(57)【要約】評価分析システム及び構成要素、及びこれを使用する方法。評価分析システムは、以下の構成要素のうち１つ又は複数の含むことが好ましい。つまり、ｉ）評価分析プレートを保持／位置決めする装置、ｉｉ）評価分析プレートの適切な位置合わせを検出する装置、ｉｉｉ）探針を操作して、試薬及び／又は１つ又は複数の試料を配置し、吸引する装置、ｉｖ）試薬を吸引する流体取り扱い装置、ｖ）試薬の有無を検出するために、自身内に画定された透明な光路及び流体導管の両方を有する流体取り扱いマニホルドを備える装置、及びｖｉ）バイパス手段、洗浄手段及び／又は気体及び堆積物除去手段のうち１つ又は複数を含むよう改良されたポンプ室を有する容積式ポンプである。
2005531769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる所定の突縁部高さ（ｆｌａｎｇｅ  ｈｅｉｇｈｔｓ）のいずれか一つを有するプレートを保持する装置であって、
前記装置が、引き込み可能に取り付けられた第１の位置決めアーム及び、第１の複数の保持突出部を有する、第１の位置決めブロックと、第２の複数の保持突出部を有する第２の位置決めブロックとを具備し、
前記第１の複数の保持突出部のうち少なくとも１つが、前記第１の位置決めアーム上に設けられ、前記第１及び第２の位置決めブロックが、前記プレートを係合状態（ｅｎｇａｇｉｎｇｌｙ）で受けるように配置され、前記第１のアームが、第１の付勢力を前記プレートに選択的に付与して、前記第２複数の保持突出部のうち少なくとも１つの下に前記プレートを位置させる装置。
【請求項２】
所定のプレート配置位置にプレートを位置決させる装置であって、
移動経路に沿って移動するように構成されたプレートローダと、引き込み可能に取り付けられた第１の位置決めアームを有する第１の位置決めブロックと、第２の位置決めブロックと、前記所定のプレート配置位置に従って配置された複数のプレート位置決め止め具とを備え、
前記プレートローダは、前記プレートをゆるく受けて、前記プレートを、前記プレートを係合状態で受けるように配置された前記第１の位置決めブロックと前記第２の位置決めブロックとの間で移動させるように構成され、前記第１の位置決めアームは、第１の付勢力を前記プレートに選択的に付与して、前記所定のプレート配置位置で前記プレートを位置させる、装置。
【請求項３】
前記複数の位置決め止め具のうち少なくとも１つが第１の位置決め止め具であり、これが前記プレートローダ上に配置されて、前記移動路に対して直角の方向に沿って前記プレートの前記所定の位置を画定する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の付勢力が前記プレートを前記第１の位置決め止め具に押圧する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記複数の位置決め止め具のうち少なくとも１つが第２の位置決め止め具であり、これが、前記プレートローダ上に配置されて、前記移動路に平行な方向に沿って前記プレートの前記所定の位置を画定する、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の付勢力が、前記プレートを前記第２の位置決め止め具に押圧する摩擦成分力を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記プレートローダが、前記プレートを支持するための少なくとも１つの水平表面を有し、前記第１の位置決め止め具が、前記水平表面の周囲を少なくとも部分的に画定する縁（ｒｉｍ）である、請求項３又は５に記載の装置。
【請求項８】
前記プレートローダが、前記プレートを支持するための少なくとも１つの水平表面を有し、第１の位置決め止め具が、前記水平表面の周囲に配置された拘束表面（ａｒｒｅｓｔｍｅｎｔ  ｓｕｒｆａｃｅ）を有する、請求項３又は５に記載の装置。
【請求項９】
前記第２の位置決めブロックがさらに、引き込み可能に取り付けられた第２の位置決めアームを備え、前記第２の位置決めアームが、前記第１の付勢力より大きさが小さい第２の付勢力を前記プレートに付与するように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２の位置決めブロックがさらに、引き込み可能に取り付けられた第２の位置決めアームを備え、前記第２の複数の保持突出部の少なくとも１つが、前記第２の位置決めアーム上に設けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の位置決めブロックがさらに、引き込み可能に取り付けられた第３の位置決めアームを備え、前記第１の複数の保持突出部のうち少なくとも他の１つが、前記第３位置決めアーム上に設けられる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の複数の保持突出部のそれぞれの少なくとも１つが、第１及び第２の位置決めブロック保持突出部である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
複数の異なる所定の突縁部高さのうち任意の１つを有することができるプレートを、所定のプレート配置位置に位置させ、保持する装置であって、
引き込み可能に取り付けられた第１の位置決めアーム及び第１の複数の保持突出部を有し、前記第１の複数の保持突出部のうち少なくとも１つが前記第１の位置決めアーム上に設けられている、第１の位置決めブロックと、
第２の複数の保持突出部を有する第２の位置決めブロックと、
移動経路に沿って移動し、前記プレートをゆるく受け、前記プレートを係合状態で受けるように配置された前記第１の位置決めブロックと前記第２の位置決めブロックとの間で前記プレートを移動させるような構成であるプレートローダと、
所定のプレート配置位置に従って配置された複数のプレート位置決め止め具とを備え、
前記第１の位置決めアームが、第１付勢力を前記プレートに選択的に付与し、前記第２の複数の保持突出部のうち少なくとも１つの下に前記所定のプレート配置位置で前記プレートを位置させるような構成である装置。
【請求項１４】
プレートの適切な配置を検出する装置であって、センサと、第１及び第２のレバー端部を有する第１引き込み可能なレバーアームと、前記レバーアームに付勢力を付与するように、ハウジング表面と前記第１レバーアームとの間に配設された少なくとも１つのばね部材が設けられているセンサハウジングを備え、
適切に位置するプレートは、前記第１及び第２のレバー端部のそれぞれと接触し、
各レバー端部を、前記プレートによって少なくとも所定の距離だけ変動することによって、前記センサが起動されるように、前記センサを前記第１レバーアームに対して相対的に位置させる装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのばね部材は、付勢力をそれぞれ前記第１及び第２レバー端部に付与するように、前記ハウジング表面と前記第１レバーアームとの間に配置された第１及び第２ばね部材を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２のレバー端部がさらに、第１及び第２のレバー突起を有する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
さらに、前記第１レバー端部の前記変動を、第１レバー端部の最小値と第１レバー端部の最大値との間に限定するよう配設した１つ又は複数の第１レバー端部止め具と、前記第２レバー端部の前記変動を、第２レバー端部の最小値と第２レバー端部の最大値との間に限定するよう配設した１つ又は複数の第２レバー端部止め具とを備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記第２ハウジングがさらに、第３及び第４レバー端部を有する第２の引き込み可能なレバーアームと、付勢力を前記第３及び第４レバー端部それぞれに加えるよう、前記ハウジング表面と前記第２レバーアームとの間に配置された第３及び第４のばね部材とを備え、
前記第２の引き込み可能なレバーアームは、前記第１レバー端部が少なくとも前記第１の所定の距離だけ変動するためには、前記第３及び第４レバー端部のそれぞれが、前記プレートによって少なくとも所定の距離で変動しなければならないように、前記第１アームの前記第１レバー端部に対して相対的に位置される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
可動探針と、探針を動作させる動作制御システムと、位置合わせ機構を有する固定部材とを備える、試薬及び／又は１つ又は複数の試料を配置し、吸引するために探針をトレーニングする装置であって、
前記位置合わせ機構が、前記探針を受けられるようなサイズの第１開口区域を有する第１開口部と、第２開口区域を有する第２開口部と、前記第１及び第２開口部の相互の相対的配置によって画定される案内角度を有する案内表面とを備え、前記第１開口区域が前記第２開口区域より大きく、前記第１及び第２開口が同心状に配設される装置。
【請求項２０】
可動探針と、前記探針の軸に沿った少なくとも第１方向及びそれに直角の少なくとも第２方向にて前記探針の動作を制御する動作制御システムと、位置合わせ機構を有する固定部材とを備える、試薬及び／又は１つ又は複数の試料を配置し、吸引するために探針をトレーニングするための装置であって、
前記位置合わせ機構が、前記装置の製造公差に従ってサイズ決定された第１開口部と、少なくとも１つの案内角度を有する少なくとも１つの案内表面とを備え、前記動作制御システムが、（ｉ）前記探針を前記第２方向にて前記位置合わせ機構の初期推定値内へと移動させ、（ｉｉ）前記探針が前記第２方向で自由に移動できるように、その制御を解放し、（ｉｉｉ）前記探針を前記第１方向にて前記位置合わせ機構内へと移動させ、その結果前記案内表面の少なくとも１つが前記探針を正確な位置へ案内するように構成される装置。
【請求項２１】
案内表面が円錐形である、請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記案内表面が台形である、請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記案内表面が二重曲線である、請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記位置合わせ機構がさらに、前記探針をぴったり受けるようサイズ決定され、前記第１開口部の下に配置された第２開口部を備え、前記第１及び第２開口が、前記案内表面によって接続している、請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
試薬及び／又は１つ又は複数の試料を生物学的検出装置内に配置し、吸引するために探針を操作する方法で、
ａ）前記装置の製造公差に従ってサイズ決定された第１開口部と、少なくとも１つの案内角度を有する少なくとも１つの案内表面とを備える位置合わせ機構の初期推定位置に前記探針を移動させるステップであって、前記探針を、前記探針の軸に沿った少なくとも第１方向と、それに直角の少なくとも第２方向で移動させるステップと、
ｂ）前記第２方向で前記探針の移動の制御を解放するステップと、
ｃ）前記探針を前記第１方向で所定の距離だけ前進させるステップであって、前記探針は前記案内表面に接触し、前記第２方向で前記位置合わせ機構の実際の位置へと案内されるステップを含む方法。
【請求項２６】
さらに、
ｄ）前記探針を引き出すステップと、
ｅ）前記第２方向で前記探針の移動の制御を再起動するステップと、
ｆ）前記探針を復帰させるステップと、
ｇ）前記第２方向に移動した較正距離を決定するステップと、
ｈ）前記初期推定位置及び前記較正距離に従って前記位置合わせ機構の実際の位置を決定するステップとを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記探針の動作が、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータ化した動作制御システムによって制御される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記探針の移動を制御するように適用される一連の探針トレーニング命令がメモリに記憶される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記探針操作命令が、前記探針に１つ又は複数の改良位置にて１つ又は複数の改良測定を実行させるような構成である１組又は複数組の改良命令を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記改良命令が、前記位置合わせ機構の実際の位置及び前記製造公差を使用して、前記１つ又は複数の改良位置を決定する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
