(57)【要約】単一スラグアプローチに従って、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）増幅及び溶解データ採取を実施するための方法、デバイス、及びシステム。これらの方法、デバイス、及びシステムでは、マイクロ流体チャネル内の単一スラグがマイクロ流体チャネルの熱ゾーン全体を充填し、熱ゾーンがＰＣＲ温度サイクリング及び溶解データ採取の両方のために使用される。検出器は、リアルタイムＰＣＲ用のＰＣＲ温度サイクリング中、及び／又は、溶解データ採取における温度ランプ制御中に、熱ゾーンから蛍光を検出するように構成することができる。スラグ位置制御は、熱ゾーンを通過した後にスラグがその中に入るスラグ構築ターゲットゾーン内で前縁又は後縁を検出することによって達成することができる。単一スラグアプローチは、ＰＣＲ増幅及び溶解データ採取の１つ又は複数の事象の間の結合を破断し、事象が独立して最適化されることを可能にすることができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一スラグ反応システムにおいてポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）増幅及び溶解データ採取を実施するための方法であって、
ブランキングスラグの前縁がブランキングスラグ構築ターゲット領域に達するまで、マイクロ流体デバイスの反応チップのマイクロ流体チャネル内にブランキング溶液を引込むことによって前記ブランキングスラグを構築することと、
前記ブランキングスラグの後縁が試料スラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に試料溶液を引込むことによって試料スラグを構築することと、
前記反応チップの熱ゾーン内で前記試料スラグの一部分を加熱して、ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分の温度をサイクルさせることと、
温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱することと、
前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間に、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分から蛍光を測定することと、
を含む、単一スラグ反応システムにおいてポリメラーゼ連鎖反応増幅及び溶解データ採取を実施するための方法。
【請求項２】
前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記蛍光に基づいて前記試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する溶解分析を実施することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ブランキングスラグは第１のブランキングスラグであり、前記試料スラグは第１の試料スラグであり、前記試料溶液は第１の試料溶液であり、前記方法は、
第２のブランキングスラグの前縁が前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込むことによって第２のブランキングスラグを構築することと、
前記第２のブランキングスラグの後縁が前記試料スラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に第２の試料溶液を引込むことによって第２の試料スラグを構築することと、
前記反応チップの前記熱ゾーン内で前記第２の試料スラグの一部分を加熱して、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分の温度をサイクルさせることと、
前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱することと、
前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記第２の試料スラグの前記部分を加熱する間に、前記熱ゾーン内の前記第２の試料スラグの前記部分から蛍光を測定することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記第１の試料スラグの前記部分を加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記第１の試料スラグの前記部分からの前記蛍光に基づいて前記第１の試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する第１の溶解分析を実施することと、
前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記第２の試料スラグの前記部分を加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記第２の試料スラグの前記部分からの前記蛍光に基づいて前記第２の試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する第２の溶解分析を実施することと、
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記マイクロ流体デバイスを較正することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マイクロ流体デバイスを較正することは、
較正ブランキングスラグの前縁が前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に較正ブランキング溶液を引込むことによって前記較正ブランキングスラグを構築することと、
前記較正ブランキングスラグの後縁が前記試料スラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に既知の試料を含む較正溶液を引込むことによって較正試験スラグを構築することと、
前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記較正試験スラグの前記部分を加熱することと、
前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記較正試験スラグの前記部分を加熱する間に、前記熱ゾーン内の前記較正試験スラグの前記部分から蛍光を測定することと、
較正係数を決定する較正溶解分析を実施することと、
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記較正溶解分析は第１の較正溶解分析であり、前記マイクロ流体デバイスを較正することは、
前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記較正試験スラグの前記部分を２回目に加熱することと、
前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記較正試験スラグの前記部分を２回目に加熱する間に、前記熱ゾーン内の前記較正試験スラグの前記部分から蛍光を測定することと、
前記較正係数が正しく決定されたか否かを検証する第２の較正溶解分析を実施することと、
を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を２回目に加熱することと、
前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を２回目に加熱する間に、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分から蛍光を測定することと、
前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を１回目に加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記蛍光、及び、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を２回目に加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記蛍光に基づいて前記試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する溶解分析を実施することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記反応チップは第２のゾーンを含み、前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内のスラグは、前記熱ゾーンを通過した後に前記第２のゾーンに達する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域及び前記試料スラグ構築ターゲット領域の一方又は両方は、前記反応チップの前記第２のゾーン内にある、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２のゾーンは第２の熱ゾーンである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２のゾーンは第２の熱ゾーンである、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記マイクロ流体チップは、前記熱ゾーンに関連する第１の加熱要素及び前記第２のゾーンに関連する第２の加熱要素を備え、前記第１の加熱要素は、前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱するために使用される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記マイクロ流体チップは、前記熱ゾーンに関連する加熱要素を備え、前記第１の加熱要素は、前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱するために使用され、前記マイクロ流体チップは、第２のゾーンに関連する加熱要素を備えない、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記試料スラグは、前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間、固定位置に保持される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記試料スラグを構築した後で、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わるまで、前記試料スラグを所定の位置に保持することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わる前に、前記熱ゾーンにわたって前記試料スラグを引込むことを更に含み、前記試料スラグは、前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って加熱することの全体の間、前記試料スラグが前記熱ゾーン内に留まるのに十分に低い流量で前記熱ゾーンにわたって引込まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わる前に、前記試料スラグを断続的に移動させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わる前に、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内で前記試料スラグを前後に移動させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記測定された蛍光は、前記熱ゾーン内の関心領域からだけ測定される、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記関心領域は、前記熱ゾーンのサイズに比べて小さい、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記関心領域は、前記熱ゾーンの中心である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記関心領域は、前記熱ゾーンの中央５０％以内である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記関心領域は、ＰＣＲ増幅が最も効率的に実行される前記熱ゾーンの前記部分に位置する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間、前記熱ゾーンから蛍光を測定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間、前記測定された蛍光に基づいて前記ＰＣＲ増幅プロファイルを調整することを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ＰＣＲ増幅プロファイルを調整することは、前記ＰＣＲ増幅プロファイルの温度サイクル数を調整すること、又は、前記ＰＣＲ増幅プロファイルの変性温度、アニーリング温度、若しくは伸長温度を調整することを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って加熱する間、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記測定される蛍光は、前記熱ゾーン内の関心領域からだけ測定される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記温度ランププロファイルに従って加熱する間、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記測定される蛍光は、前記熱ゾーン内の前記関心領域からだけ測定される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記関心領域は、前記熱ゾーンのサイズに比べて小さい、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記関心領域は、前記熱ゾーンの中心である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記関心領域は、前記熱ゾーンの中央５０％以内である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記関心領域は、ＰＣＲ増幅が最も効率的に実行される前記熱ゾーンの前記部分に位置する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記ＰＣＲ増幅プロファイルは、ホットスタートＰＣＲ増幅プロファイルである、請求項１に記載の方法。
【請求項３５】
前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って加熱する間、前記試料スラグは、前記反応チップの前記熱ゾーンを完全に充填する、請求項１に記載の方法。
【請求項３６】
前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って加熱することは、加熱要素を使用して実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項３７】
前記加熱要素は、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップ内の前記マイクロ流体チャネルに関連する薄膜抵抗ヒーターである、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記マイクロ流体チャネルに関連する前記薄膜抵抗ヒーターは、前記マイクロ流体チャネルに隣接する、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記ブランキングスラグを構築した後で、かつ、前記試料スラグを構築する前に、前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域の所定の位置に前記ブランキングスラグの前縁を保持することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４０】
前記ブランキングスラグの前記前縁は、画像ベースフィードバック制御を使用して所定の場所に保持される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って加熱し終わる前に、前記試料スラグ構築ターゲット領域の所定の位置に前記ブランキングスラグの後縁を保持することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４２】
前記ブランキング溶液の前記後縁は、画像ベースフィードバック制御を使用して所定の場所に保持される、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域及び前記試料スラグ構築ターゲット領域は同じ領域である、請求項１に記載の方法。
【請求項４４】
前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱することは、変性温度、アニーリング温度、及び伸長温度を通して前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分の温度をサイクルさせる、請求項１に記載の方法。
【請求項４５】
前記マイクロ流体デバイスのインタフェースチップのマイクロ流体チャネル内に、前記インタフェースチップの吸入ポートを介して前記ブランキング溶液を引込むことであって、前記ブランキングスラグを構築するために前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に引込まれる前記ブランキング溶液は、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルから引込まれることと、
前記マイクロ流体デバイスの前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネル内に、前記インタフェースチップの吸入ポートを介して前記試料溶液を引込むことであって、前記試料スラグを構築するために前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に引込まれる前記試料溶液は、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルから引込まれることと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４６】
前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込むことは、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルからの前記ブランキング溶液でＴジャンクションを充填し、前記Ｔジャンクションから前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込むことを含み、
前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記試料溶液を引込むことは、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルからの前記試料溶液で前記Ｔジャンクションを充填し、前記Ｔジャンクションから前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記試料溶液を引込むことを含む、請求項４５に記載のの方法。
【請求項４７】
前記反応チップは前記Ｔジャンクションを備える、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記ブランキング溶液の前縁が、前記マイクロ流体デバイスの前記インタフェースチップ内の関心領域に達したか否かを検出することによって、前記ブランキング溶液が前記Ｔジャンクションを充填したか否かを判定することを更に含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
前記ブランキング溶液の後縁が、前記マイクロ流体デバイスの前記インタフェースチップ内の前記関心領域に達したか否かを検出することによって、前記試料溶液が前記Ｔジャンクションを充填したか否かを判定することを更に含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域及び前記試料スラグ構築ターゲット領域は、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップ内の関心領域内にある、請求項１に記載の方法。
【請求項５１】
前記反応チップの熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱して、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分の温度をサイクルさせた後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する前に、変性及び再生プロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５２】
単一スラグマイクロ流体反応システムであって、
反応チップを含むマイクロ流体デバイスと、
フローコントローラーであって、
ブランキングスラグの前縁がブランキングスラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記反応チップのマイクロ流体チャネル内にブランキング溶液を引込むことによって前記ブランキングスラグを構築し、
前記ブランキングスラグの後縁が試料スラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に試料溶液を引込むことによって試料スラグを構築する、
ように構成される、フローコントローラーと、
加熱システムであって、
前記反応チップの熱ゾーンに関連する加熱要素と、
加熱コントローラーであって、
前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの一部分を加熱して、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）増幅プロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分の温度をサイクルさせ、
温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱するよう、
前記加熱要素を制御するように構成される、加熱コントローラーと、
を備える、加熱システムと、
前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間に、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分から蛍光を測定するように構成される検出システムと、
を備える、単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項５３】
前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記蛍光に基づいて前記試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する溶解分析を実施するように構成される溶解分析器を更に備える、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項５４】
前記ブランジングスラグは第１のブランキングスラグであり、
前記試料スラグは第１の試料スラグであり、
前記試料溶液は第１の試料溶液であり、
前記フローコントローラーは、
前記第２のブランキングスラグの前縁が前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込むことによって第２のブランキングスラグを構築し、
前記第２のブランキングスラグの後縁が前記試料スラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に第２の試料溶液を引込むことによって第２の試料スラグを構築する、
ように更に構成され、
前記加熱コントローラーは、前記加熱要素に、
前記反応チップの前記熱ゾーン内で前記第２の試料スラグの一部分を加熱させて、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分の温度をサイクルさせ、
前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱させる、
ように更に構成され、
前記検出システムは、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記第２の試料スラグの前記部分を加熱する間に、前記熱ゾーン内の前記第２の試料スラグの前記部分から蛍光を測定するように更に構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項５５】
溶解分析器を更に備え、該溶解分析器は、
