JP3659890B2 - 少量物質の運搬装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は生物学上の試薬およびサンプル等の物質の調剤に関する。具体的には、本発明は１以上の基板上へ少量の物質を運搬する装置および方法を提供する。
【０００２】
（発明の背景）
分析技術の精度の改善が続くにつれて、非常に少量のサンプル／試薬を用いて化学的および生化学的分析評価を行うことがますます望まれるようになっている。これは特に高価な物質が使用される状況についてあてはまる。したがって、スライド、マイクロカード、チップまたは膜等の基板表面に「スポット」として定置されるような非常に少量の物質の利用が現在普及している。
【０００３】
スポットの形で超微量の個々のサンプルおよび／または試薬の供給を行うことがしばしば望まれるだけでなく、基板上にアレイの形で互いにごく接近して多数のこのようなスポットの配置を行うことがますます普及しつつある。例えば、実験室の専門技術者は、ターゲットの生物学的および／または化学的混合物の広範囲の組合わせの存在について試料評価を行ったり、標識したプローブ等の１以上の試薬に関する多くの様々な試料の反応を判定する必要がある。高密度のアレイ構成すなわち「マイクロアレイ」によって、空間、時間および費用を節減する非常に並列的な方法で多くの反応を行うことが可能となる。
【０００４】
マイクロアレイを作成する様々な方法が現在利用可能である。例えば、マイクロタイタ・プレートと、選択されたアレイ位置などのサンプルアレイ内のサンプル・ピックアップ・ウェルとの間を連続して移動する点着用チップを備えたロボットによるアームデバイスによってマイクロアレイの作成が可能である。上記のアプローチによって、選択物質からなる高密度のアレイを構成することは可能ではあるものの、マイクロアレイ（またはいくつかのマイクロアレイが同時に構成されている場合、複数のマイクロアレイ）の範囲が、１つずつ逐次的に定置されるという事実のために、その作成時間と効率には限界がある。各々の新しい物質について使用に先立って点着用チップを洗浄し、乾燥しなければならないので、複数の異なる物質をアレイに設ける場合、追加の時間と努力が必要となる。
【０００５】
いくつかの試薬スポットの同時点着を行うためにマルチ・チャネル微量ピペットデバイスが利用可能である。このタイプのデバイスは一般に、直線状のアレイ内に並んで固定された８乃至１２個の微量ピペットを備えている。一般に、これらのデバイスは、各微量ピペットのサイズと、任意の関連するサービス接続部（例えば供給チューブ、電気接続部など）とによって、隣接するスポットに対して達成可能な最低限の中心間間隔（ピッチ）が制限されるので、非常に高密度のアレイの迅速な生成を行うには不適である。また、このようなデバイスでは、わずかな数の点着（通常８乃至１２個）しか同時に行うことができないため、（例えば、サブミリメータのピッチを持つ数百乃至数千のスポットを持つ）非常に高密度のアレイの作成は、非常に退屈で、時間のかかる工程となる傾向がある。
【０００６】
別の技術では、（マイクロタイタ・プレートの９６個のウェルなどの）容器槽のアレイの中に同時にちょっと浸して、膜等のような基板へ移すために１以上の選択物質をピックアップするように構成されるピンから成るアレイが用いられる。マルチ・チャネル・ピペットデバイスと同様、ピッチ間隔は各ピンのサイズによって制限される。また、このようなアレイのピンは、従来型の供給ウェル・アレイのピッチ（一般に、中心間２・１／４、４・１／２、または９ｍｍ）に一致するように構成される。したがって、マルチ・チャネル・ピペッターの場合と同様、非常に高密度のアレイの作成は、千鳥状、あるいは、交互配置によって多くのサブアレイを逐次的に定置するような、非常に厄介で非効率的な努力によってしか実行することができない。
【０００７】
追加的問題点として、公知の点着技術のほとんどは、複数の容器（例えばピペット、フラスコ、薬瓶など）および／またはフローライン（例えばチャネル、ホース、チューブなど）間での物質の処理または運搬を必要とする。このような運搬は物質の損失や汚染を招き、それに起因して分析評価の効率と精度全体とを低下させるという結果を頻繁に生じることになる。特に高価な物質に関しては、このような損失を最小限にすることが一般に望ましい。
【０００８】
上記を考慮して、迅速で効率的に基板上へ微量物質を配送するために役立つデバイスおよび方法に対する要望が存在することは明らかである。好適には、該デバイスは、相対的に使い易く、費用対効果が良く、多数の個々のスポットを持つマイクロアレイの作成を行うために容易に改変可能であることが望ましい。
【０００９】
（発明の要旨）
本発明は、その局面の中の１つにおいて、選択された物質（例えば液体サンプルもしくは試薬またはビーズ等の微小粒子）を１以上の基板上へ点着する装置を提供する。
【００１０】
１つの一般的実施形態では、本発明の装置には、１以上の試薬を保持するように成す基底部と、コンベヤとが含まれる。該コンベヤには、（ｉ）複数の離間して配置された、タンデム構成された基板支持領域であって、各々が基板を支えるように成す基板支持領域と、（ｉｉ）各隣接する１対の基板支持領域間の開口部とを画定する可動表面が含まれる。該コンベヤは、上記基底部にわたって延伸する輸送経路に沿って基板支持領域を進めるように操作することが可能である。さらに、点着用チップがコンベヤ面の上方に配置されている上昇位置へ向かう方向へ、および、該上昇位置から離れる方向へ軸線に沿って移動するように装着された点着用チップを有する運搬装置すなわち運搬用ヘッドが含まれる。例えばアクチュエータ（ソレノイド等）などのシフト用手段が、点着用チップの軸線に沿って同チップを移動させるために点着用チップと作動的に接続される。制御ユニットがコンベヤおよびアクチュエータと作動的に接続される。この制御ユニットからの命令によって、運搬用チップの軸線と大まかに心合せを行った位置までコンベヤ面の選択された開口部を進めることができる。この時点で制御ユニットは、チップの上昇位置から遠ざかるようにチップをシフトさせて、チップが開口部の中を通って基底部内の試薬に接触するようにする信号をシフト用手段に出力することができる。次いで、シフト用手段は、その上昇位置へ向かってチップをシフトすることにより、開口部の中を通って試薬からチップを引き出すことができる。次いで、選択された開口部の基板支持領域上流側の選択された場所を運搬用チップの軸線と大まかに心合せを行った位置まで進めることができる。その時点で制御ユニットはシフト用手段に信号を出力し、その上昇位置から離れて上記のような場所まで該チップをシフトして、該チップから基板支持領域にある基板の選択領域まで、選択された量の試薬の運搬を行うことができる。
【００１１】
１つの実施形態によれば、１以上の追加運搬用ヘッドと、関連するシフト用手段とが輸送経路に沿って離間した位置に配置され、この離間した位置の各々に１以上の試薬を保持する構造が基底部内に設けられる。このような構造は１以上のチューブ・ホールダ（例えば、基底部の頂面に沿って形成されるアパーチャすなわちボア）を含むことができる。輸送経路と平行に走るラインに沿って様々な運搬用ヘッドの配置を行うことができる。あるいは、１以上の運搬用ヘッドをその他の運搬用ヘッドから横方向に変位することができる。
【００１２】
１つの実施形態では、複数の運搬用ヘッドが、輸送経路に沿って１以上の離間した位置に、コンベヤ面の両端にわたって横方向に、または斜め方向に延伸する列を成して配置される。
【００１３】
１つの実施形態では、少なくとも基底部分の中を通って延伸するチャネルまたはキャビティが考慮される。例えば、細長いチャネルが基底部の中央領域の中を通って縦方向に延伸することができる。オプションとして、フローラインが遠隔流体源とチャネルで連通することができる。１つのこのような構成では、流体フローラインはチャネルの一方の端部で取付部品と連通される。フローラインの放出口が、選択された流体を送り、ラインの中を通り、チャネルの中を通り、そしてチャネルに沿って通るように構成される。このチャネルは、末端部などに排出（ｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）用ポートをさらに含むことができ、チャネルの中へ送られた任意の流体をこのポートを通って排出することができる。
