JP2020525760A5 - - Google Patents

Claims (19)

1. ベースコーリングのためのデバイスであって、
   バイオセンサを保持する容器であって、前記バイオセンサが、
   サンプリングイベントのシーケンス中に複数のクラスタを保持するサンプル表面と、
   センサのアレイであって、前記アレイ内の各センサが、前記サンプル表面の対応する画素エリア内に配置された1つまたは複数のクラスタからの情報を検知してサンプリングイベント中に画素信号を生成し、前記アレイが、画素信号の複数のシーケンスを生成するように構成され、前記アレイがN個の能動的センサを有し、前記アレイ内のセンサが、前記サンプル表面に対して配置されて、前記サンプル表面の前記N個の対応する画素エリアから前記サンプリングイベントのシーケンス中にそれぞれの画素信号を生成して、前記画素信号の複数のシーケンスを生じさせる、センサのアレイと、
   前記画素信号の複数のシーケンスを出力する通信ポートと、
   を有する、容器と、
   前記通信ポートに結合され、前記画素信号の複数のシーケンスを受信および処理して、前記複数のクラスタ内のクラスタに対する前記サンプリングイベントのシーケンスの結果を分類するように構成された信号プロセッサであって、前記画素信号の複数のシーケンス内の画素信号の少なくとも1つのシーケンス内の各サンプリングイベントに対する前記画素信号が、前記対応する画素エリア内の少なくとも2つのクラスタから検知された情報を表し、前記画素信号の複数のシーケンスを使用して前記N個の能動的センサからの前記複数のクラスタ内のN+M個のクラスタに対する前記サンプリングイベントのシーケンスの結果を分類することを含み、Mが正の整数である、信号プロセッサと、
   を備える、
   ベースコーリングのためのデバイス。
2. 前記サンプリングイベントのシーケンスの前記結果が前記クラスタ内の塩基に対応する、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記サンプリングイベントが、時系列で2つの照射段階を備え、前記画素信号の複数のシーケンス内の前記画素信号の少なくとも1つのシーケンスが、前記2つの照射段階の各々からの前記対応する画素エリア内の少なくとも2つのクラスタからの情報を含む1つの画素信号を含む、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記信号プロセッサが、前記画素信号の少なくとも1つのシーケンスからの2つのクラスタに対する結果を分類するロジックを含む、請求項３に記載のデバイス。
5. 2つのクラスタに対する結果を分類する前記ロジックが、特定のセンサからの前記画素信号の少なくとも1つのシーケンス内の第1の画素信号を少なくとも4つのビンへとマッピングすることと、前記画素信号の少なくとも1つのシーケンス内の第2の画素信号を少なくとも4つのビンへとマッピングすることと、前記第1の画素信号および前記第2の画素信号の前記マッピングを論理的に組み合わせて、2つのクラスタに対する前記結果を分類することとを含む、請求項４に記載のデバイス。
6. 前記センサのアレイ内の前記センサが光検出器を備える、請求項１に記載のデバイス。
7. 前記サンプリングイベントが、時系列で2つの照射段階を備え、前記画素信号の複数のシーケンス内の画素信号のシーケンスが、前記2つの照射段階の各々からの少なくとも1つの画素信号を含み、第1の照射段階が、塩基AおよびTを示す前記センサの前記画素エリア内の1つまたは複数のクラスタから照射を誘発し、第2の照射段階が、塩基CおよびTを示す前記センサの前記画素エリア内の1つまたは複数のクラスタから照射を誘発し、前記結果を分類することが、前記少なくとも1つのシーケンスを使用した少なくとも2つのクラスタに対する前記塩基A、C、T、またはGのうち1つを判定することを含む、請求項１に記載のデバイス。
8. 前記サンプル表面が、前記画素エリア上で不均一に分布したクラスタを保持し、前記信号プロセッサが、前記画素信号の複数のシーケンスの時系列および空間分析を実行して、前記サンプル表面上の個々のクラスタに対応する照射のパターンを検出し、前記個々のクラスタに対する前記サンプリングイベントの前記結果を分類し、前記画素信号の複数のシーケンスが、前記画素エリア上での不均一な分布から生じる少なくとも2つのクラスタ間の差動クロストークを符号化する、請求項１に記載のデバイス。
9. 前記サンプル表面が、画素エリアあたり2つのウェルを含む、前記画素エリアの上に重なるウェルのアレイを備え、前記画素エリアあたり2つのウェルが優位ウェルと劣位ウェルとを含み、前記優位ウェルが、前記画素エリア上で前記劣位ウェルよりも大きな断面積を有する、請求項１に記載のデバイス。
10. 前記サンプル表面が、前記画素エリアの上に重なるウェルのアレイを備え、前記サンプリングイベントが、K個の照射段階を有する少なくとも1つの化学的段階を含み、Kが正の整数であり、前記K個の照射段階のうちの照射段階が、異なる照射の角度を用いて前記画素エリアを照射し、前記画素信号のシーケンスが、前記サンプリングイベントの前記少なくとも1つの化学的段階に対する前記K個の画素信号を含む、請求項１に記載のデバイス。
