(57)【要約】システム内の対象とする物体の存在を検出するためのコンピュータ実装方法が提供される。本方法は、識別子を含む第１の対象とする物体を画像化することであって、画像化が第１の組の画像データを生成する、画像化することと、所定の位置に基づいて識別子を含む画像データの一部を決定することと、を含む。本方法は、識別子を含む画像データの一部を少なくとも２つのセグメントに分割することをさらに含む。次に、対象とする物体の存在は、各セグメント内の強度値が存在閾値を上回るかを決定することによって決定される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム内の対象とする物体の存在を検出するためのコンピュータ実装方法であって、
識別子を含む第１の対象とする物体を画像化することであって、前記画像化が第１の組の画像データを生成する、画像化することと、
所定の位置に基づいて前記識別子を含む前記画像データの一部を決定することと、
前記識別子を含む前記画像データの前記一部を少なくとも２つのセグメントに分割することと、
各セグメント内の強度値が存在閾値を上回るかを決定することによって前記対象とする物体の存在を決定することと、を含む、前記コンピュータ実装方法。
【請求項２】
前記存在閾値が下限閾値及び上限閾値を含む、請求項１に記載の前記コンピュータ実装方法。
【請求項３】
前記対象とする物体の存在を決定することが、前記画像データセットにおけるピークを決定することを含む、請求項２に記載の前記コンピュータ実装方法。
【請求項４】
ピークを決定することが、前記強度値が前記上限閾値を上回るとき及び前記下限閾値を下回るときを決定することを含む、請求項３に記載の前記コンピュータ実装方法。
【請求項５】
４つを超えるピークが各セグメントから決定されたときに、前記対象とする物体が存在すると決定される、請求項１に記載の前記コンピュータ実装方法。
【請求項６】
前記下限閾値が、各セグメントの前記画像データにおける前記強度値を平均化することによって決定され、前記上限閾値が、各セグメントの前記画像データにおける強度値の最も明るい３分の２を平均化することによって決定される、請求項２に記載の前記コンピュータ実装方法。
【請求項７】
前記対象とする物体の前記存在が決定された後に前記システム上での起動を開始することをさらに含む、請求項１に記載の前記コンピュータ実装方法。
【請求項８】
システム内の対象とする物体の存在を検出するためのシステムであって、
識別子を含む第１の対象とする物体を画像化するように構成された光学検出器であって、前記画像化することが第１の組の画像データを生成する、光学検出器と、
プロセッサであって、
所定の位置に基づいて前記識別子を含む前記画像データの一部を決定し、
前記識別子を含む前記画像データの前記一部を少なくとも２つのセグメントに分割し、かつ
各セグメント内の強度値が存在閾値を上回るかを決定することによって前記対象とする物体の存在を決定するように構成されたプロセッサと、を備える、前記システム。
【請求項９】
前記存在閾値が下限閾値及び上限閾値を含む、請求項８に記載の前記システム。
【請求項１０】
前記対象とする物体の存在を決定することが、前記画像データセットにおけるピークを決定することを含む、請求項９に記載の前記システム。
【請求項１１】
ピークを決定することが、前記強度値が前記上限閾値を上回るとき及び前記下限閾値を下回るときを決定することを含む、請求項１０に記載の前記システム。
【請求項１２】
４つを超えるピークが各セグメントから決定されたときに、前記対象とする物体が存在すると決定される、請求項８に記載の前記システム。
【請求項１３】
前記下限閾値が、各セグメントの前記画像データにおける前記強度値を平均化することによって決定され、前記上限閾値が、各セグメントの前記画像データにおける強度値の最も明るい３分の２を平均化することによって決定される、請求項９に記載の前記システム。
【請求項１４】
前記プロセッサが、前記対象とする物体の前記存在が決定された後に前記システム上での起動を開始するようにさらに構成される、請求項８に記載の前記システム。
【請求項１５】
プロセッサ実行可能命令が符号化されたコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令が、
識別子を含む第１の対象とする物体を画像化することであって、前記画像化が第１の組の画像データを生成する、画像化することと、
所定の位置に基づいて前記識別子を含む前記画像データの一部を決定する命令と、
前記識別子を含む前記画像データの前記一部を少なくとも２つのセグメントに分割する命令と、
各セグメント内の強度値が存在閾値を上回るかを決定することによって前記対象とする物体の存在を決定することと、を含む、前記コンピュータ実装方法。
【請求項１６】
前記存在閾値が下限閾値及び上限閾値を含む、請求項１５に記載の前記コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１７】
前記対象とする物体の存在を決定する前記命令が、前記画像データセットにおけるピークを決定する命令を含む、請求項１６に記載の前記コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１８】
ピークを決定する前記命令が、前記強度値が前記上限閾値を上回るとき及び前記下限閾値を下回るときを決定する命令を含む、請求項１７に記載の前記コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１９】
４つを超えるピークが各セグメントから決定されたときに、前記対象とする物体が存在すると決定される、請求項１５に記載の前記コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２０】
