JP2020170165A - 高スループットシーケンシング用のレーザライン照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザライン照明による蛍光測定で発生する高出力レーザを使うことによる蛍光プローブの光飽和、試料の光誘起損傷などを低減する。【解決手段】対物レンズは、ライン発生モジュールにより放射された第１の光ビーム及びライン発生モジュールにより発生された第２の光ビームをライン幅の調整のために、試料の外に位置する焦点にフォーカスすることができる。ライン幅は、試料の表面上の光ビームの総合パワー密度が低下するように増大して試料の表面上の光ビームのパワー密度を試料上の染料の光飽和閾値より低くすることができる。【選択図】図１Ａ
Description
＜関連出願の相互参照＞
本願は、２０１７年３月８日に出願された「高スループットシーケンシング用のレーザ
ライン照明装置」と題する米国仮特許出願第６２／４６８，８８３号の優先権を主張する
ものであり、その全内容は参照することにより本明細書に組み込まれる。また本願は、２
０１７年５月５日に出願された「高スループットシーケンシング用のレーザライン照明装
置」と題するオランダ国特許出願第Ｎ２０１８８５５号の優先権も主張するものである。
本願は、２０１７年３月８日に出願された「高スループットシーケンシング用のレーザ
ライン照明装置」と題する米国仮特許出願第６２／４６８，８８３号の優先権を主張する
ものであり、その全内容は参照することにより本明細書に組み込まれる。また本願は、２
０１７年５月５日に出願された「高スループットシーケンシング用のレーザライン照明装
置」と題するオランダ国特許出願第Ｎ２０１８８５５号の優先権も主張するものである。
遺伝子シーケンサなどの生物光学解析機器はそれぞれ多数の自由度を有する多数の設定
可能なコンポーネントを含む傾向がある。これらの生物光学解析機器の複雑性の増加が製
造及び作業コストの増加をもたらしている。概して、これらのタイプの機器はそれらの多
くの内部光学コンポーネントの精密なアライメントが有効である。例えば、一部の遺伝子
シーケンシング機器では、内部コンポーネントは一般的に精密なトレランス内にアライメ
ントされる。このような機器の多くの製造技術はすべてのコンポーネントを精密板上に設
置すること、及びその後各コンポーネントを設定しアライメントすることを必要とする。
コンポーネントのアライメントは配送中又は使用中に変化し得る。例えば、温度変化はア
ライメントを変化し得る。各コンポーネントの再アライメントは時間と技能を要する。一
部の例では、全てのコンポーネントに対して全部で３０を超える自由度が利用可能であり
、それらは互いに相互作用する。多数の自由度はアライメント及び設定を複雑にし、シス
テム運用に時間と費用を要する。光シーケンサの製造及び運用は、モジュラーアーキテク
チャによって全システムコンポーネントに対して利用可能な自由度を減少させることによ
って簡略化することができる。
可能なコンポーネントを含む傾向がある。これらの生物光学解析機器の複雑性の増加が製
造及び作業コストの増加をもたらしている。概して、これらのタイプの機器はそれらの多
くの内部光学コンポーネントの精密なアライメントが有効である。例えば、一部の遺伝子
シーケンシング機器では、内部コンポーネントは一般的に精密なトレランス内にアライメ
ントされる。このような機器の多くの製造技術はすべてのコンポーネントを精密板上に設
置すること、及びその後各コンポーネントを設定しアライメントすることを必要とする。
コンポーネントのアライメントは配送中又は使用中に変化し得る。例えば、温度変化はア
ライメントを変化し得る。各コンポーネントの再アライメントは時間と技能を要する。一
部の例では、全てのコンポーネントに対して全部で３０を超える自由度が利用可能であり
、それらは互いに相互作用する。多数の自由度はアライメント及び設定を複雑にし、シス
テム運用に時間と費用を要する。光シーケンサの製造及び運用は、モジュラーアーキテク
チャによって全システムコンポーネントに対して利用可能な自由度を減少させることによ
って簡略化することができる。
光シーケンサは、生物試料を検出し、シーケンシングするために、レーザライン照明を
使用することができる。例えば、レーザライン照明は、試料フローセルからの蛍光放射を
検出するために時間遅延積分（ＴＤＩ）センサを用いて高いスループット走査を可能にす
ることができる。検出された放射は生物試料の遺伝子成分を同定し、シーケンシングする
ために使用することができる。しかしながら、高い走査速度及び／又は高いレーザ出力パ
ワーでは、機能性が蛍光プローブの光飽和及び／又は蛍光プローブの光漂白、及び／又は
試料への光誘起損傷により影響を受け得る。高出力レーザは接着剤、コーティング及びガ
ラスを含む対物レンズも損傷し得る。
使用することができる。例えば、レーザライン照明は、試料フローセルからの蛍光放射を
検出するために時間遅延積分（ＴＤＩ）センサを用いて高いスループット走査を可能にす
ることができる。検出された放射は生物試料の遺伝子成分を同定し、シーケンシングする
ために使用することができる。しかしながら、高い走査速度及び／又は高いレーザ出力パ
ワーでは、機能性が蛍光プローブの光飽和及び／又は蛍光プローブの光漂白、及び／又は
試料への光誘起損傷により影響を受け得る。高出力レーザは接着剤、コーティング及びガ
ラスを含む対物レンズも損傷し得る。
本明細書に開示される技術の様々な実施形態は、対物レンズとライン発生モジュールを
含む撮像システムを記載し、この撮像システムはライン発生モジュールにより生物試料の
表面に放射されるラインの幅を調整するように構成される。
含む撮像システムを記載し、この撮像システムはライン発生モジュールにより生物試料の
表面に放射されるラインの幅を調整するように構成される。
一つの例において、撮像システムは、ライン発生モジュールと対物レンズを含む。ライ
ン発生モジュールは、第１の光ビームを第１の波長で放射する第１の光源と、第２の光ビ
ームを第２の波長で放射する第１の光源と、第１の光源により放射された光ビームをライ
ンに成形し且つ第２の光源により放射された光ビームをラインに成形するライン形成オプ
ティクスとを含む。本例では、対物レンズは、第１の光ビーム及び第２の光ビームをサン
プリング構造体の試料外の焦点にフォーカスするように構成される。
ン発生モジュールは、第１の光ビームを第１の波長で放射する第１の光源と、第２の光ビ
ームを第２の波長で放射する第１の光源と、第１の光源により放射された光ビームをライ
ンに成形し且つ第２の光源により放射された光ビームをラインに成形するライン形成オプ
ティクスとを含む。本例では、対物レンズは、第１の光ビーム及び第２の光ビームをサン
プリング構造体の試料外の焦点にフォーカスするように構成される。
一つの例では、サンプリング構造は、カバー板と、基板と、カバー板と基板との間に挟
まれた液体通路とを含む。この例では、液体通路は上部内面及び底部内面を含み、試料は
液体通路の上部内面又は底部内面に置かれる。焦点は、サンプリング構造体の上部内面に
おける第１の光ビームのライン幅及び第２のラインビームのライン幅を増大するために液
体通路の底部内面の下方に位置させることができる。代替例では、焦点は、サンプリング
構造体の上部内面における第１の光ビームのライン幅及び第２のラインビームのライン幅
を増大させるために液体通路の底部内面の上方に位置させることができる。
まれた液体通路とを含む。この例では、液体通路は上部内面及び底部内面を含み、試料は
液体通路の上部内面又は底部内面に置かれる。焦点は、サンプリング構造体の上部内面に
おける第１の光ビームのライン幅及び第２のラインビームのライン幅を増大するために液
体通路の底部内面の下方に位置させることができる。代替例では、焦点は、サンプリング
構造体の上部内面における第１の光ビームのライン幅及び第２のラインビームのライン幅
を増大させるために液体通路の底部内面の上方に位置させることができる。
いくつかの実施形態では、サンプリング構造体は撮像システムに着脱自在に結合される
。特定の実施形態では、サンプリング構造体はフローセルである。
。特定の実施形態では、サンプリング構造体はフローセルである。
特定の実施形態では、焦点は前記液体通路の前記底部内面より約５０μｍ〜約１５０μ
ｍ下方に位置する。代替例では、焦点は前記液体通路の前記底部内面より約５０μｍ〜約
１５０μｍ上方に位置する。
ｍ下方に位置する。代替例では、焦点は前記液体通路の前記底部内面より約５０μｍ〜約
１５０μｍ上方に位置する。
一実施形態では、撮像システムは、試料からの蛍光放射を検出するために時間遅延積分
（ＴＤＩ）センサを含む。特定の実施形態では、ＴＤＩセンサは約５μｍ〜約１５μｍの
画素サイズ、約０．４ｍｍ〜約０．８ｍｍのセンサ幅、及び約１６ｍｍ〜約４８ｍｍのセ
ンサ長を有する。
（ＴＤＩ）センサを含む。特定の実施形態では、ＴＤＩセンサは約５μｍ〜約１５μｍの
画素サイズ、約０．４ｍｍ〜約０．８ｍｍのセンサ幅、及び約１６ｍｍ〜約４８ｍｍのセ
ンサ長を有する。
一実施形態では、第１の光ビームのライン幅及び第２の光ビームのライン幅は約１０μ
ｍ〜３０μｍである。別の実施形態では、第１の光ビームのライン長及び第２の光ビーム
のライン長は約１ｍｍ〜１．５ｍｍである。
ｍ〜３０μｍである。別の実施形態では、第１の光ビームのライン長及び第２の光ビーム
のライン長は約１ｍｍ〜１．５ｍｍである。
一実施形態では、１つ以上のライン拡幅オプティクスは、デフォーカスレンズ、プリズ
ム又はディフューザを含む。特定の実施形態では、１つ以上のライン拡幅オプティクスは
、光源から対物レンズまでの光路内にデフォーカスレンズの後に配置されたパウエルレン
ズを含む。
ム又はディフューザを含む。特定の実施形態では、１つ以上のライン拡幅オプティクスは
、光源から対物レンズまでの光路内にデフォーカスレンズの後に配置されたパウエルレン
ズを含む。
いくつかの実施形態では、第１の光ビームのライン幅が、試料の表面上の第１の光ビー
ムの総合パワー密度が低下するように増大され、その結果試料の表面上の第１の光ビーム
のパワー密度が試料上の第１の染料の光飽和閾値より低くなり、且つ第２の光ビームのラ
イン幅が、試料の表面上の第２の光ビームの総合パワー密度が低下するように増大され、
その結果試料の表面上の第２の光ビームのパワー密度が前記試料上の第２の染料の光飽和
閾値より低くなるように構成される。
ムの総合パワー密度が低下するように増大され、その結果試料の表面上の第１の光ビーム
のパワー密度が試料上の第１の染料の光飽和閾値より低くなり、且つ第２の光ビームのラ
イン幅が、試料の表面上の第２の光ビームの総合パワー密度が低下するように増大され、
その結果試料の表面上の第２の光ビームのパワー密度が前記試料上の第２の染料の光飽和
閾値より低くなるように構成される。
いくつかの実施形態では、撮像システムは、第１の光ビームのライン幅及び第２の光ビ
ームのライン幅を調整するために対物レンズを調節するｚ台を含む。他の実施形態では、
撮像システムは、プロセッサと、コンピュータ実行可能命令が格納された非トランジトリ
コンピュータ可読媒体とを含み、該コンピュータ実行可能命令は、ＴＤＩセンサからの信
号の品質を決定すること、及び前記焦点を調整し、ＴＤＩセンサからの信号の品質を最適
にするために前記対物レンズをｚ軸に沿って調節することを前記システムに実行させるよ
うに構成される。
ームのライン幅を調整するために対物レンズを調節するｚ台を含む。他の実施形態では、
撮像システムは、プロセッサと、コンピュータ実行可能命令が格納された非トランジトリ
コンピュータ可読媒体とを含み、該コンピュータ実行可能命令は、ＴＤＩセンサからの信
号の品質を決定すること、及び前記焦点を調整し、ＴＤＩセンサからの信号の品質を最適
にするために前記対物レンズをｚ軸に沿って調節することを前記システムに実行させるよ
うに構成される。
別の例において、ＤＮＡシーケンシングシステムは、ライン発生モジュールと対物レン
ズとを含む。本例では、ライン発生モジュールは、各々光ビームを放射する複数の光源と
、各光ビームをラインに成形する１つ以上のライン形成オプティクスとを備え、前記対物
レンズ又は前記１つ以上のライン形成オプティクスは、フローセルの第１の表面又は第２
の表面における各ラインの幅を拡大するように構成される。
ズとを含む。本例では、ライン発生モジュールは、各々光ビームを放射する複数の光源と
、各光ビームをラインに成形する１つ以上のライン形成オプティクスとを備え、前記対物
レンズ又は前記１つ以上のライン形成オプティクスは、フローセルの第１の表面又は第２
の表面における各ラインの幅を拡大するように構成される。
この例の実施形態では、対物レンズは、フローセルの第１の表面又は第２の表面におけ
る各ラインの幅を拡大するために、各光ビームをフローセルの内面外に位置する焦点にフ
ォーカスするように構成される。焦点は、フローセルの底部内面より約５０μｍ〜約１５
０μｍ下方又はフローセルの上部内面より約５０μｍ〜約１５０μｍ上方にしてよい。
る各ラインの幅を拡大するために、各光ビームをフローセルの内面外に位置する焦点にフ
ォーカスするように構成される。焦点は、フローセルの底部内面より約５０μｍ〜約１５
０μｍ下方又はフローセルの上部内面より約５０μｍ〜約１５０μｍ上方にしてよい。
いくつかの実施形態では、撮像システムの対物レンズは、コリメートされたレーザ光を
撮像面の下方に５０〜１５０μｍ離れた位置にフォーカスするために僅かに有限共役に設
計される。
撮像面の下方に５０〜１５０μｍ離れた位置にフォーカスするために僅かに有限共役に設
計される。
いくつかの実施形態では、ライン発生モジュール（ＬＧＭ）はパウエルレンズ又は他の
ビーム成形オプティクスを用いて所望のアスペクト比の均一なライン照明を提供する。シ
ステムは、対物面（例えば、フローセル表面）上の回折制限焦点を光学的に調整するよう
に構成することができる。焦点をフローセルの表面の上方又は下方に調整することによっ
て、フローセルの表面に入射するビーム幅を拡大することができるとともに、試料及びフ
ローセルにおけるレーザパワー強度を減少させることができる。パワー強度は、雑音及び
速度に関するＴＤＩセンサの積分トレランスを満たしながら、遺伝子検出（例えば、ＤＮ
Ａ，ＲＮＡ，又は他の試料検出）に対する蛍光プローブの光飽和閾値より低い又はほぼ等
しい値に制御することができる。いくつかの実施形態では、モジュラー光学解析システム
のコンポーネントをモジュールサブアセンブリにグループ化し、その後これらのモジュー
ルサブアセンブリを精密板又は他の安定構造体の上に設置することで、相対自由度を低減
し、全システムメインテナンスを簡単化することができる。
ビーム成形オプティクスを用いて所望のアスペクト比の均一なライン照明を提供する。シ
ステムは、対物面（例えば、フローセル表面）上の回折制限焦点を光学的に調整するよう
に構成することができる。焦点をフローセルの表面の上方又は下方に調整することによっ
て、フローセルの表面に入射するビーム幅を拡大することができるとともに、試料及びフ
ローセルにおけるレーザパワー強度を減少させることができる。パワー強度は、雑音及び
速度に関するＴＤＩセンサの積分トレランスを満たしながら、遺伝子検出（例えば、ＤＮ
Ａ，ＲＮＡ，又は他の試料検出）に対する蛍光プローブの光飽和閾値より低い又はほぼ等
しい値に制御することができる。いくつかの実施形態では、モジュラー光学解析システム
のコンポーネントをモジュールサブアセンブリにグループ化し、その後これらのモジュー
ルサブアセンブリを精密板又は他の安定構造体の上に設置することで、相対自由度を低減
し、全システムメインテナンスを簡単化することができる。
例えば、一実施形態では、モジュラー光学解析システムは４つのモジュールサブアセン
ブリにグループ化されたコンピュータのセットを含むことができる。第１のモジュラーサ
ブアセンブリは、ＬＧＭにグループ化された複数のレーザ及び対応するレーザオプティク
スを含むことができる。第２のモジュラーサブアセンブリは、エミッション光学モジュー
ル（ＥＯＭ）にグループ化されたレンズ、調整オプティクス及びフィルタオプティクスを
含むことができる。第３のモジュールサブアセンブリは、カメラモジュール（ＣＡＭ）に
グループ化されたカメラセンサ及び対応するオプトメカニクスを含むことができる。第４
のモジュールサブアセンブリは、フォーカス追跡モジュール（ＦＴＭ）にグループ化され
たフォーカス追跡センサ及びオプティクスを含むことができる。いくつかの実施形態では
、システムのコンポーネントは異なるモジュラーサブアセンブリにグループ化することが
できる。コンポーネントは特定の用途及び設計選択に応じてもっと少数又は多数のサブア
センブリにグループ化することができる。各モジュラーサブアセンブリは、個々のコンポ
ーネントを取付け板又は筐体に組み込み、これらのコンポーネントをモジュラーサブアセ
ンブリ内で精密にアライメントし所定のトレランスに設定することによって、予め製造す
ることができる。各モジュラーサブアセンブリは、自由度を最小限にするために、重要な
コンポーネントのみが精密アライメントを可能にするために１つ以上の方向に移動又は回
転し得るように製造することができる。
ブリにグループ化されたコンピュータのセットを含むことができる。第１のモジュラーサ
ブアセンブリは、ＬＧＭにグループ化された複数のレーザ及び対応するレーザオプティク
スを含むことができる。第２のモジュラーサブアセンブリは、エミッション光学モジュー
ル（ＥＯＭ）にグループ化されたレンズ、調整オプティクス及びフィルタオプティクスを
含むことができる。第３のモジュールサブアセンブリは、カメラモジュール（ＣＡＭ）に
グループ化されたカメラセンサ及び対応するオプトメカニクスを含むことができる。第４
のモジュールサブアセンブリは、フォーカス追跡モジュール（ＦＴＭ）にグループ化され
たフォーカス追跡センサ及びオプティクスを含むことができる。いくつかの実施形態では
、システムのコンポーネントは異なるモジュラーサブアセンブリにグループ化することが
できる。コンポーネントは特定の用途及び設計選択に応じてもっと少数又は多数のサブア
センブリにグループ化することができる。各モジュラーサブアセンブリは、個々のコンポ
ーネントを取付け板又は筐体に組み込み、これらのコンポーネントをモジュラーサブアセ
ンブリ内で精密にアライメントし所定のトレランスに設定することによって、予め製造す
ることができる。各モジュラーサブアセンブリは、自由度を最小限にするために、重要な
コンポーネントのみが精密アライメントを可能にするために１つ以上の方向に移動又は回
転し得るように製造することができる。
いくつかの実施形態では、ＬＧＭは、精密インタフェース及びオプティクスを考慮して
設計されたＬＧＭアセンブリベンチ上に事前設定することができる。ＬＧＭアセンブリベ
ンチはアセンブリ対物レンズ、ビームプロファイラ、アライメントターゲット、減衰器、
精密板、及び併進台を含むことができる。アセンブリ対物レンズは、ＬＧＭのレーザモジ
ュール及び内部オプティクスの初期アライメントを可能にするために、モジュラー光学シ
ステム上のＥＯＭよりも大きい視野、焦点距離及び作動距離を有することができる。ビー
ムプロファイラは様々なターゲット位置におけるビーム強度を検出し、報告するように構
成された２Ｄ画像センサとすることができる。ビームのアライメントは、ＬＧＭ内の様々
な内部オプティクス及び／又はミラーを操作することによってこれらのターゲット位置に
おけるビーム位置、強度、指方向を最適にすることを含み得る。様々な内部光学コンポー
ネントの操作及びビームプロファイラを用いるレーザの評価は自動プロセス又は手動プロ
セスとすることができる。
設計されたＬＧＭアセンブリベンチ上に事前設定することができる。ＬＧＭアセンブリベ
ンチはアセンブリ対物レンズ、ビームプロファイラ、アライメントターゲット、減衰器、
精密板、及び併進台を含むことができる。アセンブリ対物レンズは、ＬＧＭのレーザモジ
ュール及び内部オプティクスの初期アライメントを可能にするために、モジュラー光学シ
ステム上のＥＯＭよりも大きい視野、焦点距離及び作動距離を有することができる。ビー
ムプロファイラは様々なターゲット位置におけるビーム強度を検出し、報告するように構
成された２Ｄ画像センサとすることができる。ビームのアライメントは、ＬＧＭ内の様々
な内部オプティクス及び／又はミラーを操作することによってこれらのターゲット位置に
おけるビーム位置、強度、指方向を最適にすることを含み得る。様々な内部光学コンポー