11. 前記サンプル表面が、前記画素エリアの上に重なるウェルのアレイを備え、前記サンプリングイベントが、K個の照射段階を有する第1の化学的段階であって、Kが正の整数であり、前記K個の照射段階のうちの照射段階が、異なる照射の角度を用いて前記画素エリアを照射する、第1の化学的段階と、J個の照射段階を有する第2の化学的段階であって、Jが正の整数である、第2の化学的段階とを含み、前記第1の化学的段階における前記K個の照射段階および前記第2の化学的段階における前記J個の照射段階のうちの照射段階が、異なる照射の角度を用いて前記ウェルのアレイ内の前記ウェルを照射し、前記画素信号のシーケンスが、前記サンプリングイベントの前記第1の化学的段階に対する前記K個の画素信号と前記第2の化学的段階に対する前記J個の画素信号を含む、請求項１に記載のデバイス。
12. ベースコーリングのためのバイオセンサであって、
    画素エリアのアレイを有するサンプル表面と、センサのアレイを有する半導体撮像素子とを含むサンプリングデバイスであって、各センサが、各ベースコーリングサイクル内で画素信号を生成し、各画素信号が、前記サンプル表面の対応する画素エリア内の1つまたは複数のクラスタから1つのベースコーリングサイクル内で集められた光を表す、サンプリングデバイスと、
    ベースコーリングサイクルにおいてベースコーリングのために前記センサからの前記画素信号を受信および処理し、前記ベースコーリングサイクル内でベースコールが行われるいくつかのクラスタよりも少ないセンサからの画素信号を使用する前記サンプリングデバイスへの接続のために構成された信号プロセッサであって、前記少ないセンサからの画素信号が、前記対応する画素エリア内の少なくとも2つのクラスタから集められた光を表す少なくとも1つの画素信号を含む、信号プロセッサと、
    を備える、
    ベースコーリングのためのバイオセンサ。
13. 画素エリアが、前記サンプル表面上のウェルから光を受け、前記ウェルが、前記ベースコーリングサイクル中に複数のクラスタを保持するように構成された、請求項１２に記載のバイオセンサ。
14. クラスタが、同一の塩基配列を有する複数の断片を含む、請求項１３に記載のバイオセンサ。
15. ベースコーリングの方法であって、
    合成によるシーケンシング(sequencing by synthesis, 略してSBS)実行のベースコーリングサイクルに対して、
    前記ベースコーリングサイクルの第1の照射段階中に第1の画素エリア内の少なくとも2つのクラスタから集められた光を表す第1の画素信号と、
    前記ベースコーリングサイクルの第2の照射段階中に前記第1の画素エリア内の前記少なくとも2つのクラスタから集められた光を表す第2の画素信号と
    を検出するステップと、
    前記第1の画素信号および前記第2の画素信号の組み合わせを使用して、前記ベースコーリングサイクル中に前記少なくとも2つのクラスタの各クラスタ上に組み込まれた塩基を識別するステップと、
    を含む、ベースコーリングの方法。
16. 前記第1の画素信号を少なくとも4つのビンへとマッピングし、前記第2の画素信号を少なくとも4つのビンへとマッピングするステップと、
    前記第1の画素信号および前記第2の画素信号の前記マッピングを組み合わせて、前記組み込まれた塩基を識別するステップと、
    をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ベースコーリングサイクル中に複数の画素エリアにおいて前記複数のクラスタ上に組み込まれた前記塩基を識別するために前記方法を適用するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
18. バイオセンサのサンプル表面上の複数のクラスタを有する画素エリアを識別し、前記識別された画素エリアにおいてクラスタをベースコーリングする方法であって、
    複数のベースコーリングサイクルを実行するステップであって、各ベースコーリングサイクルが、第1の照射段階と、第2の照射段階とを有する、ステップと、
    前記サンプル表面の画素エリアに関連づけられたセンサにおいて、
    前記ベースコーリングサイクルの前記第1の照射段階中に生成される強度値の第1のセットと、
    前記ベースコーリングサイクルの前記第2の照射段階中に生成される強度値の第2のセットと、
    を捕捉するステップと、
    信号プロセッサを使用して前記強度値の第1のセットおよび第2のセットを分布のセットに適合させ、前記適合に基づいて、複数のクラスタを有しているとして前記画素エリアを分類するステップと、
    連続したベースコーリングサイクルに対して、
    前記信号プロセッサを使用して前記画素エリアにおけるクラスタグループに対する前記強度値の第1のセットおよび第2のセットを検出するステップと、
    前記クラスタグループに対する分布を選択するステップであって、前記分布が、前記クラスタグループの各クラスタ内に存在する塩基を識別する、ステップと、
    を含む方法。
19. 前記適合が、k平均クラスタリングアルゴリズム、k平均に類似のクラスタリングアルゴリズム、期待値最大化アルゴリズム、およびヒストグラムベースのアルゴリズムを含む、1つまたは複数のアルゴリズムを使用するステップを含む、請求項１８に記載の方法。