【００１４】
１つの実施形態では、装置の基底部は１以上の試薬槽（例えばチューブ、薬瓶等）を保持するように成され、各容器槽の下部領域が少なくとも部分的に、上述のチャネル等の基底部のチャネルの中へ延伸するように成される。例えば、それぞれの試薬保持用チューブを挿入することができる基底部の頂部に沿ってアパーチャを形成することもできる。この例示的構造では、各アパーチャはチャネルの内部を基底部と輸送経路との間の領域と連通する。チューブが基底部に沿って適切に設けられ、チャネルの中を通る冷却流体（気体や水など）はアクセス可能なチューブの外部表面と衝突することが可能となり、それによって、チューブが冷却されチューブ内に保持された試薬の蒸散が妨げられる。
【００１５】
１つの例示的設計によれば、運搬用チップは、その運動軸が妨害されない状態で（すなわち、コンベヤ面によって画定される開口部の中を通って）、該チップの上昇位置から離れる方向へシフトされるとき、基底部を貫通して延伸するチャネルの中へ少なくとも部分的に入るように成される。この位置で、チャネルの中を通される洗浄用流体（液体溶媒など）によってチップの洗浄を行うことが可能となる。オプションとして、後でチャネルの中を通される乾燥した暖かい気体を用いて洗浄されたチップの乾燥を行うことができる。
【００１６】
接触型および／または非接触型デバイスを含む任意の適切な運搬装置すなわち運搬用ヘッドを使用することができる。例えば、この装置は、ピンまたはロッドに類似した細長いチップを備えた運搬用ヘッドを用いることができる。典型的構造では、相対的に狭いロッドが用いられる。例えば、直径が約５００μｍ未満、好適には直径が約２５０μｍ未満の末端部を持つロッドが用いられる。別の例示的構成では、チップは、液体試薬と接触するようにシフトしたとき、毛細管作用によって液体試薬をチップの中に引き込むように成す、毛細管サイズ（例えば、直径約１ｍｍ未満）のチャネルを含む。さらなる実施形態では、微量ピペット、注射デバイス、噴射装置またはその他の「シップ＆スピット（ｓｉｐ ａｎｄ ｓｐｉｔ）」アセンブリの使用が運搬用チップとして考慮される。
【００１７】
好適には、運搬用ヘッドすなわち運搬用装置の運搬用チップは独立した構造である。これらのチップは互いに関して空間的に永続的に固定されたものではない。個々の各運搬用チップは、装置の任意の他の運搬用チップに影響を与えたり、別様の妨害を与えたりすることなく、ヘッドへの装着およびヘッドからの脱着を行うことができる。
【００１８】
本発明の１つの実施形態は、離間配置された関係を成して並んで装着された複数の点着用チップを備えた運搬用ヘッドを教示する。この実施形態では、点着用チップがコンベヤ面の上方に配置されている上昇位置へ向かう方向へ、および該上昇位置から離れた方向へ各チップがそれぞれの軸線に沿って移動するように適合される。
【００１９】
例えば、運搬装置のコンベヤは、直線タイプのコンベヤあるいは回転式タイプの構成等にすることができる。１つの実施形態では、コンベヤ面は細長いウェブの形をとる。この実施形態では、ウェブの基板支持部分の各々によって点着可能な基板部分または領域が画定される。すなわち、このウェブと基板とは一体構造から成る。１つの特別な構成では、ウェブの材料は可撓性のある膜材料である。別の実施形態では、コンベヤ面は、ゴム製または金属製の継目なしベルトなどの細長い可撓性ベルトの形をとり、そのベルト上に個々に形成された基板（１インチ×３インチのマイクロ・カードなど）を取り外し可能に配置することができる。１つの特別な構成では該ベルトはその基板支持領域の各々に１つのポケットを含む。該ポケットは、輸送経路に沿って進められ、点着されるとき、それぞれのマイクロ・カードを受け取り、各マイクロ・カードの位置を所定位置に維持するためのものである。
【００２０】
本明細書に開示されているように、点着装置の別の一般的実施形態には、間に介在するオープン領域によって互いに分離された複数の基板支持領域を有するコンベヤ・ベルトが含まれる。１以上の試薬槽（チューブ、薬瓶等）を支持するための基底部がこのコンベヤ・ベルトの下に配置される。運搬装置すなわち運搬用ヘッドは、この基底部とコンベヤ・ベルトの上方に配置され、（１）コンベヤ・ベルトの上方の上昇位置と、（２）基板支持領域の中の１つによって運搬される基板上に試薬を定置するための試薬調剤位置と、（３）コンベヤ・ベルトの下方に在る延伸された位置との間の移動を行うように装着された点着用チップが設けられる。該運動は上記介在オープン領域の中の１つを通って該チップを通すことにより実現される。さらに、基底部と運搬用ヘッドとの間に延在する平面に沿って基板支持領域が通過するように、（モータ、駆動トレイン（ｄｒｉｖｅ ｔｒａｉｎ）、駆動ローラなどを含む）コンベヤ・ベルトを輸送経路に沿って移動する手段が含まれる。シフト用手段（ｚモーション（ｚ−ｍｏｔｉｏｎ）アクチュエータ等のアクチュエータなど）が、上記延伸位置と、試薬調剤位置と、上昇位置との間でチップをシフトするために点着用チップと作動的に接続される。１以上の制御装置が移動用手段とシフト用手段と作動的に接続され、該制御装置は、（ｉ）基底部によって支えられる容器槽から試薬を引き出すために、コンベヤ・ベルト内の選択されたオープン領域を横切ることにより点着用チップをその上昇位置から延伸された位置までシフトし、（ｉｉ）ステップ（ｉ）の後、コンベヤ・ベルト上方の位置まで点着用チップを上昇させ、（ｉｉｉ）上昇させた点着用チップの下方に選択基板が配置されるようにコンベヤ・ベルトを移動させ、（ｉｖ）試薬が該選択基板の選択領域上へ定置されるように、試薬調剤位置まで点着用チップを移動させ、（ｖ）試薬の定置後、点着用チップをその上昇位置まで上げ、（ｖｉ）該点着用チップが別のオープン領域の上方に配置されるようにコンベヤ・ベルトを移動させるように操作することが可能である。所望の場合、この制御装置は、選択された回数だけステップ（ｉ）〜（ｖｉ）を反復することができる。
【００２１】
本明細書に開示されているように、点着装置のさらなる一般的実施形態には、試薬を保持するように成す基底部と、コンベヤとが含まれる。該コンベヤには（ｉ）複数の離間して配置される、タンデム構成された基板領域と、（ｉｉ）隣接する基板領域間の開口部とを画定する面が含まれる。該コンベヤは、基底部上を延伸する輸送経路に沿ってこのような領域を進めるように操作することが可能である。点着用チップがコンベヤ面の上方に配置されている上昇位置へ向かう方向へ、および該上昇位置から離れた方向へ軸線に沿って移動するように装着された点着用チップを備えた運搬装置すなわち運搬用ヘッドが設けられる。点着用チップの軸線に沿って同チップを移動させるために、アクチュエータなどのシフト用手段が点着用チップと作動的に接続される。制御ユニットがコンベヤおよびシフト用手段と作動的に接続される。この制御ユニットの指示により、運搬用チップの軸線と大まかに心合せを行った位置までコンベヤ面の選択された開口部を進めることができる。この時点で制御ユニットは、チップの上昇位置から遠ざかるようにチップをシフトさせて、チップが開口部の中を通って基底部内の試薬に接触するようにする信号をシフト用手段に出力することができる。次いで、シフト用手段は、その上昇位置へ向かってチップをシフトすることにより、開口部の中を通って試薬からチップを引き出すことができる。次いで、選択された開口部の基板支持領域上流側の選択された場所を運搬用チップの軸線と大まかに心合せを行った位置まで進めることができる。この時点で制御ユニットはシフト用手段に信号を出力し、該チップをその上昇位置から上記のような場所までシフトして、該チップから上記のような場所まで選択された量の試薬の運搬を行うことができる。
【００２２】
点着装置の１つの特別構成では、コンベヤ面は膜等の可撓性を有するウェブ様材料である。
【００２３】
本発明は、その局面の中の別の態様では、選択された単数または複数の物質を１以上の基板上へ点着する方法を提供する。
【００２４】
１つの一般的実施形態によれば、上記方法は、
（ｉ） 試薬供給位置にわたって延伸する輸送経路に沿って複数の離間して配置された、タンデム構成された基板を進めるステップと、
（ｉｉ） 試薬供給位置と経路上のある位置から、
