JP7363475B2 - デジタル分注システム、マイクロウェルプレート内の複数の試料を調製及び分析するための方法、携帯式試料分析ラボラトリ - Google Patents

デジタル分注システム、マイクロウェルプレート内の複数の試料を調製及び分析するための方法、携帯式試料分析ラボラトリ Download PDF

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Description

［関連出願］
本願は、現在係属中である、２０１９年１月４日付で出願された米国仮出願番号６２／７８８，２９０に関連する。
本開示は分析機器、特に分析目的のため流体を分注するために用いられる機器に関する。
特に、医療分野において、自動化された試料調製と分析の必要性がある。分析は、比色分析、又は顕微鏡下で試料をより好ましく観察するため、試料の着色を要する可能性がある。そのような分析は、薬剤試料分析、血液試料分析、等を含む。例えば、血液の分析において、血液は個人の健康を判定するために用いられるいくつかの異なる要因を提供するため分析される。血液試料分析を要する多くの患者がいる場合、手順は非常に時間がかかるものとなる。また、結果が信頼できるものであるよう、試料の正確な調製の必要がある。複数の試料の微量滴定といった、正確で再現可能な結果を提供する分析機器の使用の恩恵を受けることのできる医療分野やその他の分野において、試料分析を要するその他の多くの状況がある。
多くの実験と検査手順にて、典型的にマイクロウェルプレートが使用される。ウェルを充填する手順は、手作業又は高価な検査機器を用いて行われることが多い。場合によっては、ウェルは手動ピペットで充填される。その他の場合では、ウェルプレートの充填はピペット技術に基づいた高性能自動装置が使用される。そのような自動装置は開放式ウェル分注ヘッドを収容するのみである。開放式ウェル分注ヘッドは、使用前に分注ヘッドの開口内に少量の流体が堆積されなければならない分注ヘッドである。流体は、典型的にピペット又は類似の手段で手動で堆積される。分注ヘッドは、マイクロウェルプレートをＸとＹ方向両方に動かす間、静止して保持される。これら高性能装置は非常に高価である。従って、試料の調製、分析及びおよびデジタル滴定のための多種多様な分析状況で使用できる、はるかに安価なデジタル分注システムの必要性がある。
上記を鑑み、本開示の１つの実施形態は、複数の試料を調製及び分析するためのデジタル分注システムを提供する。システムは、２以上の流体液滴吐出装置を含む。各流体液滴吐出装置は、分注される少なくとも１つの流体を含む流体液滴吐出カートリッジを含む。流体液滴吐出カートリッジは、流体液滴吐出カートリッジをｘ方向に試料ホルダ上で進退させるための並進機構に取り付けられる。試料トレイ並進機構が、試料トレイを生産経路に沿って２以上のｘ方向と直交するｙ方向に流体液滴吐出装置を通って移動させるために提供される。
別の実施形態において、マイクロウェルプレート内の複数の試料を調製及び分析するための方法が提供される。方法は、複数の試料を調整及び分析するためのデジタル分注システムを提供することを含む。デジタル分注システムは、２以上の流体液滴吐出装置を含む。各流体液滴吐出装置は、分注される少なくとも１つの流体を含む流体液滴吐出カートリッジを含む。流体液滴吐出カートリッジは、流体液滴吐出カートリッジをｘ方向に試料ホルダ上で進退させるための並進機構に取り付けられる。試料トレイ並進機構が、試料トレイを生産経路に沿ってｘ方向に直交するｙ方向に２以上の流体液滴吐出装置を通って移動させるために提供される。試料トレイは２以上の流体液滴吐出装置を通って生産経路に沿って移動され、試料トレイが２以上の流体液滴吐出装置を通って移動するとき、少なくとも１つの流体が複数の試料トレイ上の試料ウェル内に堆積される。
別の実施形態は、携帯式試料分析ラボラトリを提供する。携帯式試料分析ラボラトリは、マイクロウェルプレート処理と分析のため、デジタル分注システムと、グローブボックス筐体と、バッグシーラーとを含む。デジタル分注システムは、２以上の相互接続された流体液滴吐出装置を含み、各流体液滴吐出装置は分注される１以上の流体を含む流体液滴吐出カートリッジを含み、流体液滴吐出カートリッジは、流体液滴吐出カートリッジをｘ方向に試料ホルダ上で進退させるための並進機構に取り付けられる。試料トレイ並進機構が、試料トレイを生産経路に沿ってｘ方向と直交するｙ方向に２以上の相互接続された流体液滴吐出装置を通って移動させるために提供される。
いくつかの実施形態において、試料トレイは、複数の試料ウェルを含むマイクロウェルプレートを保持するためのアダプタを含む。
他の実施形態において、２以上の流体液滴吐出装置はクランプを用いて機械的に接続される。
いくつかの実施形態において、試料トレイ並進機構は、ステッピングモータのギアと噛み合う三角形状の歯を含む少なくとも１つのトラック縁部を含む。更に他の実施形態において、試料トレイは、生産経路に沿って２以上の相互接続された流体液滴吐出装置を通って試料トレイを正確に案内するための、２以上の流体液滴吐出装置に取り付けられた１組の案内トラックの間を移動する。