ネントの操作及びビームプロファイラを用いるレーザの評価は自動プロセス又は手動プロ
セスとすることができる。
システムは精密取付け板も含むことができる。精密取付け板は、アライメント表面、取
付けピン、溝、スロット、グロメット、タブ、磁石、データム表面、ツーリングボール、
又は各予め製造され、試験されたモジュラーサブアセンブリを受け取り、所望の位置に取
り付けるように予め製造された他の表面を有するように製造することができる。精密取付
け板は、当技術分野で周知のように、平坦構造、非平坦構造、中実構造、中空構造、ハネ
カム又は格子構造、又は他のタイプの剛性取付け構造を含むことができる。いくつかの実
施形態では、精密取付け板は、水平取付け表面を維持し且つ振動を抑制するように構成さ
れたステージモーションアセンブリを組み込む又はそれに結合することができる。ステー
ジアセンブリは、光学ターゲットの１つ以上の制御表面を制御し、モジュラーサブアセン
ブリ（例えばＥＯＭ及びＣＡＭ）をアライメントするように、例えば１つ以上の光学コン
ポーネント又はセンサを所定のトレランス以内に再配置するように帰還を提供するアクチ
ュエータを含むことができる。これらの精密モーション装置は光学撮像システムの視野内
の照明ラインを段階的又は連続的作動で精密に位置させることができる。
付けピン、溝、スロット、グロメット、タブ、磁石、データム表面、ツーリングボール、
又は各予め製造され、試験されたモジュラーサブアセンブリを受け取り、所望の位置に取
り付けるように予め製造された他の表面を有するように製造することができる。精密取付
け板は、当技術分野で周知のように、平坦構造、非平坦構造、中実構造、中空構造、ハネ
カム又は格子構造、又は他のタイプの剛性取付け構造を含むことができる。いくつかの実
施形態では、精密取付け板は、水平取付け表面を維持し且つ振動を抑制するように構成さ
れたステージモーションアセンブリを組み込む又はそれに結合することができる。ステー
ジアセンブリは、光学ターゲットの１つ以上の制御表面を制御し、モジュラーサブアセン
ブリ（例えばＥＯＭ及びＣＡＭ）をアライメントするように、例えば１つ以上の光学コン
ポーネント又はセンサを所定のトレランス以内に再配置するように帰還を提供するアクチ
ュエータを含むことができる。これらの精密モーション装置は光学撮像システムの視野内
の照明ラインを段階的又は連続的作動で精密に位置させることができる。
モジュラー光学解析システムの組立ては、各モジュラーサブアセンブリを精密取付け板
上に取り付けるステップ、及び１つ以上の制御調整を用いて最終アライメントを実行する
ステップを含むことができる。いくつかの例では、そのコンポーネントの各々に対して３
０超の自由度を有する光学解析システムは、そのコンポーネントの各々に対して１０未満
の自由度を有する光学解析システムに変形することができ、このシステムではそのコンポ
ーネントは予め製造されたモジュラーサブアセンブリにグループ化される。これらの残存
自由度は、能動的な又は頻繁なアライメントプロセスの実行なしに、コンポーネント間ア
ライメントのトレランスを最適にするように選択することができる。いくつかの実施形態
では、１つ以上のモジュラーサブアセンブリ内の１つ以上の制御調整はサブアセンブリに
取り付けられた１つ以上の対応するアクチュエータを用いて駆動することができる。
上に取り付けるステップ、及び１つ以上の制御調整を用いて最終アライメントを実行する
ステップを含むことができる。いくつかの例では、そのコンポーネントの各々に対して３
０超の自由度を有する光学解析システムは、そのコンポーネントの各々に対して１０未満
の自由度を有する光学解析システムに変形することができ、このシステムではそのコンポ
ーネントは予め製造されたモジュラーサブアセンブリにグループ化される。これらの残存
自由度は、能動的な又は頻繁なアライメントプロセスの実行なしに、コンポーネント間ア
ライメントのトレランスを最適にするように選択することができる。いくつかの実施形態
では、１つ以上のモジュラーサブアセンブリ内の１つ以上の制御調整はサブアセンブリに
取り付けられた１つ以上の対応するアクチュエータを用いて駆動することができる。
１つ以上のモジュラーサブアセンブリ（例えば、ＣＡＭ又はＦＴＭ）内のセンサ及び／
又は検出器はデータをコンピュータに送信するように構成することができ、コンピュータ
はプロセッサと機械可読命令を格納した非トランジトリコンピュータ可読媒体とを含む。
ソフトウェアは、例えばビームフォーカス、強度及び形状を検出することによって最適シ
ステム性能をモニタするように構成することができる。いくつかの例では、システムは各
モジュラーサブアセンブリのアライメント及び性能に特有のパターンを表示するように構
成された光学ターゲットを含むことができる。ソフトウェアはその後、特定のモジュラー
サブアセンブリが次善最適に作動しているとき、グラフィックユーザインタフェースを介
して指示し、開ループ調整を勧告する、又は問題の修正のために閉ループ作用を実行する
ことができる。例えば、ソフトウェアは信号をアクチュエータに送信し、特定のコンポー
ネントを所定のトレランス以内に再配置する、又は性能低下サブアセンブリのスワップア
ウトを勧告することができる。ソフトウェアは局所的に又はネットワークインタフェース
を介して遠隔的に作動させ、リモート診断及び調整システムをイネーブルすることができ
る。
又は検出器はデータをコンピュータに送信するように構成することができ、コンピュータ
はプロセッサと機械可読命令を格納した非トランジトリコンピュータ可読媒体とを含む。
ソフトウェアは、例えばビームフォーカス、強度及び形状を検出することによって最適シ
ステム性能をモニタするように構成することができる。いくつかの例では、システムは各
モジュラーサブアセンブリのアライメント及び性能に特有のパターンを表示するように構
成された光学ターゲットを含むことができる。ソフトウェアはその後、特定のモジュラー
サブアセンブリが次善最適に作動しているとき、グラフィックユーザインタフェースを介
して指示し、開ループ調整を勧告する、又は問題の修正のために閉ループ作用を実行する
ことができる。例えば、ソフトウェアは信号をアクチュエータに送信し、特定のコンポー
ネントを所定のトレランス以内に再配置する、又は性能低下サブアセンブリのスワップア
ウトを勧告することができる。ソフトウェアは局所的に又はネットワークインタフェース
を介して遠隔的に作動させ、リモート診断及び調整システムをイネーブルすることができ
る。
開示の技術の他の特徴及び態様は、開示の技術の実施形態の特徴を例示する添付図面と
関連してなされる以下の詳細な説明から明らかになる。概要は本明細書に記載する発明の
範囲を限定するものでなく、発明の範囲は請求項及びそれらの均等物により特定される。
関連してなされる以下の詳細な説明から明らかになる。概要は本明細書に記載する発明の
範囲を限定するものでなく、発明の範囲は請求項及びそれらの均等物により特定される。
上記のコンセプトのあらゆる組み合わせ（これらのコンセプトが相互に矛盾しなければ
）は本明細書に開示の発明の要旨の一部としてみなせることを理解すべきである。特に、
本開示の終わりに記載される請求の要旨のあらゆる組み合わせは本明細書に開示の発明の
要旨の一部分とみなせる。
）は本明細書に開示の発明の要旨の一部としてみなせることを理解すべきである。特に、
本開示の終わりに記載される請求の要旨のあらゆる組み合わせは本明細書に開示の発明の
要旨の一部分とみなせる。
本開示の技術は、１つ以上の様々な実施形態に従って、下記の図面を参照して詳細に説
明される。これらの図は、開示の技術の理解を容易にするために提供され、包括的である
こと又は開示の実施形態そのものに限定することを意図しない。従って、図面は説明のた
めにのみ提供され、開示の技術の典型的な又は例示的な実施形態を示しているにすぎない
。図解を明瞭且つ容易にするために、図中の要素は必ずしも正しいスケールで示されてい
ない。
明される。これらの図は、開示の技術の理解を容易にするために提供され、包括的である
こと又は開示の実施形態そのものに限定することを意図しない。従って、図面は説明のた
めにのみ提供され、開示の技術の典型的な又は例示的な実施形態を示しているにすぎない
。図解を明瞭且つ容易にするために、図中の要素は必ずしも正しいスケールで示されてい
ない。
開示された技術を変形及び変更して実施できることが理解され、開示された技術が特許
請求の範囲及びその均等物のみによって限定されることが理解されるであろう。
請求の範囲及びその均等物のみによって限定されることが理解されるであろう。
本明細書で使用される、「ｘｙ面」という用語は直線軸ｘ及びｙで規定される２次元の
領域を意味する。検出器及び検出器により観察される対象に関して使用される場合、この
領域は更に、検出器と検出対象との間の観察方向に対して直角であると規定することがで
きる。本明細書でライン走査に言及するとき使用される、「ｙ方向」という用語は走査の
方向を指す。
領域を意味する。検出器及び検出器により観察される対象に関して使用される場合、この
領域は更に、検出器と検出対象との間の観察方向に対して直角であると規定することがで
きる。本明細書でライン走査に言及するとき使用される、「ｙ方向」という用語は走査の
方向を指す。
本明細書で使用される、「ｚ方向」又は「ｚ軸」という用語は検出器で観察される対象
の領域に直角の方向又は軸を規定する。例えば、光学システムのフォーカス方向はｚ軸に
沿うと規定することができる。
の領域に直角の方向又は軸を規定する。例えば、光学システムのフォーカス方向はｚ軸に
沿うと規定することができる。
本明細書に開示されるいくつかの実施形態は、生物試料の解析などに使用できるモジュ
ラー光学システムを提供する。本明細書に開示される他の実施形態は生物試料を解析する
モジュラー光学システムを組み立て、設置する方法を提供する。このような光学システム
は、遺伝子シーケンシング装置又はその一部とすることができる。この装置はＤＮＡ，Ｒ
ＮＡ又は他の生物試料をシーケンシングするために使用できる。一部の遺伝子シーケンシ
ング機器は、異なる波長で作動するコヒーレント光又は非コヒーレント光を内部オプティ
クスを介して試料上にフォーカスすることによって作動する。このとき試料内に存在する
塩基対が蛍光を発し、その光がシーケンサのオプティクスを介して光センサ上に戻され、
その後光センサが存在する塩基対のタイプを検出する。これらのタイプの機器は内部オプ
ティクスの精密なアライメント及び調整に依存し、熱的影響（例えば、光源及び電子機器
からの熱による）並びに振動又は偶発的なユーザの接触などの機械的影響により生じるコ
ンポーネントのドリフト又はミスアライメントに敏感である。本開示の実施形態はこれら
の問題及び関連する設置及び維持コストの課題をモジュラー方式によって解消する。機能
的に関連する光学コンポーネントをグループ分けし、各グループを予めパッケージ化し、
試験し、モジュラーサブアセンブリとしてアライメントすることができる。各モジュラー
サブアセンブリはその後現場交換可能ユニット（ＦＲＵ）として取り扱うことができ、各
モジュラーサブアセンブリは精密アライメント板に取り付けることによってシステム内に
設置し、他のモジュラーサブアセンブリにアライメントすることができる。
ラー光学システムを提供する。本明細書に開示される他の実施形態は生物試料を解析する
モジュラー光学システムを組み立て、設置する方法を提供する。このような光学システム
は、遺伝子シーケンシング装置又はその一部とすることができる。この装置はＤＮＡ，Ｒ
ＮＡ又は他の生物試料をシーケンシングするために使用できる。一部の遺伝子シーケンシ
ング機器は、異なる波長で作動するコヒーレント光又は非コヒーレント光を内部オプティ
クスを介して試料上にフォーカスすることによって作動する。このとき試料内に存在する
塩基対が蛍光を発し、その光がシーケンサのオプティクスを介して光センサ上に戻され、
その後光センサが存在する塩基対のタイプを検出する。これらのタイプの機器は内部オプ
ティクスの精密なアライメント及び調整に依存し、熱的影響（例えば、光源及び電子機器
からの熱による）並びに振動又は偶発的なユーザの接触などの機械的影響により生じるコ
ンポーネントのドリフト又はミスアライメントに敏感である。本開示の実施形態はこれら
の問題及び関連する設置及び維持コストの課題をモジュラー方式によって解消する。機能
的に関連する光学コンポーネントをグループ分けし、各グループを予めパッケージ化し、
試験し、モジュラーサブアセンブリとしてアライメントすることができる。各モジュラー
サブアセンブリはその後現場交換可能ユニット（ＦＲＵ）として取り扱うことができ、各
モジュラーサブアセンブリは精密アライメント板に取り付けることによってシステム内に
設置し、他のモジュラーサブアセンブリにアライメントすることができる。
本開示のいくつかの実施形態は、複数のモジュラーサブアセンブリ及び精密取付け板を
含み、各モジュラーサブアセンブリは筐体及び筐体に対してアライメントされた複数の光
学コンポーネントを含む、システムを提供する。筐体は複数の精密取付け構造部を含み、
各精密取付け構造が精密取付け板又は隣接するモジュラーサブアセンブリに位置する対応
する精密取付け構造に直接結合するため、各モジュラーサブアセンブリを精密取付け板に
機械的に結合することができる。いくつかの実施形態では、ライン発生モジュールは、第
１の波長で作動する第１の光源と、第２の波長で作動する第２の光源と、各光源に所定の
角度でアライメントされたビーム成形レンズを含む。例えば、第１の波長は緑色波長とす
ることができ、第２の波長は赤色波長とすることができる。ビーム成形レンズはパウエル
レンズとすることができる。
含み、各モジュラーサブアセンブリは筐体及び筐体に対してアライメントされた複数の光
学コンポーネントを含む、システムを提供する。筐体は複数の精密取付け構造部を含み、
各精密取付け構造が精密取付け板又は隣接するモジュラーサブアセンブリに位置する対応
する精密取付け構造に直接結合するため、各モジュラーサブアセンブリを精密取付け板に
機械的に結合することができる。いくつかの実施形態では、ライン発生モジュールは、第
１の波長で作動する第１の光源と、第２の波長で作動する第２の光源と、各光源に所定の
角度でアライメントされたビーム成形レンズを含む。例えば、第１の波長は緑色波長とす
ることができ、第２の波長は赤色波長とすることができる。ビーム成形レンズはパウエル
レンズとすることができる。
いくつかの実施形態では、放射オプティクスモジュールは、光発生モジュールに光学的
に結合された対物レンズと、対物レンズに光学的に結合されたチューブレンズを含むこと
ができる。対物レンズは所定の距離離れて位置するフローセル上に光をフォーカスする。
対物レンズは長手方向軸に沿って調節することができ、チューブレンズは正確な撮像を確
保するためにチューブレンズ内で長手方向軸に沿って調節し得るレンズコンポーネントを
含むことができる。例えば、レンズコンポーネントはフローセルの１つ以上の表面を撮像
するための対物レンズの調節により生じる球面収差を補正するために動かすことができる
。
に結合された対物レンズと、対物レンズに光学的に結合されたチューブレンズを含むこと
ができる。対物レンズは所定の距離離れて位置するフローセル上に光をフォーカスする。
対物レンズは長手方向軸に沿って調節することができ、チューブレンズは正確な撮像を確
保するためにチューブレンズ内で長手方向軸に沿って調節し得るレンズコンポーネントを
含むことができる。例えば、レンズコンポーネントはフローセルの１つ以上の表面を撮像
するための対物レンズの調節により生じる球面収差を補正するために動かすことができる
。
いくつかの例では、フローセルは、透明カバー板と基板とそれらの間に挟まれた液体を
含むことができ、生物試料は透明カバー板の内面又は基板の内面に位置させることができ
る。例えば、生物試料はＤＮＡ，ＲＮＡ又はシーケンシングすることができる別のゲノム
物質とすることができる。
含むことができ、生物試料は透明カバー板の内面又は基板の内面に位置させることができ
る。例えば、生物試料はＤＮＡ，ＲＮＡ又はシーケンシングすることができる別のゲノム
物質とすることができる。
フォーカス追跡モジュールはフォーカス追跡光源とフォーカス追跡センサを含むことが
でき、その光源は光ビームを発生し、その光ビームをフォーカス追跡センサに到達するよ
うに複数の光学コンポーネントを通して送る。フォーカス追跡センサはプロセッサ及び機
械可読命令が格納された非トランジトリコンピュータ可読媒体に通信可能に結合すること
ができる。機械可読命令は、実行時に、プロセッサに、フォーカス追跡センサからの出力
信号を受信し、その出力信号を分析して光ビームの一組の特性を決定する処理を実行させ
る。いくつかの実施形態では、機械可読命令は、実行時に、更にプロセッサに、光学コン
ポーネントの１つ以上を光ビームの一組の特性が最適になるように再設定するよう指示す
る帰還信号を発生する処理を実行させる。
でき、その光源は光ビームを発生し、その光ビームをフォーカス追跡センサに到達するよ
うに複数の光学コンポーネントを通して送る。フォーカス追跡センサはプロセッサ及び機
械可読命令が格納された非トランジトリコンピュータ可読媒体に通信可能に結合すること
ができる。機械可読命令は、実行時に、プロセッサに、フォーカス追跡センサからの出力
信号を受信し、その出力信号を分析して光ビームの一組の特性を決定する処理を実行させ
る。いくつかの実施形態では、機械可読命令は、実行時に、更にプロセッサに、光学コン
ポーネントの１つ以上を光ビームの一組の特性が最適になるように再設定するよう指示す
る帰還信号を発生する処理を実行させる。
いくつかの例では、カメラモジュールは、複数の光センサを含み、光発生モジュールは
複数の光源を含み、各光センサは対応する光源からの光ビームを受信し検出するように向
けることができる。
複数の光源を含み、各光センサは対応する光源からの光ビームを受信し検出するように向
けることができる。
本明細書に開示するシステム及び方法の様々な実施形態を説明する前に、本明細書に開
示する技術を実施し得る環境の例について説明するのが有用である。このような環境の一
例は図１Ａに示すような光学システムである。本例の光学システムは試料の画像を取得又
は生成する装置を含み得る。図１Ａに概略示される例は背面照明設計実装の撮像構成を示
す。
示する技術を実施し得る環境の例について説明するのが有用である。このような環境の一
例は図１Ａに示すような光学システムである。本例の光学システムは試料の画像を取得又
は生成する装置を含み得る。図１Ａに概略示される例は背面照明設計実装の撮像構成を示
す。
図１Ａの例に示されるように、対象試料は試料構造体又は容器１１０（例えば、本明細
書ではフローセルとして示されている）の上に置かれ、試料容器１１０は対物レンズ１４
２の下の試料台１７０の上に置かれる。光源１６０及び関連オプティクスがレーザ光など
の光のビームを試料容器１１０上の選択した試料位置に向ける。試料は蛍光を発し、得ら
れた光は対物レンズ１４２により集光され、蛍光を検出するためにカメラシステム１４０
のイメージセンサに向けられる。試料台１７０は試料容器１１０上の次の試料位置を対物
レンズ１４２の焦点に位置させるために対物レンズ１４２と相対的に移動される。試料台
１７０と対物レンズ１４２の相対移動は、試料台自体、対物レンズ、撮像システムの他の
コンポーネント又はそれらの任意の組み合わせを移動させることによって達成することが
できる。他の実施形態は撮像システム全体を静止試料の上方で移動させてもよい。
書ではフローセルとして示されている）の上に置かれ、試料容器１１０は対物レンズ１４
２の下の試料台１７０の上に置かれる。光源１６０及び関連オプティクスがレーザ光など
の光のビームを試料容器１１０上の選択した試料位置に向ける。試料は蛍光を発し、得ら
れた光は対物レンズ１４２により集光され、蛍光を検出するためにカメラシステム１４０
のイメージセンサに向けられる。試料台１７０は試料容器１１０上の次の試料位置を対物
レンズ１４２の焦点に位置させるために対物レンズ１４２と相対的に移動される。試料台
１７０と対物レンズ１４２の相対移動は、試料台自体、対物レンズ、撮像システムの他の
コンポーネント又はそれらの任意の組み合わせを移動させることによって達成することが
できる。他の実施形態は撮像システム全体を静止試料の上方で移動させてもよい。
流体配送モジュール又は装置１００は試薬（例えば、蛍光標識ヌクレオチド、緩衝剤、