（ａ） 隣接する１対の前進する基板を分離する介在領域の中を通って試薬運搬装置すなわち運搬用チップを延伸して、試薬供給位置に保持された試薬に接触させるステップと、
（ｂ） 輸送経路上のある位置まで上記介在領域の中を通ってこのような試薬の一部分と共に試薬運搬装置を引き出すステップと、
（ｃ） 試薬運搬装置から介在領域の選択基板上流側の選択された領域上へある選択量の試薬を運搬するステップと、を含む。
【００２５】
１つの実施形態では、これらの基板は、細長いウェブ様材料（膜材料など）に沿って設けられる離間して配置された拡張部分として一体的に形成され、介在領域の各々は隣接する基板部分間でウェブ様材料（カット・アウト領域）を貫通して形成される開口部である。
【００２６】
別の実施形態では、複数のタンデム構成された基板支持領域を持つベルト（可撓性のある継目なしベルトなど）を有するコンベヤを用いて基板は進められる。この実施形態では、これらの基板の各々は基板支持領域のそれぞれの領域に配置される。
【００２７】
１つの実施形態によれば、輸送経路は、離間した位置に配置された複数の試薬供給位置にわたって該経路に沿って延伸する。この実施形態で、ステップ（ｉｉ）は２つまたはそれ以上の離間して配置された位置で効率的に実行され、選択基板上に複数の試薬スポットが生成される。これらの試薬スポットは、輸送経路に対してほぼ平行に延伸する線に沿って配置することができ、および／または、その他の試薬スポットから横方向に変位される位置に１以上の試薬スポットを配置することができる。
【００２８】
１つの実施形態では、ステップ（ｉｉ）は、１以上の離間した位置の別個の試薬運搬装置を用いてほぼ並列に少なくとも２回実行される。
【００２９】
別の実施形態では、以下の追加ステップが考慮される：試薬供給位置に保持されるいずれの試薬も取り除くステップと、それぞれの試薬供給位置の中へ各試薬運搬装置の少なくとも一部分を延伸するステップ；および
洗浄用流体が各試薬運搬装置またはチップに接触し、洗浄するために、試薬供給位置に沿って洗浄用流体（液体溶媒など）を流すステップ。
【００３０】
オプションとして、このような洗浄ステップに後続して、試薬供給位置に沿って乾燥用流体（例えば暖かい、乾燥気体など）を通し、該乾燥用流体が各運搬装置と接触して乾燥を行うようにすることができる。
【００３１】
１つの実施形態では、それぞれの試薬供給位置に１以上の試薬槽または容器が配置され、冷却流体が容器に接触し、それによってその容器内に保持されるいずれかの液体試薬の蒸散による損失を少なくするために試薬供給位置に沿って冷却流体が通される。
【００３２】
さらなる実施形態では、工程（ｉ）に先行して、保存場所から選択試薬を含む容器を回収し、工程（ｉｉ）に後続して試薬供給位置に容器を配置する追加工程と、試薬供給位置から容器を回収し、その位置へ容器を返す工程とが考慮される。このようにして、中間容器の利用及びその結果生じる試薬の損失が回避される。
【００３３】
本発明のさらなる局面によって、本明細書で教示される方法に従って生成される１以上の試薬スポット（マイクロ・アレイなど）を持つ基板が提供される。
【００３４】
本発明の以上の特徴及びその他の特徴と利点とは以下の記載から明らかになる。
【００３５】
本発明の構造と操作方法は、本発明のさらなる目的と利点と共に、添付図面と関連する以下の記載を参照することによりもっともよく理解することができる。
【００３６】
（発明の詳細な説明）
好適な本発明の実施形態についての以下の解説は例示的性質のものにすぎない。したがって、以下の解説は決して本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００３７】
本発明の１つの態様によって、生物学で用いる試薬及び／又はサンプル等の選択された単数または複数の物質を１以上の基板上へ運搬する装置が提供される。１つの一般的実施形態では、この装置には、ある量の試薬を容器槽内等に保持するように成す基底部が含まれる。基底部にわたって延伸する輸送経路に沿って、介在するオープン領域によって互いに分離された複数のタンデム構成された基板を移動させる手段が提供される。コンベヤ面の上方に配置されている上昇位置へ向かう方向へ、及び、この上昇位置から離れる方向へ装置の一方の端部に沿う移動を行うために試薬運搬装置が装着される。運搬用チップの上昇位置へ向う方向へ、及び、その上昇位置から離れる方向へ軸線に沿って運搬用チップを移動させるためのシフト用手段が提供される。制御ユニットが作動して、（ｉ）試薬供給位置に保持された試薬を接触させるために、選択されたオープン領域の中を通って運搬用チップの上昇位置から離れる方向へ運搬用チップをシフトし、（ｉｉ）このような試薬の一部分と共に、輸送経路の上方の或る位置までオープン領域の中を通ってチップを引き出し、（ｉｉｉ）その上昇位置から離れた方向へ選択されたオープン領域の選択基板の上流側へ向かってチップをシフトして、チップから選択基板の選択された領域へある選択された量の試薬を運搬する。
【００３８】
本発明によって提供されるような、試薬運搬装置の例示的構成が図１の参照番号８によって全体として示されている。この実施形態では、全体として１２で示されるコンベヤが、基底部５０にわたって延伸する輸送経路「Ｐ」に沿って介在する、２８ａ−２８ｃにあるようなオープン領域によって互いに分離された複数のタンデム構成された基板（１４ａ−１４ｄ等）を移動するようになっている。コンベヤ１２には、コンベヤ１２の一方の端部にある駆動ローラ１６と、コンベヤ１２の他方の端部にあるアイドラー・ローラー１８とが含まれる。２２で示される可撓性ベルトはこれら駆動ローラーとアイドラー・ローラー上で延伸する。お必要に応じて、駆動ローラーとアイドラー・ローラーとの間に従来方式のローラー（図示せず）を設けることもでき、さらに、ベルトに所望の張力を保持するために、任意の公知のたるみ調整用メカニズム（図示せず）を使用することこともできる。
【００３９】
基板を支持し輸送するために任意の好適な可撓性を有するベルトを使用することができる。１つの実施形態では、コンベヤ・ベルトはゴム等の可撓性を有するポリマー材料から形成される。別の実施形態では、スチール・バンド等の可撓性を有する金属製ベルトが利用される。ベルトの特定の材料組成は決定的に重要なものではないものの、ベルトが、基板を支えるように構成される少なくとも１つの領域と、基板支持領域の下流側開口部を含むことが重要性を持つ。例えば、本実施形態では、ベルト２２は、（ｉ）２６ａ−２６ｄ（図２）等の複数の基板支持領域と、（ｉｉ）隣接する基板支持領域間の、２８ａ−２８ｃに存在するような開口部とが含まれる。
【００４０】
図示されてはいないが、コンベヤ・ベルトは、コンベヤ・ベルト上の所望の位置と向きに各基板を配置し、保持する機能をさらに含むことができる。例えば、１’’×３’’のマイクロ・カードなどの所定のタイプの基板の外側寸法にぴったりと合うサイズの沈下領域すなわちポケットをコンベヤ・ベルトの各基板支持領域に形成することができる。
【００４１】
図１の３２のようなモータがコンベヤ１２を進めるために設けられる。モータ３２は周知のタイプの好適な任意のモーターであってもよい。好適にはモータ３２はステッパ・モータであることが望ましいものの、サーボなどの他のモータの使用も可能である。モータ３２は、全体として３４で示される駆動トレインであって、概略的に３６で示されるような制御ユニットの命令に従ってコンベヤを駆動する駆動トレインと作動的に接続される。任意の適切な駆動トレインを用いることができる。例示の構成では、継目なしチェーンまたはベルト３８が、モータ３２の出力シャフトに付属する駆動スプロケット４０をローラー１６の駆動スプロケット４２と接続する。次に説明するように、この駆動装置は間欠的な装置であってもよいし、連続的な装置であってもよい。
【００４２】
図１と２に図示のような、複数の別個に形成された基板をコンベヤ・ベルト上に配置する代わりに、ベルト自体に複数の基板を設けることができる。すなわち、ベルトと基板とを一体構造にすることができ、例えば各基板支持領域自体が図３の例示的構成で基板を画定し、可撓性を有する材料（膜など）から成るウェブ２２’が、基底部５０にわたって、供給ロール１８’から駆動された巻取りロール１６’まで延伸する。この実施形態では、ウェブ２２’には、１４ａ’−１４ｄ’に在るような、複数のタンデム構成された基板部分が含まれ、各基板部分はベルトの広い領域によって画定される。この実施形態では、ウェブの各隣接する１対の基板部分は、２８ａ’−２８ｃ’に在るような、ウェブ２２’によって画定されるアパーチャや孔に類似した介在オープン領域によって互いに分離される。時計回りの方向に巻取りロール１６’を駆動する際に、基板部分が基底部５０にわたって輸送経路Ｐに沿って移動される。所望の場合、巻取りロールから、（様々な基板部分を分離して別々のシートにするなどの）さらなる処理に基板部分をかけることもできる。
