に配置されかつプレート端縁に係合する、方法。
  41. 請求項２２記載の方法において、前記光学系は対物レンズを有し、前記第１基板から光学的信号を検出するステップは、前記対物レンズ及び前記第１基板を互いに相対移動させるステップを含み、前記第２基板から光学的信号を検出するステップは、前記対物レンズ及び前記第２基板を互いに相対移動させるステップを含む、方法。
  42. 請求項４１記載の方法において、前記光学系は、前記第１基板からの光学的信号を第１結像ゾーンに沿って検出し、前記光学系は、前記第２基板からの光学的信号を第２結像ゾーンに沿って検出し、前記第１結像ゾーン及び前記第２結像ゾーンは互いに異なるサイズである、方法。
  43. 請求項４１記載の方法において、前記第１基板及び前記第２基板におけるサンプルは前記窓の異なる区域内に位置決めする、方法。
  44. 請求項２２記載の方法において、前記第１キャリヤ組立体を前記第２キャリヤ組立体と交換するステップは、前記第１基板を前記支持フレームから取り外すステップと、及び前記第２基板を前記アダプタプレート内に位置決めするステップとを含む、方法。
  45. 請求項２２記載の方法において、さらに、ポケットの一部分内に配置される可動の基準ブロックを持つ保持機構を有し、前記方法は、さらに、前記基準ブロックを押圧するステップ、前記第２基板を前記ポケット内に位置決めするステップ、及び前記基準ブロックを釈放するステップを備え、前記基準ブロックは前記第２基板に係合して、前記第２基板を前記ポケット内に保持する、方法。
  46. 請求項４５記載の方法において、前記保持機構は、前記第２基板を前記ポケット内に保持する弾性力を生ずるバイアス付与ばねを有する、方法。
  47. 支持フレームであり前記支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ支持フレームと、
    前記支持フレームに連結されかつ前記窓内に位置決めされるアダプタプレートであり、前記窓よりも小さいサイズの基板を収容するポケットを画定する内側プレート端縁を持つプレート本体を有し、前記内側プレート端縁は、さらに、前記ポケットに開口する保持窪みを画定する、アダプタプレートと、
    前記保持窪み内に位置決めされ、後退位置と係合位置との間で移動可能である可動の基準ブロックであり、前記基準ブロックが前記係合位置にあるとき基板に係合し、また前記基板を前記アダプタプレートの対向する表面に押し付けて前記基板を前記ポケット内に保持するよう構成される、可動の基準ブロックと、
    を備える、キャリヤ組立体。
  48. 請求項４７記載のキャリヤ組立体において、前記アダプタプレートはＸＹ平面に平行に延在し、またＺ軸に沿う方向に対面し、前記基準ブロックは前記ＸＹ平面に沿って指向する保持力を生ずる、キャリヤ組立体。
  49. 請求項４７記載のキャリヤ組立体において、前記ポケットは、前記内側フレーム端縁に交差する収容平面に一致するか、又は前記収容平面の下方に位置するかの少なくとも一方である、キャリヤ組立体。
  50. 請求項４７記載のキャリヤ組立体において、前記内側フレーム端縁は前記窓に開口する開孔を画定し、前記開孔は、前記キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするとき基準を収容するよう構成されている、キャリヤ組立体。
  51. 請求項５０記載のキャリヤ組立体において、前記支持フレームは、第１本体側面及び第２本体側面を有するものであり、前記第１本体側面は撮像操作中に対物レンズに対面するよう構成され、また前記第２本体側面は撮像操作中にベース表面上に位置決めされるよう構成され、前記支持フレームの開孔は、前記第２本体側面に開口し、かつ前記第２本体側面から前記第１本体側面に向かって延在する、キャリヤ組立体。
  52. 請求項４７記載のキャリヤ組立体において、前記アダプタプレートは前記窓内でＸＹ平面に沿って摺動可能である、キャリヤ組立体。
