JP7076461B2 - サンプル分離のための光学システムおよび方法 - Google Patents
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Description
本発明は、一般に、サンプル分離システム、機器、デバイス、および方法に関し、より具体的には、サンプル分離アッセイ、プロセス、試験、または実験を実施するために、複数のサンプル毛細管を利用する光学サンプル分離システム、機器、デバイス、および方法に関する。
●2014年3月7日に出願された米国特許出願第15/124,013号。
●2014年3月7日に出願された米国特許出願第15/124,129号。
●2014年3月7日に出願された米国特許出願第15/124,168号。
●2017年1月19日に出願された米国意匠特許出願第29/591,445号。
●2017年1月24日に出願された米国意匠特許出願第29/591,865号。
●2017年1月24日に出願された米国意匠特許出願第29/591,867号。
●2017年2月17日に出願された米国仮特許出願第62/460,700号。
●2017年2月24日に出願された米国仮特許出願第62/463,467号。
●2017年2月24日に出願された米国仮特許出願第62/463,551号。
●2017年2月24日に出願された米国仮特許出願第62/463,528号。
●毛細管101のカソード503端を、洗浄/廃棄緩衝溶液541を含む洗浄/廃棄緩衝液容器540に配置する。
●緩衝バルブ535を閉じて、ポリマーバルブ525を開ける。
●ポリマー溶液523を、ポリマーリザーバ522からシリンジ528に吸引する(引き出す)。
●ポリマーバルブ525を閉じる(緩衝バルブ535は閉じたままである)。
●シリンジ528を使用して、ポリマー523を毛細管101に分配(送達)する。
●毛細管101のカソード503端を、サンプルソース容器505内に配置する。
●カソード503からアノード504への電流の流れを誘導することにより、毛細管101のカソード503端にサンプル溶液515の少なくとも一部を引き出す(動電学的注入と称される)。
●毛細管101のカソード503の端を、実行緩衝溶液546を含む実行緩衝液容器545に配置する。
●アノード504と毛細管101との間の電気的結合を提供するために、緩衝バルブ535を開ける(ポリマーバルブ525は閉じたままである)。
●毛細管電気泳動アッセイ、プロセス、試験、または実験を実行する。
●毛細管101のカソード503端を、洗浄/廃棄緩衝容器540に配置する。
●緩衝バルブ535を閉じる。
●任意選択的に、ポリマーバルブ525を開ける。
●任意選択的に、ポリマー溶液523を、ポリマーリザーバ522からシリンジ528に吸引する(引き出す)。
●任意選択的に、ポリマーバルブ525が開いている場合は、閉じる。
●シリンジ528を使用して、ポリマー523を毛細管101に分配(送達)することにより、毛細管101を洗浄する。
●新しい分離アッセイ、プロセス、試験、または実験について上記の手順を繰り返す。
●光学検出ゾーン内の毛細管101のうちの1つ以上からの放出を、光ファイバ145のうちのそれぞれ1つ以上を通じて、かつ検出器138に伝達することによって、検出器138からの第1の整合信号を生成する。
●並進ステージ606を使用して、光ファイバマウント603を1回以上、毛細管マウントまたはファイバマウントの1つ以上の異なる位置に移動させる。
●1つ以上の位置の各々において、光学検出ゾーン121内の1つ以上の毛細管101からの放出を、1つ以上の光ファイバ145を通じて検出器138に伝達することによって、検出器138からのそれぞれの整合信号を生成する。
●並進ステージ606を使用して、整合信号に基づいて、毛細管101を複数の毛細管の受容端に整合させる。
1.実施形態1は、生体分子を分離するためのシステムであって、
サンプル中の生体分子を分離するように構成されている複数の毛細管であって、各毛細管が、毛細管内に電磁放射を通過させるように構成されている検出部分を備える、複数の毛細管と、
毛細管マウントであって、複数の毛細管は、検出部分が互いに対して固定的に配置されるように、毛細管マウントに結合されている、毛細管マウントと、
複数の毛細管に対応する複数の光ファイバであって、各光ファイバが、検出部分のそれぞれ1つからの放出を受容するように構成されている受容端を備える、複数の光ファイバと、