酵素、切断試薬等）の流れを試料容器１１０に通して排出弁１２０へ送る。特定の実施形
態では、試料容器１１０は、試料容器１１０上の複数の試料位置に核酸配列のクラスタを
含むフローセルとして実装することができる。シーケンシングすべき試料は他の任選択要
素とともにフローセルの基板に付着させることができる。
酵素、切断試薬等）の流れを試料容器１１０に通して排出弁１２０へ送る。特定の実施形
態では、試料容器１１０は、試料容器１１０上の複数の試料位置に核酸配列のクラスタを
含むフローセルとして実装することができる。シーケンシングすべき試料は他の任選択要
素とともにフローセルの基板に付着させることができる。
本システムは、必要に応じ試料容器１１０内の流体の温度の状態を調整し得る温度ステ
ーションアクチュエータ１３０及び加熱器／冷却器１３５も備える。カメラシステム１４
０は、試料容器１１０のシーケンシングをモニタし追跡するために含めることができる。
カメラシステム１４０は、例えば電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラ（例えば、時間遅延
積分（ＴＤＩ）ＣＣＤカメラ）として実装することができ、フィルタスイッチングアセン
ブリ１４５内の様々なフィルタ、対物レンズ１４２及びフォーカシングレーザ／フォーカ
シングレーザアセンブリ１５０と相互作用することができる。カメラシステム１４０はＣ
ＣＤカメラに限定されず、他のカメラ及びイメージセンサ技術を使用することができる。
ーションアクチュエータ１３０及び加熱器／冷却器１３５も備える。カメラシステム１４
０は、試料容器１１０のシーケンシングをモニタし追跡するために含めることができる。
カメラシステム１４０は、例えば電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラ（例えば、時間遅延
積分（ＴＤＩ）ＣＣＤカメラ）として実装することができ、フィルタスイッチングアセン
ブリ１４５内の様々なフィルタ、対物レンズ１４２及びフォーカシングレーザ／フォーカ
シングレーザアセンブリ１５０と相互作用することができる。カメラシステム１４０はＣ
ＣＤカメラに限定されず、他のカメラ及びイメージセンサ技術を使用することができる。
光源１６０（例えば、必要に応じ複数のレーザを含むアセンブリ内の励起レーザ）又は
他の光源は、光ファイバインタフェース（必要に応じ１つ以上の再結像レンズ、光ファイ
バマウントを含み得る）を介して試料内の蛍光シーケンシング反応を照明するために含ん
でよい。図示の例には低ワット数のランプ１６５、フォーカシングレーザ１５０及び逆ダ
イクロイック１８５も示されている。いくつかの実施形態において、フォーカシングレー
ザ１５０は撮像中ターンオフすることができる。他の実施形態において、別のフォーカス
構成は第２のフォーカシングカメラ（図示せず）を含んでよく、このフォーカシングカメ
ラは、データ収集と同時に表面から反射される散乱光の位置を測定するために、四分割検
出器、位置敏感検出器（ＰＳＤ）又は類似の検出器を含んでよい。
他の光源は、光ファイバインタフェース（必要に応じ１つ以上の再結像レンズ、光ファイ
バマウントを含み得る）を介して試料内の蛍光シーケンシング反応を照明するために含ん
でよい。図示の例には低ワット数のランプ１６５、フォーカシングレーザ１５０及び逆ダ
イクロイック１８５も示されている。いくつかの実施形態において、フォーカシングレー
ザ１５０は撮像中ターンオフすることができる。他の実施形態において、別のフォーカス
構成は第２のフォーカシングカメラ（図示せず）を含んでよく、このフォーカシングカメ
ラは、データ収集と同時に表面から反射される散乱光の位置を測定するために、四分割検
出器、位置敏感検出器（ＰＳＤ）又は類似の検出器を含んでよい。
背面照明装置として示されているが、他の例は対物レンズ１４２を通して試料容器１１
０上の試料に向けられたレーザ又は他の光源からの光を含んでよい。試料容器１１０は、
最終的には、対物レンズ１４２に対して試料容器１１０の相対的な移動及びアライメント
をもたらすように試料台１７０に取り付けられる。試料台は３つの方向に移動し得るよう
に１つ以上のアクチュエータを含み得る。例えば、カーテシアン座標系に関して、試料台
を対物レンズに対してＸ，Ｙ及びＺ方向に移動し得るようにアクチュエータを設けること
ができる。これにより試料容器１１０上の１つ以上の試料位置を対物レンズ１４２と光学
的にアライメントすることができる。
０上の試料に向けられたレーザ又は他の光源からの光を含んでよい。試料容器１１０は、
最終的には、対物レンズ１４２に対して試料容器１１０の相対的な移動及びアライメント
をもたらすように試料台１７０に取り付けられる。試料台は３つの方向に移動し得るよう
に１つ以上のアクチュエータを含み得る。例えば、カーテシアン座標系に関して、試料台
を対物レンズに対してＸ，Ｙ及びＺ方向に移動し得るようにアクチュエータを設けること
ができる。これにより試料容器１１０上の１つ以上の試料位置を対物レンズ１４２と光学
的にアライメントすることができる。
フォーカス（ｚ軸）コンポーネント１７５は、本例では、試料容器１１０に対して光学
コンポーネントの集束方向（一般的にｚ軸又はｚ方向と呼ばれる）の位置を制御するため
に含まれている。フォーカスコンポーネント１７５は、光学台又は試料台又はその両方に
物理的に結合された１つ以上のアクチュエータを含み、撮像処理に適切なフォーカシング
を提供するために、試料台１７０上の試料容器１１０を光学コンポーネント（例えば、対
物レンズ１４２）に対して動かすことができる。例えば、アクチュエータはそれぞれの台
に物理的に結合することができ、例えば機械的、磁気的、流体的又は他の連結又は接触に
よって直接又は間接的に結合することができる。１つ以上のアクチュエータは試料台を同
じ平面（例えば、光軸に直角の水平面又は水平姿勢）に維持しながらｚ方向に移動するよ
うに構成することができる。１つ以上のアクチュエータは台を傾けるように構成すること
もできる。これは、例えば試料容器１１０がその表面の傾きを考慮して動的に水平になる
ように行うことができる。
コンポーネントの集束方向（一般的にｚ軸又はｚ方向と呼ばれる）の位置を制御するため
に含まれている。フォーカスコンポーネント１７５は、光学台又は試料台又はその両方に
物理的に結合された１つ以上のアクチュエータを含み、撮像処理に適切なフォーカシング
を提供するために、試料台１７０上の試料容器１１０を光学コンポーネント（例えば、対
物レンズ１４２）に対して動かすことができる。例えば、アクチュエータはそれぞれの台
に物理的に結合することができ、例えば機械的、磁気的、流体的又は他の連結又は接触に
よって直接又は間接的に結合することができる。１つ以上のアクチュエータは試料台を同
じ平面（例えば、光軸に直角の水平面又は水平姿勢）に維持しながらｚ方向に移動するよ
うに構成することができる。１つ以上のアクチュエータは台を傾けるように構成すること
もできる。これは、例えば試料容器１１０がその表面の傾きを考慮して動的に水平になる
ように行うことができる。
システムのフォーカシングは、対物レンズの焦平面を選択した試料位置で撮像すべき試
料と整列させることであると言える。しかし、フォーカシングは、試料の表示に関する所
望の特性、例えば試験サンプルの画像の所望の鮮明さ又はコントラストなど、を得るため
のシステムの調整とも言える。対物レンズの焦平面の使用可能な被写界深度は小さいかも
しれない（約１μｍ以下のこともある）ため、フォーカスコンポーネント１７５は撮像さ
れる表面に密接に追従する。試料容器は機器に固定されるので完全に平坦ではないため、
フォーカスコンポーネント１７５は、走査方向（本明細書ではＹ軸方向という）に沿って
移動する間その輪郭に追従するように構成することができる。
料と整列させることであると言える。しかし、フォーカシングは、試料の表示に関する所
望の特性、例えば試験サンプルの画像の所望の鮮明さ又はコントラストなど、を得るため
のシステムの調整とも言える。対物レンズの焦平面の使用可能な被写界深度は小さいかも
しれない（約１μｍ以下のこともある）ため、フォーカスコンポーネント１７５は撮像さ
れる表面に密接に追従する。試料容器は機器に固定されるので完全に平坦ではないため、
フォーカスコンポーネント１７５は、走査方向（本明細書ではＹ軸方向という）に沿って
移動する間その輪郭に追従するように構成することができる。
撮像される試料位置で試験試料から発生する光は１つ以上の検出器１４０に向けられる
。検出器は、例えばＣＣＤカメラを含み得る。焦点領域から発生する光のみを検出器へ通
すようにアパーチャを含め、位置させることができる。アパーチャは、焦点領域外から発
生する光の成分を除去することによって画像品質を高めるために含めることができる。決
定された発光波長を記録し、漂遊光を除去するために選択可能な複数のエミッションフィ
ルタをフィルタスイッチングアセンブリ１４５内に含めることができる。
。検出器は、例えばＣＣＤカメラを含み得る。焦点領域から発生する光のみを検出器へ通
すようにアパーチャを含め、位置させることができる。アパーチャは、焦点領域外から発
生する光の成分を除去することによって画像品質を高めるために含めることができる。決
定された発光波長を記録し、漂遊光を除去するために選択可能な複数のエミッションフィ
ルタをフィルタスイッチングアセンブリ１４５内に含めることができる。
様々な実施形態では、試料容器１１０は１つ以上の基板を含み、その上に試料が与えら
れる。例えば、多数の異なる核酸配列を解析するシステムの場合には、試料容器１１０は
１つ以上の基板を含み、その上にシーケンシングすべき核酸が固定、付着又は結合される
。様々な実施形態では、基板は核酸を付着し得る任意の不活性基板又は基質、例えばガラ
ス表面、プラスチック表面、ラテックス、デキストラン、ポリスチレン表面、ポリプロピ
レン表面、ポリアクリルアミドゲル、金表面及びケイ素ウェハなど、を含み得る。いくつ
かのアプリケーションでは、基板は試料容器１１０を横切ってマトリクス又はアレイ状に
形成された複数の位置でチャネル又は他の領域内に位置する。
れる。例えば、多数の異なる核酸配列を解析するシステムの場合には、試料容器１１０は
１つ以上の基板を含み、その上にシーケンシングすべき核酸が固定、付着又は結合される
。様々な実施形態では、基板は核酸を付着し得る任意の不活性基板又は基質、例えばガラ
ス表面、プラスチック表面、ラテックス、デキストラン、ポリスチレン表面、ポリプロピ
レン表面、ポリアクリルアミドゲル、金表面及びケイ素ウェハなど、を含み得る。いくつ
かのアプリケーションでは、基板は試料容器１１０を横切ってマトリクス又はアレイ状に
形成された複数の位置でチャネル又は他の領域内に位置する。
図示されていないが、走査システムの動作を制御するためにコントローラを設けること
ができる。コントローラは、システム動作の特性、例えばフォーカシング、台移動、及び
撮像動作など、を制御するように実装することができる。様々な実施形態では、コントロ
ーラは、ハードウェア、アルゴリズム（例えば、機械実行可能命令）、又はそれらの組み
合わせを用いて実装することができる。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ
は、１つ以上のＣＰＵ又はプロセッサと関連のメモリを用いて実装することができる。別
の例として、コントローラは、動作を制御するハードウェア又は他の回路、例えばコンピ
ュータプロセッサ及び機械可読命令が記憶された非トランジトリコンピュータ可読媒体な
ど、を備えることができる。例えば、この回路は以下のもの、フィールドプログラマブル
ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジッ
クデバイス（ＰＬＤ）、結合プログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、プログラマ
ブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、プログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）又は他の類似
の処理装置若しくは回路、の内の１つ以上を含み得る。更に別の例として、コントローラ
はこの回路と１つ以上のプロセッサとの組み合わせで構成することができる。
ができる。コントローラは、システム動作の特性、例えばフォーカシング、台移動、及び
撮像動作など、を制御するように実装することができる。様々な実施形態では、コントロ
ーラは、ハードウェア、アルゴリズム（例えば、機械実行可能命令）、又はそれらの組み
合わせを用いて実装することができる。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ
は、１つ以上のＣＰＵ又はプロセッサと関連のメモリを用いて実装することができる。別
の例として、コントローラは、動作を制御するハードウェア又は他の回路、例えばコンピ
ュータプロセッサ及び機械可読命令が記憶された非トランジトリコンピュータ可読媒体な
ど、を備えることができる。例えば、この回路は以下のもの、フィールドプログラマブル
ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジッ
クデバイス（ＰＬＤ）、結合プログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、プログラマ
ブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、プログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）又は他の類似
の処理装置若しくは回路、の内の１つ以上を含み得る。更に別の例として、コントローラ
はこの回路と１つ以上のプロセッサとの組み合わせで構成することができる。
この例示的なシステムの文脈でシステムおよび方法が時々本明細書に説明されるが、こ
れらのシステム及び方法はこの例示的システムの実装可能な一例にすぎない。本明細書を
読めば、当業者なら、本明細書に記載のシステム及び方法はこの及び他のスキャナ、顕微
鏡及び他の撮像装置を用いて実装することができることは理解されよう。
れらのシステム及び方法はこの例示的システムの実装可能な一例にすぎない。本明細書を
読めば、当業者なら、本明細書に記載のシステム及び方法はこの及び他のスキャナ、顕微
鏡及び他の撮像装置を用いて実装することができることは理解されよう。
本明細書に開示の技術の実施形態はモジュラー光学解析システム及び方法を提供する。
図１Ｂは、例示的なモジュラー光学解析システム１８０を示す斜視図である。システム１
８０は複数のモジュラーサブアセンブリを含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、
システム１８０は４つのサブアセンブリ、即ちライン発生モジュール（ＬＧＭ）１８２、
フォーカス追跡モジュール（ＦＴＭ）１８４、カメラモジュール（ＣＡＭ）１８６、及び
エミッション光学モジュール（ＥＯＭ）１８８を備える。本明細書においてＬＧＭ，ＦＴ
Ｍ，ＥＯＭ又はＣＡＭの文脈で使用されるように、モジュールはハードウェアユニット（
例えば、モジュラーサブアセンブリ）を指す。
図１Ｂは、例示的なモジュラー光学解析システム１８０を示す斜視図である。システム１
８０は複数のモジュラーサブアセンブリを含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、
システム１８０は４つのサブアセンブリ、即ちライン発生モジュール（ＬＧＭ）１８２、
フォーカス追跡モジュール（ＦＴＭ）１８４、カメラモジュール（ＣＡＭ）１８６、及び
エミッション光学モジュール（ＥＯＭ）１８８を備える。本明細書においてＬＧＭ，ＦＴ
Ｍ，ＥＯＭ又はＣＡＭの文脈で使用されるように、モジュールはハードウェアユニット（
例えば、モジュラーサブアセンブリ）を指す。
いくつかの実施形態では、ＬＧＭ１８２は１つ以上の光源を含み得る。いくつかの実施
形態では、１つ以上の光源はレーザダイオードなどのコヒーレント光源を含み得る。いく
つかの実施形態では、ＬＧＭ１８２は赤色波長の光を放射するように構成された第１の光
源、及び緑色波長の光を放射するように構成された第２の光源を含み得る。ＬＧＭ１８２
は更に、フォーカシング表面、レンズ、反射表面、又はミラーなどの光学コンポーネント
を含み得る。光学コンポーネントはＬＧＭ１８２の筐体内に、１つ以上の光源から放射さ
れた光を隣接するモジュラーサブアセンブリに向けてフォーカスするように配置すること
ができる。ＬＧＭ１８２の１つ以上の光学コンポーネントは１つ以上の光源から放射され
る光を所望のパターンに成形するように構成することもできる。例えば、いくつかの実施
形態では、光学コンポーネントは（例えば、１つ以上のパウエルレンズ、又は他のビーム
成形レンズ、回折又は散乱コンポーネントを用いることによって）光をラインパターンに
成形することができる。光学コンポーネントの１つ以上は１つ以上の他のモジュラーサブ
アセンブリ内に配置することができる。１つ以上のモジュラーサブアセンブリは１つ以上
の現場交換可能なサブコンポーネントを含むこともできる。例えば、ＬＧＭ１８２は、Ｌ
ＧＭ１８２から個別に取り外して交換し得る少なくとも１つのレーザモジュールを含むこ
とができる。
形態では、１つ以上の光源はレーザダイオードなどのコヒーレント光源を含み得る。いく
つかの実施形態では、ＬＧＭ１８２は赤色波長の光を放射するように構成された第１の光
源、及び緑色波長の光を放射するように構成された第２の光源を含み得る。ＬＧＭ１８２
は更に、フォーカシング表面、レンズ、反射表面、又はミラーなどの光学コンポーネント
を含み得る。光学コンポーネントはＬＧＭ１８２の筐体内に、１つ以上の光源から放射さ
れた光を隣接するモジュラーサブアセンブリに向けてフォーカスするように配置すること
ができる。ＬＧＭ１８２の１つ以上の光学コンポーネントは１つ以上の光源から放射され
る光を所望のパターンに成形するように構成することもできる。例えば、いくつかの実施
形態では、光学コンポーネントは（例えば、１つ以上のパウエルレンズ、又は他のビーム
成形レンズ、回折又は散乱コンポーネントを用いることによって）光をラインパターンに
成形することができる。光学コンポーネントの１つ以上は１つ以上の他のモジュラーサブ
アセンブリ内に配置することができる。１つ以上のモジュラーサブアセンブリは１つ以上
の現場交換可能なサブコンポーネントを含むこともできる。例えば、ＬＧＭ１８２は、Ｌ
ＧＭ１８２から個別に取り外して交換し得る少なくとも１つのレーザモジュールを含むこ
とができる。
いくつかの例では、（ＬＧＭ１８２に結合された）隣接するモジュールサブアセンブリ
はＥＯＭ１８８とし得る。ＬＧＭ１８２の１つ以上の光源からの光はＬＧＭ１８２から、
ＬＧＭ１８２及び／又はＥＯＭ１８８に装着されたインタフェースバッフルを介してＥＯ
Ｍ１８８へと向けることができる。例えば、インタフェースバッフルは、光をその中心部
で通すが外部の光源からの干渉を遮るように成形されたアパーチャとすることができる。
ＥＯＭ１８８は、ＬＧＭ１８２の１つ以上の光源により励起された蛍光を成形し、方向づ
け及び／又はフォーカスする対物レンズ、チューブレンズ及び／又は他の光学コンポーネ
ントも含むことができる。
はＥＯＭ１８８とし得る。ＬＧＭ１８２の１つ以上の光源からの光はＬＧＭ１８２から、
ＬＧＭ１８２及び／又はＥＯＭ１８８に装着されたインタフェースバッフルを介してＥＯ
Ｍ１８８へと向けることができる。例えば、インタフェースバッフルは、光をその中心部
で通すが外部の光源からの干渉を遮るように成形されたアパーチャとすることができる。
ＥＯＭ１８８は、ＬＧＭ１８２の１つ以上の光源により励起された蛍光を成形し、方向づ
け及び／又はフォーカスする対物レンズ、チューブレンズ及び／又は他の光学コンポーネ
ントも含むことができる。
ＥＯＭ１８８を通過する光は、インタフェースポートを通して、他の隣接モジュラーサ
ブアセンブリの１つ、例えばＣＡＭ１８６、へ向けることができる。ＣＡＭ１８６は１つ
以上の光センサを含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の光センサはＬＧＭ
１８２の第１の光源からの光（例えば赤色波長）を検出するように構成することができ、
第２の光センサはＬＧＭ１８２の第２の光源からの光（例えば緑色波長）を検出するよう