各改良位置でステップａ）からｈ）を反復する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
試薬マニホルドを備える、試薬を吸引するための流体処理装置であって、前記試薬マニホルド内に設けられるアクセスポートを有する吸引室と、複数の試薬入力ラインと、前記複数の試薬入力ラインの上の前記吸引室上に配設された気体入力ラインと、試薬マニホルドシール表面とを備え、
前記試薬入力ライン及び気体入力ラインが、前記吸引室と選択的に流体連絡し、
さらに探針の先端及び探針の密封表面を有する可動探針を備え、前記探針密封表面は、前記探針を下げて前記吸引室に入れると、前記試薬マニホルド密封表面と密封状態で係合するような構成である装置。
【請求項３３】
前記複数の試薬入力ラインが、前記吸引室とほぼ同じ高さに配置される、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
さらに、前記アクセスポートを囲み、前記探針を下げて前記吸引室に入れた場合に端面シールを形成するように構成されたシールを備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記シールが、Ｏリング、ガスケット及びエラストマ材料から構成される群から選択される、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記シールが前記探針密封表面上に配置される、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記シールが、前記試薬マニホルド密封表面上に配置される、請求項３５に記載の装置。
【請求項３８】
前記探針密封表面が、前記シールを取り付ける溝を有する、請求項３６に記載の装置。
【請求項３９】
前記試薬マニホルド密封表面が、前記シールを取り付ける溝を有する、請求項３７に記載の装置。
【請求項４０】
さらに、各試薬ラインを前記吸引室と選択的に流体連絡させるために、複数の別個に制御された弁を備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項４１】
前記吸引室及び前記探針がそれぞれ個々の直径を有し、前記吸引室の直径が前記探針の直径より大きい、請求項３２に記載の装置。
【請求項４２】
前記吸引室の直径が、前記探針の直径より２５％大きい、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記吸引室及び前記探針がそれぞれ個々の高さを有し、前記吸引室の高さが前記探針の高さとほぼ同じである、請求項３２に記載の装置。
【請求項４４】
試薬の屈折率を用いて試薬の有無を検出する装置であって、前記装置が、（ｉ）外壁、（ｉｉ）外壁内に設けた透明な光路、及び（ｉｉｉ）その少なくとも一部が、前記光路と交差する第１及び第２の平面流体境界表面を有する外壁内に設けられた流体導管を備える流体取り扱いマニホルドと光を前記光路へ向けられるよう構成された光源と、前記光路を透過した光を検出するよう構成された光検出器とを備え、前記第１及び第２流体境界表面が、前記光路に対して流体界面角度で配置される装置。
【請求項４５】
前記流体取り扱いマニホルドの外部が、第１及び第２平面外表面を有し、前記第１及び第２外表面が前記光路と交差する、請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記第１及び第２平面外表面が前記光路に直角である、請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記第１及び第２外表面がほぼ平行である、請求項４５に記載の装置。
【請求項４８】
前記第１及び第２外表面が、前記光路にほぼ直角に配置される、請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記第１及び第２流体インタフェースがほぼ平行である、請求項４４から４８に記載の装置。
【請求項５０】
前記流体取り扱いマニホルドが、空気の屈折率より大きい屈折率を有するほぼ透明な材料で構成される、請求項４４から４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記ほぼ透明な材料が、前記試薬の屈折率より大きいか、それと等しい屈折率を有する、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記ほぼ透明な材料が、１．４より大きい屈折率を有する、請求項５０に記載の装置。
【請求項５３】
前記ほぼ透明な材料が、レキサン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、パースペックス、ルーサイト、アクリライト及びポリスチレンからなるグループから選択される、請求項５０に記載の装置。
【請求項５４】
前記光源は、前記流体導管内に空気が存在する場合に、臨界反射角より大きい交差角度で前記第１流体インタフェース表面に光を配向するよう位置決めされる、請求項４４から５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記流体導管内に前記試薬が存在する場合に、前記第１インタフェース表面に配向された光の前記交差角度が、前記第１インタフェース表面で反射している光の約２０％より小さくなる、請求項４４から５４に記載の装置。
【請求項５６】
さらに、前記光検出器及び前記光源との間で制御信号を送受信するような構成である制御システムを備える、請求項４４から５５に記載の装置。
【請求項５７】
前記制御システムが、光生成信号を処理して、評価分析装置を制御するような構成である、請求項５６に記載の装置。
【請求項５８】
容積式ポンプであって、前記ポンプが流体を吸引し、配量するポンプ室インタフェースラインと、第１流体ラインと、第２流体ラインと、第１ポート、第２ポート及び共通ポートを有する３方弁とを備え、前記第１ポートが前記流体ラインに連結され、前記第２ポートが前記第２流体ラインに連結され、前記共通ポートが、前記ポンプインタフェースラインに連結され、前記３方弁が、前記第１流体ライン又は前記第２流体ラインを前記ポンプインタフェースラインと流体連絡させるよう作動可能であり、さらにバイパス遮断弁を有するバイパスラインを備え、前記バイパスラインが、前記第１流体ライン及び前記第２流体ラインに連結され、前記バイパス遮断弁が、前記第１流体ラインと前記第２流体ラインを選択的に連結するよう作動可能である容積式ポンプ。
【請求項５９】
前記バイパス弁が、開放時に、前記ポンプを作動させずに前記第１及び第２流体ラインを洗い流せるようにする、請求項５８に記載の容積式ポンプ。
【請求項６０】
前記第１流体ラインが入力ラインであり、前記第２流体ラインが出力ラインである、請求項５８に記載の容積式ポンプ。
【請求項６１】
ポンプ室を有する容積式ポンプであって、前記ポンプ室が、ポンプピストンを受けるような構成である第１開口と、前記ポンプが流体を吸引し、配量する第２開口と、ポンプ室洗浄用開口と、前記ポンプ室洗浄用開口と密封状態で係合する洗浄用栓とを備え、前記洗浄用栓を除去すると、前記ポンプを作動させずに前記ポンプ室を洗浄することができる容積式ポンプ。
【請求項６２】
前記第２開口と前記ポンプ室洗浄用開口が、前記ポンプ室のほぼ対向する端部に隔置される、請求項６１に記載の容積式ポンプ。
【請求項６３】
前記ポンプ洗浄用開口が、前記ポンプ室の内壁にほぼ接線方向である流体路を提供する、請求項６１に記載の容積式ポンプ。
【請求項６４】
前記第１開口がさらに、前記ポンプピストンと前記第１開口との間に流体シールを備える、請求項６１に記載の容積式ポンプ。
【請求項６５】
さらにピストンを備える、請求項６１に記載の容積式ポンプ。
【請求項６６】
ポンプ室を有する容積式ポンプであって、前記ポンプ室が、ポンプピストンを受けるような構成である第１開口と、気体トラップと、堆積物トラップと、前記気体トラップと連結した第１流体ラインと、堆積物トラップと連結した第２流体ラインとを備え、（ｉ）前記第１流体ラインを通る気体の流体抵抗が、前記第２流体ラインを通る液体の流体抵抗より小さく、（ｉｉ）前記第１流体ラインを通る液体の流体抵抗が、前記第２流体ラインを通る液体の流体抵抗より大きいか、それと等しくなるよう、前記第１及び第２流体ラインが相互に対してサイズ決定される容積式ポンプ。
【請求項６７】
前記第１開口がさらに、前記ポンプピストンと前記第１開口との間に流体シールを備える、請求項６６に記載の容積式ポンプ。
【請求項６８】
前記気体トラップが、前記室の上表面に沿った傾斜溝であり、前記第１流体ラインが前記溝の最上部分に連結されるよう配置される、請求項６６に記載の容積式ポンプ。
【請求項６９】
前記堆積物トラップが、前記室の底面に沿った傾斜溝であり、前記第２流体ラインが前記溝の最下部分と連結するよう配置される、請求項６６に記載の容積式ポンプ。
【請求項７０】
前記第１及び第２流体ラインが、１本の流体インタフェースラインに直接接続される、請求項６６に記載の容積式ポンプ。
【請求項７１】
プレートを保持する方法で、前記プレートが、複数の異なる所定の突縁部高さのうち任意の１つを有することができ、前記方法が、引き込み可能な状態で装着された第１の位置決めアームを備える第１の位置決めブロックと係合するよう、前記プレートを並進させることを含み、前記第１の位置決めブロックが、第１複数の保持突出部を有し、さらに第２複数の保持突出部を有する第２の位置決めブロックを備え、前記第１複数の保持突出部のうち少なくとも１つが、前記第１の位置決めアーム上に画定され、前記第１及び第２の位置決めブロックが、前記プレートを係合状態で受けるよう配置され、前記第１アームが、第１付勢力を前記プレートに選択的に加えて、前記第２複数の保持突出部の少なくとも１つの下で前記プレートを位置決めするように構成される方法。
【請求項７２】
プレートを所定のプレート配置位置に位置決めする方法であって、前記方法が、並進路に沿って並進するような構成であるプレートローダにプレートを配置することと、前記並進路に沿って前記プレートローダを並進させることと、引き込み可能な状態で装着した第１の位置決めアームを有する第１の位置決めブロックに前記プレートを係合させることと、第２の位置決めブロックに前記プレートを係合させることと、前記所定のプレート配置位置に従って配置された複数のプレート位置決め止め具に対して前記プレートを位置合わせすることとを含み、前記プレートローダが、前記プレートをゆるく受けて、前記プレートを前記第１の位置決めブロックと第２の位置決めブロックとの間にて並進させるような構成であり、前記第１及び第２の位置決めブロックが、前記プレートを係合状態で受けるよう配置され、前記第１の位置決めアームが、第１付勢力を前記プレートに選択的に加えて、前記プレートを前記所定のプレート配置位置に位置決めするような構成である方法。
【請求項７３】
前記複数の位置決め止め具が前記プレートローダ上に配置される、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記第２の位置決めブロックがさらに、引き込み可能な状態で装着された第２の位置決めアームを備え、前記第２複数の保持突出部の少なくとも１つが、前記第２の位置決めアーム上で画定される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７５】
前記第１の位置決めブロックがさらに、引き込み可能な状態で装着された第３位置決めアームを備え、前記第１複数の保持突出部の少なくとも他の１つが、前記第３位置決めアーム上で画定される、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
