(57)【要約】データの可視化をもたらすための方法が提供される。方法は、基板から検出されたデータの一部の表現をユーザに表示することを含む。方法はさらに、検出されたデータの一部についてデータ品質値を生成することと、検出されたデータの一部の表現とともに、検出されたデータの一部についてのデータ品質値の指標を表示することとを含む。方法はさらに、ユーザが品質値の閾値を選択することと、品質値の閾値を満たす検出されたデータの一部についてのデータ品質値の調整された指標を表示することとを含む。【選択図】  なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データの可視化をもたらすための方法であって、
基板から検出されたデータの一部の表現をユーザに表示すること、
前記検出されたデータの一部についてデータ品質値を生成すること、
前記検出されたデータの一部の前記表現とともに、前記検出されたデータの一部についてのデータ品質値の指標を表示すること、
前記ユーザが品質値の閾値を選択すること、および
前記品質値の閾値を満たす前記検出されたデータの一部についてのデータ品質値の調整された指標を表示すること、を含む、方法。
【請求項２】
前記データ品質値の指標は、色である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検出されたデータの一部についての前期データ品質値の指標は、ヒートマップ表示である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記検出されたデータの一部は、蛍光発光データである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記蛍光発光データは、前記基板上の複数の反応部位から検出される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の反応部位は、少なくとも２００００個の反応部位である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の反応部位は、少なくとも４００００個の反応部位である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
基板から検出されたデータの少なくとも２つの部分をユーザに表示することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記品質値の閾値を満たす前記検出されたデータの一部が、定量化計算に使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記定量化は、ポアソン最尤アルゴリズムに基づく、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記表現は、前記複数の反応部位の構成に対応して検出されるデータを表す、請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
前記検出されたデータについてのデータ品質値の指標とともに、発光の強度の第１のヒストグラムを表示することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ヒストグラムおよび前記品質値の指標とともに、発光の強度の第２のヒストグラムを表示することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
データの可視化をもたらすためのシステムであって、
プロセッサと、
基板から検出されたデータの一部の表現をユーザに表示するため、
前記検出されたデータの一部についてデータ品質値を生成するため、
前記検出されたデータの一部の前記表現とともに、前記検出されたデータの一部についてのデータ品質値の指標を表示するため、
前記ユーザが品質値の閾値を選択するため、および
前記品質値の閾値を満たす前記検出されたデータの一部についてのデータ品質値の調整された指標を表示するための命令が符号化されたメモリと、を備える、システム。
【請求項１５】
プロセッサによって実行可能な命令が符号化された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、
基板から検出されたデータの一部の表現をユーザに表示するため、
前記検出されたデータの一部についてデータ品質値を生成するため、
前記検出されたデータの一部の前記表現とともに、前記検出されたデータの一部についてのデータ品質値の指標を表示するため、
前記ユーザが品質値の閾値を選択するため、および
前記品質値の閾値を満たす前記検出されたデータの一部についてのデータ品質値の調整された指標を表示するための命令を含む、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１６】
前記データ品質値の指標は、色である、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
前記検出されたデータの一部についての前期データ品質値の指標は、ヒートマップ表示である、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
前記検出されたデータの一部は、蛍光発光データである、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
前記蛍光発光データは、前記基板上の複数の反応部位から検出される、請求項１８に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
前記複数の反応部位は、少なくとも２００００個の反応部位である、請求項１９に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２１】
前記複数の反応部位は、少なくとも４００００個の反応部位である、請求項１９に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２２】
基板から検出されたデータの少なくとも２つの部分をユーザに表示することをさらに含む、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
複数の反応部位からの発光データの散布図をユーザに表示すること、
各データ点の分類を決定すること、