に構成することができる。ＣＡＭ１８６の光センサは筐体内に配置し、２つの入射光ビー
ムからの光を検出するように構成することができ、２つの入射光ビームは２つのセンサの
ピッチに基づいて所定の距離（例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍ）だけ離間することができる。
いくつかの実施形態では、第１の光センサと第２の光センサは互いに３ｍｍ〜８ｍｍだけ
離間することができる。これらの光センサは、例えば熱の影響又は機械的クリープによる
ビームドリフトを許容するために十分な大きさの検出表面を有することができる。ＣＡＭ
１８６の光センサからの出力データはコンピュータプロセッサに送ることができる。コン
ピュータプロセッサは、その後コンピュータソフトウェアプログラム命令を実行してデー
タを分析し、ビームの特性（例えば、フォーカス、形状、強度、パワー、輝度、位置）を
グラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ）に報告し又は表示し、並びに／又は、レー
ザビームを最適にするためにアクチュエータ及びレーザ出力を自動的に制御することがで
きる。ビーム形状及び位置は、システム１８０の内部オプティクス（例えば、傾動ミラー
、アーティキュレーティングレンズ等）を作動させて最適化することができる。
ブアセンブリの１つ、例えばＣＡＭ１８６、へ向けることができる。ＣＡＭ１８６は１つ
以上の光センサを含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の光センサはＬＧＭ
１８２の第１の光源からの光（例えば赤色波長）を検出するように構成することができ、
第２の光センサはＬＧＭ１８２の第２の光源からの光（例えば緑色波長）を検出するよう
に構成することができる。ＣＡＭ１８６の光センサは筐体内に配置し、２つの入射光ビー
ムからの光を検出するように構成することができ、２つの入射光ビームは２つのセンサの
ピッチに基づいて所定の距離（例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍ）だけ離間することができる。
いくつかの実施形態では、第１の光センサと第２の光センサは互いに３ｍｍ〜８ｍｍだけ
離間することができる。これらの光センサは、例えば熱の影響又は機械的クリープによる
ビームドリフトを許容するために十分な大きさの検出表面を有することができる。ＣＡＭ
１８６の光センサからの出力データはコンピュータプロセッサに送ることができる。コン
ピュータプロセッサは、その後コンピュータソフトウェアプログラム命令を実行してデー
タを分析し、ビームの特性（例えば、フォーカス、形状、強度、パワー、輝度、位置）を
グラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ）に報告し又は表示し、並びに／又は、レー
ザビームを最適にするためにアクチュエータ及びレーザ出力を自動的に制御することがで
きる。ビーム形状及び位置は、システム１８０の内部オプティクス（例えば、傾動ミラー
、アーティキュレーティングレンズ等）を作動させて最適化することができる。
ＦＴＭ１８４もインタフェースポートを介してＥＯＭ１８８に結合することができる。
ＦＴＭ１８４はシステム１８０内の光学コンポーネントの全てのアライメント及びフォー
カスを検出し分析するための機器を含むことができる。例えば、ＦＴＭ１８４は、光源（
例えばレーザ）、オプティクス、及びディジタルカメラ又はＣＭＯＳチップなどの光セン
サを含むことができる。レーザは光源光を送出するように構成し、オプティクスは光をシ
ステム１８０内の光学コンポーネントに向けて通すように構成し、光センサはシステム１
８０内の光学コンポーネントを通して送られた光を検出し、データをコンピュータプロセ
ッサに出力するように構成することができる。コンピュータプロセッサは、その後コンピ
ュータソフトウェアプログラム命令を実行してデータを分析し、レーザビームの特性（例
えば、フォーカス、形状、強度、パワー、輝度、位置）をグラフィックユーザインタフェ
ース（ＧＵＩ）に報告し又は表示し、並びに／又は、レーザビームを最適にするためにア
クチュエータ及びレーザ出力を自動的に制御することができる。いくつかの実施形態では
、ＦＴＭ１８４は冷却システム、例えば従来既知の空気又は液体冷却システム、を含むこ
とができる。
ＦＴＭ１８４はシステム１８０内の光学コンポーネントの全てのアライメント及びフォー
カスを検出し分析するための機器を含むことができる。例えば、ＦＴＭ１８４は、光源（
例えばレーザ）、オプティクス、及びディジタルカメラ又はＣＭＯＳチップなどの光セン
サを含むことができる。レーザは光源光を送出するように構成し、オプティクスは光をシ
ステム１８０内の光学コンポーネントに向けて通すように構成し、光センサはシステム１
８０内の光学コンポーネントを通して送られた光を検出し、データをコンピュータプロセ
ッサに出力するように構成することができる。コンピュータプロセッサは、その後コンピ
ュータソフトウェアプログラム命令を実行してデータを分析し、レーザビームの特性（例
えば、フォーカス、形状、強度、パワー、輝度、位置）をグラフィックユーザインタフェ
ース（ＧＵＩ）に報告し又は表示し、並びに／又は、レーザビームを最適にするためにア
クチュエータ及びレーザ出力を自動的に制御することができる。いくつかの実施形態では
、ＦＴＭ１８４は冷却システム、例えば従来既知の空気又は液体冷却システム、を含むこ
とができる。
いくつかの実施形態では、ＬＧＭ１８２はより速い走査速度に適応するためにより高い
出力で作動し得る光源を含むことができる（例えば、ＬＧＭ１８２内のレーザは５倍大き
い出力で作動し得る）。同様に、レーザモジュール１８４の光源も、ナノメータスケール
のフォーカス精度を達成するため及びより速い走査速度に適応するために、より高い出力
で作動させる及び／又はより高い解像度の光センサを含むことができる。ＦＴＭ１８４の
冷却システムは、従来知られている冷却技術を用いて、高出力レーザからの追加の熱出力
を吸収するように強化することができる。
出力で作動し得る光源を含むことができる（例えば、ＬＧＭ１８２内のレーザは５倍大き
い出力で作動し得る）。同様に、レーザモジュール１８４の光源も、ナノメータスケール
のフォーカス精度を達成するため及びより速い走査速度に適応するために、より高い出力
で作動させる及び／又はより高い解像度の光センサを含むことができる。ＦＴＭ１８４の
冷却システムは、従来知られている冷却技術を用いて、高出力レーザからの追加の熱出力
を吸収するように強化することができる。
一例では、各モジュラーサブアセンブリは１つ以上の他のモジュラーサブアセンブリに
、及び／又は精密取付け板１９０に機械的に結合することができる。いくつかの実施形態
では、精密取付け板１９０はステージアセンブリ１９２に機械的に結合することができる
。ステージアセンブリ１９２は、モーションダンパー、１つ以上のモジュラーサブアセン
ブリ内の１つ以上のコンポーネントを駆動するアクチュエータ、冷却システム、及び／又
は従来既知の他の電子機器若しくは機械コンポーネントを含むことができる。
、及び／又は精密取付け板１９０に機械的に結合することができる。いくつかの実施形態
では、精密取付け板１９０はステージアセンブリ１９２に機械的に結合することができる
。ステージアセンブリ１９２は、モーションダンパー、１つ以上のモジュラーサブアセン
ブリ内の１つ以上のコンポーネントを駆動するアクチュエータ、冷却システム、及び／又
は従来既知の他の電子機器若しくは機械コンポーネントを含むことができる。
モジュラーサブアセンブリは予め製造し、設定し、アライメントすることができる。い
くつかの実施形態では、１つ以上のモジュラーサブアセンブリを精密取付け板１９０に結
合した後でそれらの自動又は遠隔手動アライメントを可能にするために、制御ユニットを
ステージアセンブリ１９２に電気的に結合するとともにユーザインタフェースに通信可能
に結合することができる。各モジュラーサブアセンブリは、システム内の他のモジュラー
サブアセンブリのアライメント又は設定を乱すことなく、精密取付け板１９０から取り外
して別の機能的に同等のモジュラーサブアセンブリと交換することができるように、現場
交換可能ユニット（ＦＲＵ）とすることができる。
くつかの実施形態では、１つ以上のモジュラーサブアセンブリを精密取付け板１９０に結
合した後でそれらの自動又は遠隔手動アライメントを可能にするために、制御ユニットを
ステージアセンブリ１９２に電気的に結合するとともにユーザインタフェースに通信可能
に結合することができる。各モジュラーサブアセンブリは、システム内の他のモジュラー
サブアセンブリのアライメント又は設定を乱すことなく、精密取付け板１９０から取り外
して別の機能的に同等のモジュラーサブアセンブリと交換することができるように、現場
交換可能ユニット（ＦＲＵ）とすることができる。
各モジュールは、システム１８０に組み込む前に、予めアライメントされ、予め認定さ
れる。例えば、ＬＧＭ１８２の組み立て及び設定は、筐体内へのレーザ又はレーザダイオ
ードの結合及びレーザ又はレーザダイオードを作動させる電子機器のインストールを含み
得る。その後、完成ＬＧＭ１８２を試験台上に載置し、作動させて筐体内のレーザダイオ
ード並びに任意のオプティクス又は他のコンポーネントをアライメントさせることができ
る。ＬＧＭ筐体は外部取付け構造、例えばＬＧＭ１８２を試験台に整列させるのみならず
、システム１８０内への取り付け時に精密取付け板１９０に整列させるように構成された
取付けピン、データム、ノッチ、タブ、スロット、リッジ、又は他の突部若しくは凹部な
ど、を含むことができる。いったんＬＧＭ１８２が設定され、試験されると、そのＬＧＭ
１８２はシステム１８２内に取り付けるか、現場取り替え可能ユニット（ＦＲＵ）として
パッケージ化し貯蔵するか、出荷することができる。
れる。例えば、ＬＧＭ１８２の組み立て及び設定は、筐体内へのレーザ又はレーザダイオ
ードの結合及びレーザ又はレーザダイオードを作動させる電子機器のインストールを含み
得る。その後、完成ＬＧＭ１８２を試験台上に載置し、作動させて筐体内のレーザダイオ
ード並びに任意のオプティクス又は他のコンポーネントをアライメントさせることができ
る。ＬＧＭ筐体は外部取付け構造、例えばＬＧＭ１８２を試験台に整列させるのみならず
、システム１８０内への取り付け時に精密取付け板１９０に整列させるように構成された
取付けピン、データム、ノッチ、タブ、スロット、リッジ、又は他の突部若しくは凹部な
ど、を含むことができる。いったんＬＧＭ１８２が設定され、試験されると、そのＬＧＭ
１８２はシステム１８２内に取り付けるか、現場取り替え可能ユニット（ＦＲＵ）として
パッケージ化し貯蔵するか、出荷することができる。
ＦＴＭ１８４、ＣＡＭ１８６、又はＥＯＭ１８８などの他のモジュラーサブアセンブリ
は、システム１８０に取り付ける前に、同様に組み立て、設定し、試験することができる
。各モジュラーサブアセンブリは、必要に応じサブアセンブリ内の内部コンポーネントの
移動を制限するために、機械的な結合手段を用いて組み立てることができる。例えば、コ
ンポーネントは、他のコンポーネント又はモジュラーサブアセンブリの筐体にアライメン
トされたときその移動を止めるためにファスナ又は溶接によって所定の位置にロックする
ことができる。必要に応じ、いくつかのコンポーネントは、精密取付け板への取り付け後
にそれらの相対方向を調整できるように、関節接合で結合すること又は筐体内で移動可能
にすることができる。例えば、各モジュラーサブアセンブリの相対位置を、所定の機械的
トレランスを用いて（例えば、データムを隣接するモジュラーサブアセンブリ又は精密取
付け板１９０の受入ノッチに整列させることによって）精密に制御し、システム１８０の
全光学アライメントを限定された数の調整可能な自由度（例えば、いくつかの実施形態で
は全体で１０より少ない自由度）で可能にすることができる。
は、システム１８０に取り付ける前に、同様に組み立て、設定し、試験することができる
。各モジュラーサブアセンブリは、必要に応じサブアセンブリ内の内部コンポーネントの
移動を制限するために、機械的な結合手段を用いて組み立てることができる。例えば、コ
ンポーネントは、他のコンポーネント又はモジュラーサブアセンブリの筐体にアライメン
トされたときその移動を止めるためにファスナ又は溶接によって所定の位置にロックする
ことができる。必要に応じ、いくつかのコンポーネントは、精密取付け板への取り付け後
にそれらの相対方向を調整できるように、関節接合で結合すること又は筐体内で移動可能
にすることができる。例えば、各モジュラーサブアセンブリの相対位置を、所定の機械的
トレランスを用いて（例えば、データムを隣接するモジュラーサブアセンブリ又は精密取
付け板１９０の受入ノッチに整列させることによって）精密に制御し、システム１８０の
全光学アライメントを限定された数の調整可能な自由度（例えば、いくつかの実施形態で
は全体で１０より少ない自由度）で可能にすることができる。
図１Ｃは例示的な精密取付け板１９０を示す斜視図である。精密取付け板１９０は軽量
で剛性で耐熱性の材料で製造することができる。いくつかの実施形態では、精密取付け板
１９０は金属（例えば、アルミニウム）、セラミック、又は従来既知の他の剛性材料で製
造することができる。精密取付け板１９０は、１つ以上のモジュラーサブアセンブリの筐
体又はハウジングに組み込まれた対応する精密アライメント構造に機械的に結合するよう
に構成された精密アライメント構造を含むことができる。例えば、精密アライメント構造
は、第１の表面（例えば、精密取付け板１９０の表面）を第２の表面（例えば、モジュラ
ーサブアセンブリの筐体又はハウジングの外面）に整列するように成形された、取付けピ
ン、データム、タブ、スロット、ノッチ、グロメット、マグネット、リッジ、突部、凹部
、及び／又は他の精密取付け構造部を含むことができる。図１Ｃを参照するに、例示的な
精密取付け板１９０は、ＬＧＭ１８２の筐体の外面に位置する対応する精密取付け構造部
を受け入れ、それに機械的に結合するように構成された複数のＬＧＭ精密取付け構造部１
９４を含むことができる。同様に、精密取付け板１９０は、ＥＯＭ１８８の筐体の外面に
位置する対応する精密取付け構造部を受け入れ、それに機械的に結合するように構成され
た複数のＬＧＭ精密取付け構造部１９６を含むことができる。精密取付け構造部を用いて
ＬＧＭ１８２及びＥＯＭ１８８を精密取付け板１９０上に配置することによって、ＬＧＭ
１８２及びＥＯＭ１８８は互いに整列する。その後他のモジュラーサブアセンブリ（例え
ば、ＦＴＭ１８４及びＣＡＭ１８６）の筐体に位置する精密アライメント構造をＬＧＭ１
８２又はＥＯＭ１８８の筐体、又は精密取付け板１９０に位置するそれぞれの精密アライ
メント構造に機械的に結合する。
で剛性で耐熱性の材料で製造することができる。いくつかの実施形態では、精密取付け板
１９０は金属（例えば、アルミニウム）、セラミック、又は従来既知の他の剛性材料で製
造することができる。精密取付け板１９０は、１つ以上のモジュラーサブアセンブリの筐
体又はハウジングに組み込まれた対応する精密アライメント構造に機械的に結合するよう
に構成された精密アライメント構造を含むことができる。例えば、精密アライメント構造
は、第１の表面（例えば、精密取付け板１９０の表面）を第２の表面（例えば、モジュラ
ーサブアセンブリの筐体又はハウジングの外面）に整列するように成形された、取付けピ
ン、データム、タブ、スロット、ノッチ、グロメット、マグネット、リッジ、突部、凹部
、及び／又は他の精密取付け構造部を含むことができる。図１Ｃを参照するに、例示的な
精密取付け板１９０は、ＬＧＭ１８２の筐体の外面に位置する対応する精密取付け構造部
を受け入れ、それに機械的に結合するように構成された複数のＬＧＭ精密取付け構造部１
９４を含むことができる。同様に、精密取付け板１９０は、ＥＯＭ１８８の筐体の外面に
位置する対応する精密取付け構造部を受け入れ、それに機械的に結合するように構成され
た複数のＬＧＭ精密取付け構造部１９６を含むことができる。精密取付け構造部を用いて
ＬＧＭ１８２及びＥＯＭ１８８を精密取付け板１９０上に配置することによって、ＬＧＭ
１８２及びＥＯＭ１８８は互いに整列する。その後他のモジュラーサブアセンブリ（例え
ば、ＦＴＭ１８４及びＣＡＭ１８６）の筐体に位置する精密アライメント構造をＬＧＭ１
８２又はＥＯＭ１８８の筐体、又は精密取付け板１９０に位置するそれぞれの精密アライ
メント構造に機械的に結合する。
図１Ｄは例示的なモジュラー光学解析システムのブロック図を示す。いくつかの実施形
態では、モジュラー光学解析システムはシステム内に配置された２つの光源１６５０及び
１６６０を有するＬＧＭ１１８２を含むことができる。光源１６５０及び１６６０は、レ
ーザダイオード、ダイオード励起固体レーザ、又は従来既知の他の光源とすることができ
、それらは異なる波長のレーザビーム（例えば、赤色又は緑色光）を出力し得る。レーザ
光源１６５０及び１６６０から出力される光ビームはビーム成形レンズ１６０４を通過す
るように向けることができる。いくつかの実施形態では、両光源からのビーム出力を成形
するために単一の光成形レンズを使用してよい。他の実施形態では、各光ビームに対して
別個のビーム成形レンズを使用してよい。
態では、モジュラー光学解析システムはシステム内に配置された２つの光源１６５０及び
１６６０を有するＬＧＭ１１８２を含むことができる。光源１６５０及び１６６０は、レ
ーザダイオード、ダイオード励起固体レーザ、又は従来既知の他の光源とすることができ
、それらは異なる波長のレーザビーム（例えば、赤色又は緑色光）を出力し得る。レーザ
光源１６５０及び１６６０から出力される光ビームはビーム成形レンズ１６０４を通過す
るように向けることができる。いくつかの実施形態では、両光源からのビーム出力を成形
するために単一の光成形レンズを使用してよい。他の実施形態では、各光ビームに対して
別個のビーム成形レンズを使用してよい。
ＬＧＭ１１８２は更に、ミラー１００１，１００２，１００３及び１００４を含むこと
ができる。光源１６５０により発生された光ビームはミラー１００１及びミラー１００２
で反射し、アパーチャ又はミラー１００４の半反射表面を通り、単一のインタフェースポ
ートを通ってＥＯＭ１１８８内へ向けられる。同様に、光源１６６０により発生された光
ビームはミラー１００３及びミラー１００４で反射し、単一のインタフェースポートを通
ってＥＯＭ１１８８内へ向けられる。いくつかの例では、例えば図１Ｈに示されるように
、追加の調整表面を提供するために、追加の調節可能なミラーのセットをミラー１００３
及び１００４に隣接して組み込むことができる。
ができる。光源１６５０により発生された光ビームはミラー１００１及びミラー１００２
で反射し、アパーチャ又はミラー１００４の半反射表面を通り、単一のインタフェースポ
ートを通ってＥＯＭ１１８８内へ向けられる。同様に、光源１６６０により発生された光
ビームはミラー１００３及びミラー１００４で反射し、単一のインタフェースポートを通
ってＥＯＭ１１８８内へ向けられる。いくつかの例では、例えば図１Ｈに示されるように
、追加の調整表面を提供するために、追加の調節可能なミラーのセットをミラー１００３
及び１００４に隣接して組み込むことができる。
両光ビームはダイクロイックミラー１００４を用いて合成することができる。両光ビー
ムはパウエルレンズのようなライン形成オプティクスを通るように向けることができる。
ミラー１００１，１００２，１００３及び１００４の各々は、光源１６５０及び１６６０
からの光ビームをアライメントするために、手動又は自動制御を用いて調節するように構
成することができる。光ビームはシャッタ素子１００６に通してよい。ＥＯＭ１１８８は
対物レンズ１４０４と、対物レンズ１４０４を長手方向にターゲット１１９２に近づく又
は離れるように動かすｚ台１０２４を含むことができる。例えば、ターゲット１１９２は
液体層１５５０と透明カバープレート１５０４を含むことができ、生物試料はカバープレ
ートの内面と液体層の下に位置する基板層の内面に位置させることができる。ｚ台はその
後、光ビームがフローセルの内面上にフォーカスする（例えば、生物試料上にフォーカス
される）ように対物レンズを移動することができる。生物試料は、従来知られているよう
に、光学シーケンシングに応答するＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質又は他の生物材料とする