プレートを所定のプレート配置位置に位置決めし、保持する方法であって、前記プレートが、複数の異なる所定の突縁部高さのうちいずれか１つを有することができ、前記方法が、並進路に沿って並進し、前記プレートをゆるく受けるように構成されたプレートローダ上に前記プレートを配置することと、前記並進路に沿って前記プレートローダを並進させることと、引き込み可能な状態で装着した第１の位置決めアームを備える第１の位置決めブロックと前記プレートを係合させることとを含み、前記第１の位置決めブロックが、第１複数の保持突出部を有し、前記第１複数の保持突出部の少なくとも１つが、前記第１の位置決めアーム上で画定され、さらに第２複数の保持突出部を有する第２の位置決めブロックと前記プレートを係合させることを含み、前記第１の位置決めアームが、第１付勢力を前記プレートに選択的に加えて、前記第２複数の保持突出部の少なくとも１つの下で、前記所定のプレート配置位置に前記プレートを位置決めするような構成である方法。
【請求項７７】
プレートの適切な位置合わせを検出する方法であって、センサと、第１及び第２レバー端部を有する第１引き込み可能なレバーアームと、付勢力を前記第１及び第２レバー端部それぞれに加えるよう、ハウジング表面と前記第１レバーアームの間に配置された第１及び第２ばね部材とが配置されているセンサハウジングを備えるプレート位置合わせ検出器に前記プレートを接触させることを含み、適切に位置決めされたプレートが、前記第１及び第２レバー端部それぞれと接触し、前記センサを起動するために、各レバー端部が、前記プレートによって少なくとも所定の距離に変位しなければならないよう、前記センサが前記第１レバーアームに対して位置決めされる方法。
【請求項７８】
試薬を流体用探針に導入する方法で、前記方法が、探針先端及び探針密封表面を有する探針を、試薬マニホルド内へと動作させることを含み、前記試薬マニホルドが、アクセスポートを有する吸引室を備え、前記吸引室が前記試薬マニホルド内で画定され、さらにほぼ同じ高さに配置された複数の試薬入力ラインと、前記複数の試薬入力ラインの上に配置された気体入力ラインと、試薬マニホルド密封表面とを備え、さらに前記探針密封表面を前記試薬マニホルド密封表面に対して密封することと、前記気体入力ライン又は前記複数の試薬入力ラインのうち１本から気体又は試薬を吸引することとを含む方法。
【請求項７９】
前記密封が端面シールを通じて達成される、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
吸引ステップが、前記気体入力ライン又は前記複数の試薬入力ラインのうち前記１本にある弁を起動することを含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８１】
試薬屈折率を有する試薬の有無を検出する方法であって、（ｉ）外部、（ｉｉ）自身内に画定された流体導管を有する流体取り扱いマニホルド内に画定された透明な光路を通して光ビームを照明することを含み、前記流体導管の少なくとも一部が、前記光路と交差する第１及び第２平面流体インタフェース表面を備え、さらに前記流体導管を透過した光を検出することを含み、前記第１及び第２流体インタフェース表面が、前記光路に対して流体インタフェース角度で配置される方法。
【請求項８２】
前記流体取り扱いマニホルドの前記外部が、前記光路と交差する第１及び第２外表面を有し、前記第１及び第２外表面が、相互に対してほぼ平行であり、前記光路に対して直角である、請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】
前記第１インタフェース表面に配向された光の交差角度が４５°と６０°の間である、請求項８１から８２に記載の方法。
【請求項８４】
さらに、前記流体導管が前記試薬で充填されているか決定することを含む、請求項８１から８３に記載の装置。
【請求項８５】
容積式ポンプを備える流体システムを洗浄する方法であって、流体システムが、前記ポンプが流体を吸引し、配量するポンプ室インタフェースラインと、第１流体ラインと、第２流体ラインと、第１ポート、第２ポート及び共通ポートを有する３方弁とを備え、前記第１ポートが前記第１流体ラインに連結され、前記第２ポートが前記第２流体ラインに連結され、前記共通ポートが前記ポンプインタフェースラインに連結され、前記３方弁が、前記第１流体ライン又は前記第２流体ラインを前記ポンプインタフェースラインと流体連絡させるよう作動可能であり、さらにバイパス遮断弁を有するバイパスラインを備え、前記バイパスラインが前記第１流体ライン及び前記第２流体ラインと連結し、前記方法が、前記第１流体ライン及び前記第２流体ラインを連結して、前記第１及び第２流体ラインを洗浄するために、前記バイパス遮断弁を開放することを含む方法。
【請求項８６】
ポンプ室を有し、焼き付いた容積式ポンプのポンプ室を洗浄する方法であって、前記ポンプ室が、ポンプピストンを受けるように構成された第１開口と、前記ポンプが流体を吸引し、配量する第２開口と、ポンプ室洗浄用開口と、前記ポンプ室洗浄用開口と密封状態で係合する洗浄用栓とを備え、前記方法が、洗浄用栓を除去することと、前記ポンプ室を洗い流すことを含む方法。
【請求項８７】
気泡及び／又は粒子状物質を含むことができる液体を給送する方法であって、前記方法が、前記液体を容積式ポンプのポンプ室に導入することを含み、前記ポンプ室が、ポンプピストンを受けるような構成である第１開口と、気体トラップと、堆積物トラップと、前記気体トラップに連結した第１流体ラインと、前記堆積物トラップと連結した第２流体ラインと、前記第１及び第２流体ラインに直接接続した１本の流体インタフェースラインとを備え、さらに前記気体トラップ中の空気が前記第１流体ラインを通して変位する第１期間の間、前記ポンプを作動することと、前記堆積物トラップ中の堆積物が前記第２流体ラインを通して変位する第２期間の間に、前記ポンプを作動させることを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２００２年６月２８日出願の「Ａｓｓａｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」と題した米国仮特許出願第６０／３９２，３９９号に基づく優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、改良された分析装置及びその構成要素に関する。本発明はまた、分析システム又は他の用途に使用する改良型のポンプ、流体マニホルド及び位置合わせ機構に関する。また、本発明は、例えば分析する場合などに、これらの分析装置及びその構成要素を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
生物学的検出システムは、試料及び試薬を移動させ、混合する流体系を含む。多くの用途において、試料及び試薬は、その性能を低下させたり、流体系を障害することがある塩、気泡及び／又は特定の物質を含む可能性のある複合的マトリックスを含むことがある。生物学的検出系で使用する流体系は、そのような複合的なマトリックスを取り扱うことができることが望ましい。それと同時に、流体システムは、システムの信頼性及び頑強性を向上させるとともに、費用を低減するよう、相対的に複雑でないことが望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの生物学的検出システムは、分析手順をより自動化し、分析処理能力を増大できるように、試料及び／又は試薬のキャリアとしてマルチウェルプレートを使用する。生物学的検出システムは、プレート上の特定のウェルを正確に識別し、且つ／又はそれから情報を得ることが重要である。プレート又は機器構成要素の配置の狂いは、誤ったウェルへの問い合わせ（ｉｎｔｅｒｏｇａｔｉｏｎ）及び間違った結果を招くことがあり、機器の損傷を招くこともある。プレートと機器構成要素の位置合わせのための改良方法及び装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの実施の形態において、複数の異なる所定の突縁部高さのいずれか１つを有するプレートを保持する装置が開示される。装置は、２つ以上の保持突出部と、引き込み可能に装着された第１の位置決めアームとを有する第１の位置決めブロックを具備することが好ましい。第１の位置決めアームは、それに基づき定義付けされる少なくとも１つの保持突出部を有することができる。第１及び第２の位置決めブロックが好適な状態でプレートを受けるように、好ましくは２つ以上の保持突出部を有する第２の位置決めブロックを、第１の位置決めブロックに対して相対的に配置することができる。第１の位置決めアームは、プレートに付勢力を選択的に与えて、好ましくは第２の位置決めブロックの保持突出部の少なくとも１つの下でプレートを位置決めするような構成にすることができる。
【０００６】
別の実施の形態によると、予め定めたプレート配置位置にプレートを位置させるための装置が開示される。装置は、プレートをゆるく受け取り、好適な状態でプレートを受けるよう配設された第１の位置決めブロックと第２の位置決めブロックの間でプレートを移動させるように構成することができるプレートローダを備える。装置は、予め定めたのプレート配置位置に従って配置される２つ以上のプレート位置止め具を含むことが好ましい。第１の位置決めブロックは、引き込み可能に取り付けられた第１の位置決めアームを含むことができ、これは所定のプレート配置位置にプレートを位置させるために第１の付勢力をプレートに選択的に加えるような構成であることが好ましい。
【０００７】
位置決め止め具の少なくとも１つは、プレートローダ上に配置され、プレートローダの移動経路に対して垂直方向で、プレートの所定の位置を画定することができる。更に、位置決め止め具の１つはプレートローダ上に配置され、好ましくは移動経路に対して平行な方向でプレートの所定の位置を画定することができる。次に、第１の付勢力は、垂直方向の位置決め止め具対してプレートを押圧することが好ましい。第１の付勢力は、平行方向の位置決め止め具にプレートを押圧することができる摩擦による力を含むことが好ましい。一つの実施の形態の形態では、プレートローダは、プレートを支持するために少なくとも１つの水平表面を含むことができ、プレートは、少なくとも部分的に水平表面の周囲を画定し、位置決め止め具として寄与する縁を含むことが好ましい。或いは、位置決め止め具として寄与させるために、水平表面の周囲に拘束表面（ａｒｒｅｓｔｍｅｎｔ  ｓｕｒｆａｃｅ）を配置することができる。
【０００８】
別の実施の形態では、第２の位置決めブロックはさらに、引き込み可能に装着した第２の位置決めアームを備えることができ、これは、大きさが第１の付勢力より小さい第２の付勢力をプレートに加えるような構成であることが好ましい。第２の位置決めアームは、それに対して設けられた少なくとも１つの保持突出部を有することができる。さらに、第１の位置決めブロックは、それに対して設けられた少なくとも１つの保持突出部を有し、引き込み可能に装着された第３の位置決めアームを備えることができる。さらに、第１及び第２の位置決めブロック上に少なくとも１つの保持突出部を設けることができる。
【０００９】
さらなる実施の形態によると、複数の様々な所定の突縁部高さのうちいずれか１つを有するプレートを、所定のプレート配置位置に位置させ、保持することができる装置が開示される。装置は、第１及び第２の位置決めブロック、プレートローダ及び２つ以上の位置決め止め具を含むことが好ましい。２つ以上のプレート位置決め止め具は、予め定めたプレート配置位置に従って配設することが好ましい。第１の位置決めブロックは、引き込み可能に装着された第１の位置決めアームと、２つ以上の保持突出部とを備え、保持突出部の少なくとも１つを、第１の位置決めアーム上に設けるものが好ましい。第２の位置決めブロックは、２つ以上の保持突出部を含むことが好ましい。プレートローダは、プレートをゆるく受け取り、好適な状態でプレートを受けるように適切に配置された第１の位置決めブロックと第２の位置決めブロックとの間でプレートを移動させるような構成であることが好ましい。第１の位置決めアームは、プレートに第１の付勢力を選択的に与えて、第２の位置決めブロックの保持突出部の少なくとも１つの下で所定のプレート配置位置にプレートを位置させるような構成であることが好ましい。
【００１０】