前記下限閾値が、各セグメントの前記画像データにおける前記強度値を平均化することによって決定され、前記上限閾値が、各セグメントの前記画像データにおける強度値の最も明るい３分の２を平均化することによって決定される、請求項１６に記載の前記コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２１】
前記対象とする物体の前記存在が決定された後に前記システム上での起動を開始する命令をさらに含む、請求項１５に記載の前記コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
概して、システムを自動化して効率を高める必要性が高まっている。例えば、自動化生物試料処理機器の発達は、試料のより速くてより効率的なハイスループット分析を可能にする。これらの種類のシステムは、以前のシステムよりも多くの試料をアッセイすることができる。したがって、様々なアッセイを受けた試料は、識別子でラベル付けまたはマーク付けされる。
【０００２】
以前は、システムまたは機器のオペレータが、試料の容器、ラック、またはアッセイチップ上の識別子を読み取ることにより、試料を手動で追跡及び検証しなければならない場合があった。この種の手動追跡及び検証は、かなりの労働力を必要とし、試料の誤追跡または間違った試験等のオペレータのエラー確率を高める。さらに、アッセイが所望されるより多くの試料は、かなりの時間を必要とし、厄介でもある。他のシステムでは、システムは、消耗品がシステムに正しくロードされたことが確認されるまで起動を開始することができない場合がある。
【０００３】
他のより自動化されたシステムは、試験前に試料を追跡及び検証するために識別子をスキャンし得る。しかしながら、これらのシステムは、多くの場合、追加のコンポーネントを必要とする。さらに、識別子は、システムによって誤読されるか、読み取り不能であり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
システム内の対象とする物体の存在を検出するためのコンピュータ実装方法が提供される。本方法は、識別子を含む第１の対象とする物体を画像化することであって、画像化が第１の組の画像データを生成する、画像化することと、所定の位置に基づいて識別子を含む画像データの一部を決定することと、を含む。本方法は、識別子を含む画像データの一部を少なくとも２つのセグメントに分割することと、これらの２つの識別子に基づいて第１の対象とする物体を識別することと、をさらに含む。次に、対象とする物体の存在は、各セグメント内の強度値が閾値を上回るかを決定することによって決定される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本明細書に記載の様々な実施形態に従う、複数の反応部位を含むチップを図解する。
【図２】本教示の実施形態が実装され得るコンピュータシステムを図解するブロック図である。
【図３】本教示の実施形態が実装され得る例示の機器を図解するブロック図である。
【図４】本明細書に記載の様々な実施形態に従う、画像化するための例示の光学システムを図解する。
【図５】本明細書に記載の様々な実施形態に従う、システム内の消耗品の存在を検出するための方法の流れ図を図解する。
【図６】本明細書に記載の様々な実施形態に従う、識別子を図解する。
【図７】本明細書に記載の様々な実施形態に従う、識別子画像のいくつかのセグメントへの分割を図解する。
【図８】本明細書に記載の様々な実施形態に従う、あるセグメントにわたる強度プロットを図解する。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明のより完全な理解を提供するために、以下の説明は、特定の形状、パラメータ、実施例等の多くの具体的な詳細を記載する。しかしながら、かかる記述が本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、例示の実施形態のより良い説明を提供することを意図するものであることを理解されたい。
【０００７】
ラベル付けされた消耗材料の検出は、光学読取機から取得された画像データに対するアルゴリズムを用いて達成され、かかる材料が存在するかの迅速かつ精度の高い表示をもたらす。その好ましい実施形態において、該消耗品のより厳密な分析及び識別は、存在が確認された後にその画像データ上でのみ実施され、その時点で、さらなる画像取得及び分析がその消耗品上で実施される。
【０００８】
光学読取機（「機器」）は、消耗製品（「チップ」）内の化学反応を分析するために使用される。各チップは一意的にラベル付けされ、該機器のオペレータに、分析操作の結果を元の消耗品のアイデンティティと一致させる手段を提供することを意図する。
【０００９】
この機器は、チップが挿入される機械トレイ、照明光源（「光」）、及びチップ表面の画像をキャプチャするための二次元光学検出器（「カメラ」）を特色とする。さらに、埋め込みグラフィカルユーザインターフェース（ｅＧＵＩ）は、以下のものを提示する。
・トレイ内の消耗品の存在／不在状態
・該消耗品のアイデンティティ
・存在すると見なさせる場合、消耗品の画像取得及び一次分析の開始の制御
【００１０】
上述のように、システムが処理しなければならない項目の数が増加するにつれて、より自動化されたシステムが所望される。さらに、例えば、互換性についてのより正確かつ効率的な識別、追跡、検証、安全保障、及び照合も所望される。したがって、試料及びアッセイは、多くの場合、機械可読識別子でラベル付けされる。識別子の例は、例えば、英数字、ＱＲコード（登録商標）、ＲＦＩＤ識別子、またはバーコードであり得る。