【００４３】
ここで図１に戻って、４４のような試薬運搬装置すなわち運搬用ヘッドが輸送経路Ｐにわたる移動用として装着される。この例示構成では、運搬用ヘッド４４には「Ａ」で示される軸線に沿って移動可能な運搬用チップ４６が含まれる。特に、チップ４６は、このチップが輸送経路Ｐの上方に配置されている上昇位置へ向かう方向へ、及び、この上昇位置から離れる方向へ移動するように成される。
【００４４】
選択試薬を容器槽からピックアップし、選択基板へ試薬を運搬できさえすれば、利用する運搬用チップのタイプは決定的に重要なものではない。特別タイプの運搬用使用チップは、使用する試薬の性質および各基板上に形成される所望の点着サイズ（ボリュームなど）によって少なくとも部分的に決定される場合が多い。液体試薬の運搬に役に立つ例示チップの中には、特に、ピン、ロッド（ｒｏｄ）、キル（ｑｕｉｌｌ）、注射器、ピペット、噴射装置（「シップ＆スピット（ｓｉｐ ａｎｄ ｓｐｉｔ）」など）が含まれる。マイクロビーズ（ｍｉｃｒｏ−ｂｅａｄ）等の固体試薬や半固体試薬に役に立つ例示チップの中には静電ピン及び／又は磁気ピン、並びに、真空キャピラリー・チューブ等が含まれる。図１にはヘッドに１つしか運搬用チップが示されていないが、他の実施形態では、各ヘッドに関連づけられた（２またはそれ以上の）複数のチップが考慮される。
【００４５】
運搬用チップの上昇位置へ向う方向へ、及び、その上昇位置から離れる方向へ軸線Ａに沿ってこのチップを移動させるために、シフト用手段４８は運搬用チップ４６と作動的に接続される。このシフト用手段は、直線的にまたは垂直に運搬用チップを移動するようになっているｚモーション・アクチュエータのようなアクチュエータであってもよい。１つの例示的構成では、ソレノイド・アセンブリには２つの位置間で移動可能なソレノイド・ピストンが含まれる。この実施形態では、ピストンの下部端は運搬用チップの上部端と接続される。起動時に、ピストンは下方へ（ｚ方向へ）引かれ、それによって運搬用チップをその下降位置へシフトする。解除時に、ピストンはスプリング・バイアスなどによって、その通常の上昇位置へ戻り、それによって運搬用チップをその上昇位置へシフトする。多くのソレノイドは市販品として入手可能であり、当業者は好適なモデルを容易に選択することができる。１つの実施形態では、ソレノイドを操作して、約２〜３ｃｍ、好適には約２．５ｃｍのストロークで運搬用チップを上下にシフトすることが可能である。
【００４６】
シフト用手段として役に立つ他の装置には、空気圧型、水圧型、磁歪型、圧電型アクチュエータ、並びに、レシプロケーションが後続する下方への推進力を生成するために操作可能なモータ・アセンブリ（例えばステッパなど）が含まれる。シフト用手段として本発明での使用に適合可能ないくつかの特別なアセンブリが、米国特許第３，１６４，３０４号；同第３，３２９，９６４号；同第３，３３４，３５４号；同第５，４４３，７９１号；同第５，５２５，５１５号；同第５，５５１，４８７号；同第５，６０１，９８０号及び同第５，８０７，５２２号などに開示されており、これらの特許の各々は本明細書に参考文献として取り入れられている。
【００４７】
位置決め手段を利用して直線的にまたはｘ−ｙ平面で運搬用チップを移動させ、輸送経路にわたって選択された定置位置に運搬用ヘッドを配置することができる。位置決め手段の１つの例示的構成では、運搬装置は、所望の位置まで移動可能な可動式アームまたは可動式サポートで運ばれ、次いで、解除可能にクランプすなわち固定される。手動によってまたは自動化された方法で所望のようにこのような位置決めを行うことが可能である。手動による位置決め構成及び自動化された位置決め構成の双方は公知であり、当業者は好適な構成を容易に選択することができる。
【００４８】
位置決めに役に立つ例示的自動化装置には、例えば、ＳＣＡＲＡロボット、ガントリ・ロボット及び直角座標ロボット等の、電子制御されたリンク式あるいはクロス式可動アームを備えたロボットなどが含まれる。１つの実施形態では、モータ付きｘ−ｙキャリッジやレール構成を有するｘ−ｙ位置決め用アセンブリが用いられる。別の実施形態では、運搬用ヘッドは、制御ユニットが指示するステッパ・モータによって所望の方向に駆動（回転）可能なウォーム・スクリューで装着される。実質的に同じ目的を達成し、実質的に同じ結果の保証が可能である限り、本発明にに従う任意の他のロボット・メカニズムの使用が可能であることは言うまでもない。位置決め手段として本発明での使用に容易に適合可能ないくつかの例示的ｘ−ｙ位置決め用アセンブリが、米国特許第５，４４３，７９１号；同第５，５５１，４８７号及び同第５，５８７，５２２号に開示されており、これらの特許の各々は本明細書に参考文献として取り入れられている。
【００４９】
手動による操作可能な位置決めアセンブリの例示的実施形態では、運搬用ヘッドは、輸送経路を介して横方向に、或いは、斜め方向に延伸するレールに沿って移動するように適合された支持部に装着される。この支持部をレールに沿ってスライドさせることにより所望の位置に運搬用ヘッドを配置し、次いで、ボルトの端部がレールを押しつけて係合するように、支持部を貫通して延びるボア内にネジによって受け入れられた締め付け用ボルトを回すことによりこのヘッドを固定することができる。別の実施形態では、手動調整可能なｘ−及び／又はｙ軸親ねじ構成が用いられる。
【００５０】
前述したように、全体として５０で示される基底部が輸送経路Ｐの下に設けられる。基底部５０には少なくとも１つの試薬保持用領域（図１の運搬用ヘッド４４の下方に在る基底部５０の領域等）が含まれ、この領域に１以上の選択試薬を配置することができる。典型的操作時に、各試薬保持領域は（関連づけられた運搬用チップの下方に在る基底部に沿った固定位置で）静止状態のままであり、一方、コンベヤ１２による場合と同じように１以上の基板が輸送経路に沿って移動される。
【００５１】
１つの実施形態では、さらに試薬保持領域に関して、基底部自体の中に１以上の容器槽が設けられ、各容器槽は各選択試薬の直接受け入れと保持に好適である。例えば、ウェルあるいはカップの性質を有する容器槽を輸送経路に対向する基底部の表面内に一体的に形成したり、輸送経路に対向する表面に装着したりすることができる。別の実施形態では、所望の位置にチューブまたは薬瓶等の試薬を含む容器槽を取り外し可能に受け取る１以上の配置特性が基底部に設けられる。図１〜４の例示的構成では、基底部５０は、５２と５４（図２）で示されるような、対向する側壁５６、５８によってそれぞれ接合される上下の壁を有する細長い構造から成る形をとる。基底部５０の長い寸法は、輸送経路Ｐに沿う基板方向にほぼ平行に配置される。基底部５０の４つの壁（５２、５４、５６、５８）によって、図４に図示のような一般に矩形の断面形状を持つ細長い内部キャビティすなわちチャネル（６３に示される）が画定される。
【００５２】
図２に図示の６２ａ−６２ｃのような複数のアパーチャが、基底部５０の上部壁５２を貫通して、離間して配置された位置に延在する。１つの好適な実施形態によれば、基底部のアパーチャの中の少なくとも１つはその他のアパーチャから横方向に変位される。基底部に沿って離間して配置された位置にただ１つのアパーチャを設ける代わりに、他の実施形態では、基底部の両端にわたって横方向に、或いは、斜め方向に配置される２つまたはそれ以上のアパーチャが各々の位置に設けられる。
【００５３】