本発明の別の態様によると、プレートの適切な配置を確認する装置が開示される。装置は、センサハウジング内に配設されたセンサ及び引き込み可能なレバーアームを備えることが好ましい。レバーの第１及び第２の端部に付勢力を付与するように、第１及び第２のばね部材を、センサハウジングの表面と第１レバーアームとの間に配置することが好ましい。センサを起動して、プレートが適切に位置していることを示すために、センサは、レバーアームに対して、各レバー端部が、プレートによって少なくとも所定の距離変動するように相対的に位置させることが好ましい。第１及び第２のレバー端部はまた、プレートと接触する第１及び第２レバー突起を含むことができる。
【００１１】
別の実施の形態では、装置は、好ましくは第１及び第２のレバー端部の変位を第１及び第２のレバー端部の最小値と最大値との間に規制するように配置している１つ又は複数の第１及び第２レバー端部止め具を備えることができる。
【００１２】
さらなる実施の形態では、センサハウジングは、第３及び第４のレバー端部を有する第２の引き込み可能なレバーアームを備えることが好ましい。第３及び第４のレバー端部のそれぞれに付勢力を付与するよう、第３及び第４のばね部材を、ハウジング表面と第２レバーアームとの間に配設することが好ましい。第２の引き込み可能なレバーアームは、第３及び第４レバー端部がそれぞれ、プレートによって少なくとも所定の距離まで変動して、第１レバー端部を少なくとも第１の所定距離まで変動させるように、第１アームの第１レバー端部に対して相対的に位置させる。
【００１３】
本発明の別の実施形態によると、探針をトレーニングして試薬及び／又は１つ又は複数の試料を配置し、吸引する装置が開示される。装置は、可動探針、探針を動作させる動作制御システム、及び位置合わせ機構を有する固定部材を含む。位置合わせ機構は、探針を受け取るような構成であり、第１開口区域を囲む少なくとも１つの第１開口側部を有する第１の開口部と、第２開口区域を囲む少なくとも１つの第２開口側部を有する第２の開口部とを備えることが好ましい。第１開口区域は第２開口区域より大きいことが好ましく、第１及び第２の開口部は同心円上に配設される。さらに、第１及び第２の開口部の相互の相対的配置によって、位置合わせ機構の案内表面の案内角度が画定されることが好ましい。或いは、別の実施の形態では、第２開口を、探針をぴったり受けるようなサイズにし、第１開口の下に配置して、それに案内表面によって接続することができる。
【００１４】
別の実施の形態では、装置は、探針の軸線に沿った少なくとも第１の方向、及び探針の軸線に直角の少なくとも第２の方向で、探針の動作を制御する動作制御システムを備えることができる。また位置合わせ機構は、装置の製造公差に従いサイズ決定された第１開口部と、少なくとも１つの案内角度を有する少なくとも１つの案内表面を有することができる。動作制御システムは、（ｉ）探針を第２方向で位置合わせ機構の初期推定値内へと動作させ、（ｉｉ）探針が第２方向で自由に動作できるよう、その制御を解放して、（ｉｉｉ）案内表面が探針を案内して精密に位置合わせするよう、探針を第１方向で位置合わせ機構内に動作させるよう構成できることが好ましい。
【００１５】
別の態様によると、位置合わせ機構を使用して、試薬及び／又は１つ又は複数の試料を生物学的検出装置内に配置して、吸引するように、探針をトレーニングする方法が開示される。方法は、探針の軸線に沿った少なくとも第１の方向、及び探針の軸線に直角の少なくとも第２の方向で、探針を位置合わせ機構の初期推定位置へと移動することを含むことが好ましい。次に、第２方向での探針の動作の制御が解放され、探針は、第１方向で所定の距離だけ前進し、案内表面に接触して、位置合わせ機構の実際の位置へと第２方向で案内されることが好ましい。方法は、探針を引き出すことと、第２方向での探針の動作の制御を再開することと、探針を復帰させることと、第２方向に移動した較正距離を決定することと、次に初期推定位置及び較正距離に従って位置合わせ機構の実際の位置を決定することを含むことができる。
【００１６】
別の実施の形態では、トレーニング方法は、コンピュータ化した動作制御システムを使用することが好ましく、これは探針の動作を制御するためのプロセッサ及びメモリをする。探針の動作を制御するのに適用される１連の探針トレーニング命令を、メモリに記憶できることが好ましい。探針トレーニング命令は、好ましくは探針に１つ又は複数の改良位置で１つ又は複数の改良測定を実行させるように適合させる。１組又は複数の一連の改良命令を含むことができる。改良命令は、位置合わせ機構の実際の位置及び製造公差を使用して、１つ又は複数の改良位置を決定することができ、トレーニング方法を各改良位置で反復することができる。
【００１７】
本発明のさらに別の態様によると、試薬を吸引する流体取り扱い装置が開示される。装置は、吸引室を備えた試薬マニホルド、２本以上の試薬入力ライン、気体入力ライン、試薬マニホルド密封表面、及び可動探針を含むことが好ましい。吸引室の直径は、探針の直径より大きいことが好ましく、吸引室の高さは、探針の高さとほぼ同じであることが好ましい。吸引室は、アクセスポートを有し、試薬マニホルド内に画定されることが好ましい。複数の試薬入力ラインを、ほぼ同じ高さに配置することが好ましく、気体入力ラインを、試薬入力ラインの上に配置することが好ましい。試薬入力及び気体入力ラインは、吸引室と選択的に流体連絡するような構成であることが好ましい。可動探針は、探針の先端、及び好ましくは探針密封表面を含み、探針密封表面は、探針を下げて吸引室に入れると、試薬マニホルド密封表面と密封状態で係合するような構成である。別の実施の形態では、アクセスポートを囲み、探針を下げて吸引室に入れると、端面シールを形成するよう構成されたシールを使用する。シールはＯリング、ガスケット、又はエラストマ材料でよく、探針密封表面上、又は試薬マニホルド密封表面上に配置することができる。シールは、適切な密封表面の溝の中に配置することが好ましい。
【００１８】
別の実施の形態では、各試薬ラインを吸引室と選択的に流体連絡させるために、複数の別個に制御した弁を使用することが好ましい。
【００１９】
本発明の別の態様によると、試薬の有無を検出するために試薬の屈折率を有する装置が開示される。装置は、流体取り扱いマニホルド、光源及び光検出器を備えることが好ましい。流体取り扱いマニホルドは、外部、自身内に画定された透明な光路、及び自身内に画定された流体導管を含む。流体導管の少なくとも一部は、第１及び第２平面流体境界表面を含み、これは光路と交差して、それに対して流体境界角度に配置されることが好ましい。光源は、好ましくは光を光路へと配向するよう構成され、光検出器は、光路を通して透過した光を検出するよう構成することが好ましい。流体取り扱いマニホルドは、好ましくは光路と交差する第１及び第２平面外表面を有する外部を含むような構成にすることができる。第１及び第２外表面は、ほぼ平行に配置することが好ましい。さらに、第１及び第２外表面は、光路に対してほぼ直角に配置できることが好ましい。他の実施の形態では、第１及び第２流体境界面はほぼ平行である。
【００２０】
流体取り扱いマニホルドは、空気の屈折率より大きい、さらに好ましくは試薬の屈折率より大きいか、それと等しい、さらに好ましくは１．４より大きい屈折率を有するほぼ透明な材料で構成することが好ましい。ほぼ透明な材料は、レキサン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、パースペックス、ルーサイト、アクリライト又はポリスチレンでよい。
【００２１】
１つの実施の形態によると、光源は、流体導管内に空気が存在する場合に、臨界反射角度より大きい交差角度で光を第１流体境界表面に配向するよう位置決めすることが好ましい。或いは、第１境界表面に配向された光の交差角度は、試薬が流体導管内に存在する場合に、光の約２０％未満が第１境界表面で反射することになるような角度でよい。
【００２２】
さらに別の実施の形態では、光検出器及び光源との間で制御信号を送受信するような構成であることが好ましい制御システムを使用することができる。また、制御システムは、発光信号を処理し、分析評価装置を制御するような構成にすることができる。
【００２３】
本発明の別の態様によると、改良された容積式ポンプが開示される。ポンプは、ポンプ室インタフェースライン、第１流体ライン、第２流体ライン、３方向弁及びバイパスラインを備える。３方向弁は、第１ポート、第２ポート及び共通ポートを有することが好ましく、第１ポートは第１流体ラインに連結され、第２ポートは第２流体ラインに連結されて、共通ポートはポンプインタフェースラインに連結される。さらに、３方向弁は、第１流体ライン又は第２流体ラインをポンプインタフェースラインと流体連絡させるよう動作可能であることが好ましい。バイパスラインは、第１流体ライン及び第２流体ラインと連結されることが好ましく、第１流体ライン及び第２流体ラインを選択的に連結するよう動作可能であるバイパス遮断弁を含む。１つの実施の形態では、バイパス弁は、開放時にポンプを動作させずに第１及び第２流体ラインを洗い流させることができる。第１及び第２流体ラインは、それぞれ入力ライン及び出力ラインでよい。
【００２４】
本発明の別の態様によると、改良されたポンプ室を有する容積式ポンプが開示される。ポンプ室は、ポンプピストンを受けるような構成である第１開口、ポンプが流体を吸引し、配量することができる第２開口、ポンプ室洗浄用開口、及びポンプ室洗浄用開口と密封状態で係合する掃除用栓を備えることが好ましい。掃除用栓を除去すると、ポンプを動作させずにポンプ室を洗浄することができることが好ましい。第１開口は、ポンプピストンと第１開口の間に流体シールも備えることができる。
【００２５】
１つの実施の形態では、第２開口とポンプ室掃除用開口とは、ポンプ室の反対側の端部にほぼ隔置される。別の実施の形態では、ポンプ掃除用開口は、ポンプ室の内壁に対してほぼ接線方向である流体路を提供する。さらなる実施の形態では、ポンプはピストンを備える。
【００２６】
本発明の別の態様によると、改良されたポンプ室を有する容積式ポンプが開示される。ポンプ室は、ポンプピストンを受けるような構成である第１開口、気体トラップ、堆積物トラップ、気体トラップと連結する第１流体ライン、及び堆積物トラップと連結する第２流体ラインを備えることが好ましい。第１及び第２流体ラインは、第１流体ラインを通る気体の流体抵抗が、第２流体ラインを通る液体の流体抵抗より小さくなり、第１流体ラインを通る液体の流体抵抗が、第２流体ラインを通る液体の流体抵抗より大きいか、それと等しくなるよう、相互に対してサイズ決定することが好ましい。
【００２７】
１つの実施の形態では、気体トラップは、室の上表面に沿った傾斜溝でよく、第１流体ラインが該溝の最上部分と連結するよう配置構成されることが好ましい。別の実施の形態では、堆積物トラップは室の底面に沿った傾斜溝でよく、第２流体ラインが該溝の最下部分と連結するよう配置構成されることが好ましい。さらに別の実施の形態では、第１及び第２ラインは、１本の流体インタフェースラインと直接接続することが好ましい。
（詳細な説明）
【００２８】
本発明、さらにその追加の目的、特徴及び利点は、特定の好ましい実施の形態に関する以下の詳細な説明から、さらに十分に理解される。
【００２９】
図１ａは、本発明の様々な装置、構成要素及び／又は方法を統合する、フローセルをベースにした生物学的検出システムの一つの実施形態の略図である。図示のように、生物学的検出システムの全体的動作は、コンピュータ化したシステム１０１の制御下で実行することが好ましい。試料の分析はフローセル１９２内で実行され、フローセルは、放射能、吸光度、磁性又は磁化可能な材料、光散乱、光学干渉（つまり干渉計測）、屈折率の変化、表面プラズモン共鳴及び／又はルミネセンス（例えば蛍光、化学ルミネセンス及び電気ルミネセンス）の測定に適合するように構成させることが好ましい。フローセル１９２は、好ましくは、電気化学ルミネセンス測定を実行するように構成される。適切な電気化学ルミネセンスのフローセル及びその使用方法が、米国特許第６，２００，５３１Ｂ１号で開示され、その開示全体は参照により本明細書に組み込まれる。フローセル１９２の動作は、コンピュータシステム１０１によって制御することが好ましく、コンピュータシステムはまた、フローセル１９２から分析データを受信して、データ分析を実行することができる。
【００３０】
