(57)【要約】  本開示は、生体外診断装置、システムおよび方法、特に微生物学的診断装置に関する。本明細書で記載されるシステムおよび方法は、加熱、撹拌、自動化された装填および取り出し、ならびに蒸発を制限するための考察を有する自動化されたサンプルインキュベーションに関連し得る。
2020536540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体外微生物インキュベーションシステムであって、
複数のエンクロージャであって、それぞれが複数の壁、フロア、天井、およびアクセスドアを有し、各エンクロージャが、微生物サンプルを収容する複数のカートリッジのうちの１つを、着脱可能に収納するように構成される、複数のエンクロージャと、
複数の抵抗加熱器であって、それぞれが複数のカートリッジのうちの１つの下面に実質的に整列したヒートディフューザを有し、各ヒータが、複数のカートリッジのそれぞれの全体にわたって実質的に均等に熱を熱伝導するように構成されている、複数の抵抗加熱器と、
プリント配線基板（ＰＣＢ）であって、複数の抵抗加熱器のそれぞれに電気的に接続され、ＰＣＢが、複数のカートリッジのそれぞれの温度を、独立して調整するように構成される、プリント配線基板（ＰＣＢ）と、を備える、生体外微生物インキュベーションシステム。
【請求項２】
ＰＣＢが、複数の抵抗加熱器のそれぞれを校正し、結果として生じる校正データをＰＣＢ上に記憶するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
複数のエンクロージャを支持し揺動するように構成されている撹拌機であって、
複数のエンクロージャを支持し第１の方向に並進するように構成されている第１のステージと、
第１のステージを支持し実質的に第１の方向に垂直な第２の方向に並進するように構成されている第２のステージと、を備える撹拌機、をさらに備える、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
カートリッジが、自動化システムにより、エンクロージャから可逆的に取り出されるように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
複数のエンクロージャのそれぞれのアクセスドアが、安定配置で、各エンクロージャ内の各カートリッジを少なくとも部分的に囲むように構成され、係合配置では、各カートリッジへ可逆的な取外し可能なアクセスが可能になるように構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
カートリッジが、二次元配列の複数のウェルを備え、配列の第１の方向または配列の第２の方向の温度が、１℃を越えて変化しない、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
各ディフューザプレートの熱伝導率が、各エンクロージャの熱伝導率より大きい、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
生体外微生物インキュベーションシステムであって、
複数のエンクロージャであって、それぞれが複数の壁、フロア、天井、およびアクセスドアを有し、各エンクロージャが、微生物サンプルを収容する複数のカートリッジのうちの１つを、着脱可能に収納するように構成される、複数のエンクロージャと、
それぞれが、複数のエンクロージャのそれぞれのフロア上に設けられている複数の抵抗加熱器と、
それぞれが、それぞれの抵抗加熱器に実質的に接触している複数のヒートディフューザと、
プリント配線基板（ＰＣＢ）であって、複数の抵抗加熱器のそれぞれに電気的に接続され、ＰＣＢが、複数のカートリッジのそれぞれの温度を、独立して調整するように構成されている、プリント配線基板（ＰＣＢ）と、を備え、
複数のカートリッジが、それぞれ複数のヒートディフューザのうちの１つと実質的に整列した下面を有する、生体外微生物インキュベーションシステム。
【請求項９】
複数のエンクロージャの各ドアが、安定配置で各カートリッジを少なくとも部分的に囲むように構成され、係合配置では、各カートリッジへ可逆的な取外し可能なアクセスが可能になるように構成されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
各ドアの第２の端部が、係合配置で関連するカートリッジ方向に揺動するように、各ドアが各フロア上方の第１の端部で掛けて取りつけられ、第２の端部が、安定配置で磁気的に所定位置に保持される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
各ドアが、各ドアの外面に対して垂直に延在する少なくとも１つの丸みのついたタブを含み、自動把持装置のアームと係合するように構成されている、請求項９および１０に記載のシステム。
【請求項１２】
複数のエンクロージャを支持し揺動するように構成されている撹拌機であって、
複数のエンクロージャを支持し第１の方向に並進するように構成されている第１のステージと、
第１のステージを支持し第１の方向に垂直な第２の方向に並進するように構成されている第２のステージと、を備える撹拌機、をさらに備える、請求項８から１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
各ヒートディフューザが、複数のエンクロージャに関して実質的にそれぞれのカートリッジを安定して保持する、請求項８から１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
カートリッジが、二次元配列の複数のウェルを備え、配列の第１の方向の温度、または配列の第１の方向に対して垂直な第２の方向の温度が、１℃を越えて変化しない、請求項８から１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
各ディフューザプレートの熱伝導率が、各エンクロージャの熱伝導率より大きい、請求項８から１４のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１７年１０月６日出願の米国仮特許出願第６２／５６９，２８１号に対する優先権の利益を米国特許法第１１９条の下で主張し、そのすべてが、参照によりすべての目的のために本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、生体外診断装置、システムおよび方法、特に微生物学的診断装置に関する。本明細書で記載されるシステムおよび方法は、加熱、撹拌、自動化された装填および取り出し、ならびに蒸発を制限するための配慮を有する自動化されたサンプルインキュベーションに関連し得る。
【背景技術】
【０００３】
抗菌薬は、医療現場を一変させ、かつての致命的な感染症をより治療しやすくし、何百万人もの命を救ってきた。抗菌薬の迅速な投与は、特に敗血症等の深刻な感染症において死亡率を下げることが証明されている。これらの重篤なケースでは、通常、微生物に関する情報（例えば、種）が知られていないため、非常に強力な広域スペクトル抗菌薬が最もよく使用される。これらの広域スペクトル抗菌薬は、重大な副作用をもたらし、臓器障害をもたらし、回復および入院を引き延ばし、場合によっては、死亡率を増加させるおそれがある。さらに、抗菌薬の乱用は、抗菌薬耐性菌の増加を引き起こし、この増加が公衆衛生にとって重大でますます大きな脅威となっている。対象を定めた抗菌薬治療を使用することにより、患者の死亡率を低下させることが可能で（例えば、最小限に抑えられる）、回復期間を短縮することができ、病院は、患者の滞在期間および高価な抗菌薬の使用量を最小限に抑えることの両方にコストを節約できることを示唆する証拠が増えてきている。
【０００４】
しかしながら、対象を定めた抗菌薬治療のために通常必要な完全な情報は、通常はサンプル採取後、２から３日で届けられる。現在の抗菌薬感受性試験（ＡＳＴ）は、関連した有用な情報を判定し届けるために、８時間を超える時間を必要とする可能性があり、それは通常、即日結果を提供するのに十分ではない。多くの臨床検査室は、１２時間シフト制で運用されているので、これは、実用的なＡＳＴ情報は、処方者には翌日まで有効にならないことを意味する。
【０００５】
いくつかのシステムは、一組の抗菌薬希釈系列に患者サンプルをさらすこと、および経時的にそれらの増殖を測定することにより患者サンプルの表現型ＡＳＴ試験を実施する。増殖は、微生物代謝により誘発される色素の濁度または蛍光を測定することにより、間接的かつ最も頻繁に光学的に測定され得る。光信号の定量比較により、これらのシステムは、試験される微生物の増殖を首尾よく阻止する各抗菌薬の希釈系列における最低濃度を判定する。最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）として知られるこの値は、多くの場合、最も効果的な抗菌薬および投与量を決定するために、すなわち、対象を定めた抗菌薬治療を送達するために、臨床医により使用される。さらに、感受性（Ｓ）、中間（Ｉ）、または耐性（Ｒ）の定性的感受性結果（ＱＳＲ）が、ＭＩＣと共に、またはＭＩＣの代わりに報告されてもよい。