各アパーチャがチューブ７０ａ−７０ｄの中の１つ等の試薬保持用容器槽を受け入れるように構成される。容器槽は任意の好適な方法で保持することができる。例えば、図４のチューブ７０ｄに関してもっともよくわかるように、各チューブはその上部開口部の周りを囲むリム７１を含むことが可能である。リム７１の両端にわたって測定されたチューブ７０ｄの直径は、基底部５０のアパーチャの中のいずれの１つよりも大きい。一方、チューブのリム７１の下方に在るチューブ７０ｄの領域はアパーチャの直径より短い直径で構成される。この構成によって、チューブのリムの下部側がアパーチャの周囲を囲む基底部５０の領域に境を接するまで、底部を先にしてチューブ７０ｄをアパーチャのうちの選択されたアパーチャの中へ挿入することが可能となる。描かれたチューブが使用可能な多くのタイプのチューブまたは他の容器槽の中のたった１つの種類を表すこと、及び、等しい有効性を備えた基底部内に他のチューブ構成を収納することができることが理解される。例えば、別の形のチューブの方を長くし、それによってそのリムで支える代わりに基底部の底壁に立てかけることができる。同様に、図示のチューブよりさらに長い直径またはさらに短い直径から成るチューブを収納するようにアパーチャのサイズを変えることもできる。
【００５４】
様々な試薬槽内に任意の所望のタイプまたは形の試薬（液体、スラリー、マイクロビーズなど）を保持することができることを理解すべきである。様々な容器槽内の試薬はすべて同じであってもよいし、あるいは、異なるものであってもよい。例えば、プライマー開始（ｐｒｉｍｅｒ−ｉｎｉｔｉａｔｅｄ）ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）で使用するための１以上の基板上へ点着を行うために、輸送経路に沿う１０００個の異なるチューブが、１０００個の異なるプライマーセットをそれぞれ含むことができる。
【００５５】
基底部の上部壁は、例えばプラスチック、金属及び／又は木製の細長いストリップなどの一体的構造から成ることが可能である。上記とは別に、モジュラー型設計にすることも可能である。後者の一般的実施形態では、上部壁は、パネルまたはタイルの性質を有する、終端間に設けられる複数の個々のサブユニットから成る。この実施形態では、各サブユニットには、サブユニットを通して形成される１以上のチューブ受け入れ用アパーチャが含まれる。１つの特別な実施形態では、多数のセットのパネルが設けられ、各セットから成る部材は特別のアパーチャ構成／パターンによって特徴付けられる。使用中、当このタスクに適したパネルが様々なセットから選択され、設けられ（さらに、オプションとして適切に固定され）て上部壁に沿ったアパーチャのカスタム構成を持つ上部壁が設けられる。次いで、（以下説明する）点着操作時に、選択された試薬チューブを様々なアパーチャの中へ挿入することができる。点着操作間で、所望のように、パネルを分解したり、組み立て直したりすることができる。
【００５６】
１つの実施形態では、壁５２、５４、５６、５８の接合端縁は実質的に液密に隣接され、チャネル６３の中を通る１以上の選択流体（気体及び／又は液体）の流れが可能になる。これに関して、図２の６４と６５等の１以上のフローラインをそれぞれの取付部品６７、６８を介して基底部５０の一方の端部に接続することができる。例示の構成では、各フローラインは、選択された遠隔地の流体源（図示せず）を基底部５０のチャネル６３と連通させるように成される。基底部の中を通る任意の流体の排出（ｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）が可能となるように、基底部のもう一方の端部に１以上の出口ポート（図示せず）が設けられる。前述したように、試薬チューブをその固定位置に設けた状態で、各チューブの実質的部分（例えばその上部リップの下方に在る領域など）が下流のチャネル６３の中へ延伸する。それに応じて、チューブを適切に配置して、チャネルの中を通る流体（冷却液など）はこのような容器槽のアクセス可能な外部表面と接触することができる。容器槽を取り外した状態で、かつ、（空の）アパーチャを通って運搬用チップの下降位置までこのチップをシフトした状態で、チャネルの中を通った流体（洗浄用流体など）はこのようなチップのアクセス可能な面と接触することが可能となる。このような機能を利用する例示的操作について以下さらに十分に説明する。
【００５７】
接触型運搬用チップを用いる実施形態の場合、このような接触の結果としてのベルトやウェブのかなりの撓みを防ぐ手段を利用することが望ましい場合がある。例えば、基底部に沿って１以上のシャッタ・メカニズム（図示せず）を設けることができる。１つの実施形態では、シャッタ・メカニズムは、離間して配置された位置の各々におけるベルトまたはウェブの下部面と容器槽の上部領域との間の狭い、ほぼ平らな領域を基底部に沿って占有する。このようなシャッタ・メカニズムは、支持用ベルトの領域用として実質的に剛直な表面を点着操作中、間欠的に形成するように制御ユニットの指示によって操作可能である。特に、試薬槽から試薬をピックアップするために運搬用チップが開口部の中を通ってその下降位置までシフトされると各シャッタは開かれ、運搬用チップがその上昇位置からシフトされて試薬スポットを形成するための基板と接触すると各シャッタは閉じられる。上記とは別に、または、それに加えて、接触点着中、従来方式のベルト張力用アセンブリを用いて、ベルトまたはウェブに強い張力をかけることが可能である。
【００５８】
コンベヤ・ベルトまたはウェブに沿う基材の位置は任意の好適な手段によってモニターすることができる。例えば、特定の実施形態では、各基材の位置はコンベヤの移動量の増分値という点からモニターされる。この点に関して、本発明の１つの好適な実施形態では、モータの各回転ステップによってある所定の移動量の増分値当たりのコンベヤ・ベルトまたはウェブの動きが誘起されるように、コンベヤ・ベルトまたはウェブと機械的に係合されたステッパ・モータの使用が考慮される。制御ユニットが、従来の原理に従ってモータのステップを追跡するようにプログラムされ、それによって、ベルトに沿った各基材の位置が決定される。オプションとして、ステッパ・モータ制御システムはモータと関連づけられたホーム・スイッチ（ｈｏｍｅ ｓｗｉｔｃｈ）を含むことができ、このホーム・スイッチによって、制御ユニットは開始「ホーム」位置すなわち基準「ホーム」位置を決定することが可能になる。
【００５９】
別の実施形態では、所定の角度によるモータの駆動シャフトの回転によって、既知の移動量の増分値当たりのベルトまたはウェブの動きが誘起されるように、コンベヤ・ベルトまたはウェブと機械的に係合されたサーボモータの使用が考慮される。この場合、エンコーダによってモータのシャフトの回転がモニターされ、シャフトの回転の選ばれた各増分値に対してパルスが生成される。エンコーダは、エンコーダのパルスをカウントするか、そうでない場合には、エンコーダのパルスを追跡する制御ユニットと電気的に接続される。このようにしてシャフトの回転増分値をモニターすることにより、コンベヤ・ベルトの線形移動の対応する増分値を容易に決定することができる。
【００６０】
位置モニター手段のなおさらなる実施形態としては、輸送経路に向けられた視野を持つようにコンベヤに隣接して装着された従来方式の位置検出器が挙げられる。検出器は、例えば、基材または基材支持領域が運搬用ヘッドの下に配置されるとき、出力信号を生成できるように操作可能な光検出器等であってもよい。センサの出力は制御ユニットの入力部へ送出される。
【００６１】
試薬運搬装置の制御ユニットは、１以上の基材上に少なくとも１つの試薬領域を形成する際、装置の自動化操作を行うために設計されたコンベヤ・モータとシフト用手段を連続して作動させるために役立つ。この点に関して、制御ユニットは従来型のマイクロプロセッサ制御原理に従って構成され、所定のタイミング・シーケンスで、また、適切な信号伝送時間を設定するために、シフト用手段とコンベヤ・モータとに対して適切な信号が出力される。ユニットの構造、並びに、所望の試薬スポットパターンを達成するためにユーザーによって選択される設定は、典型的装置の操作についての以下の説明から理解される。
【００６２】
本発明に準拠するスポット方法の１つの一般的実施形態では、基底部に保持される容器槽等の１以上の試薬供給位置にわたって延伸する輸送経路に沿って、離間して配置された、直列構成された複数の基材が、例えば、コンベヤによって進められる。試薬供給位置と経路上のある位置から、隣接する１対の前進する基材を分離する介在領域の中を通って試薬運搬装置すなわち運搬用チップが軸線に沿って延伸され、試薬供給位置に保持された試薬との接触が行われる。次いで、このような試薬の一部分と共に、試薬運搬装置は介在領域の中を通って輸送経路の上方の位置まで引き出される。次に、試薬運搬装置から選択基材または介在領域の基材領域上流側の選択された領域または場所の上へ選択量の試薬が運搬される。