試料キャリアの適切な搭載を容易にするための、プレートローダ並びにシステム内の１つ以上の位置から流体を吸引／分注するための、ピペッタ（好ましくは自動制御された可動ピペッタ）などの様々な自動制御システムを使用することができる。図１ａで示すプレートローダ１１０は、プレートを、第一の位置（典型的には生物学的検出システムのハウジングの外側）から第２の位置（典型的には生物学的検出システムのハウジングの内側）へ直線的に移動させる一次元方向にのみ移動自在な装置である。但し、任意に、プレートに対して垂直方向又は水平方向において更なる次元の方向に移動自在な構成とすることができる。しかし、システムはこのようなプレートローダに制限されず、試料キャリアを、搭載位置から、キャリアがシステムによる処理のための位置へと移送可能な任意のシステムを利用することができる。例えば、いくつかのポイントを中心に回転自在に旋回するアームに試料キャリアを搭載するロータリシステムを使用することができる。図１ａで示す自動式ピペッタ４０５は、３つの別個に制御可能なモータ１７５、１６６、１７７によって直交座標系の３次元方向に動作することができるが、他の座標系に基づく動作制御システムを使用してもよい（例えば１次元、２次元、極座標など）。自動制御システムの操作は、動作制御サブシステムで制御することが好ましい。図示のように、動作制御サブシステム１０２は、コンピュータ化したシステム１０１から指令を受信し、次にこれを適切な制御信号に変換し、この信号により１つ又は複数の自動制御システムを指示して、コンピュータ化したシステムの指令を実行するために必要なステップを実行するものが好ましい。
【００３１】
フローセルベースの生物学的検出システムは、気体及び液体を含むことがある試薬及び／又は試料を導入するための流体処理ステーションを備えることもできる。図１ａは、流れ制御弁４７０、試薬／気体検出器５００及び流体処理マニホルド４２５を備える流体処理ステーション４７１を示す。これらの装置は、（例えば可撓管により）流体上接続される独立した設備であってもよく、（点線で示すように）１つのシステムに統合してもよい。他の実施の形態では、流体ラインに沿った弁４７０及びセンサ５００の位置を、センサ５００が試薬瓶４７２と弁４７０の間になるように切り換える。流体処理マニホルドは、マニホルドの密封表面に配置されたＯリング４１５の使用など、表面シール構成を利用する吸引室を含むことが好ましく、表面シール構成は、マニホルドとピペッタの密封表面４１０との間の流体シールを達成するような構成である（例えばカラー、突縁部など）。図示のように、流体処理マニホルドの密封表面は、試薬入力ラインから離れて配置することが好ましい（例えば試薬ラインの吸引室入口ポイントの上など）。更に、１つ又は複数の試薬入口ポイントを、吸引室内の所定の高さに位置決させることができる。例えば図示のように、液体試薬ラインを、気体試薬ラインの下に位置させて、気体ラインの汚染を排除することができる。試薬の吸引は、選択した試薬瓶４７２から試薬を引き入れるよう、ピペッタの適切な位置及びポンプ８７０の起動と、１つ又は複数の試薬弁４７０の選択的な起動を調和させることによって制御することが好ましい。試薬検出器５００を使用して、試薬の有無（例えば１つ又は複数の試薬瓶４７２が空か否か）を決定したり、気体試薬（例えば流体を吸引する際に、それを分別するのに空気を使用する場合）の有無を決定したり、特定の試薬の吸引量などを決定／確認したりすることができる。
【００３２】
生物学的検出システムは、試料キャリア及び／又は流体処理ステーションから流体を吸引／分注するようピペッタに指示できるよう、ピペッタ及び試料キャリアを精密かつ正確に位置決めできねばならない。適切な位置決めは、位置合わせ備品を使用し及び／又は、動作制御システム１０２を適切に操作して達成することができる。そのために、図１ａで示したシステムは、プレートローダ１１０上に試料キャリア（ここでは微量定量プレートとして図示）を受け、試料キャリアに付勢力を加えて試料キャリア１１５をシステム内の所定の位置に精密に位置させるために配設される位置決めブロック１３０、１４０を有する。所定の位置は、位置止め具（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｔｏｐｓ）を使用して規定することができる。図１ａは、プレートローダの水平台座表面の外周を部分的に画定する縁として、プレートローダ上に配置された好ましい位置止め具１２０を示すが、任意の機械的止め具を使用することができる。位置決めブロック１３０、１４０は、プレートローダ１１０により試料キャリア１１５をシステム内に移動させているとき、試料キャリア１１５が精密に配置されるように、構成され配設されることが好ましい。加えて、図１ａで示すように、位置決めブロック１３０、１４０は、例えば試料キャリア上の穴あきシールからピペッタを引き出す際に経験する摩擦力などの垂直方向の力の結果、試料キャリアが外れるのを防止するためなどに、プレートを所定の位置で垂直方向に保持／規制するよう構成させることもできる。
【００３３】
生物学的検出システムは、試料キャリアが存在しているか否か、並びに適切に位置しているか否かを決定できるものが好ましい。試料キャリア１１５の存在及び／又はその適切な位置の確認は、図１ａで概略的に示した検出器２００から情報を得ることによって達成される。検出器は、それぞれが試料キャリア上の複数のポイントを感知するよう構成された、単一のセンサーと１以上のフローティングレバーアームの機械的な配置を利用するものが好ましい。試料キャリア上の複数のポイントの検出は、一般的に、検出ポイントの数が多いほど、試料キャリアが適切な所定位置にあるという信頼性のレベルが高くなる点で好ましい。さらに、最小数のセンサを使用して、試料キャリア上の複数のポイントを検出することは費用削減、複雑さ、信頼性、保守などの複数の理由から好ましい。
【００３４】
動作制御システムは、製造及び／又は組立公差を補償するように設定若しくは、較正することが好ましい。図１ａの生物学的検出システムの特に好ましい実施の形態では、流体処理マニホルドの吸引室が、動作制御システムを教育するための位置合わせ機構４５５としても働くよう特別に構成させた吸引室アクセスポートを含む（以下で詳細に検討）。
【００３５】
図１ａは、生物学的検出システム及び／又はその構成要素の全体的保守性を向上させるために設計された特定の機構も示す。具体的には、容積式ポンプ８７０を、洗浄用流体路及びプラグ１１５８を含むよう構成したポンプヘッドマニホルド８０５と伴に配置することが好ましい。洗浄経路とプラグを組み込むことにより、ポンプの室（点線で図示）を、ポンプのピストンの機能を停止時における汚染から回避させることができる。ポンプヘッドマニホルドに対するさらなる改造としては、ポンプ室の入力部と出力部を流体上連絡し、つあｍりによる故障時にシステムの手動逆流洗浄を可能にするバイパス弁９７０を設けることが好ましい。
【００３６】
図１ａで示すシステムはまた、改良したポンプ室８０６を有するポンプヘッドマニホルド８０５を示し、このポンプ室は、生物学的検出システムの通常の使用によって生じることがある残留気泡及び／又は堆積物をポンプ室８０６から排出するための、気体トラップ８１５、堆積物トラップ８２０、及び受動／事実上の弁（適切なサイズの気体及び堆積物流体の出口通路で構成され、ラベルされていない）を含む。
【００３７】
使用時には、プレートローダ１１０が試料キャリア１１５（例えば微量定量プレート）を載置し、位置決めブロック１３０及び１４０と位置決め止め具１２０を利用して試料キャリアを生物学的検出システム内に適切に位置っせる。検出器２００は、プレートが適正に位置しているかを決定する。ピペッタ４０５は、試料及び／又は試薬を吸引して、これをフローセル１９２に導入するよう、動作制御システム１０２の制御下、流体処理マニホルド４２５及び／又は試料キャリア１１５のウェル内に位置させられる（流体の運動は、ポンプ８７０によって制御され、流体処理マニホルド４２５から吸引する試薬の選択は、弁４７０及び試薬ラインが空になったらエラーメッセージを送信するよう作動するセンサ５００によって制御する）。任意選択で、ピペッタ４０５を使用して、（例えば試料をフローセル１９２に導入する前に、分析反応を実行するために）試料及び／又は試薬を恒温室で混合してもよい。恒温室は、例えば試料キャリア１１５のウェルであってもよいし追加のシステム構成要素であってもよい。
【００３８】
分析の測定は、フローセル１９２内の試料及び／又は分析反応混合物に対して実行する。コンピュータシステム１０１はデータを受信し、好ましくはデータ分析を実行する。測定が終了した後は、フローセルを洗浄、次の測定のための準備できることが好ましい。洗浄プロセスは、ピペッタ４０５及びポンプ８７０に指示して流体処理マニホルド４２５又は試料キャリア１１５から洗浄用試薬を吸引することによってフローセル１９２に洗浄用試薬を導入することを含む。
【００３９】
プレートの位置合わせ／抑制装置
生物学的試験は、往々にして多数の試料、化合物等の試験を必要とする。往々にしてこのような試験はまた、大きな処理をもって、或いは少なくとも非常に正確、精密かつ効率的で、低コストの方法で実行されることが好ましい。このような要求は、高密度微量定量プレート、さらに自動制御システム／サブシステムの使用に至ることが多い。１つのこのようなシステムは、微量定量プレートの自動化された載置／取り扱いを提供する。微量定量プレートは、様々な標準化したサイズ及びフォーマットで市販されている（例えば、微量定量プレートは、プレートの基部を形成する幾つかの異なる突縁部システムを有する）。微量定量プレートに関し承認されている特定機関、即ちｔｈｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ（ＳＢＳ）は、０．０９４８”、０．２４０２”及び０．３０００”（７．６２００ｍｍ）という３つの「標準」突縁部高さを規定している。したがって、最大の融通性及び有用性を達成し、人間の介入を最低限に抑えるために、微量定量プレートを取り扱うシステム（例えば生物学的検出システム、プレート読み取り装置、プレート洗浄装置、流体ディスペンサなど）は、複数の標準タイプの微量定量プレートを取り扱うよう適合し、構成された自動制御機器を利用することが好ましい。例えば、ＳＢＳによって規定された３つの標準的プレート高さのうち２つ、より好ましくはそれぞれに対応することが特に有利になる。
【００４０】
複数のタイプの微量定量プレートに対応することに加え、プレートホルダも、プレートの分析又は操作中に適切な位置から外れないよう、プレートを保持するような構成にすることが好ましい。一つ実施形態において、プレート処理システムは、針状プローグを使用してプレートシールに穴をあけ、密封したプレート（例えば隔膜又はプラスチック若しくは、金属箔のシールで密封されている）から又は密封したプレートへ流体を吸引し若しくは分注する。システムは、針の引き抜き中にプレートを保持設け、摩擦力でプレートが移動したり、外れたりすることを防止するプレートホルダを備えることが好ましい。
【００４１】
プレートを適切に保持することが重要である一方、プレート保持機構からの不当な干渉を受けずに、プレート処理システム内にプレートを容易かつ正確に位置させることも望まれる。プレートを位置合わせし、プレートを保持するという２つの要件は、適切に配置し、構成された装置によって実行されることが好ましい。具体的には、プレート位置決め装置は、例えば、微量定量プレートを位置合わせ及び保持装置に引き込んだ場合に、ｘ軸及びｙ軸に沿って配置された機械的な止め具に対してプレートを位置させることにより、微量定量プレートを位置決めする。したがって、好ましい実施の形態において、位置合わせ及び保持装置は、オペレータが微量定量プレートを例えば読み取り装置の載置トレイなどに不適切なに載置することに対応するが、更に微量定量プレートがプレート処理システム（例えば生物学的検出システム、プレート読み取り装置、プレート洗浄装置、流体ディスペンサなど）によって取り扱われるために精密に位置させられることを保証する。本発明のプレート保持装置は、プレートの試料に対し直接計測を実施するプレート読み取り装置（例えばプレート照度計、蛍光光度計、吸光度読み取り装置など）に適切しており、更にフローセルなど、別個の構成要素での分析のためにプレートのウェルから試料を吸引するプレート読み取り装置にも適している。
【００４２】