前記決定された分類を第２の分類に変更するためにデータ点の選択を受信すること、および
各分類内の多数のデータ点に基づいて結果を計算すること、を含む、方法。
【請求項２４】
前記散布図は、１つの蛍光種対第２の蛍光種を表示する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記分類は、陽性反応、陰性反応、ＦＡＭ、ＶＩＣ、ＦＡＭおよびＶＩＣ、増幅なし、空、ならびに不確定からなる群のうちの１つである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記第２の分類は、前記決定された分類とは異なる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記計算された結果は、標的分子のコピー数である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記計算された結果は、標的分子の濃度である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記計算された結果は、ポアソン最尤アルゴリズムに基づく、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
プロセッサによって実行可能な命令が符号化された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、
複数の反応部位からの発光データの散布図をユーザに表示すること、
各データ点の分類を決定すること、
前記決定された分類を第２の分類に変更するためにデータ点の選択を受信すること、および
各分類内の多数のデータ点に基づいて結果を計算することのためである、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３１】
前記散布図は、１つの蛍光種対第２の蛍光種を表示する、請求項３０に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３２】
前記分類は、陽性反応、陰性反応、ＦＡＭ、ＶＩＣ、ＦＡＭおよびＶＩＣ、増幅なし、空、ならびに不確定からなる群のうちの１つである、請求項３０に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３３】
前記第２の分類は、前記決定された分類とは異なる、請求項３０に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３４】
前記計算された結果は、標的分子のコピー数である、請求項３０に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３５】
前記計算された結果は、標的分子の濃度である、請求項３０に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３６】
前記計算された結果は、ポアソン最尤アルゴリズムに基づく、請求項３０に記載の非一時的な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】
生物学的および生化学的反応用のシステムは、そのような反応をリアルタイムで監視、測定、および／または分析するために使用されてきた。そのようなシステムは、シーケンシング、遺伝子型判定、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、および他の生化学的反応において、進行を監視するためおよび定量的データを提供するために一般的に使用される。
【０００２】
現在、試験または実験当たりより多くの反応を提供するという需要が高まっており、かつてないほど多くの反応を同時に実行することを可能にする機器が生み出されている。試験または実験における試料採取部位の数の増加により、かつてないほど少ない試料体積を提供するマイクロタイタープレートおよび他のサンプルフォーマットがもたらされた。さらに、デジタルＰＣＲ（ｄＰＣＲ）等の技術により、多数の試験試料の全てまたは大半にゼロ個または１個のいずれかの標的ヌクレオチド配列を含有するより少ない試料体積の需要が増加した。
【０００３】
デジタルＰＣＲは、希少な対立遺伝子の濃度を検出および定量化するため、核酸試料の絶対定量を提供するため、ならびに核酸濃度における小さい倍変化を測定するために使用することができる。一般的に、複製物の数を増加させると、ｄＰＣＲの結果の正確性および再現性が増加する。
【０００４】
ｄＰＣＲにおいて、比較的少数の標的ポリヌクレオチド配列またはヌクレオチド配列を含有する溶液は、各試料が、概して、標的ヌクレオチド配列の１つの分子を含有するか、または標的ヌクレオチド配列を全く含有しないかのいずれかとなるように、多数の少量の試験試料に分割することができる。ＰＣＲプロトコル、手順、または実験において、試料が後に熱サイクルにかけられる場合、標的ヌクレオチド配列を含有する試料は、増幅され、陽性検出信号を生成する一方で、標的ヌクレオチド配列を含有しない試料は、増幅されず、検出信号を生成しない。
【０００５】
さらなる分析のために、ｄＰＣＲ実験から収集されたデータのおびただしい数のデータ点をユーザに有用な様式で体系化および可視化することは、困難である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
例示的な一実施形態において、データの可視化をもたらすための方法が提供される。方法は、基板から検出されたデータの一部の表現をユーザに表示することを含む。方法はさらに、検出されたデータの一部についてデータ品質値を生成することと、検出されたデータの一部の表現とともに、検出されたデータの一部についてのデータ品質値の指標を表示することとを含む。方法はさらに、ユーザが品質値の閾値を選択することと、品質値の閾値を満たす検出されたデータの一部についてのデータ品質値の調整された指標を表示することとを含む。
【０００７】
別の例示的な実施形態において、生物学的分析の結果を計算するための方法が提供される。方法は、複数の反応部位からの発光データの散布図をユーザに表示することと、各データ点の分類を決定することとを含む。方法はさらに、決定された分類を第２の分類に変更するためにデータ点の選択を受信することを含む。方法は、各分類内の多数のデータ点に基づいて結果を計算することを含む。いくつかの実施形態において、結果は、標的分子の濃度である。種々の実施形態によれば、分類は、陽性反応、陰性反応、ＦＡＭ、ＶＩＣ、ＦＡＭおよびＶＩＣ、増幅なし、空、ならびに不確定を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本明細書に記載される種々の実施形態が実装され得る例示的な演算システムを示す。