前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記第１の試料スラグの前記部分を加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記第１の試料スラグの前記部分からの前記蛍光に基づいて前記第１の試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する第１の溶解分析と、
前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記第２の試料スラグの前記部分を加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記第２の試料スラグの前記部分からの前記蛍光に基づいて前記第２の試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する第２の溶解分析と、
を実施するように構成される、請求項５４に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項５６】
前記反応チップは第２のゾーンを含み、前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内のスラグは、前記熱ゾーンを通過した後に前記第２のゾーンに達する、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項５７】
前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域及び前記試料スラグ構築ターゲット領域の一方又は両方は、前記反応チップの前記第２のゾーン内にある、請求項５６に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項５８】
前記第２のゾーンは第２の熱ゾーンである、請求項５７に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項５９】
前記第２のゾーンは第２の熱ゾーンである、請求項５６に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項６０】
前記加熱要素は第１の加熱要素であり、前記加熱システムは、前記第２の熱ゾーンに関連する第２の加熱要素を備える、請求項５９に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項６１】
前記マイクロ流体デバイスは、前記第２の熱ゾーンに関連する加熱要素を備えない、請求項５６に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項６２】
前記フローコントローラーは、前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間、前記試料スラグを固定位置に保持するように構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項６３】
前記フローコントローラーは、前記試料スラグを構築した後、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わるまで、前記試料スラグを所定の位置に保持するように構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項６４】
前記フローコントローラーは、前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わる前に、前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って加熱することの全体の間、前記試料スラグが前記熱ゾーン内に留まるのに十分に低い流量で前記熱ゾーンにわたって前記試料スラグを引込むように構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項６５】
前記フローコントローラーは、前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わる前に、前記試料スラグを断続的に移動させるように構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項６６】
前記フローコントローラーは、前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わる前に、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内で前記試料スラグを前後に移動させるように構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項６７】
前記検出システムは、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記蛍光を、前記熱ゾーン内の関心領域からだけ測定するように構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項６８】
前記関心領域は、前記熱ゾーンのサイズに比べて小さい、請求項６７に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項６９】
前記関心領域は、前記熱ゾーンの中心である、請求項６７に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項７０】
前記関心領域は、前記熱ゾーンの中央５０％以内である、請求項６７に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項７１】
前記関心領域は、ＰＣＲ増幅が最も効率的に実行される前記熱ゾーンの前記部分に位置する、請求項６７に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項７２】
前記検出システムは、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間に、前記熱ゾーンから蛍光を測定するように構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項７３】
前記加熱コントローラーは、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間、前記測定される蛍光に基づいて前記ＰＣＲ増幅プロファイルを調整するように構成される、請求項７２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項７４】
前記ＰＣＲ増幅プロファイルを調整することは、前記ＰＣＲ増幅プロファイルの温度サイクル数を調整すること、又は、前記ＰＣＲ増幅プロファイルの変性温度、アニーリング温度、若しくは伸長温度を調整することを含む、請求項７３に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項７５】
前記検出システムは、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って加熱する間、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記蛍光を、前記熱ゾーン内の関心領域からだけ測定するように構成される、請求項７２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項７６】
前記検出システムは、前記温度ランププロファイルに従って加熱する間、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記蛍光を、前記熱ゾーン内の関心領域からだけ測定するように構成される、請求項７５に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項７７】
前記関心領域は、ＰＣＲ増幅が最も効率的に実行される前記熱ゾーンの前記部分に位置する、請求項７５に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項７８】
前記ＰＣＲ増幅プロファイルは、ホットスタートＰＣＲ増幅プロファイルである、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項７９】
前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って加熱する間、前記試料スラグは、前記マイクロ流体デバイスの前記熱ゾーンを完全に充填する、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項８０】
前記加熱要素は、前記反応チップ内の前記熱ゾーン内の薄膜抵抗ヒーターである、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項８１】
前記薄膜抵抗ヒーターは、前記反応チップ内の前記マイクロ流体チャネルに関連付けられる、請求項８０に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項８２】
前記薄膜抵抗ヒーターは、前記反応チップの前記熱ゾーン内で前記反応チップ内の前記マイクロ流体チャネルに隣接する、請求項８０に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項８３】
前記フローコントローラーは、前記ブランキングスラグを構築した後で、かつ、前記試料スラグを構築する前に、前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域の所定の位置に前記ブランキングスラグの前縁を保持するように構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項８４】
前記ブランキングスラグの前記前縁は、画像ベースフィードバック制御を使用して所定の場所に保持される、請求項８３に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項８５】
前記フローコントローラーは、前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って加熱し終わる前に、前記試料スラグ構築ターゲット領域の所定の位置に前記ブランキングスラグの後縁を保持するように構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項８６】
前記ブランキング溶液の前記後縁は、画像ベースフィードバック制御を使用して所定の場所に保持される、請求項８５に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項８７】
前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域及び前記試料スラグ構築ターゲット領域は同じ領域である、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項８８】
加熱コントローラーは、変性温度、アニーリング温度、及び伸長温度を通して前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分の温度をサイクルさせるよう前記加熱要素を制御するように構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項８９】
前記マイクロ流体デバイスはインタフェースチップを含み、
前記フローコントローラーは、
前記インタフェースチップの吸入ポートを介して前記インタフェースチップのマイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込むように構成され、なお、前記ブランキングスラグを構築するために前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に引込まれる前記ブランキング溶液は、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルから引込まれ、
前記インタフェースチップの前記吸入ポートを介して前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネル内に前記試料溶液を引込むように構成され、なお、前記試料スラグを構築するために前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に引込まれる前記試料溶液は、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルから引込まれる、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項９０】
前記マイクロ流体デバイスはＴジャンクションを含み、
前記フローコントローラーは、
前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込むとき、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルからの前記ブランキング溶液で前記Ｔジャンクションを充填し、前記Ｔジャンクションから前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込み、
前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記試料溶液を引込むとき、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルからの前記試料溶液で前記Ｔジャンクションを充填し、前記Ｔジャンクションから前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記試料溶液を引込む、
ように構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項９１】
前記反応チップは前記Ｔジャンクションを備える、請求項９０に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項９２】
前記検出システムは、前記ブランキング溶液の前縁が、前記マイクロ流体デバイスの前記インタフェースチップ内の関心領域に達したか否かを検出することによって、前記ブランキング溶液が前記Ｔジャンクションを充填したか否かを判定するように構成される、請求項９０に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項９３】
前記検出システムは、前記ブランキング溶液の後縁が、前記マイクロ流体デバイスの前記インタフェースチップ内の関心領域に達したか否かを検出することによって、前記試料溶液が前記Ｔジャンクションを充填したか否かを判定するように構成される、請求項９０に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項９４】
前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域及び前記試料スラグ構築ターゲット領域は、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップ内の関心領域内にある、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項９５】
前記検出システムは撮像システムである、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項９６】
前記加熱コントローラーは、前記反応チップの熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱して、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分の温度をサイクルさせるよう前記加熱要素を制御した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱するよう前記加熱要素を制御する前に、変性及び再生プロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱するよう前記加熱要素を制御するように構成される、請求項５２に記載の単一スラグマイクロ流体反応システム。
【請求項９７】
マイクロ流体デバイスであって、
キャリア流体及び試料スラグを受取るように構成される少なくとも１つのマイクロ流体チャネルであって、前記試料スラグはポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）試薬を含む、少なくとも１つのマイクロ流体チャネルと、
前記少なくとも１つのマイクロ流体チャネルの第１のゾーンと熱的連通状態にある熱要素と、
前記マイクロ流体チャネルの前記第１のゾーン内で、ＰＣＲ反応と、それに続く、高分解能熱溶解（ＨＲＴＭ）を実施するため、前記マイクロ流体チャネル内の前記試料スラグを熱サイクルさせるよう前記熱要素を制御するように構成されるコントローラーと、
前記マイクロ流体チャネル内に位置する前記試料スラグから蛍光信号を検出するように構成される検出器と、
を備え、
前記コントローラーは、連続したスラグについて前記ＰＣＲ反応の動作パラメーターを独立して調整するように構成される、マイクロ流体デバイス。
【請求項９８】
前記試料スラグの長さは、前記少なくとも１つのマイクロ流体チャネルを、単一試料スラグを有することに制限する、請求項９７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９９】
各試料スラグについて前記ＰＣＲ反応に関連する動作パラメーターを調整することは、前記蛍光信号に基づいて前記溶解分析のＰＣＲ増幅プロファイル及びランプ温度プロファイルを最適化することを含む、請求項９７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１００】
前記コントローラーは、前記ＰＣＲ反応及び前記溶解分析を実施するため、前記マイクロ流体チャネル内の前記試料スラグを停止するように構成される、請求項９７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０１】
前記コントローラーは、流れている試料スラグに関して前記ＰＣＲ反応及び前記溶解分析を実施するように構成される、請求項９７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０２】
前記マイクロ流体チャネルは、前記第１のゾーン及び第２のゾーンを含み、前記第１のゾーンは前記熱要素と熱的連通状態にあり、前記第２のゾーンは前記第１のゾーンの外側にある、請求項９７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０３】
前記コントローラーは、前記マイクロ流体チャネルの前記第２のゾーン内に位置する前記試料スラグの前縁の位置を制御することによって、前記試料スラグの位置を制御するように構成される、請求項１０２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０４】
前記試料スラグの長さは、前記マイクロ流体チャネルを単一試料スラグ及び単一キャリア流体スラグで充填する、請求項９７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０５】
マイクロ流体デバイス内で試料スラグを処理する方法であって、
ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）試薬を含む試料スラグ、それに続いて、キャリア流体スラグを、少なくとも１つのマイクロ流体チャネル内にロードすることと、
ＰＣＲ反応を実施するため、前記マイクロ流体チャネル内で前記試料スラグを熱サイクルさせることであって、前記ＰＣＲ反応は前記マイクロ流体チャネルの第１のゾーン内で実施されることと、
熱サイクルさせることに続いて、溶解分析を実施することであって、前記溶解分析は前記マイクロ流体チャネルの前記第１のゾーン内で実施されることと、
前記マイクロ流体チャネル内の前記試料スラグから蛍光信号を検出することと、
連続する試料スラグについて前記ＰＣＲ反応の動作パラメーターを独立して調整することと、
を含む、マイクロ流体デバイス内で試料スラグを処理する方法。
【請求項１０６】
前記試料スラグの長さは、前記少なくとも１つのマイクロ流体チャネルを、単一試料スラグを有することに制限する、請求項１０３に記載の方法。
【請求項１０７】
ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、それに続く溶解分析を、ＰＣＲ試薬を含む試料スラグに関して実施する少なくとも１つのマイクロ流体チャネルであって、前記ＰＣＲ反応及び前記溶解分析は、前記少なくとも１つのマイクロ流体チャネルの第１のゾーン内で実施される、少なくとも１つのマイクロ流体チャネルと、
第１の視野を有する第１の画像センサー領域と、第２の視野を有する第２の画像センサー領域とを有する画像センサーであって、前記第２の視野は前記第１の視野と異なり、前記第１のゾーンの少なくとも一部分は、前記ＰＣＲ反応及び前記溶解分析に関連する信号を検出するように前記第１の視野内にあり、キャリア流体スラグに接する前記試料スラグの前縁は、前記ＰＣＲ反応及び前記溶解分析中に前記第２の視野内にある、画像センサーと、
を備える、システム。
【請求項１０８】
前記第１の視野は前記第１のゾーンの中心から前記信号を検出する、請求項１０７に記載のシステム。
【請求項１０９】
マイクロ流体デバイスであって、
ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）試薬を含む試料スラグを受取る少なくとも１つのマイクロ流体チャネルと、
前記マイクロ流体チャネルの第１の領域と熱的流体連通状態にある加熱システムであって、ＰＣＲ反応を実施するため、前記マイクロ流体チャネルの前記第１の領域内で前記試料スラグを熱サイクルさせ、また、溶解分析を実施するため、前記マイクロ流体チャネルの前記第１の領域内の前記試料スラグの温度をランプ制御する、加熱システムと、
を備え、
各マイクロ流体チャネルの前記第１の領域は、前記ＰＣＲ反応及び前記溶解分析中の任意の時点において単一試料スラグを有することに制限され、前記ＰＣＲ反応の熱サイクリングプロファイル及び動作パラメーターは、前記熱サイクリングから得られる蛍光信号に基づいて各試料スラグについて個々に調整される、マイクロ流体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流体デバイス内での流体処理のための方法、デバイス、及びシステムに関する。より詳細には、本発明の態様は、単一スラグがマイクロ流体チャネルの熱ゾーンを充填し、熱ゾーンがＰＣＲ増幅及び溶解データ採取の両方のために使用される、単一スラグアプローチを利用する方法、デバイス、及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
核酸の検出は、医学、法医科学、産業処理、作物及び動物の育種（breeding）、並びに他の多くの分野の中核である。疾病状態（例えばがん）、感染性微生物（例えばＨＩＶ）、遺伝系統、遺伝子マーカー等を検出する能力は、疾病の診断及び予後診断、マーカー利用選抜、犯罪現場の特徴の鑑識、産業用微生物を繁殖させる能力、及び他の多くの技法のための普遍的技術である。関心の核酸の完全性についての判定は、感染症又はがんの病状に関係する可能性がある。
【０００３】
微量の核酸を検出するための最も強力でかつ基本的な技術のうちの１つは、核酸配列の一部又は全てを何回も複製し、その後、その増幅生成物を分析することである。ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：polymerase chain reaction）は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ：deoxyribonucleic acid）を増幅するためのよく知られている技法である。ＰＣＲによって、単一の鋳型ＤＮＡ分子から始めて数百万のＤＮＡコピーを生成することができる。ＰＣＲプロセスは、「変性」フェーズ、「アニーリング」フェーズ、及び「伸長」フェーズを含む。これらのフェーズは、プロセスの終了時に、検出され分析されるのに十分なコピーが存在するように複数回繰返されるサイクルの一部である。ＰＣＲに関する全般的な詳細については、Sambrook及びRussell「Molecular Cloning -- A Laboratory Manual (3rd Ed.)」、Vols. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor、N.Y.(2000)、F. M. Ausubel他編集、「Current Protocols in Molecular Biology」Current Protocols（Greene Publishing Associates, Inc社とJohn Wiley & Sons, Inc.社との共同事業）（２００５年までの補遺あり）、及びM.A. Innis他編集、「PCR Protocols A Guide to Methods and Applications」、Academic Press Inc. San Diego, Calif.(1990)（非特許文献１から３）を参照されたい。