特に好ましい実施の形態によると、１つ又は複数の自動制御システム／サブシステムを使用するよう適合させ、構成させたプレート処理システム、例えば自動化したプレートローダは、単純な位置合わせ及び保持装置を含む。単純な装置は、システムの電子機器を可能な限り単純なままにするよう、プレートの位置合わせ及び保持を達成するために機械的手段を使用することが好ましい。図１ｂ（斜視図）及び図１ｃ（模式化した断面図）は、プレート処理システムが自動化したプレート載置機構と共に作動する一の好しい実施の形態を示す。以下の検討では、他に指示していない限り、プレートローダ１１０はベースプレート１０５上をｙ軸に沿って動作する。
【００４３】
一の実施の形態によれば、プレート処理システム内にあるプレートを位置合わせし、保持する単純な機械的装置は、自動化したプレートローダ１１０を使用して微量定量プレート１１５を読み取り装置内に載置できるよう、相互に対向して位置され且つ隔置された２つの位置決めブロック１４０、１３０を使用することが好ましい。位置決めブロック１４０、１３０は、プレートの短辺又は長辺を受ける／係合するよう配置させ、構成させることができる。本明細書の関連した図は、プレートの短辺を受ける位置決めブロックを図示しているが、同様の議論は、プレートの長辺を受ける／係合する他の構成にもあてはまる。
【００４４】
前記で検討したように、好ましい生物学的検出システムは、複数の標準サイズの微量定量プレートを処理することができる。一の好ましい実施の形態において、位置決めブロック１４０、１３０は、自動化された搭載機構１１０でプレート１１５を読み取り装置内で位置させる際に、プレート１１５に付勢力を付与するように動作可能なアーム１４２、１４４を含む。付勢力は、例えば機械的ばね（例えば圧縮ばね、ばねコイル、薄板ばね、ワッシャばね、板ばねなど）、油圧ばね、空気圧ばね、弾性材料などの従来のばねをアームに付加したばねによって付与される。アームによって付与される付勢力は、読み取り装置内にプレートを正確に位置させるのに十分であることが好ましい。このような位置決めは、例えばｘ軸及びｙ軸の両方に沿って機械的止め具を設けることによって達成することができる。したがって、プレートは、読み取り装置内の所定の位置に正確かつ反復的に位置させられる。というのは、プレートが、アームによって付与される付勢力の影響下で移動し、最終的にはプレート位置止め具に当たって停止するからである。アーム１４２及び１４４などの位置決めアームは、プレートが所定の位置へと移動した時に、アームとプレートとの係合が増大し、且つ製造公差を見込めるように、面取り又は湾曲したプレート接触表面を有することが好ましい。
【００４５】
図１ｉは、位置決めブロック１３０及び１４０の特定の好ましい実施の形態の詳細な上面図を示す。ブロック１９５は、面取りしたプレート接触表面１９７を有する位置決めアーム１９６を備える。アームは、アーム１９６とブロックハウジング１９９の間に配置された圧縮ばね１９８を利用することによって付勢力を付与するように構成される。
【００４６】
１つの実施の形態によると、位置決めブロック１４０は、２本の位置決めアーム１４２、１４４を含み、対向するブロック１３０が１本の位置決めアーム１３２を含む。位置決めブロックの一方を優勢ブロックとして構成し、他方を従属ブロックとして構成する。例えば、より大きな付勢力を付与するアームを有する位置決めブロックが優勢ブロックとなり、より小さな付勢力を付与するアームを有する位置決めブロックが従属ブロックとなる。したがって一の実施の形態では、優勢位置決めブロック１４０は、微量定量プレート１１５をシステムに引き込む際、これには、、微量定量プレート１１５に従属位置決めブロック１３０の従属アーム１３２より大きな付勢力を付与するような構成にされている優勢アーム１４２、１４４を有し、例えばブロック１４０内のより強いばねと、対向するブロック１３０内のより弱いばねを使用する。
【００４７】
したがって、プレート１１５をプレートローダ１１０によってプレート処理システムに引き入れている時、より強力なアームによりプレートに付与されるより大きな力が、強力でない方のアーム１３２と協働して、ｘ軸の止め具にあたって休停止するまでプレートに付勢力を付与したり、ｘ軸方向にプレートをスライドさせる。本発明の別の態様によれば、微量定量プレートの側部に協働して作用する付勢付与アーム１４２、１４４及び１３２によって生成される抵抗力は、プレートがｙ軸の止め具に当たって停止するまで、微量定量プレートに付勢力を付与したりこれをスライドさせる。したがって、プレートは、所定の停止位置／場所に従って読み取り装置内で精密に位置させることができる。例えば、止め具をプレートローダ自体（例えば図１ａに示すプレート止め具１２０であり、それは、好ましくはプレートローダ１１０上の少なくとも部分的な縁によって提供される）に物理的に配置すると、プレートローダの一貫した位置での停止工程により、ｘ軸とｙ軸の両方でプレートを精密に位置させることができる。
【００４８】
また、位置決めアームの垂直方向の配置は、異なる標準的サイズのプレートに従って選択され、図１ｅから図１ｇで示すようなシステムによって処理できる。
【００４９】
プレート保持機構は、上垂直方向の力によってプレートが外れるのを防止するものが好ましい。位置決めアームの配置及び構成が、垂直方向（ｚ軸）に沿ったプレートの保持／規制のために働くものが有利である。例えば、１つの好ましい実施の形態に従って、図１ｄは、ウェルを覆うシールを通ってブローブが後退する際、フローズの引き続き力を受けながら、プレートを位置合わせした位置に保持することができるプレート位置合わせ及び保持装置を示す。
【００５０】
ｚ軸の位置決め／保持は、プレート位置決めアームを適切に配置し、構成することによって達成される。プレートローダ１１０でプレート１１５をシステムに引き込んだ時、突縁部が１本又は複数のアームの少なくとも最初の端部と係合し、それを越えて前進すると、位置決めアーム１４２及び１４４が後退するように適合し、構成されるているもが好ましい（例えば、プレートが前進するにつれ、アームとの係合が増大するように、プレートが、アームの面取り表面又は湾曲表面に沿ってスライドする）。したがって、プレートの突縁部と接触していないアームは、システムに引き込まれるときに後退しないが、代わりにｚ軸方向の機械的な止め具を提供する突出表面として寄与する。また、突縁部と接触する最も上のアームは、ｘ軸方向のに沿って機械的止め具を提供するための突出部を提供する階段状表面を有することができる。一例として、図１ｃで示すような位置決めアーム１４４、１４２及び１３２は、ｚ方向の機械的止め具を提供する階段状表面を有する（例えばアーム１４４の階段によって提供される図１ｃの突出表面１４９を参照）。したがって、プレートの突縁部は、位置決めアーム又は位置決めアーム突出部の下に位置させる、つまり停止されることが好ましく、これらによってプレートがｚ方向に動作しないよう固定される。前記で検討したように、複数の突縁部の高さに対応するために、位置決めブロックは、複数の引き込み可能な位置決めアーム、例えば１４２、１４４及び１３２を含むことが好ましい。
【００５１】
また、図１ｈで示す別の好ましい実施の形態によると、位置決めブロックは、複数の階段又は突出部を有する１本の位置決めアームを使用するように適応し、構成することができる。このようなアプローチは、従属ブロック上のアームの数を減少させるように、従属ブロックとの組み合わせて使用することが、最も有利である。（つまり、多段アームの各突出部を使用して、異なる突縁部高さに対する垂直方向の止め部を提供することができる）。
【００５２】
最も好ましい実施の形態によると、位置決めブロック１３０、１４０の一部は、ｚ軸に沿って止め具を提供して、最も高い突縁に対する保持突出部１３１、１４１として働くよう適応し、構成することができる。このような好ましい実施の形態により、位置決めブロック１３０、１４０の構成を単純化、即ち位置決めアームの数をより少なくすることができるので有利である。というのは、位置決めアームは、標準化したプレートの低い方の突縁部システムしか保持しなくてよいからである。例えば、３つの異なる微量定量プレートを処理するよう構成された好ましいシステムでは、位置決めアームは、中間及び低い高さの突縁部を（ｚ方向に）保持するだけでよい。例えば、３つの異なるプレートの突縁の高さに対応しなければならない場合、位置決めブロック１３０は、短い突縁のプレート上をスライドし、位置決めアームの階段を通して中間の突縁部プレートを捕捉して、完全に道を外れて、高い突縁部プレートを位置決めブロックの固定した止め具１３１によって垂直方向に拘束できるように配置され、構成された、階段を有する１本の位置決めアームを備えることができる。
【００５３】
図１ｃは、優勢位置決めブロック１４０が２本の独立した個々に作動可能な位置決めアーム１４２及び１４４を備える一の実施形態を示す。上部アーム１４２は、最も高い突縁を有する標準プレートと係合すると後退し、底部アーム１４４は、全ての高さの標準プレートと係合すると後退する。作動時には、プレートローダ１１０はプレート１１５を２つの位置決めブロック１４０と１３０の間に引き込むことが好ましい。適切な位置決めアームが移動中のプレートと係合すると、位置決めアームに作用する大きな付勢力を付与する手段と小さな付勢力を付与する手段が協働して、プレートを読み取り装置内の予定／所定の位置へと案内する。即ち、プレートは、読み取り装置のｘ軸とｙ軸の両方に沿って設けた止め具に当たって停止する。それに応じて、プレートは、図１ｃの位置決めブロック１４０及び１３０の対応するｚ軸止め具によって、ｚ軸に沿って適切に位置決めされるか、持ち上がらないよう抑制される。即ち、プレートは、プレート１１５の突縁部の上に突出する位置決めブロックの固定止め具及び／又は対応する位置決めアームによって、ｚ軸に沿って適切に位置させる。
【００５４】
図１ｄは、上述した好ましいｚ位置決め／保持装置／方法を使用した一の実施の形態の操作を示す（例示を単純にするため、プレート及び１つの位置決めブロックの一部のみ図示する）。作動時において、探針１５０の下向きの動作で探針１５０をウェル１５２に入れる場合には、シール１５５を有するプレート１５５に探針１５０で穴をあけることが好ましい。特に好ましい実施の形態において、突出している突縁部１４２、１４４、１４１とプレート１１５の突縁部１６０との間にギャップが存在する。このようなギャップは、規定された製造プロセスの結果としてプレートに通常存在するような成形のばらつき（例えばＳＢＳプレートの規格によって規定された製造公差）に対応すると有利である。図１ｄで示すように、シール１５５に穴をあけてアクセスしたウェル１５２から探針１５０を引き抜くと、探針１５０はシールと自身の間に生成するような摩擦力（シール１５６の隆起した縁によって示す）のためにプレート１１５を持ち上げる傾向がある。この好ましい実施の形態では、プレート突縁部１６０が、プレート位置決めアーム１４２、１４４又は位置決めブロックの対応する縁と接触するのでプレート１１５が位置決め装置の外に出ることが防止される。
【００５５】
好ましい装置及び方法を使用して、複数のプレートのサイズに同様に対応することができる。図１ｅから図１ｇは、位置決めブロックが３つの異なるＳＢＳ仕様に従い製造された微量定量プレートを受けるよう適応し、構成された一の実施の形態を示す。図１ｅは、プレートホルダ内のＳＢＳ「短突縁」プレートを示す。図示のように、上記の検討に従い、プレート１１５の短い突縁１６０は、下部位置決めアーム１４４の突縁部によって垂直方向に捕捉されることが好ましい。この例では、少なくとも下部位置決めアーム１４２が、水平方向の圧力、即ちｘ軸の付勢力をプレート１１５に加えて、プレートを読み取り装置内で適切に位置させることが好ましい（図示のように、位置決めアーム１４２、１４４は両方ともｘ軸方向の付勢力を付与する）。「短い突縁」のプレートの突縁部は、完全に従属ブロック１３０のアーム１３２の下にあるためアーム１３２の底部が、ｚ方向にプレートを抑制する突出部表面を提供する。図１ｆは、プレートホルダ内にあるＳＢＳ「中間の突縁」のプレートを示す。この場合、プレート１１５は、上部アーム１４２によって垂直方向に捕捉され、上部アーム１４２と下部アーム１４４との両方が水平方向の圧力を付与することができる。「中間の突縁」のプレートにおける突縁部は、従属ブロック１３０のアーム１３２と係合し、アームのプレート接触表面にある階段によって提供された突出部により、ｚ方向に拘束される。図１ｇは、プレートホルダ内にあるＳＢＳの「高い突縁」のプレート１１５を示す。ここでは、プレート１１５が位置決めブロック１４０の固定止め具１４１と位置決めブロック１３０の固定止め具１３１によって垂直方向に捕捉され、下部及び上部位置決めアーム１４２、１４４の両方が水平方向の圧力を付与することが分かる。