【図２】本明細書に記載される種々の実施形態によるデータの可視化を示す。
【図３】本明細書に記載される種々の実施形態によるデータの可視化を示す。
【図４】本明細書に記載される種々の実施形態によるデータの可視化を示す。
【図５】本明細書に記載される種々の実施形態によるデータの可視化を示す。
【図６】本明細書に記載される種々の実施形態に従ってデータを可視化するために作成されたプロットを示す。
【図７】本明細書に記載される種々の実施形態に従ってデータを可視化するために作成されたプロットを示す。
【図８】本明細書に記載される実施形態に従って実験を体系化するためのツールを示す。
【図９】本明細書に記載される種々の実施形態による複数のデータ点からの蛍光値のヒストグラムを示す。
【図１０】本明細書に記載される種々の実施形態に従ってデータが収集され、可視化される反応部位を含むチップを示す。
【図１１】本明細書に記載される種々の実施形態に従ってデータを検討するためのツールを示す。
【図１２】本明細書に記載される種々の実施形態に従ってデータを調整および体系化するためのツールを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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、特定の構成、パラメータ、例等の数多くの具体的な詳細について記述する。しかしながら、そのような説明は、本発明の範囲に対する制約であることを意図するものではなく、例示的な実施形態のよりよ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。
【００１０】
当業者は、種々の実施形態の動作は、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装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、またはハードワイヤードロジックの制御下で、プロセッサまたは他のデジタル回路を使用して実行することができる。（本明細書における「ロジック」という用語は、記載される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、プログラム可能ロジック、および／またはそれらの適切な組み合わせを指す。）ソフトウェアおよびファームウェアは、コンピュータ可読媒体に格納することができる。当業者には周知であるように、アナログ回路を使用して他のいくつかのプロセスを実装することができる。さらに、メモリまたは他の記憶装置、および通信コンポーネントが、本発明の実施形態に利用されてもよい。
【００１１】
図１は、サーマルサイクラーシステム（図示せず）の実施形態が利用し得る、種々の実施形態に従って処理機能を実行するために利用され得るコンピュータシステム１００を示すブロック図である。演算システム１００は、プロセッサ１０４等の１つ以上のプロセッサを含むことができる。プロセッサ１０４は、例えば、マイクロプロセッサ、コントローラ、または他の制御ロジック等の汎用または専用の処理エンジンを使用して実装することができる。この例では、プロセッサ１０４は、バス１０２または他の通信媒体に接続される。
【００１２】
さらに、図１の演算システム１００は、ラックマウントコンピュータ、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、携帯用通信デバイス（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、組込みシステム等の多数の形態のうちのいずれか、または所与のアプリケーションもしくは環境に望ましいかもしくは適切であり得る任意の他の種類の専用もしくは汎用の計算デバイスにおいて具現化することができることを理解されたい。また、演算システム１００は、クライアント／サーバ環境および１つ以上のデータベースサーバ、またはＬＩＳ／ＬＩＭＳインフラストラクチャーとの統合を含む従来のネットワークシステムを含むことができる。ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む、またワイヤレスおよび／もしくは有線コンポーネントを含む、多数の従来のネットワークシステムが当該技術分野において既知である。また、クライアント／サーバ環境、データベースサーバ、およびネットワークは、当該技術分野において十分に立証されている。
【００１３】
演算システム１００は、バス１０２または情報を伝達するための他の通信機構、および情報を処理するためにバス１０２に連結されたプロセッサ１０４を含んでもよい。
【００１４】
演算システム１００はまた、プロセッサ１０４によって実行されるべき命令を格納するためにバス１０２に連結された、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的メモリであり得るメモリ１０６を含む。メモリ１０６はまた、プロセッサ１０４によって実行されるべき命令の実行中に一次変数または他の中間情報を格納するために使用されてもよい。演算システム１００はさらに、プロセッサ１０４への静的情報および命令を格納するために、バス１０２に連結された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１０８または他の静的記憶装置を含む。
【００１５】
演算システム１００はまた、情報および命令を格納するために提供され、バス１０２に連結された、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）等の記憶装置１１０を含んでもよい。記憶装置１１０は、メディアドライブおよび取り外し可能なストレージインターフェースを含んでもよい。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、または他の取外し可能なもしくは固定式のメディアドライブ等の、固定式または取外し可能な記憶媒体をサポートするためのドライブまたは他の機構を含んでもよい。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、またはデータが格納されたコンピュータ可読記憶媒体を含んでもよい。