ことができる。いくつかの実施形態では、対物レンズは、フローセルの表面における光ビ
ームのライン幅が拡大するように、フローセルを越えた焦点に光ビームをフォーカスする
ように設定することができる。
ムはパウエルレンズのようなライン形成オプティクスを通るように向けることができる。
ミラー１００１，１００２，１００３及び１００４の各々は、光源１６５０及び１６６０
からの光ビームをアライメントするために、手動又は自動制御を用いて調節するように構
成することができる。光ビームはシャッタ素子１００６に通してよい。ＥＯＭ１１８８は
対物レンズ１４０４と、対物レンズ１４０４を長手方向にターゲット１１９２に近づく又
は離れるように動かすｚ台１０２４を含むことができる。例えば、ターゲット１１９２は
液体層１５５０と透明カバープレート１５０４を含むことができ、生物試料はカバープレ
ートの内面と液体層の下に位置する基板層の内面に位置させることができる。ｚ台はその
後、光ビームがフローセルの内面上にフォーカスする（例えば、生物試料上にフォーカス
される）ように対物レンズを移動することができる。生物試料は、従来知られているよう
に、光学シーケンシングに応答するＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質又は他の生物材料とする
ことができる。いくつかの実施形態では、対物レンズは、フローセルの表面における光ビ
ームのライン幅が拡大するように、フローセルを越えた焦点に光ビームをフォーカスする
ように設定することができる。
ＥＭＯ１１８８は、光を対物レンズ１４０４へ向けるとともに、ターゲット１１９２か
ら戻る光を通すことができる半反射ミラー１０２０も含むことができる。ＥＭＯ１１８８
はチューブレンズ１４０６２及び補正レンズ１４５０を含むことができる。補正レンズ１
４５０は、正確な撮像を保証するため、例えば対物レンズ１４０４の移動及び／又は厚い
基板を通る撮像に起因する球面収差を補正するために、対物レンズに近づく又はそれから
離れるように長手方向に調節することができる。補正レンズ１４５０及びチューブレンズ
１４０６を通過した光はその後フィルタ素子１０１２を通過してＣＡＭ１１８６に入る。
ＣＡＭ１１８６は入射光ビームに応答して生物試料から放出される光を検出するために１
つ以上の光センサ１０５０を含むことができる。
ら戻る光を通すことができる半反射ミラー１０２０も含むことができる。ＥＭＯ１１８８
はチューブレンズ１４０６２及び補正レンズ１４５０を含むことができる。補正レンズ１
４５０は、正確な撮像を保証するため、例えば対物レンズ１４０４の移動及び／又は厚い
基板を通る撮像に起因する球面収差を補正するために、対物レンズに近づく又はそれから
離れるように長手方向に調節することができる。補正レンズ１４５０及びチューブレンズ
１４０６を通過した光はその後フィルタ素子１０１２を通過してＣＡＭ１１８６に入る。
ＣＡＭ１１８６は入射光ビームに応答して生物試料から放出される光を検出するために１
つ以上の光センサ１０５０を含むことができる。
ＥＯＭ１１８８は、ＦＴＭ１１８４から放出されたフォーカス追跡光ビームをターゲッ
ト１１９２へ反射し、その後ターゲット１１９２から戻る光をＦＴＭ１１８４へ反射して
戻す半反射ミラー１０１８を含むことができる。ＦＴＭ１１８４は、戻されたフォーカス
追跡光ビームの特性を検出し、ターゲット１１９２への対物レンズ１４０４のフォーカス
を最適にするための帰還信号を発生する。
ト１１９２へ反射し、その後ターゲット１１９２から戻る光をＦＴＭ１１８４へ反射して
戻す半反射ミラー１０１８を含むことができる。ＦＴＭ１１８４は、戻されたフォーカス
追跡光ビームの特性を検出し、ターゲット１１９２への対物レンズ１４０４のフォーカス
を最適にするための帰還信号を発生する。
ＬＧＭ１１８２は、対物レンズを通して均一なライン照明を発生するように構成される
。例えば、対物レンズは、ＥＯＭ１１８８に位置させることができ、また、ＬＧＭが組み
立てられ又は保持されているとき（例えば、及びモジュラー光学解析システムから物理的
に分離されるとき）にＬＧＭの内部コンポーネントをアライメントするために使用される
、ＬＧＭアライメントシステムの上に位置させることができる。ＬＧＭはシングルモード
又はニアシングルモードレーザ光源を拡大及び／又は成形するために１つ以上のパウエル
レンズを用いることができる。均一性の制御及びトレランスの増加のために他のビーム成
形光学、例えばアクティブビーム拡大器、減衰器、リレーレンズ、円柱レンズ、作動ミラ
ー、回折素子、及び散乱コンポーネントなどを使用することができる。レーザビームは、
（例えば、図１Ｊに示されるように）フローセル表面により良いトレランスを与えるため
に対物レンズの後焦点で交差させることができる。対物レンズの近く又はリレーレンズの
近くにパウエルレンズを設置することができる。撮像オプティクスに入射するレーザのフ
ァン角は撮像オプティクスの視野に一致するように調整することができる。
。例えば、対物レンズは、ＥＯＭ１１８８に位置させることができ、また、ＬＧＭが組み
立てられ又は保持されているとき（例えば、及びモジュラー光学解析システムから物理的
に分離されるとき）にＬＧＭの内部コンポーネントをアライメントするために使用される
、ＬＧＭアライメントシステムの上に位置させることができる。ＬＧＭはシングルモード
又はニアシングルモードレーザ光源を拡大及び／又は成形するために１つ以上のパウエル
レンズを用いることができる。均一性の制御及びトレランスの増加のために他のビーム成
形光学、例えばアクティブビーム拡大器、減衰器、リレーレンズ、円柱レンズ、作動ミラ
ー、回折素子、及び散乱コンポーネントなどを使用することができる。レーザビームは、
（例えば、図１Ｊに示されるように）フローセル表面により良いトレランスを与えるため
に対物レンズの後焦点で交差させることができる。対物レンズの近く又はリレーレンズの
近くにパウエルレンズを設置することができる。撮像オプティクスに入射するレーザのフ
ァン角は撮像オプティクスの視野に一致するように調整することができる。
レーザビームの方向、サイズ及び／又は偏光はレンズ、ミラー及び／又は偏光子を用い
て調整することができる。フローセルターゲットのデュアル表面への照明のフォーカスを
アクティブに調整するために光学レンズ（例えば、円柱、球面レンズ又は非球面レンズ）
を使用することができる。ＬＧＭ１１８２上の光モジュールは現場サービスのために個別
に交換可能にし得る。ＬＧＭ１１８２は、各ユニットが特定の／異なった波長及び偏光用
にそれぞれ設計された複数のユニットを含むことができる。２つ以上のレーザ波長はダイ
クロイック及び偏光子で合成することができる。
て調整することができる。フローセルターゲットのデュアル表面への照明のフォーカスを
アクティブに調整するために光学レンズ（例えば、円柱、球面レンズ又は非球面レンズ）
を使用することができる。ＬＧＭ１１８２上の光モジュールは現場サービスのために個別
に交換可能にし得る。ＬＧＭ１１８２は、各ユニットが特定の／異なった波長及び偏光用
にそれぞれ設計された複数のユニットを含むことができる。２つ以上のレーザ波長はダイ
クロイック及び偏光子で合成することができる。
隣接領域のフォト漂白又は蛍光プローブのフォト飽和を回避するために、照明ラインの
プロファイルを撮像領域の内側／外側で所定の強度比トレランス内に入るように調整する
ことができる。フローセル及び／又はセンサでのレーザラインパターンを拡大することに
よって、より高い走査速度及びレーザ出力を使用することができる（例えば、フォト飽和
又はフォト漂白も、レーザモジュールの損傷も経験することなしに、出力及びスループッ
トを４倍に増大することができる）。いくつかの実施形態では、フローセルにおける２０
ｋＷ／ｃｍ２より大きなレーザ出力密度はフローセル内の蛍光プローブを過飽和状態にし
得る。この状態が生じるとき、センサで検出される発光信号はレーザモジュールからの励
起出力の増加とともに線形に増加しない。
プロファイルを撮像領域の内側／外側で所定の強度比トレランス内に入るように調整する
ことができる。フローセル及び／又はセンサでのレーザラインパターンを拡大することに
よって、より高い走査速度及びレーザ出力を使用することができる（例えば、フォト飽和
又はフォト漂白も、レーザモジュールの損傷も経験することなしに、出力及びスループッ
トを４倍に増大することができる）。いくつかの実施形態では、フローセルにおける２０
ｋＷ／ｃｍ２より大きなレーザ出力密度はフローセル内の蛍光プローブを過飽和状態にし
得る。この状態が生じるとき、センサで検出される発光信号はレーザモジュールからの励
起出力の増加とともに線形に増加しない。
オプティクスを用いて照明ラインを拡大する方法は、パウエルレンズの後又は前にデフ
ォーカスレンズ、プリズムアレイ又はディフューザを付加する方法を含み得る。いくつか
の実施形態では、これらの方法はレーザ照明ビームサイズの縮小及び／又は対物レンズの
無限共役設計縮小も含み得る。図１Ｋは、フォト飽和及びフォト漂白を回避するためにフ
ローセルへのレーザラインパターンを拡大するために使用するＬＧＭ及びＥＯＭのブロッ
ク図を示す。フローセルに入射するレーザビームライン幅は、励起出力密度を低減しフォ
ト飽和を回避するために拡大される。ライン幅は、例えばパウエルレンズの前又は後にデ
フォーカスレンズ、プリズムアレイ、又はディフーザを組み込むことによって拡大するこ
とができる。いくつかの実施形態では、図１Ｋに示されるように、対物レンズをデフォー
カスしてラインパターンをフローセルの表面を超えてフォーカスする（例えば、対物レン
ズをｚ軸方向に動かす）ことによってライン幅を増大することができる。いくつかの例で
は、ラインパターンをフローセルの遠位面から約５０ミクロン〜約１５０ミクロンの距離
にデフォーカスすると、１０ミクロンより大きいライン幅を発生させることができ、フォ
ト飽和及びフォト漂白効果を有効に低減することができる。
ォーカスレンズ、プリズムアレイ又はディフューザを付加する方法を含み得る。いくつか
の実施形態では、これらの方法はレーザ照明ビームサイズの縮小及び／又は対物レンズの
無限共役設計縮小も含み得る。図１Ｋは、フォト飽和及びフォト漂白を回避するためにフ
ローセルへのレーザラインパターンを拡大するために使用するＬＧＭ及びＥＯＭのブロッ
ク図を示す。フローセルに入射するレーザビームライン幅は、励起出力密度を低減しフォ
ト飽和を回避するために拡大される。ライン幅は、例えばパウエルレンズの前又は後にデ
フォーカスレンズ、プリズムアレイ、又はディフーザを組み込むことによって拡大するこ
とができる。いくつかの実施形態では、図１Ｋに示されるように、対物レンズをデフォー
カスしてラインパターンをフローセルの表面を超えてフォーカスする（例えば、対物レン
ズをｚ軸方向に動かす）ことによってライン幅を増大することができる。いくつかの例で
は、ラインパターンをフローセルの遠位面から約５０ミクロン〜約１５０ミクロンの距離
にデフォーカスすると、１０ミクロンより大きいライン幅を発生させることができ、フォ
ト飽和及びフォト漂白効果を有効に低減することができる。
ＴＤＩセンサを使用する場合には、ライン幅対ビーム強度プロファイルとＴＤＩセンサ
の信号対雑音トレランスを両立させることができる。例えば、極めて広いライン幅のとき
は、信号対雑音比は低すぎて実効的でない。
の信号対雑音トレランスを両立させることができる。例えば、極めて広いライン幅のとき
は、信号対雑音比は低すぎて実効的でない。
図１ＦはＬＧＭアライメントシステムのブロック図を示す。図１ＧはＬＧＭアライメン
トシステムの斜視図を示す。図に示されるように、いくつかの実施形態では、緑色レーザ
モジュールは２つのＰＺＴミラーで反射する第１のレーザビームを発生し得る。同様に、
赤色レーザモジュールも２つのＰＺＴミラーで反射し、第１のレーザビームと合成される
第２のレーザビームを発生する。両ビームはその後パウエルレンズを通過してラインパタ
ーンを発生し、その後シャッタ、ＥＯＭオプティクス及び対物レンズを通過する。いくつ
かの実施形態では、レーザビームの幅を増大するために、対物レンズを通過する前にデフ
ォーカスレンズを用いてレーザビームをデフォーカスすることができる。代わりに、対物
レンズをｚ軸方向に調節することによってレーザビームをデフォーカスすることもできる
。レーザビームをフローセルの表面を超えた焦点でフォーカスさせることによって、レー
ザラインを拡大し、試料におけるエネルギーを分散させ、高い走査速度及び高いレーザ出
力でのフォト飽和、フォト漂白及びレーザ損傷を回避することもできる。いくつかの実施
形態では、ラインパターンの幅を５ミクロン未満から１３ミクロン超に増大することがで
きる。
トシステムの斜視図を示す。図に示されるように、いくつかの実施形態では、緑色レーザ
モジュールは２つのＰＺＴミラーで反射する第１のレーザビームを発生し得る。同様に、
赤色レーザモジュールも２つのＰＺＴミラーで反射し、第１のレーザビームと合成される
第２のレーザビームを発生する。両ビームはその後パウエルレンズを通過してラインパタ
ーンを発生し、その後シャッタ、ＥＯＭオプティクス及び対物レンズを通過する。いくつ
かの実施形態では、レーザビームの幅を増大するために、対物レンズを通過する前にデフ
ォーカスレンズを用いてレーザビームをデフォーカスすることができる。代わりに、対物
レンズをｚ軸方向に調節することによってレーザビームをデフォーカスすることもできる
。レーザビームをフローセルの表面を超えた焦点でフォーカスさせることによって、レー
ザラインを拡大し、試料におけるエネルギーを分散させ、高い走査速度及び高いレーザ出
力でのフォト飽和、フォト漂白及びレーザ損傷を回避することもできる。いくつかの実施
形態では、ラインパターンの幅を５ミクロン未満から１３ミクロン超に増大することがで
きる。
ＬＧＭアライメントシステムは、ＬＧＭ内のレンズ、レーザ又は他のコンポーネント又
はオプティクスのみならず、ミラー１００１，１００２，１００３及び１００４の相対位
置を調整又は操作するための制御表面を含むことができる。例えば、これらの調整は制御
ノブ、ネジ、又は他のコンポーネントの手動操作によって行うことができる。他の実施形
態では、１つ以上の光学コンポーネントは自動的に調整又は操作され得る。自動制御装置
は電動並進台、作動装置、１つ以上の圧電台、並びに／又は１つ以上の自動スイッチ及び
フリップミラー及びレンズを含み得る。すべての装置、試験システム、キャリブレーショ
ン、および試験プロシージャを制御するためにソフトウェアインタフェースを使用するこ
とができる。アライメントシステムは、ビームプロファイラ（例えば、２Ｄイメージセン
サ）、撮像レンズ（交換用ＥＯＭ対物レンズ）、減衰器、及び／又はアライメントターゲ
ットを含む。ソフトウェアインタフェースは品質制御及び製品評価のための報告を出力す
るためにも使用することができる。例えば、報告は、ビームプロファイラにより発生され
る、ＬＧＭの光学コンポーネントの各アライメント設定に対するビーム強度及びプロファ
イルに関するデータを含むことができる。
はオプティクスのみならず、ミラー１００１，１００２，１００３及び１００４の相対位
置を調整又は操作するための制御表面を含むことができる。例えば、これらの調整は制御
ノブ、ネジ、又は他のコンポーネントの手動操作によって行うことができる。他の実施形
態では、１つ以上の光学コンポーネントは自動的に調整又は操作され得る。自動制御装置
は電動並進台、作動装置、１つ以上の圧電台、並びに／又は１つ以上の自動スイッチ及び
フリップミラー及びレンズを含み得る。すべての装置、試験システム、キャリブレーショ
ン、および試験プロシージャを制御するためにソフトウェアインタフェースを使用するこ
とができる。アライメントシステムは、ビームプロファイラ（例えば、２Ｄイメージセン
サ）、撮像レンズ（交換用ＥＯＭ対物レンズ）、減衰器、及び／又はアライメントターゲ
ットを含む。ソフトウェアインタフェースは品質制御及び製品評価のための報告を出力す
るためにも使用することができる。例えば、報告は、ビームプロファイラにより発生され
る、ＬＧＭの光学コンポーネントの各アライメント設定に対するビーム強度及びプロファ
イルに関するデータを含むことができる。
いくつかの実施形態では、ＬＧＭアライメントシステムを用いてＬＧＭをアライメント
する方法は、ＬＧＭアライメントシステムに対する撮像オプティクス、センサ、及び機構
の適正なアライメント位置及びトレランスを確認することを含む。ＬＧＭアライメントシ
ステムはモジュラー光学解析システムの外部にある。従って、ＬＧＭの内部コンポーネン
トはモジュラー光学解析システム内に設置する前に組み立て、アライメントすることがで
きる。ＬＧＭの内部コンポーネントはメインテナンス活動中にアライメントすることもで
きる。
する方法は、ＬＧＭアライメントシステムに対する撮像オプティクス、センサ、及び機構
の適正なアライメント位置及びトレランスを確認することを含む。ＬＧＭアライメントシ
ステムはモジュラー光学解析システムの外部にある。従って、ＬＧＭの内部コンポーネン
トはモジュラー光学解析システム内に設置する前に組み立て、アライメントすることがで
きる。ＬＧＭの内部コンポーネントはメインテナンス活動中にアライメントすることもで
きる。
いくつかの実施形態では、ＬＧＭ光学コンポーネントのアライメントは、シーケンシン
グ中に又はシーケンシングサイクル／ランの間に、自動追跡及び調整のための作動装置を
用いて達成することができる。例えば、作動装置は圧電台、電動アクチュエータ又は従来
既知の類似の装置とすることができる。作動装置は温度変化のみならずレーザ、レンズ及
びマウントなどの光学コンポーネントの減衰により生じるドリフトを補正することもでき
る。
グ中に又はシーケンシングサイクル／ランの間に、自動追跡及び調整のための作動装置を
用いて達成することができる。例えば、作動装置は圧電台、電動アクチュエータ又は従来
既知の類似の装置とすることができる。作動装置は温度変化のみならずレーザ、レンズ及
びマウントなどの光学コンポーネントの減衰により生じるドリフトを補正することもでき
る。
各光学コンポーネントは、精密接触パッド、デュエルピン、ストッパ、又は従来既知の
他の精密機械取付け表面を備える機械的インタフェースを用いて、筐体又は光学フレーム
に機械的に結合することができる。
他の精密機械取付け表面を備える機械的インタフェースを用いて、筐体又は光学フレーム
に機械的に結合することができる。
図２Ａ及び図２ＢはＥＯＭ１８８上の精密取付け構造部を示す図である。いくつかの実
施形態では、ＥＯＭ１８８はＥＯＭ筐体２１０を含み得る。ＥＯＭ１８８はＬＧＭ１８２
、ＦＴＭ１８４及びＣＡＭ１８６に機械的に及び光学的に結合することができる（例えば
、ＥＯＭ１８８の筐体は他のモジュラーサブアセンブリの各々の筐体に位置するアパーチ
ャに対応及び整列する１つ以上のアパーチャを含み、ＬＧＭ１８２及び／又はＦＴＭ１８
４内の光源により発生された光をそれらのアパーチャを通してＥＯＭ１８８のオプティク
スに送ることができる）。図２Ｂに示されるように、ＥＯＭ筐体２１０は、ＦＴＭ１８４
の筐体の外面に位置する対応する精密取付け構造部に整列し機械的に結合する（例えば物
理的に付着する）ように構成されたＦＴＭ精密取付け構造部２１２を含むことができる。
同様に、ＥＯＭ筐体２１０は、ＣＡＭ１８６の筐体の外面に位置する対応する精密取付け
構造部に整列し機械的に結合するように構成されたＣＡＭ精密取付け構造部２２２を含む
ことができる。
施形態では、ＥＯＭ１８８はＥＯＭ筐体２１０を含み得る。ＥＯＭ１８８はＬＧＭ１８２
、ＦＴＭ１８４及びＣＡＭ１８６に機械的に及び光学的に結合することができる（例えば
、ＥＯＭ１８８の筐体は他のモジュラーサブアセンブリの各々の筐体に位置するアパーチ
ャに対応及び整列する１つ以上のアパーチャを含み、ＬＧＭ１８２及び／又はＦＴＭ１８
４内の光源により発生された光をそれらのアパーチャを通してＥＯＭ１８８のオプティク
スに送ることができる）。図２Ｂに示されるように、ＥＯＭ筐体２１０は、ＦＴＭ１８４
の筐体の外面に位置する対応する精密取付け構造部に整列し機械的に結合する（例えば物
理的に付着する）ように構成されたＦＴＭ精密取付け構造部２１２を含むことができる。
同様に、ＥＯＭ筐体２１０は、ＣＡＭ１８６の筐体の外面に位置する対応する精密取付け
構造部に整列し機械的に結合するように構成されたＣＡＭ精密取付け構造部２２２を含む
ことができる。