【００１１】
本出願は、システム内の消耗品の存在を決定するための識別子の利用に関する。システム内の消耗品の存在の検出は、消耗品が正しくロードされていることも示し得る。消耗品の存在を検出した後、本システムは、起動を開始し得るか、またはユーザが起動を開始することを許可し得る。
【００１２】
本明細書に記載の方法及びシステムが、様々な種類のシステム、機器、及び機械に実装され得ることを理解されたい。例えば、様々な実施形態は、複数の試料上でポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を実施する機器内に実装され得る。
【００１３】
本明細書に記載の実施形態に従って、１つまたは複数の反応部位内に１つまたは複数の試料を含む消耗品は、少なくとも１つの識別子でマーク付けされ得る。
【００１４】
様々な実施形態において、本明細書に記載のデバイス、機器、システム、及び方法を使用して、１つ以上の種類の対象とする生物学的成分を検出することができる。これらの対象とする生物学的成分は、ＤＮＡ配列（無細胞ＤＮＡを含む）、ＲＮＡ配列、遺伝子、オリゴヌクレオチド、分子、タンパク質、バイオマーカー、細胞（例えば、循環腫瘍細胞）、または任意の他の好適な標的生体分子を含むが、これらに限定されない任意の好適な生物学的標的であり得る。
【００１５】
様々な実施形態において、かかる生物学的成分は、胎児診断、多重ｄＰＣＲ、ウイルス検出及び定量化標準、遺伝子型決定、配列決定検証、変異検出、遺伝子組み換え生物の検出、希少対立遺伝子の検出、及びコピー数多型等の用途において、様々なＰＣＲ、ｑＰＣＲ、及び／またはｄＰＣＲの方法及びシステムとともに使用され得る。本開示の実施形態は、概して、多数の小体積試料の生物学的反応を監視または測定するためのデバイス、機器、システム、及び方法を対象とする。本明細書で使用されるとき、試料は、例えば、試料体積または反応体積と称されえる。
【００１６】
一般に多数の試料が処理される定量的ポリメラーゼ連鎖反応（ｑＰＣＲ）に適用可能であるが、任意の好適なＰＣＲ法が本明細書に記載の様々な実施形態に従って使用され得ることを理解されたい。好適なＰＣＲ法には、例えば、デジタルＰＣＲ、対立遺伝子特異的ＰＣＲ、非対称ＰＣＲ、ライゲーション媒介ＰＣＲ、多重ＰＣＲ、ネステッドＰＣＲ、ｑＰＣＲ、ゲノムウォーキング、及びブリッジＰＣＲが含まれるが、これらに限定されない。
【００１７】
以下に記載されるように、本明細書に記載の様々な実施形態に従って、反応部位には、例えば、貫通孔、ウェル、窪み、スポット、空洞、試料保持領域、及び反応チャンバが含まれ得るが、これらに限定されない。
【００１８】
さらに、本明細書で使用されるとき、熱サイクリングは、例えば、熱サイクラー、等温増幅、熱対流、赤外線媒介熱サイクリング、またはヘリカーゼ依存増幅の使用を含み得る。いくつかの実施形態において、チップは、内蔵型加熱素子と統合され得る。様々な実施形態において、チップは、半導体と統合され得る。
【００１９】
様々な実施形態に従って、標的の検出は、例えば、単独または組み合わせで、蛍光検出、陽イオンもしくは陰イオンの検出、ｐＨ検出、電圧検出、または電流検出であり得るが、これらに限定されない。
【００２０】
本明細書に記載の様々な実施形態は、デジタルＰＣＲ（ｄＰＣＲ）に特に適している。デジタルＰＣＲにおいて、比較的少数の標的ポリヌクレオチドまたはヌクレオチド配列を含有する溶液は、各試料が、一般に、標的ヌクレオチド配列を有する分子を１つ含むか、または標的ヌクレオチド配列を有する分子を全く含まないかのいずれかであるように、多数の小試験試料に細分され得る。試料が、ＰＣＲプロトコル、手順、または実験において、後に熱サイクルされるとき、標的ヌクレオチド配列を含む試料は増幅されて正の検出信号を生成する一方で、標的ヌクレオチド配列を含まない試料は増幅されず、検出信号を生成しない。ポアソン統計を用いて、元の溶液中の標的ヌクレオチド配列の数を正の検出信号を生成する試料の数と相関させることができる。
【００２１】
消耗品
様々な実施形態において、消耗品は、複数の試料を受容するように構成された複数の試料領域、または反応部位を有し得る。試料保持器のいくつかの例には、多ウェルプレート、例えば、マイクロタイター９６ウェルプレート、３８４ウェルプレート、マイクロカード、貫通孔アレイ、またはガラスもしくはプラスチックスライド等の実質的に平面の保持器が挙げられ得るが、これらに限定されない。試料保持器の様々な実施形態における反応部位は、試料保持器消耗品の表面上に形成された規則的または不規則的なアレイでパターン化された凹部、窪み、隆起部、及びそれらの組み合わせが含まれ得る。
【００２２】
本教示の様々な実施形態に従って、各反応部位は、約１．３ナノリットルの体積を有し得る。あるいは、各反応部位の体積は、１．３ナノリットル未満であり得る。これは、例えば、反応部位１０４の直径及び／または試料保持器の厚さを減少させることによって達成され得る。例えば、各反応部位１０４は、１ナノリットル以下、１００ピコリットル以下、３０ピコリットル以下、または１０ピコリットル以下の体積を有し得る。他の実施形態では、反応部位１０４のうちのいくつかまたはすべての体積は、１〜２０ナノリットルの範囲である。
【００２３】
いくつかの実施形態において、反応部位は、貫通孔である。これらの例において、各貫通孔は、約１．３ナノリットルの体積を有する。あるいは、各貫通孔の体積は、１．３ナノリットル未満であり得る。これは、例えば、貫通孔の直径及び／または試料保持器消耗品の厚さを減少させることによって達成され得る。例えば、各貫通孔は、１ナノリットル以下、１００ピコリットル以下、３０ピコリットル以下、または１０ピコリットル以下の体積を有し得る。他の実施形態では、貫通孔のうちのいくつかまたはすべての体積は、１〜２０ナノリットルの範囲である。