別の実施形態において、各２以上の流体液滴吐出装置は、２以上の相互接続された流体液滴射出装置間の論理情報転送を提供するため、隣接する流体液滴吐出装置と電気接続される。更に別の実施形態において、各２以上の流体液滴吐出装置は、２以上の流体液滴吐出装置の間の論理情報転送を提供するため、無線発信機と受信機を含む。
いくつかの実施形態において、システムは、トレイが２以上の流体液滴吐出装置を通るときトレイ位置を指標付けするため、生産経路に沿ったセンサを含む。他の実施形態において、システムは、２以上の流体液滴吐出装置からの流体液滴吐出を制御するため、メモリと、プロセッサと、入力装置とを含む。更に他の実施形態において、２以上の流体液滴吐出装置は、試料トレイが生産経路に沿って移動するとき、試料トレイ上の複数の試料ウェル内に少なくとも１つの流体を堆積させるようプログラムされる。
別の実施形態において、試料トレイが生産経路に沿って移動するとき、１つの流体のみが各２以上の流体液滴吐出装置から試料ウェル内に堆積される。
他の実施形態において、試料トレイは、生産経路の第１の端から第２の端へ、生産経路に沿って連続的に移動する。
図１は、本開示の１つの実施形態によるデジタル分注システムの、縮尺通りではない、概略図である。 図２は、それを通るマイクロウェルプレートを示す、図1のデジタル分注システムの、縮尺通りではない、概略破断図である。 図３は、本開示の実施形態による１つの装置のマイクロウェルプレートを表す、２つ流体液滴吐出装置の、縮尺通りではない、側面図である。 図４は、図１のデジタル分注システムの流体液滴吐出装置を表す、縮尺通りではない、斜視図である。 図５は、図４の流体液滴吐出装置の背面の、縮尺通りではない、立面図である。 図６は、図４の流体液滴吐出装置の、縮尺通りではない、破断斜視図である。 図７は、図１のデジタル分注システムと共に用いられるマイクロウェルプレートを保持するための試料トレイの、縮尺通りではない、斜視図である。 図８は、図７の試料トレイと共に用いられるマイクロウェルプレートのためのアダプタの、縮尺通りではない、斜視図である。 図９は、図１のデジタル分注システムのウェルプレートアダプタとマイクロウェルプレートを保持する図７の試料トレイの、縮尺通りではない、斜視図である。 図１０Ａは、図１のデジタル分注システムを通るマイクロウェルプレートの動きの概略図である。 図１０Ｂは、図１のデジタル分注システムを通るマイクロウェルプレートの動きの概略図である。 図１０Ｃは、図１のデジタル分注システムを通るマイクロウェルプレートの動きの概略図である。 図１０Ｄは、図１のデジタル分注システムを通るマイクロウェルプレートの動きの概略図である。 図１１は、図１のデジタル分注システムのために一緒に固定された流体液滴吐出装置の、縮尺通りではない、概略図である。 図１２は、流体液滴吐出装置を相互接続するための、図１１の流体液滴吐出装置のスロットに挿入するためのクランプの、縮尺通りではない平面図である。 図１３は、本開示の代替的な実施形態による接続装置により相互接続された流体液滴吐出装置の、縮尺通りではない、概略図である。 図１４は、本開示の代替的な実施形態による接続装置により相互接続された流体液滴吐出装置の、縮尺通りではない、概略図である。 図１５Ａは、図１３による隣接するデジタル分注装置を相互接続するための雄型コネクタの、縮尺通りではない平面図である。 図１５Ｂは、図１５Ａの雄型コネクタの、縮尺通りではない正面図Ａ－Ａである。 図１６Ａは、図１３による隣接するデジタル分注システムを相互接続するための雌型コネクタの、縮尺通りではない、上面図である。 図１６Ｂは、図１６Ａの雌型コネクタの、縮尺通りではない正面図Ｂ－Ｂである。 図１７Ａは、マイクロウェルプレートをデジタル分注システムを通って移動させるための、図１のデジタル分注システムと共に用いられる搬送システムの、縮尺通りではない、概略図である。 図１７Ｂは、マイクロウェルプレートをデジタル分注システムを通って移動させるための、図１のデジタル分注システムと共に用いられる搬送システムの、縮尺通りではない、概略図である。 図１８は、マイクロウェルプレートを図１のデジタル分注システムを通って移動させるためのステッピングモータと三角形状の歯の、縮尺通りではない、側面図である。 図１９Ａは、マイクロウェルプレートが図１のデジタル分注システムを通って移動するときの、図１７Ａ～図１８の搬送システムの使用の、縮尺通りではない、概略図である。 図１９Ｂは、マイクロウェルプレートが図１のデジタル分注システムを通って移動するときの、図１７Ａ～図１８の搬送システムの使用の、縮尺通りではない、概略図である。 図１９Ｃは、マイクロウェルプレートが図１のデジタル分注システムを通って移動するときの、図１７Ａ～図１８の搬送システムの使用の、縮尺通りではない、概略図である。 図１９Ｄは、マイクロウェルプレートが図１のデジタル分注システムを通って移動するときの、図１７Ａ～図１８の搬送システムの使用の、縮尺通りではない、概略図である。 図２０は、図１７Ａ～図１７Ｂの搬送システムのためのコンベアシステムの、縮尺通りではない、底面図である。 図２１の（ａ）及び（ｂ）は、図１のデジタル分注システムのための試料トレイガイドの、縮尺通りではない、概略図である。 図２２は、図１のデジタル分注システムのための制御スキームの概略図である。 図２３は、図１のデジタル分注システムを用いて制御された環境内の試料を処理するための携帯式システムの概略図である。