図３Ａ，３Ｂ及び３ＣはＦＴＭ１８４上の精密取付け構造部を示す図である。図３Ａを
参照するに、ＦＴＭ１８４はＦＴＭ筐体３００内に配置された光源及び光センサを含み得
る。ＦＴＭ筐体３００は光源及び光センサを制御するために電子インタフェース３０２，
３０４及び３０６のためのインタフェースポートを含み得る。ＦＴＭ筐体３００は精密取
付け構造部３１２（例えば、精密取付け板１９０上の凹部又は所定の位置に機械的に結合
するよう構成された精密取付け脚）も含み得る。ＦＴＭ筐体３００は更に、ＥＯＭ筐体２
１０の外面に位置する対応する精密取付け構造部２１２に整列し機械的に結合するように
構成された精密取付け構造部３１４を含むことができる。
参照するに、ＦＴＭ１８４はＦＴＭ筐体３００内に配置された光源及び光センサを含み得
る。ＦＴＭ筐体３００は光源及び光センサを制御するために電子インタフェース３０２，
３０４及び３０６のためのインタフェースポートを含み得る。ＦＴＭ筐体３００は精密取
付け構造部３１２（例えば、精密取付け板１９０上の凹部又は所定の位置に機械的に結合
するよう構成された精密取付け脚）も含み得る。ＦＴＭ筐体３００は更に、ＥＯＭ筐体２
１０の外面に位置する対応する精密取付け構造部２１２に整列し機械的に結合するように
構成された精密取付け構造部３１４を含むことができる。
各モジュラーサブアセンブリの事前組立て、設定、アライメント及び試験、及びその後
のシステムアライメントを支援するための各サブアセンブリの精密取付け板１９０への取
付けは、所望のトレランスを満たすために要求されるインストール後のアライメント量を
減少することができる。一例では、ＥＯＭと他のサブアセンブリモジュールの各々との間
のポストインストールアライメントは、対応するモジュールポート（例えば、ＥＯＭ／Ｆ
ＴＭポート、ＥＯＭ／ＣＡＭ、及びＥＯＭ／ＬＧＭポート）をインタフェースし、各モジ
ュラーサブアセンブリの位置（Ｘ，Ｙ又はＺ軸における）、角度（Ｘ，Ｙ又はＺ方向にお
ける）、及び回転を手動的に又は自動的に調節してモジュラーサブアセンブリを互いにア
ライメントすることによって達成することができる。自由度のいくつかは、精密取付け板
１９０及び隣接するモジュラーサブアセンブリに対するモジュラーサブアセンブリの位置
及び方向を予め決定する精密アライメント構造部によって制限することができる。システ
ム１８０の内部オプティクスの調整及びアライメントはその後、モジュラーサブアセンブ
リの内部コンポーネントを調節することによって（例えば、Ｘ，Ｙ又はＺミラー及びレン
ズのいずれかを傾動又は移動することによって）達成することができる。
のシステムアライメントを支援するための各サブアセンブリの精密取付け板１９０への取
付けは、所望のトレランスを満たすために要求されるインストール後のアライメント量を
減少することができる。一例では、ＥＯＭと他のサブアセンブリモジュールの各々との間
のポストインストールアライメントは、対応するモジュールポート（例えば、ＥＯＭ／Ｆ
ＴＭポート、ＥＯＭ／ＣＡＭ、及びＥＯＭ／ＬＧＭポート）をインタフェースし、各モジ
ュラーサブアセンブリの位置（Ｘ，Ｙ又はＺ軸における）、角度（Ｘ，Ｙ又はＺ方向にお
ける）、及び回転を手動的に又は自動的に調節してモジュラーサブアセンブリを互いにア
ライメントすることによって達成することができる。自由度のいくつかは、精密取付け板
１９０及び隣接するモジュラーサブアセンブリに対するモジュラーサブアセンブリの位置
及び方向を予め決定する精密アライメント構造部によって制限することができる。システ
ム１８０の内部オプティクスの調整及びアライメントはその後、モジュラーサブアセンブ
リの内部コンポーネントを調節することによって（例えば、Ｘ，Ｙ又はＺミラー及びレン
ズのいずれかを傾動又は移動することによって）達成することができる。
図４Ａは例示的なモジュラー光学解析システムを示す側面図である。図４Ａに示される
ように、ＬＧＭ１８２及びＥＯＭ１８８は互いにだけでなく、精密取付け板１９０に機械
的に結合することができる。ＥＯＭ１８８は、ミラー４０８を介してチューブレンズ４０
６とアライメントされた対物レンズ４０４を含むことができ、対物レンズ４０４は更にＬ
ＧＭ１８２に光学的に結合され、その結果ＬＧＭ１８２により発生された光ビームはＬＭ
Ｇ１８２とＥＯＭ１８８との間のインタフェースバッフルを通過し、対物レンズ４０４を
通過して光学ターゲットに衝突することができる。ターゲットからの応答光放射はその後
対物レンズ４０４を通過してチューブレンズ４０６に入射することができる。チューブレ
ンズ４０６は、変化した厚さのフローセルの基板又はカバーガラスを通して撮像する対物
レンズにより導入される球面収差を補正するためにｚ軸方向に調節するように構成された
レンズ要素４５０を含むことができる。例えば、図４Ｂ及び４Ｃは異なる構成のチューブ
レンズ４０６を示すブロック図である。図に示されるように、レンズ要素４５０はビーム
の形状及び光路を調整するために対物レンズに近づく又はそれから離れるように調節する
ことができる。
ように、ＬＧＭ１８２及びＥＯＭ１８８は互いにだけでなく、精密取付け板１９０に機械
的に結合することができる。ＥＯＭ１８８は、ミラー４０８を介してチューブレンズ４０
６とアライメントされた対物レンズ４０４を含むことができ、対物レンズ４０４は更にＬ
ＧＭ１８２に光学的に結合され、その結果ＬＧＭ１８２により発生された光ビームはＬＭ
Ｇ１８２とＥＯＭ１８８との間のインタフェースバッフルを通過し、対物レンズ４０４を
通過して光学ターゲットに衝突することができる。ターゲットからの応答光放射はその後
対物レンズ４０４を通過してチューブレンズ４０６に入射することができる。チューブレ
ンズ４０６は、変化した厚さのフローセルの基板又はカバーガラスを通して撮像する対物
レンズにより導入される球面収差を補正するためにｚ軸方向に調節するように構成された
レンズ要素４５０を含むことができる。例えば、図４Ｂ及び４Ｃは異なる構成のチューブ
レンズ４０６を示すブロック図である。図に示されるように、レンズ要素４５０はビーム
の形状及び光路を調整するために対物レンズに近づく又はそれから離れるように調節する
ことができる。
いくつかの実施形態では、ＥＯＭ１８８は、例えばアライメント台１９２上のアクチュ
エータで制御されるｚ台に機械的に結合することができる。いくつかの例では、ｚ台は精
密コイルにより調節することができ、且つフォーカスをフローセル上に維持するために対
物レンズ４０４を調整及び移動し得るフォーカシング機構により駆動することができる。
例えば、フォーカスを制御し調整する信号はＦＴＭ１８４から出力され得る。このｚ台は
、例えば対物レンズ４０４、チューブレンズ４０６及び／又はレンズ素子４５０を調節す
ることによってＥＭＯＳオプティクスをアライメントすることができる。
エータで制御されるｚ台に機械的に結合することができる。いくつかの例では、ｚ台は精
密コイルにより調節することができ、且つフォーカスをフローセル上に維持するために対
物レンズ４０４を調整及び移動し得るフォーカシング機構により駆動することができる。
例えば、フォーカスを制御し調整する信号はＦＴＭ１８４から出力され得る。このｚ台は
、例えば対物レンズ４０４、チューブレンズ４０６及び／又はレンズ素子４５０を調節す
ることによってＥＭＯＳオプティクスをアライメントすることができる。
図５Ａ及び５ＢはＦＴＭ１８４を示す図である。ＦＴＭ１８４はＥＴＭ／ＥＯＭインタ
フェースポートを介してＥＯＭ１８８とインタフェースし得る。図５Ａに示されるように
、ＦＴＭ１８４から発生し、ＥＯＭ１８８のオプティクスを通過する光ビームはフローセ
ル５０４で反射し得る。本明細書に開示するように、ＦＴＭ１８４は、システム１８０全
域の光学コンポーネントのアライメント及び位置を制御するために、コンピュータプロセ
ッサに帰還信号を与えるように構成することができる。例えば、ＦＴＭ１８４は、対物レ
ンズ４０４を通過しフローセル５０４で反射する２以上の平行光ビームを用いるフォーカ
ス機構を利用することができる。フローセルの最適フォーカス位置からの移動は反射され
たビームが対物レンズ４０４から射出する角度に変化をもたらす。この角度はＦＴＭ１８
４内に位置する光センサにより測定することができる。いくつかの例では、光センサ表面
と対物レンズ４０４との光路の長さは３００ｍｍ〜７００ｍｍとすることができる。ＦＴ
Ｍ１８４は光センサからの出力信号を用いて帰還ループを始動させ、ＥＯＭのｚ台を用い
て対物レンズ４０４の位置を調整することによって２以上の平行光ビームのビームスポッ
トパターンの横方向間隔を所定の間隔に維持することができる。
フェースポートを介してＥＯＭ１８８とインタフェースし得る。図５Ａに示されるように
、ＦＴＭ１８４から発生し、ＥＯＭ１８８のオプティクスを通過する光ビームはフローセ
ル５０４で反射し得る。本明細書に開示するように、ＦＴＭ１８４は、システム１８０全
域の光学コンポーネントのアライメント及び位置を制御するために、コンピュータプロセ
ッサに帰還信号を与えるように構成することができる。例えば、ＦＴＭ１８４は、対物レ
ンズ４０４を通過しフローセル５０４で反射する２以上の平行光ビームを用いるフォーカ
ス機構を利用することができる。フローセルの最適フォーカス位置からの移動は反射され
たビームが対物レンズ４０４から射出する角度に変化をもたらす。この角度はＦＴＭ１８
４内に位置する光センサにより測定することができる。いくつかの例では、光センサ表面
と対物レンズ４０４との光路の長さは３００ｍｍ〜７００ｍｍとすることができる。ＦＴ
Ｍ１８４は光センサからの出力信号を用いて帰還ループを始動させ、ＥＯＭのｚ台を用い
て対物レンズ４０４の位置を調整することによって２以上の平行光ビームのビームスポッ
トパターンの横方向間隔を所定の間隔に維持することができる。
システム１８０のいくつかの実施形態はフローセル５０４の上面及び底面の撮像を補正
する方法を提供する。いくつかの例では、フローセル５０４は液体の層上に重ねられたカ
バーガラス及び基板を含み得る。例えば、カバーガラスは約１００μｍ〜約５００μｍの
厚さ、液体層は約５０μｍ〜約１５０μｍの厚さ、及び基板は約０．５ｍｍ〜約１．５ｍ
ｍの厚さとし得る。一例では、ＤＮＡ試料は液体チャネルの上面及び底面（例えば、基板
の上面及びカバーガラスの底面）に導入することができる。試料を解析するために、入射
光ビームの焦点はｚ台を移動させることによってフローセル５０４の様々な深さに（例え
ば、基板の上面又はカバーガラスの底面に）調整することができる。入射ビーム焦点をフ
ローセル５０４内で変化させるための対物レンズ４０４の移動は球面収差などの撮像アー
チファクト又は欠陥を導入し得る。これらのアーチファクト又は欠陥を補正するために、
チューブレンズ４０６内のレンズ素子４５０は対物レンズ４０４に近づく又はそれから離
れるように移動可能にすることができる。
する方法を提供する。いくつかの例では、フローセル５０４は液体の層上に重ねられたカ
バーガラス及び基板を含み得る。例えば、カバーガラスは約１００μｍ〜約５００μｍの
厚さ、液体層は約５０μｍ〜約１５０μｍの厚さ、及び基板は約０．５ｍｍ〜約１．５ｍ
ｍの厚さとし得る。一例では、ＤＮＡ試料は液体チャネルの上面及び底面（例えば、基板
の上面及びカバーガラスの底面）に導入することができる。試料を解析するために、入射
光ビームの焦点はｚ台を移動させることによってフローセル５０４の様々な深さに（例え
ば、基板の上面又はカバーガラスの底面に）調整することができる。入射ビーム焦点をフ
ローセル５０４内で変化させるための対物レンズ４０４の移動は球面収差などの撮像アー
チファクト又は欠陥を導入し得る。これらのアーチファクト又は欠陥を補正するために、
チューブレンズ４０６内のレンズ素子４５０は対物レンズ４０４に近づく又はそれから離
れるように移動可能にすることができる。
いくつかの実施形態では、ＦＴＭ１８４は、交換可能な内部コンポーネントを持たない
単一のＦＲＵとして構成することができる。レーザなどのＦＴＭ内部コンポーネントの寿
命及び信頼性を高めるために、レーザ出力は低減することができる（例えば、５ｍＷ未満
）。
単一のＦＲＵとして構成することができる。レーザなどのＦＴＭ内部コンポーネントの寿
命及び信頼性を高めるために、レーザ出力は低減することができる（例えば、５ｍＷ未満
）。
図６及び図７はＬＧＭ１８２及びＥＯＭ１８８を示す図である。図に示されるように、
ＬＧＭ１８２はＬＧＭ／ＥＯＭインタフェースバッフル６０２を介してＥＯＭ１８８とイ
ンタフェースすることができる。ＬＧＭ１８２はシステム１８０のための光子源である。
１つ以上の光源（例えば、光源６５０及び６６０）をＬＧＭ１８２の筐体内に配置するこ
とができる。光源６５０及び６６０から発生された光はビーム成形レンズ６０４に向けれ
、それを通り、ＬＧＭ／ＥＯＭインタフェースバッフル６０２を通ってＥＯＭ１８８の光
路に入る。例えば、光源６５０は緑色レーザとし、高原６６０は赤色レーザとすることが
できる。レーザは高出力（例えば、３ワット超）で作動するものとし得る。１つ以上のビ
ーム成形レンズ６０４は光源から発生された光を所望の形状（例えば、ライン形状）に成
形するよう実装することができる。
ＬＧＭ１８２はＬＧＭ／ＥＯＭインタフェースバッフル６０２を介してＥＯＭ１８８とイ
ンタフェースすることができる。ＬＧＭ１８２はシステム１８０のための光子源である。
１つ以上の光源（例えば、光源６５０及び６６０）をＬＧＭ１８２の筐体内に配置するこ
とができる。光源６５０及び６６０から発生された光はビーム成形レンズ６０４に向けれ
、それを通り、ＬＧＭ／ＥＯＭインタフェースバッフル６０２を通ってＥＯＭ１８８の光
路に入る。例えば、光源６５０は緑色レーザとし、高原６６０は赤色レーザとすることが
できる。レーザは高出力（例えば、３ワット超）で作動するものとし得る。１つ以上のビ
ーム成形レンズ６０４は光源から発生された光を所望の形状（例えば、ライン形状）に成
形するよう実装することができる。
光源６５０及び６６０により発生された光子（例えば、緑色波長光子及び赤色波長光子
）は、ＤＮＡ内に存在する塩基対の解析を可能にするために、フローセル５０４に置かれ
たＤＮＡの蛍光プローブを励起することができる。高速シーケンシングは高速走査を用い
、十分な光子ドーズ量をＤＮＡ蛍光プローブに供給してＣＡＭ１８６内の光センサで検出
すべきＤＮＡ試料から反応性光子の十分な放出を刺激する。
）は、ＤＮＡ内に存在する塩基対の解析を可能にするために、フローセル５０４に置かれ
たＤＮＡの蛍光プローブを励起することができる。高速シーケンシングは高速走査を用い
、十分な光子ドーズ量をＤＮＡ蛍光プローブに供給してＣＡＭ１８６内の光センサで検出
すべきＤＮＡ試料から反応性光子の十分な放出を刺激する。
ビーム成形レンズ６０４はパウエルレンズとすることができ、このレンズはレーザ６５
０及び６６０により放出されるガウス分布光をライン（直線）のような（長さ方向に）均
一なプロフィールに拡大する。いくつかの実施形態では、複数の光ビーム（例えば、赤色
及び緑色の２つの光ビーム）に対して単一のビーム成形レンズ６０４を使用し、それらの
光ビームをビーム成形レンズ６０４の前方から異なる所定の角度で（例えば、±１度の何
分の１の小角度で）入射させて各入射レーザビームに対して個別のレーザ光のラインを発
生させることができる。これらの光のラインは、ＣＡＭ１８６内の複数の光センサによる
各光ビームに対応する別々の信号の明確な検出を可能にするために、所定の距離だけ離す
ことができる。例えば、緑色光ビームは最終的にＣＡＭ１８６内の第１の光センサに入射
し、第２の光ビームはＣＡＭ１８６内の第２の光センサに入射することができる。
０及び６６０により放出されるガウス分布光をライン（直線）のような（長さ方向に）均
一なプロフィールに拡大する。いくつかの実施形態では、複数の光ビーム（例えば、赤色
及び緑色の２つの光ビーム）に対して単一のビーム成形レンズ６０４を使用し、それらの
光ビームをビーム成形レンズ６０４の前方から異なる所定の角度で（例えば、±１度の何
分の１の小角度で）入射させて各入射レーザビームに対して個別のレーザ光のラインを発
生させることができる。これらの光のラインは、ＣＡＭ１８６内の複数の光センサによる
各光ビームに対応する別々の信号の明確な検出を可能にするために、所定の距離だけ離す
ことができる。例えば、緑色光ビームは最終的にＣＡＭ１８６内の第１の光センサに入射
し、第２の光ビームはＣＡＭ１８６内の第２の光センサに入射することができる。
いくつかの例では、赤色及び緑色光ビームは、それらがビーム成形レンズ６０４に入射
するとき一致／重畳され、その後広がり始め、それらが対物レンズ４０４に到達するとき
各別のライン形状になるようにし得る。ビーム成形レンズの位置は、全ビーム形状が光の
切り取りなしに対物レンズ４０４を通過して十分なビーム形状（例えば、光ビームにより
投射されるラインの長さ）が得られるようにビーム発散を制御し光ビームの成形を最適に
するために、光源６５０及び６６０の近くで又はすぐ傍で、厳しいトレランスで制御する
ことができる。いくつかの実施形態では、ビーム成形レンズ６０４と対物レンズ４０４の
間の距離は約１５０ｍｍより小さい。
するとき一致／重畳され、その後広がり始め、それらが対物レンズ４０４に到達するとき
各別のライン形状になるようにし得る。ビーム成形レンズの位置は、全ビーム形状が光の
切り取りなしに対物レンズ４０４を通過して十分なビーム形状（例えば、光ビームにより
投射されるラインの長さ）が得られるようにビーム発散を制御し光ビームの成形を最適に
するために、光源６５０及び６６０の近くで又はすぐ傍で、厳しいトレランスで制御する
ことができる。いくつかの実施形態では、ビーム成形レンズ６０４と対物レンズ４０４の
間の距離は約１５０ｍｍより小さい。
いくつかの実施形態では、システム１８０は更に、光学ターゲットを受け入れるポケッ
トを有するモジュラーサブアセンブリを備える。本体はアルミニウムにより構成すること
ができ、約６．０%以下の反射率を有する色素を含む。本体は、その上面にあってポケッ
トを取り囲むインセット部を含み得る。このモジュラーサブアセンブリは更に、インセッ
ト部に装着される透明格子層を備え、光学ターゲットの上方に配置し、光学ターゲットか
らフリンジギャップだけ離間させることができる。本体は光学ターゲットを受け入れるポ
ケットを含み得る。本体は光学ターゲットの下方に位置する拡散ウェルを含み得る。拡散
ウェルは光学ターゲットを通過する励起光を受光し得る。拡散ウェルは約６．０％以下の
反射率を示す色素ベースの仕上げを有するウェル底面を含み得る。
トを有するモジュラーサブアセンブリを備える。本体はアルミニウムにより構成すること
ができ、約６．０%以下の反射率を有する色素を含む。本体は、その上面にあってポケッ
トを取り囲むインセット部を含み得る。このモジュラーサブアセンブリは更に、インセッ
ト部に装着される透明格子層を備え、光学ターゲットの上方に配置し、光学ターゲットか
らフリンジギャップだけ離間させることができる。本体は光学ターゲットを受け入れるポ
ケットを含み得る。本体は光学ターゲットの下方に位置する拡散ウェルを含み得る。拡散
ウェルは光学ターゲットを通過する励起光を受光し得る。拡散ウェルは約６．０％以下の
反射率を示す色素ベースの仕上げを有するウェル底面を含み得る。
システム１８０のモジュールサブアセンブリの１つは更に、光検出装置を含み得る。対
物レンズ４０４は光学ターゲットに向けて励起光を放射し、光学ターゲットからの蛍光放
射を受光することができる。アクチュエータは対物レンズ４０４を光学ターゲットに近い
関心領域に位置させるように設定され得る。プロセッサはその後、機器の光学アライメン
ト及びキャリブレーションの少なくとも１つと関連して、光学ターゲットからの蛍光放射
を検出するためのプログラム命令を実行することができる。
物レンズ４０４は光学ターゲットに向けて励起光を放射し、光学ターゲットからの蛍光放
射を受光することができる。アクチュエータは対物レンズ４０４を光学ターゲットに近い
関心領域に位置させるように設定され得る。プロセッサはその後、機器の光学アライメン
ト及びキャリブレーションの少なくとも１つと関連して、光学ターゲットからの蛍光放射
を検出するためのプログラム命令を実行することができる。
いくつかの実施形態では、対物レンズ４０４は励起光を光学ターゲットへ向けることが
できる。プロセッサは蛍光放射から基準情報を導出することができる。プロセッサは、機
器の光学アライメント及びキャリブレーションの少なくとも１つと関連する基準情報を利