【０００６】
ＭＩＣおよびＱＳＲの結果を得るために、標準化栄養ブロス（例えば、Ｍｕｌｌｅｒ  Ｈｉｎｔｏｎブロス）中の所定の微生物の増殖は、複数の抗菌希釈条件（例えば、２倍希釈列）での増殖と比較される。増殖は、臨床検査標準協会（Ｃｌｉｎｉｃａｌ＆Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ：ＣＬＳＩ）により規定されたとおり、手動で１６から２４時間後に通常一度だけ測定される。前述のように、いくつかの自動化システムは、各試験ウェル内の微生物の増殖を定期的に（例えば、２０分）問い合わせることにより、この時間を短縮することができる。このプロセスは、面倒であり得、通常技師により実施されない。次に、増殖曲線は、増殖曲線の絶対値、ウェル間の相対値、速度、積分等の分析を含む独自のアルゴリズムを使用して分析される。
【０００７】
歴史的には、微生物学的臨床検査室の自動化は、自動化や新しいアッセイ開発が、サンプルから結果までの時間を短縮してきた臨床化学や血液学の分野に比べて遅れている。過去３０年間に３つの主な商用自動ＡＳＴシステムが開発されているが、いずれも高度に訓練された技師により通常行われる操作を自動化するように設計された。これらの自動化システムは、免疫測定、核酸検査、細胞診等の分野で開発された自動化システムにより行われる操作と表面的には類似した操作（例えば、サンプルのインキュベーション、液体処理等）を行う。しかしながら、表現型ＡＳＴ用途では、これらの操作を、既存の自動化装置の設計上の制限としばしば互換性のない条件下で実行することを必要とする。これらは、インキュベーション中の微生物サンプルの迅速な撹拌、ＡＳＴサンプルカートリッジ全体の均一な加熱の維持、およびインキュベーション中の液量の維持の必要性を含む。
【０００８】
既存の自動化システムとＡＳＴ最適化システムとの重要な違いの１つは、インキュベーション中のサンプルの加熱である。現在のシステムは、一般に強制空気加熱システムに依存して、インキュベーション中、サンプルを加熱している。これらのシステムは、ＡＳＴサンプルカートリッジ全体にわたる温度勾配の生成の影響を受けやすい可能性があり、および６から８時間のインキュベーション期間にわたり、水性インキュベーション媒体の蒸発損失の影響を受けやすい可能性がある。
【０００９】
本開示は、インキュベーションエンクロージャおよび／または校正された伝導加熱を様々に利用した、ＡＳＴサンプルインキュベーションのための新規で高性能なシステムおよび方法を提供することにより、既存の自動化ＡＳＴシステムの制限に対処する。本明細書で記載されるシステムおよび方法は、強制空気加熱システムを利用した前述したもののような従来型システムに優るいくつかの利点を有することができる。例えば、強制空気加熱を有する従来型システムは、自動化装填および取り出しをより複雑にする可能性があり、かつロードロックおよび追加のアクチュエータを必要とする可能性がある。設計の複雑さが増えることにより、信頼性が低下し、コストとシステムのサイズが大きくなるおそれがあり、その結果、流体処理装置、液体分注装置、他のロボットガントリやアーム、遠心分離機、光学式読取装置等のような他のサブアセンブリとの統合が通常より難しくなる。さらに、撹拌等の能力を組み合わせると、システムの全体のコストと複雑さが増大する。また、強制空気加熱は、特にドアが開閉され、微生物サンプルカートリッジがインキュベータへ挿入される、およびインキュベータから取り出されるときには、対流性の流れによる伝導加熱よりも一般的に不均一である。しかしながら、従来のインキュベーションシステムでは、効率が悪く、大型で、性能が劣る強制空気加熱システムが一般的に容認されてきたが、これは、ほとんどの従来型システムが、温度の変動や他の非効率性の影響が少なくなるように長時間インキュベーションするように設計されているためである。しかしながら、より効率的で、個別化され、より良好に制御された加熱を提供し得る本明細書で記載される装置、システムおよび方法は、効率的な加熱が性能において重要な役割を果たす可能性があるより速いアッセイを実施する試験システムにおいて、特に有用であり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の様々な実施形態では、生体外微生物インキュベーションシステムは、それぞれが複数の壁、フロア、天井、およびアクセスドアを有する複数のエンクロージャを含んでもよい。各エンクロージャは、微生物サンプルを収容する複数のカートリッジのうちの１つを着脱可能に収納するように構成され得る。複数の抵抗加熱器は、それぞれが、複数のカートリッジのうちの１つの下面に実質的に整列したヒートディフューザを有していてもよい。各ヒータは、複数のカートリッジのそれぞれに対して実質的に均等に熱を伝導するように構成されていてもよい。プリント配線基板（ＰＣＢ）は、複数のエンクロージャに対してインキュベーションシステム上に配置されてもよい。ＰＣＢは、複数の抵抗加熱器のそれぞれに電気的に接続されてもよい。ＰＣＢは、複数のカートリッジのそれぞれに対して独立して、温度を調整するように構成されてもよい。ＰＣＢは、複数の抵抗加熱器のそれぞれを校正するように構成されてもよく、結果として生じる校正データをＰＣＢ上に記憶してもよい。撹拌機は、複数のエンクロージャを支持し揺動するように構成されてもよい。撹拌機は、複数のエンクロージャを支持し第１の方向に並進できるように構成されている第１のステージを含んでもよい。第２のステージは、第１のステージを支持するように構成されてもよく、実質的に第１の方向に垂直な第２の方向に並進してもよい。カートリッジは、自動化システムにより、エンクロージャから可逆的に取り出されるように構成されてもよい。複数のエンクロージャのそれぞれのアクセスドアは、安定配置で、各エンクロージャ内の各カートリッジを少なくとも部分的に囲むように構成されてもよく、係合配置では、各カートリッジへ可逆的な取外し可能なアクセスが可能になるように構成されていてもよい。カートリッジは、二次元配列の複数のウェルを含んでもよい。配列の第１の方向または配列の第２の方向の温度は、１℃を越えて変化し得ない。各ディフューザプレートの熱伝導率は、各エンクロージャの熱伝導率より大きくてもよい。
【００１１】
様々な実施形態では、生体外微生物インキュベーションシステムは、複数のエンクロージャを含んでもよい。各エンクロージャは、複数の壁、フロア、天井、およびアクセスドアを有してもよい。各エンクロージャは、微生物サンプルを収容する複数のカートリッジのうちの１つを着脱可能に収納するように構成され得る。複数の抵抗加熱器はそれぞれ、複数のエンクロージャのそれぞれのフロア上に設けられてもよい。複数のヒートディフューザはそれぞれ、それぞれの抵抗加熱器に実質的に接触していてもよい。ＰＣＢは、複数のエンクロージャに対してインキュベーションシステム上に配置されてもよく、複数の抵抗加熱器のそれぞれに電気的に接続されてもよく、複数のカートリッジのそれぞれに対して独立して、温度を調整するように構成されてもよい。複数のカートリッジは、それぞれが、複数のヒートディフューザのうちの１つと実質的に整列した下面を有していてもよい。複数のエンクロージャの各ドアは、安定配置で各カートリッジを少なくとも部分的に囲むように構成されていてもよい。各ドアは、係合配置で各カートリッジへ可逆的な取外し可能なアクセスが可能になるように構成されていてもよい。各ドアは、各フロア上方の第１の端部に吊り下げられてもよく、それにより、各ドアの第２の端部は、係合配置で関連するカートリッジ方向に揺動し、第２の端部は、安定配置で磁気的に所定位置に保持され得る。各ドアは、各ドアの外面に対して垂直に延在する少なくとも１つの丸みのついたタブを含んでもよく、自動把持装置のアームと係合するように構成されていてもよい。撹拌機は、複数のエンクロージャを支持し揺動するように構成されてもよい。撹拌機は、複数のエンクロージャを支持し第１の方向に並進するように構成されている第１のステージを含んでもよい。第２のステージは、第１のステージを支持するように構成されてもよく、第１の方向に垂直な第２の方向に並進してもよい。各ヒートディフューザは、複数のエンクロージャに関して実質的にそれぞれのカートリッジを安定して保持してもよい。カートリッジは、二次元配列の複数のウェルを含んでもよい。配列の第１の方向、または配列の第１の方向に対して垂直な第２の方向の温度は、１℃を越えて変化し得ない。各ディフューザプレートの熱伝導率は、各エンクロージャの熱伝導率より大きくてもよい。抵抗加熱器およびディフューザのそれぞれは、各カートリッジのウェルの配列のそれぞれよりも大きくてもよい。