  53. 請求項４７記載のキャリヤ組立体において、前記アダプタプレートは前記ポケットに開口する開口を有するものである、キャリヤ組立体。
  54. 請求項４７記載のキャリヤ組立体において、前記ポケットは平面状のチップ又はスライドを収容するサイズ及び形状である、キャリヤ組立体。
  55. 支持フレームであり前記支持フレームの窓を画定する内側フレーム端縁を持つ支持フレームと、
    前記支持フレームに連結しかつ前記窓内に位置決めされるアダプタプレートであり、前記内側フレーム端縁は前記アダプタプレート上方に位置する基板収容窪みを画定し、前記基板収容窪みは第１平面状基板を収容するよう構成され、前記アダプタプレートは、前記第１平面状基板よりも小さいサイズの第２平面状基板を収容するためのポケットを画定する内側プレート端縁を持つプレート本体を有し、前記ポケットは前記基板収容窪みの下方に少なくとも部分的に存在する、アダプタプレートと、
    を備えるキャリヤ組立体。
  56. 請求項５５記載のキャリヤ組立体において、さらに、後退位置と係合位置との間で移動可能な基準ブロックを備え、前記基準ブロックは、基準ブロックが前記係合位置にあって、前記基板を前記アダプタプレートの対向表面に押し付けて前記基板をポケット内に保持するとき、前記基板に係合するよう構成されている、キャリヤ組立体。
  57. 請求項５６記載のキャリヤ組立体において、前記アダプタプレートはＸＹ平面に平行に延在し、またＺ軸に沿う方向に対面し、前記基準ブロックは前記ＸＹ平面に沿って指向する保持力を生ずる、キャリヤ組立体。
  58. 請求項５５記載のキャリヤ組立体において、前記内側フレーム端縁は前記窓に開口する開孔を画定し、前記開孔は、前記キャリヤ組立体をシステム台上に位置決めするとき基準を収容するよう構成されている、キャリヤ組立体。
  59. 請求項５８記載のキャリヤ組立体において、前記支持フレームは、第１本体側面及び第２本体側面を有し、前記第１本体側面は撮像操作中に対物レンズに対面するよう構成され、また前記第２本体側面は撮像操作中にベース表面上に位置決めされるよう構成され、前記支持フレームの前記開孔は、前記第２本体側面に開口し、かつ前記第２本体側面から前記第１本体側面に向かって延在する、キャリヤ組立体。
  60. 請求項５５記載のキャリヤ組立体において、前記アダプタプレートは前記窓内でＸＹ平面に沿って摺動可能である、キャリヤ組立体。
  61. 請求項５５記載のキャリヤ組立体において、前記ポケットは平面状のチップ又はスライドを収容するサイズ及び形状である、キャリヤ組立体。
  62. 請求項５５記載のキャリヤ組立体において、前記アダプタプレートは、前記基板収容窪みにアクセスする流体開口を有する、キャリヤ組立体。
  63. 請求項６２記載のキャリヤ組立体において、前記流体開口のうち少なくとも１つは前記アダプタプレートの第１端部に位置し、また前記流体開口のうち少なくとも１つは、前記アダプタプレートの反対側の第２端部に位置する、キャリヤ組立体。
  64. ＸＹ平面に平行に延在するベース表面と、前記ベース表面に連結した複数個の基準とを持つシステム台であって、前記基準は、前記ＸＹ平面に直交するＺ軸に沿って前記ベース表面から離れるよう突出する突起を含む、システム台と、
    対物レンズを有する光学系であって、前記対物レンズは、前記ＸＹ平面に沿って前記システム台に対して相対移動するよう構成されている、光学系と、
    フローセルを前記システム台上に取り付けるとき前記フローセルを流れる１つ又はそれ以上の流体フローを制御するよう構成されている流体制御システムと、
    前記流体制御システム及び前記光学系を制御して、第１サンプル及び第２サンプルに対してそれぞれ異なる第１分析プロトコール及び第２分析プロトコールを行うよう構成されたシステムコントローラであって、前記第１分析プロトコール中前記システムコントローラは、前記流体制御システムに指令して１つ又はそれ以上の流体を前記システム台上のフローセルに導き、また前記光学系に指令して前記フローセルにおける第１サンプルから光学的信号を検出させ、前記第２分析プロトコール中前記システムコントローラは、前記光学系に指令して、前記第２サンプルに流体を流すことなく、前記システム台上の開放面付き基板における前記第２サンプルから光学的信号を検出させる、システムコントローラと、