【００６３】
図５Ａ〜５Ｇの実施形態を主に参照することにより、試薬スポットが基材（この場合では基材１４ｂ）上に配置される典型的操作について以下説明する。図１、２、４に実質的に描かれているような装置と関連してこの操作について説明する。運搬用チップ４６がその上昇位置に配置されると、開口部２８ｂ等の選択基材１４ｂのオープン領域下流側が運搬用チップ４６の下に配置される（すなわち軸線Ａと大まかに心合せが行われる）ようになるまで、ベルト２２と、このベルト上の任意の基材とを輸送経路に沿って（図の右側へ向かって）進めるようにコンベヤ・モータに信号が出力され、その時点でベルトが停止される（図５Ａ）。次いで、シフト用手段４８に信号が出力され、開口部２８ｂの中を通ってその上昇位置から遠ざかる方向へ運搬用チップがシフトされて、基底部５０の中に保持された試薬７２と接触される（図５Ｂ）。次いで、シフト用手段４８は、このような試薬の一部分と共に、輸送経路の上方の位置まで開口部を通ってチップを引き出す（図５Ｃ）。次いで、制御ユニットはコンベヤ・モータに信号を出し、基材１４ｂの選択された領域または場所が運搬用ヘッドの軸線Ａと交差するまでベルト２２を進め、その時点でベルトは再び停止される（図５Ｄ）。次に、シフト用手段４８に信号が出力され、その上昇位置から遠ざかる方向へ基材１４ｂの選択された領域へ向かって運搬用チップがシフトされ、このチップから基材のこのような領域まで、例えばスポット７４の形で、選択量の試薬が運搬される（図５Ｅと５Ｆ）。所望の場合には、スポット用チップを１回以上再シフトして、追加の試薬を基材まで運搬することが可能である。このような追加試薬は、すでに定置されたスポットに置いたり、あるいは、スポット用チップの下で増分して基材を進める際に、基材の予めスポットされていない領域に置いたりすることができる。次いで、スポットされたばかりの基材は、所望のように１以上の下流側のスポット用ヘッドで追加のスポットを行うために下流側へ輸送することができ（図５Ｇ）、スポットを行うために次の選択された上流側基材を進めることができる。
【００６４】
場合によっては、アレイ操作が完了するまで小滴が乾燥しないように、湿気のある環境に試薬をスポットすることが望まれる。同様の理由のために、そのような場合には、低揮発性溶媒もまた望ましい。
【００６５】
上記説明した操作では、指標化された操作モードが考慮され、その場合、ベルトは停止と始動を繰り返す。しかし、連続モードを代わりに用いることもできることを理解すべきである。連続モードを用いる場合、制御ユニットによってコンベヤ・モータの速度制御が行われ、それによって輸送経路に沿った基材の移動速度の制御が行われる。また制御ユニットは様々な基材の位置のモニターも行い、ベルト／基材の動きを休止することなく試薬の回収と定置を可能にする様式で様々な運搬用チップのシフトを行う信号を出力する。
【００６６】
ただ１つの運搬用ヘッドしか図１には図示されていないが、試薬槽を備えた輸送経路に沿って、離間して配置された位置の各々に４４のようなデバイスを設けることができることに留意されたい。この構成によって、輸送経路に沿った基材の移動中、所望のように、離間して配置された位置の１以上の各基材の位置にスポットを行うことが可能となる。また、この構成では、基材１４ａに関して上述のようにほぼ同時に複数のスポット操作を実行することが可能である。例えば、図１に図示の５つの試薬供給位置の各々にスポット用ヘッドを設けることにより、５つの直列構成された基材の各々に試薬スポットをほぼ同時に配置することができる。所望の数の任意のスポット用ヘッドまでこの例示された構成を延伸することができる。１つの例示的実施形態では、様々な予め選択された側方方向に並置した位置で、輸送経路に沿って離間して配置した位置に連続的に配置した１０００個のスポット用ヘッドを使用することが考慮される。この構成によって、毎秒１０００個ほどのスポットを設けることができ、すなわち、このために１つのこのようなスポットが１０００個の基材の各々に輸送経路に沿って配置される。別の実施形態では、４つのスポット用ヘッドが、２５０個の離間して配置された位置の各々に、（このスポット用ヘッドの下に在るそれぞれの試薬槽と共に）輸送経路にわたって側方方向または斜め方向に、再び選択された側方方向に並置したパターンで配置される。離間して配置された位置の各々における様々なスポット用ヘッドを個々に、または、多量に操作することが可能である。好適には、各運搬用チップが他の運搬用チップのすべてから独立していて、従って、広範囲のスポット間隔の調整が可能であるように隣接していることが望ましい。この特徴によって、固定された空間関係を持つ従来型の運搬デバイスに関連する公差問題が少なくなる。上記の構成と方法とによって、各基材の表面上に試薬スポットの非常にコンパクトなインターリービングの形成が可能となり、実際の密度は、運搬される液体量と基材の湿潤度（ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ）、あるいは、表面特徴サイズによってしか限定されない。（１〜２秒毎に約１基材などの）相対的に速い速度で、輸送経路の端部において、十分にアレイされた基材をコンベヤから引き出すことができる。
【００６７】
本明細書に示されているように、各運搬デバイスの独立した構造によって、個々のベースで各運搬デバイスのサービス／交換もまたサポートされる。上述のように、個々の各運搬用チップは、装置の任意の他の運搬用チップに影響を与えることも、別様の妨害を与えることもなく、ヘッドへの装着およびヘッドからの脱着を行うことができる。一方、アレイの１つの部材が故障した場合、運搬装置の、永久に固定されたアレイを利用する従来型の運搬方式では本質的に不十分である。このような従来型のアセンブリでは、デバイスの中の１つがサービス、修理または交換を必要とする場合、運搬デバイスのアレイ全体の分解および／または交換を行う必要がある。さらに、後者の場合、このような従来型のデバイスから回収できないすべての試薬も廃棄や交換を行う必要がある。
【００６８】
好適には、本明細書に教示されるように、各運搬用チップのシフト・モーション（ストローク）が運搬操作の間ずっと最小に保持される。すなわち、運搬用チップは、その上昇位置で、短い距離（例えば約２ｍｍ未満、好適には約１ｍｍ未満）だけ基材の最上部領域を触れずに通過する。同様に、運搬用チップのみが、その下降位置で、所望の量の試薬のピックアップに必要な一定程度まで試薬チューブの中に入り込む。後者に関しては、各チューブ内の試薬レベルをモニターしたり（例えば光学的に検出するなど）、制御ユニットが様々な運搬用チップの過大な延伸を防止できるように計算を行うことができる。この限定された動きによって時間が節減され、特に、液体試薬の場合蒸散に関連する濃度の変動が防止される。
【００６９】
１セットの試薬チューブを基底部に沿って適切に設けて、基底部のチャネルに任意の好適な冷却流体（気体または水など）を通して、試薬槽のアクセス可能な外部範囲と接触させることができる。これは試薬の蒸散による損失防止に役立つ。
【００７０】
１以上の試薬運搬操作の実行後、相互汚染の実質的リスクを負うことなく、新しい異なるセットの試薬を利用できるようにするために試薬運搬用チップの洗浄を行うことが望ましい場合がある。１つの実施形態では、基底部に沿ってアパーチャから試薬槽（チューブ）が取り除かれ、次いで、運搬用チップがこのチップの下降位置までシフトされ、各チップの試薬接触部分がそれぞれのアパーチャの中を通って基底部のチャネルの内部位置まで通される。次いで、チャネルの中を好適な洗浄用溶媒が流され、それによってほぼ同時に様々な運搬用チップの洗浄が行われる。オプションとして、このような洗浄操作後に、チャネルを通して乾燥した暖かい気体を流し、運搬用チップの乾燥を行うことが可能である。
【００７１】