【００１２】
様々な実施形態では、生体外微生物インキュベーティング方法は、サンプルを収容する複数のカートリッジを、複数のエンクロージャ内に装填することを含むことができる。複数のカートリッジのそれぞれは、複数の抵抗加熱器および複数のヒートディフューザを使用して、カートリッジのそれぞれ全体にわたって実質的に均等に熱伝導され得る。複数のエンクロージャは、揺動されてもよい。複数のカートリッジのそれぞれの温度は、複数のエンクロージャに搭載された制御装置を用いて、独立して調整され得る。１つまたは複数のカートリッジは、インキュベーションサイクル終了時、複数のエンクロージャから自動的に取り出され得る。独立した温度調整は、複数のカートリッジの校正データを含むＰＣＢにより実施され得る。独立した温度調整は、比例−積分−微分制御装置を用いて実施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施の形態による、生体外微生物インキュベーションシステムの図である。
【図２Ａ】本開示の実施の形態による、生体外微生物インキュベーションシステム内の微生物サンプルを収容するカートリッジの図である。
【図２Ｂ】本開示の実施の形態による、生体外微生物インキュベーションシステム内の微生物サンプルを収容するカートリッジの図である。
【図３】本開示の実施の形態による、エンクロージャのアクセスドアの図である。
【図４】本開示の実施の形態による、ＰＣＢの図である。
【図５】本開示の実施の形態による、インキュベーションシステムのヒータ全体にわたる温度マップの図である。
【図６Ａ】本開示の実施の形態による、撹拌機の図である。
【図６Ｂ】本開示の実施の形態による、撹拌機の図である。
【図６Ｃ】本開示の実施の形態による、撹拌機の図である。
【図７Ａ】本開示の実施の形態による、ヒータおよびヒートディフューザの上に配置される試験パネルの図である。
【図７Ｂ】本開示の実施の形態による、ヒータおよびヒートディフューザの上に配置される試験パネルの図である。
【図８】本開示の実施の形態による、ＰＣＢのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
概要
本明細書で記載される一群の実施形態は、自動化されたＡＳＴシステムで使用するためのインキュベーションシステムに関する。これらの実施形態によるインキュベーションシステムは、一般に、（ａ）均一な温度および蒸気圧の経時的な維持に有利な条件下で、ＡＳＴ試験パネルをインキュベートするための１つまたは複数の空間と、ｂ）１００から６００回転／分（ｒｐｍ）を上限とする速度で撹拌中にＡＳＴ試験パネルを所定位置に保持する能力と、を特徴とする。
【００１５】
本開示の様々な実施形態において利用される試験パネルは、通常、例えば、参照によりすべての目的のために本明細書に組み込まれるベーシックらの認可前米国特許出願公開第２０１８／００８８１４１号明細書（「ベーシック２０１８」）の¶［００６７］に記載されているような９６または３８４ウェルプレートまたは類似した容器を備える。使用時、試験パネルは、一般にカバーを外され、自動化されたＡＳＴシステムの他のシステムによりアクセスが可能となる。例えば、カバーを外された試験パネルは、表題「流体処理システム」のベーシックの¶¶［００９５］から［０１００］に記載されているような流体処理システムで容易なアクセスが可能である。
【００１６】
カバーされていても、試験パネルは、流体がこぼれたり蒸発したりする可能性があり得る。こぼれにより、ウェルの二次汚染がもたらされるおそれがあり、こぼれと蒸発は両方とも、培養微生物の潜在的増殖を低下させるおそれがあり、これらの結果のいずれかは、ＡＳＴの結果を混乱させるおそれがあり、それらを回避することが望ましい。
【００１７】
本開示のインキュベータは、従来の対流加熱と比較して、各試験パネル周辺の雰囲気をよりばらつきの少ない蒸気圧に維持することにより、試験パネルからの蒸発による流体損失の可能性を低減する。場合によっては、これは、各試験パネル周囲領域の気流を制限するバッフルまたは壁の使用により達成される。部分的にまたは完全にＡＳＴ試験用パネルを囲むことができるバッフルまたは壁は、対流加熱に関係する気流と比較して、インキュベーション期間中、安定した蒸気圧と温度を維持する試験パネル周囲の空気塊を形成する。
【００１８】
安定した温度の維持に寄与する別のインキュベータの機能は、試験パネルの少なくとも一部に近接して配置される発熱体を使用する。以下でさらに詳細に説明するように、発熱体は、伝導または放射により作動してもよい。
【００１９】
撹拌中、試験パネルを所定位置に保持するために、インキュベータは、例えば、機械的取付け、磁気的取付け、または接着取付け等の手段により、試験パネルをインキュベータに連結する１つまたは複数の保持機構を内蔵してもよい。ＡＳＴ試験用パネルは、より一般的には９６または３８４ウェルプレートのように、フランジ付き底部を形成する延在された側壁、１つまたは複数のソケット、または試験パネルを器具内に固定する他の機構を含んでもよい。したがって、一組の実施形態において、インキュベータは、試験パネルのフランジ付き底部とはまる１つまたは複数の凹状端部を有するプラットフォーム、または試験パネルの１つまたは複数のソケット内に嵌合する１つまたは複数のピンを含む。試験パネル保持機構は、以下でさらに詳細に記載されている。
【００２０】
本開示のインキュベータの特定の実施形態に目を向けると、図１は、生体外微生物インキュベーションシステム１００の一実施形態を示し、そのシステムは、微生物サンプルを収容するカートリッジを着脱可能に収納し、インキュベーション中、カートリッジ周囲の気流および熱交換を制限するように構成されているエンクロージャ１０２を含む。図示の実施形態では、カートリッジの温度に反映されるエンクロージャ１０２の加熱は、各エンクロージャ１０２内に配置された１つまたは複数の発熱体と通信するＰＣＢ１２０により制御される。本明細書で記載される実施形態では、ＰＣＢは、プリント配線基板およびその上に取り付けられた１つまたは複数の部品を含んでもよい。図は、エンクロージャ１０２を支持する撹拌機１３０も示しており、撹拌機１３０は、エンクロージャ１０２とその中に収納されたサンプルカートリッジを揺動するように動作可能である。
【００２１】
図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、本開示の生体外微生物インキュベーションシステム２００の実施形態は、システムの一部を除去した状態、および／またはエンクロージャ２０２を含む分解図で図示されている。各エンクロージャ２０２は、２つの壁２０４、背面２０６、フロア２０８、天井２１２、およびアクセスドア２１０で構成されている。あるエンクロージャ２０２のフロア２０８は、別のエンクロージャ２０２の天井２１２として機能し、逆もまた同様である。ヒータ２１４（例えば、抵抗加熱器または他の発熱体）は、各エンクロージャ２０２のフロア２０８に取り付けられている。ヒートディフューザ２１６は、接着剤、ねじ等によりヒータ２１４の上部に取り付けられている。カバー２１８を含む微生物サンプルのカートリッジ２２０は、ヒータ２１４およびヒートディフューザ２１６の上に配置されている。図２Ａに示すように、カートリッジ２２０は、ヒータ２１４および／またはディフューザ２１６を完全に覆っている。ヒータ２１４および／またはディフューザ２１６は、カートリッジ２２０の下面の特徴と係合する側面を含む形状であり、それにより、カートリッジ２２０は、実質的に所定位置に（例えば、撹拌中）保持される。ヒータ２１４は、システム２００の背面２０６に搭載されたＰＣＢ２２２により制御される。外壁２０４および背面２０６は、取外し可能であり、一方、内壁２０４は、フロア２０８に対して、および／またはフロア２０８を介して、係止されている。したがって、インキュベーションシステム２００は、モジュール方式であり、エンクロージャ２０２の追加または取外しを可能とし、アクセスドア２１０の選択的配置を可能とする。
【００２２】