【０００４】
ＰＣＲプロセスの変性フェーズ、アニーリングフェーズ、及び伸長フェーズは、異なる温度で起こり、ターゲットＤＮＡ分子試料に自分自身を複製させる。温度サイクリング（熱サイクリング）要件は、特定の核酸試料及びアッセイとともに変動する。変性化フェーズにおいて、２本鎖ＤＮＡ（ｄｓＤＮＡ：double stranded DNA）は、１本鎖ＤＮＡ（ｓｓＤＮＡ：single stranded DNA）に熱的に解離（separate）される。アニーリングフェーズ中に、プライマーは、１本鎖ＤＮＡ分子に付着される。１本鎖ＤＮＡ分子は、ＰＣＲ溶液内のヌクレオチドと１本鎖ＤＮＡ分子との間の特定の結合を通して伸長フェーズにおいて再び２本鎖ＤＮＡに成長する。一般的な温度は、変性用の９５℃、アニーリング用の５５℃、及び伸長用の７２℃である。その温度は、１秒の何分の１から最大で数十秒までである場合がある、或る量の時間の間、各フェーズにおいて保持される。ＤＮＡは各サイクルにおいて２重化され、或る用途は、充分なＤＮＡを生成するため多数の（例えば、２０〜４０以上の）サイクルを必要とする場合がある。ターゲット生成物の良好な収量を有するため、異なるフェーズの試料温度が、特定の程度に正確に制御されなければならない。
【０００５】
マルチスラグアプローチは、マイクロ流体デバイス内でＰＣＲ及び他の増幅反応を実施するとともに、デバイス内の又はデバイス上の増幅された核酸を検出し分析する高スループットアプローチである。マルチスラグアプローチは、マイクロ流体デバイスのマイクロ流体チャネル内で短スラグのシーケンス（すなわち、スラグ列）を生成する。幾つかのスラグは、スラグ内の任意のＤＮＡを溶解する（すなわち、スラグ内の任意のＤＮＡの鎖を解離する（dissociate））ためスラグの温度がランプ制御（ramp）される溶解熱ゾーン（「ゾーン２」）内に入る前に、スラグの温度がＰＣＲ増幅を実施するためにサイクル制御されるＰＣＲ熱ゾーン（「ゾーン１」）を共有する。
【０００６】
マルチスラグシステムは、１つ又は複数のマイクロ流体チャネルを有するカートリッジを有することができる。これらのチャネルのそれぞれは、ＰＣＲチップの内部で短スラグを生成する（正：create）ために使用される３分岐型（すなわち、Ｙ状又はＴ状）トポロジーを有することができる。スラグは、試験／試料スラグとフローマーカー又は「ブランキング（blanking）」スラグとの間で交互になる。ブランキングスラグから放出される蛍光は、試料スラグによって放出される蛍光と異なる色を有する場合がある。色の差は、ブランキングスラグが、空間的に撮像され、スラグ位置検知のために使用されることを可能にする。スラグ位置に関する情報は、フィードバックされて、チャネルの下流端に印加される圧力を調整し、それにより、スラグの位置を制御することができる。
【０００７】
図１１は、わずか２つの試料スラグが所与の時間にＰＣＲ熱ゾーン（ゾーン１）内にある、簡略化されたマルチスラグアプローチを実装するシステムの反応チップ（「Ｕｃｈｉｐ」）のチャネルを通して進行するスラグの例示的なタイミングシーケンスを示す。表１（以下）は、インタフェースチップ及び反応チップを有するマイクロ流体デバイスを有するマルチスラグシステム内の簡略化されたマルチスラグ処理ステップ中に起こる事象を示す。表１では、重要な事象は太線で示される。
【表１】
2016514451.tif 000003
【０００８】
図１１及び表１に示すように、マルチスラグシステムは、同時に起こる複数の重要な事象に密に結合する。複数の重要な事象が同時に起こるため、フロー、ＰＣＲ、及び溶解の要件をバランスさせる必要性が存在し、どの単一事象も真に最適化されない。
【０００９】
マルチスラグプローチの設計概念は、スループットを増加させるためＰＣＲ熱ゾーン（ゾーン１）内に複数のスラグを有することに基づいた。しかし、実際には、マルチスラグプローチは、幾つかの欠点を有する場合がある。マルチスラグタイミングは、常に、２つ又は３つの同時事象の競合要件の兼合いを図りバランスをとる必要性があるため問題となる場合がある。マルチスラグアプローチはまた、反応チップ上でスラグの少なくとも２つのセット（すなわち、２つの試料及び２つのブランク）を同時に使用する。さらに、小スラグは整列させるのが難しい場合があり、（例えば、スタートアップスラグを使用して）時間がかかるスラグ訓練ステップについての必要性をもたらす場合がある。
【００１０】
以下は、マルチスラグ設計に存在する場合がある幾つかの欠点を述べる。
【００１１】
１．チャネル内の幾つかのスラグは、ＰＣＲ熱ゾーン（ゾーン１）を同時に共有し、そのことは、ＰＣＲ熱ゾーン内のスラグの全てについて同じ熱サイクリング条件が使用されなければならないことを意味する。これは、アッセイ最適化にとって制限となる場合がある。
【００１２】
２．ＰＣＲ熱ゾーン（ゾーン１）は、温度をサイクルさせて、ＰＣＲ熱ゾーン（正：thermal zone）の全体をスラグが通過するときにＰＣＲ増幅を実施するため、ＰＣＲ熱ゾーン内の温度は、例えば長さが１４．７５ｍｍである場合があるＰＣＲ熱ゾーンの全体にわたって均一でなければならない。しかし、ＰＣＲ熱ゾーンの全体にわたって均一な温度を得ることは、熱勾配、ヒートシンクアタッチメントの変動等によって難しい場合がある。
【００１３】
３．スラグは、ＰＣＲ熱ゾーン（ゾーン１）の前縁及び後縁にまたがって熱サイクリング時間の一部を費やす。例えば、図１１を参照されたい。これは、スラグの異なる部分について様々な数のサイクルをもたらす。さらに、温度は、ＰＣＲ熱ゾーンの縁で、より均一でない場合があり、スラグの複数の部分が、最適でない温度で熱サイクリングを受け、そのことが、非特異的増幅及び／又は総合的な低効率をもたらす場合がある。
【００１４】
４．設計は、幾つかのスラグがＰＣＲ熱ゾーン（ゾーン１）のヒーターを同時に共有するために、ポリメラーゼ酵素をホットスタートさせること又はより長い初期変性ステップを提供することに適合しない。
【００１５】
５．ＰＣＲ熱ゾーン（ゾーン１）内でＰＣＲ熱ヒーターを、溶解熱ゾーン（ゾーン２）内で溶解熱ヒーターを同時に動作させることは、或る難題を呈する。例えば、ポンピング効果が、加熱時のチャネル内の水性溶液の膨張によって生じる。ＰＣＲ熱ゾーン（ゾーン１）温度の迅速なサイクリングは、チャネル内の流体に対して振動性ポンピング効果を生成し、その効果は、一部の状況において、溶解熱ゾーン（ゾーン２）から得られる溶解データの品質に悪い影響を及ぼす可能性がある。
【００１６】
６．スラグ長は、マイクロ流体チャネルの深さの変動があるため、スラグがチップを横切るときに変動する。換言すれば、マイクロ流体チャネルが多少浅くなる場合、スラグが伸長又は短縮する。スラグ長の変動は、溶解熱ゾーン（ゾーン２）内でのスラグの正確な位置決めを扱いにくくし、スラグ長の変動を軽減するために、複雑でかつ時間がかかる位置較正アプローチが必要とされる場合がある。
【００１７】
７．マルチスラグアプローチで使用される短スラグは、好ましくない拡散効果（例えば、アンプリコン（amplicon）キャリーオーバー）について性質が強い場合がある。
【００１８】
８．ＰＣＲ熱ゾーン（ゾーン１）内で生成されるＰＣＲ生成物は、流体が移動するときに起こる分散に起因して、分析用の溶解熱ゾーン（ゾーン２）に達しない場合がある。
【００１９】
９．マルチスラグシステムは、反応チップの下流端に印加される圧力の連続的な能動フィードバック制御を必要とする。どんな理由であれ、圧力の制御が失敗する場合、チャネル内のスラグ列は、位置決め制御の喪失を被る可能性がある。一般的に言えば、圧力制御が失われたスラグ列について特定のチャネルの使用を回復する方法が全く存在しない場合がある。
【００２０】
１０．連続的な能動フロー制御に起因して存在する場合があるいずれの動きも、短スラグ長が生成物及び蛍光が迅速に変化することを意味するため、融解曲線の有意のアーチファクトをもたらす場合がある。
【００２１】
１１．或るカラー撮像システムにおいて、色平面間にクロストークが存在する場合がある。異なる色の短スラグを有することは、色の間のクロストーク及びブリードオーバー（bleed over）を増加させる場合がある。
【００２２】
１２．流量を変更することは、ＰＣＲ及び溶解タイミングの対応する変化を必要とする。このことは、望ましくない遅延をもたらす場合があり、流体が溶解の前に（おそらく、温度の点で厳密に制御されないチップの領域に）存在する。
【００２３】
１３．ＰＣＲタイミングを変更することは、流量の対応する変化を必要とする。このことは、マイクロ流体が、ＰＣＲタイミングが必要とする流量で確実に機能しない場合があるため望ましくない。
【００２４】
１４．スラグ列が進み続けなければならないため、長い溶解のための又は溶解を繰返すための時間が存在しない場合がある。
【００２５】
１５．マルチスラグシステムは、最初の短スラグを生成するときの困難さ及びスラグ位置較正の必要性があるため、スタートアップするのが遅い場合がある。
【００２６】
１６．マルチスラグシステムは、スラグが既にキュー内にあるため、溶解結果に対して反射作用を起こすのが遅い場合がある。
【００２７】
１７．２つの熱ゾーン（すなわち、ＰＣＲ熱ゾーン及び異なる溶解熱ゾーン）は、２倍のハードウェア：データ採取、信号調節、ヒートシンク、ケーブリング等を必要とする場合がある。
【００２８】
１８．小さなサイズのスラグ、ＰＣＲ熱ゾーン（ゾーン１）にわたる分散、及び動きは、リアルタイムＰＣＲを非常に扱いにくくする場合がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２９】
【非特許文献１】Sambrook及びRussell著「Molecular Cloning -- A Laboratory Manual (3rd Ed.)」、Vols. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor、N.Y.(2000)、
【非特許文献２】F. M. Ausubel他編集、「Current Protocols in Molecular Biology」Current Protocols（Greene Publishing Associates, Inc社とJohn Wiley & Sons, Inc.社との共同事業）（２００５年までの補遺あり）、
【非特許文献３】M.A. Innis他編集、「PCR Protocols A Guide to Methods and Applications」、Academic Press Inc. San Diego, Calif.(1990)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
したがって、マイクロ流体デバイス内のスラグを処理するための改良型の方法、デバイス、及びシステムの必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
一態様において、本発明は、ＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施する単一スラグアプローチを実装する方法、デバイス、及びシステムを提供する。単一スラグアプローチを利用する幾つかの実施形態において、マイクロ流体チャネルごとにわずか１つのスラグが、マイクロ流体デバイスの熱ゾーン内に存在し、熱ゾーンは、ＰＣＲ増幅及び溶解データ採取の両方のために使用することができる。すなわち、単一スラグアプローチを利用する幾つかの実施形態において、スラグは、或る温度ランプについて、温度サイクリングが実施された１つの熱ゾーンから異なる熱ゾーンに移動される必要がない。単一スラグアプローチは、マルチスラグアプローチ内に存在する事象間の結合を破断し、事象の処理が独立して制御されることを可能にすることができ、そのことは、各事象の独立した最適化を可能にすることができる。
【００３２】
一態様において、本発明は、単一スラグ反応システムにおいてポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）増幅及び溶解データ採取を実施するための方法を提供する。前記方法は、ブランキングスラグの前縁がブランキングスラグ構築ターゲット領域に達するまで、マイクロ流体デバイスの反応チップのマイクロ流体チャネル内にブランキング溶液を引込むことによって前記ブランキングスラグを構築することと、前記ブランキングスラグの後縁が試料スラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に試料溶液を引込むことによって試料スラグを構築することと、前記反応チップの熱ゾーン内で前記試料スラグの一部分を加熱して、ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分の温度をサイクルさせることと、温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱することと、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間に、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分から蛍光を測定することとを含む。
【００３３】
幾つかの実施形態において、前記方法は、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記蛍光に基づいて前記試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する溶解分析を実施することを更に含むことができる。
【００３４】
幾つかの実施形態において、前記ブランキングスラグは第１のブランキングスラグとすることができ、前記試料スラグは第１の試料スラグとすることができ、前記試料溶液は第１の試料溶液とすることができ、前記方法は、第２のブランキングスラグの前縁が前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込むことによって第２のブランキングスラグを構築することと、前記第２のブランキングスラグの後縁が前記試料スラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に第２の試料溶液を引込むことによって第２の試料スラグを構築することと、前記反応チップの前記熱ゾーン内で前記第２の試料スラグの一部分を加熱して、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分の温度をサイクルさせることと、前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱することと、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記第２の試料スラグの前記部分を加熱する間に、前記熱ゾーン内の前記第２の試料スラグの前記部分から蛍光を測定することとを含むことができる。前記方法は、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記第１の試料スラグの前記部分を加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記第１の試料スラグの前記部分からの前記蛍光に基づいて前記第１の試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する第１の溶解分析を実施することと、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記第２の試料スラグの前記部分を加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記第２の試料スラグの前記部分からの前記蛍光に基づいて前記第２の試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する第２の溶解分析を実施することとを含むことができる。
【００３５】
幾つかの実施形態において、前記方法は、前記マイクロ流体デバイスを較正することを含むことができる。前記マイクロ流体デバイスを較正することは、較正ブランキングスラグの前縁が前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に較正ブランキング溶液を引込むことによって前記較正ブランキングスラグを構築することと、前記較正ブランキングスラグの後縁が前記試料スラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に既知の試料を含む較正溶液を引込むことによって較正試験スラグを構築することと、前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記較正試験スラグの前記部分を加熱することと、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記較正試験スラグの前記部分を加熱する間に、前記熱ゾーン内の前記較正試験スラグの前記部分から蛍光を測定することと、較正係数を決定する較正溶解分析を実施することとを含むことができる。
【００３６】
幾つかの実施形態において、前記方法は、前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を２回目に加熱することと、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を２回目に加熱する間に、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分から蛍光を測定することと、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を１回目に加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記蛍光、及び、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を２回目に加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記蛍光に基づいて前記試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する溶解分析を実施することとを含むことができる。
【００３７】
幾つかの実施形態において、前記反応チップは第２のゾーンを含むことができ、前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内のスラグは、前記熱ゾーンを通過した後に前記第２のゾーンに達することができる。前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域及び前記試料スラグ構築ターゲット領域の一方又は両方は、前記反応チップの前記第２のゾーン内にあることができる。前記第２のゾーンは第２の熱ゾーンである。前記マイクロ流体チップは、前記熱ゾーンに関連する第１の加熱要素及び前記第２のゾーンに関連する第２の加熱要素を備えることができ、前記第１の加熱要素は、前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱するために使用することができる。前記マイクロ流体チップは、前記熱ゾーンに関連する加熱要素を備えることができ、前記第１の加熱要素は、前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱するために使用することができる、前記マイクロ流体チップは、第２のゾーンに関連する加熱要素を備えない場合がある。
【００３８】
幾つかの実施形態において、前記方法は、前記試料スラグを構築した後で、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わるまで、前記試料スラグを所定の位置に保持することを含むことができる。幾つかの実施形態において、前記方法は、前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わる前に、前記熱ゾーンにわたって前記試料スラグを引込むことを含むことができ、前記試料スラグは、前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って加熱することの全体の間、前記試料スラグが前記熱ゾーン内に留まるのに十分に低い流量で前記熱ゾーンにわたって引込まれる。幾つかの実施形態において、前記方法は、前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わる前に、前記試料スラグを断続的に移動させることを含むことができる。幾つかの実施形態において、前記方法は、前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わる前に、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内で前記試料スラグを前後に移動させることを含むことができる。
【００３９】
幾つかの実施形態において、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記測定された蛍光は、前記熱ゾーン内の関心領域からだけ測定することができる。前記関心領域は、前記熱ゾーンのサイズに比べて小さくすることができる。前記関心領域は、前記熱ゾーンの中心にあることができる。前記関心領域は、前記熱ゾーンの中央５０％以内にあることができる。前記関心領域は、ＰＣＲ増幅が最も効率的に実行される前記熱ゾーンの前記部分に位置することができる。
【００４０】
幾つかの実施形態において、前記方法は、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間、前記熱ゾーンから蛍光を測定することを含むことができる。前記方法は、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間、前記測定された蛍光に基づいて前記ＰＣＲ増幅プロファイルを調整することを含むことができる。前記ＰＣＲ増幅プロファイルを調整することは、前記ＰＣＲ増幅プロファイルの温度サイクル数を調整すること、又は、前記ＰＣＲ増幅プロファイルの変性温度、アニーリング温度、若しくは伸長温度を調整することを含むことができる。
【００４１】
幾つかの実施形態において、前記ＰＣＲ増幅プロファイルは、ホットスタートＰＣＲ増幅プロファイルとすることができる。前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って加熱する間、前記試料スラグは、前記反応チップの前記熱ゾーンを完全に充填することができる。前記方法は、前記ブランキングスラグを構築した後で、かつ、前記試料スラグを構築する前に、前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域の所定の位置に前記ブランキングスラグの前縁を保持することを含むことができる。前記ブランキングスラグの前縁は、画像ベースフィードバック制御を使用して所定の場所に保持することができる。
【００４２】
幾つかの実施形態において、前記方法は、前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って加熱し終わる前に、前記試料スラグ構築ターゲット領域の所定の位置に前記ブランキングスラグの後縁を保持することを含むことができる。前記ブランキング溶液の前記後縁は、画像ベースフィードバック制御を使用して所定の場所に保持することができる。
【００４３】
幾つかの実施形態において、前記方法は、前記マイクロ流体デバイスのインタフェースチップのマイクロ流体チャネル内に、前記インタフェースチップの吸入ポートを介して前記ブランキング溶液を引込むことであって、前記ブランキングスラグを構築するために前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に引込まれる前記ブランキング溶液は、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルから引込まれることと、前記マイクロ流体デバイスの前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネル内に、前記インタフェースチップの吸入ポートを介して前記試料溶液を引込むことであって、前記試料スラグを構築するために前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に引込まれる前記試料溶液は、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルから引込まれることとを含むことができる。前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込むことは、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルからの前記ブランキング溶液でＴジャンクションを充填し、前記Ｔジャンクションから前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込むことを含むことができ、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記試料溶液を引込むことは、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルからの前記試料溶液で前記Ｔジャンクションを充填し、前記Ｔジャンクションから前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記試料溶液を引込むことを含むことができる。本方法は、前記ブランキング溶液の前縁が、前記マイクロ流体デバイスの前記インタフェースチップ内の関心領域に達したか否かを検出することによって、前記ブランキング溶液が前記Ｔジャンクションを充填したか否かを判定することを含むことができる。前記方法は、前記ブランキング溶液の後縁が、前記マイクロ流体デバイスの前記インタフェースチップ内の前記関心領域に達したか否かを検出することによって、前記試料溶液が前記Ｔジャンクションを充填したか否かを判定することを含むことができる。