用し得る。光学ターゲットは、対物レンズ４０４に近接したキャリブレーション位置に永
久的に取り付けることができる。キャリブレーション位置はフローセル５０４から離して
もよい。固体の本体は蛍光発光物質が埋め込まれた固体母材よりなる基板を意味し得る。
固体の本体は、励起光で照射されたとき蛍光を１つ以上の所定の関心発光バンドで発する
量子ドットを封入するエポキシ又はポリマの少なくとも１つを意味し得る。
できる。プロセッサは蛍光放射から基準情報を導出することができる。プロセッサは、機
器の光学アライメント及びキャリブレーションの少なくとも１つと関連する基準情報を利
用し得る。光学ターゲットは、対物レンズ４０４に近接したキャリブレーション位置に永
久的に取り付けることができる。キャリブレーション位置はフローセル５０４から離して
もよい。固体の本体は蛍光発光物質が埋め込まれた固体母材よりなる基板を意味し得る。
固体の本体は、励起光で照射されたとき蛍光を１つ以上の所定の関心発光バンドで発する
量子ドットを封入するエポキシ又はポリマの少なくとも１つを意味し得る。
図８は、モジュラー光学解析システム８００を設置し設定する例示的なプロセスを示す
図である。プロセス８００は、ステップ８０５において、複数の光源とビーム成形レンズ
を第１のサブアセンブリ内に配置する。例えば、複数の光源は光源６５０及び光源６６０
とすることができる。第１のサブアセンブリはＬＧＭとすることができ、このモジュール
は、光源が取り付けられ、アライメントされるＬＧＭ筐体を含むものとし得る。ビーム成
形レンズはパウエルレンズとすることができ、このレンズもＬＧＭ筐体内に取り付けられ
、光源６５０及び６６０により発生された光ビームを別々のラインパターンに成形するよ
うに設定される。
図である。プロセス８００は、ステップ８０５において、複数の光源とビーム成形レンズ
を第１のサブアセンブリ内に配置する。例えば、複数の光源は光源６５０及び光源６６０
とすることができる。第１のサブアセンブリはＬＧＭとすることができ、このモジュール
は、光源が取り付けられ、アライメントされるＬＧＭ筐体を含むものとし得る。ビーム成
形レンズはパウエルレンズとすることができ、このレンズもＬＧＭ筐体内に取り付けられ
、光源６５０及び６６０により発生された光ビームを別々のラインパターンに成形するよ
うに設定される。
プロセス８００はまた、ステップ８１５において、チューブレンズと対物レンズを第２
のサブアセンブリ内に配置する。例えば、第２のサブアセンブリはＥＯＭとすることがで
き、このモジュールは対物レンズとチューブレンズが取り付けられ、アライメントされる
ＥＯＭ筐体を含むものとし得る。
のサブアセンブリ内に配置する。例えば、第２のサブアセンブリはＥＯＭとすることがで
き、このモジュールは対物レンズとチューブレンズが取り付けられ、アライメントされる
ＥＯＭ筐体を含むものとし得る。
プロセス８００はまた、ステップ８２５において、複数の光センサを第３のサブアセン
ブリ内に配置する。例えば、第３のサブアセンブリはＣＡＭとすることができ、このモジ
ュールは光センサがアライメントされ、取り付けられるＣＡＭ筐体を含むものとし得る。
これらの光センサはステップ８０５における各光源に対応するものとし得る。
ブリ内に配置する。例えば、第３のサブアセンブリはＣＡＭとすることができ、このモジ
ュールは光センサがアライメントされ、取り付けられるＣＡＭ筐体を含むものとし得る。
これらの光センサはステップ８０５における各光源に対応するものとし得る。
プロセス８００はまた、ステップ８３５において、フォーカス追跡光源と光センサを第
４のサブアセンブリ内に配置する。例えば、第４のサブアセンブリはＦＴＭとすることが
でき、このモジュールはフォーカス追跡光源と光センサが取り付けられるＦＴＭ筐体を含
むものとし得る。
４のサブアセンブリ内に配置する。例えば、第４のサブアセンブリはＦＴＭとすることが
でき、このモジュールはフォーカス追跡光源と光センサが取り付けられるＦＴＭ筐体を含
むものとし得る。
いくつかの実施形態では、プロセス８００は更に、ステップ８４５において、各サブア
センブリを個別に試験する。例えば、試験は、各サブアセンブリの内部コンポーネントを
サブアセンブリの筐体に対して精密に調整及び／又はアライメントすることを含み得る。
各サブアセンブリはその後、ステップ８５５において、精密取付け板に機械的に結合する
ことができる。例えば、精密取付け板は精密取付け板１９０とすることができる。その後
、第４のサブアセンブリ内のフォーカス追跡光源を給電し、第４のサブアセンブリの光セ
ンサからの出力信号を捕捉することによって、システム全体をアライメントし調整して光
学ターゲットの光学的フォーカスを見つけることができる。ターゲットからの出力信号は
、フォーカス追跡光源により発生された光の特性を分析し、その結果を１つ以上のサブア
センブリのアクチュエータ又はグラフィックユーザインタフェースに帰還するように構成
されたコンピュータプロセッサに入力し、ビームの形状、パワー及びフォーカスが最適に
なるように光学コンポーネントを調整することができる。
センブリを個別に試験する。例えば、試験は、各サブアセンブリの内部コンポーネントを
サブアセンブリの筐体に対して精密に調整及び／又はアライメントすることを含み得る。
各サブアセンブリはその後、ステップ８５５において、精密取付け板に機械的に結合する
ことができる。例えば、精密取付け板は精密取付け板１９０とすることができる。その後
、第４のサブアセンブリ内のフォーカス追跡光源を給電し、第４のサブアセンブリの光セ
ンサからの出力信号を捕捉することによって、システム全体をアライメントし調整して光
学ターゲットの光学的フォーカスを見つけることができる。ターゲットからの出力信号は
、フォーカス追跡光源により発生された光の特性を分析し、その結果を１つ以上のサブア
センブリのアクチュエータ又はグラフィックユーザインタフェースに帰還するように構成
されたコンピュータプロセッサに入力し、ビームの形状、パワー及びフォーカスが最適に
なるように光学コンポーネントを調整することができる。
上述したように、様々な実施形態では、アクチュエータを用いて、試料台又は光学台（
又はその一部分）のいずれか又は両方を再配置することによって所望のフォーカス設定を
達成するように試料台を光学台に対して位置させることができる。いくつかの実施形態で
は、所望の台を移動させるために圧電アクチュエータを使用することができる。他の実施
形態では、所望の台を移動させるために音声コイルアクチュエータを使用することもでき
る。いくつかの実施形態では、音声コイルアクチュエータの使用はその圧電対応部分に比
較してフォーカシング遅延の短縮をもたらし得る。音声コイルアクチュエータを使用する
実施形態では、コイルサイズは所望の動きを得るために必要とされる最小のコイルサイズ
として選択することができるため、コイルのインダクタンスも最小にすることができる。
コイルサイズの制限及びひいてはそのインダクタンスの制限はより速い反応時間をもたら
し、より低い電圧によるアクチュエータの駆動をもたらす。
又はその一部分）のいずれか又は両方を再配置することによって所望のフォーカス設定を
達成するように試料台を光学台に対して位置させることができる。いくつかの実施形態で
は、所望の台を移動させるために圧電アクチュエータを使用することができる。他の実施
形態では、所望の台を移動させるために音声コイルアクチュエータを使用することもでき
る。いくつかの実施形態では、音声コイルアクチュエータの使用はその圧電対応部分に比
較してフォーカシング遅延の短縮をもたらし得る。音声コイルアクチュエータを使用する
実施形態では、コイルサイズは所望の動きを得るために必要とされる最小のコイルサイズ
として選択することができるため、コイルのインダクタンスも最小にすることができる。
コイルサイズの制限及びひいてはそのインダクタンスの制限はより速い反応時間をもたら
し、より低い電圧によるアクチュエータの駆動をもたらす。
上述したように、使用するアクチュエータと関係なく、現在の試料位置以外の点からの
フォーカス情報は走査処理のためのフォーカス設定の変化の勾配又は大きさを決定するた
めに使用することができる。この情報は、駆動信号をアクチュエータにより早く供給する
かどうか及び駆動信号のパラメータをどのように設定するかを決定するために使用するこ
とができる。更に、いくつかの実施形態では、アクチュエータのための駆動閾値を決定可
能にするためにシステムを予め較正することができる。例えば、システムは、アクチュエ
ータが不安定にならずに耐えることができる制御出力の最高量（例えば、駆動電流の最大
量）を決定するためにアクチュエータに様々なレベルの駆動信号を供給するように構成す
ることができる。これによりシステムはアクチュエータに供給する最大制御出力量を決定
することが可能になる。
フォーカス情報は走査処理のためのフォーカス設定の変化の勾配又は大きさを決定するた
めに使用することができる。この情報は、駆動信号をアクチュエータにより早く供給する
かどうか及び駆動信号のパラメータをどのように設定するかを決定するために使用するこ
とができる。更に、いくつかの実施形態では、アクチュエータのための駆動閾値を決定可
能にするためにシステムを予め較正することができる。例えば、システムは、アクチュエ
ータが不安定にならずに耐えることができる制御出力の最高量（例えば、駆動電流の最大
量）を決定するためにアクチュエータに様々なレベルの駆動信号を供給するように構成す
ることができる。これによりシステムはアクチュエータに供給する最大制御出力量を決定
することが可能になる。
本明細書で使用されるように、エンジンという語は、本明細書に開示する技術の１つ以
上の実施形態に従って実行される機能の所定の単位を表現している。本明細書で使用され
るように、エンジンはハードウェア、ソフトウェア又はその組み合わせの任意のものを用
いて実装することができる。例えば、エンジンを構成するために、１つ以上のコントロー
ラ、ＡＳＩＣ，ＰＬＡ，ＰＡＬ，ＣＰＬＤ，ＦＰＧＡ，論理コンポーネント、ソフトウェ
アルーチン、又は他のメカニズムを使用することができる。実施形態では、本明細書に記
載の様々なエンジンは個別のエンジン又は機能として実装することができ、記載の特徴は
１つ以上のエンジンで部分的に又は全体的に共有することができる。言い換えれば、本明
細書を読んだ後で当業者に明らかになるように、本明細書に記載された様々な特徴及び機
能は任意の所与の用途において実装することができ、且つ１つ以上の個々の又は共有のエ
ンジンを様々に組み合わせ及び置換して実装することができる。様々な特徴又は機能の要
素は別個のエンジンとして個別に記載され、クレームされるが、当業者であれば、これら
の特徴及び機能は１つ以上の共通のソフトウェア及びハードウェア要素で共有することが
できること、並びにこのような記載はこのような特徴又は機能を実装するために別個のハ
ードウェア又はソフトウェアを使用することを要求又は示唆するものではないこと、を理
解するであろう。
上の実施形態に従って実行される機能の所定の単位を表現している。本明細書で使用され
るように、エンジンはハードウェア、ソフトウェア又はその組み合わせの任意のものを用
いて実装することができる。例えば、エンジンを構成するために、１つ以上のコントロー
ラ、ＡＳＩＣ，ＰＬＡ，ＰＡＬ，ＣＰＬＤ，ＦＰＧＡ，論理コンポーネント、ソフトウェ
アルーチン、又は他のメカニズムを使用することができる。実施形態では、本明細書に記
載の様々なエンジンは個別のエンジン又は機能として実装することができ、記載の特徴は
１つ以上のエンジンで部分的に又は全体的に共有することができる。言い換えれば、本明
細書を読んだ後で当業者に明らかになるように、本明細書に記載された様々な特徴及び機
能は任意の所与の用途において実装することができ、且つ１つ以上の個々の又は共有のエ
ンジンを様々に組み合わせ及び置換して実装することができる。様々な特徴又は機能の要
素は別個のエンジンとして個別に記載され、クレームされるが、当業者であれば、これら
の特徴及び機能は１つ以上の共通のソフトウェア及びハードウェア要素で共有することが
できること、並びにこのような記載はこのような特徴又は機能を実装するために別個のハ
ードウェア又はソフトウェアを使用することを要求又は示唆するものではないこと、を理
解するであろう。
開示の技術のコンポーネント又はエンジンが全体的に又は部分的にソフトウェアを用い
て実装される場合には、一実施形態において、これらのソフトウェア要素は、それらに関
して記載された機能を実行し得るコンピューティング又はプロセッシングエンジンで作動
するように実装することができる。一つのこのような例示的なコンピューティングエンジ
ンは図９に示されている。この例示的なコンピューティングエンジン９００の文脈で様々
な実施形態が説明される。この技術を他のコンピューティングエンジン又はアーキテクチ
ャを用いて実装する方法はこの説明を読んだ後で当業者に明らかになる。
て実装される場合には、一実施形態において、これらのソフトウェア要素は、それらに関
して記載された機能を実行し得るコンピューティング又はプロセッシングエンジンで作動
するように実装することができる。一つのこのような例示的なコンピューティングエンジ
ンは図９に示されている。この例示的なコンピューティングエンジン９００の文脈で様々
な実施形態が説明される。この技術を他のコンピューティングエンジン又はアーキテクチ
ャを用いて実装する方法はこの説明を読んだ後で当業者に明らかになる。
ここで図９を参照するに、コンピューティングエンジン９００は、例えば、デスクトッ
プ、ラップトップ及びノートブックコンピュータ；携帯コンピュータデバイス（ＰＤＡ、
スマートフォン、セルフォン、パームトップなど）；メインフレーム、スパーコンピュー
タ、ワークステーション又はサーバ；又は他の任意のタイプの専用若しくは汎用コンピュ
ータ装置、に見られるコンピューティング又はプロセッシング能力を表すことができ、所
定の用途又は環境に望ましい又はふさわしい。コンピューティングエンジン９００は所定
のデバイスに組み込むことができる又はそのデバイスに利用可能であるコンピューティン
グ能力を表すこともできる。例えば、コンピューティングエンジンは他の電子機器、例え
ばディジタルカメラ、ナビゲーションシステム、セルラーフォン、携帯コンピュータ装置
、モデム、ルータ、ＷＡＰ、端末及びある種のプロセッシング能力を含み得る他の電子機
器など、に見られる。
プ、ラップトップ及びノートブックコンピュータ；携帯コンピュータデバイス（ＰＤＡ、
スマートフォン、セルフォン、パームトップなど）；メインフレーム、スパーコンピュー
タ、ワークステーション又はサーバ；又は他の任意のタイプの専用若しくは汎用コンピュ
ータ装置、に見られるコンピューティング又はプロセッシング能力を表すことができ、所
定の用途又は環境に望ましい又はふさわしい。コンピューティングエンジン９００は所定
のデバイスに組み込むことができる又はそのデバイスに利用可能であるコンピューティン
グ能力を表すこともできる。例えば、コンピューティングエンジンは他の電子機器、例え
ばディジタルカメラ、ナビゲーションシステム、セルラーフォン、携帯コンピュータ装置
、モデム、ルータ、ＷＡＰ、端末及びある種のプロセッシング能力を含み得る他の電子機
器など、に見られる。
コンピューティングエンジン９００は、例えば１つ以上のプロセッサ、コントローラ、
制御エンジン、又は他のプロセッシングデバイス、例えばプロセッサ９０４を含むことが
できる。プロセッサ９０４は、汎用又は専用プロセッシングエンジン、例えばマイクロプ
ロセッサ、コントローラ又は他の制御ロジックなど、を用いて実装することができる。図
示の例では、プロセッサ９０４はバス９０２に接続されるが、コンピューティングエンジ
ン９００の他の部分との相互作用を容易にするため又は外部から通信するために任意の通
信媒体を使用することができる。
制御エンジン、又は他のプロセッシングデバイス、例えばプロセッサ９０４を含むことが
できる。プロセッサ９０４は、汎用又は専用プロセッシングエンジン、例えばマイクロプ
ロセッサ、コントローラ又は他の制御ロジックなど、を用いて実装することができる。図
示の例では、プロセッサ９０４はバス９０２に接続されるが、コンピューティングエンジ
ン９００の他の部分との相互作用を容易にするため又は外部から通信するために任意の通
信媒体を使用することができる。
コンピューティングエンジン９００は１つ以上のメモリエンジン（ここでは簡単にメイ
ンメモリ９０８と称する）を含むことができる。例えば、プロセッサ９０４で実行される
命令及び情報を記憶するために、好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の
ダイナミックメモリを使用することができる。メインメモリ９０８は、プロセッサ９０４
により実行される命令の実行中に一時的変数又は他の中間情報を記憶するために使用する
こともできる。コンピューティングエンジン９００は同様にバス９０２に結合されたプロ
セッサ９０４のための静的情報及び命令を記憶するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）又は
他の静的記憶装置を含むことができる。
ンメモリ９０８と称する）を含むことができる。例えば、プロセッサ９０４で実行される
命令及び情報を記憶するために、好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の
ダイナミックメモリを使用することができる。メインメモリ９０８は、プロセッサ９０４
により実行される命令の実行中に一時的変数又は他の中間情報を記憶するために使用する
こともできる。コンピューティングエンジン９００は同様にバス９０２に結合されたプロ
セッサ９０４のための静的情報及び命令を記憶するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）又は
他の静的記憶装置を含むことができる。
コンピューティングエンジン９００は、１つ以上の様々な形態の情報記憶機構９１０も
含むことができ、この情報記憶機構は、例えばメディアドライブ９１２及び記憶装置イン
タフェース９２０を含むことができる。メディアドライブ９１２は、固定又はリムーバブ
ル記憶媒体９１４をサポートするドライブ又は他のメカニズムを含むことができる。例え
ば、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、磁気テープドライブ、光デ
ィスクドライブ、ＣＤ又はＤＶＤドライブ（Ｒ又はＲＷ）、又は他のリムーバブル若しく
は固定メディアドライブを設けることができる。従って、記憶媒体９１４は、例えば、メ
ディアドライブ９１２により読み出し、書き込み、又はアクセス可能な、ハードディスク
、フロッピーディスク、磁気テープ、カートリッジ、光ディスク、ＣＤ又はＤＶＤ、又は
他の固定若しくはリムーバブル媒体を含むことができる。これらの例として、記憶媒体９
１４はソフトウェア又はデータが格納されたコンピュータ可読媒体を含むことができる。
含むことができ、この情報記憶機構は、例えばメディアドライブ９１２及び記憶装置イン
タフェース９２０を含むことができる。メディアドライブ９１２は、固定又はリムーバブ
ル記憶媒体９１４をサポートするドライブ又は他のメカニズムを含むことができる。例え
ば、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、磁気テープドライブ、光デ
ィスクドライブ、ＣＤ又はＤＶＤドライブ（Ｒ又はＲＷ）、又は他のリムーバブル若しく
は固定メディアドライブを設けることができる。従って、記憶媒体９１４は、例えば、メ
ディアドライブ９１２により読み出し、書き込み、又はアクセス可能な、ハードディスク
、フロッピーディスク、磁気テープ、カートリッジ、光ディスク、ＣＤ又はＤＶＤ、又は
他の固定若しくはリムーバブル媒体を含むことができる。これらの例として、記憶媒体９
１４はソフトウェア又はデータが格納されたコンピュータ可読媒体を含むことができる。
代替実施形態では、情報記憶機構９１０は、コンピューティングエンジン９００へのコ
ンピュータプログラム又は他の命令又はデータのローディングを可能にするための他の同
様の手段を含むことができる。このような手段は、例えば固定又はリムーバブル記憶装置
９２２及びインタフェース９２０を含むことができる。このような記憶装置９２２及びイ
ンタフェース９２０の例として、プログラムカートリッジとカートリッジインタフェース