図１～図９を参照し、マイクロウェルプレート１２のウェル内の試料を分析するため、マイクロウェルプレート１２に流体を分注するためのデジタル分注システム１０が示される。システム１０は、以下により詳細に説明されるように、２以上の流体液滴吐出装置１４Ａ～１４Ｃ（３つが示される）と、試料トレイ並進機構とを含む。図１の流体液滴吐出装置を通るマイクロウェルプレート１２の動きを示す部分平面図が図２に表される。図３は、流体液滴吐出装置１４Ａを去った後に流体液滴吐出装置１４Ｂを通るマイクロウェルプレート１２の動きを示す、流体液滴吐出装置１４Ａと１４Ｂの概略立面端面図である。試料トレイ並進機構７０は、マイクロウェルプレート１２を各装置１４Ａと１４Ｂを通って移動させるために動作する。
システムと共に用いられる流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃと試料トレイ１８の更なる詳細が図４～図９に表される。各流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃは、以下により詳細に説明されるように、マイクロウェルプレート１２を含む試料トレイ１８が第１の方向と直交する第２の方向に移動するときに第１の方向に進退する、吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２の使用に基づく。試料トレイ１８は、標準的なマイクロウェルプレート１２並びにガラススライド及びその他の基板の両方を保持するよう適合されてよい。ただし、本開示の目的のため、マイクロウェルプレート１２を保持する試料トレイ１８のみが説明される。
各流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃは、流体液滴吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２と、吐出ヘッド移動機構２４（図６）とを含む、長方形の柱状のボックス２０を含む。流体液滴吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２と、吐出ヘッド移動機構２４（図６）は、長方形の柱状のボックス２０に収容されている。装置１４Ａ～Ｃのユーザ起動のため、起動スイッチ２６がボックス２０上に含まれる。ボックス２０の背面側２８は、流体がマイクロウェルプレート１２のウェル内に分注される間の、試料トレイ１８の第２方向のボックス２０を通った移動のための開口３０を含む。吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２上の吐出ヘッドは、サーマル型ジェット吐出ヘッド、気泡ジェット吐出ヘッド、圧電吐出ヘッド等を含むがこれらに限定されない、多様な吐出ヘッド装置から選択されてよい。
試料トレイ１８と、トレイ１８のためのアダプタ３２が、図７と図８に図示される。ウェルプレートアダプタ３２は、小型化マイクロウェルプレート１３を保持する大きさにされている。試料トレイ１８は、フルサイズのマイクロウェルプレート１２、又は小型化マイクロウェルプレート１３上に流体を分注するためのアダプタ３２を保持するための、ホルダ領域３４を有する。図９は、試料トレイ１８のホルダ領域３４内のマイクロウェルプレート１２を表す。図７に示されるように、トレイ１８の側面は、トレイがボックス２０を通って移動するとき第２の方向においてトレイ１８を指標付けするための、三角形状の歯３６を含んでよい。
流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃの各流体液滴吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２は、マイクロウェルプレート１２の個別のウェル４０内に流体を堆積させるために、マイクロウェルプレート１２上を複数回通過するよう適合される。吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２から吐出される各流体液滴は、約５～約２０ピコリットルの範囲のボリュームを有する。場合によっては、ウェル４０あたり流体の単一の液滴を要する。他の場合では、マイクロウェルプレート１２あたり１，０００，０００滴以上までの流体を要する。流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃは、定義された領域又は定義された数のウェル４０上に流体の所定のボリュームを分注するようプログラムされる。