【００４４】
幾つかの実施形態において、前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域及び前記試料スラグ構築ターゲット領域は、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップ内の関心領域内にあることができる。前記方法は、前記反応チップの熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱して、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分の温度をサイクルさせた後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する前に、変性及び再生プロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱することを含むことができる。
【００４５】
別の態様において、本発明は、単一スラグマイクロ流体反応システムを提供する。前記単一スラグマイクロ流体反応システムは、マイクロ流体デバイスと、フローコントローラーと、加熱システムと、検出システムとを備えることができる。マイクロ流体デバイスは反応チップを含むことができる。前記フローコントローラーは、前記ブランキングスラグの前縁がブランキングスラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記反応チップのマイクロ流体チャネル内にブランキング溶液を引込むことによってブランキングスラグを構築し、前記ブランキングスラグの後縁が試料スラグ構築ターゲット領域に達するまで、前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に試料溶液を引込むことによって試料スラグを構築するように構成することができる。前記加熱システムは、前記反応チップの熱ゾーンに関連する加熱要素と、加熱コントローラーとを備えることができる。前記加熱コントローラーは、前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱して、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）増幅プロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分の温度をサイクルさせ、温度ランププロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱するよう、前記加熱要素を制御するように構成することができる。前記検出システムは、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間に、前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分から蛍光を測定するように構成することができる。
【００４６】
幾つかの実施形態において、前記単一スラグマイクロ流体反応システムは、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間に測定される前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分からの前記蛍光に基づいて前記試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する溶解分析を実施するように構成される溶解分析器を備えることができる。
【００４７】
幾つかの実施形態において、前記反応チップは第２のゾーンを含むことができ、前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内のスラグは、前記熱ゾーンを通過した後に前記第２のゾーンに達することができる。前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域及び前記試料スラグ構築ターゲット領域の一方又は両方は、前記反応チップの前記第２のゾーン内にあることができる。前記第２のゾーンは第２の熱ゾーンとすることができる。前記加熱要素は第１の加熱要素とすることができ、前記加熱システムは、前記第２の熱ゾーンに関連する第２の加熱要素を含むことができる。しかし、幾つかの実施形態において、前記マイクロ流体デバイスは、前記第２の熱ゾーンに関連する加熱要素を備えない場合がある。
【００４８】
幾つかの実施形態において、前記フローコントローラーは、前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間、前記試料スラグを固定位置に保持するように構成することができる（正：may be configured）。前記フローコントローラーは、前記試料スラグを構築した後、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わるまで、前記試料スラグを所定の位置に保持するように構成することができる。しかし、幾つかの実施形態において、前記フローコントローラーは、前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱し終わる前に、前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って加熱することの全体の間、前記試料スラグが前記熱ゾーン内に留まるのに十分に低い流量で前記熱ゾーンにわたって前記試料スラグを引込むように、又は前記試料スラグを断続的に移動させるように、又は前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内で前記試料スラグを前後に移動させるように構成することができる。
【００４９】
幾つかの実施形態において、前記検出システムは、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間に、前記熱ゾーンから蛍光を測定するように構成することができる。前記加熱コントローラーは、前記ＰＣＲ増幅プロファイルに従って前記反応チップの前記熱ゾーン内の前記試料スラグの前記部分を加熱する間、前記測定される蛍光に基づいて前記ＰＣＲ増幅プロファイルを調整するように構成することができる。前記ＰＣＲ増幅プロファイルを調整することは、前記ＰＣＲ増幅プロファイルの温度サイクル数を調整すること、又は、前記ＰＣＲ増幅プロファイルの変性温度、アニーリング温度、若しくは伸長温度を調整することを含むことができる。
【００５０】
幾つかの実施形態において、前記ＰＣＲ増幅プロファイルは、ホットスタートＰＣＲ増幅プロファイルとすることができる。前記ＰＣＲ増幅プロファイル及び前記温度ランププロファイルに従って加熱する間、前記試料スラグは、前記マイクロ流体デバイスの前記熱ゾーンを完全に充填することができる。
【００５１】
前記フローコントローラーは、前記ブランキングスラグを構築した後で、かつ、前記試料スラグを構築する前に、前記ブランキングスラグ構築ターゲット領域の所定の位置に前記ブランキングスラグの前縁を保持するように構成することができる。前記ブランキングスラグの前記前縁は、画像ベースフィードバック制御を使用して所定の場所に保持することができる。前記フローコントローラーは、前記試料スラグを構築した後で、かつ、前記温度ランププロファイルに従って加熱し終わる前に、前記試料スラグ構築ターゲット領域の所定の位置に前記ブランキングスラグの後縁を保持するように構成することができる。前記ブランキング溶液の前記後縁は、画像ベースフィードバック制御を使用して所定の場所に保持することができる。
【００５２】
幾つかの実施形態において、前記マイクロ流体デバイスはインタフェースチップを含むことができ、前記フローコントローラーは、前記インタフェースチップの吸入ポートを介して前記インタフェースチップのマイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込むように構成することができ、なお、前記ブランキングスラグを構築するため前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に引込まれる前記ブランキング溶液は、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルから引込まれ、また、前記フローコントローラーは、前記インタフェースチップの前記吸入ポートを介して前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネル内に前記試料溶液を引込むように構成することができる。前記試料スラグを構築するために前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に引込まれる前記試料溶液は、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルから引込むことができる。
【００５３】
幾つかの実施形態において、前記マイクロ流体デバイスはＴジャンクションを含むことができる。前記フローコントローラーは、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込むとき、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルからの前記ブランキング溶液で前記Ｔジャンクションを充填し、前記Ｔジャンクションから前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記ブランキング溶液を引込み、前記マイクロ流体デバイスの前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記試料溶液を引込むとき、前記インタフェースチップの前記マイクロ流体チャネルからの前記試料溶液で前記Ｔジャンクションを充填し、前記Ｔジャンクションから前記反応チップの前記マイクロ流体チャネル内に前記試料溶液を引込むように構成することができる。前記検出システムは、前記ブランキング溶液の前縁が、前記マイクロ流体デバイスの前記インタフェースチップ内の関心領域に達したか否かを検出することによって、前記ブランキング溶液が前記Ｔジャンクションを充填したか否かを判定するように構成することができる。前記検出システムは、前記ブランキング溶液の後縁が、前記マイクロ流体デバイスの前記インタフェースチップ内の関心領域に達したか否かを検出することによって、前記試料溶液が前記Ｔジャンクションを充填したか否かを判定するように構成することができる。
【００５４】
更に別の態様において、本発明は、少なくとも１つのマイクロ流体チャネルと、熱要素と、コントローラーと、検出器とを備えるマイクロ流体デバイスを提供する。前記少なくとも１つのマイクロ流体チャネルは、キャリア流体及び試料スラグを受取るように構成することができる。前記試料スラグはポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）試薬を含むことができる。前記熱要素は、前記少なくとも１つのマイクロ流体チャネルの第１のゾーンと熱的連通状態にあることができる。前記コントローラーは、記マイクロ流体チャネルの前記第１のゾーン内で、ＰＣＲ反応と、それに続く、高分解能熱溶解（ＨＲＴＭ：high resolution thermal melt）を実施するため、前記マイクロ流体チャネル内の前記試料スラグを熱サイクルさせるよう前記熱要素を制御するように構成することができる。前記検出器は、前記マイクロ流体チャネル内に位置する前記試料スラグから蛍光信号を検出するように構成することができる。前記コントローラーは、連続したスラグについて前記ＰＣＲ反応の動作パラメーターを独立して調整するように構成することができる。
【００５５】
幾つかの実施形態において、前記試料スラグの長さは、前記少なくとも１つのマイクロ流体チャネルを、単一試料スラグを有することに制限することができる。各試料スラグについて前記ＰＣＲ反応に関連する動作パラメーターを調整することは、前記蛍光信号に基づいて前記溶解分析のＰＣＲ増幅プロファイル及びランプ温度プロファイルを最適化することを含むことができる。前記コントローラーは、前記ＰＣＲ反応及び前記溶解分析を実施するため、前記マイクロ流体チャネル内の前記試料スラグを停止するように構成することができる。前記コントローラーは、流れている試料スラグに関して前記ＰＣＲ反応及び前記溶解分析を実施するように構成することができる。
【００５６】
幾つかの実施形態において、前記マイクロ流体チャネルは、前記第１のゾーン及び第２のゾーンを含むことができ、前記第１のゾーンは前記熱要素と熱的連通状態にあることができ、前記第２のゾーンは前記第１のゾーンの外側にあることができる。前記コントローラーは、前記マイクロ流体チャネルの前記第２のゾーン内に位置する前記試料スラグの前縁の位置を制御することによって、前記試料スラグの位置を制御するように構成することができる。前記試料スラグの長さは、前記マイクロ流体チャネルを単一試料スラグ及び単一キャリア流体スラグで充填することができる。
【００５７】
更に別の態様において、本発明は、マイクロ流体デバイス内で試料スラグを処理するための方法を提供する。前記方法は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）試薬を含む試料スラグ、それに続いて、キャリア流体スラグを、少なくとも１つのマイクロ流体チャネル内にロードすることと、ＰＣＲ反応を実施するため、前記マイクロ流体チャネル内で前記試料スラグを熱サイクルさせることであって、前記ＰＣＲ反応は前記マイクロ流体チャネルの第１のゾーン内で実施されることと、熱サイクルさせることに続いて、溶解分析を実施することであって、前記溶解分析は前記マイクロ流体チャネルの前記第１のゾーン内で実施されることと、前記マイクロ流体チャネル内の前記試料スラグから蛍光信号を検出することと、連続する試料スラグについて前記ＰＣＲ反応の動作パラメーターを独立して調整することとを含むことができる。
【００５８】
幾つかの実施形態において、前記試料スラグの長さは、前記少なくとも１つのマイクロ流体チャネルを、単一試料スラグを有することに制限することができる。
【００５９】
別の態様において、本発明は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、それに続く溶解分析を、ＰＣＲ試薬を含む試料スラグに関して実施する少なくとも１つのマイクロ流体チャネルを備えるシステムを提供する。前記ＰＣＲ反応及び前記溶解分析は、前記少なくとも１つのマイクロ流体チャネルの第１のゾーン内で実施することができる。画像センサーが、第１の視野を有する第１の画像センサー領域と第２の視野を有する第２の画像センサー領域とを有することができる。前記第２の視野は前記第１の視野と異なることができる。前記第１のゾーンの少なくとも一部分は、前記ＰＣＲ反応及び前記溶解分析に関連する信号を検出するように前記第１の視野内にあることができる。キャリア流体スラグに接する前記試料スラグの前縁は、前記ＰＣＲ反応及び前記溶解分析中に前記第２の視野内にあることができる。
【００６０】
幾つかの実施形態において、前記第１の視野は前記第１のゾーンの中心から信号を検出することができる。
【００６１】
更に別の態様において、本発明は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）試薬を含む試料スラグを受取る少なくとも１つのマイクロ流体チャネルと、前記マイクロ流体チャネルの第１の領域と熱的流体連通状態にある加熱システムであって、ＰＣＲ反応を実施するため、前記マイクロ流体チャネルの前記第１の領域内で前記試料スラグを熱サイクルさせ、また、溶解分析を実施するため、前記マイクロ流体チャネルの前記第１の領域内の前記試料スラグの温度をランプ制御する、加熱システムとを備えるマイクロ流体デバイスを提供する。各マイクロ流体チャネルの前記第１の領域は、前記ＰＣＲ反応及び前記溶解分析中の任意の時点において単一試料スラグを有することに制限することができる。前記ＰＣＲ反応の熱サイクリングプロファイル及び動作パラメーターは、前記熱サイクリングから得られる蛍光信号に基づいて各試料スラグについて個々に調整することができる。
【００６２】
本発明の上記のまた他の態様及び特徴並びに本発明の種々の実施形態の構造及び適用形態が、添付図面を参照して以下で記載される。
【００６３】
本明細書に組込まれ、本明細書の一部をなす添付図面は、本発明の種々の実施形態を示す。図面において、同じ参照数字は、同一の又は機能的に同様の要素を示す。さらに、参照数字の一番左の桁（複数可）は、参照数字が初めて現れる図面を特定する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の態様を具現化するマイクロ流体デバイスを示す図である。
【図２】本発明の態様を具現化する反応チップを示す図である。
【図３】本発明の態様を具現化するマイクロ流体デバイスを使用するためのマイクロ流体反応システムの機能ブロック図である。
【図４】本発明の態様を具現化するマイクロ流体デバイスのＴジャンクションを示す図である。
【図５】本発明の態様による、システムスタートアップ、較正、ＰＣＲ増幅、及び溶解データ採取を実施するための単一スラグプロセスを示す図である。
【図６】本発明の態様によるシステムスタートアップ及び較正を実施するための単一スラグプロセスを示す図である。
【図７】本発明の態様によるＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施するための単一スラグプロセスを示す図である。
【図８Ａ】本発明の態様による単一スラグアプローチによるマイクロ流体デバイスを通して移動する溶液／スラグを示す図である。
【図８Ｂ】本発明の態様による単一スラグアプローチによるマイクロ流体デバイスを通して移動する溶液／スラグを示す図である。
【図８Ｃ】本発明の態様による単一スラグアプローチによるマイクロ流体デバイスを通して移動する溶液／スラグを示す図である。
【図８Ｄ】本発明の態様による単一スラグアプローチによるマイクロ流体デバイスを通して移動する溶液／スラグを示す図である。
【図８Ｅ】本発明の態様による単一スラグアプローチによるマイクロ流体デバイスを通して移動する溶液／スラグを示す図である。
【図８Ｆ】本発明の態様による単一スラグアプローチによるマイクロ流体デバイスを通して移動する溶液／スラグを示す図である。
【図８Ｇ】本発明の態様による単一スラグアプローチによるマイクロ流体デバイスを通して移動する溶液／スラグを示す図である。
【図８Ｈ】本発明の態様による単一スラグアプローチによるマイクロ流体デバイスを通して移動する溶液／スラグを示す図である。
【図８Ｉ】本発明の態様による単一スラグアプローチによるマイクロ流体デバイスを通して移動する溶液／スラグを示す図である。
【図８Ｊ】本発明の態様による単一スラグアプローチによるマイクロ流体デバイスを通して移動する溶液／スラグを示す図である。
【図８Ｋ】本発明の態様による単一スラグアプローチによるマイクロ流体デバイスを通して移動する溶液／スラグを示す図である。
【図８Ｌ】本発明の態様による単一スラグアプローチによるマイクロ流体デバイスを通して移動する溶液／スラグを示す図である。
【図９Ａ】本発明の態様による、システムスタートアップ、較正、ＰＣＲ増幅、及び溶解データ採取を実施するためのタイミング図である。
【図９Ｂ】本発明の態様による、システムスタートアップ、較正、ＰＣＲ増幅、及び溶解データ採取を実施するためのタイミング図である。
【図１０】本発明の態様による関心領域を示す図である。
【図１１】従来技術によるマルチスラグシステム内でチャネルを通して進行するスラグのタイミングシーケンスである。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
図１は、本発明の態様を具現化するマイクロ流体デバイス１００を示す。幾つかの実施形態において、マイクロ流体デバイス１００は、インタフェースチップ１０２及び反応チップ１０４を含むことができる。インタフェースチップ１０２は、異なる溶液（すなわち、混合物又は流体）が、マイクロ流体デバイス１００に直列に入れられることを可能にする１つ又は複数のアクセスチューブ（例えば、毛細管チューブ又は他のチューブ）又はウェル１０６を含むことができる。インタフェースチップ１０２は、１つ又は複数のマイクロ流体チャネル１０８を含むことができる。インタフェースチップ１０２のマイクロ流体チャネル１０８は、アクセスチューブ又はウェル１０６に接続することができる。幾つかの実施形態において、反応チップ１０４は、ＰＣＲポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：polymerase chain reaction）増幅及び熱溶解等の反応化学を実施することができる。反応チップ１０４は、１つ又は複数のマイクロ流体チャネル１１０を含むことができる。
【００６６】
図２は、１つの非制限的な実施形態による反応チップ１０４を示す。図２に示すように、反応チップ１０４は、基板２１２にわたって延在する幾つかの（例えば、８つの）マイクロ流体チャネル１１０を含む。他の実施形態において、示す８つのマイクロ流体チャネルより多いか又は少ない流体チャネルを使用することができる。反応チップ１０４の各マイクロ流体チャネル１１０は、１つ又は複数のポート２１４（示す実施形態は、チャネル１１０について２つのポート２１４を示す）及び１つ又は複数の出口ポート２１６（示す実施形態は、チャネル１１０について１つの出口ポート２１６を示す）を含むことができる。チャネルについて２つのポート２１４を有する１つの非制限的な実施形態において、流体／溶液を、１つのポート２１４（例えば、左側ポート２１４）を通して反応チップ１０４のＴジャンクション（例えば、図４のＴジャンクション４７７）に提供することができ、Ｔジャンクションからの流体／溶液は、他のポート２１４（例えば、右側ポート２１４）を通して反応チップ１０４を出ることができる。例えば、一実施形態において、ポート２１４が使用されて、取付け可能なインタフェースチップ又はカートリッジから反応チップ１０４上に流体／溶液をロードすることができ、出口ポート（複数可）２１６が使用されて、ロードされた流体／溶液を、反応チップ１０４の１つ又は複数のマイクロ流体チャネル１１０を通して制御可能に引込むことができる。
【００６７】
幾つかの実施形態において、図２に示すように、各マイクロ流体チャネル１１０は、反応チップ１０４の熱ゾーン２１８（すなわち、第１のゾーン）を通過することができる。１つ又は複数の加熱要素２２０（すなわち、１つ又は複数の熱要素又はヒーター）は、熱ゾーン２１８に関連することができる。幾つかの実施形態において、単一加熱要素２２０は、熱ゾーン２１８を通過する全てのマイクロ流体チャネル１１０を加熱することができる。他の実施形態において、複数の個々に制御される加熱要素２２０は、熱ゾーン２１８に関連することができ、各加熱要素２２０は、熱ゾーン２１８を通過する複数のマイクロ流体チャネル１１０を加熱することができる。例えば、８つのマイクロ流体チャネル１１０を有する反応チップ１０４において、第１の加熱要素２２０は、熱ゾーン２１８内のマイクロ流体チャネル１１０のうちの４つのマイクロ流体チャネル１１０を加熱することができ、第２の加熱要素２２０は、熱ゾーン２１８内の他の４つのマイクロ流体チャネル１１０を加熱することができる。図２に示す実施形態等の更に他の実施形態において、複数の個々に制御される加熱要素２２０は、熱ゾーン２１８に関連することができ、各加熱要素２２０は、熱ゾーン２１８を通過するマイクロ流体チャネル１１０の関連する１つのマイクロ流体チャネル１１０を加熱することができる。
【００６８】
幾つかの実施形態において、１つ又は複数の加熱要素２２０は、熱ゾーン２１８内のマイクロ流体チャネル１１０に関連する薄膜抵抗ヒーターの形態である場合がある。例えば、１つの非制限的な実施形態において、１つ又は複数の加熱要素２２０は、プラチナ薄膜抵抗ヒーターである場合がある。薄膜抵抗ヒーターの抵抗は、薄膜抵抗ヒーターのそれぞれの温度を制御するために測定することができる。
【００６９】
幾つかの実施形態において、反応チップ１０４は、加熱要素２２０に接続されたヒーター電極２２２を含むことができる。非制限的な実施形態において、ヒーター電極２２２は、熱ゾーンリード線２２４及び１つ又は複数の熱ゾーン共通リード線２２６を含むことができる。一実施形態によれば、別個の熱ゾーンリード線２２４は、加熱要素２２０のそれぞれに接続することができる。
【００７０】
幾つかの実施形態において、図２に示すように、各マイクロ流体チャネル１１０は、反応チップ１０４の第２のゾーン２２８を通過することができる。幾つかの非制限的な実施形態において、第２のゾーン２２８は、非加熱ゾーンである。幾つかの実施形態において、加熱要素は、第２のゾーン２２８に関連しない。しかし、このことは必要とされず、幾つかの代替の実施形態において、１つ又は複数の加熱要素２３０は、第２のゾーン２２８に関連する場合がある。第２のゾーン２２８に関連する１つ又は複数の加熱要素２３０を有する幾つかの実施形態において、加熱要素２３０は、マイクロ流体チャネル１１０を加熱するために使用されない場合がある。すなわち、１つ又は複数の加熱要素２３０が第２のゾーン２２８に関連する場合があっても、幾つかの実施形態において、加熱要素２３０は、オフのままであり、熱を提供するように制御されない場合がある。１つの代替の実施形態において、反応チップ１０４は、１つ又は複数の加熱要素２２０に関連することができる単一ゾーン２１８だけを有する場合がある。