本明細書で記載された、または本開示の範囲の別の方法の様々な実施形態では、各フロア、ヒータ、および／またはディフューザの表面は、それらが、インキュベートされている１つまたは複数のサンプルを収容する試験パネル（例えば、カートリッジまたはマイクロウェルプレート）の底部、下面、および／または内側表面と嵌合、または別の方法で接合するように、構造化されてもよい。サンプル容器と直接接触している状態の加熱面（例えば、フロア、ヒータ、またはディフューザ）により、サンプル容器全体にわたり、熱対流のような他の加熱の手法よりも、より効率的かつ均一な熱伝達および熱分布が可能となり得る。様々な実施形態では、各発熱体は、サンプル容器のウェルの配列、および／またはディフューザより大きいサイズであってよい。発熱体をサンプル容器のウェル配列の設置面積を上回る設置面積を有するように大きくすると、発熱体が容器のサイズ（またはそれより小さい）程度しかない場合に発生し得る潜在的な縁部の影響（例えば、不均一な加熱）を、低減（例えば、解消する）することができる。様々な実施形態では、カートリッジは、１つまたは複数の機械的保持装置により、カートリッジそれぞれのエンクロージャに保持されてもよい。機械的保持装置としては、ユーザまたはロボットアームにより、カートリッジがその間または周囲に配置される１つまたは複数の単純な固定された短く薄い壁（例えば、フランジ）が挙げられる。いくつかの実施形態では、機械的保持装置は、カートリッジがその中に着座する受け台を形成してもよい。固定されたカートリッジ保持装置の追加として、または代替として、保持装置は、また、能動的な（例えば、電子式アクチュエータを用いた）、または受動的な（例えば、ばねを用いた）サンプル容器をしっかりと押し付けるための「クランプ」機構であってもよい。いくつかの実施形態では、スカート付きサンプル容器（例えば、プレートの他の部分を越えて垂直下方向に延在する側面部を有するマイクロタイタープレート）が配置されてスカートをプラットフォームの周囲の保持装置として利用するプラットフォームを含むフロアを用いて、サンプル容器は拘束され（そうでない場合は所定位置に保持され）てもよい。様々な実施形態では、複数のカートリッジは、各エンクロージャの設置面積を１つまたは複数の水平方向寸法で拡大することにより、人間およびロボットによる共有面からのアクセスを依然として可能にしつつ、各エンクロージャ内に収納されることができる。
【００２３】
様々な実施形態では、エンクロージャは、様々な種類の発熱体を含んでよく、発熱体は、エンクロージャの１つまたは複数の面（例えば、上部、底部、および／または側面内に配置されよい。例えば、発熱体は、抵抗性または半導体性（例えば、ペルチェヒータ）であってよい。半導体素子は、また冷却用に構成されてよい。いくつかの実施形態では、液体加熱または液体冷却が、加工されたまたは成型されたインキュベータフロア内のチャネルを通して冷却液を循環し、次に熱交換器を通すことにより使用されてもよい。様々な実施形態では、冷却は、エンクロージャおよび／またはサンプルを、一般的な検査室の温度、例えば、−８０Ｃ、−２０Ｃまたは＋４Ｃに冷やすために有用であり得る。冷却が有効または好ましい用途としては、薬品もしくは試薬の保管、または生体サンプルの保管が挙げられる。さらに、様々な実施形態では、加熱素子または冷却素子は、均一性を向上させ得る各エンクロージャの不均一に加熱される領域に含まれてもよい。面間の空気の大きな相互作用なく効率的に熱伝達するために、ヒータは、ディフューザおよび／またはフロアに直接接着させてもよい。伝導性ディフューザにより、熱をヒータからディフューザを介し、周囲のエンクロージャへよりもカートリッジへ、容易に伝達することが可能となる（つまり、熱伝達に対する抵抗が最も小さい経路）。このような構成により、例えば、エンクロージャのフロアにより吸収されるのとは対照的に、ディフューザを介してサンプルウェルに対する熱伝達を最大にすることが可能となる。
【００２４】
様々な実施形態では、隣接している壁、ドア、フロア、および背面は、周囲温度からエンクロージャを断熱する材料を含んでよい。これら材料としては、ポリマー、ファインセラミックス、金属等が挙げられる。この断熱は、各パネルについて安定した温度を維持することを補助することができ、それにより、パネル全体の安定性を向上することができる。各個々のエンクロージャが熱的分離されていることにより、他のエンクロージャから独立することが可能な各エンクロージャに個別の温度設定が可能となる。
【００２５】
図３を参照して、本開示の生体外微生物インキュベーションシステムの実施形態が図示されており、システムは、エンクロージャ３０２の前側にアクセスドア３１０を含む。アクセスドア３１０は、隣接壁３０４中に延在する延長部材３１２により掛けて取り付けられており、それにより、延長部材は壁３０４内で自由に回転するように、またはドア３１０は固定した延長部材３１２の周りで自由に回転するようになっている。延長部材３１２によりドア３１０が掛けて取り付けられている場合、アクセスドア３１０は、ドア３１０の下端に１つまたは複数の磁性ピン３１４を含む。ドア３１０が閉鎖安定配置３２６にある場合、磁性ピン３１４は、壁３０４内に植設された第２の磁性ピン３１６と磁気的に相互作用する。より小さい力（例えば、エンクロージャ３０２の振盪）が、ピン３１４，３１６間の磁力を中断せず、ドア３１０が安定配置３２６に留まるように、ピン３１４，３１６間の磁界は十分に強い。しかしながら、より大きな力（例えば、ドア３１０への意図的なロボットアームまたはユーザの相互作用）が、ピン３１４，３１６間の磁力を中断することができ、ドア３１０が、延長部材３１２の軸を中心とした揺動により、係合配置３２８へ移動するように、ピン３１４，３１６間の磁界は十分に弱い。複数のエンクロージャ３０２のそれぞれのアクセスドア３１０は、安定配置３２６では、各エンクロージャ内の各カートリッジを少なくとも部分的に囲むように構成され、係合配置３２８では、各カートリッジへの供給または取外し可能なアクセスが可能になるように構成されている。２つの丸みのついたタブ３２０は、各ドア３１０の正面から垂直に延在している。各タブは、ドア３１０の片端から、傾斜した遷移部分３２２へ、中間の実質的に平坦な部分３２４へ、別の下向きの傾斜した遷移部分３２２へ、およびタブ３２０の他端のドア３１０へ、遷移する外形を有する。タブ３２０により、ロボットアーム（例えば、伸長、指触れ、把持等）は、ドア３１０を係合して、エンクロージャ３０２の内側に向かう方向の力をタブ３２０に加えることにより、ドア３１０を安定配置３２６から係合配置３２８へ移動させることが可能になる。ロボットアームが、ドア３１０を係合配置３２８に開くとき、タブ３２０は、ロボットアームの前側および／または上部に沿って「ロック」し、それにより、遷移部分３２２および平坦部分３２４がロボットアームに係合し、ロボットアームに沿って滑動する。タブ３２０により、ロボットアームは、ドア３１０の正面に傷（例えば、引っ掻き傷、へこみ等）をつけることなく、ドア３１０と相互作用することが可能になる。アクセスドア３１０は、剛性パネル（例えば、プラスチック、金属等）であるが、サンプル容器を通過させることが可能で、なおかつエンクロージャ３０２に適切な熱的障壁を提供する、予め切断された可撓性の膜（例えば、ゴム等）であってもよい。
【００２６】
図４を参照して、本開示の生体外微生物インキュベーションシステム４００の実施形態が図示されており、システムは、インキュベーションシステム４００の背面４０６上に、複数のエンクロージャ４０２にわたって取り付けられたＰＣＢ４２２を含む。ＰＣＢ４２２は、背面４０６に直接取り付けられているので、システム４００と一緒に容易に移動することができ、固定されたり、接続されたり、またはシステム４００から独立して調節されたりする必要がない。ＰＣＢ４２２は、コネクタ４２４を介して各エンクロージャ４０２内の発熱体のそれぞれに電気的に接続される。コネクタ４２４は、可撓性であり、ヒータから、各エンクロージャ４０２の背面を介してＰＣＢへ延在している。ＰＣＢ４２２は、各エンクロージャ内の各発熱体の熱的作用を、独立して制御するように構成されている。このように、ＰＣＢ４２２は、複数のカートリッジのそれぞれに対する温度を個別に監視および調整することができる。
【００２７】