ある与えられたボリュームについて、流体の所定のボリュームを分注するために要する液滴の数は（ボリューム／液滴サイズ）として定義される。例えば、もし液滴サイズが１０ピコリットルと選択され、マイクロウェルプレート１２上に１０マイクロリットルを分注することを要する場合、吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２は、１０／１０ｅ－６又は１，０００，０００滴をマイクロウェルプレート１２上に分注しなければならない。これで、与えられたボリュームに対する液滴数が決定されたので、面積を算出できる。もし目標領域が０．５インチ×０．５インチの正方形である場合、吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２の１回の通過で該領域に分注できる液滴の最大数は、次のように算出できる：
面積＝０．５×０．５＝０．２５平方インチ
１回の通過の最大液滴＝面積×（６００×１２００）＝１８０，０００滴。
最後に、このボリュームを選択された領域に拡散するために要する通過の総数は次のように算出できる：
１，０００，０００／１８０，０００＝５．５６回の通過
従って、吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２は、マイクロウェルプレート１２が各流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃに設けられているとき、与えられた領域に対し算出された流体のボリュームを分注するため、５回の完全な通過と、完全ではない「あまり」の通過を要する。各通過は液滴を領域全体に安定して拡散する。
代替的な実施形態において、流体液滴は６回の完全な通過に均一に分散される。本実施形態において、あまりの通過はなく、ほぼ等しいボリュームの６回の通過のみである。
応用によっては、各流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃは、単一の流体を保持するためのリザーバを含む、単一の吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２を含む。実施形態によっては、各流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃは、それぞれが単一の流体を保持する２以上の吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２、又は複数の流体を保持する単一の吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２を含む。ただし、好ましい実施形態において、各流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃは、単一の流体を保持する単一の吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２を含む。このように、複数の流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃは、各吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２からの流体の異なる量の堆積を単純化するためと、マイクロウェルプレート１２のウェル４０内への流体の堆積の全体的な処理の速度を早めるため、結合又はデイジーチェーン接続されてよい。各吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２からの単一の流体の使用は、吐出ヘッドからの流体の相互汚染の可能性を減らし、吐出ヘッドメンテナンス手順を単純化する。各流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃは、複数の流体ではなく、１つの特定の流体のためにメンテナンスするようプログラムされてよい。単一の吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２にて複数の流体が使用されるとき、メンテナンス手順は最も頻繁なメンテナンスを要する流体のために最適化され、これにより吐出ヘッド及び流体カートリッジ２２が同一のメンテナンス頻度を要さない他の流体を吐出するために用いられる時間を減らす。マイクロウェルプレート１２上に流体を堆積するための一連の流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃの使用は、システム１０に、マイクロウェルプレート１２のウェル４０内の試料を調製及び分析するための使用に適する流体を含まない流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃをスキップ又は通り越すことを可能にする。
２つの相互接続された流体液滴吐出装置１４Ａと１４Ｂを用いてウェルプレート１２上に流体を堆積するための単純化した手順が、図１０Ａ～図１０Ｄに概略的に表される。図１０Ａにて、マイクロウェルプレート１２が配置され、マイクロウェルプレート１２の１以上のウェル４０に第１の流体を堆積するよう流体液滴吐出装置１４Ａ内に搬送される。マイクロウェルプレート１２のウェル４０への第１の流体の堆積が完了したとき、流体液滴吐出装置１４Ａは停止状態にされ、マイクロウェルプレート１２が流体液滴吐出装置１４Ａから流体液滴吐出装置１４Ｂへ図１０Ｂの矢印４２の方向に搬送される。実施形態によっては、流体液滴吐出装置１４Ａと１４Ｂは互いに機械的に接続されないが、流体分注制御のため互いに電気接続される。この場合、マイクロウェルプレート１２は１つの流体液滴吐出装置１４Ａから次の流体液滴吐出装置１４Ｂへ手動で移動される。