好適には、運搬用チップに試薬を供給するために基底部内で支えられているチューブやその他の試薬槽が、試薬を保存している同じコンテナでもある。例えば、スポット操作に先行して、オペレータまたはロボットが保存場所（例えばファイル・キャビネットなど）から選択試薬を含む１以上の容器を回収し、次いで、各容器を開き、基底部に沿ってそれぞれの供給場所にその容器を配置することができる。いったんスポット操作が完了すると、容器は簡単に再封されその保存場所へ戻すことができる。このようにして、各試薬は保存と使用の間ずっとそれ自身の容器の中にそのまま残ることになる。この点が、試薬容器を回収し、次いで、実際の使用時点でさらなる操作を行ってその内容物の１部分を別の容器または容器槽まで運搬しなければならない従来型のほとんどの方式とは対照的な点である。本発明によって各試薬の取り扱いが簡略化され、時間が節減されるだけでなく、ほとんどの従来方式の定置システムと比較して試薬の損失が少なくなる。今説明したように、基材上へ定置された試薬は、中間コンテナも中間ラインも使用することなく、保存チューブまたは他の容器槽から直接基材の表面上へ好適に運搬される。使用後、試薬チューブは保存に先行して簡単に再封される。不可避的に後に残される残留物と薄膜に起因して中間コンテナによって一般に流体が排出されることを理解すべきである。高価な試薬を必要とするアプリケーションの場合、中間コンテナは、受け入れられない量の流体を排出することができる。
【００７２】
本発明の特定の実施形態では、保存場所から選択試薬を回収し、基底部に沿った適切な場所に各試薬を配置するための自動化シャトル手段（例えば、ロボット、コンベヤなど）の利用が考慮される。さらに、試薬を使用後にその保存場所へ戻すためにシャトル手段を用いることができる。例えば、１セットの試薬を使用中、シャトルによって次のセットの選択された試薬を回収し、試薬の使用ポイントに隣接する、輸送経路に沿ったそれぞれの場所へ次のセットの選択された試薬を運ぶことができる。適切な時点で、シャトル手段は使用したばかりのセットを取り外し、基底部に新しいセットを配置し、保存場所へ使用済みのセットを戻すことができる。好適にはプログラムされた計算デバイスの指示の下で、これらのステップを所望の回数反復（循環）することができる。
【００７３】
本発明については、スライド、カード、プレート、トレイ、チップ、膜等を含む任意の所望の基材を使用することが可能であることを理解すべきである。１つの一般的実施形態では、基材面は比較的親水性であり（すなわち湿潤性である）。例えば、この表面は、固有の、結合された、すなわち共有結合で結合された電荷基を持つことができる。１つのこのような表面として、ポリ−ｌ−リジン等のポリカチオン性ポリマーの吸収層を備えたガラス面がある。１つの実施形態では、例えば、水溶性あるいは主として水溶性試薬溶液あるいは生物学的サンプルが親水性表面を有するスライド上へスポットされる。別の実施形態では、基材表面は相対的に疎水性の性質を有する、あるいは、相対的に疎水性の性質、すなわち表面に定置された水溶性媒体を数珠状にする性質を有するように形成される。ポリスチレン、ポリプロピレン、または、ポリエチレン等の様々な公知の疎水性ポリマーは、基材表面に塗布することができる種々の潤滑剤または他の疎水性薄膜のように所望の疎水性を示す属性を有する。
【００７４】
当業者は、本発明の幅広い教示を様々な形で実現できることを上述の説明から理解することができる。例えば、図面に例示されているように、基材を進めるための単一の線形ベルトまたはウェブを利用する代わりに、１つのコンベヤから次のコンベヤへ基材を運搬するように複数のコンベヤ構成を設けることができる。１つのこのような構成では、２つ以上のコンベヤが終端間で構成され、様々なコンベヤによって、輸送経路の中のいずれよりもさらに長い輸送経路が一体として形成される。また、図面に描かれているように、例えば線形の構成の代わりに回転式タイプの構成などの非線形コンベヤの利用も可能である。さらに、輸送経路は、スポット操作中やスポット操作の間、例えば２ステップ順方向、２ステップ逆方向、４ステップ順方向、２ステップ逆方向などのように１回以上方向を変えることができる。したがって、本発明の特定の実施形態および実例に関連して本発明を説明してきたが、本発明の真の範囲はそのように限定されるべきものではない。添付の請求の範囲によって画定されるように、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更と改変とを行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の教示に従って、いくつかの典型的基板と共に示される試薬運搬装置の部分的概略透視図である。
【図２】 図２は、図１に図示の装置と基板の部分分解組立図である。
【図３】 図３は、本発明に準拠する試薬運搬装置の別の実施形態の透視図である。
【図４】 図４は、１つの実施形態によって意図されるような、試薬槽が基底部の上部壁のアパーチャに固定された、本発明の試薬運搬装置の基底部分を図示する断面図である。
【図５】 図５Ａ〜５Ｇは、本発明の教示に従って試薬スポットが選択基板上に形成される例示的操作が描かれている。

Claims (28)

1. １以上の基板上に試薬を点着する装置であって、作動状態時に、
   該試薬を保持するように成す基底部と、
   複数の離間して配置された、タンデム構成された基板支持領域であって、該基板を支えるように成す各領域を備えた表面を有するコンベヤであって、該コンベヤは、該基底部にわたって輸送経路に沿って該基板を進めるように操作可能であり、該コンベヤ面によって、各隣接する１対の基板支持領域間で開口部が画定されるように構成されるコンベヤと、
   点着用チップを備えた運搬用ヘッドであって、該コンベヤ面の上方に該チップが配置される上昇位置へ向かう方向へ、及び、該上昇位置から離れる方向へ軸線に沿った移動を行うために該チップが装着されるように構成される運搬用ヘッドと、
   該軸線に沿って該チップを移動させるために同チップと作動的に接続されたアクチュエータと、
   該コンベヤ及び該アクチュエータと作動的に接続された制御ユニットであって、該コンベヤ面上の１以上の選択基板に対して、（ｉ）該コンベヤ面の選択された開口部の中を通ってその上昇位置から遠ざかる方向へ該チップをシフトして、該基底部内の試薬に接触させ、（ｉｉ）該チップをその上昇位置へ向かってシフトすることにより、該試薬から、そして、該開口部の中を通って該チップを引き出し、（ｉｉｉ）該チップをその上昇位置から遠ざかる方向へ該選択された開口部の選択基板上流側の方へシフトして、該チップから該選択基板の選択された領域へある選択量の試薬を運搬するように操作する制御ユニットと、を有することを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記輸送経路に沿って離間した位置に配置された１以上の追加運搬用ヘッド及び関連するアクチュエータと、該離間した位置の各々に１以上の試薬を保持するように成す前記基底部内の構造とをさらに含むことを特徴とする装置。
3. 上記請求項のいずれかに記載の装置において、前記運搬用ヘッドの中の少なくとも１つがその他の運搬用ヘッドから横方向に変位されることを特徴とする装置。
4. 上記請求項のいずれかに記載の装置において、複数の運搬用ヘッドが、前記輸送経路に沿った前記離間した１以上の位置に、前記コンベヤ面にわたって横方向に、或いは、斜め方向に延伸する１列に配置されることを特徴とする装置。
5. 上記請求項のいずれかに記載の装置において、前記基底部の少なくとも一部の中を延伸するチャネルをさらに有することを特徴とする装置。
6. 請求項５に記載の装置において、前記チャネルの中へ選択された流体を直接送り込むように配置される放出口を備えたフローラインをさらに有することを特徴とする装置。
7. 請求項６に記載の装置において、前記基底部が、１以上の試薬槽を保持するように成され、各容器槽の下部領域が少なくとも前記チャネルの中へ部分的に延伸するように成すことを特徴とする装置。
8. 請求項６に記載の装置において、前記運搬用チップがその上昇位置から遠ざかる方向へ、前記軸線が妨害されない状態でシフトされるとき、該チップが前記チャネルの中へ少なくとも部分的に入り込むことが可能であることを特徴とする装置。
9. 上記請求項のいずれかに記載の装置において、前記チップが、約５００μｍ未満の直径の末端部を備えたピンであることを特徴とする装置。