【００２４】
様々な実施形態において、反応部位１０４の密度は、少なくとも１００反応部位／平方ミリメートルであり得る。他の実施形態では、より高い密度の反応部位も可能である。例えば、チップ１００内の反応部位１０４の密度は、１５０反応部位／平方ミリメートル以上、２００反応部位／平方ミリメートル以上、５００反応部位／平方ミリメートル以上、１，０００反応部位／平方ミリメートル以上、１０，０００反応部位／平方ミリメートル以上であり得る。
【００２５】
いくつかの実施形態において、反応部位は、貫通孔である。したがって、試料保持器消耗品内の貫通孔の密度は、１５０貫通孔／平方ミリメートル以上、２００貫通孔／平方ミリメートル以上、５００貫通孔／平方ミリメートル以上、１，０００貫通孔／平方ミリメートル以上、１０，０００貫通孔／平方ミリメートル以上であり得る。
【００２６】
図１を参照して、本発明のある特定の実施形態において、消耗品、物品、チップ、デバイス、基板、スライド、またはプレート１００は、基板１０２内に位置する複数の貫通孔、反応領域、または反応部位１０４を含有する基板１０２を備える。ある特定の実施形態において、消耗品１００は、物品を備え得る。さらにまたはあるいは、消耗品１００は、マイクロ流体デバイスを備え得、これは、例えば、試薬及び／または試験溶液を反応部位１０４に移すための複数のチャネルまたは経路をさらに含み得る。他の実施形態では、反応部位１０４は、複数の液滴またはビーズを含み、消耗品１００は、液滴またはビーズ１０４のうちのいくつかまたはすべてを含有する１つ以上のチャンバ及び／またはチャネルを備え得る。かかる実施形態において、液滴またはビーズ１０４は、液滴またはビーズ１０４のうちのいくつかまたはすべてが少なくとも１つのポリヌクレオチド配列またはヌクレオチド配列の１つ以上の標的を含有するエマルジョンを形成し得る。反応部位１０４がビーズである場合、これらのビームは、添付の光学シグネチャまたはラベルを任意に含み得る。液滴またはビーム１０４は、例えば本発明の実施形態に従う画像化システムを使用して、１つずつ、あるいは１つ以上の液滴またはビーズ１０４を含有する群でのいずれかで、検査、監視、または測定され得る。
【００２７】
反応部位１０４は、基板１０２内に形成された貫通孔、ウェル、もしくは窪み、表面１１０上に分布された溶液のスポット、または他の種類の反応チャンバもしくは形式内に位置する反応体積、例えば、マイクロ流体システムの試験部位もしくは体積、または小さいビーズもしくは球体内もしくは上に位置する試料もしくは溶液を含み得る。
【００２８】
反応部位１０４は、対象とする生物学的成分を含有する液体または試料のそれぞれの量を引き込む毛細管作用によって十分な表面張力を提供するように構成され得る。消耗品１００は、本明細書に完全に記載されるかのように参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第６，３０６，５７８号、同第７，３３２，２７１号、同第７，６０４，９８３号、同第７，６８２５，６５号、同第６，３８７，３３１号、または同第６，８９３，８７７号のうちのいずれかに開示される一般形態または構成を有し得る。基板１０２は、平らなプレートであり得るか、または特定の適用、アッセイ、もしくは実験に好適な任意の形態を含み得る。基板１０２は、金属、ガラス、セラミック、シリコン等を含むが、これらに限定されない製造技術分野で既知の様々な材料のうちのいずれかを含み得る。さらにまたはあるいは、基板１０２は、アクリル、スチレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、及びポリプロピレン材料等のポリマー材料を含み得る。基板１０２及び反応部位１０４は、機械加工、射出成形、熱エンボス加工、レーザー穴あけ、フォトリソグラフィー等のうちの１つ以上によって形成され得る。
【００２９】
ある特定の実施形態において、表面１１０は、例えば、本明細書に完全に記載されるかのように参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２００６／００５７２０９号または同第２００６／０１０５４５３号に記載の疎水性材料を含み得る。かかる実施形態において、反応部位１０４は、水または他の液体溶液を引き付ける親水性材料を含み得る。かかる親水性領域のアレイは、疎水性表面上に親水性島（ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ  ｉｓｌａｎｄ）を含み得、堆積、プラズマ、マスキング法、転写、スクリーン印刷、スポッティング等を含むが、これらに限定されない様々な微細加工技術のうちのいずれかを用いて、基板１０２上または内に形成され得る。
【００３０】
消耗品１００は、識別子１１８も含み得る。この例において、識別子１１８は、英数字配列である。しかしながら、識別子が本明細書に記載の様々な実施形態に従う別の種類の記号または文字であり得ることを理解されたい。識別子１１８は、例えば、バーコード、ＱＲコード（登録商標）、記号、数字配列、ＲＦＩＤ識別子、または英字配列であり得る。さらに、識別子１１８が消耗品１００の右下隅に示されているが、識別子１１８は、位置が知られており、かつ本明細書に記載の様々な実施形態に従うシステムのメモリに記憶される限り、消耗品上の任意の位置に位置し得る。
【００３１】
コンピュータ実装システム
本明細書に記載の実施形態に従う識別子の検出及び処理方法は、コンピュータシステムに実装され得る。
【００３２】