【００７１】
１つの非制限的な実施形態において、図２に示すように、複数の個々に制御される加熱要素２３０は、第２のゾーン２２８に関連する場合があり、各加熱要素２３０は、（加熱要素２３０がそうするように制御されなくても）第２のゾーン２２８を通過するマイクロ流体チャネル１１０の関連する１つのマイクロ流体チャネル１１０を加熱することが可能である場合がある。しかし、他の構成を使用することができる（例えば、単一加熱要素２３０は、第２のゾーン２２８を通過するマイクロ流体チャネル１１０の全てを加熱することが可能である場合があり、複数の加熱要素２３０はそれぞれ、第２のゾーン２２８を通過する複数のマイクロ流体チャネル１１０を加熱することが可能である場合がある）。
【００７２】
幾つかの実施形態において、１つ又は複数の加熱要素２３０は、第２のゾーン２２８内のマイクロ流体チャネル２２２に関連する薄膜抵抗ヒーターの形態である場合がある。非制限的な実施形態において、ヒーター電極１１０は、第２のゾーンリード線２３４及び１つ又は複数の第２のゾーン共通リード線２３６を含むことができる。図２に示すように、幾つかの実施形態において、別個の第２のゾーンリード線２３４は、加熱要素２３０のそれぞれに接続することができる。
【００７３】
図３は、一実施形態による、マイクロ流体デバイス１００を使用するためのマイクロ流体反応システム３００の機能ブロック図を示す。幾つかの実施形態において、マイクロ流体反応システム３００は、単一スラグアプローチを実装する単一スラグシステムであるとすることができる。
【００７４】
幾つかの実施形態において、マイクロ流体反応システム３００は、調製ステージ３３８（例えば、ピペッタシステム）を含むことができる。１つの非制限的な実施形態において、調製ステージ３３８は、１つ又は複数の試料溶液を調製するための適切なデバイス（例えば、ＰＣＲロボット）及び１つ又は複数のブランキング溶液を調製するための適切なデバイス（例えば、ブランキングロボット）を備えることができる。例えば、図３に示すように、調製ステージ３３８は、１つ又は複数の試料３４０及び１つ又は複数の試薬３４２を含むことができ、試料３４０を１つ又は複数の試薬３４２と混合することによって試料溶液を調製することができる。幾つかの非制限的な実施形態において、調製ステージ３３８は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす米国特許出願公報第２０１２／００５８５１９号の図７Ａ及び７Ｂを参照してそれぞれ記載されるマイクロピペット７００又は７００’を含むことができ、試料溶液の調製は、米国特許出願公報第２０１２／００５８５１９号の図６を参照して記載されるものであるとすることができる。幾つかの非制限的な実施形態において、試料溶液は、例えば、ＬＣＧｒｅｅｎ＋色素等の挿入色素（intercalating die）を含むことができる。
【００７５】
幾つかの実施形態において、調製ステージ３３８は、１つ又は複数の流体をマイクロ流体デバイス１００内に入力することができる。調製ステージ３３８によって入力される流体は、１つ又は複数の試料溶液、１つ又は複数のブランキング溶液３４４（例えば、スペーサー溶液）、及び／又は、１つ又は複数の較正溶液３４６を含むことができる。較正溶液３４６は、既知の溶解温度を有する既知の試料を含むことができる。幾つかの非制限的な実施形態において、較正溶液は、第１の溶解温度を有する第１の試料を有する第１の較正溶液及び第２の溶解温度を有する第２の試料を有する第２の較正溶液を含むことができる。幾つかの非制限的な実施形態において、較正溶液３６４の１つ又は複数は、例えば、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす米国特許出願公報第２０１２／００５１３９０号に記載される複合キャリブレータ等の複合キャリブレータである場合がある。幾つかの非制限的な実施形態において、較正溶液３６４の１つ又は複数は、例えば、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす米国特許出願公報第２０１２／０１７８０７７号に記載される１つ又は複数のアンプリコン等の、既知の又は予想される熱溶解温度を有する１つ又は複数のアンプリコンを含むことができる。
【００７６】
幾つかの実施形態において、調製ステージ３３８からの流体は、インタフェースチップ１０２のアクセスチューブ又はウェル１０６を介してマイクロ流体デバイス１００のインタフェースチップ１０２のマイクロ流体チャネル１０８に入ることができる。インタフェースチップ１０２のマイクロ流体チャネル１０８からの流体は、反応チップ１０４のポート２１４を介して反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０に入ることができる。反応チップの熱ゾーン２１８において、反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０内の流体は、ＰＣＲのための熱サイクリング（すなわち、温度サイクリング）と、それに続く、溶解データ採取のための熱ランプ（すなわち、温度ランプ）を受ける場合がある。
【００７７】
幾つかの実施形態において、マイクロ流体反応システム３００はシステムコントローラー３４８を含むことができる。システムコントローラー３４８は、フローコントローラー３５０、加熱コントローラー３５２、検出システム３５４、及び／又は溶解分析器３５６を含むことができる。フローコントローラー３５０、加熱コントローラー３５２、検出システム３５４、及び／又は溶解分析器３５６は、それぞれ又は集合的に、プロセッサ及びメモリを有するプログラム式コンピュータ、特定用途向け集積回路、又は、他のデジタル及び／又はアナログ制御回路である場合がある。
【００７８】
フローコントローラー３５０は、インタフェースチップ１０２のマイクロ流体チャネル１０８及び反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０を通る流体のフローを制御することができる。幾つかの実施形態において、フローコントローラー３５０は、１つ又は複数のポンプを介してマイクロ流体デバイス１００のチャネル内の圧力を制御することができる。幾つかの実施形態において、フローコントローラー３５０は、マイクロ流体デバイス１００内で流体の位置に関するフィードバックを使用することができる。幾つかの実施形態において、フローコントローラー３５０は、比例積分微分（ＰＩＤ：proportional-integral-derivative）コントローラーである場合がある。
【００７９】
加熱コントローラー３５２（すなわち、熱コントローラー）は、熱ゾーン２１８に関連する１つ又は複数の加熱要素２２０の加熱を制御することができる。非制限的な実施形態において、加熱要素２２０の制御は、１つ又は複数の温度センサー３５８（例えば、ＲＴＤか、薄膜サーミスタか、又は薄膜熱電対温度計）によって決定される温度に基づく場合がある。こうして、熱ゾーン２１８内の１つ又は複数のチャネル１１０の温度は、所望の温度に維持することができ、所望の温度を通してサイクルさせることができ、及び／又は、１つ又は複数の温度シーケンス又はプロファイルに従ってランプ制御することができる。しかし、加熱要素２２０が薄膜ヒーターである場合等の幾つかの実施形態において、加熱要素２２０は、温度センサー３５８の機能を提供することができる。本発明の幾つかの実施形態において、熱ゾーン２１８はまた、（例えば、熱ゾーン２１８内のチャネル１１０の温度を、９５℃から５５℃まで迅速にもたらすために）加熱コントローラー３５２によって同様に制御することができる１つ又は複数の冷却デバイス３６０によって冷却される場合がある。一実施形態において、冷却デバイス３６０は、例えば、ペルチエデバイス、ヒートシンク、又は強制対流空冷式デバイスである可能性がある。
【００８０】
幾つかの実施形態において、加熱コントローラー３５２は、ＰＣＲ増幅プロファイルに従って熱ゾーン２１８の温度をサイクルさせるため、１つ又は複数の加熱要素２２０に、反応チップ１０４の熱ゾーン２１８を加熱させるように構成することができる。幾つかの実施形態において、加熱コントローラー３５２は、ＰＣＲ増幅プロファイルに従って加熱することに続いて、１つ又は複数の加熱要素２２０に、温度ランププロファイルに従って反応チップ１０４の熱ゾーン２１８の温度をランプ制御させるように構成することができる。幾つかの非制限的な実施形態において、加熱コントローラー３５２は、スクリプト又は同様な指令に従ってヒーター制御モードを切換えて、同じゾーン（例えば、熱ゾーン２１８）内でＰＣＲ加熱と熱溶解加熱との間を行き来することができる。１つの非制限的な実施形態において、加熱コントローラー３５２は、モードを切換えて、ＰＣＲ加熱モードと熱溶解加熱モードとの間で変性／再生ステップを可能にすることができる。
【００８１】
幾つかの非制限的な実施形態において、加熱コントローラー３５２（すなわち、熱コントローラー）は、第２のゾーン２２８内の温度を制御する能力を有することができる。これらの実施形態において、マイクロ流体反応システム３００は、１つ又は複数の加熱要素２３０、１つ又は複数の冷却要素３６２、及び１つ又は複数の温度センサー３６４を含んで、第２のゾーン２２８内の１つ又は複数のチャネル１１０の温度を、それぞれ、上げ、下げ、検出することができる。しかし、このことは、必要ではなく、幾つかの実施形態において、マイクロ流体反応システム３００は、第２のゾーン２２８に関連する加熱要素２３０、冷却要素３６２、又は温度センサー３６４を持たない場合がある。同様に、上記で述べたように、加熱コントローラー３５２が第２のゾーン２２８内の温度を制御する能力を有することができる幾つかの実施形態においてさえも、加熱コントローラー３５２は、第２のゾーン２２８内のチャネル１１０を加熱する（正：heat the channels）よう加熱要素２３０を制御しない場合がある。
【００８２】
検出システム３５４は、ＰＣＲ増幅及び／又は溶解データ採取中に、インタフェースチップ１０２のチャネル１０８内のフローをモニターする場合があり、反応チップ１０４のチャネル１１０内のフローをモニターする場合があり、及び／又は、反応チップ１０４からの蛍光を測定する場合がある。検出システム３５４がインタフェースチップ１０２のチャネル１０８内のフロー及び／又は反応チップ１０４のチャネル１１０内のフローをモニターする幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、フローコントローラー３５０にフィードバックを提供することができる。同様に、検出システム３５４がインタフェースチップ１０２のチャネル１０８内のフロー及び／又は反応チップ１０４のチャネル１１０内のフローをモニターする幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、蛍光色素撮像及び追跡システムを含むことができ、そのシステムは、ともに引用することによりその全体が本明細書の一部をなす、米国特許第７，６２９，１２４号及び米国特許出願第２０１２／００５８４６０号に記載されるような特徴を含む場合がある。
【００８３】
幾つかの非制限的な実施形態において、図３に示すように、検出システム３５４は、インタフェース励起デバイス３６６を制御して、インタフェースチップ１０２のチャネル１０８内の流体（例えば、ブランキング溶液）内の蛍光色素（例えば、Ａｌｅｘａ６４７）を励起し、インタフェースチップ１０２のチャネル１０８内の流体から放出され、インタフェース検出デバイス３６８によって検出される蛍光を示す信号を受信することができる。同様に、検出システム３５４は、反応フロー励起デバイス３７０を制御して、反応チップ１０４の第２のゾーン２２８内の１つ又は複数のチャネル１１０内の流体内の蛍光色素を励起し、反応チップ１０４の第２のゾーン２２８内の１つ又は複数のチャネル１１０内の流体から放出され、反応フロー検出デバイス３７２によって検出される蛍光を示す信号を受信することができる。
【００８４】
検出システム３５４がＰＣＲ増幅及び／又は溶解データ採取中に反応チップ１０４の蛍光を測定する幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、熱ゾーン励起デバイス３７４を制御して、反応チップ１０４の熱ゾーン２１８内の１つ又は複数のチャネル１１０内の流体内の蛍光色素を励起し、反応チップ１０４の熱ゾーン２１８内の１つ又は複数のチャネル１１０内の流体から放出され、熱ゾーン検出デバイス３７６によって検出される蛍光を示す信号を受信することができる。幾つかの非制限的な実施形態において、熱ゾーン励起デバイスは、１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）（例えば、青色ＬＥＤ）を含むことができる。さらに、一実施形態において、熱ゾーン励起デバイス３７４は、１つ又は複数のモード（例えば、ローパワー／インテンシティモード及びハイパワー／インテンシティモード）で動作することが可能である場合がある。
【００８５】
幾つかの非制限的な実施形態において、検出デバイス３６８、３７２、及び３７６の１つ又は複数は、画像センサーシステムの一部である場合がある。画像センサーシステムは１つ又は複数のカメラを有することができる。幾つかの実施形態において、画像センサーシステムは、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす、米国特許出願公報第２００８／０００３５９３号又は米国特許第７，６２９，１２４号に記載されるようなものである場合がある。画像センサーシステムを有する実施形態において、検出コントローラー３５４は撮像システムコントローラーである場合がある。励起デバイス３６６、３７０、及び３７４並びに検出デバイス３６８、３７２、及び３７６が、図３において別個のデバイスとして示されるが、幾つかの非制限的な実施形態において、励起デバイス３６６、３７０、及び３７４並びに検出デバイス３６８、３７２、及び３７６は全て、単一の励起／検出デバイスの一部である場合があり、そのデバイスは、一実施形態において、任意の所与の時間に、インタフェースチップ１０２、熱ゾーン２１８、及び第２のゾーン２２８のうちの１つを観察するだけである場合があり、処理中に観察と観察の間で切換えるように構成することができる。
【００８６】
幾つかの実施形態において、検出デバイス３６８、３７２、及び３７６の１つ又は複数は、関心領域１０９８を含むことができる第１の視野を有する第１の画像センサー領域（例えば、熱領域２１８）及び関心領域１０９６（図１０参照）を含むことができる第２の視野を有する第２の画像センサー領域（例えば、第２の領域２２８）を有する画像センサー（例えば、カメラ）を含むことができる。幾つかの実施形態において、画像センサーはまた、関心領域４９１（図４及び１０参照）を含むことができる第３の画像センサー領域を有する第３の画像センサー領域（例えば、インタフェースチップ領域）を有することができる。動作時、画像センサーは、視野間で切換り、画像センサー領域（又は画像センサー領域の部分）の画像を取込むことができる。検出システム３５４は、画像システムを異なるモードで制御することが可能である場合がある。例えば、溶解モードにおいて、画像システムは、高速画像を取込み、それらをシステム３００の溶解データバッファに格納することができる。
【００８７】
幾つかの実施形態において、システム３００は、溶解データ採取中に検出システム３５４によって測定される熱ゾーン内の試料スラグの部分からの蛍光に基づいて試料スラグ内の核酸の溶解温度を特定する溶解分析を実施することが可能な溶解分析器３５６を含むことができる。幾つかの実施形態において、溶解分析器３００は、溶解分析を実施するようにプログラムされる、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータである場合がある。しかし、代替の実施形態において、溶解分析器３５６は、溶解分析を実施するように構成される、特定用途向け集積回路又は他のデジタル及び／又はアナログ制御回路である場合がある。
【００８８】
図４に示すように、幾つかの実施形態において、マイクロ流体デバイス１００は、１つ又は複数のＴジャンクション４７７を含むことができる。幾つかの実施形態において、反応チップ１０４の各マイクロ流体チャネル１１０は、Ｔジャンクション４７７を通してインタフェースチップ１０２のマイクロ流体チャネル１０８から流体を受取ることができる。幾つかの非制限的な実施形態において、インタフェースチップ１０２のチャネル１０８はＴジャンクション４７７に流体を提供することができ、また、インタフェースチップ１０２のチャネル１０８は、Ｔジャンクション４７７からベントウェル４７９に流体を提供することができる。幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、流体が、インタフェースフローモニタリング領域に達したか否か、したがって、Ｔジャンクション４７７を充填したか否かを判定することによって、インタフェースチップ１０２のチャネル１０８内のフローをモニターすることができる。図４に示す実施形態において、Ｔジャンクション４７７は、マイクロ流体デバイス１００の反応チップ１０４内に位置する。しかし、このことは必要ではなく、代替の実施形態において、Ｔジャンクション４７７は、マイクロ流体デバイス１００のインタフェースチップ１０２内に位置することができる。
【００８９】
幾つかの非制限的な実施形態において、システムコントローラー３４８は、調製ステージ３３８が、アクセスチューブ又はウェル１０６上に流体の滴を提供するようにさせることができる。フローコントローラー３５０は、ベントウェルに負圧を設定して、インタフェースチップ１０２のマイクロ流体チャネル１０８に入り、Ｔジャンクション４７７を通り、その後、ベントウェル４７９まで流体を引込むことができる。流体がＴジャンクション４７７を通過した（すなわち、充填した）後、フローコントローラー３５０は、インタフェースチップ１０２のチャネル１０８に入る流体フローを止め、その後、流体を、Ｔジャンクション４７７から反応チップ１０４のチャネル１１０内に引込むことができる。流体スラグが反応チップ１０４のチャネル１１０内の所望の領域又は場所に達すると、フローコントローラー３５０は、流体フローを反応チップ１０４内で停止させることができる。その後、システムコントローラー３４８は、調製ステージ３３８が、アクセスチューブ又はウェル１０６上に流体の新しい滴を配置するようにさせることができる。その後、システムコントローラー３４８は、プロセスが、開始し、次に、全ての所望のスラグが生成されるまでループするようにさせることができる。
【００９０】
幾つかの実施形態において、インタフェースチップと反応チップとの間のＴジャンクションが利用されて、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす米国特許出願公報第２０１１／００９１８７７号に記載されるように、スラグ間の拡散量を減少させながら、複数の流体（例えば、ブランキング溶液（複数可）、試料溶液（複数可）、及び／又は較正溶液（複数可））の交互のスラグを生成することができる。
【００９１】
幾つかの実施形態において、上述したデバイス及びシステムは、ＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施する単一スラグアプローチを実装することができる。単一スラグアプローチを利用する幾つかの実施形態において、反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０についてわずか１つのスラグが熱ゾーン２１８内に存在する場合があり、熱ゾーン２１８は、ＰＣＲ増幅と溶解データ採取の両方のために使用することができる。すなわち、単一スラグアプローチを利用する幾つかの実施形態において、試料／試験スラグは、或る温度ランプについて温度サイクリングが実施された熱ゾーン２１８から異なる熱ゾーンに移動される必要がない。さらに、単一スラグアプローチを利用する幾つかの実施形態において、マルチスラグアプローチの場合と同様に短スラグを生成する必要性がなくされ、反応チップ１０４を、一度に１つの試料溶液で実質的に充填することができる。単一スラグアプローチは、マルチスラグアプローチにおいて存在する事象間の結合を破断し、事象を処理することが独立して制御されることを可能にすることができる。例えば、以下の表２は、インタフェースチップ（Ｋ−Ｃｈｉｐ）及び反応チップ（Ｕ−ｃｈｉｐ）を有するマイクロ流体デバイスを有する単一スラグシステムにおいて、例示的な基本的単一スラグ処理シーケンスのステップ中に起こる事象を示す。以下の表２において、重要な事象は太線で示される。
【表２】
2016514451.tif 000004
【００９２】
表２に示すように、単一スラグアプローチは、フロー事象、ＰＣＲ事象、及び溶解事象を異なるステップに分解することができるため、それらの事象は、別の事象を満たすため１つの事象に関して譲歩する必要性なしで、独立して制御することができる。換言すれば、１つの事象は、本質的に各ステップを駆動することができる。表２に示すように、例示的な基本的単一スラグ処理シーケンスのステップ５は、「ロードブランキング溶液（Load Blanking Solution）」インタフェースチップフロー事象及び反応チップ熱ゾーン（ゾーン１）「ＰＣＲ」事象の両方を含むことができる。実際には、ＰＣＲ事象は、「ロードブランキング溶液」インタフェースチップフロー事象よりずっと長く続く場合がある。結果として、「ロードブランキング溶液」インタフェースチップフロー事象及びＰＣＲ事象を同じステップに含むことは、いずれのステップも譲歩させられることを要求しない場合があり、次の試料スラグをセットアップする時間（例えば、約４０ｓ）を単に節約することができる。しかし、代替の実施形態において、「ロードブランキング溶液」インタフェースチップフロー事象は、それ自身のステップ内で（例えば、溶解事象ステップに続いて、また、反応チップが試料スラグを保持する間に）起こる可能性がある。同様に、例示的な時間は、表２に与えられるが、他の実施形態において、異なるステップ時間を使用することができる。
【００９３】
処理事象の独立した制御は、各事象の独立した最適化を可能にすることができる。例えば、ＰＣＲのための試料スラグの熱サイクリングがより多くの時間を必要とする場合、更なる時間を、フローに影響を及ぼすことなく、試料の熱サイクリングに付加することができる。同様に、幾つかの実施形態において、フローステップは、どれだけの時間がＰＣＲのために必要とされるかを気にすることなく、出来る限り早く終了することができる。
【００９４】
幾つかの非制限的な実施形態において、単一スラグシステム３００内のフローコントローラー３５０は、フィードバック（例えば、画像ベースフィードバック）を使用して、マイクロ流体デバイス１００の排水ポートに接続された蠕動ポンプを駆動することができる。幾つかの実施形態において、フローコントローラー３５０によって実施されるフィードバックベース制御は、図８Ｂ〜図８Ｌに示すブランキングスラグ８７８等のブランキングスラグの前縁の能動制御と後縁の能動制御の間で交互に行うことができる。幾つかの実施形態において、ブランキングスラグを形成するために使用される１つ又は複数のブランキング溶液３４４は、試料スラグ及びブランキングスラグがともに制御されることを可能にする色素を含むことができる。幾つかの実施形態において、ブランキング溶液／スラグ色素は、励起されると赤色信号を生成する色素（例えば、Ａｌｅｘａ６４７）である場合がある。しかし、このことは必要ではなく、代替の実施形態において、赤色以外の色を有する信号を生成することができる他の色素を使用することができる。
【００９５】
幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、エッジ検出を使用して（すなわち、赤色信号の勾配を探すことによって）スラグの現在の位置を決定することができる。エッジ検出は、ＬａｂＶｉｅｗ等のコントローラーによってリアルタイムに実施することができ、ＬａｂＶｉｅｗは、例えば１Ｈｚでプロセスループによって実行することができる。幾つかの実施形態において、コントロールエッジ（すなわち、追跡される前縁又は後縁）は、反応チップ１０４の第２のゾーン２２８（例えば、非加熱エリア）に位置する場合がある。例えば、１つの非制限的な実施形態において、第２のゾーン２２８は、マルチスラグアプローチの下でデータ採取ゾーンとして使用されることになる反応チップ１０４の領域であるとすることができる。しかし、このことは必要とされない。幾つかの実施形態において、フローコントロールのために加熱されないゾーンを使用することは、熱サイクリングによる色素（例えば、Ａｌｅｘａ６４７）の強度変化に伴う問題をなくす場合がある。
【００９６】