マイクロウェルプレート１２が流体液滴吐出装置１４Ｂ内の所定の開始位置に到達すると、マイクロウェルプレート１２が開始位置から終端位置へ流体液滴吐出装置１４Ｂを通るときに図１０Ｃに示されるようにマイクロウェルプレート１２の１以上のウェル４０内に第２の流体を堆積するため、流体液滴吐出装置１４Ｂが作動される。ウェルプレート１２の１以上のウェル４０内への第２の流体の堆積が完了すると、流体液滴吐出装置１４Ｂは停止状態にされ、マイクロウェルプレート１２は図１０Ｄに示されるように矢印４４の方向にデジタル分注システム１０の外へ搬送される。
マイクロウェルプレート１２を１つの流体液滴吐出装置１４Ａから次の流体液滴吐出装置１４Ｂへ移動するための自動化システムにおいて、ウェルプレート１２が各流体液滴吐出装置１４Ａと１４Ｂに進入し、ウェルプレート１２上への流体堆積の間に流体液滴吐出装置１４Ａと１４Ｂを通じて指標化されるよう、マイクロウェルプレート１２の位置を判定するために複数のセンサが用いられてよい。例えば、ウェルプレート１２上に流体が吐出されるとき試料トレイ並進機構が流体液滴吐出装置１４Ａを通じてウェルプレート１２を指標化するため作動されるよう、第１のセンサ４６Ａとこれのための第１の受信機４８Ａが、マイクロウェルプレート１２の第１の端５０が流体液滴吐出装置１４Ａにいつ進入したかを判定するために用いられてよい。ウェルプレート１２の第２の端５２が第２のセンサ５４Ａとこれのための第２の受信機５６Ａに達したとき、流体液滴吐出装置１４Ａにおいて流体液滴吐出が停止され、マイクロウェルプレート１２は第２の流体液滴吐出装置１４Ｂへ搬送され、これにより第１のセンサ４６Ｂとこれのための第２の受信機４８Ｂが作動され、ウェルプレート１２は図１０Ｂに示されるように流体液滴吐出装置１４Ｂを通じて指標付けされる。
センサ４６Ａ～Ｂと５４Ａ～Ｂは同様であるか又は異なってよく、レーザーセンサ、気圧センサ、超音波センサ、赤外線センサ、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラ等から選択されてよい。センサ４６Ａ～Ｂと５４Ａ～Ｂは、ウェルプレート１２が流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｂを通って移動するとき、継続して作動されるか、所定の時間にて間欠的に動作されてもよい。
上述したように、流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃは、互いに分離されているか、又は互いに相互接続されてよい。従って、流体液滴吐出装置１４Ａ～１４Ｃが互いに相互接続されているとき、Ｕ字型コネクタ５８（図１１～図１２）といったクランプ装置が、流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃを互いに機械的及び電気的に接続するために用いられてよい。Ｕ字型コネクタ５８は、流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃを互いに堅牢に接続するため、隣接する流体液滴吐出装置１４Ａ～Ｃのスロット６２内に設けられるよう適合されたレッグ６０を有する。他のコネクタが、２以上の流体液滴吐出装置１４を互いに固定する、及び／又は、２以上の流体液滴吐出装置１４を互いに電気接続するために用いられてよい。
図１３、図１４、図１５Ａ～図１５Ｂ、図１６Ａ～図１６Ｂに表された別の実施形態において、代替的な相互接続装置６４が、流体液滴吐出装置１４Ａと１４Ｂを互いに機械的及び電気的に接続するために用いられてよい。相互接続装置６４は、図１４～図１６により詳細に示されるように、雄型部品６６と連動雌型部品とを含む。図１５Ａは雄型コネクタ６６の上面図であり、図１５Ｂは雄型コネクタ６６の正面図である。図１６Ａは雌型コネクタ６８の上面図であり、図１６Ｂは雌型コネクタ６８の正面図である。
従って、図１１～図１６は例示目的で提供されており、流体液滴吐出装置１４を互いに相互接続する手段または装置を網羅することを意図していない。図１１と図１３に示された固定された構成に鑑み、マイクロウェルプレート１２は以下に説明される搬送システムを用いて装置１４Ａ～Ｃを通って継続的に搬送されてよい。
図１７Ａ～図１９Ｄを参照し、マイクロウェルプレート１２を上述したような一連の相互接続された流体液滴吐出装置１４を通って移動させる搬送システムが表されている。例えば、図１７Ａは、相互接続された流体液滴吐出装置１４Ａ～１４Ｂのための試料トレイ並進機構７０Ａと７０Ｂの概略的な破断平面図である。並進機構７０Ａと７０Ｂはそれぞれ、図１０Ａ～図１０Ｄを参照し上述したように、マイクロウェルプレート１２を含む試料トレイ１８を各流体液滴吐出装置１４内の位置に移動する２以上のローラー７４を含む、ローラーコンベア７２Ａ～７２Ｂを含む。