【００１６】
代替の実施形態において、記憶装置１１０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演算システム１００にロードすることを可能にするための他の同様の手段を含んでもよい。そのような手段は、例えば、プログラムカートリッジおよびカートリッジインターフェース等の取り外し可能な記憶部およびインターフェース、取り外し可能なメモリ（例えば、フラッシュメモリまたは他の取り外し可能なメモリモジュール）およびメモリスロット、ならびに記憶装置１１０から演算システム１００にソフトウェアおよびデータを転送することを可能にする他の取り外し可能な記憶部およびインターフェースを含んでもよい。
【００１７】
演算システム１００はまた、通信インターフェース１１８も含むことができる。通信インターフェース１１８は、演算システム１００と外付けデバイスとの間でソフトウェアおよびデータを転送することを可能にするために使用することができる。通信インターフェース１１８の例は、モデム、ネットワークインターフェース（イーサネット（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スロットおよびカード、ブルートゥース等を含むことができる。通信インターフェース１１８を介して転送されるソフトウェアおよびデータは、通信インターフェース１１８によって受信可能な電子的、電磁的、光学的、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、ワイヤもしくはケーブル、光ファイバ、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１１８によって送信および受信される。チャネルのいくつかの例として、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、ローカルまたはワイドエリアネットワーク、および他の通信チャネルが挙げられる。
【００１８】
演算システム１００は、コンピュータのユーザに情報を表示するために、バス１０２を介して陰極線管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示部１１２に連結されてもよい。英数字および他のキーを含む入力デバイス１１４は、例えば、プロセッサ１０４に情報およびコマンド選択を伝達するために、バス１０２に連結される。入力デバイスはまた、タッチスクリーン入力機能を伴って構成されるＬＣＤディスプレイ等の表示部であってもよい。別の種類のユーザ入力デバイスは、プロセッサ１０４に方向情報およびコマンド選択を伝達するため、ならびに表示部１１２上でカーソルの動きを制御するための、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部１１６である。この入力デバイスは、典型的には、第１の軸（例えば、ｘ）および第２の軸（例えば、ｙ）の２つの軸において２つの自由度を有し、デバイスが平面内における位置を特定することを可能にする。演算システム１００は、データ処理を提供し、またそのようなデータに信頼のレベルを提供する。本教示の実施形態の特定の実装と一致して、データ処理および信頼値は、メモリ１０６に収容されている１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行するプロセッサ１０４に応答して、演算システム１００によって提供される。そのような命令は、記憶装置１１０等の別のコンピュータ可読媒体からメモリ１０６に読み込むことができる。メモリ１０６に収容された命令のシーケンスの実行は、本明細書に記載されるプロセス状態をプロセッサ１０４に実施させる。代替として、本教示の実施形態を実装するために、ソフトウェア命令の代わりに、またはソフトウェア命令と組み合わせて、ハードワイヤード回路が使用されてもよい。よって、本教示の実施形態の実装は、ハードウェア回路およびソフトウェアのいずれか特定の組み合わせに限定されない。
【００１９】
本明細書において使用される「コンピュータ可読媒体」および「コンピュータプログラム製品」という用語は、１つ以上のシーケンスまたは１つ以上の命令を実行のためにプロセッサ１０４に提供することに関与する任意の媒体を一般的に指す。そのような命令は、一般的に「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の形態にグループ分けされてもよい）と称され、実行されると、演算システム１００が本発明の実施形態の特徴または機能を実施できるようにする。これらおよび他の形態のコンピュータ可読媒体は、限定されないが、非揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む多くの形態をとることができる。非揮発性媒体は、例えば、ソリッドステート、光学または磁気ディスク、例えば、記憶装置１１０を含む。揮発性媒体は、メモリ１０６等の動的メモリを含む。伝送媒体は、バス１０２を含むワイヤを含む、同軸ケーブル、導線、および光ファイバを含む。
【００２０】
一般的な形態のコンピュータ可読媒体は、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、もしくは任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する他の物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、本明細書において後述される搬送波、またはコンピュータが読み取ることができる任意の他の媒体を含む。
【００２１】
種々の形態のコンピュータ可読媒体が、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ッサ１０４に搬送することに関与してもよい。例えば、命令は、最初に遠隔コンピュータの磁気ディスクに搬送されてもよい。遠隔コンピュータは、その動的メモリに命令をロードし、モデムを使用して、電話回線を通して命令を送信することができる。演算システム１００にローカルなモデムは、電話回線上でデータを受信し、赤外線送信機を使用してそのデータを赤外線信号に変換することができる。バス１０２に連結された赤外線検出機は、赤外線信号中に搬送されるデータを受信し、そのデータをバス１０２に配置することができる。バス１０２は、データをメモリ１０６に搬送し、そこからプロセッサ１０４が命令を読み出して実行する。メモリ１０６によって受信された命令は、プロセッサ１０４による実行の前または後のいずれかに、記憶装置１１０に任意選択的に格納されてもよい。