10. 上記請求項のいずれかに記載の装置において、前記チップが試薬と接触するようにシフトされたとき、該チップが毛細管作用によって試薬を引き込むように成す、毛細管サイズのチャネルを含むことを特徴とする装置。
11. 上記請求項のいずれかに記載の装置において、前記チップが微量ピペットであることを特徴とする装置。
12. 上記請求項のいずれかに記載の装置において、前記運搬用ヘッドが、離間して配置された関係を成して並ぶ装着された複数の点着用チップを含み、該チップが前記コンベヤ面の上方に配置された上昇位置へ向う方向へ、また、該上昇位置から離れる方向へ、それぞれの軸線に沿って移動するように各チップが構成されることを特徴とする装置。
13. 上記請求項のいずれかに記載の装置において、細長いウェブが前記コンベヤ面を画定し、前記基板支持部分の各々が点着に適した基板を画定することを特徴とする装置。
14. 請求項１３に記載の装置において、前記ウェブ様材料が可撓性を有する膜材料であることを特徴とする装置。
15. 上記請求項のいずれかに記載の装置において、細長い可撓性を有するベルトが前記コンベヤ面を画定することを特徴とする装置。
16. １以上の基板上へ試薬を点着する装置において、
    複数の基板支持領域の間に介在するオープン領域によって互いに分離された複数の基板支持領域を有するコンベヤ・ベルトと、
    １以上の試薬槽を支持するために該コンベヤ・ベルトの下に配置された基底部と、
    該基底部及び該コンベヤ・ベルトの上方に配置された運搬用ヘッドであって、（１）該コンベヤ・ベルトの上方の上昇位置と、（２）該基板支持領域の中の１つによって運搬される基板の上に試薬を定置するための試薬調剤位置と、（３）該オープン領域の中の１つを通って前記チップを通すことにより実現される、該コンベヤ・ベルトの下方に在る延伸された位置との間で移動するように装着された試薬点着用チップとを有する、運搬ヘッドと、
    輸送経路に沿って該コンベヤ・ベルトを移動させ、該基板支持領域が該基底部と該運搬用ヘッドとの間を通るように成す手段と、
    該延伸された位置と、該試薬調剤位置と、該上昇位置との間で該点着用チップをシフトする手段と、
    該移動用手段及び該シフト用手段と作動的に接続された１以上の制御装置であって、（ｉ）該基底部によって支えられる容器槽から試薬を引き出すために、該コンベヤ・ベルト内の選択されたオープン領域を横断することにより該点着用チップをその上昇位置からその延伸された位置までシフトし、（ｉｉ）ステップ（ｉ）の後、該コンベヤ・ベルト上方の位置まで該点着用チップを上昇させ、（ｉｉｉ）該上昇された点着用チップの下方に選択基板が配置されるように該コンベヤ・ベルトを移動させ、（ｉｖ）試薬が該選択基板の選択領域上へ定置されるように、試薬調剤位置まで該点着用チップを移動させ、（ｖ）試薬の定置後、該点着用チップをその上昇位置まで上げ、（ｖｉ）該点着用チップが別のオープン領域の上方に配置されるように該コンベヤ・ベルトを移動させ、（ｖｉｉ）選択された回数だけステップ（ｉ）〜（ｖｉ）の反復が実行可能な制御装置を有することを特徴とする装置。
17. １以上の基板上に試薬を点着する装置であって、作動状態時に、
    該試薬を保持するように成す基底部と、
    （ｉ）複数の離間して配置された、タンデム構成された基板領域と、（ｉｉ）各隣接する１対の基板支持領域間の開口部を画定する表面を有するコンベヤであって、該コンベヤが、該基底部にわたって輸送経路に沿って該領域を進めるように操作可能であるように構成されるコンベヤと、
    点着用チップを備えた運搬用ヘッドであって、該コンベヤ面の上方に該チップが配置される上昇位置へ向かう方向へ、及び、該上昇位置から離れる方向へ軸線に沿った移動を行うために該チップが装着されるように構成される運搬用ヘッドと、
    該軸線に沿って該チップを移動させるために同チップと作動的に接続されたアクチュエータと、
    該コンベヤ及び該アクチュエータと作動的に接続された制御ユニットであって、該コンベヤ面によって画定される１以上の選択基板領域に対して、（ｉ）該コンベヤ面の選択された開口部の中を通ってその上昇位置から遠ざかる方向へ該チップをシフトして、該基底部内の試薬に接触させ、（ｉｉ）該チップをその上昇位置へ向かってシフトすることにより、該試薬から、そして、該開口部の中を通って該チップを引き出し、（ｉｉｉ）該チップをその上昇位置から遠ざかる方向へ該選択された開口部の選択基板領域上流側の方へシフトして、該チップから該選択された基板領域の選択された場所へある選択量の試薬を運搬するように操作する制御ユニットと、を有することを特徴とする装置。
18. 請求項１７に記載の装置において、前記コンベヤ面が可撓性を有するウェブ様材料であることを特徴とする装置。
19. １以上の基板上に試薬を点着する方法において、
    （ｉ） 試薬供給位置にわたって延伸する輸送経路に沿って複数の離間して配置された、タンデム構成された基板を進めるステップと、
    （ｉｉ） 該試薬供給位置と該経路上の或る位置から、
    （ａ） 隣接する１対の前進する基板を分離する介在領域の中を通って試薬運搬装置を延伸して、該試薬供給位置に保持された試薬に接触させるステップと、
    （ｂ） 該輸送経路上のある位置まで該介在領域の中を通って該試薬の一部分と共に該試薬運搬装置を引き出すステップと、
    （ｃ） 該試薬運搬装置から該介在領域の選択基板上流側の選択された領域上へある選択量の試薬を運搬するステップと、を有することを特徴とする方法。
20. 請求項１９に記載の方法において、前記基板が、細長いウェブ様材料に沿って設けられる離間して配置された拡張部分として一体的に形成され、前記介在領域の各々が隣接する基板部分間で該ウェブ様材料を貫通して形成される開口部であることを特徴とする方法。
21. 請求項１９乃至２０のいずれかに記載の方法において、複数のタンデム構成された基板支持領域を持つ可動ベルトを備えたコンベヤを用いて前記基板が進められ、該各基板が該基板支持領域のそれぞれの領域上の画定された場所に配置されることを特徴とする方法。
22. 請求項１９乃至２１のいずれかに記載の方法において、前記輸送経路が、離間した位置に配置された複数の試薬供給位置にわたって該経路に沿って延伸し、ステップ（ｉｉ）が、前記選択基板上に複数の試薬スポットを生成するための効率的な方法で、該離間した位置のうちの２つまたはそれ以上の位置で実行されることを特徴とする方法。
23. 請求項１９乃至２２のいずれかに記載の方法において、前記選択基板上の前記試薬スポットの中の少なくとも１つが、その他の試薬スポットから横方向に変位されることを特徴とする方法。
24. 請求項１９乃至２３のいずれかに記載の方法において、前記離間した位置の中の１以上の位置で、別個の試薬運搬装置を使用してステップ（ｉｉ）が実質的に並列に少なくとも２回実行されることを特徴とする方法。
25. 請求項１９乃至２４のいずれかに記載の方法において、
    前記試薬供給位置に保持されるいずれの試薬も取り除くステップと、
    前記試薬運搬装置の少なくとも一部分を該試薬供給位置の中へ延伸するステップと、
    該試薬供給位置に沿って洗浄用流体を流して、該洗浄用流体が該試薬運搬装置に接触し、洗浄するように成すステップと、をさらに有することを特徴とする方法。
26. 請求項１９乃至２５のいずれかに記載の方法において、前記試薬運搬装置の少なくとも一部を前記試薬供給位置の中へ延伸させて、該試薬供給位置に沿って気体を流し、該洗浄された試薬運搬装置に接触させて乾燥を行うように成すステップを、さらに有することを特徴とする方法。
27. 請求項１９乃至２６のいずれかに記載の方法において、
    選択された液体試薬を含む容器を前記試薬供給位置に配置するステップと、
    該試薬供給位置に沿って冷却流体を流して、該容器に接触させ、それによって該選択された液体試薬の蒸散による損失を減らすように成すステップと、をさらに有することを特徴とする方法。
28. 請求項１９乃至２７のいずれかに記載の方法において、
    ステップ（ｉ）に先行して、或る保存場所から選択試薬を含む容器を回収して、前記試薬供給位置に該容器を配置するステップと、
    ステップ（ｉｉ）に後続して、該試薬供給位置から該容器を回収し、該容器の保存場所へ該容器を返すステップと、をさらに有することを特徴とする方法。

Images