幾つかの実施形態において、検出システム３５４からのフィードバックに基づいて、フローコントローラー３５０は、ブランキングスラグ８７８の前縁を、図８Ａ〜図８Ｌに示す領域８８０等のブランキングスラグ構築ターゲット領域に対して制御することができる。図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｆ、図８Ｇ、図８Ｊ、及び図８Ｋを参照されたい。幾つかの実施形態において、図８Ａ〜図８Ｌに示すように、ブランキングスラグ構築ターゲット領域は、反応チップ１０４の第２のゾーン２２８内にある場合がある。幾つかの非制限的な実施形態において、検出システム３５４からのフィードバックに基づいて、フローコントローラー３５０は、ブランキングスラグ８７８の前縁を、ブランキングスラグ構築ターゲット領域内のコントロールポイントに対して更に制御することができる。例えば、１つの非制限的な実施形態において、コントロールポイントは、領域８８０の中央にある場合がある。
【００９７】
幾つかの実施形態において、検出システム３５４からのフィードバックに基づいて、フローコントローラー３５０は、ブランキングスラグ８７８の後縁を、図８Ａ〜図８Ｌに示す領域８８０等の試料スラグ構築ターゲット領域に対して制御することができる。図８Ｄ、図８Ｅ、図８Ｈ、図８Ｉ、図８Ｌを参照されたい。幾つかの実施形態において、図８Ａ〜図８Ｌに示すように、試料スラグ構築ターゲット領域は、反応チップ１０４の第２のゾーン２２８内にある場合がある。幾つかの非制限的な実施形態において、検出システム３５４からのフィードバックに基づいて、フローコントローラー３５０は、試料スラグ８７８の後縁を、試料スラグ構築ターゲット領域内のコントロールポイントに対して更に制御することができる。例えば、１つの非制限的な実施形態において、コントロールポイントは、領域８８０の中央にある場合がある。幾つかの実施形態において、ブランキングスラグ構築ターゲット領域は試料スラグ構築ターゲット領域と同じ領域である場合がある。しかし、このことは必要でなく、他の実施形態において、ブランキングスラグ構築ターゲット領域及び試料スラグ構築ターゲット領域は異なる領域である場合がある。
【００９８】
ブランキングスラグ８７８の後縁を試料スラグ構築ターゲット領域（例えば、スラグ構築ターゲット領域８８０）内に保持することによって、フローコントローラー３５０は、
反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０においてブランキングスラグ８７８に続く試料スラグ８９０を、反応チップ１０４の熱ゾーン２１８におけるＰＣＲ増幅及び溶解データ採取のための所定の場所に保持することができる。例えば、図８Ｈ及び８Ｌを参照されたい。
【００９９】
幾つかの実施形態において、ＰＣＲ増幅のための熱ゾーン２１８内での熱サイクリング中、単一スラグシステム３００のフローコントローラー３５０は、３つのフローモード、すなわち、（１）停止フローモード、（２）連続的フローモード、及び（３）断続的動きモードのうちの１つのモードで動作する場合がある。
【０１００】
停止フローモードにおいて、フローコントローラー３５０は、ＰＣＲ増幅及び溶解データ採取の継続期間の間、単一試料スラグを固定位置に保持することができる。停止フローモードにおける動作は、ＰＣＲ増幅及び温度ランププロファイルの選択における完全な柔軟性を可能にする。換言すれば、停止フローモードによって、温度、保持時間、ランプレート、サイクル数、及び／又は温度プロファイルの他のパラメーターを、自由に選択することができる。停止フローモードを使用するときの利用可能なオプションは、例えば、ホットスタートＰＣＲ増幅、溶解前の変性−再生ステップ、ゆっくりした溶解時間、及び／又は複数の溶解時間を含むことができる。さらに、マルチスラグアプローチの場合と違って、温度プロファイルは、温度プロファイルによる加熱がスラグ列タイミングの要件内で終了することになるか否かを気にすることなく選択することができる。
【０１０１】
連続的フローモードにおいて、フローコントローラー３５０は、ＰＣＲ温度サイクリングが実施されている間に、単一熱ゾーン２１８にわたって単一スラグをゆっくり引込むことができ、その後、ＰＣＲが終了すると、温度ランプが同じ熱ゾーン２１８内で行われるであろう。このモードの場合、流量は、好ましくは、ＰＣＲ増幅及び溶解データ採取の全体にわたって試料が熱ゾーン２１８内に留まることを保証するのに十分に低い。流体力学において、これらの非常にゆっくりしたフローは、クリーピングフロー（creeping flow）と呼ばれることがある。充分に低い流量によって、化学種の分散は軽微である場合がある。
【０１０２】
断続的動きモードにおいて、フローコントローラー３５０は、単一スラグが、（ａ）ＰＣＲ温度サイクリング及び温度ランピングの全体の間、完全に停止もせず、（ｂ）常に移動もしないように、反応チップ１０４の１つ又は複数のチャネル１１０内のフローを制御することができる。幾つかの断続的動きモードの実施形態において、スラグは、或る期間の間、停止される前に及び／又は停止された後に、ほんのわずかな（正：part or portion）時間の間、移動することができる。しかし、代替の断続的動きモードの実施形態において、スラグを、前後に移動することができる。例えば、フローコントローラー３５０は、米国仮特許出願第６１／７８８，７２９号に記載される方法でフローを制御することができ、その出願は、２０１３年３月１５日に出願されており、「Method for Enhancement of Polymerase Chain Reaction Through Laminar Flow Mixing」という名称であり、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。
【０１０３】
幾つかの単一スラグの実施形態において、カートリッジを通してスラグを移動させるために使用される流量は、特定のデバイスのニーズに合うように容易にカスタマイズすることができる。例えば、１つの非制限的な実施形態において、Ｔジャンクション４７７を通りベントに至る、インタフェースチップ１０２のマイクロ流体チャネル１０８内のフローは、開ループ（すなわち、フィードバック制御無し）又は閉ループ（すなわち、フィードバック制御）であるとすることができる。
【０１０４】
インタフェースチップ１０２（別名、Ｋ−ｃｈｉｐ）における流量に関して、マイクロ流体デバイス１００が、スタートアップ時にトラッキングスラグ又はブランキングスラグを全く含まないと仮定すると、第１のフローは開ループであるとすることができる。例えば、ステップ「Ｋ  Ｂｌａｎｋ  Ａｓｐ  ＯＬ」における図９Ａを参照されたい。例えば、１つの非制限的な実施形態において、ブランキング溶液についての開ループ流量は、１２ｎＬ／ｓであり、５００ｎＬの容積について２ｎＬ／ｓ２ランプを有する場合がある。そして、幾つかの実施形態において、フィードバック制御のために使用するためデバイス上にブランキングスラグがある状態で、異なる「閉ループ」の流量を使用することができる。例えば、１つの非制限的な実施形態において、第１のフロー以外の全てのフローについての開ループ流量は、１５ｎＬ／ｓであり、５００ｎＬの容積について２ｎＬ／ｓ２ランプを有する場合がある。
【０１０５】
反応チップ１０４（別名、Ｕ−ｃｈｉｐ）内の流量に関して、反応チップ１０４の１つ又は複数のチャネル１１０内の熱ゾーン２１８を通るフローもまた、開ループ又は閉ループ１０４であるとすることができる。幾つかの実施形態において、例えば、反応チップ１０４を清浄するか又はリスタートするため、反応チップ１０４をフラッシングすることが望ましい場合がある。これらのフラッシュの場合、排水／出口ポート２１６に一定圧力を印加することによって、開ループ流量（例えば、５０ｓの間、３ｎＬ／ｓ）を使用することができる。閉ループフロー（すなわち、ブランキングスラグの位置がフィードバック制御のために使用される場合のフロー）の場合、幾つかの実施形態において、流量の異なるセットを使用することができ、ＰＩＤコントローラーである場合があるフローコントローラー３５０は、（例えば、ＰＩＤ制御によって）適切な設定ポイントを能動的に決定することができる。幾つかの非制限的な実施形態において、フローコントローラー３５０は、或る特定の「ガッター（gutter）」値又はアンチワインドアップ（anti-windup）を含むことができる。１つの非制限的な実施形態において、試験スラグについての流量は、３ｎＬ／ｓであるとすることができ、ブランキングスラグについての流量は、３ｎＬ／ｓであるとすることができる。
【０１０６】
幾つかの実施形態において、単一スラグシステム３００におけるフロー制御は、例えば、米国仮特許出願第６１／７８８，８９４号に記載されるような、信頼性を改善する方法（例えば、自己回復方法）の１つ又は複数を含むことができ、その出願は、２０１３年３月１５日に出願されており、「Flow Control in a Microchannel Network and Methods for Self Healing」という名称であり、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。例えば、幾つかの実施形態は、（ｉ）インタフェースチップ１０２（「Ｋ−ｆｌｏｗ」）内のフローのスマートターンオフ、（ｉｉ）油圧式較正、及び／又は（ｉｉｉ）制御検出の喪失及びリトライを含むことができる。
【０１０７】
インタフェースチップ１０２（「Ｋ−ｆｌｏｗ」）内のフローのスマートターンオフの実施形態に関して、検出システム３５４は、インタフェースチップ１０２の１つ又は複数のチャネル１０８のそれぞれのチャネル内のＫ−ｆｌｏｗ関心領域４９１をモニターすることができ、フローコントローラー３５０は、検出システム３５４から受信されるフィードバックに基づいてインタフェースチップ１０２内のフローをターンオフすることができる。例えば、１つの非制限的な実施形態において、フローコントローラー３５０は、Ｋ−ｆｌｏｗ関心領域４９１からの検出信号が閾値を超えることに応答してＫ−ｆｌｏｗをランプダウンすることができる。幾つかの実施形態において、インタフェースチップ１０２のマイクロ流体チャネル１０８内のＫ−ｆｌｏｗ関心領域４９１は、Ｔジャンクション４７７を基準にして上流にある場合がある。幾つかの実施形態において、Ｋ−ｆｌｏｗのスマートターンオフを、各Ｋ−ｆｌｏｗステップで使用することができる。しかし、幾つかの代替の実施形態において、Ｋ−ｆｌｏｗのスマートターンオフは、（Ｔジャンクション４７７を基準にした）インタフェースチップ１０２の上流部分が目に見えるときのステップ（例えば、図８Ａ、８Ｃ、８Ｇ、８Ｋ）に制限される場合がある。
【０１０８】
油圧式較正に関して、幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、１つ又は複数のフロー制御関心領域（ＲＯＩ：region of interest）（反応チップ１０２のスラグ構築領域８８０内のＫ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ（複数可）４９１又はＵ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ（複数可）１０９６）をモニターすることができ、フローコントローラー３５０は、モニターされる１つ又は複数のフロー制御ＲＯＩから検出される信号に基づいて、印加される圧力差を適切に調整することによって、油圧式較正を実施することができる。
【０１０９】
制御検出の喪失及びリトライに関して、幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、反応チップ１０２のスラグ構築領域８８０内のＫ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ（複数可）４９１及び／又はＵ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ（複数可）１０９６を定期的にモニターして、予想されるスラグの存在を検出することができる。予想されるスラグが存在しない場合、フローコントローラー３５０は、チャネルが喪失したとしてフラグを立てることができる。幾つかの実施形態において、ユーザは、手動でリトライするか又は無視するオプションを与えられる場合がある。幾つかの実施形態において、リトライオプションは、完全にターンオフされるか又はそうでなければ利用可能でない場合がある。しかし、幾つかの実施形態において、リトライは、マイクロ流体デバイス１１０を適切に動作させるため全ての加熱要素２２０が較正されなければならないため、較正のために必要である場合がある。
【０１１０】
図１０に示すように、幾つかの実施形態において、単一スラグシステム３００は、生化学的生成物のフロー制御及び／又は分析のために１つ又は複数の関心領域（ＲＯＩ）を使用することができる。幾つかの実施形態において、単一スラグシステム３００は、１つ又は複数のインタフェースチップフロー制御／スラグ制御ＲＯＩ４９１（すなわち、Ｋ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ）、１つ又は複数の反応チップフロー制御／スラグ制御ＲＯＩ１０９６（すなわち、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ）、及び、１つ又は複数のＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８を有することができる。図１０に示すように、幾つかの実施形態において、各タイプのＲＯＩについて、各チャネル内にそのタイプの個々のＲＯＩ（すなわち、各チャネルについて１つのＲＯＩ）が存在する場合がある。
【０１１１】
幾つかの実施形態において、ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８は、リアルタイムＰＣＲ及び／又は溶解データ採取のために使用することができる。幾つかの実施形態において、ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８は、小さく、充分に、熱ゾーン２１８の中心内に入ることができる。１つの非制限的な実施形態において、ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８は、１１０μｍ×６２５μｍである。しかし、このことは必要とされず、代替の実施形態において、ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８は、異なる寸法を有する場合がある。１つの非制限的な実施形態において、ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８は、熱ゾーン２１８の中央５０％以内に入ることができる。ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８は、例えば、図８Ａ〜図８Ｌに示す中心領域８８２内にある場合がある。
【０１１２】
システム３００において、一実施形態において、ＰＣＲ増幅を、熱ゾーン２１８のＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８内で効率的に実施することができる。その理由は、熱ゾーン２１８のこの部分内の試料が、チップの温度制御式セクション内に常に存在するからであり、また、加熱要素２２０の較正を熱ゾーンのこの部分で実施することができるため、ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８内の熱ゾーン２１８の部分が、正確に較正されることがわかることができるためである。同様に、幾つかの実施形態において、有効試料（すなわち、ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ（複数可）１０９８にある試料（複数可）の部分）は、マルチスラグシステムで行われるように、半分だけ熱ゾーン２１８内にあるか又は半分だけ熱ゾーン２１８から出ているときにＰＣＲを受けない。
【０１１３】
幾つかの実施形態において、反応チップフロー制御／スラグ制御ＲＯＩ１０９６（すなわち、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ）は、閉ループ反応チップフロー制御のために使用することができる。１つの非制限的な実施形態において、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ１０９６は、１１０μｍ×３ｍｍである。しかし、このことは必要とされず、代替の実施形態において、ＰＣＲ／ｍｅｌｔ  ＲＯＩ１０９８は、異なる寸法を有する場合がある。
【０１１４】
幾つかの実施形態において、インタフェースチップフロー制御／スラグ制御ＲＯＩ４９１（すなわち、Ｋ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ）を、インタフェースチップ１０２内での自己回復フロー制御（例えば、インタフェースチップ１０２内でのフローのスマートターンオフ）のために使用することができる。
【０１１５】
幾つかの実施形態において、熱ゾーン励起デバイス３７４が使用されて、リアルタイムモニタリングのために（例えば、定量的ＰＣＲのために）反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０内のスラグ内で色素を励起することができる。幾つかの実施形態において、更なる照明が提供されて、溶解中の信号を改善することができる。例えば、幾つかの非制限的な実施形態において、反応チップ１０４の熱ゾーン２１８内の１つ又は複数のマイクロ流体チャネル１１０は、熱ゾーン励起デバイス３７４によって、増加した励起光を用いて照明される。幾つかの非制限的な実施形態において、熱ゾーン２１８の中心領域（例えば、熱ゾーン２１８の中心５０％）が、増加した励起光によって標的にされる場合がある。
【０１１６】
単一スラグシステム３００は、リアルタイムＰＣＲに適合性があり、幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、熱ゾーン２１８からの（例えば、ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８からの）蛍光をモニターすることによってリアルタイムＰＣＲデータを収集することができる。幾つかの実施形態において、同じＲＯＩ１０９８を、リアルタイムＰＣＲと溶解データ採取の両方のために使用することができる。しかし、このことは必要とされず、幾つかの実施形態において、熱ゾーン２１８内の異なるＲＯＩを、リアルタイムＰＣＲ及び溶解データ採取のためにそれぞれ使用することができる。幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、一定のレート（例えば、１Ｈｚ）でリアルタイムＰＣＲモニタリングを実施することができる。リアルタイムＰＣＲ中、熱ゾーン励起デバイス３７４（例えば、１つ又は複数のＬＥＤ）は、フォトブリーチング（photobleaching）を防止するため（溶解データ採取中よりも）低い電流設定に設定される場合がある。幾つかの非制限的な実施形態において、リアルタイムＰＣＲ曲線を再構築するため、各ＰＣＲサイクル（例えば、１０又は２０サイクル）にわたる蛍光の最高の測定値を、そのサイクルについての強度として使用することができる。しかし、このことは必要とされず、幾つかの代替の実施形態は、例えば、伸長時の蛍光又は最低温度ステップ中の蛍光等、他の蛍光の読みを使用することができる。
【０１１７】
幾つかの実施形態において、システム３００は、スラグにおける較正を実施することができる。幾つかの実施形態において、較正は、ヒーター／センサー較正係数を決定するため、既知の試料の溶解及び採取された溶解データの使用を含むことができる。幾つかの非制限的な実施形態において、較正に続いて、システム３００は、同じ又は異なる既知の試料を使用して、較正を検証することができる。換言すれば、システム３００は、溶解を実施して、較正をチェックする、又は、「溶解をチェックする（check melt）」ことができる。１つの非制限的な実施形態において、較正プロセス全体は、自動化される場合があり、例えば、１０分未満の時間がかかる場合がある。
【０１１８】
幾つかの実施形態において、システム３００は、ＰＣＲ増幅温度プロファイルにホットスタートを付加することによって「ホットスタート（hot start)」ＰＣＲ増幅を実施することができる。ホットスタートＰＣＲ増幅において、システム３００は、熱ゾーン２１８内の試料スラグの温度をホットスタート温度までランプ制御することができ、ホットスタート温度は、ユーザによって定義され、その後、所望の時間保持されて、２本鎖ヒトゲノムＤＮＡを解離させ（初期変性化）、ホットスタート酵素を活性化することができる。
【０１１９】
図５は、本発明の一実施形態による、マイクロ流体反応システム（例えば、マイクロ流体反応システム３００）内でＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施するための単一スラグプロセス５００を示す。プロセス５００は、マイクロ流体反応システムがシステムスタートアップ及び較正を実施するステップＳ５０１を含むことができる。プロセス５００はまた、マイクロ流体反応システムがＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施するステップＳ５０２を含むことができる。プロセス５００は、図６、図７、及び図８Ａ〜図８Ｌを更に参照して以下で更に詳細に述べられる。
【０１２０】
図６は、本発明の１つの非制限的な実施形態によるステップＳ５０１のシステムスタートアップ及び較正を実施するための単一スラグプロセス６００を示し、図７は、本発明の１つの非制限的な実施形態によるステップＳ５０２のＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施するための単一スラグプロセス７００を示す。図８Ａ〜図８Ｌは、図１及び２に示すマイクロ流体デバイス１００のインタフェースチップ１０２及び反応チップ１０４の実施形態に関するプロセス５００、６００、及び７００のステップを示す。プロセス６００についての例示的なタイミング図は図９Ａに示され、プロセス７００についての例示的なタイミング図は図９Ｂに示される。
【０１２１】
幾つかの実施形態において、ステップＳ５０１のシステムスタートアップ及び較正を実施するための単一スラグプロセス６００は、閉ループフロー制御のためにスラグエッジを確立することができ、熱ゾーン２１８の１つ又は複数の加熱要素２２０を較正することができる。結果として、プロセス６００におけるシステムタイミングは、ステップＳ５０２のＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施するためのプロセス７００におけるシステムタイミングと比較して、スラグの第１のセットについてわずかに異なる場合がある。第１のセットのスラグを流し、較正を実施することは、スタートアップサイクルと呼ぶことができる。プロセス６００は、システムコントローラー３４８の制御下でマイクロ流体反応システム３００によって実行することができる。
【０１２２】
幾つかの実施形態において、スタートアッププロセス６００が始まるとき、ＰＣＲ及びブランキングロボットを含むことができる調製ステージ３３８は、そのピペット内に流体をロードされていない場合がある。図６に示すように、単一スラグシステムのスタートアップ及び較正プロセス６００は、マイクロ流体デバイス１００に送出するためのブランキング溶液３４４及び較正溶液３４６を調製するようシステムコントローラー３４８が調製ステージ３３８に指令するステップＳ６０１を含むことができる。例えば、幾つかの非制限的な実施形態において、調製ステージ３３８は、システムコントローラー３４８から「Ｂｕｉｌｄ  Ｔｅｓｔ（Ｃａｌ  ｆｌｕｉｄ）」コマンドを受信し、応答して、調製ステージ３３８のＰＣＲロボットは、ＰＣＲロボットが１つ又は複数のピペット先端を清浄し、１つ又は複数の適切な流体（例えば、較正溶液３４６）をピックアップするためのステップを並べることができる。さらに、幾つかの非制限的な実施形態において、調製ステージ３３８は、システムコントローラー３４８から「Ｂｕｉｌｄ  Ｂｌａｎｋ」コマンドを受信することができ、応答して、調製ステージ３３８のブランキングロボットをカートリッジ上のブランキングウェルまで移動させることができ、そこで、ブランキングロボットは、ブランキング溶液／流体３４４を１つ又は複数のピペット先端内に引込む／吸引する。その後、ブランキングロボットは、カートリッジ上のシッパーまで移動することができる。
【０１２３】
幾つかの非制限的な実施形態において、ステップＳ６０１中に、フローコントローラー３５０は、インタフェースチップ１０２（すなわち、Ｋ−ｃｈｉｐ）内のフローを停止する場合があり、及び／又は、反応チップ１０４内のフロー制御を、エッジ制御がないアイドルモードに入らせる場合がある。１つの非制限的な実施形態において、加熱コントローラー３５２は、熱ゾーン２１８（すなわち、ゾーン１）の温度をデフォルト温度（例えば、較正溶解で使用される最低温度）に設定することができる。幾つかの非制限的な実施形態において、検出システム３５４は、赤色ＬＥＤを含む場合がある励起デバイス３６６、３７２、又は３７６をオンにして、追跡のためにブランキング溶液を照明することができる。
【０１２４】
ステップＳ６０１にて実施することができる処理の非制限的な例は、「Ｓｌｕｇ  Ｓｔａｒｔｕｐ」ステップを参照して図９Ａに示される。
【０１２５】
幾つかの実施形態において、単一スラグシステムスタートアップ及び較正プロセス６００は、フローコントローラー３５０が吸入ポート１０６を介してインタフェースチップ１０２（Ｋ−ｃｈｉｐ）のマイクロ流体チャネル１０８内にブランキング溶液３４４を引込む／吸引するステップＳ６０２を含むことができる。幾つかの実施形態において、ブランキング溶液３４４は、インタフェースチップ１０２のマイクロ流体チャネル１０８及びＴジャンクション４７７を通してフラッシングすることができる。ブランキング溶液３４４のフローがマイクロ流体デバイス１００内への第１のフローである幾つかの非制限的な実施形態において、開ループフロー制御が使用されて、インタフェースチップ１０２のマイクロ流体チャネル１０８内にブランキング溶液３４４を引込むことができる。