【００２２】
上記は、明確にする目的で、異なる機能ユニットおよびプロセッサに言及して本発明の実施形態を説明してきたことを理解されたい。しかしながら、本発明を損ねることなく、異なる機能ユニット、プロセッサ、またはドメイン間で、いずれの好適な機能配分が用いられてもよいことは明白であろう。例えば、別々のプロセッサまたはコントローラによって行われるべく示された機能は、同じプロセッサまたはコントローラによって行われてもよい。よって、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な構造または編成を示すのではなく、単に、記載される機能を提供するための好適な手段への言及であると見なされるべきである。
【００２３】
種々の実施形態において、本明細書に記載されるデバイス、機器、システム、および方法は、１つ以上の種類の該当する生体成分を検出するために使用されてもよい。これらの該当する生体成分は、限定されないが、ＤＮＡ配列（細胞フリー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、血中循環腫瘍細胞）、または任意の他の好適な標的生体分子を含む、任意の好適な生物学的標的であってもよい。
【００２４】
種々の実施形態において、そのような生体成分は、胎児診断、多重ｄＰＣＲ、ウイルス検出および定量化標準、遺伝子型決定、配列決定の検証、突然変異検出、遺伝子組換え生物の検出、稀少対立遺伝子の検出、およびコピー数多型等の用途において、種々のＰＣＲ、ｑＰＣＲ、および／またはｄＰＣＲの方法ならびにシステムとともに使用されてもよい。本開示の実施形態は、一般に、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、および方法を対象とする。本明細書において使用される場合、試料は、例えば、試料体積または反応体積と称されてもよい。
【００２５】
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、本明細書に記載される種々の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法は、限定されないが、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、およびブリッジＰＣＲを含む。
【００２６】
以下に記載されるように、本明細書に記載される種々の実施形態によれば、反応部位は、限定されないが、例えば、貫通孔、ウェル、窪み、スポット、空洞、試料保持領域、および反応チャンバを含んでもよい。
【００２７】
さらに、本明細書で使用される場合、熱サイクルは、例えば、サーマルサイクラ―、等温増幅、熱対流、赤外線媒介による熱サイクル、またはヘリカーゼ依存増幅を使用することを含んでもよい。いくつかの実施形態において、チップは、内蔵型加熱要素と統合されてもよい。種々の実施形態において、チップは、半導体と統合されてもよい。
【００２８】
種々の実施形態によれば、標的の検出は、限定されないが、例えば、単独でまたは組み合わせて、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ってもよい。
【００２９】
本明細書に記載される種々の実施形態は、特にデジタルＰＣＲ（ｄＰＣＲ）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配列またはヌクレオチド配列を含有する溶液は、各試料が、概して、標的ヌクレオチド配列の１つの分子を含有するか、または標的ヌクレオチド配列を全く含有しないかのいずれかとなるように、多数の少量の試験試料に分割することができる。ＰＣＲプロトコル、手順、または実験において、試料が後に熱サイクルにかけられる場合、標的ヌクレオチド配列を含有する試料は、増幅され、陽性検出信号を生成する一方で、標的ヌクレオチド配列を含有しない試料は、増幅されず、検出信号を生成しない。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、陽性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。
【００３０】
典型的なｄＰＣＲプロトコル、手順、または実験を行うために、最初の試料溶液を、単純かつ費用対効果の高い様式で、それぞれが数ナノリットル、１ナノリットルもしくはほぼ１ナノリットル、または１ナノリットル未満の体積を有する何万または何十万もの試験試料に分割できることが有利である。標的ヌクレオチド配列の数は非常に少ない場合があるため、そのような状況では、最初の溶液の全含有量が複数の反応部位に考慮され、含まれることも重要であり得る。
【００３１】
本書面に記載されるように、ユーザが、実験の質を評価するだけでなく、生体成分についての情報を判定することができるように、本明細書に記載される実施形態は、ユーザが利用し易くかつユーザに役立つ方法で実験からの結果を表示することにより、これらおよび他のｄＰＣＲ設計上の制約を解決する。
【００３２】
種々の実施形態において、本明細書に記載されるデバイス、機器、システム、および方法は、１つ以上の種類の該当する生体成分を検出するために使用されてもよい。これらの該当する生体成分は、限定されないが、ＤＮＡ配列、ＲＮＡ配列、遺伝子、オリゴヌクレオチド、または細胞（例えば、血中循環腫瘍細胞）を含んでもよい。種々の実施形態において、そのような生体成分は、胎児診断、多重ｄＰＣＲ、ウイルス検出および定量化標準、遺伝子型決定、配列決定の検証、突然変異検出、遺伝子組換え生物の検出、稀少対立遺伝子の検出、ならびにコピー数多型等の用途において、種々のＰＣＲ、ｑＰＣＲ、および／またはｄＰＣＲの方法ならびにシステムとともに使用されてもよい。図１０を参照すると、本教示の特定の実施形態において、チップ１００は、基板１００２および複数の反応部位を含む。チップ１０００はまた、例えば、物品、デバイス、アレイ、スライド、またはプラテンを指してもよい。
【００３３】