次いで、ステッピングギアモータ７６（図１８）が、三角形状の歯３６と、歯３６を係合する別個のステッピングモータ（図示せず）とにより第１の流体液滴吐出装置１４Ａを通じて試料トレイ１８とマイクロウェルプレート１２を指標付けするために、マイクロウェルプレート１２（図１７Ａ～Ｂ）を含む試料トレイ１８を係合させるための第１の位置から第２の位置（図１９Ａ）へとコンベアを移動させるため、三角形状の歯７８をローラーコンベア７２の上部、底部又は側面に係合する。マイクロウェルプレート１２のウェル４０内への第１の流体の堆積が完了すると、図１９Ｂに示されるように、第１のローラーコンベア７２Ａを第２の流体液滴吐出装置１４Ｂの入口近隣に移動させるため、ステッピングモータ７６は三角形状の歯７６を再び係合する。次いで、図１９Ｃに示されるように、試料トレイ１８を第１の流体液滴吐出装置１４Ａの出口から第２の流体液滴吐出装置１４Ｂのマイクロウェルプレート１２のウェル４０内への流体液滴吐出の位置に移動するため、ローラーコンベア７２Ａと７２Ｂのためのローラーコンベアモータ８０（図２０）が作動される。第２の流体の堆積が完了すると、試料トレイ１８とマイクロウェルプレート１２が別の流体液滴吐出装置１４、又は保管又は分析のための最終ステーションに送られることができるよう、コンベア７２Ｂを第２の流体液滴吐出装置１４Ｂの出口に向け移動させるため、ステッピングモータ７６は再び係合される。ローラーコンベア７２の底面図が図２０に表されており、単一のギアモータ８０により駆動される複数のローラー７４と、駆動ベルト８２とを含む。
試料トレイ１８を流体液滴吐出装置１４を通って確実に案内するため、図２１の（ａ）と図２１の（ｂ）に示されるように、１組の対向するガイド８４が試料トレイ１８上の三角形状の付属物８６を捉えるために用いられてよい。対向するガイド８４は、試料トレイ１８が上述した第２の位置（図１９Ａ）に前進するときに試料トレイ１８がガイド８４にスムーズに係合するよう十分に潤滑される。代替的な１つの実施形態において、ガイド８４は、マイクロウェルプレート１２内への液滴吐出の間、装置１４内にトレイ１８を確実に配置するため、三角形状の付属物８６を係合し固定する。この代替的な実施形態において、ガイド８４を試料トレイ１８の付属物８６に固定するため、センサはソレノイドを作動させてよい。
上述したように、本開示の実施形態は、高度にカスタマイズ可能なワークフロー、並びに分析のためのマイクロウェルプレートの高速生産を提供する能力を有する、非常に正確な分注システム１０を提供する。従って、上述した分注システム１０は、分析手順でのエラーを効果的に減少させるマイクロウェルプレート調製のための自動化システムを提供できる。サブタスクの自動化と人間との相互作用の量を減少により、自動化システム１０は多くの一般的なマイクロウェルプレートタスクに要する時間の量も削減できる。
従って、デジタル分注システム１０全体は、入力装置１０２と、プロセッサ１０４と、メモリ１０６とを含むデスクトップ又はラップトップコンピュータといった、中央処理ユニット１００（図２２）により制御されてよい。各流体液滴吐出装置１４が互いに接続されることから、単一の入／出力信号１０８が中央処理ユニット１００に提供されることができる。いくつかの実施形態において、隣接するデジタル分注装置から通信信号を送受信するため、各隣接する流体液滴吐出装置間の配線接続の代わりに、送信ユニット１１０と受信機１１２とを含む無線通信装置が含まれてもよい。
いくつかの実施形態において、デジタル分注システム１０は、図２３に示されるような携帯式無塵室装置２００にて用いられてよい。デジタル分注システム１０の個々の流体液滴吐出装置１４Ａ～１４Ｄは比較的小型で、上述したようにマイクロウェルプレート１２を処理するため相互接続可能であることから、デジタル分注システム１０全体がユーザの手のためのアクセスポート２０４を有するプラスチック製のグローブボックス２０２内に納めることができる。ウェルプレート１２のウェル４０内の複数の試料は、例えば犯罪現場で、デジタル分注システム１０を通じて処理されることができ、グローブボックス２０２から処理済みの試料を取り除くことなく、バッグシーラー２０６内に密閉できる。携帯式無塵室装置２００全体は、これにより犯罪現場の試料の完全性と純度を保持し、試料分析を開始するため試料を中央にあるラボに戻すことなく、犯罪現場に隣接して試料分析を開始できる。上述した携帯式装置２００は、最も信頼性の高い結果を得るため、即時の試料分析を必要とする様々な他の用途に使用できることが理解されるであろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、明示的かつ明確に1つの指示物に限定されない限り、複数の指示物を含むことに留意されたい。本明細書で用いられる「ｉｎｃｌｕｄｅ」という用語およびその文法上の変形は、リスト内の項目の列挙が、リストされた項目を置換または追加できる他の同様の項目を除外しないよう、非限定的であることを意図している。