、リムーバブルメモリ（例えば、フラッシュメモリ又は他のリムーバブルメモリエンジン
）とメモリスロット、ＰＣＭＣＩＡスロットとカード、及び記憶装置９２２からコンピュ
ーティングエンジン９００へソフトウェア及びデータを転送することができる他の固定又
はリムーバブル記憶装置９２２とインタフェース９２０を含むことができる。
ンピュータプログラム又は他の命令又はデータのローディングを可能にするための他の同
様の手段を含むことができる。このような手段は、例えば固定又はリムーバブル記憶装置
９２２及びインタフェース９２０を含むことができる。このような記憶装置９２２及びイ
ンタフェース９２０の例として、プログラムカートリッジとカートリッジインタフェース
、リムーバブルメモリ（例えば、フラッシュメモリ又は他のリムーバブルメモリエンジン
）とメモリスロット、ＰＣＭＣＩＡスロットとカード、及び記憶装置９２２からコンピュ
ーティングエンジン９００へソフトウェア及びデータを転送することができる他の固定又
はリムーバブル記憶装置９２２とインタフェース９２０を含むことができる。
コンピューティングエンジン９００は通信インタフェース９２４も含むことができる。
通信インタフェース９２４は、ソフトウェア及びデータをコンピューティングエンジン９
００と外部装置との間で通信可能にするために使用することができる。通信インタフェー
ス９２４の例として、モデム又はソフトモデム、ネットワークインタフェース（例えば、
イーサネット、ネットワークインタフェースカード、ＷｉＭｅｄｉａ、ＩＥＥＥ８０２．
ＸＸ又は他のインタフェース）、通信ポート（例えば、ＵＳＢポート、ＩＲポート、ＲＳ
２３２ポート、ブルートゥース（登録商標）インタフェース、又は他のポート）、又は他
の通信インタフェースを含むことができる。通信インタフェース９２４を介して転送され
るソフトウェア及びデータは所定の通信インタフェース９２４により交換可能の電子的又
は電磁的（光学的も含む）信号又は他の信号で搬送することができる。これらの信号はチ
ャネル９２８を介して通信インタフェース９２４に供給することができる。このチャネル
９２８は信号を搬送することができ、有線又は無線通信媒体を用いて実装することができ
る。チャネルのいくつかの例としては、電話回線、セルラーリンク、ＲＦリンク、光リン
ク、ネットワークインタフェース、ローカル又はワイドエリアネットワーク、及び他の有
線又は無線通信チャネルを含むことができる。
通信インタフェース９２４は、ソフトウェア及びデータをコンピューティングエンジン９
００と外部装置との間で通信可能にするために使用することができる。通信インタフェー
ス９２４の例として、モデム又はソフトモデム、ネットワークインタフェース（例えば、
イーサネット、ネットワークインタフェースカード、ＷｉＭｅｄｉａ、ＩＥＥＥ８０２．
ＸＸ又は他のインタフェース）、通信ポート（例えば、ＵＳＢポート、ＩＲポート、ＲＳ
２３２ポート、ブルートゥース（登録商標）インタフェース、又は他のポート）、又は他
の通信インタフェースを含むことができる。通信インタフェース９２４を介して転送され
るソフトウェア及びデータは所定の通信インタフェース９２４により交換可能の電子的又
は電磁的（光学的も含む）信号又は他の信号で搬送することができる。これらの信号はチ
ャネル９２８を介して通信インタフェース９２４に供給することができる。このチャネル
９２８は信号を搬送することができ、有線又は無線通信媒体を用いて実装することができ
る。チャネルのいくつかの例としては、電話回線、セルラーリンク、ＲＦリンク、光リン
ク、ネットワークインタフェース、ローカル又はワイドエリアネットワーク、及び他の有
線又は無線通信チャネルを含むことができる。
本明細書において、「コンピュータプログラム媒体」及び「コンピュータ可用媒体」と
いう用語は、例えば、メモリ９０８、記憶装置９２０、媒体９１４、及びチャネル９２８
などの媒体を総称するために使用される。これらの及び他の様々な形態のコンピュータプ
ログラム媒体又はコンピュータ可用媒体は、１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実
行のためにプロセシング装置へ搬送する処理に従事することができる。媒体に具体化され
たこのような命令は一般に「コンピュータプログラムコード」又は「コンピュータプログ
ラムプロダクト」と呼ばれている（これは、コンピュータプログラムの形で又は他の形で
グループ化することもできる）。実行時に、これらの命令は本明細書で述べたように開示
の技術の特徴又は機能を実行するようにコンピューティングエンジン９００をイネーブル
することができる。
いう用語は、例えば、メモリ９０８、記憶装置９２０、媒体９１４、及びチャネル９２８
などの媒体を総称するために使用される。これらの及び他の様々な形態のコンピュータプ
ログラム媒体又はコンピュータ可用媒体は、１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実
行のためにプロセシング装置へ搬送する処理に従事することができる。媒体に具体化され
たこのような命令は一般に「コンピュータプログラムコード」又は「コンピュータプログ
ラムプロダクト」と呼ばれている（これは、コンピュータプログラムの形で又は他の形で
グループ化することもできる）。実行時に、これらの命令は本明細書で述べたように開示
の技術の特徴又は機能を実行するようにコンピューティングエンジン９００をイネーブル
することができる。
開示の技術の様々な実施形態を以上に記載したが、それらはほんの一例として提示され
ているにすぎず、限定ではないと理解すべきである。同様に、様々な図が開示の技術の例
示的な構造又は他の構成を示すが、これは開示の技術に含まれ得る特徴及び機能の理解を
助けるためである。開示の技術は図示された例示的な構造又は構成に限定されず、所望の
特徴を様々な代替構造又は構成を用いて実装することができる。実際には、本明細書に開
示の技術の所望の特徴を実装するために別の機能的、論理的又は物理的分割及び構成を使
用し得ることは当業者に明らかである。また、本明細書で表現した以外の多数の種々の構
成エンジン名を様々な区分に与えることもできる。更に、フロー図、操作記述及び方法請
求項に関して、ステップが提示される順序は、その文脈で別段の指示のない限り、様々な
実施形態は列挙された機能を同じ順序で実行するように実装することを義務付けるもので
はない。
ているにすぎず、限定ではないと理解すべきである。同様に、様々な図が開示の技術の例
示的な構造又は他の構成を示すが、これは開示の技術に含まれ得る特徴及び機能の理解を
助けるためである。開示の技術は図示された例示的な構造又は構成に限定されず、所望の
特徴を様々な代替構造又は構成を用いて実装することができる。実際には、本明細書に開
示の技術の所望の特徴を実装するために別の機能的、論理的又は物理的分割及び構成を使
用し得ることは当業者に明らかである。また、本明細書で表現した以外の多数の種々の構
成エンジン名を様々な区分に与えることもできる。更に、フロー図、操作記述及び方法請
求項に関して、ステップが提示される順序は、その文脈で別段の指示のない限り、様々な
実施形態は列挙された機能を同じ順序で実行するように実装することを義務付けるもので
はない。
上記のコンセプトのあらゆる組み合わせ（これらのコンセプトが相互に矛盾しなければ
）は本明細書に開示の発明の要旨の一部としてみなせることを理解すべきである。特に、
本開示の終わりに記載される請求の要旨のあらゆる組み合わせは本明細書に開示の発明の
要旨の一部としてみなせる。例えば、開示の技術は様々な例示的な実施形態に関して記載
したが、１つ以上の個々の実施形態に記載した様々な特徴、態様及び機能は、それらが記
載された特定の実施形態への適用に限定されず、単独で又は様々な組み合わせで、開示の
技術の１つ以上の他の実施形態に適用することができ、それらの実施形態が記載されてい
るか否か、及びそれらの特徴が記載の実施形態の一部として提示されているか否かは問わ
ない。従って、本開示に記載の技術の広さ及び範囲は上述した例示的な実施形態のどれに
も限定されるべきでない。
）は本明細書に開示の発明の要旨の一部としてみなせることを理解すべきである。特に、
本開示の終わりに記載される請求の要旨のあらゆる組み合わせは本明細書に開示の発明の
要旨の一部としてみなせる。例えば、開示の技術は様々な例示的な実施形態に関して記載
したが、１つ以上の個々の実施形態に記載した様々な特徴、態様及び機能は、それらが記
載された特定の実施形態への適用に限定されず、単独で又は様々な組み合わせで、開示の
技術の１つ以上の他の実施形態に適用することができ、それらの実施形態が記載されてい
るか否か、及びそれらの特徴が記載の実施形態の一部として提示されているか否かは問わ
ない。従って、本開示に記載の技術の広さ及び範囲は上述した例示的な実施形態のどれに
も限定されるべきでない。
本明細書で使用される用語及び語句及びそれらの変形は、特に別の指示がない限り、オ
ープンエンドとして解釈し、限定と解釈してはならない。その例として、「含む」という
用語は、「制限」なしに「含む」ことを意味すると解釈すべきであり、「例」という用語
は論じている事項の例示的なアイテムを与えるために使用され、その包括的又は制限的リ
ストでなく、「ａ」又は「an」は「少なくとも１つ」、「１つ以上」などを意味すると解
釈すべきであり、「既存の」、「伝統的な」、「通常の」、「標準の」、「既知の」など
の形容詞は記載のアイテムを所定の期間に制限する又は所定の時点で利用可能なアイテム
に制限するものと解してはならず、現在又は未来の任意の時点で利用可能であるか知られ
ているかもしれない、既存の、伝統的な、通常の、又は標準の技術を包括するものと理解
すべきである。同様に、本明細書が当業者に明らかであるか知られている技術に言及する
場合には、それらの技術は現在又は将来の任意の時点で当業者に明らかであるか知られて
いることも含む。
ープンエンドとして解釈し、限定と解釈してはならない。その例として、「含む」という
用語は、「制限」なしに「含む」ことを意味すると解釈すべきであり、「例」という用語
は論じている事項の例示的なアイテムを与えるために使用され、その包括的又は制限的リ
ストでなく、「ａ」又は「an」は「少なくとも１つ」、「１つ以上」などを意味すると解
釈すべきであり、「既存の」、「伝統的な」、「通常の」、「標準の」、「既知の」など
の形容詞は記載のアイテムを所定の期間に制限する又は所定の時点で利用可能なアイテム
に制限するものと解してはならず、現在又は未来の任意の時点で利用可能であるか知られ
ているかもしれない、既存の、伝統的な、通常の、又は標準の技術を包括するものと理解
すべきである。同様に、本明細書が当業者に明らかであるか知られている技術に言及する
場合には、それらの技術は現在又は将来の任意の時点で当業者に明らかであるか知られて
いることも含む。
本開示（請求の範囲を含む）中で使用される用語「ほぼ」及び「約」は、例えば処理の
変化に起因するような小さな変動を表わしそれを考慮するために使用されている。例えば
、これらの用語は、±５％以下、例えば±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０
．２％以下、±０．１％以下、±０．０５％以下など、を意味し得る。
変化に起因するような小さな変動を表わしそれを考慮するために使用されている。例えば
、これらの用語は、±５％以下、例えば±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０
．２％以下、±０．１％以下、±０．０５％以下など、を意味し得る。
適用可能な範囲まで、本明細書中の「第１」、「第２」、「第３」などの用語は単に、
これらの用語で記述されたそれぞれの対象を別個の実体として示すために使用され、特に
明記しない限り、順序の意味を暗示するものでない。
これらの用語で記述されたそれぞれの対象を別個の実体として示すために使用され、特に
明記しない限り、順序の意味を暗示するものでない。
「結合」という用語は、直接的又は間接的な接合、接続、締結、接触又は連結を指し、
物理的、光学的、電気的、流体的、機械的、化学的、時期的、電磁的、通信的又は他の結
合、又はそれらの組み合わせなどの様々な結合の形態を指す。例えば、別のコンポーネン
トに物理的に結合された１つのコンポーネントは２つのコンポーネント間の（直接的又は
間接的な）物理的付着又は接触を指すが、他の形態のコンポーネント間の結合、例えば２
つのコンポーネントを通信可能に決合する通信リンク（例えば、ＲＦ又は光学リンク）な
ど、を排除しない。同様に、様々な用語自体は相互排他的であることを意図しない。例え
ば、特に流体結合、磁気的結合又は機械的結合は物理的結合の一形態とし得る。
物理的、光学的、電気的、流体的、機械的、化学的、時期的、電磁的、通信的又は他の結
合、又はそれらの組み合わせなどの様々な結合の形態を指す。例えば、別のコンポーネン
トに物理的に結合された１つのコンポーネントは２つのコンポーネント間の（直接的又は
間接的な）物理的付着又は接触を指すが、他の形態のコンポーネント間の結合、例えば２
つのコンポーネントを通信可能に決合する通信リンク（例えば、ＲＦ又は光学リンク）な
ど、を排除しない。同様に、様々な用語自体は相互排他的であることを意図しない。例え
ば、特に流体結合、磁気的結合又は機械的結合は物理的結合の一形態とし得る。
いくつかの例における「１つ以上」、「少なくとも」、「限定されないが」などの解釈
を広げる用語又は語句の存在は、このような解釈を広げる語句がない場合により狭い例を
意図する又は必要とすると解釈されないようにしている。「エンジン」という用語の使用
は、エンジンの一部分として記載された又はクレームされたコンポーネントまたは機能が
すべて１つの共通のパッケージ内に組み込まれることを意味しない。実際には、エンジン
の様々なコンポーネントのいずれか又は全てを、制御ロジックであろうと他のコンポーネ
ントであろうと、単一のパッケージ内に組み合わせるか別々に維持することができ、更に
複数のグループ又はパッケージに又は複数の場所に分布させることができる。
を広げる用語又は語句の存在は、このような解釈を広げる語句がない場合により狭い例を
意図する又は必要とすると解釈されないようにしている。「エンジン」という用語の使用
は、エンジンの一部分として記載された又はクレームされたコンポーネントまたは機能が
すべて１つの共通のパッケージ内に組み込まれることを意味しない。実際には、エンジン
の様々なコンポーネントのいずれか又は全てを、制御ロジックであろうと他のコンポーネ
ントであろうと、単一のパッケージ内に組み合わせるか別々に維持することができ、更に
複数のグループ又はパッケージに又は複数の場所に分布させることができる。
更に、本明細書に記載の様々な実施形態が例示的なブロック図、フローチャート及び他
の説明図に関して説明されている。本明細書を読めば、当業者に明らかなように、図示の
実施形態およびそれらの様々な代替例を実装することができ、図示の例に限定されない。
例えば、ブロック図及びそれらの付随説明は特定の構造又は設定を義務づけるものと解釈
すべきでない。
の説明図に関して説明されている。本明細書を読めば、当業者に明らかなように、図示の
実施形態およびそれらの様々な代替例を実装することができ、図示の例に限定されない。
例えば、ブロック図及びそれらの付随説明は特定の構造又は設定を義務づけるものと解釈
すべきでない。
Claims (20)
- ライン発生モジュールと対物レンズとを備え、
前記ライン発生モジュールは、
第１の光ビームを第１の波長で放射するための第１の光源と、
第２の光ビームを第２の波長で放射するための第２の光源と、
前記第１の光源により放射された光ビームをラインに成形し、前記第２の光源により放
射された光ビームをラインに成形するための１つ以上のライン形成オプティクスと、
を備え、前記対物レンズは、前記第１の光ビーム及び前記第２の光ビームを試料構造体の
試料の外に位置する焦点にフォーカスする、撮像システム。 - 前記試料構造体は、カバープレートと、基板と、前記カバープレートと前記基板との間
の液体通路とを備え、前記液体通路は上部内面と底部内面を含み、前記試料は前記液体通
路の前記上部内面又は前記底部内面に置かれている、請求項１記載の撮像システム。 - 前記焦点は、前記試料構造体の前記上部内面における前記第１の光ビームのライン幅及
び第２のラインビームのライン幅を増大するために前記液体通路の前記底部内面の下方に
位置する、請求項２記載の撮像システム。 - 前記焦点は、前記試料構造体の前記上部内面における前記第１の光ビームのライン幅及
び第２のラインビームのライン幅を増大するために前記液体通路の前記底部内面の上方に
位置する、請求項２記載の撮像システム。 - 前記焦点は、前記試料構造体の前記底部内面より約５０μｍ〜約１５０μｍ下方に位置
する、請求項３記載の撮像システム。 - 前記焦点は、前記試料構造体の前記底部内面より約５０μｍ〜約１５０μｍ上方に位置
する、請求項４記載の撮像システム。 - 前記試料からの蛍光放射を検出するために時間遅延積分センサを更に備え、前記時間遅
延積分センサは約５μｍ〜約１５μｍの画素サイズ、約０．４ｍｍ〜約０．８ｍｍのセン
サ幅、及び約１６ｍｍ〜約４８ｍｍのセンサ長を有する、請求項２記載の撮像システム。 - 前記第１の光ビームのライン幅及び前記第２の光ビームのライン幅は約１０μｍ〜３０
μｍである、請求項２記載の撮像システム。 - 前記第１の光ビームのライン長及び前記第２の光ビームのライン長は約１ｍｍ〜１．５
ｍｍである、請求項５記載の撮像システム。 - 前記第１の光ビームのライン長及び前記第２の光ビームのライン長は約１ｍｍ〜１．５
ｍｍである、請求項６記載の撮像システム。 - 前記第１の光ビームのライン幅を拡大するとともに前記第２の光ビームのライン幅を拡
大する、１つ以上のライン拡幅オプティクスを更に備える、請求項２記載の撮像システム
。 - 前記１つ以上のライン拡幅オプティクスは、デフォーカスレンズ、プリズム又はディフ
ューザを備える、請求項１１記載の撮像システム。 - 前記１つ以上の拡幅オプティクスは、前記光源から前記対物レンズまでの光路内にデフ
ォーカスレンズの後に配置されたパウエルレンズを備える、請求項１１記載の撮像システ
ム。 - 前記第１の光ビームのライン幅は、前記試料の表面上の前記第１の光ビームのパワー密
度が前記試料上の第１の染料の光飽和閾値より低くなるように、前記試料の表面上の前記
第１の光ビームの総合パワー密度が低下するように増大され、且つ前記第２の光ビームの
ライン幅は、前記試料の表面上の前記第２の光ビームのパワー密度が前記試料上の第２の
染料の光飽和閾値より低くなるように、前記試料の表面上の前記第２の光ビームの総合パ
ワー密度が低下するように増大される、請求項２記載の撮像システム。 - 前記第１の光ビームのライン幅及び前記第２の光ビームのライン幅を調整するために前
記対物レンズを調節するｚ台を更に備える、請求項７記載の撮像レンズ。 - プロセッサと、コンピュータ実行可能命令が格納された非トランジトリコンピュータ可
読媒体とを更に備え、前記コンピュータ実行可能命令は、前記システムに、
前記時間遅延積分センサからの信号の品質を決定すること、及び
前記焦点を調整し、前記時間遅延積分センサからの信号の品質を最適にするために前記
対物レンズをｚ軸方向に調節すること、
を実行させるように構成されている、請求項１５記載の撮像システム。 - ライン発生モジュールと対物レンズとを備え、
前記ライン発生モジュールは、
各々光ビームを放射する複数の光源と、
各光ビームをラインに成形する１つ以上のライン形成オプティクスと、
を備え、前記対物レンズ又は前記１つ以上のライン形成オプティクスは、フローセルの第
１の表面又は第２の表面における各ラインの幅を拡大する、ＤＮＡシーケンシングシステ
ム。 - 前記対物レンズは、前記フローセルの前記第１の表面又は前記第２の表面における各ラ
インの幅を拡大するために、各光ビームを前記フローセルの内面の外に位置する焦点にフ
ォーカスする、請求項１７記載のシステム。 - 前記焦点は前記フローセルの上部内面の上方又は前記フローセルの底部内面の下方に位
置する、請求項１８記載のシステム。 - 前記焦点は、前記フローセルの前記底部内面より約５０μｍ〜約１５０μｍ下方に又は
前記フローセルの前記上部内面より約５０μｍ〜約１５０μｍ上方に位置する、請求項１
９記載の撮像システム。
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