本開示の種々の実施形態によれば、反応部位は、限定されないが、例えば、基板１００２に位置する、ウェル、空洞、窪み、スポット、反応チャンバ、試料保持領域、または貫通孔であってもよい。反応部位は、ある試料を、基板上に位置する他の試料から隔離する任意の構造であり得る。基板１００２は、第１の表面１０１０と、対抗する第２の表面１０１２とを備える。
【００３４】
反応部位１００４は、処理または検査されるべき生物試料を含有するそれぞれの液体試料を保持するために、毛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る。
【００３５】
基板１００２は、平らな板であってもよいか、または特定の用途もしくは設計に適した任意の形態を含んでもよい。基板は、限定されないが、金属、ガラス、セラミック、シリコン材料等を含む、製造分野で既知の種々の材料のうちのいずれかを全部または一部含んでもよい。付加的にまたは代替的に、基板１００２は、アクリル、スチレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、およびポリプロピレン材料等のポリマー材料を含んでもよい。基板１００２および反応部位１００４は、機械加工、射出成形、熱エンボス加工、レーザ穴あけ、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てもよい。
【００３６】
図２は、種々のデータの可視化をユーザに示す表示部のためのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）２００を示す。ＧＵＩ２００は、チップ上で行われた実験からユーザにデータの可視化を提供し、そうすることでユーザはデータを閲覧することができる。本明細書に記載される種々の実施形態によれば、ユーザが、例えば、品質に基づいてさらなる分析のためにデータを同定する助けとなるように、ユーザに表示するための異なるデータの可視化がプロセッサによってもたらされてもよい。種々の実施形態によれば、データは、複数の反応部位の各々から検出された蛍光データを含む。ＧＵＩ２００は、ユーザがデータを閲覧したいと希望するチップをユーザが選択することを可能にし得る。ＧＵＩ２００は、少なくとも１つの実験からのデータを表示することができる。図２に示す例では、いくつかの異なるチップからのデータが、ユーザのためにＧＵＩ２００上に表示される。入手可能なチップデータが、ユーザが選択するようにメニュー２０２に表示されてもよい。ユーザが閲覧するチップを選択すると、種々の様式で対応するデータが表示され得、ユーザは、陽性反応および陰性反応を同定することができる。換言すると、反応部位の陽性反応（蛍光が検出された）は、ある色で表示され、反応部位の陰性反応（蛍光が検出されなかった）は、第２の色で表示される。
【００３７】
さらに、陽性および陰性反応、ならびに陽性および陰性反応の位置のユーザ閲覧表現は、データまたは実験のあらゆる誤差または異常をよりよく特定することが可能であり得る。例えば、チップのある部分における複数の反応部位への試料のロードが不十分であることは、チップのデータの可視化から明白となり得る。陽性および陰性反応を有効に閲覧することができる多数の反応部位がチップに存在するために、チップは複数の部分表示において可視化され得る。このようにして、ユーザは、閲覧しやすいように、より小さい部分で陽性および陰性反応の表示を閲覧することが可能であり得る。例えば、データ２０６の第一象限が、ユーザによって閲覧するために選択されてもよい。チップ２１０の他の３つの象限からのデータは、ユーザがそれらを選択した時に、閲覧するために入手可能であり得る。
【００３８】
例えば、図３は、チップの選択された部分の表現３０６を示す。この表現では、陽性および陰性反応部位が表示され得る。さらに、複数の蛍光色素に陽性を示す反応部位も表示され得る。表現３０６では、ＦＡＭおよびＶＩＣの両方に陽性を示す反応部位が表示されている。
【００３９】
本明細書に記載される種々の実施形態において、ユーザは、複数の反応部位からのデータの品質を閲覧することを望む場合もある。品質値は、所与の反応部位からのデータ値を信頼性のあるまたは正確なデータとして信用できる程度を測定するために使用することができる。図２を参照すると、ＧＵＩ２００において、検出された発光データのデータ品質を示すヒートマップ２０４をユーザのために作成することができ、ユーザは、データの品質が高いかまたは低い可能性がある場所を見ることができる。種々の実施形態において、データ品質は、例えば、検出された強度に基づき得る。データ品質はまた、データ品質が決定される反応部位の周辺の反応部位から検出されたデータの特徴を決定することにも基づき得る。例えば、特定の反応部位を取り囲む陽性反応部位が多数存在する場合、この実験環境でそのような高い密度の陽性反応を生じることは予想されていないため、特定の反応部位からのデータの品質は低いと決定することができる。これは、例えば、試料を反応部位にロードする時の、反応部位にわたる試料のブリッジングまたは誤差によるものであり得る。データ品質を決定する方法は、例えば、出願番号６１／８０３，０２８および６１／８２７，４８３（ＬＴ００８００  ＰＲＯおよびＬＴ００８００  ＰＲＯ  ２）に見出すことができる。
【００４０】
ユーザは、スライダー２０８を使用して閾値を選択することが可能であり得る。閾値は、ユーザが、所望の閾値を満たすかまたは超えるデータ点を選択することを可能にする。表示されるデータ点は、所望の品質閾値を満たすかまたは超える唯一の点であり得る。さらに、決定された品質に基づいて、さらなる分析のためにデータを選択することができる。また、選択された閾値に基づいて、散布図またはヒストグラム等の他のプロットが作成されてもよい。
【００４１】
図２に加えて、図３および４は、反応部位を含むチップのゾーンまたは部分、および関連するデータの品質値を閲覧するための種々の方法および表示部を示す。
【００４２】
図４は、反応部位の複数のデータ点のヒストグラムを示す。種々の実施形態によれば、ヒストグラム４０６および４０８は、チップからの発光データの品質値を決定することによって作成することができる。ヒストグラム４０６および４０８は、ユーザが特定の品質レベルの反応部位の頻度を可視化することを可能にする。このようにして、ユーザは、特定の品質値のデータ点の数に基づいて、ユーザが選択した品質値の閾値が設定するのに適しているかどうかを決定することが可能であり得る。
【００４３】