ファイバマウントであって、光ファイバは、光ファイバの受容端が、互いに対して固定的に配置されるように、ファイバマウントに結合されている、ファイバマウントと、
検出部分からの放出を、光ファイバの受容端に方向付けるように構成されている、放出光学システムと、
光検出器であって、複数の毛細管のうちの少なくとも1つからの放出が、光ファイバのうちのそれぞれ少なくとも1つを通じて、かつ光検出器上に伝送されたときに、整合信号を生成するように構成されている、光検出器と、
毛細管マウント、ファイバマウント、または放出光学システムの少なくとも一部分のうちの1つ以上を、複数の位置に移動させるように構成されている、動作ステージと、を備え、
動作ステージが、複数の位置での整合信号の値に基づいて、光ファイバの受容端を、検出部分に整合させるように構成されている、システムを含む。
メモリであって、
動作ステージを、複数の位置に移動させ、
各位置について、光検出器からの整合信号のうちの1つ以上のそれぞれの値を捕捉し、
それぞれの値に基づいて、整合位置を決定し、
検出部分が、光ファイバの受容端に整合されるように、動作ステージを整合位置に移動させるための命令でエンコードされたメモリと、をさらに備える、実施形態1~3のいずれか。
毛細管のうちの少なくとも2つについての光検出器からのアベレージ信号、
毛細管のうちの少なくとも3つについての光検出器からの平均信号、および
毛細管のうちの少なくとも2つの間からの最大放出に対応する、光検出器からの信号、のうちの1つ以上を含む、実施形態4。
サンプル中の生体分子を分離するように構成されている複数の毛細管であって、各毛細管が、毛細管内に電磁放射を通過させるように構成されている検出部分を備える、複数の毛細管と、
毛細管マウントであって、毛細管は、検出部分が互いに対して固定的に配置されるように、毛細管マウントに結合されている、毛細管マウントと、
検出部分を照射するように構成されている、電磁放射のソースビームを生成する、放射源と、
毛細管マウントを受容するように構成されているベースであって、ベースが、ソースビームを反射するように、かつ複数の毛細管を通じてソースビームを方向付けるように構成されている、ミラーを備える、ベースと、を備える、システムを含む。
複数の毛細管からの放出信号を受容するように、かつ放出信号を、光検出器に方向付けるように構成されている、放出光学システムと、をさらに備える、実施形態10。
複数の毛細管からの放出信号を受容するように、かつ放出信号を、光検出器に方向付けるように構成されている、放出光学システムと、をさらに備える、実施形態10。
サンプル中の生体分子を分離するように構成されている複数の毛細管であって、各毛細管が、毛細管内に電磁放射を通過させるように構成されている検出部分を備える、複数の毛細管と、
検出部分を照射するように構成されている、電磁放射のソースビームを生成する、放射源と、を備え、
ソースビームは、偏光軸に沿って配置された直線偏光を有し、
検出部分内のソースビームの偏光軸は、毛細管面に対して垂直である、システムを含む。
複数の毛細管を提供することであって、各毛細管が、検出部分を備え、毛細管は、検出部分が互いに対して固定的に配置されるように、毛細管マウントに結合されている、提供することと、
複数の毛細管のそれぞれ1つに対応する複数の光ファイバを提供することであって、各光ファイバが、検出部分のそれぞれ1つからの放出を受容するように構成されている、受容端を備え、光ファイバは、受容端が互いに対して固定的に配置されるように、ファイバマウントに結合されている、提供することと、
毛細管のうちの少なくとも1つの検出部分内の放出を、光ファイバのうちのそれぞれ少なくとも1つを通じて、かつ光検出器に伝達することによって、光検出器からの整合信号の値を生成することと、
毛細管マウントまたはファイバマウントを、1つ以上の異なる位置に1回以上移動させることと、
1つ以上の位置の各々において、少なくとも1つの毛細管の検出部分内の放出を、少なくとも1つの光ファイバを通じて、光検出器に伝達することによって、光検出器からの整合信号のそれぞれの値を生成することと、
整合信号の値に基づいて、毛細管を、複数の光ファイバの受容端に整合させることと、を含む、方法を含む。