当業者であれば、様々な実施形態の動作が、必要に応じて、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせを使用して実施され得ることを理解するであろう。例えば、いくつかのプロセスは、ソフトウェア、ファームウェア、または配線論理の制御下でプロセッサまたは他のデジタル回路を使用して実行され得る（本明細書における「論理」という用語は、列挙された機能を実行する当業者によって理解されるように、固定ハードウェア、プログラマブル論理、及び／またはそれらの適切な組み合わせを指す）。ソフトウェア及びファームウェアは、非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶される。いくつかの他のプロセスは、当業者に周知であるように、アナログ回路を使用して実施され得る。さらに、メモリまたは他の記憶装置、ならびに通信コンポーネントが、本発明の実施形態に用いられ得る。
【００３３】
図２は、様々な実施形態に従う、処理機能を実行するために用いられ得るコンピュータシステム２００を図解するブロック図である。実験を実施するための機器は、例示のコンピューティングシステム２００に接続され得る。様々な実施形態に従って、利用され得る機器は、図２の熱サイクラーシステム２００または図３の熱サイクラーシステム３００が利用され得る。コンピューティングシステム２００は、プロセッサ２０４等の１つ以上のプロセッサを含み得る。プロセッサ２０４は、例えば、マイクロプロセッサ、コントローラ、または他の制御論理等の汎用または専用処理エンジンを使用して実装され得る。この例において、プロセッサ２０４は、バス２０２または他の通信媒体に接続される。
【００３４】
さらに、図２のコンピューティングシステム２００が、ラックマウント式コンピュータ、メインフレーム、スーパーコンピュータ、サーバ、クライアント、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯用コンピューティングデバイス（例えば、ＰＤＡ、携帯電話、スマートフォン、パームトップ等）、クラスタグリッド、ネットブック、埋め込みシステム、または所与の用途もしくは環境に望ましいかまたは適切であり得る任意の他の種類の専用もしくは汎用コンピューティングデバイス等のいくつかの形態のうちのいずれかに具現され得ることを理解されたい。さらに、コンピューティングシステム２００は、クライアント／サーバ環境及び１つ以上のデータベースサーバを含む従来のネットワークシステム、またはＬＩＳ／ＬＩＭＳンフラストラクチャとの統合を含み得る。ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含み、かつ無線及び／または有線コンポーネントを含むいくつかの従来のネットワークシステムが当技術分野で既知である。さらに、クライアント／サーバ環境、データベースサーバ、及びネットワークは、当技術分野において十分に立証されている。本明細書に記載の様々な実施形態に従って、コンピューティングシステム２００は、分散型ネットワーク内の１つ以上のサーバに接続するように構成され得る。コンピューティングシステム２００は、分散型ネットワークから情報または更新を受信し得る。コンピューティングシステム２００は、分散型ネットワークに接続された他のクライアントによってアクセスされ得る分散型ネットワーク内に記憶される情報も送信し得る。
【００３５】
コンピューティングシステム２００は、情報を通信するためのバス２０２または他の通信機構、及び情報を処理するためのバス２０２に連結されたプロセッサ２０４を含み得る。
【００３６】
コンピューティングシステム２００は、メモリ２０６も含み、これは、プロセッサ２０４によって実行される命令を記憶するためにバス２０２に連結されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他のダイナミックメモリであり得る。メモリ２０６は、プロセッサ２０４によって実行される命令の実行中に一時変数または他の中間情報を記憶するためにも使用され得る。コンピューティングシステム２００は、プロセッサ２０４の静的情報及び命令を記憶するためにバス２０２に連結された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２０８または他の静的記憶デバイスをさらに含む。
【００３７】
コンピューティングシステム２００は、情報及び命令を記憶するためにバス２０２に提供及び連結された磁気ディスク、光ディスク、またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の記憶デバイス２１０も含み得る。記憶デバイス２１０は、メディアドライブ及びリムーバブル記憶装置インターフェースを含み得る。メディアドライブは、ハードディスクドライブ、フロッピー（登録商標）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もしくはＤＶＤドライブ（ＲもしくはＲＷ）、フラッシュドライブ、または他のリムーバブルもしくは固定メディアドライブ等の固定またはリムーバブル記憶媒体をサポートするドライブまたは他の機構を含み得る。これらの例が示すように、記憶媒体は、特定のコンピュータソフトウェア、命令、またはデータが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体を含み得る。
【００３８】
代替の実施形態において、記憶デバイス２１０は、コンピュータプログラムまたは他の命令もしくはデータをコンピューティングシステム２００にロードさせる他の同様の手段を含み得る。かかる手段は、例えば、プログラムカートリッジ及びカートリッジインターフェース、リムーバブルメモリ（例えば、フラッシュメモリまたは他のリムーバブルメモリモジュール）及びメモリスロット等のリムーバブル記憶装置及びインターフェース、ならびにソフトウェア及びデータを記憶デバイス２１０からコンピューティングシステム２００に転送させる他のリムーバブル記憶装置及びインターフェースを含み得る。