ヒストグラム４０６をユーザに表示することができる。ヒストグラム４０６上で、プロセッサによって決定される自動閾値を示すインジケータ４１０を表示することができる。さらに、ユーザは、インジケータ４１２を使用して手動で閾値を選択する能力も有し得る。ヒストグラム４０６を作成する際に使用されるデータ値は、前述のように品質値の閾値を設定することによって選択することができる。また、種々の実施形態によれば、蛍光値を品質値と比較することによってヒストグラムが作成されてもよい。
【００４４】
ヒストグラム４０６および４０８とともにヒートマップ４０４を表示することにより、ユーザは、品質値の閾値を変更することが、データおよび後の分析にどのような影響を及ぼすかを容易に決定することができる。
【００４５】
図５は、本明細書に記載される種々の実施形態による点密度図５０４を含むＧＵＩ５００を示す。点密度図５０４は、ある蛍光標識対別の蛍光標識の検出された蛍光値のプロットである。この例では、各反応部位ごとにＦＡＭ発光値がＶＩＣ発光値に対してプロットされている。このようにして、データ値の密度を可視化することができる。
【００４６】
さらに、ＧＵＩ５００は、散布図５０４で選択および表示されたデータ点に関するより多くの情報を示すデータ表５０２を含む。アッセイに付随するデータ値の数は、時には何百万と、非常に多い場合があるため、散布図は、データ点の一部のみを表示してもよい。散布図５０４中で選択されたデータ点に関連する詳細は、データ表５０２において閲覧可能であり得る。プロセッサは、完全な散布図を作成するためにデータのセット全体を使用してもよい。しかしながら、ＧＵＩ５００上に表示させるべく、ユーザによってデータの種々の部分が選択されてもよい。
【００４７】
他の実施形態において、密度図の代わりに平滑化散布図ビュー（図示せず）が作成されてもよい。
【００４８】
さらに、散布図５０４が、主軸ツールとして使用されてもよい。種々の実施形態によれば、主軸ツールは、ユーザが、１対以上の軸を散布図上に配置し、データとアラインするようにこれらの軸を回転させることを可能にする。
【００４９】
例えば、図６では、ユーザが、散布図６００の高密度領域内に３つの主軸を配置している。散布図６００はＦＡＭ対ＶＩＣの陽性反応コールを示す。３つの高密度領域６０２、６０４、および６０６が存在する。３つの高密度領域のそれぞれにおいて、主軸がＧＵＩ６００上に表示されている。主軸６０８は、高密度領域６０２に表示されている。主軸６１０は、高密度領域６０４に表示されている。主軸６１２は、高密度領域６１２に表示されている。点のクラスタの重心またはその付近に軸の起点が配置される。軸は、点のクラスタ（やや楕円形であると想定される）の主軸および副軸と並べられる。これらの軸は、点のサブセットメンバーシップをよりよく特定するためのガイドとして使用することができる。所与の軸に沿って点密度が標的レベルまで減少した時点を探すか、または各軸に沿ってデータの変動を計算し、重心からの標準偏差の指定された数値内に属する点を含む等の、単純なアルゴリズムを使用してクラスタメンバーシップを決定することができる。
【００５０】
別の実施形態において、クラスタ間に分割線を引く等の、クラスタメンバーシップを決定するためにガイドを配置するための他の方法が使用されてもよい。
【００５１】
図７は、コンテキスト情報とともに大量のデータを表現する別の様式を示す。プロット７０６は、複数のアッセイと、検出された発光データの比率の関連する範囲とを示す。データ表７０２はまた、プロット７０６に表示された複数の異なる試料／アッセイに関連する情報を示すこともできる。データ表７０２は、複数の様式でソートすることができる。この例では、プロット７０２上の各点が、データ表７０２の行である。さらに、種々の実施形態によれば、データ表７０２の行は、ツールボックス７０４を使用してユーザによって色分けされてもよく、プロット７０６の対応する点も識別しやすいように選択された色で標識される。ユーザは、特定のアッセイ／試料からのデータに対応するデータ表７０２内の行と色を関連付けるように、ツールボックス７０４から色を選択する。
【００５２】
図８は、ユーザが本明細書に記載される種々の実施形態に従って複数の反応を行った後に保存することができる種々の実験データを示すＧＵＩ８００を示す。次いで、ユーザは、実験に関連するデータを閲覧および分析するために、実験を選択することができる。例えば、実験の名称、使用されるチップ上のバーコード識別子、発光検出に使用されるリーダー、および実験が行われたデータ等の情報も表示することができる。
【００５３】
図９は、陽性反応対陰性反応を区別する際にユーザの助けとなるように蛍光発光値に基づいて作成することができるヒストグラムを示す。ユーザは、種々の実施形態に従って陽性対陰性としてデータ値を計算するための閾値を調整することができる。ＧＵＩ９００は、表示スクリーン上でユーザに表示される。ユーザは、ヒストグラムビューで蛍光発光データ値を可視化することができる。図９の例は、２つのピークである９０４および９０２を示す。ＧＵＩ９００は、ピーク９０２のより高い蛍光強度値でビニングされたデータ値を示す。ＧＵＩ９００はまた、ピーク９０４のより低い蛍光強度値でビニングされたデータ値も示す。ユーザは、スライダー９０６を用いて、プロセッサが陰性反応部位から陽性反応部位を区別するために使用する閾値を変更することが可能であり得る。この例では、スライダー９０６の左側の全てのデータ発光値が陰性反応部位としてプロセッサによって特定され、スライダー９０６の右側のデータ発光値が陽性反応部位として特定される。これらの値は、さらなるアッセイにおいて使用される。ユーザは、プロセッサが以前に同じ反応部位を陰性の反応部位として判定している場合、発光データ値のクラスタが、陽性反応部位として特定されるべきであることを認識する場合がある。そのため、ユーザは、ユーザによるさらなる分析に影響を及ぼし得る陽性／陰性の判定結果を調整するように、閾値を調整することができる。このようにして、ユーザは、データの目視検査からそれらの分析結果を向上させることができる。
【００５４】