本明細書で記載された、または本開示の範囲の別の方法の様々な実施形態では、各エンクロージャは、１つまたは複数の温度感知素子（例えば、熱電対、サーミスタ、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）、ｐ−ｎ接合等）を含んでもよく、また加熱温度の個別の（例えば、カスタマイズされる、最適化される、適合される、サンプルごとに変更される等の）調整を可能にするように構成されてもよい。例えば、ＰＣＢは、各エンクロージャ用に個別のＲＴＤチャネルを有してもよい（例えば、１６個のＲＴＤチェネル）。各エンクロージャ用にＲＴＤチャネルを分離することにより、ＰＣＢ上の他の部品から発せられるノイズにより妨害されるおそれのある、複数のエンクロージャに導くＰＣＢ全体にわたる接続部を有する中央ＲＴＤマイクロプロセッサの代わりに、各ＲＴＤチップが、各エンクロージャに導く可撓性コネクタの近くに配置されることが可能となる。そのような温度感知素子は、エンクロージャ内、発熱体内、ヒートディフューザ内、および／またはカートリッジ内に含まれてもよい。様々な実施形態では、システムは、（例えば、比例−積分−微分（ＰＩＤ）制御、バングバング制御、または他の制御方式を使用した）能動的フィードバック制御装置を使用してもよい。制御装置（エンクロージャごとに統合または分離されているか否かにかかわらず）は、例えば単純な通信インターフェース（例えば、１線式または２線式（例えば、ｉｎｔｅｒ−ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ（Ｉ２Ｃ）、ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｉｎｔｅｒ−ＩＣ  ｓｏｕｎｄ  ｂｕｓ（Ｉ２Ｓ）、ｓｙｓｔｅｍ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｂｕｓ（ＳＭＢＵＳ）））等の様々な接続インターフェースのいずれかを含んでもよい。熱のフィードバックおよび制御のための装置は、様々な実施形態のいずれかで構成されてもよい。いくつかの実施形態では、熱的フィードバックセンサの密度は、様々な設計目標のためにカスタマイズ（例えば、最適化）されてもよい。低価格用途のために、単一の熱感知素子を、各エンクロージャ内に配置されてもよく、そのエンクロージャおよび／またはカートリッジに対して相対的に安定した（例えば、一定の）温度を維持するように、単純なバングバング式制御装置が使用されてもよい。厳格な精度が所望される、または必要とされる用途に対しては、高密度（例えば、８、１６、９６、３８４、１５３６等）の熱センサの配列が、カートリッジ、発熱体、ディフューザ、および／またはエンクロージャの上、内部、または近くに配置されてもよい。このセンサの配列は、カートリッジの重要な領域に合わせて配置されてもよい。高精度用途に対しては、洗練されたＰＩＤ式制御装置および／またはプログラムされたマイクロコントローラを使用して、加熱／冷却素子に供給する電流量を変化させ、配列のセンサ行列にわたって安定した（例えば、一定の）温度を維持してもよい。
【００２８】
図５を参照して、本開示の生体外微生物インキュベーションシステムのヒータのヒートマップ実施形態が図示されている。このマップは、１から１２の番号が付けられたｘ軸とＡからＨのラベルが付けられたｙ軸の格子状に配列されており、ヒータ全体にわたる温度センサの位置を、識別および表示する。本実施形態では、Ａ１、Ａ１２、Ｂ７、Ｃ３等の位置に、センサが存在する。センサは、例えば、ヒータが一番冷えていると想定され得るヒータの外辺部（つまり、Ａ１、Ａ１２、Ｈ１、およびＨ１２）や、ヒータが一番暖かいと想定され得るヒータの一般的な中心（つまり、Ｅ７）等の重要な位置に配置される。そのようなセンサは、ヒータ内であっても、試験パネルのウェルと近接して密接しているディフューザとぴったりと接触している。図示されているように、このヒータに対するセンサは、３５℃の設定温度から０．５℃を越えて変化しない。例示的なヒータは、目標温度から０．５℃の許容差を越えて変化しないように制御され得る。各ヒータの例示的な目標温度は、例えば、約３５℃、約３５．５℃、約３４℃から約３７℃、約３３℃から約３８℃等であり得る。
【００２９】
様々な実施形態では、インキュベーションシステムの各カートリッジ全体にわたって、実質的に均一な温度を得ることができる。そのような均一な温度は、各カートリッジ全体にわたる配列の１つまたは複数のセンサを介してＰＣＢによって監視されてもよい。このような配列は、エンクロージャ、発熱体、ヒートディフューザ、および／またはカートリッジの中に配置されてもよい。ＰＣＢは、各配列の温度を読み込んでもよく、配列の温度データ履歴を監視および記録する、各抵抗素子のための校正変換機能を有してもよい。そのような温度校正データは、制御装置が配列の所望温度に上昇させてそれを維持するために、ＰＣＢに記憶されてもよい。そのような記憶されたデータは、また、ユーザがセッション中に各カートリッジの温度を調べられるように、インキュベーションセッションのために記録および報告されてもよい。そのようなデータは、インキュベーションシステム自体の中で、ＰＣＢが、データの処理、記録およびユーザへの報告を行うことができるので、インキュベーションシステム外のプロセッサにバスアウト（ｂｕｓｓｅｄ  ｏｕｔ）される必要はない。カートリッジのウェルは、二次元配列で配置されてもよい。ＰＣＢは、配列の第１の方向（例えば、ｘ軸）または配列の第２の垂直な方向（例えば、ｙ軸）のウェルの配列の温度が、１℃を越えて変化しないように、抵抗加熱器を制御することができる。例えば、ウェルのカートリッジは、各ウェルがその温度から約０．５℃を越えて変化しない状態で、約３５℃の温度に保持されてもよい。
【００３０】
いくつかの実施形態では、サンプルウェルの配列のカートリッジは、ウェルの配列の全体にわたる不均一な熱分布および該ウェルの全体にわたる不均一な熱損失に起因して、内側のウェルより冷たい外側の行および／または列のウェルを含むおそれがある。この現象は、微生物増殖が温度に敏感なサンプルに、影響を与えるおそれがある。したがって、温度に敏感でない微生物サンプルを、これらの冷たいウェル内に含めることは有利であり得る。他の状態では、これらの冷たいサンプルウェルからの測定結果（例えば、増殖または増殖の欠如）は、それらの微生物の含有量のためではなく、ウェルに対する温度勾配のために、他のウェルまたは対照ウェルから異なる可能性がある。このような結果のきっかけはむしろ温度差であり得るので、増殖または増殖の欠如のようなそのような結果は、例えば、抗菌薬に起因するものでない可能性がある。ウェルに対する温度の許容差が制御された場合であっても、カートリッジの最も冷たいウェルは、ウェルの配列の外側境界に位置する可能性がある。ウェルの配列の全体にわたるそのような温度勾配は、温度勾配がインキュベーションサイクルの測定結果に悪影響を生じさせないように、試験プロトコルの設計時に考慮される必要があり得る。これは、外側ウェルの配列を空にしておく、インキュベートするサンプルバッチ（ｓａｍｐｌｅ  ｂａｔｃｈ）に関係のない流体を充填する、または温度に敏感ではない別のバッチサンプルを充填することを含んでもよい。
【００３１】
様々な実施形態では、抵抗加熱器は、インキュベーション中のサンプルの望ましくない蒸発を低減し得る。抵抗加熱器により提供される熱伝達の熱伝導は、対流加熱よりも望ましい可能性がある。なぜなら、エンクロージャは、各エンクロージャの湿度を変化させかつ微生物サンプルと接して大気と相互作用するおそれがある空気の移動に屈しないからである。対流式加熱は、蒸発を促進し、望ましくなくカートリッジ内のサンプルを乱すおそれがある。微生物増殖に対する蒸発の影響は、９６ウェル、３８４ウェル等のような多数のウェルを含む試験パネルにおいては特に重要であり得、それらのウェルは、少量の流体液量（例えば、ウェル当たり２００μｌ未満の流体）および／または比較的大きな表面積対容積比を含み得る。伝導加熱システムを実装する本開示のインキュベータは、一般に対流式加熱を利用したインキュベータより蒸発する傾向が少ない。
【００３２】
インキュベータアセンブリの実施形態は、インキュベーションセッション中、連続的または部分的な撹拌（例えば、振盪）のために構成された撹拌機に直接にまたは間接的に取り付けられてもよい。連続的または周期的に規定されたデューティサイクルを有する１つまたは複数の直線運動、軌道運動、および／または半軌道運動を発生する１つまたは複数の装置を、撹拌機は含んでもよい。様々な実施形態では、力、速度、および変位は、より少ないサンプルウェル（例えば、９６ウェルプレート）と比べてより小さい軌道半径を必要とする可能性がある、特定の撹拌性能（例えば、より多くのサンプルウェル（例えば、３８４ウェルタイタープレート）を有するカートリッジのような容器）を可能とするために調整可能であってもよい。
【００３３】
様々な実施形態では、インキュベータアセンブリは、アセンブリ内に装填された容器の揺動を可能にする、円運動、半円運動、楕円運動、軸方向運動、２軸方向運動でアセンブリを駆動することができる、１つまたは複数のステージに搭載されてもよい。場合によっては、軌道速度は、調整可能であり得る。いくつかの実施形態では、運動の半径または変位も、可変であり得る。
【００３４】