【００３９】
コンピューティングシステム２００は、通信インターフェース２１８も含み得る。通信インターフェース２１８を用いて、ソフトウェア及びデータをコンピューティングシステム２００と外部デバイスとの間で転送させることができる。通信インターフェース２１８の例には、モデム、ネットワークインターフェース（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）または他のＮＩＣカード等）、通信ポート（例えば、ＵＳＢポート、ＲＳ−２３２Ｃシリアルポート等）、ＰＣＭＣＩＡスロット及びカード、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等が挙げられ得る。通信インターフェース２１８を介して転送されたソフトウェア及びデータは、通信インターフェース２１８が受信することのできる電子信号、電磁信号、光信号、または他の信号であり得る信号の形態である。これらの信号は、無線媒体、ワイヤまたはケーブル、光ファイバー、または他の通信媒体等のチャネルを介して通信インターフェース２１８によって転送及び受信され得る。チャネルのいくつかの例には、電話回線、携帯電話リンク、ＲＦリンク、ネットワークインターフェース、ローカルまたは広域ネットワーク、及び他の通信チャネルが挙げられる。
【００４０】
コンピューティングシステム２００は、コンピュータユーザに情報を表示するために、バス２０２を介して陰極線管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のディスプレイ２１２に連結され得る。英数字及び他のキーを含む入力デバイス２１４は、プロセッサ２０４に情報及びコマンド選択を通信するためにバス２０２に連結される。入力デバイスは、タッチスクリーン入力能力とともに構成されたＬＣＤディスプレイ等のディスプレイでもあり得る。別の種類のユーザ入力デバイスは、プロセッサ２０４に方向情報及びコマンド選択を通信し、かつディスプレイ２１２上のカーソル移動を制御するためのマウス、トラックボール、またはカーソル方向キー等のカーソル制御装置２１６である。この入力デバイスは、典型的には、デバイスに平面での位置を特定させる、２つの軸、すなわち、第１の軸（例えば、ｘ）及び第２の軸（例えば、ｙ）の２自由度を有する。コンピューティングシステム２００は、データ処理を提供し、かかるデータに信頼度を提供する。本教示の実施形態のある特定の実施態様と一致して、データ処理及び信頼値は、プロセッサ２０４がメモリ２０６に含まれる１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行することに応答して、コンピューティングシステム２００によって提供される。かかる命令は、記憶デバイス２１０等の別のコンピュータ可読媒体からメモリ２０６に読み込まれ得る。メモリ２０６に含まれる命令のシーケンスの実行は、プロセッサ２０４に本明細書に記載のプロセス状態を実施させる。あるいは、配線回路をソフトウェア命令の代わりに使用するか、またはそれと組み合わせて使用して、本教示の実施形態を実装することができる。したがって、本教示の実施形態の実施態様は、ハードウェア回路及びソフトウェアのいずれの特定の組み合わせにも限定されない。
【００４１】
本明細書で使用されるとき、「コンピュータ可読媒体」及び「コンピュータプログラム製品」という用語は、一般に、１つ以上のシーケンスまたは１つ以上の命令を実行するためにプロセッサ２０４に提供することに関与する任意の媒体を指す。かかる命令は、一般に、「コンピュータプログラムコード」（コンピュータプログラムまたは他のグループ分けの形態でグループ化され得る）と称され、実行されると、コンピューティングシステム２００が本発明の実施形態の特徴または機能を実施することを可能にする。これら及び他の形態の非一時的なコンピュータ可読媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、及び伝送媒体を含むが、これらに限定されない多くの形態をとり得る。不揮発性媒体には、例えば、ソリッドステートディスク、光ディスク、または磁気ディスク、例えば、記憶デバイス２１０が含まれる。揮発性媒体には、メモリ２０６等のダイナミックメモリが含まれる。伝送媒体には、バス２０２を備えるワイヤを含む、同軸ケーブル、銅線、及び光ファイバーが含まれる。
【００４２】
一般的な形態のコンピュータ可読媒体には、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、または任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、任意の他の光媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する任意の他の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、及びＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、以下に記載される搬送波、またはコンピュータが読み取ることのできる任意の他の媒体形態が含まれる。
【００４３】