図１１は、ユーザが、生物学的反応からのデータ結果に基づいて、分析用のデータを調整するために使用できるツールを示す。例えば、ユーザは、一連の反応に関するデータの品質が低い場合があることに気付き、実験の全体的な結果のために、低品質データを分析から除去したいと望む場合がある。低品質データは、例えば、混入、反応部位間の液体試料のブリッジング、または光学誤差によって起こり得る。ユーザは、種々の実施形態において、ユーザ制御部１１０４を用いてデータをフィルタするために品質値の閾値を調整することができる。ユーザは、ヒートマップ１１０６等のデータの可視化を用いて、チップ全体のデータの品質を可視化することが可能であり得る。ヒートマップ１１０６において、低品質であると判定されたデータは、より高い品質のデータとは異なる色として表示される。
【００５５】
ユーザはまた、サムネイル画像１１０２によってデータを可視化することもできる。サムネイル画像１１０２は、他のチップの生物学的反応からのデータ結果を示すことができる。このようにして、ユーザは、データの全体的な品質を判定するため、または特定の結果が実験の全体的な分析から除外されるべきかどうかを判定するために、データ結果を可視化することが可能であり得る。ユーザは、サムネイル１１０２を用いてビジュアルビューの間で切り替えることができるが、または図表形式のデータ結果を閲覧することができる。
【００５６】
図１２は、本教示の実施形態による別のデータの可視化ツールを示す。プロセッサは、所定の閾値または計算された閾値に基づいてデータを自動的に分類することができるが、ユーザは、例えば、経験またはパターン認識に基づいて、データが再分類されるべきであることを認識する場合がある。データの分類は、実験の全体的な結果に影響を及ぼし得るため、ユーザは、例えば、プロット１２０１上でデータ点を可視化した後で、特定のデータ点についてより正確な分類が存在すると考える場合、データの再分類を所望することができる。よって、ユーザは、例えば、ツール１２０４を使用して、特定のデータ点の分類を調整することができる。ツール１２０４を使用して、ユーザは、再分類したいと望む一群のデータ点を選択することができる。例えば、ユーザは、「稀少」と分類されたデータ点を「増幅なし」に再分類することができる。ユーザは、ツール１２０４を使用して点を選択し、データの分類を変更することができる。他の実施形態において、ユーザは、個々のデータ点をクリックしてその点の分類を調整することが可能であり得る。
【００５７】
図１２に示される例において、プロット１２０１は、クラスタ１２０８、クラスタ１２１０、クラスタ１２１２、およびクラスタ１２１４の４つの主なデータ点のクラスタを表示する。この例では、２つの異なる蛍光色素ＦＡＭおよびＶＩＣを使用して分子を同定した。クラスタ１２０８は、ＦＡＭ色素を含むと分類されたデータ点を表す。クラスタ１２１０は、増幅なしと分類されたデータ点を表す。クラスタ１２１２は、ＦＡＭおよびＶＩＣ色素の両方を有すると分類されたデータ点を表す。クラスタ１２１４は、ＶＩＣ色素を含むと分類されたデータ点を表す。プロット１２０１の目視検査時、ユーザは、主なクラスタ内にはないいくつかのデータ点が、プロセッサによって特定のカテゴリーに分類されていることに気付く場合がある。しかしながら、ユーザは、そのデータ点は別のカテゴリー内に分類されるべきであると判断する。例えば、ユーザは、ＦＡＭ色素を含むと分類されたいくつかのデータ点に気付くが、ユーザは、それらのデータ点はＦＡＭおよびＶＩＣ色素の両方を含むと分類されるべきであると考える場合がある。種々の実施形態によれば、ユーザは、これらのデータ点を選択し、分類を変更することができる。種々の実施形態によれば、分類は、限定されないが、例えば、蛍光色素検出の種類（ＦＡＭおよびＶＩＣ等）、増幅なし、または不確定を含んでもよい。ユーザは、例えば、個々のデータ点をクリックすることによって、またはツール１２０４を用いて一群のデータ点を選択することによって、分類を変更するためにデータ点を選択することができる。その結果、次いでプロセッサは、調整された数のデータ点を使用して、試料中の分子の濃度またはコピー数等の結果を計算する。前述のように、ポアソンアルゴリズム、ならびに陽性および陰性の反応部位の数に基づいて、該当する分子の数を決定することができる。
【００５８】
種々の実施形態によれば、プロット１２０２は、ユーザが実験のデータの性質および品質について決定を下すのに役立つデータの可視化である。プロット１２０２はまた、ユーザがデータの分類に対する調整を行うことを可能にする。
【００５９】
さらに他の実施形態において、ユーザは、分類ツールを使用して、最初はシステムによってそのように分類されていなかった、特定の分類であるべきだと考える全ての点を選択することができる。例えば、ユーザは、いくつかの点を「野生」型として再分類することを望む可能性がある。ユーザは、野生型分類ツールを選択し、次いで、「野生」と再分類されるべきであると考える全ての点を選択することができる。データ点は、プロット１２０２上の色を変更すること等によって、新しい分類を反映するように調整される。
【００６０】
さらに、種々の実施形態によれば、種々のアッセイの概要１２０６が、ユーザによってアクセスされてもよい。ユーザは、ユーザが選択して閲覧することができる種々のレベルの情報を示す、情報の入れ子状の階層にアクセスすることができる。ユーザは、最初、入手可能なアッセイデータの高次での通覧を提供される場合があり、アッセイのさらなる詳細を閲覧することを選択することができる。例えば、概要１２０６に示されるように、ユーザは、第１のアッセイを選択することができる。ユーザが第１のアッセイで使用された異なる試料を閲覧できるように、表示が変化してもよい。この例では、１週目の肝臓、２週目の肝臓、および３週目の肝臓の３つの試料が、ユーザによって閲覧され得る。さらに、ユーザは、次いで、特定の試料に使用される異なる希釈剤を閲覧するために、試料に関する閲覧データを拡張することを選択してもよい。この例では、１週目の肝臓に２つの異なる希釈剤が使用された。ユーザはまた、特定の希釈剤を流すために使用されるチップも閲覧することができ、また、この特定のデータが可視化１２０２上に示されるかどうかの選択肢も有する。
【００６１】
特定の例示的な実施形態、例、および用途に関して本発明について説明してきたが、当業者には、本発明から逸脱することなく、種々の修正および変更がなされ得ることは明白である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１】
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【国際調査報告】
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