    を備える、分析システム。
  65. 請求項６４記載の分析システムにおいて、前記第１分析プロトコールはシークエンシング・バイ・シンセシス（ＳＢＳ）プロトコールであり、また前記第２分析プロトコールはマイクロアレイを撮像するステップを含む、分析システム。
  66. 請求項６４記載の分析システムにおいて、さらに、前記システム台上に取り付けたキャリヤ組立体のタイプを検出するよう構成されたキャリヤセンサを備え、前記分析システムは、前記キャリヤ組立体及び選択した前記分析プロトコールが適合しないとき通知を発生するよう構成されている、分析システム。
  67. 請求項６４記載の分析システムにおいて、さらに、窓を画定する支持フレームを有するキャリヤ組立体を備え、前記支持フレームは、前記窓にわたって延在しかつ前記窓をカバーするアダプタプレートに連結するよう構成されている、分析システム。
  68. 形体のマイクロアレイに関する一連のオーバーラップ部分の画像シリーズを取得する画像取得ステップであり、前記各形体は、その形体に固定化した指定プローブ分子を有し、前記マイクロアレイは、前記マイクロアレイに付着した標的検体を有する、画像取得ステップと、
    前記画像における形体それぞれに関連する光強度を解析し、前記画像のデータ表現を決定する光強度解析ステップであり、前記データ表現は、マイクロアレイにおける形体それぞれに基づくデータ形体のサブアレイを有し、前記各データ形体は、他のデータ形体に対する対応場所、及び１つ又はそれ以上の光強度に基づく信号値を有するものである、光強度解析ステップと、
    隣接画像の前記データ表現におけるデータ形体の信号値を比較することに基づいて前記隣接画像のデータ表現を組み合わせて、前記マイクロアレイのデータ表現を生成するステップと、
    前記マイクロアレイの前記データ表現を解析して、サンプルの特性又は特徴を決定するデータ表現解析ステップと、を備える方法。
  69. 請求項６８記載の方法において、前記データ表現それぞれは複数個の形体の列を有し、前記比較は、１つのデータ表現の１列における信号値を隣接するデータ表現の１列における信号値と比較するステップを有し、前記方法は、さらに、前記比較に基づいて相関値を計算するステップを備え、前記相関値が指定閾値を満足する場合、前記列は、同一形体を有するオーバーラップ列として指定される、方法。
  70. 請求項６８記載の方法において、前記データ表現それぞれは複数個の形体の列を有し、前記比較は、１つのデータ表現の複数列における信号値を隣接するデータ表現の複数列における信号値と比較するステップを有し、前記方法は、さらに、前記比較に基づいて相関値を計算するステップを備え、前記相関値が指定閾値を満足する場合、前記列は、同一形体を有するオーバーラップ列として指定される、方法。
  71. 請求項６８記載の方法において、組合せ操作は隣接画像の各対に対して反復して行って、前記マイクロアレイのデータ表現を生成する、方法。
  72. 請求項６８記載の方法において、前記マイクロアレイのデータ表現を解析するステップは、前記マイクロアレイのデータ表現内における形体数を期待形体数と比較した後に実施する、方法。
  73. 請求項６８記載の方法において、前記マイクロアレイの形体は、既知のサイズ及び形状、並びに前記マイクロアレイ内での形体相互間における既知の順序又は配列を有する、方法。
  74. 請求項６８記載の方法において、前記形体それぞれは、対応画像における複数個のピクセルに対応する、方法。
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