毛細管マウントもしくはファイバマウント、または放出光学システムのうちの少なくとも1つを、1つ以上の位置に1回以上移動させることと、をさらに含む、実施形態14。
毛細管にわたって電位を生成することによって、毛細管を通じて1つ以上のサンプルを伝搬することと、
各検出部分を、電磁放射のソースビームで照射して、検出部分の各々からの複数の放出信号を生成することと、
複数の放出信号に基づいて、分子のヌクレオチド配列を決定することと、をさらに含む、実施形態14~18のいずれか。
サンプル中の生体分子を分離するように構成されている複数の毛細管であって、毛細管が、光学検出ゾーンを備える、複数の毛細管と、
毛細管マウントであって、毛細管は、光学検出ゾーン内の毛細管の部分が互いに対して固定的に配置されるように、毛細管マウントに結合されている、毛細管マウントと、
複数の毛細管に対応する複数の光ファイバであって、各光ファイバが、光学検出ゾーン内のそれぞれの毛細管からの放出を受容するように構成されている受容端を備える、複数の光ファイバと、
ファイバマウントであって、光ファイバは、光ファイバの受容端が、互いに対して固定的に配置されるように、ファイバマウントに結合されている、ファイバマウントと、
任意選択的に、光学検出ゾーン内の各毛細管からの放出を、それぞれの光ファイバの受容端に方向付けるように構成されている、放出光学システムと、
光検出器であって、毛細管のうちの少なくとも1つからの放出が、光ファイバのうちのそれぞれ少なくとも1つを通じて、かつ光検出器上に伝送されたときに、整合信号を生成するように構成されている、光検出器と、
毛細管マウント、ファイバマウント、または任意の放出光学システムの少なくとも一部分のうちの1つ以上に結合されている、動作ステージと、を備え、
動作ステージおよび光検出器は、動作ステージの複数の位置での整合信号の値に基づいて、光ファイバの受容端を、毛細管に整合させるように構成されている、システムを含む。
メモリであって、
少なくとも1つの毛細管から光学検出ゾーン内への放出のために、光検出器からの第1の整合信号を捕捉し、
動作ステージを、1つ以上の異なる位置に移動させ、
1つ以上の異なる位置の各々について、少なくとも1つの毛細管から光学検出ゾーン内への放出のために、光検出器から1つ以上のそれぞれの整合信号を捕捉し、
整合信号に基づいて、整合位置を決定し、
光学検出ゾーン内の毛細管が、複数の毛細管の受容端に整合されるように、動作ステージを整合位置に移動させるための命令でエンコードされたメモリと、をさらに備える、実施形態21~23のいずれか。
毛細管のうちの少なくとも2つについての光検出器からのアベレージ信号、
毛細管のうちの少なくとも3つについての光検出器からの平均信号、および
毛細管のうちの少なくとも2つの間からの最大放出に対応する、光検出器からの信号、のうちの1つ以上を含む、実施形態24。
サンプル中の生体分子を分離するように構成されている複数の毛細管であって、各毛細管が、光学検出ゾーンを備える、複数の毛細管と、
毛細管マウントであって、複数の毛細管が、毛細管マウントに固定的に取り付けられている、毛細管マウントと、
光学検出ゾーン内の複数の毛細管を照射するように構成されている、電磁放射のソースビームを生成する、光源と、
毛細管マウントを受容するように構成されているベースであって、ベースが、ソースビームを反射するように、かつ複数の毛細管を通じてソースビームを方向付けるように構成されている、ミラーを備える、ベースと、を備える、システムを含む。
複数の毛細管からの放出信号を受容するように、かつ放出信号を、光検出器に方向付けるように構成されている、放出光学システムと、をさらに備える、実施形態30。
複数の毛細管からの放出信号を受容するように、かつ放出信号を、光検出器に方向付けるように構成されている、放出光学システムと、をさらに備える、実施形態30。
サンプル中の生体分子を分離するように構成されている複数の毛細管であって、毛細管が、毛細管面を画定する光学検出ゾーンを備える、複数の毛細管と、
光学検出ゾーン内の複数の毛細管を照射するように構成されている、電磁放射のソースビームを生成する、光源と、を備え、
ソースビームの各々は、偏光軸に沿って配置された直線偏光を有し、
光学検出ゾーン内のソースビームの偏光軸は、毛細管面に対して垂直である、システムを含む。