【０１２６】
幾つかの実施形態において、ステップＳ６０２にてインタフェースチップ１０２内に引込まれるブランキング溶液３４４は、調製ステージ３３８によって分注されるビードから受取ることができる。幾つかの非制限的な実施形態において、ステップＳ６０２にて、フローコントローラー３５０は、ユーザによって定義される場合があるランプレート（ｎＬ／ｓ２）でインタフェースチップ１０２におけるランプ制御を始めることができる。フローコントローラー３５０は、インタフェースチップ１０２内のフローを０ｎＬ／ｓからユーザによって定義される流量までランプアップすることができる。その後、フローコントローラー３５０は、ランプレートであって、ランプアップレートと同じであり、ユーザによって定義される場合がある、ランプレートでランプダウンする前に、一定期間の間、一定フローを維持することができる。総時間（及び一定フロー時間）は、ユーザによって定義される容積によって決定することができる（時間＝容積／平均流量）。
【０１２７】
ブランキング溶液／流体３４４の吸引中、強度レベル（例えば、赤色強度レベル）を、（例えば、検出デバイス３６８によって）各チャネル１０８のＴジャンクション４７７において測定することができる。強度レベル（複数可）がＫ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ４９１で測定されて、各チャネルについての実際の充填時間を求めることができる。１つの非制限的な実施形態において、フローコントローラー３５０は、Ｋ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩがＫ−ｆｌｏｗ閾値を超えるか又は割当てられた時間が終了すると、インタフェースチップ１０２内のフロー（すなわち、Ｋ−ｆｌｏｗ）を停止することができる。
【０１２８】
幾つかの実施形態において、フローコントローラー３５０がインタフェースチップ１０２内のフローを停止した後、システムコントローラー３４８は、次のブランクスラグを構築するよう調製ステージに指令することができる。幾つかの実施形態において、フローコントローラー３５０は、反応チップ１０２（Ｕ−ｃｈｉｐ）におけるフロー制御を「Ｉｄｌｅ」モードにさせておくことができ、「Ｉｄｌｅ」モードは、ブランキング溶液３４４が、Ｔジャンクション４７７を通って反応チップ１０２に自然に流入することを可能にするため、ブランキング溶液３４４は、スラグとしてそのまま残り、ステップＳ６０３（以下で述べる）にて制御することができる。そのため、このタイプの吸引は、開ループフロー吸引と考えることができる。
【０１２９】
図８Ａは、ステップＳ６０２中にインタフェースチップ１０２の１つ又は複数のチャネル１０８に引込まれるブランキング溶液３４４の例を示す。ステップＳ６０２にて実施することができる処理の詳細な例は、「Ｋ  Ｂｌａｎｋ  Ａｓｐ  ＯＬ」ステップを参照して図９Ａに示される。
【０１３０】
幾つかの実施形態において、単一スラグシステムスタートアップ及び較正プロセス６００は、反応チップ１０４（Ｕ−ｃｈｉｐ）のマイクロ流体チャネル１１０内にブランキング溶液３４４を引込む／吸引することによって、フローコントローラー３５０がブランキングスラグ８７８を構築するステップＳ６０３を含むことができる。幾つかの実施形態において、フローコントローラー３５０は、ブランキングスラグ８７８の前縁がスラグ構築ターゲット領域８８０に達するまで、反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０内にブランキング溶液３４４を引込むことができる。
【０１３１】
幾つかの実施形態において、ステップＳ６０３中に、フローコントローラー３５０はインタフェースチップ１０２内のフローを停止することができる。幾つかの実施形態において、ブランキング溶液３４４が反応チップ１０４内に引込まれている間、検出システム３５４は、ブランキングスラグ８７８の前縁をモニターし、ブランキングスラグ８７８の前縁の実際の場所を、スラグ構築ターゲット領域８８０内にある場合があるターゲットブランク場所と比較することができる。フローコントローラー３５０は、検出システム３５４からのフィードバックを使用して（例えば、ＰＩＤ制御）、反応チップ１０４における所望の流量を決定することができる。同様に、ステップＳ６０３中に、システムコントローラー３４８は、調製ステージ３３８のブランキングロボットを制御して、ブランキングウェルまで移動し、ピペット先端内で別のブランキングスラグを構築することができる。１つの非制限的な実施形態において、ブランキングロボットがブランキングスラグを構築すると、システムコントローラー３４８は、ステップＳ６０４にて較正溶液３４６を分注する準備をするためシッパーまで移動するようＰＣＲロボットを制御することができる。
【０１３２】
図８Ｂは、ステップＳ６０３中に反応チップ１０４の１つ又は複数のチャネル１１０内で構築されるブランキングスラグ８７８の例を示す。ステップＳ６０３にて実施することができる処理の詳細な例は、「Ｕ  Ｂｌａｎｋ  Ａｓｐ  ＣＬ」ステップを参照して図９Ａに示される。
【０１３３】
幾つかの実施形態において、単一スラグシステムスタートアップ及び較正プロセス６００は、フローコントローラー３５０がインタフェースチップ１０２内に較正溶液３４６を引込む／吸引するステップＳ６０４を含むことができる。ステップＳ６０４にて、システムコントローラー３４８は、較正溶液３４６のビードを分注するよう調製ステージ３３８内のＰＣＲロボットに指令することができる。ステップＳ６０４中、フローコントローラー３５０は、反応チップ１０４内にブランキングスラグ８７８を保持することができる。１つの非制限的な実施形態において、フローコントローラー３５０は、ＰＩＤ定数の異なるセットを使用して、スラグ構築ターゲット領域８８０内で所定の位置にブランキングスラグ８７８の前縁を維持することができる。フローコントローラー３５０は、ランププロファイルであって、幾つかの実施形態において、ユーザ定義可能な容積、ランプレート、及び流量を有する場合がある、ランププロファイルに従ってインタフェースチップ１０２内に較正溶液３４６を引込むことができる。
【０１３４】
図８Ｃは、ステップＳ６０４中にインタフェースチップ１０２の１つ又は複数のチャネル１０８に引込まれる較正溶液３４６の例を示す。ステップＳ６０４にて実施することができる処理の詳細な例は、「Ｋ  Ｔｅｓｔ  Ａｓｐ  ＣＬ」ステップを参照して図９Ａに示される。
【０１３５】
幾つかの実施形態において、単一スラグシステムスタートアップ及び較正プロセス６００は、反応チップ１０４（Ｕ−ｃｈｉｐ）のマイクロ流体チャネル１１０内に較正溶液３４６を引込む／吸引することによって、フローコントローラー３５０が較正スラグ８８４（図８Ｄ及び図８Ｅ参照）を構築するステップＳ６０５を含むことができる。幾つかの実施形態において、フローコントローラー３５０は、ブランキングスラグ８７８の後縁がスラグ構築ターゲット領域８８０に達するまで、反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０内に較正溶液３４６を引込むことができる。幾つかの実施形態において、フローコントローラー３５０は、検出システム３５４からのフィードバックを使用して、ブランキングスラグ８７８の後縁を制御し、ブランキングスラグ８７８の後縁を第２のゾーン２２８内にある場合があるスラグ構築ターゲット領域８８０内のターゲット位置に維持することができる。幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、反応チップフロー制御／スラグ制御ＲＯＩ１０９６（すなわち、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ）においてブランキングスラグ８７８の後縁をモニターすることができる。
【０１３６】
図８Ｄは、ステップＳ６０５中に反応チップ１０４の１つ又は複数のチャネル１１０内で構築される較正スラグ８８４の例を示す。ステップＳ６０５にて実施することができる処理の詳細な例は、「Ｕ  Ｔｅｓｔ  Ａｓｐ  ＣＬ」ステップを参照して図９Ａに示される。
【０１３７】
幾つかの実施形態において、単一スラグシステムスタートアップ及び較正プロセス６００は、加熱コントローラー３５２が、加熱要素２２０を制御して、温度ランププロファイルに従って反応チップ１０４の熱ゾーン２１８内の較正スラグ８８４の部分を加熱することができるステップＳ６０６を含むことができる。幾つかの実施形態において、温度ランププロファイルに従って熱ゾーン２１８内の較正スラグ８８４の部分を加熱する間に、検出システム３５４は、熱ゾーン励起デバイス３７４及び熱ゾーン検出デバイス３７６を制御して、熱ゾーン２１８内の較正スラグ８８４の部分からの蛍光を測定することができる。幾つかの実施形態において、溶解分析器３５６は、測定される蛍光に基づいて較正係数を決定する較正溶解分析を実施することができる。
【０１３８】
幾つかの実施形態において、較正係数は、温度センサーとしても働く場合がある各加熱要素２２０について決定することができる。温度ランププロファイルは、例えば、開始及び終了温度（すなわち、溶解範囲）並びに温度ランプレートを含むことができる。幾つかの実施形態において、温度ランププロファイルのパラメーターは、ユーザ定義可能である場合がある。
【０１３９】
１つの非制限的な実施形態において、加熱コントローラー３５２は、熱ゾーン２１８（ゾーン１）ヒーター温度を、溶解で使用される最低温度に設定することができる。検出システム３５４は、熱ゾーン励起デバイス３７４（例えば、１つ又は複数の青色ＬＥＤ）を、ユーザ定義可能である場合があるその溶解（ハイパワー）設定になるようオンにすることができる。熱ゾーン検出デバイス３７６は、溶解中に熱ゾーン２１８から（例えば、ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８から）の蛍光を測定することができる。
【０１４０】
１つの非制限的な実施形態において、検出システム３５４は、カメラを含む場合がある熱ゾーン検出デバイス３７６を制御して、反応チップ１０４のスナップショットを撮影することができ、検出システム３５４は、見返りにタイムスタンプの押されたフルフレーム画像を受信することができる。タイムスタンプ及び検出システム３５４がｔａｋｅ  ｓｎａｐｓｈｏｔコマンドを発する時間は、検出システム３５４を内部カメラコントローラーと同期させるために使用することができる。一実施形態において、その後、加熱コントローラー３５２は、熱ゾーン２１８（ゾーン１）について加熱要素２２０の熱ランプを始めることができる。加熱要素２２０は、ユーザ定義可能である場合があるＰＩＤパラメーターによって制御することができる。溶解データ採取中、画像を、バッファに格納することができる。
【０１４１】
幾つかの実施形態において、溶解データ採取が終了すると、加熱要素２２０は、温度ランプの最低温度まで戻る場合があり、及び／又は、溶解データの分析が始まる場合がある。１つの非制限的な実施形態において、溶解中に撮影された画像を、バッファから読出すことができ、溶解中に熱ゾーン２１８から（例えば、ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８から）熱ゾーン検出デバイス３７６によって測定される蛍光は、各チャネル１１０についての蛍光強度を求めるために使用することができる。
【０１４２】
１つの非制限的な実施形態において、その後、ユーザによって定義される場合がある較正基準ファイルは、例えばピークピッカー等のデュアルポイント較正ルーチンにおいて、加熱要素／センサー２２０からの蛍光強度及びデータとともに入力として使用することができる。ピークピッカーは、較正溶液の知られている溶解温度に基づいて熱ゾーン２１８（ゾーン１）内の８つのヒーターのそれぞれについて、較正係数（例えば、ｋ０及びｋ１）の新しいセットを戻すことができる。一実施形態において、ピークピッカーは、ユーザの受入れ性を判定するためのダイアログをユーザに提示することができる。幾つかの非制限的な実施形態において、システム３００は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす米国特許出願公報第２０１２／００５１３９０号に記載される方法で較正係数を決定することができる。
【０１４３】
同様に、幾つかの実施形態において、ステップＳ６０６中に（例えば、熱溶解及び同時分析が終了すると）、システムコントローラー３４８は、調製ステージ３３８のＰＣＲロボットを制御して、第１の試料スラグ（すなわち、第１のアッセイ又は試験スラグ）を構築することができる。１つの非制限的な実施形態において、調製ステージ３３８のＰＣＲロボットは、例えば、ウォッシュローラにおいてピペット先端を清浄し、定義された容積内に３つの溶液／流体（例えば、試料／ＤＮＡ３４０、一般的な試薬３４２、及びプライマーマスタミックス（primer master mix））をピックアップし、溶液を混合することによって第１の試料スラグを構築することができる。
【０１４４】
ステップＳ６０６の終りに、１つ又は複数の較正スラグ８８４を、図８Ｄに示すように、反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０内に依然として保持することができる。ステップＳ６０６にて実施することができる処理の詳細な例は、「Ｃａｌｉｂｒａｔｅ」ステップを参照して図９Ａに示される。
【０１４５】
幾つかの実施形態において、単一スラグシステムスタートアップ及び較正プロセス６００は、単一スラグシステム３００が熱較正のチェックを実施するステップＳ６０７を含むことができる。チェックは、ステップＳ６０６にて決定された較正係数（例えば、加熱要素係数）を使用して、反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０内に既にある同じ較正溶液スラグ８８４の溶解分析を含むことができる。
【０１４６】
ステップＳ６０７において、検出システム３５４は、熱ゾーン励起デバイス３７４（例えば、１つ又は複数の青色ＬＥＤ）を、その溶解（ハイパワー）設定になるようオンにすることができる。検出システム３５４は、カメラ同期動作を実施することができる。加熱コントローラー３５２は、加熱要素２２０を制御して、ユーザによって定義される場合がある温度ランププロファイルに従って反応チップ１０４の熱ゾーン２１８内の較正スラグ８８４の部分を加熱することができる。溶解中、熱ゾーン検出デバイス３７６は、熱ゾーン２１８からの蛍光を測定することができ、また、高速画像である場合がある画像を撮影し、その画像を溶解バッファに格納することができる。
【０１４７】
熱ランプが終了した後に、加熱コントローラー３５２は、熱ゾーン２１８（ゾーン１）に関連する加熱要素２２０を、ランプにおいて使用した最低温度に戻すことができ、検出システム３５４は、カメラをデフォルト（ＰＣＲ）モードに戻すことができ、溶解分析器３５６は、採取された溶解データの分析を始めることができる。１つの非制限的な実施形態において、（例えば、溶解分析と同時に）熱ランプが終了した後に、システムコントローラー３４８は、シッパーに対してブランキングロボットを制御して、ブランキング溶液の１つ又は複数のビードの次の送出を準備することができる。
【０１４８】
幾つかの非制限的な実施形態において、単一スラグシステムのスタートアップ及び較正プロセス６００は、溶解分析が終了すると、ユーザが較正チェックの結果（すなわち、チェック溶解結果）を検討するためシステム３００が一時停止することができるステップＳ６０８を含むことができる。この時点で、較正は受入れられる可能性があり（継続）、チェック溶解が再び行われる可能性があり（再溶解）、新しい較正スラグが生成されて、較正プロセス全体をリトライする可能性があり（新較正スラグをリトライ／リピート）、又は、パネルが破棄される可能性がある（リセット）。較正が受入れられる場合、プロセス６００は、ステップＳ６０９に進むことができる。較正が繰返されることをユーザが要求する場合、プロセス６００は、（例えば、ステップＳ６０２〜ステップＳ６０８を繰返すためステップＳ６０２に戻ることによって）較正プロセスを繰返す。
【０１４９】
ステップＳ６０７及びＳ６０８の終りに、図８Ｄに示すように、較正溶液３４６を、インタフェースチップ１０２のマイクロ流体チャネル１０８内に依然として保持することができ、較正スラグ８８４を、反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０内に依然として保持することができる。ステップＳ６０７にて実施することができる処理の詳細な例は、「ＣａｌＣｈｅｃｋ」ステップを参照して図９Ａに示される。
【０１５０】
幾つかの非制限的な実施形態において、単一スラグシステムのスタートアップ及び較正プロセス６００は、フローコントローラー３５０がインタフェースチップ１０２内にブランキング溶液３４４を引込む／吸引するステップＳ６０９を含むことができる。ステップＳ６０９にて、システムコントローラー３４８は、ブランキング溶液３４４のビードを分注するよう調製ステージ３３８内のブランキングロボットに指令することができる。ステップＳ６０９中、フローコントローラー３５０は、反応チップ１０４内に較正スラグ８８４を保持することができる。１つの非制限的な実施形態において、フローコントローラー３５０は、ＰＩＤ定数のセットを使用して、スラグ構築ターゲット領域８８０内の所定の位置にブランキングスラグ８７８の後縁を維持することができる。フローコントローラー３５０は、ランププロファイルであって、幾つかの実施形態において、ユーザ定義可能な容積、ランプレート、及び流量を有する場合がある、ランププロファイルに従ってインタフェースチップ１０２内に試料溶液３４０を引込むことができる。
【０１５１】
図８Ｅは、ステップＳ６０９中に、インタフェースチップ１０２の１つ又は複数のチャネル１０８内に引込まれるブランキング溶液３４４及び反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０内に保持される較正スラグ８８４の例を示す。ステップＳ６０９にて実施することができる処理の詳細な例は、「Ｋ  Ｂｌａｎｋ  Ａｓｐ  ＣＬ」ステップを参照して図９Ａに示される。
【０１５２】
幾つかの実施形態において、ＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施するための単一スラグプロセス７００は、インタフェースチップ１０２のマイクロ流体チャネル１０８から反応チップ１０４（Ｕ−ｃｈｉｐ）のマイクロ流体チャネル１１０内にブランキング溶液３４４を引込む／吸引することによって、フローコントローラー３５０がブランキングスラグ８７８を構築するステップＳ７０１を含むことができる。幾つかの実施形態において、フローコントローラー３５０は、ブランキングスラグ８７８の前縁がスラグ構築ターゲット領域８８０に達するまで、反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０内にブランキング溶液３４４を引込むことができる。
【０１５３】
幾つかの実施形態において、ステップＳ７０１中に、フローコントローラー３５０はインタフェースチップ１０２内のフローを停止することができる。幾つかの実施形態において、ブランキング溶液３４４が反応チップ１０４内に引込まれている間、検出システム３５４は、ブランキングスラグ８７８の前縁をモニターし、ブランキングスラグ８７８の前縁の実際の場所を、スラグ構築ターゲット領域８８０内にある場合があるターゲットブランク場所と比較することができる。フローコントローラー３５０は、検出システム３５４からのフィードバックを使用して（例えば、ＰＩＤ制御）、ターゲットエッジ場所に対して実際のエッジ場所を補正するための反応チップ１０４における所望の流量を決定することができる。同様に、ステップＳ７０１中に、システムコントローラー３４８は、ステップＳ７０２にて、ＰＣＲロボットを制御して、試料溶液分注を準備するためシッパーまで移動することができる。
【０１５４】
幾つかの実施形態において、ステップＳ７０１中に、加熱コントローラー３５２は、熱ゾーン２１８（ゾーン１）内の加熱要素２２０を、（例えば、プロセス６００のサイクル１内のステップＳ６０７において、又は、プロセス７００のサイクル２−Ｎ内のステップＳ７０５において）前の溶解からの最低温度に維持する。検出システム３５４は、熱ゾーン励起デバイス３７４（例えば、１つ又は複数の青色ＬＥＤ）をオフに維持することができる。
【０１５５】
幾つかの実施形態において、ステップＳ７０１中に、検出システム３５４は、インタフェース検出デバイス３６８を制御して、ブランキング溶液がＴジャンクション４７７を充填したことをチェックすることができる。一実施形態において、１つ又は複数のフロー制御関心領域（ＲＯＩ）４９１（例えば、Ｋ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ（複数可））を、このチェックのために使用することができる。検出システム３５４が観察と観察の間で切換えられなければならない実施形態において、検出システム３５４は、スラグ構築ターゲット領域８８０内のブランキングスラグ制御を維持することができるように、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ１０９６に戻るように切換わる前に、Ｋ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ４９１に短時間（例えば、３ｓ）だけ切換ることができる。
【０１５６】
ステップＳ７０１の終わりに、フローコントローラー３５０は、検出システム３５４からのフィードバックを使用することによって反応チップ１０４内のブランキング溶液の適切な吸引を決定することができる。例えば、検出システム３５４は、反応チップ１０４の第２のゾーン内の関心領域１０９６（すなわち、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ１０９６）から検出される信号を使用することができる。一実施形態において、フローコントローラー３５０は、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ１０９６からのフィードバックを使用して、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ１０９６の溶液が、明るい赤色等の特定の色を有することを検証し（例えば、赤色信号が閾値を超えて増加したことを検証する）、したがって、ブランキング溶液で充填されたことを検証することができる。チャネルのうちのいずれかが、充填するのに失敗する場合、システムコントローラー３４８は、（警告ダイアログについてのオプションがチェックされる場合）ユーザに対してリトライ／リセット警告ダイアログを提示することができる。
【０１５７】
図８Ｆは、前縁がスラグ構築ターゲット領域８８０内にある状態でステップＳ７０１中に反応チップ１０４の１つ又は複数のチャネル１１０内で構築されるブランキングスラグ８７８の例を示す。ステップＳ７０１にて実施することができる処理の詳細な例は、「Ｕ  Ｂｌａｎｋ  Ａｓｐ  ＣＬ」ステップを参照して図９Ｂに示される。
【０１５８】
幾つかの実施形態において、ＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施するための単一スラグプロセス７００は、フローコントローラー３５０がインタフェースチップ１０２内に試料溶液８８６を引込む／吸引するステップＳ７０２を含むことができる（図８Ｇ参照）。ステップＳ７０２にて、システムコントローラー３４８は、試料溶液８８６のビードを分注するよう調製ステージ３３８内のＰＣＲロボットに指令することができる。１つの非制限的な実施形態において、加熱要素２２０は、熱ゾーン２１０（ゾーン１）内の温度を、ＰＣＲプロファイル内の最低温度である場合があるアニーリング温度に設定することができる。
【０１５９】
ステップＳ７０２中に、フローコントローラー３５０は、反応チップ１０４内にブランキングスラグ８７８を保持することができる。１つの非制限的な実施形態において、フローコントローラー３５０は、ＰＩＤ定数のセットを使用して、スラグ構築ターゲット領域８８０内の所定の位置にブランキングスラグ８７８の前縁を維持することができる。フローコントローラー３５０は、ランププロファイルであって、幾つかの実施形態において、ユーザ定義可能な容積、ランプレート、及び流量を有する場合がある、ランププロファイルに従ってインタフェースチップ１０２内に試料溶液８８６を引込むことができる。
【０１６０】
幾つかの非制限的な実施形態において、ステップＳ７０２中に、加熱コントローラー３５２は、熱ゾーン２１８（ゾーン１）の温度を、通常ＰＣＲプロファイル内の最低温度であるアニーリング温度に設定する。
【０１６１】
図８Ｇは、ステップＳ７０２中にインタフェースチップ１０２の１つ又は複数のチャネル１０８内に引込まれる試料溶液８８６の例を示す。ステップＳ７０２にて実施することができる処理の詳細な例は、「Ｋ  Ｔｅｓｔ  Ａｓｐ  ＣＬ」ステップを参照して図９Ｂに示される。
【０１６２】