インキュベータの実施形態は、静止した（つまり、撹拌されない）インキュベーションと比較した場合、インキュベーション中、より良い（例えば、より迅速かつ安定した）増殖を提供するために撹拌を導入してもよく、インキュベータの実施形態は、カートリッジウェル全体にわたり酸素化、およびより良い培養基栄養物の配分を可能にするやり方で、サンプルを撹拌することによって達成され得る。様々な撹拌システムのいずれかが実装されて、サンプルに運動を与えることができる。例えば、様々な実施形態では、図６Ａから図６Ｃを参照すると、撹拌駆動システム６３０は、多数のエンクロージャを支持するように構成されている第１のステージ６３２を含む。第１のステージ６３２は、第１のステージ６３２の、第１の方向（例えば、１つの直交方向、ｘ軸に沿って、等）への並進を可能とする一組のリニアベアリング６３４に支持されている。第１のステージ６３２のリニアベアリング６３４は、第２のステージ６３６により支持されている。第２のステージ６３６は、第２のステージの、実質的に第１の方向に垂直な第２の方向（例えば、垂直直交方向、ｙ軸に沿って、等）への並進を可能とする別の一組のリニアベアリング６３８により支持されている。第１の方向の並進を可能とする第１のステージ６３２と、第１の方向に対して垂直な第２の方向の並進を可能とする第２のステージ６３６との組み合わせにより、多数のエンクロージャを揺動させながら、二次元的に動かすことが可能となる。撹拌システムは、回転運動と直線運動との組み合わせを利用して、サンプルの振盪を発生する。異なる軸に沿ったステージ６３２、６３６の組み合わされた直線運動を使用して、エンクロージャおよびエンクロージャ中のカートリッジに、実質的に軌道運動を生成することができる。
【００３５】
モータ６４０は、オフセンタおもり６４２にモータ６４０の駆動軸を中心とした軌道運動を付与するように作動され、エンクロージャを実質的に円運動で振盪させる。様々な実施形態では、モータ６４０の制御装置は、おもり６４２の軌道速度および半径を変化させることにより、ステージ６３２、６３６の軌道速度および運動半径を制御し、エンクロージャのための様々な異なる揺動を達成する。
【００３６】
様々な実施形態では、撹拌サブシステムは、インキュベーションサブシステムと共同して、または独立したサブアセンブリとして使用されてよい。撹拌サブシステムは、モータが、本明細書で記載される様々な揺動方法により駆動軸を回転させるとき、エンクロージャに、回転性の振動運動を付与するカム装置のようなオフセンタ（偏心等）インターフェースを有するロータを回転させるモータ（例えば、サーボ等）を含んでもよい。場合によっては、撹拌中の振動を低減または制限するために、駆動軸および／またはロータは、釣り合いおもりを含んでもよい。様々な実施形態では、１つまたは複数のステージは、１つまたは複数のベアリング表面（例えば、リニアベアリング、ローラ等）に沿って配置され、ステージの振動経路に沿って滑らかで、中断されない並進を提供することができる。安定性を向上するために、ステージごとに追加のベアリングが使用されてもよい。
【００３７】
撹拌の実施形態は、動作中、可変の軌道速度および／または半径を含んでもよい。例えば、サンプルの軌道撹拌半径（例えば、軌道半径）は、約２５ｍｍ未満（例えば、約１ｍｍから約１２ｍｍ、約１ｍｍから約１０ｍｍ、約１ｍｍから約８ｍｍ、約１ｍｍから約３ｍｍ、約２ｍｍから約３ｍｍ、約６ｍｍ等）とすることができる。撹拌システムの駆動部は、モータ、ベルト、ギア、カム、または他の電気機械コンポーネントの様々な組み合わせにより駆動されてもよい。場合によっては、運動の軌道速度および半径は、異なるパネル形式および試験されるサンプルに対して、ユーザにより調整可能および調整（例えば最適化）されてもよい。例えば、３８４ウェルプレートは、約４ミリメートルの直径を有する軌道に沿って揺動されてもよく、９６ウェルプレートは約８ミリメートルの直径を有する軌道に沿って揺動されてもよい。
【００３８】
軌道の直径に加えて、軌道回転速度がさらに微生物の増殖速度に影響を与え得る。例えば、軌道振盪は、毎分約５０回転より大きい振動数で行われてもよい。いくつかの例では、軌道振盪は、毎分約３５０回転より大きい振動数で行われてもよい。いくつかの例では、軌道振盪は、毎分約７５０回転より小さい振動数で行われてもよい。いくつかの例では、軌道振盪は、毎分約１５０回転の振動数で行われてもよい。例えば、毎分約１５０回転から毎分約６５０回転の速度は、微生物増殖の許容可能な速度を促進する可能性がある。いくつかの場合において、カートリッジの揺動は、インキュベーション時間全体にわたって連続的に実施される必要がない場合があるが、少なくとも１０％のデューティサイクルが有益であり得る。
【００３９】
図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、本開示の生体外微生物インキュベーションシステムの実施形態が図示されており、システムは、ヒータ７１４およびヒートディフューザ７１６の上に配置される試験パネル７２０を含む。カートリッジ７２０は、エンクロージャのフロア７０８上に置かれ、上部に透明カバー７１８を含む。ヒータ７１４およびディフューザ７１６は、ウェルの配列７２１の設置面積より大きな二次元の設置面積（つまり、長さおよび幅）を有する。ディフューザ７１６は、ウェルの配列７２１の位置で（ウェルの配列７２１より広く延在して）カートリッジ７２０とぴったりと接触する係合部７１７を有する。ディフューザは、係合部７１７より低い高さを有する境界部７１５をも含む。境界部７１５は、ディフューザ７１６の周りに延在し、カートリッジ７２０の下部構造７１９に隣接し、その結果、カートリッジが揺動されると、境界部７１５は、下部構造７１９と接触することでカートリッジ７２０の大きな移動を防止する。ディフューザおよび／またはカートリッジの他の例示的特徴として、例えば、カートリッジのフランジ付き下面と嵌合する凹状縁部または突き出した肩部が挙げられる。そのような密接な接触により、そのような接触がない場合と比べて、試験パネル全体にわたってより一貫した温度が可能となり得る。ディフューザが液体検体に近接していることは、その液体が所望の温度に到達するために必要な時間を最小限にする。例えば、周囲温度が１６℃から３２℃の範囲の状態で、パネルは１８分未満で３５℃に達する。ディフューザは、様々な材料、例えば銅、アルミニウム、アルミニウム合金、それらの混合物等を含んでもよい。様々な実施形態では、ヒータは、前記ヒータの外辺部で、より高い抵抗加熱が可能となるように設計されてもよい。これは、縁部に沿った熱損失を補償する。そのようなヒータおよび／またはディフューザは、カートリッジの真下だけでなく、例えば上や隣等、他の配置でカートリッジ周囲に使われてもよい。
【００４０】
様々な実施形態では、生体外微生物インキュベーティング方法は、サンプルを収容する複数のカートリッジを、複数のエンクロージャ内に装填することを含むことができる。複数のカートリッジのそれぞれは、複数の抵抗加熱器および複数のヒートディフューザを使用して、カートリッジのそれぞれ全体にわたって実質的に均等に熱伝導され得る。複数のエンクロージャは、揺動されてもよい。複数のカートリッジのそれぞれの温度は、複数のエンクロージャに搭載された制御装置を用いて、独立して調整され得る。１つまたは複数のカートリッジは、インキュベーションサイクル終了時、複数のエンクロージャから自動的に取り出され得る。独立した温度調整は、複数のカートリッジの校正データを含むＰＣＢにより実施され得る。独立した温度調整は、比例−積分−微分制御装置を用いて実施されてもよい。
【００４１】
図８を参照して、本開示のＰＣＢ８００のブロック図が図示されている。いくつかの実施形態では、ＰＣＢ８００および／またはＰＣＢ８００の構成部品は、本明細書に記載されている１つまたは複数の他のＰＣＢおよび／または他のＰＣＢの構成部品と同じまたは類似し得る（例えば、ＰＣＢ１２０、２２２、４２２）。図示の実施形態では、ＰＣＢ８００は、電源入力８０２、サーマルカットオフ８０４、ヒータ駆動信号発生器８０６、ウォッチドッグタイマ８０８、１つまたは複数の測定回路８１０−１、８１０−２、８１０−ｎ、１つまたは複数のヒータコネクタ８１２−１、８１２−２、８１２−ｎ、１つまたは複数のヒータから、１つまたは複数の状態信号８１４−１、８１４−２、８１４−ｎを受信するためのポートエキスパンダ８１６、および共通制御装置デジタル入出力（Ｉ／Ｏ）８１８を含んでもよい。様々な実施形態では、ＰＣＢ８００の構成部品は、本明細書で記載される１つまたは複数のヒータまたは関連するセンサの、１つまたは複数の機能態様を可能とするために作動し得る。例えば、ＰＣＢ８００は、ＰＣＢ８００に接続された１つまたは複数のヒータ（例えば、ヒータ２１４）を制御かつ監視するための電気回路および構成部品を含んでもよい。この状況により、実施形態は制限されない。