様々な形態のコンピュータ可読媒体は、１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行するためにプロセッサ２０４に搬送することに関与し得る。例えば、それらの命令は、最初に遠隔コンピュータの磁気ディスク上に搬送され得る。遠隔コンピュータは、命令をそのダイナミックメモリにロードし、モデムを使用して電話回線を介して命令を送信することができる。コンピューティングシステム２００にローカルなモデムは、電話回線上でデータを受信し、赤外線トランスミッタを使用して変換データを赤外線信号に変換することができる。バス２０２に連結された赤外線検出器は、赤外線信号中に搬送されたデータを受信し、データをバス２０２に配置することができる。バス２０２は、データをメモリ２０６に搬送し、プロセッサ２０４は、そこから命令を取り出して実行する。メモリ２０６によって受信された命令は、プロセッサ２０４による実行の前または後のいずれかの時点で記憶デバイス２１０に記憶され得る。
【００４４】
明確にするために、上記の説明が異なる機能ユニット及びプロセッサを参照して本発明の実施形態を説明してきたことが理解される。しかしながら、異なる機能ユニット間、プロセッサ間、またはドメイン間の機能性の任意の好適な機能分散が本発明を損なうことなく使用され得ることは明らかであろう。例えば、別個のプロセッサまたはコントローラによって実施されるように示される機能は、同一のプロセッサまたはコントローラによって実施され得る。したがって、特定の機能ユニットへの言及は、厳密な論理的または物理的構造または編成を示すのではなく、記載される機能を提供するための好適な手段への言及としてのみ見なされるべきである。
【００４５】
ＰＣＲ機器
上述のように、様々な実施形態に限定されない実施形態に従って利用され得る機器は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）機器である。図３は、本教示の実施形態が実装され得るＰＣＲ機器３００を図解するブロック図である。ＰＣＲ機器３００は、消耗品（図示せず）内に含まれる複数の試料３１２上に設置される加熱カバー３１０を含み得る。様々な実施形態において、消耗品は、得る。複数の試料領域を有するガラスまたはプラスチックスライドであり得、これらの試料領域は、試料領域と加熱カバー３１０との間にカバーを有する。消耗品のいくつかの例には、多ウェルプレート、例えば、標準マイクロタイター９６ウェルプレート、３８４ウェルプレート、またはマイクロカード、またはガラスもしくはプラスチックスライド等の実質的に平面の支持体が挙げられ得るが、これらに限定されない。消耗品の様々な実施形態における反応部位は、消耗品の表面上に形成された規則的または不規則的なアレイでパターン化された凹部、窪み、隆起部、及びそれらの組み合わせを含み得る。ＰＣＲ機器の様々な実施形態には、試料ブロック３１４、加熱及び冷却素子３１６、熱交換器３１８、制御システム３２０、ならびにユーザインターフェース３２２が含まれる。本教示に従う熱ブロックアセンブリの様々な実施形態は、図３のＰＣＲ機器３００のコンポーネント３１４〜３１８を備える。
【００４６】
リアルタイムＰＣＲ機器３００は、光学システム３２４を有する。図３において、光学システム３２４は、消耗品内の試料３１２から電磁エネルギーを受信するための電磁エネルギーを放出する照明光源（図示せず）、光センサ、検出器、またはイメージャ（図示せず）、及び各ＤＮＡ試料からイメージャに電磁エネルギーを誘導するために使用される光学素子３４０を有し得る。図３のＰＣＲ機器３００の実施形態及び図３のリアルタイムＰＣＲ機器３００について、制御システム３２０を使用して、検出システム、加熱カバー、及び熱ブロックアセンブリの機能を制御することができる。制御システム３２０は、図３のＰＣＲ機器３００及び図３のリアルタイムＰＣＲ機器３００のユーザインターフェース３２２を介してエンドユーザによってアクセス可能であり得る。また、図２に示されるコンピュータシステム２００は、図３のＰＣＲ機器の機能の制御、ならびにユーザインターフェース機能を提供する役割を果たし得る。さらに、図２のコンピュータシステム２００は、データ処理、表示、及び報告準備機能を提供し得る。すべてのかかる機器制御機能は、ＰＣＲ機器のローカル専用であり得るか、または図２のコンピュータシステム２００は、後により詳細に論じられるように、制御、分析、及び報告機能の一部またはすべての遠隔制御を提供し得る。
【００４７】
本教示の様々な実施態様の以下の説明は、図解及び説明目的のために提示されている。これは、包括的ではなく、本教示を開示される正確な形態に限定するものでもない。修正及び変形が上記の教示に照らして可能であるか、または本教示の実践から得られ得る。さらに、記載される実施態様はソフトウェアを含むが、本教示は、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせとして、またはハードウェアのみに実装され得る。本教示は、オブジェクト指向プログラミングシステム及び非オブジェクト指向プログラミングシステムの両方とともに実装され得る。
【００４８】
画像化のための光学システム
図４は、本明細書に記載の実施形態に従う画像化のために使用され得る例示の光学システム４００を示す。光学システム４００が例示の光学システムであることを理解されたく、当業者であれば、他の光学システムを使用して対象とする物体を画像化することができることを理解する。様々な実施形態に従って、対象とする物体は、本明細書に記載の消耗品であり得る。カメラ４０４内に含まれる光センサ４０２は、例えば、対象とする物体４１０を画像化し得る。対象とする物体は、例えば、アッセイ用の試料を含むアレイチップ、複数のアレイチップ、または消耗品得る。光センサ４０２は、ＣＣＤセンサであり得、カメラ４０４は、ＣＣＤカメラであり得る。さらに、光センサは、カメラレンズ４０６を含む。
【００４９】