光学検出ゾーンを備える複数の毛細管を提供することであって、毛細管は、光学検出ゾーン内の毛細管の部分が互いに対して固定的に配置されるように、毛細管マウントに結合されている、提供することと、
複数の毛細管に対応する複数の光ファイバを提供することであって、各光ファイバが、光学検出ゾーン内のそれぞれの毛細管からの放出を受容するように構成されている、受容端を備え、光ファイバは、受容端が互いに対して固定的に配置されるように、ファイバマウントに結合されている、提供することと、
毛細管のうちの少なくとも1つから光学検出ゾーン内への放出を、光ファイバのうちのそれぞれ少なくとも1つを通じて、かつ光検出器に伝達することによって、光検出器からの第1の整合信号を生成することと、
毛細管マウントまたはファイバマウントのうちの少なくとも1つを、1つ以上の異なる位置に1回以上移動させることと、
1つ以上の位置の各々において、少なくとも1つの毛細管から光学検出ゾーン内への放出を、少なくとも1つの光ファイバを通じて、光検出器に伝達することによって、光検出器からのそれぞれの整合信号を生成することと、
整合信号に基づいて、毛細管を、複数の毛細管の受容端に整合させることと、を含む、方法を含む。
毛細管マウントもしくはファイバマウント、または放出光学システムのうちの少なくとも1つを、1つ以上の位置に1回以上移動させることと、をさらに含む、実施形態34または35。
毛細管にわたって電位を生成することによって、毛細管を通じて1つ以上のサンプルを伝搬することと、
光学検出ゾーン内の各毛細管を、電磁放射のソースビームで照射して、毛細管の各々からの放出信号を生成することと、
少なくとも1つのスポットから、光ファイバのうちの少なくとも1つ内への放出信号を受容することと、をさらに含む、実施形態34~38のいずれか。
Claims (15)
- 生体分子を分離するためのシステムであって、前記システムは、
サンプル中の生体分子を分離するように構成されている複数の毛細管であって、各毛細管が、前記毛細管内に電磁放射を通過させるように構成されている検出部分を備える、複数の毛細管と、
毛細管マウントであって、前記複数の毛細管は、前記検出部分が互いに対して固定的に配置されるように、前記毛細管マウントに結合されている、毛細管マウントと、
前記複数の毛細管に対応する複数の光ファイバであって、各光ファイバが、前記検出部分のそれぞれ1つからの放出を受容するように構成されている受容端を備える、複数の光ファイバと、
ファイバマウントであって、前記光ファイバは、前記光ファイバの前記受容端が、互いに対して固定的に配置されるように、前記ファイバマウントに結合されている、ファイバマウントと、
前記検出部分からの放出を、前記光ファイバの受容端に方向付けるように構成されている、放出光学システムと、
光検出器であって、前記複数の毛細管のうちの少なくとも1つからの放出が、前記光ファイバのうちのそれぞれ少なくとも1つを通じて、かつ前記光検出器上に伝送されたときに、整合信号を生成するように構成されている、光検出器と、
前記毛細管マウント、前記ファイバマウント、または前記放出光学システムの少なくとも一部分のうちの1つ以上を、複数の位置に移動させるように構成されている、動作ステージと、を備え、
前記動作ステージが、前記複数の位置での前記整合信号の値に基づいて、前記光ファイバの前記受容端を、前記検出部分に整合させるように構成されている、システム。 - 前記放出光学システムが、前記検出部分と前記受容端との間の光路に沿って配置された1つ以上のレンズを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記動作ステージが、前記光ファイバの前記受容端に対して平行な、および/または前記検出部分を通過する平面に対して平行な平面内で、前記動作ステージを並進させるように構成されている、並進ステージを備える、請求項1または2に記載のシステム。
- プロセッサと、
メモリであって、
前記動作ステージを、前記複数の位置に移動させ、
各位置について、前記光検出器からの前記整合信号のうちの1つ以上のそれぞれの値を捕捉し、
前記それぞれの値に基づいて、整合位置を決定し、
前記検出部分が、前記光ファイバの前記受容端に整合されるように、前記動作ステージを前記整合位置に移動させるための命令でエンコードされたメモリと、をさらに備える、請求項1~3のいずれか1項に記載のシステム。 - 前記整合信号の前記値の各々が、