【００４２】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のヒータのそれぞれは、ヒータコネクタ８１２−１、８１２−２、８１２−ｎ（つまりヒータコネクタ８１２）のうちのそれぞれ１つを介してＰＣＢ８００に接続され得る。多くのこのような実施形態では、ヒータコネクタ８１２は、様々な信号を、接続されたヒータへ送信および／または接続されたヒータから受信することを可能とし得る。多くのこのような実施形態では、これらの信号は、１つまたは複数の駆動信号、測定信号、および状態信号を含んでもよい。例えば、ヒータ駆動信号発生器８０６は、ヒータコネクタ８１２−１に接続したヒータへ、駆動信号を提供することができ、測定回路８１０−１は、ヒータコネクタ８１２−１に接続したヒータと、測定信号を交換することができ、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、ヒータコネクタ８１２−１と接続したヒータから、ポートエキスパンダ８１６を介して状態信号を受信することができる。いくつかの実施形態では、これらの信号は、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）を介して通信されてもよい。いくつかのこのような実施形態では、ＳＰＩは、アナログデジタル変換および／またはデジタルアナログ変換を行ってもよい。説明を容易にするために、様々な特徴は、測定回路８１０−１およびヒータコネクタ８１２−１を利用して説明され得るが、これらの特徴は他の測定回路およびヒータコネクタに同様に適用できることが理解されよう。さらに、共通のヒータコネクタにより伝達される信号および／または異なるヒータコネクタにより伝達される信号は、独立して制御されてもよい。
【００４３】
以下に詳しく記載するように、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、一般にＰＣＢ８００の機能を、指揮および／または管理することができる。さらに、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、ＰＣＢ８００が、ヒータ以外の外側構成部品と接続することを可能とし得る。例えば、エンクロージャの目標温度は、ユーザインターフェースとの接続により受信することができる。そのような場合には、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、エンクロージャ内の目標温度を達成するための１つまたは複数の操作または手順を実行してもよい。いくつかの実施形態では、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、１つまたは複数のＰＩＤ制御装置を含んでもよい。いくつかのこのような実施形態では、ＰＩＤ制御装置は、対応する測定回路およびヒータ駆動信号発生器８０６を使用して、ヒータ制御のためのフィードバックループを可能にしてもよい。いくつかの実施形態では、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、処理回路およびメモリを含んでもよい。このような様々な実施形態では、メモリは、命令が処理回路により実行されるとき、処理回路が、１つまたは複数の操作を実行するか、または本明細書で記載される１つまたは複数の実施形態を実現する命令を含んでもよい。
【００４４】
図示の実施形態では、ヒータ駆動信号発生器８０６は、サーマルカットオフ８０４を介して電源入力８０２から、電力を受け取ってもよい。様々な実施形態では、電源入力８０２は、２４ボルトをヒータ駆動信号発生器８０６に供給してもよい。いくつかの実施形態では、サーマルカットオフ８０４は、周囲温度が閾値を越えた場合、ヒータ駆動信号発生器８０６を電源入力８０２から切断する安全機構を提供することができる。例えば、サーマルカットオフ８０４に隣接した温度が、摂氏７５度を越えた場合、電源入力８０２は、ヒータ駆動信号発生器８０６から切り離され得る。いくつかの実施形態では、サーマルカットオフ８０４として、温度ヒューズを含む。
【００４５】
多くの実施形態では、ヒータ駆動信号発生器８０６は、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８の指示で、接続されたヒータに独立して駆動信号を提供することができる。多くのこのような実施形態では、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、ヒータ駆動信号発生器８０６によって生成されかつ接続されたヒータに提供される、パルス幅変調信号のような信号の特性を提供してもよい。例えば、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、ヒータ駆動信号発生器８０６によって生成された駆動信号のためのデューティサイクルまたは電圧レベルを提供してもよい。このようないくつかの例では、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、ヒータ駆動信号発生器８０６が、各接続されたヒータに対して、異なるデューティサイクルまたは異なるレベルを提供するようにさせ、異なるエンクロージャ（例えば、エンクロージャ１０２）内の温度を独立して制御することができる。
【００４６】
様々な実施形態では、ウォッチドッグタイマ８０８は、例えば共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８の故障に起因する、誤ったまたは危険な操作を防ぐための安全機構を提供することができる。このような様々な実施形態では、ウォッチドッグタイマ８０８が、期限切れになった場合、それによりヒータ駆動信号発生を停止させてもよい。例えば、正常な動作の下では、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、定期的にウォッチドッグタイマ８０８をリセットすることができる。しかしながら、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８の故障は、ウォッチドッグタイマ８０８がリセットされることを阻害し、ウォッチドッグタイマ８０８の期限切れを引き起こし、そしてヒータ駆動信号発生器８０６を停止させる。
【００４７】
いくつかの実施形態では、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、接続されたヒータに近接した温度を監視するために測定回路を利用してもよい。例えば、測定回路８１０−１は、ヒータ内に含まれているＲＴＤのような温度プローブに接続されてもよい。このような場合、測定回路８１０−１は、定期的にまたは共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８の要求により、ヒータに近接した温度を、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８に報告することができる。１つまたは複数の実施形態では、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、ポートエキスパンダ８１６を介して、各接続されたヒータからの状態信号を受信してもよい。１つまたは複数のこのような実施形態では、ポートエキスパンダ８１６は、ＳＰＩエキスパンダを含んでもよい。その他の実施形態では、共通制御装置デジタルＩ／Ｏ８１８は、ポートエキスパンダを使用しないで、各接続されたヒータの状態信号を受信してもよい。１つまたは複数のこのような実施形態では、状態信号は、関係するヒータが適切に機能しているか否かを示してもよい。
【００４８】
様々な実施形態および／またはＰＣＢ８００の構成部品は、ハードウェア要素、ソフトウェア要素または両者の組み合わせを使用して実現されてもよい。ハードウェア要素の例としては、プロセッサ、マイクロプロセッサ、回路、回路素子（トランジスタ、抵抗、キャパシタ、インダクタ等）、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理素子（ＰＬＤ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、論理ゲート、レジスタ、半導体素子、チップ、マイクロチップ、チップセット等が、挙げられる。ソフトウェアの例としては、ソフトウェアコンポーネント、プログラム、アプリケーション、コンピュータプログラム、アプリケーションプログラム、システムプログラム、マシンプログラム、オペレーティングシステムソフトウェア、ミドルウェア、ファームウェア、ソフトウェアモジュール、ルーチン、サブルーチン、関数、メソッド、プロシージャ、ソフトウェアインターフェース、アプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）、命令セット、コンピューティングコード、コンピュータコード、コードセグメント、コンピュータコードセグメント、ワード、値、シンボル、またはそれらの任意の組み合わせが、挙げられる。実施形態をハードウェア要素および／またはソフトウェア要素を用いて実現するかどうかの判定は、所望の計算速度、電力レベル、熱耐性、処理サイクル予算、入力データ速度、出力データ速度、メモリ資源、データバス速度、および他の設計または性能制約等の任意数の要因によって変化する可能性がある。