幾つかの実施形態において、ＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施するための単一スラグプロセス７００は、反応チップ１０４（Ｕ−ｃｈｉｐ）のマイクロ流体チャネル１１０内に試料溶液８８６を引込む／吸引することによって、フローコントローラー３５０が試料スラグ８８８（図８Ｈを参照）を構築するステップＳ７０３を含むことができる。幾つかの実施形態において、フローコントローラー３５０は、ブランキングスラグ８７８の後縁がスラグ構築ターゲット領域８８０に達するまで、反応チップ１０４のマイクロ流体チャネル１１０内に試料溶液８８６を引込むことができる。幾つかの実施形態において、フローコントローラー３５０は、検出システム３５４からのフィードバックを使用して、ブランキングスラグ８７８の後縁を制御し、ブランキングスラグ８７８の後縁を第２のゾーン２２８内にある場合があるスラグ構築ターゲット領域８８０内のターゲット位置に維持することができる。幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、反応チップフロー制御／スラグ制御ＲＯＩ１０９６（すなわち、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ）においてブランキングスラグ８７８の後縁をモニターすることができる。
【０１６３】
幾つかの実施形態において、ステップＳ７０３中に、フローコントローラー３５０はインタフェースチップ１０２内のフローを停止することができる。幾つかの非制限的な実施形態において、ステップＳ７０３中に、システムコントローラー３４８は、調製ステージ３３８のＰＣＲロボットを制御して、清浄ステーションでピペット先端を清浄し、ブランキングロボットを制御して、シッパーまで移動することができる。
【０１６４】
幾つかの実施形態において、ステップＳ７０３中に、検出システム３５４は、インタフェース検出デバイス３６８を制御して、試料溶液８８６がＴジャンクション４７７を充填したことをチェックすることができる。一実施形態において、１つ又は複数のフロー制御関心領域（ＲＯＩ）４９１（例えば、Ｋ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ（複数可））を、このチェックのために使用することができる。検出システム３５４が観察と観察の間で切換えられなければならない実施形態において、検出システム３５４は、スラグ構築ターゲット領域８８０内のブランキングスラグ制御を維持することができるように、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ１０９６に戻るように切換わる前に、Ｋ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ４９１に短時間（例えば、３ｓ）だけ切換ることができる。
【０１６５】
ステップＳ７０３の終わりに、フローコントローラー３５０は、検出システム３５４からのフィードバックを使用することによって反応チップ１０４内の試料溶液の適切な吸引を決定することができる。例えば、検出システム３５４は、反応チップ１０４の第２のゾーン内の関心領域１０９６（すなわち、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ１０９６）から検出される信号を使用することができる。一実施形態において、フローコントローラー３５０は、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ１０９６からのフィードバックを使用して、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ１０９６が暗くなったことを検証し（例えば、信号が、特定の色（赤色）から閾値未満に減少したことを検証する）、したがって、試料溶液で充填されたことを検証することができる。チャネルのうちのいずれかが充填するのに失敗する場合、システムコントローラー３４８は、（警告ダイアログについてのオプションがチェックされる場合）ユーザに対してリトライ／リセット警告ダイアログを提示することができる。
【０１６６】
ステップＳ７０３の終わりに、反応チップ１０４（Ｕ−ｃｈｉｐ）内の試料溶液の適切な吸引を、反応チップ１０４内のフローを評価することによって（すなわち、Ｕ−ｆｌｏｗ  ｃｈｅｃｋを実施することによって）決定することができる。一実施形態において、反応チップ１０４内のフローを評価することは、Ｕｃｈｅｃｋ  ＲＯＩを使用して、Ｕｃｈｅｃｋ  ＲＯＩが暗くなった（赤色信号が閾値未満に減少した）ことを検証することができる。チャネルのうちのいずれかが充填するのに失敗した場合、（警告ダイアログについてのオプションがチェックされる場合）リトライ／リセット警告ダイアログをユーザに提示することができる。
【０１６７】
図８Ｈは、ステップＳ７０３中に反応チップ１０４の１つ又は複数のチャネル１１０内で構築される試料スラグ８８８の例を示す。ステップＳ７０３にて実施することができる処理の詳細な例は、「Ｕ  Ｔｅｓｔ  Ａｓｐ  ＣＬ」ステップを参照して図９Ｂに示される。
【０１６８】
幾つかの実施形態において、ＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施するための単一スラグプロセス７００は、加熱コントローラー３５２が、１つ又は複数の加熱要素２２０を制御して、反応チップ１０４の熱ゾーン２１８内で試料スラグ８８８の一部分を加熱し、それにより、ＰＣＲ増幅プロファイルに従って熱ゾーン内の試料スラグ１０４の部分の温度をサイクルさせるステップＳ７０４を含むことができる。幾つかの実施形態において、ＰＣＲ増幅プロファイルは、ユーザによって定義される場合がある、変性総時間及びランプ時間、アニーリング総時間及びランプ時間、伸長総時間及びランプ時間、並びにＰＣＲサイクルの数を含むことができる。幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、熱ゾーン励起デバイス３７４及び熱ゾーン検出デバイス３７６を制御して、ＰＣＲ温度サイクリング中に熱ゾーン２１８から（例えば、ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８から）の蛍光を測定することができ、加熱コントローラー３５２は、リアルタイムＰＣＲに従って熱ゾーン２１８内の加熱を制御することができ、温度ランププロファイルの１つ又は複数のパラメーターが、測定される蛍光に基づいて調整される。
【０１６９】
幾つかの実施形態において、ユーザが、（例えば、ユーザによって定義される温度及び継続期間を有する）オプションのホットスタートを含むことを選択した場合、ホットスタートは、ＰＣＲ増幅プロファイルに従って熱サイクリングに先行することになる。
【０１７０】
ステップＳ７０４にて、検出システム３５４は、熱ゾーン励起デバイス３７４（例えば、１つ又は複数の青色ＬＥＤ）をそのＰＣＲ（ローパワー）設定に設定することができる。ホットスタート（選択された場合）に続いて、熱ゾーン２１８（ゾーン１）内のＰＣＲ熱サイクリングが始まる。サイクリングパラメーター（変性総時間及びランプ時間、アニーリング総時間及びランプ時間、伸長総時間及びランプ時間、並びにＰＣＲサイクルの数）は、ユーザ定義可能であり、システム３００のデータベースに格納することができる。
【０１７１】
ステップＳ７０４中に、システムコントローラー３４８は、調製ステージ３３８のＰＣＲロボットを制御して、（例えば、ＤＮＡウェルからＤＮＡ試料３４０を、そしてウェルアレイからプライマーを、そしてウェルアレイから一般的な試薬３４２をロードし、ここで、容積及びウェルプレートの場所がパネルマーカーデータベースにおいて定義される場合があり、その後、流体を混合することによって）次の試験を準備することができる。
【０１７２】
ステップＳ７０４中に、検出システム３５４は、（例えば、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ１０９６によって）ブランキングスラグ８７８の後縁を追跡することができ、フローコントローラー３５０は、検出システム３５４からのフィードバックに基づいて試料スラグ８８８の位置を制御して、先行するブランキングスラグの後縁を、スラグ構築ターゲット領域８８０に関するターゲット場所に保持することができる。
【０１７３】
幾つかの実施形態において、ＰＣＲサイクルが終了した後、加熱コントローラー３５２は、加熱要素２２０を制御して、熱ゾーン２１８内でオプションの変性／再生サイクルを実施することができる。変性／再生についての設定はユーザ定義可能である場合がある。例えば、１つの非制限的な実施形態において、変性／再生サイクルの温度、ドウェル時間、ランプ時間、及び／又は変性／再生サイクルの数についての設定はユーザ定義可能である場合がある。幾つかの実施形態において、変性／再生サイクルは、ＰＣＲ生成物の高温変性と、それに続く、生成物の低温アニーリング（別名、再生）を含むことができる。
【０１７４】
幾つかの実施形態において、ステップＳ７０４にて、システムコントローラー３４８は、調製ステージ３３８のブランキングロボットを制御して、ブランキング溶液３４４を分注し、シッパーの上にビードを維持することができる。ビードが所定の場所に置かれると、フローコントローラー３５０は、インタフェースチップ１０２内にブランキング溶液３４４を引込むことができる。インタフェースチップ１０２内にブランキング溶液３４４を引込むためにフローコントローラー３５０によって使用される容積、流量、及びランプはユーザによって定義される場合がある。インタフェースチップ１０２へのブランキング溶液３４４のフローが終了すると、システムコントローラー３４８は、ブランキングウェルまで移動し、次のブランキングスラグをピックアップするよう調製ステージのブランキングロボットを制御することができる。しかし、図７に示すように、幾つかの代替の実施形態において、フローコントローラー３５０は、ＰＣＲ増幅が実施されるステップＳ７０４から離れたステップ（例えば、ステップＳ７０７）にてインタフェースチップ１０２内にブランキング溶液３４４を引込むことができる。
【０１７５】
図８Ｉは、ステップＳ７０４又はＳ７０７中にインタフェースチップ１０２の１つ又は複数のチャネル１０８内に引込まれるブランキング溶液３４４の例を示す。ステップＳ７０４にて実施することができる処理（インタフェースチップ１０２内にブランキング溶液３４４を引込むことを含む）の詳細な例は、「Ｋ  Ｂｌａｎｋ  Ａｓｐ  ＣＬ」ステップ及び「ＰＣＲ」ステップを参照して図９Ｂに示される。
【０１７６】
幾つかの実施形態において、ＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施するための単一スラグプロセス７００は、加熱コントローラー３５２が、１つ又は複数の加熱要素２２０を制御して、温度ランププロファイルに従って反応チップ１０４の熱ゾーン２１８内で試料スラグ８８８の一部分を加熱するステップＳ７０５を含むことができる。幾つかの実施形態において、検出システム３５４は、熱ゾーン検出デバイス３７６を制御して、熱ゾーン２１８内の試料スラグの部分からの蛍光を測定することができる。
【０１７７】
ステップＳ７０５にて、検出システム３５４は、熱ゾーン検出デバイス３７６のカメラを短時間だけ励起して、カメラ同期動作を実施するために使用されるフルフレームスナップショットを取込むことができる。一実施形態において、検出システム３５４は、カメラ設定を溶解モードに設定することができ、溶解中に、カメラは、高速画像を溶解データバッファに格納することができる。検出システム３５４は、熱ゾーン励起デバイス３７４（例えば、１つ又は複数の青色ＬＥＤ）をその溶解（ハイパワー）設定になるようオンにすることができる。熱ゾーン２１８に関連する加熱要素２２０は、熱ランプで使用される最低温度まで沈降することを許容される（図９Ｂの「Ｍｅｌｔ」ステップの「Ｓ」ラベル参照）。その後、加熱コントローラー３５２は、熱ゾーン２１８（ゾーン１）内で温度ランプを実行することができる。１つの非制限的な実施形態において、温度範囲及び温度ランププロファイルのランプレートは、ユーザによって定義される場合があり、システム３００のデータベースに格納される場合がある。
【０１７８】
幾つかの実施形態において、ステップＳ７０５にて、単一スラグシステム３００は、オプションの第２の溶解（すなわち、２重溶解オプション）を実施することができる。２重溶解オプションがシステム制御において選択される場合、システム３００は、ステップＳ７０５にて第２の溶解を実行することになる。第２の溶解において、加熱コントローラー３５２は、加熱要素２２０を温度ランプで使用される最低温度に設定することができる。
【０１７９】
第２の溶解の１つの非制限的な実施形態において、検出システム３５４は、熱ゾーン励起デバイス３７４の１つ又は複数の青色ＬＥＤをオフにすることができ、画像をバッファから読出すことができ、蛍光強度を、第１の熱ゾーン２１８内のＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８から計算することができる。第２の溶解において、温度データは、溶解プリプロセッサを使用して画像データと組合せることができ、溶解曲線を、ユーザに提示することができる。
【０１８０】
第１の溶解の分析に続いて、検出システム３５４は、熱ゾーン検出デバイス３７６のカメラを励起して、カメラ同期動作を実施する（すなわち、カメラのクロックとシステムコントローラー３４８のクロックを同期させる）ために使用されるフルフレームスナップショットを取込むことができる。一実施形態において、検出システム３５４は、カメラ設定を溶解モードに設定することができ、溶解中に、カメラは、高速画像を溶解データバッファに格納することができる。検出システム３５４は、熱ゾーン励起デバイス３７４の１つ又は複数の青色ＬＥＤをその溶解（ハイパワー）設定になるようオンにすることができる。熱ゾーン２１８に関連する加熱要素２２０は、熱ランプで使用される最低温度まで沈降することを許容される場合がある（図９Ｂの「Ｍｅｌｔ」ステップの「Ｓ」ラベル参照）。その後、加熱コントローラー３５２は、熱ゾーン２１８（ゾーン１）内で温度ランプを実行することができる。１つの非制限的な実施形態において、温度範囲及び温度ランププロファイルのランプレートは、ユーザによって定義される場合があり、システム３００のデータベースに格納される場合がある。
【０１８１】
ステップＳ７０５中に（すなわち、溶解とオプションの第２の溶解の両方の間に）検出システム３５４は、ブランキングスラグ８７８の後縁を（例えば、Ｕ−ｆｌｏｗ  ＲＯＩ１０１６によって）追跡することができ、フローコントローラー３５０は、検出システム３５４からのフィードバックに基づいて試料スラグ８８８の位置を制御して、ブランキングスラグ８７８の後縁を、スラグ構築ターゲット領域８８０に関するターゲット場所に保持することができる。こうして、試料スラグ８８８を、反応デバイス１０４のマイクロ流体チャネル１１０に保持することができる。
【０１８２】
ステップＳ７０５にて実施することができる処理（オプションの２回目の溶解処理を含む）の詳細な例は、「Ｍｅｌｔ」ステップ及び「Ｏｐｔｉｏｎａｌ  ２ｎｄ  ｍｅｌｔ」ステップを参照して図９Ｂに示される。
【０１８３】
幾つかの実施形態において、ＰＣＲ増幅及び溶解データ採取を実施するための単一スラグプロセス７００は、分析用のキュー内により多くの試料３１０が存在する場合に、システム３００がステップＳ７０１〜ステップＳ７０５を繰返すステップＳ７０６を含むことができる。分析される別の試料３１０が存在し、フローコントローラー３５０が、ステップＳ７０４にて、インタフェースデバイス１０２のチャネル１０８内にブランキング溶液３４４を引込んだ場合、プロセス７００はステップＳ７０１に進むことができる。しかし、ＰＣＲが実施されるステップから離れたステップにて、インタフェースデバイス１０２のチャネル１０８内にブランキング溶液３４４がまだ引込まれていない一実施形態において、分析される別の試料３１０が存在する場合、プロセス７００はステップＳ７０７に進み、ステップＳ７０７にて、フローコントローラー３５０は、インタフェースデバイス１０２のチャネル１０８内にブランキング溶液３４４を引込む。
【０１８４】
１つの非制限的な実施形態において、プロセス７００のサイクル２−Ｎにおいて（すなわち、１つ又は複数の更なる試料について、ステップＳ７０１〜ステップＳ７０５が繰返されるとき）、ステップＳ７０１にて、溶解データ分析器３５６は、ステップＳ７０５にて、前の溶解で採取された溶解データを分析することができる。一実施形態において、１つ又は複数の溶解曲線を、システム３００のディスプレイに提示することができる。しかし、幾つかの実施形態において、プロセス７００は、溶解データが既に採取されているため、次のステップに移動する前に溶解分析が終了することを要求しない。ステップＳ７０１で実施することができる溶解データ分析を含む処理の例は、「Ｕ  Ｂｌａｎｋ  Ａｓｐ  ＣＬ」ステップを参照して図９Ｂに示される。
【０１８５】
図８Ｊは、前縁がスラグ構築ターゲット領域８８０内にある状態で、繰返されるステップＳ７０１中に反応チップ１０４の１つ又は複数のチャネル１１０内で構築されるブランキングスラグ８７８の例を示す。図８Ｋは、繰返されるステップＳ７０２中にインタフェースチップ１０２の１つ又は複数のチャネル１０８内に引込まれる試料溶液８８６の例を示す。図８Ｌは、繰返されるステップＳ７０３中に反応チップ１０４の１つ又は複数のチャネル１１０内で構築される試料スラグ８８８の例を示す。
【０１８６】
図８Ａ〜図８Ｌに示す単一スラグシステムの例示的なスラグ及び図９Ｂに示す単一スラグタイミングと比較するため、マルチスラグシステムの各反応チップチャネルで生成された複数の短スラグが、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす米国特許出願公報第２０１２／００５８５１９号の図１０Ａ〜１０Ｅに示され、米国特許出願公報第２０１２／００５８５１９号の図１１がマルチスラグタイミング図を示す。
【０１８７】
幾つかの実施形態において、システム３００によって実施される単一スラグアプローチの態様は、本明細書で述べるように、柔軟性、信頼性、試験スループット、及び／又はデータ品質の点でマルチスラグシステムに対する改善を提供することができる。
【０１８８】
例えば、マルチスラグシステムは、複数の試料スラグが熱ゾーン内に同時に存在できないため、「ホットスタート」ＰＣＲ増幅を使用できない。しかし、単一スラグシステム３００は、一度に（チャネルごとに）１つの試料スラグだけが反応チップの熱ゾーン２１８内にあるため、ホットスタートを実施することができる。
【０１８９】
単一スラグシステム３００は、スラグが熱ゾーン２１８（ゾーン１）の中心で停止することができる（又は、分析されるスラグの部分が、断続的運動又はクリーピング運動の場合と同様に、実質的にゾーン１内に留まる）ため、別個のＰＣＲサイクル（例えば、反応チップ１０４のチャネル１１０を通過する各試料スラグ８８８についての異なるＰＣＲサイクル）を実行することができる。対照的に、マルチスラグシステムは、ゾーン１に入りゾーン１を去るときにスラグをサイクルさせるため、正確なサイクル計数が存在しない。単一スラグシステム３００によって、任意の数（例えば、３５、４０、３５、５０、６０等）のサイクルが使用することができる。
【０１９０】
単一スラグシステム３００は、所望される場合、溶解分析についてゆっくりしたランプレートで実行することができる。マルチスラグシステムは、単一スラグシステム３００のようにゆっくりしたランプレートで実行することが可能であるが、フローとＰＣＲが同時に起こるため、時間的制約が存在する。単一スラグシステム３００によって、０．０５℃／ｓ、０．３℃／ｓ、０．５℃／ｓ、１℃／ｓ等のレートが成功裡に使用された。
【０１９１】
マルチスラグシステムは異なるサイクリングプロファイルを使用できるが、単一スラグシステム３００は、ＰＣＲをフロー及び溶解から切離すことができるため、プロファイルを変更することを容易にすることができる。単一スラグアプローチを利用する試験は、２ｓ、８ｓ、１０ｓ、１５ｓ、２０ｓ、及び他のプロファイルで実行することができる。
【０１９２】
単一スラグアプローチにおけるステップの分離は、柔軟性の向上及びより単純なシステムをもたらす場合がある。例えば、単一スラブアプローチによって、任意の数のＰＣＲサイクルを使用することができ、ＰＣＲサイクル時間を、アッセイごとに調整することができる。同様に、溶解時間を延長し、データ品質を上げることもできるし、溶解時間を短縮して、スループットを改善することもできる。同様に、リアルタイムＰＣＲが、単一スラグシステムの実施形態において可能である。
【０１９３】
幾つかの実施形態において、単一スラグシステムは、再帰的試験（再帰）を可能にするように設計することができる。すなわち、幾つかの実施形態において、単一スラグシステムは、迅速で、容易で、及び／又は自動的な方式で前の試験又はアッセイの結果に基づいて後続の試験又はアッセイの条件を変更する能力を提供することができる。こうした特徴は、例えば、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす米国特許出願第１３／１７２，１０４号に記載されるような、突然変異スキャニング（mutation scanning）とそれに続く遺伝子型決定（genotyping）の適用のために有用であることになる。
【０１９４】
単一スラグアプローチを利用する本発明の実施形態の幾つかの態様は、特に、例えば、（１）熱ゾーン２１８にまたがる大きな単一試料スラグ８８８を使用すること（例えば、図８Ｈ、８Ｉ、及び８Ｌを参照）、（２）スラグにおける較正（例えば、停止されたフロー較正）、（３）停止位置においてＰＣＲを実施する可能性、（４）ＰＣＲに続いて不必要な流体の移動がない状態での熱ゾーン２１８（ゾーン１）内で生成物を溶解すること、（５）ＰＣＲ熱サイクリング前に（２本鎖ヒトゲノムＤＮＡを解離し、ホットスタート酵素を活性化させるために）ＰＣＲマスターミックスの短い「ホットスタート」を付加する可能性、（６）任意の継続期間のＰＣＲサイクル（例えば、ずっと長いＰＣＲサイクルを含む）を使用する能力、（７）任意の数のＰＣＲサイクル（例えば、より完全なＰＣＲを保証するための全６０サイクル）を使用する能力、（８）溶解分析の直前に変性／再生ステップについてのオプションを提供する能力、（９）溶解分析について任意のランプレート（例えば、０．１℃／ｓ）を使用する能力、及び／又は、（１０）第１の溶解、それに続いて、低周波数溶解アーチファクト（例えば、フレームの抜け又は予測しない他の事象）に対する対抗手段として第２の溶解を実施する能力、等のデータ品質に対処することができる。
【０１９５】
さらに、試料スラグの大きなサイズは、精密なスラグアライメントについての必要性をなくし、スラグ訓練プロセスを使われなくさせる場合がある。
【０１９６】
単一スラグアプローチの下で、（マルチスラグアプローチの短スラグに対して）試料スラグ８８８の長い長さは、バッファとして働くことができる。その理由は、分析が、熱ゾーン２１８（ゾーン１）の中心のＰＣＲ生成物に的を絞るだけであることになるからである。さらに、本発明の実施形態のうちの幾つかの実施形態において熱ゾーン２１８の中心に的を絞ることは、知られている幾つかの問題についての簡単な対抗手段であるとすることができる。第１に、熱ゾーン２１８の中心に的を絞ることは、ＰＣＲ／溶解の関心領域１０９８にわたって温度が均一でなければならないだけであるため、熱ゾーン２１８の長さにわたる温度の不均一性に対処することができ、その関心領域１０９８は、熱ゾーン２１８の全体（例えば、１４．７５ｍｍ）ではなく、例えば０．６２５ｍｍであるとすることができる。第２に、赤色信号が緑色信号を抑制する赤色／緑色クロストークは、マルチスラグアプローチの下で固有であるが、単一スラグシステムの実施形態において、この干渉は、ＰＣＲ／溶解の関心領域（ＲＯＩ）１０９８が赤色ブランキングスラグ８７８から遠い（正：is far from）ため低減される場合がある。第３に、単一スラグシステムの実施形態は、スラグエッジ効果に対処することができる。その理由は、（ｉ）試薬及びＰＣＲ生成物の拡散／分散が、スラグ構築ターゲット領域８８０内でＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８と試料スラグ８８８の境界との間の長さを延長することによって軽減される場合があるからであり、（ｉｉ）熱ゾーン２１８（ゾーン１）の中心のＰＣＲ生成物を、溶解データ分析のために異なる熱ゾーンに移動させることなく分析することが、分散によって生成物を喪失する可能性（生成物が第２のゾーン２２８（ゾーン２）に移される場合に起こることになる）をなくす場合があるからであり、また、（ｉｉｉ）好ましくないスラグの移動による溶解曲線の動きアーチファクトが、ＰＣＲ／溶解ＲＯＩ１０９８のいずれかの側に同様の流体（すなわち、特別な試料溶液）を有することによってなくされる場合があるからである。
【０１９７】
本発明の実施形態は、図面を参照して完全に上記で説明された。本発明はこれらの好ましい実施形態に基づいて述べられたが、幾つかの修正、変形、及び代替構成が、本発明の精神及び範囲内で述べる実施形態に対して行われる可能性があることが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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図８Ｊ】
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【図８Ｋ】
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【図８Ｌ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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