前記毛細管のうちの少なくとも2つについての前記光検出器からのアベレージ信号、
前記毛細管のうちの少なくとも3つについての前記光検出器からの平均信号、および
前記毛細管のうちの少なくとも2つの間からの最大放出に対応する、前記光検出器からの信号、のうちの1つ以上を含む、請求項4に記載のシステム。 - 前記メモリは、前記毛細管のうちの1つ以上からの放出に対応する前記光検出器からの信号が、ノイズ信号および/または水分子からのラマン散乱によって生成されない信号であるかどうかを評価するように、さらにエンコードされている、請求項4に記載のシステム。
- 第1の電極および第2の電極をさらに備え、前記電極が、前記毛細管にわたって電位を生成するように構成されている、請求項1~6のいずれか1項に記載のシステム。
- 各光ファイバが、前記受容端で前記光ファイバを囲む外側コーティングを備え、前記光ファイバの前記外側コーティングが、放出信号からの光を反射および/または吸収するように構成されている、請求項1~7のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記毛細管は、各毛細管が、前記検出部分の外側の一部分に沿って、前記複数の毛細管の隣接する毛細管に接触するように、前記毛細管マウントに結合されている、請求項1~8のいずれか1項に記載のシステム。
- 生体分子を分離するための方法であって、
複数の毛細管を提供するステップであって、各毛細管が、検出部分を備え、前記毛細管は、検出部分が互いに対して固定的に配置されるように、毛細管マウントに結合されている、前記複数の毛細管を提供するステップと、
前記複数の毛細管のそれぞれ1つに対応する複数の光ファイバを提供するステップであって、各光ファイバが、前記検出部分のそれぞれ1つからの放出を受容するように構成されている、受容端を備え、前記光ファイバは、前記受容端が互いに対して固定的に配置されるように、ファイバマウントに結合されている、前記複数の毛細管のそれぞれ1つに対応する複数の光ファイバを提供するステップと、
前記毛細管のうちの少なくとも1つの前記検出部分内の放出を、前記光ファイバのうちのそれぞれ少なくとも1つを通じて、かつ光検出器に伝達することによって、前記光検出器からの整合信号の値を生成するステップと、
前記毛細管マウントまたは前記ファイバマウントを、1つ以上の異なる位置に1回以上移動させるステップと、
前記1つ以上の位置の各々において、前記少なくとも1つの毛細管の前記検出部分内の放出を、前記少なくとも1つの光ファイバを通じて、前記光検出器に伝達することによって、前記光検出器からの前記整合信号のそれぞれの値を生成するステップと、
前記整合信号の前記値に基づいて、前記毛細管を、前記複数の光ファイバの前記受容端に整合させるステップと、を含む、方法。 - 前記検出部分の各々からの放出を、前記それぞれの光ファイバの前記受容端に方向付けるように構成されている、放出光学システムを提供するステップと、
前記毛細管マウントもしくは前記ファイバマウント、または前記放出光学システムのうちの少なくとも1つを、1つ以上の位置に1回以上移動させるステップと、をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記整合信号の前記値が、前記毛細管に含まれるポリマー溶液内の水分子からのラマン散乱放出によって生成される、請求項10または11に記載の方法。
- 前記整合信号の前記値が、単一の1つの前記毛細管からの放出を含む、請求項10~12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記整合信号の前記値が、前記毛細管のうちの2つ以上からの前記放出のアベレージを含む、請求項10~13のいずれか1項に記載の方法。
- 蛍光分子を含む1つ以上のサンプルを、前記複数の毛細管にロードするステップと、
前記毛細管にわたって電位を生成することによって、前記毛細管を通じて前記1つ以上のサンプルを伝搬するステップと、
各検出部分を、電磁放射のソースビームで照射して、前記検出部分の前記各々からの複数の放出信号を生成するステップと、
前記複数の放出信号に基づいて、分子のヌクレオチド配列を決定するステップと、をさらに含む、請求項10~14のいずれか1項に記載の方法。
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