【００４９】
少なくとも１つの実施形態の１つまたは複数の態様は、プロセッサの様々なロジックを表す、機械可読媒体に格納された代表的な命令によって実現されてもよく、命令は、機械によって読まれると、機械に、本明細書で記載される技法を実行する論理を組み立てさせる。「ＩＰコア」として知られるこのような表現は、有形の機械可読媒体に保存され、様々な顧客または製造設備に供給され、実際にロジックまたはプロセッサを製造する製造機械にロードされ得る。いくつかの実施形態は、機械によって実行されたとき、機械に実施形態による方法および／または操作を実行させ得る、命令または命令セットを記憶できる機械可読媒体または物品を使用して実施されてもよい。例えば、任意の適切な処理プラットフォーム、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティング装置、処理装置、コンピューティングシステム、処理システム、コンピュータ、プロセッサ等を含んでもよく、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの任意の適切な組み合わせを使用して、このような機械は実装されてもよい。機械読取り可能な媒体または物品としては、例えば、メモリ、取外し可能または固定形媒体、消去可能または消去できない媒体、書込み可能または再書込み可能な媒体、デジタルまたはアナログ媒体、ハードディスク、フロッピーディスク、コンパクトディスク読取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク記録可能（ＣＤ−Ｒ）、コンパクトディスク書換え可能（ＣＤ−ＲＷ）、光ディスク、磁気媒体、磁気光学媒体、リムーバブルメモリカードまたはディスク、各種デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、テープ、カセット等のような、任意の適切なタイプのメモリユニット、メモリ装置、メモリ物品、メモリ媒体、記憶装置、記憶物品、記憶媒体および／または記憶ユニットが、例えば、挙げられる。命令は、任意の適切な高レベル、低レベル、オブジェクト指向、視覚的な、コンパイルされたおよび／または解釈されたプログラミング言語を使用して実現される、ソースコード、コンパイルされたコード、解釈されたコード、実行可能なコード、静的コード、動的コード、暗号化されたコード等の任意の適切なタイプのコードを含んでもよい。
【００５０】
結論
本開示は、記載されたシステムおよび方法の原理を示すことを意図して、一握りの個々の実施形態に焦点を当てている。これらの説明は、限定的ではなく、例示的であることが意図される。別段の規定がない限り、本明細書で使用されるすべての専門用語は、本開示が属する当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。
【００５１】
本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「前記（ｔｈｅ）」は、前後関係で上特に明記されていない限り、同様に複数形も含むことを意図している。本明細書で使用するとき、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、または「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および／または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、記載された特徴、領域、ステップ要素および／または構成要素の存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、領域、整数、ステップ、操作、要素、構成要素および／またはそれらの群の存在または追加を排除するものではない。本明細書で使用する場合、接続詞「および（ａｎｄ）」は、前後関係に特に明記されていない限り、そのように結合された構造、構成要素、特徴等のそれぞれを含み、接続詞「または（ｏｒ）」は、前後関係に特に明記されていない限り、そのように結合された構造、構成要素、特徴等のどちらか一方を、単独ならびに任意の組み合わせおよび数で含む。用語「または（ｏｒ）」は、その内容に別段の明確な指示がない限り、「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」を含む意味で一般的に使用される。
【００５２】
本明細書では、すべての数値は、明示的に示されているか否かにかかわらず、用語「約（ａｂｏｕｔ）」によって修飾されると想定される。用語「約（ａｂｏｕｔ）」は、数値の状況においては、当業者が、一般に列挙された値と同等である（すなわち、同じ機能または結果を有する）と考える数値の範囲を指す。多くの場合、用語「約（ａｂｏｕｔ）」は、最も近い有効数字に四捨五入された数字を含み得る。用語「約（ａｂｏｕｔ）」の他の用途（すなわち、数値以外の状況での）は、別段の指定がない限り、本明細書の状況から理解され、かつ本明細書の状況と一致するように、その通常の慣用的な定義を有すると想定され得る。
【００５３】
端点による数値範囲の列挙は、端点を含むその範囲内のすべての数値を含む（例えば、１から５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、および５を含む）。
【００５４】
本明細書で使用する場合、用語「カートリッジ（ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）」、「試験パネル（ｔｅｓｔ  ｐａｎｅｌ）」、「パネル（ｐａｎｅｌ）」、「カセット（ｃａｓｓｅｔｔｅ）」、「プレート（ｐｌａｔｅ）」、「マイクロウェル（ｍｉｃｒｏｗｅｌｌ）」、およびこれらの用語の任意の複数の派生語は、互換性があることを意味する。このように、これらの用語のうちの１つ以上を参照して記載された特徴、用途等は、明確に別段の記載がない限り、これらの用語の他の参照および実施形態に適用されることが意図される。
【００５５】
本明細書における「一実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「いくつかの実施形態（ｓｏｍｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「他の実施形態（ｏｔｈｅｒ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」等への言及は、記載される実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含んでもよいが、すべての実施形態が必ずしも特定の特徴、構造、または特性を含んでいなくてもよいことに留意されたい。さらに、そのような語句は、必ずしも同一の実施形態を指すものではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が実施形態に関連して記載されている場合、明示的に記載されているか否かにかかわらず、反対に明確に記載されていない限り、他の実施形態に関連してそのような特徴、構造、または特性を達成することは、当業者の知識の範囲内であろう。つまり、以下に説明する様々な個々の要素は、特定の組み合わせで明示的に示されていなくても、それでも、当業者によって理解されるように、他の追加の実施形態を形成するために、または記載された実施形態を補足および／または充実させるために、結合可能または配置可能であると考えられる。
【００５６】
最後に、本発明の特定の実施形態が本明細書に記載されている。しかしながら、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、むしろ、本明細書に明示的に記載されたものへの追加および変更も本発明の範囲内に含まれることが意図されていることを明示的に留意されたい。さらに、本明細書に記載された様々な実施形態の特徴は、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、互いに排他的ではなく、そのような組み合わせまたは置換が本明細書に明示的になされていなくても、様々な組み合わせおよび置換で存在し得ることが理解されよう。実際、本明細書に記載されているものの変形、変更、および他の実施形態は、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、当業者は思い付くであろう。このように、本発明は、本明細書の例示的な記述のみによって規定されるものではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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