【００５６】
プレート検出／位置合わせセンサ
試料及び／又は試薬を担持する容器（本明細書ではサンプル「キャリア」と呼ぶ）を取り扱ったり、操作する分析システムは、プレートがシステム内に適切に設置されたか否かを決定することができる。不適切に挿入すると、試料区画（例えば多ウェルプレートのウェル）の誤認、誤った結果及び／又は計器不良につながることがある。したがって、キャリアの適正な挿入を保証することは、最も重要なことである。多ウェルプレートを取り扱ったり、操作する分析システム（例えばプレート読み取り装置、プレート洗浄装置、流体配量システム、プレート移動装置など）内で、多ウェルプレートを適正に配置することは、システムがプレートの適正なウェルを検査することを保証するために特に重要である。特定の好ましい生物学的検出システムでは、多ウェルプレートなどのサンプルキャリアを受け取り、保持し、及び／又は位置合わせするため、並びに処理するためにキャリアを読み取り装置に引き込むために、可動なプレートローダを使用する。好ましい実施の形態によると、静止検出手段を使用することにより、信頼性の向上が可能になる。例えば、検出手段を、動作する部品ではなく静止部品に配置する。静止検出手段は、これを使用すると、好ましくは歴史的に信頼性が低く、疲労などに伴う機械的故障などの故障を生じ易い可動電気接続部を必要としなくなるという点で有利である。
【００５７】
キャリアが適切に位置しているか否かの決定は、キャリア上の複数のポイントの位置、例えば多ウェルプレートの縁上の２つのポイントを検出することを含むことが好ましい。１つのポイントの位置を検出することは、（例えば適正な移動や揺れを明らかにして）キャリアの位置を明瞭に決定するには十分でない。一例として、垂直軸を中心とするプレートの望ましくなな小さい回転は、１つのポイントの測定では検出されないことがある。多ポイント測定は通常、キャリアの収容部の周囲に位置させた複数の位置センサを使用して達成する。この規定は、通常、キャリアの適切な位置を検証するために、例えば各センサから信号を得、それらの信号を考察／吟味することを必要とし、例えば、各センサを作動させたとき、キャリアは適切に位置決めされている。さらに、複数のセンサを使用する正確な位置の検地には、通常、各センサを正確に位置させる必要がある。センサの特に精密な位置決めが必要な場合は、センサの個別の調節が必要になることがある。
【００５８】
したがって、適切に適応／構成した１つのセンサを使用して、複数の位置を検出することが好ましい。例えば１つのセンサを使用すると、１つのセンサしか正確に位置決めする必要がないが、複数の位置を検出するために複数のセンサを使用すると、複数のセンサをそれぞれ正確に位置決めすることが必要になるので、センサを１つにすると、費用が軽減されて、単純になる。
【００５９】
したがって、キャリア上の複数ポイントの検出は、感知すべきポイント数より少ないセンサを使用して実行することが好ましい。図２ａから図２ｄは、キャリア上の複数のポイントを１つのセンサで検出するために、１つ又は複数のフローティングレバーを使用することができる好ましい実施の形態を示す。１つ又は複数のフローティングレバーは、センサを作動するために、１つ又は複数のレバー上の複数の起動ポイントを起動しなければならないよう設計する。好ましい実施の形態によると、１つの（又は複数の）レバーの機械的構成及び／又は連結は、１本の線、１つの面、又は複数の線又は面上にある複数のポイントを検出するよう構成され、配置する。
【００６０】
図２ａは、試料キャリアの適正な位置合わせを決定するために２つの接触ポイントを使用する一の好ましい実施の形態を示す。この実施の形態は、２つのレバー端部２１６及び２１７を有するフローティングレバー２１５と、好ましくはレバー端部２１６と２１７の間に配置されたレバー２１５上の検地ポイント２１９の位置を検出するように位置するセンサ２１０とを備える。レバー２１５は、適切な幾何学的構成及び機械的配置／連結により、フローティングレバーになるよう適応され、構成される。即ち、レバーの各端部は、対向する端部に対してと相対的に旋回できることが好ましい。一の実施の形態によると、センサは、レバーの両端が所定の位置に接触／係合し、移動／作動して、センサを作動させる必要となるよう位置決めされる。この所定の位置は、システム内の適正な配置を示すか、それと一致し、センサの作動を生じるように配置することが好ましい。
【００６１】
特に好ましい実施の形態では、キャリアの適切な配置／位置決め／設置の誤った表示は、適切に配置した回転止め具２２０を設けることによって実質的に解消若しくは、軽減することができる。適切に配置した回転止め具２２０を含めると、センサの不適切な、若しくは時期尚早の作動を生じさせる一方のレバー端部に起こり得る過剰な回転／作動が防止される。即ち、一方の端部のみが作動しても、両端の作動が不十分であっても、センサが作動しないことが好ましい。止め具２２０は、レバー２１５を所定の位置に保持する作用もする。図２ａで示すように、止め具２２０は、レバーの側部に配置された物理的障壁となり得る（例えば、レバーのセンサ側にある各レバー端部に隣接する１つの止め具及び／又はレバーのプレート側にある各レバー端部に隣接する１つの止め具）。他の実施の形態では、レバーに切り込んだ溝、好ましくは各レバー端部上の１つの溝を使用するピン／溝構造による回転止め具を提供する。固定したピンが、フローティングレバーの溝内でスライドし、溝の範囲がレバーの動作限界を画定する。
【００６２】
図２ｂは、一方のレバー端部２１６のみが接触して、動作する作動状態を示す。したがって、フローティングレバー２１５及びセンサ２１０を適切に配置し、構成すると、一方のレバー端部のみが接触している状態によってセンサ２１０が起動する状態になることが防止される。即ち検地ポイント２１９は、センサ２１０を起動するのに必要な距離移動／しない。したがって、プレート上の１つのポイントが適切に配置されたとしても、この状態からは、キャリアが適切に位置していることは検証されない。図２ｃは、両方のレバー端部２１６と２１７が接触し動作している別の作動状態を示す。この状態では、検地ポイント２１９がセンサ２１０を起動するのに十分な距離だけ移動する。ここでは、このような状態により、キャリアがシステム内に適切に配置／位置していることが検証される。レバー２１５の両端２１６、２１７が個々の所定の位置へと移動すると、センサ２１０が起動されるからである。即ち、適切な位置決めのために調査されるキャリア上の２つのポイントが、適切な位置決め／配置のために予め定めた位置にある。
【００６３】
図２ａから図２ｄは、レバー状の突起（即ちキャリアと接触するレバーの各端部にある指状部、突起部又は延長部、例えばレバー突起２１６ａ及び２１７ａ）を有するフローティングレバーを示すが、これらの突起は、必ずしもレバーの一部である必要がない。特に、フローティングレバーは、レバー突起を含まず、代わりにキャリア自体が、レバーと接触するために、適切に配置され、サイズ決定された突起、例えば指状部、突起部、延長部などをそれ自体に含むよう改変することができる。または、突起が含まれず、レバーが、キャリアの表面と整合し、キャリアとの多ポイント接触を提供する表面を提供するものがある。
【００６４】
フローティングレバー２１５は、センサ２１０の不適切な作動を防止するために、レバー２１５に十分な付勢力を付与するばね２３０を、ハウジング２０５内に設けることができる。付勢力を付与するばねは、１つ又は複数の圧縮ばねを、好ましくは図２ａから図２ｄで示すようにハウジングとレバー２１５との間に配置して提供することができる。または、レバー２１５を起動しない位置へ戻すことができる任意の付勢力付与手段を使用してもよい。付勢力付与手段は、例えば機械的ばね（圧縮ばね、薄板ばね、捻りばね、ばねコイル、ワッシャばね、板ばねなど）、油圧ばね、空気圧ばね、弾性材料などの従来のばねによって提供することができる。付勢力の付与は、電磁アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータなどの機械的アクチュエータで提供してもよい。センサは、レバー２１５の位置を検出する従来のセンサでよく、例えば光学センサ（例えば光電センサ）、磁気センサ（例えばホール効果センサ）又は容量センサなどの非接触センサ、又は機械的スイッチなどの接触センサである。特に好ましいセンサは、リミットスイッチである。適切なスイッチは、単極、双投スイッチ、単極及び単投スイッチを含む。センサは、任意選択でセンサの位置調節を可能にするように変動／調節自在に装着することができる。
【００６５】
上記で既に検討したように、レバー２１５は、レバーアーム２１５が落下若しくは過剰に回転するのを防止するため、機械的止め具２２０によって保持／抑制することが好ましい。機械的止め具２２０は、レバー端部の最小値（例えばキャリアがない場合に付勢力によって決定されるようなレバー端部の通常の位置）及び／又はレバー端部の最大値（例えば適切に位置決めされたキャリアが存在する場合に、予想される最大変動位置と等しいか、それより大きい移動）の間にレバー端部２１６及び２１７の移動を制限するよう配置することが好ましい。本発明の一の実施の形態では、１つ又は複数の機械的止め具２２０を省略し、代わりに機械的止め具をハウジング２０５によって提供する。
【００６６】
さらに別の好ましい実施の形態では、複数レバーの構成を適用することができる。図２ｄで示すような一の実施の形態では、レバー３４０が２つの突起３４１及び３４２を有し、この２つのレバー突起３４１、３４２は、基本的に上記で検討したように機能するが、その起動のみでは、センサ３１０を直接作動させることができない。突起３４１及び３４２は、レバー３１５の突起３１６を適正な位置、つまり突起３１６の所定の位置へと移動させるように、一緒になって作用し若しくは、起動しなければならない。レバー３１５の突起３１７はまた、突起３１６と協働して、センサを発動させるために、適正な位置、つまり所定の位置まで移動／作動しなければならない。したがって、図３で示す好ましい構成では、センサ３１０を発動するために、突起３４１、３４２及び３１７に対応する３つのポイントが全て同時に接触し、所定の「発動」位置へと動作、即ち作動しなければならない。このような好ましい実施の形態では、組み合わせが３つのレバー端部３４１、３４２及び３１７全部より少ないと、センサ３１０を発動しない。このようなレバーのカスケードは、所望の数の接触ポイントを含むように拡張することができる。センサがあるような、キャリア上のでさらに多くの追加ポイントを調べるという追加の利点を有することに加えて、複数レバーシステムのさらなる利点は、接触ポイントが同一平面上にある必要がないことである。例えば、レバー３１７は、ハウジングの外へ突起３４１及び３４２とは異なる程度突出してよい。突起３１７は、突起３４１及び３４２から垂直方向（図３に図示されていない次元、つまりその面に出入りする次元）にずらして位置させてもよい。
【００６７】
したがって、適切に配置し、構成したフローティングレバー、又は複数のフローティングレバーを使用することで、キャリアの位置検証に必要なセンサの数を減少し、正確かつ精密な作動を保証するために検出システムに必要な調節の程度及び数を減少し、適正なキャリアの位置を検証するために処理しなければならないセンサ信号の数を減少し得ることは明白である。
【００６８】
動作制御トレーニング／調整
流体ベースの生物学的検出システムは、微量定量プレート、カートリッジ／カセット、試験管、真空容器などの試料キャリアなどから試料及び試薬を吸引又は分注するために、流体用探針（ピペッタ、注射針など）を用いることができる。自動制御システムを使用して探針の動作及び位置を制御するシステムでは、適正な材料を適正な試料キャリア及び／又は試料キャリアのウェルから吸引したり、それらに分注することが保証されるように、探針の位置を正確かつ精密に制御することが重要である。
【００６９】