本明細書および添付の特許請求の範囲では、特に明記しない限り、量、比率又は割合を表す全ての数字及び本明細書及び特許請求の範囲で使用されるその他の数値は、全ての場合に用語「約」によって改変されると理解されるべきである。従って、そうでないと示されない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本開示により得ることが求められる所望の特性に応じて変わり得る近似値である。少なくとも、そして請求項の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値パラメーターは、少なくとも、述べられた有効数字の数を考慮し、そして通常の丸め手法を適用することにより、解釈されるべきである。
特定の実施形態について説明したが、出願人または他の当業者には、現在予測しない、又は予測できない、代替、修正、変形、改善、及び実質的な均等物が生じうる。従って、添付の提出された特許請求の範囲と修正された特許請求の範囲は、そのようなすべての代替、修正、変形、改善、及び実質的な均等物を包含することを意図している。
１０：流体分注システム
１２：マイクロウェルプレート
１４Ａ～Ｃ：流体液滴吐出装置
１８：試料トレイ
２０：ボックス
２２：吐出ヘッド及び流体カートリッジ
３０：開口
３２：ウェルプレートアダプタ
３４：アダプタホルダ領域
３６：三角形状の歯
４０：ウェル
４６Ａ～Ｂ：第１のセンサ
４８Ａ～Ｂ：第１の受信機
５０：第１の端
５２：第２の端
５４Ａ～Ｂ：第２のセンサ
５６Ａ～Ｂ：第２の受信機
５８：Ｕ字型コネクタ
６０：レッグ
６２：スロット
６４：相互接続装置
６６：雄型コネクタ
６８：雌型コネクタ
７０Ａ～Ｂ：並進機構
７２Ａ～Ｂ：ローラーコンベア
７４：ローラー
７６：ステッピングモータ
８０：ギアモータ
８２：駆動ベルト
８４：ガイド
８６：三角形状の付属物
１００：中央処理ユニット
１０２：入力装置
１０４：プロセッサ
１０６：メモリ
１０８：入／出力信号
１１０：送信ユニット
１１２：受信機
２００：携帯式無塵室
２０２：グローブボックス
２０６：バッグシーラー

Claims (18)

  1. 複数の試料を調製及び分析するためのデジタル分注システムであって、
    それぞれが、分注される少なくとも１つの流体を含む流体液滴吐出カートリッジを含む、２以上の流体液滴吐出装置であって、前記流体液滴吐出カートリッジが前記流体液滴吐出カートリッジをｘ方向に試料ホルダ上で進退させるための並進機構に取り付けられる、２以上の流体液滴吐出装置と、
    試料トレイを生産経路に沿って各前記２以上の流体液滴吐出装置を通って前記ｘ方向と直交するｙ方向に移動させるための、試料トレイ並進機構と
    を含み、
    前記試料トレイ並進機構は、
    前記試料トレイを各前記２以上の流体液滴吐出装置に対して前記ｙ方向に移動させるためのコンベアと、
    前記コンベアを各前記２以上の流体液滴吐出装置に対して前記ｙ方向に移動させるための少なくとも１つのトラック縁部であって、前記コンベアに配置され、ステッピングモータのギアと噛み合うための歯を含む少なくとも１つのトラック縁部を含む、
    デジタル分注システム。
  2. 前記２以上の流体液滴吐出装置が互いに機械的に接続され、
    相互接続された前記２以上の流体液滴吐出装置を互いに固定するための、少なくとも１つのクランプを更に含む、
    請求項１に記載のデジタル分注システム。
  3. 各前記２以上の流体液滴吐出装置が、相互接続された前記２以上の流体液滴吐出装置の間の論理情報転送を提供するため、雄型コネクタと雌型コネクタを用いて隣接する流体液滴吐出装置と互いに電気接続される、
    請求項２に記載のデジタル分注システム。
  4. 前記試料トレイが、前記生産経路に沿って前記２以上の流体液滴吐出装置を通って前記試料トレイを正確に案内するため、前記２以上の流体液滴吐出装置に取り付けられた１組の案内トラックの間を移動する、
    請求項１に記載のデジタル分注システム。
  5. 各前記２以上の流体液滴吐出装置が、前記２以上の流体液滴吐出装置の間の論理情報転送を提供するため、無線送信機と受信機を含む、
    請求項１に記載のデジタル分注システム。
  6. 前記試料トレイが前記２以上の流体液滴吐出装置を通って移動するとき、前記試料トレイの位置を指標付けするため、前記生産経路に沿ったセンサを更に含む、
    請求項１に記載のデジタル分注システム。
  7. 前記２以上の流体液滴吐出装置からの流体液滴吐出を制御するため、メモリと、プロセッサと、入力装置とを更に含む、
    請求項１に記載のデジタル分注システム。
  8. マイクロウェルプレート内の複数の試料を調製及び分析するための方法であって、
    複数の試料を調製及び分析するためのデジタル分注システムを提供することであって、前記デジタル分注システムが、分注される少なくとも１つの流体を含む流体液滴吐出カートリッジを含む２以上の流体液滴吐出装置を含み、前記流体液滴吐出カートリッジが、前記流体液滴吐出カートリッジをｘ方向に試料ホルダ上で進退させるため並進機構に取り付けられていることと、