対象とする物体に応じて、発光フィルタ４０８は、様々な実施形態に従って対象とする物体４１０を画像化するために選択される。発光フィルタ４０８は、他の実施形態では、対象とする物体４０１から発光される画像蛍光発光に変化し得る。
【００５０】
光学システム４００は、対象とする物体４１０を画像化するために反射光源４１２を使用し得る。光源４１２からの光は、ビームスプリッタ４２０によって対象とする物体４１０に反射される前に、球体４１４、集束器／分散器４１６、及び励起フィルタ４１８を通してフィルタリングされ得る。光学システム４００は、フィールドレンズ４２２も含み得る。
【００５１】
画像
様々な実施形態に従う本明細書に記載のシステムにロードされた消耗品の存在を検出する方法は、図５の例示の流れ図５００に図解される。
【００５２】
上述のように、図４に示される光学システム４００は、ステップ５０２において見られるように、対象とする物体を画像化し得る。対象とする物体は、チップ等の消耗品であり得る。上述のように、対象とする物体は、識別子１１８を含み得る。画像内の識別子１１８の予想される位置に基づいて、識別子の画像を含む画像データの部分は、ステップ５０４において見られるように決定され得る。言い換えれば、正しくロードされた消耗品がシステム内に存在する場合、予想される消耗品の寸法を認識して、識別子１１８は、ある特定の位置で画像内に存在すると予想される。識別子１１８の画像の一例が、図６に示される。
【００５３】
図５を再度参照して、ステップ５０６において、識別子１１８を含む画像部分６００は、さらなる分析のために複数のセグメントに分割される。画像を複数のセグメントに分割することによって、システムにおける存在を検出するのに必要とされる時間及びリソースが低減され得る。複数のセグメント７０２に分割された識別子１１８を含む画像部分が、図７に示される。図７に示される例において、画像部分６００は、８つのセグメント７０２に分割される。しかしながら、画像部分６００がわずか２つのセグメントに分割されてもよいことを理解されたい。
【００５４】
図５を再び参照して、ステップ５０８において、画像部分の少なくとも１つのセグメント内の強度値が閾値を上回る場合、消耗品の存在が決定される。様々な実施形態において、各セグメントの長さにわたる１つの画素列のみが分析される。少なくとも１つの画素列が強度閾値を上回る場合、識別子１１８が予想される画像部分に識別子が存在すると確定され得る。したがって、消耗品は、システムにロードされていると確定され得、システムは、システム上で起動されるプロセスを開始させ得る。
【００５５】
起動は、以下のワークフローを含み得る：
１．トレイが閉鎖した時点で、消耗品存在検出及びその後の消耗品識別のために画像が光学検出器からキャプチャされる。
２．消耗材料の存在が本明細書に記載の実施形態に従う方法を用いて迅速に確立される。
３．消耗品の存在を検出すると、消耗材料のアイデンティティを確立するためにより厳密な分析が、光学文字認識、バーコード分析、または同様のスキームを用いて実施される。
ａ．識別に成功した場合、結果として得られたアイデンティティが検証のために人間オペレータに提示される。
ｂ．識別に成功したかにかかわらず、人間オペレータは消耗品の画像取得及び一次分析を開始する。
【００５６】
本教示の様々な実施形態に従って、光学画像に基づいて機器内のラベル付けされた消耗材料の不在または存在を確立するための方法は、機器内のアクティブ画像化領域内に位置付けされた消耗品上で識別子を使用することを含む。消耗品は、その大部分またはすべてが画像化領域内に存在するように位置付けされる。識別子は、識別子が印刷される識別コード、例えば、人間が読み取り可能なテキストまたはバーコードを代表とする光学特性を含む。様々な実施形態に従って、検出器の色帯（光学波長）内のラベルバックグラウンド（「Ｂ」）から反射される信号と識別子（「Ｆ」）から反射される信号との間に最小レベルのコントラストが存在する。
【００５７】
いくつかの実施形態において、識別子は、一貫した配向を有する。一例において、英数字は、垂直配向にある。この方法は、ラベルの配向（「行」または「列」）に対応する小数（５〜１５個）の画像由来の等離間された一次元スライスの各々から強度値等の信号値を抽出することを含む。信号値の各リスト内で、２つの信号閾値が決定され、フォアグラウンド（識別子）をバックグラウンドと区別するために使用される。図８を参照して、下限閾値８０４は、名目上、リスト内の信号を平均化することによって決定される。上限閾値８０２は、名目上、リスト内の信号値の最も明るい３分の２を平均化することによって決定される。
【００５８】
リスト内の値にわたって繰り返して、フラグは、印刷されたテキストが検出されたかを示すデータのために含まれる。フラグは、信号が上限閾値８０２を上回ると設定され、下限閾値８０４を下回ると解除される。フラグがリスト内のある特定の数の連続信号値にわたって設定されたままである場合（フォントサイズまたは線幅及び光学検出器の解像度に応じて、名目上、２０〜８０画素）、「ピーク」カウントが１増分される。リストがある特定の数の「ピーク」を含む場合（ラベル内の文字数及び全体のラベル寸法に応じて、名目上、５または６）、消耗品が存在すると見なされる。取得された画像のすべてのスライスにわたって繰り返し、いずれのスライスも要求される数のピークを含まない場合、消耗材料が不在であると見なされる。
【００５９】
本発明がある特定の例示の実施形態、例、及び用途に関して説明されているが、本発明から逸脱することなく様々な修正及び変更がなされ得ることは当業者には明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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