    複数の試料ウェルを含む試料トレイを生産経路に沿って前記ｘ方向と直交するｙ方向に前記２以上の流体液滴吐出装置を通って移動させるための、試料トレイ並進機構を提供することと、
    前記試料トレイを前記生産経路に沿って前記２以上の流体液滴吐出装置を通って移動させることと、
    前記試料トレイが前記２以上の流体液滴吐出装置を通って移動するとき、前記複数の試料ウェル内に前記少なくとも１つの流体を堆積させることと
    を含み、
    前記試料トレイ並進機構は、
    前記試料トレイを各前記２以上の流体液滴吐出装置に対して前記ｙ方向に移動させるためのコンベアと、
    前記コンベアを各前記２以上の流体液滴吐出装置に対して前記ｙ方向に移動させるための少なくとも１つのトラック縁部であって、前記コンベアに配置され、ステッピングモータのギアと噛み合うための歯を含む少なくとも１つのトラック縁部を含む、
    方法。
  9. 前記試料トレイが前記生産経路に沿って移動するときに前記試料トレイ上の複数の試料ウェル内に前記少なくとも１つの流体を堆積するため、前記２以上の流体液滴吐出装置をプログラムすることを更に含む、
    請求項８に記載の方法。
  10. 前記試料トレイが前記生産経路に沿って移動するときに１つの流体のみが各前記２以上の流体液滴吐出装置から前記複数の試料ウェル内に堆積される、
    請求項８に記載の方法。
  11. 前記試料トレイが、前記生産経路の第１の端から第２の端へ、前記生産経路に沿って順次に移動する、
    請求項８に記載の方法。
  12. 前記デジタル分注システムが、メモリと、プロセッサと、入力装置とを含み、
    （ａ）前記入力装置を用いて、前記試料トレイ上の液滴量と液滴位置を前記メモリに入力することと、
    （ｂ）第１の流体液滴吐出装置において第１の流体液滴を前記液滴位置に吐出するため前記プロセッサを作動させることと、
    （ｃ）第２の流体液滴吐出装置への前記生産経路に沿って前記試料トレイを指標付けすることと、
    （ｄ）第２の流体液滴吐出装置において第２の流体液滴を前記液滴位置に吐出するため前記プロセッサを作動させることと、
    （ｅ）前記生産経路に沿った各前記２以上の流体液滴吐出装置のため、ステップ（ｂ）
    ～ステップ（ｄ）を繰り返すことと、
    （ｆ）前記試料トレイが前記生産経路の終端位置に到達したとき、液滴吐出手順を終了することと
    を更に含む、
    請求項８に記載の方法。
  13. マイクロウェルプレート調製及び分析のための、デジタル分注システムと、グローブボックス筐体と、バッグシーラーとを含む携帯式試料分析ラボラトリであって、
    前記デジタル分注システムが、
    それぞれが、分注される少なくとも１つの流体を含む流体液滴吐出カートリッジを含む、２以上の相互接続された流体液滴吐出装置であって、前記流体液滴吐出カートリッジが、前記流体液滴吐出カートリッジをｘ方向に試料ホルダ上で進退させるための並進機構に取り付けられる、２以上の相互接続された流体液滴吐出装置と、
    試料トレイを生産経路に沿って前記ｘ方向と直交するｙ方向に各前記２以上の相互接続された流体液滴吐出装置を通って移動させるための、試料トレイ並進機構と
    を含み、
    前記試料トレイ並進機構は、
    前記試料トレイを各前記２以上の相互接続された流体液滴吐出装置に対して前記ｙ方向に移動させるためのコンベアと、
    前記コンベアを各前記２以上の相互接続された流体液滴吐出装置に対して前記ｙ方向に移動させるための少なくとも１つのトラック縁部であって、前記コンベアに配置され、ステッピングモータのギアと噛み合うための歯を含む少なくとも１つのトラック縁部を含む、
    携帯式試料分析ラボラトリ。
  14. 前記２以上の相互接続された流体液滴吐出装置を互いに固定するための少なくとも１つのクランプを更に含む、
    請求項１３に記載の携帯式試料分析ラボラトリ。
  15. 前記試料トレイが、前記試料トレイを前記生産経路に沿って前記２以上の相互接続された流体液滴吐出装置を通って正確に案内するため、前記２以上の相互接続された流体液滴吐出装置に取り付けられた１組の案内トラックの間を移動する、
    請求項１３に記載の携帯式試料分析ラボラトリ。
  16. 各前記２以上の相互接続された流体液滴吐出装置が、前記２以上の相互接続された流体液滴吐出装置の間の論理情報転送を提供するため、雄型コネクタと雌型コネクタを用いて隣接する流体液滴吐出装置と互いに電気接続される、
    請求項１３に記載の携帯式試料分析ラボラトリ。
  17. 各前記２以上の相互接続された流体液滴吐出装置が、前記２以上の相互接続された流体液滴吐出装置の間の論理情報転送を提供するため、無線送信機と受信機を含む、
    請求項１３に記載の携帯式試料分析ラボラトリ。
  18. 前記試料トレイが前記２以上の相互接続された流体液滴吐出装置を通って移動するときに前記試料トレイの位置を指標付けするため、前記生産経路に沿ったセンサを更に含む、
    請求項１３に記載の携帯式試料分析ラボラトリ。
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