例えば、図１ａは、微量定量プレート１１５及び／又は流体処理マニホルド４２５から試料及び試薬を吸引する探針１５０を含むフローセルベースの分析システムを示す。探針１５０は、探針をプレートに対して直角の方向で動作させるｚ軸アクチュエータ１７７と探針をプレートに平行な１つ又は複数の進路に沿って探針を動作させる１つ又は複数のアクチュエータとを制御する動作制御システム、使用して動作させる。これらの進路は、任意の形態のものでよいが、好ましくは直線状又は放射状である。図１ａは、探針をプレートに平行な進路に沿って動作させる２つの直線アクチュエータである、ｘ軸アクチュエータ１７６及びｙ軸アクチュエータ１７５を示す。直線アクチュエータは、直流モータ又はステッピングモータなどのモータによって駆動されることが好ましく、より好ましくはモータ駆動のボールねじ、アクメねじ又はベルト駆動アセンブリに基づき、最も好ましくはステッパモータで駆動する。任意選択で、動作制御システムは１つ又は複数のセンサ（例えば位置センサ、接触センサ、光学エンコーダなどのエンコーダ、圧力センサ、リミットスイッチなど）を含んでよく、これは１つ又は複数の自由度に沿って探針の位置を報告するか、探針が規定の位置に当たるか、１つ又は複数の自由度に沿って移動限界に到達すると、これを検出する。
【００７０】
動作制御システムは、探針が適正な位置から流体を吸引できることを保証するために、十分に正確かつ精密に探針１５０の位置を制御可能でなければならない。位置の誤差は、試料の誤認を生じたり、探針の損傷を引き起こす。製造公差は、製造したままの状態でシステムが必要な正確さで探針を位置決めできることを保証するほど十分に精密でなくてよい。したがって、組立中に発生するような寸法のばらつきを補償するよう、動作制御システムの較正が必要となることがある。
【００７１】
好ましい実施の形態において、動作制御システム（ＭＣＳ）は、流体用探針などの特定の構成要素の動作を、ホームポジションなどの起点を基準とするような方法で操作される（明確さを期して、流体用探針を残りの検討全体で使用するが、試料送出キャリア、センサなどの幾つかの他の構成要素のいずれかを動作させるために、ＭＣＳを使用できることを理解されたい）。ホームポジションは、ＭＣＳを構成するモータに、さらなる移動が不可能になるまで、つまりモータが「帰宅」する（ｉｓ“ｈｏｍｅｄ”）まで所与の方向に移動するように指示することによって決定することが好ましい。ホームポジションを移動限界に定めることにより、ホームセンサに到達するためにどの方向に進行すべきかについて、不明瞭な点がなくなる。動作制御システムの移動の終点又はホーム位置は、例えばｉ）動作制御システムにおける相対的動作を監視できるようにし、探針が移動終点まで到達して動作を停止した時、信号を送信することができる光学エンコーダなどの位置センサと連結される移動終点にある機械的止め具、ｉｉ）動作制御システムが特定の方向又は自由度に従って移動限界に到達した時発動されるリミットスイッチ、ｉｉｉ）例えば強固な止め具に到達した時の、モータ電流の増加を測定することなどにより、モータが動作に対する抵抗の増加を経験した時に信号を送信する、モータ制御装置内にあるフィードバックシステムと連結される機械的止め具、及びｉｖ）１つ又は複数の軸方向での移動終点にある機械的止め具まで動作制御システムを駆動して、移動終点で駆動モータが停止できるようにすることによって、決定することができる。
【００７２】
ホームポジションをＭＣＳの位置の基準にすることにより、例えばホームポジションからシステム内の１つ又は複数の関連した機構までの距離を確認／決定してＭＣＳを教育することで、ＭＣＳの較正を達成できることが好ましい。本明細書で使用する関連した機構という用語は、ＭＣＳが探針を移動できねばならない位置、例えば生物学的検出システム内で試料、試薬、共反応物質などを取得する位置、又は損傷せずに探針を提供又は輸送できる位置を指す。特に好ましい実施の形態では、適切に設計した機械的構成、及び改良アルゴリズムを利用する作動方法を用いる教育又は配置技術を使用する。
【００７３】
好ましい実施の形態によると、適切な機械的構成は、既知の部品及びアセンブリの公差に従ってサイズ決定し、構成した位置合わせ機構を含む。システムの１つ又は複数の他の関連した機構に対する位置合わせ機構の位置は、高い精密さまで知られることが好ましい。図３ａ−１、図３ａ−２、・・・図３ａ−１０は、位置合わせ機構の幾つかの好ましい幾何学的形状の上面図及び断面図を示す。位置合わせ機構３５０（３５０ａ〜ｄ）は、好ましくは探針位置の既知の公差を見越して十分に大きさに作成された第１開口部３５２（３５２ａ〜ｄ）を有し、更に接触表面／案内表面を形成して、好ましくは第１開口部から探針を精密に受ける大きさに形成された第２開口部３５６（３５６ａ〜ｄ）まで延在する１つ又は複数のテーパ状壁３５４（３５４ａ〜ｄ）、例えば逆円錐台形、逆転した三角錐台形なども有することが好ましい。第２開口のサイズは、十分に小さく、探針がシステムの必要な関連機構へ正確に移動できるように、十分な正確さで（最も好ましくはホームポジションを基準にして）探針の位置を定義するものが好ましい。任意選択で、位置合わせ機構は、位置合わせ機構を通して探針の最大移動距離を画定する垂直方向の止め具（位置合わせ機構３５０（３５０ａ〜ｄ）の表面３５８（３５８ａ〜ｄ）などの上部表面又は表面３５９（３５９ａ〜ｄ）などの底面によって定義することが好ましい）も含む（例えば、止め具は、探針の先端と接触する位置合わせ機構の底部を画定する表面、又はカラー又は探針の長さに沿った他の棚と接触する位置合わせ機構の頂部表面でよい）。垂直方向の止め具を使用して、（例えば、好ましくは探針と結合されたリミットスイッチ、近接センサ、接触センサ又は好ましくは圧力センサなどの、探針が垂直方向の止め具に衝突すると、それを指示するセンサを使用することによって）探針の垂直方向の位置を画定することができる。
【００７４】
好ましい実施の形態によると、位置合わせ機構のテーパ状の壁は、探針がＭＣＳの制御下で、ある角度で位置合わせ機構の壁に衝突することによって基準／位置合わせ機構に入るようにテーパ状にされる。この角度は、ＭＣＳによってｚ軸にて加えられる力が、この個々の方向に探針を移動するのに十分に大きなｘ方向及びｙ方向成分の力へと分解され、その一方ＭＣＳによってｚ軸方向に加える力が、ＭＣＳを停止させるか、さもなければその移動を制限するほど大きくないように選択される（図３ｂ参照）。好ましい壁の角度は垂直方向に対して１０〜６０度、より好ましくは３０〜５０度である。プレートの面における運動を制御する（１つ又は複数の）アクチュエータは、探針がこの面に沿って自由に移動できるよう、この位置合わせ手順の間、オフにする、及び／又は開放とすると有利である。角度は、テーパ状壁の高さ（例えばｚ方向の距離）が、（上述したような）力の適切な平衡を達成するのに必要な最小値に近づくように選択して、位置合わせ機構の深さを不必要に大きくしないようにすることが、最も好ましい。
【００７５】
図３ｃ−１、図３ｃ−２、図３ｃ−３及び図３ｃ−４は、ＭＣＳを自動的に較正することができる好ましいプロセスを示す（図は、ｘ−ｙ面に沿った１つの次元のみの位置合わせを示すが、同様の理論により２つの次元も含むよう拡張することができる）。ＭＣＳは、探針３７１（好ましくは丸まった探針端部３７６を有する）を制御し、これを位置合わせ機構３７４の中心３７２の初期推定位置／予想位置へと導く。部品間で蓄積した公差、及び組立のばらつきにより、中心３７２の位置の初期推定には誤差３７５がある。縁部３７８によって画定される位置合わせ機構３７４の第１開口部は、製造公差及び探針端部３７６の寸法に従って大きさが決められる。その結果、誤差３７５が製造公差によって予測される最大値を有する場合でも探針は、開口部内へと導かれる。
【００７６】
第１位置合わせ手順では、探針は、ｚ方向に動作しながら、（例えばｘ−ｙ面のアクチュエータを解放及び／又は電源オフにすることによって）水平方向に自由に動作することができる。解放は、クラッチなどの解除など、機械的な結合解除ステップを含むことができる。探針３７１は、表面３７３に沿って水平方向にスライドし、誤差３７５よりはるかに小さい位置の不確実性３７７を有する位置（図３ｃ−２で図示）で静止する。任意選択で、探針３７１は、位置合わせ機構３７４の底部３８０などの垂直方向止め具に接触するまで移動する。図３ｃ−２で示すような探針３７１の位置は、エンコーダなどの位置センサを使用して、ホームポジションに対して測定することができる。または、探針は、図３ｃ−２に示した位置からホームポジションまで導かれ、（例えばエンコーダのインクリメント、モータの回転数、ステッパモータのステップ数などを計数することによって）移動距離が測定されてホームポジションに対する位置合わせ機構の位置を決定することができる。
【００７７】
探針３７１の位置は、反復的な精緻手順によって、さらに正確に定めることができる。図３ｃ−２は、探針３７１が、縁３７９によって画定される第２開口部の一の縁部に沿った位置までスライドし、位置の不確実さ３７７を有することを示す。任意選択で、探針を上昇させて位置合わせ機構の反対側まで移動させ、探針を第２開口の対向する縁部に位置させるよう、第２位置合わせ手順を実行する（図３ｃ−３で図示）。探針の位置を決定し、位置合わせ機構の中心の位置を、２つの縁部の位置の平均として計算する（図３ｃ−４）。または、反復的手順は、複数の位置合わせ機構において縁を位置を定めることを含ませることができる。
【００７８】
第１の位置合わせ手順の間に、探針は、側壁に接触せずに第２開口部を通過することができる。任意選択で、この第１の位置合わせ手順の後に、ｉ）探針を上昇させて、位置合わせ機構のテーパ状壁より上にあることを保証するのに十分な距離だけ、移動させ、ｉｉ）第２の開口の一の縁部の位置を決めるために、第２の位置合わせ手順を実行し、ｉｉｉ）探針を上昇させて、位置合わせ機構における反対側のテーパ状壁の上にあることを保証するのに十分な距離だけ移動させ、ｉｖ）第２の開口部の対向する縁部の位置を決めるため、第３位置合わせ手順を実行する。
【００７９】
位置合わせ機構の縁部の位置を決定し、認定するための方法は、動作制御システムに使用する機器の性質によって変動する。図３ｄ−１、図３ｄ−２及び図３ｄ−３は、特定の代替方法を示す。最も単純な場合、動作制御システムは、探針３８２の位置を監視するエンコーダなどの位置センサを含む。図３ｄ−３（上）は、位置合わせ手順（つまり水平アクチュエータを解放した状態で、探針を下げて位置合わせ機構３８４に入れる）の間に初期探針位置の関数として位置センサによって検出される水平動作の大きさを示す。探針がテーパ状壁に当たる場合（例えば領域３８６又は３８８にある探針）、壁に沿った水平方向の移動は、エンコーダ位置の変化として登録される。移動の方向は、第２開口部のどの縁に探針が位置しているかを示し（例えば領域３８６及び３８８にある探針は、対向する方向に移動する）、エンコーダの最終値は、縁部の位置を示す。探針がテーパ状壁に接触しない場合（例えば、第２開口部によって画定される領域内に位置する領域３８７にある探針）、探針は手順の間に水平方向に移動しない。次に、探針は上昇し、確実にテーパ状壁に当たるよう、位置合わせ機構のわずかな幅だけ移動することができる。探針が位置合わせ機構から完全にはずれると（探針が領域３８５又は３８９にある）、水平方向の変動もなく、この誤った状態は、垂直変動の差異によりセンタリングした探針（例えば領域３８７にある探針）とは識別することができる（図３ｄ−３（下））。
【００８０】
システムが位置センサを含まない場合、探針の位置は、（例えば探針をホームへと送り、モータの回転数、ステッパモータのステップ数などを測定するなどして、移動距離を測定することにより）ホームから探針の距離を測定することによって決定することができる。位置合わせ手順中に探針が水平方向に移動すると、ホームから探針までの距離が変化する。位置合わせ機構縁部の位置の決定は、位置センサを有するシステムに関して上述した方法と同様に決定することができる。
【００８１】
本発明の一の実施の形態では、ステッパモータによって駆動させるリニアアクチュエータによって、探針を水平方向に移動させる。位置合わせ手順後の探針の位置は、探針をホームに戻すのに必要なステッパモータのステップ数を測定することによって決定する。ステッパモータは、双数の規定された回転位置（「半ステップ」）を有する。モータは、適当な電気的入力をすることにより、これらの回転位置のいずれかをとるよう駆動させることができる。図３ｄ−１は、８つの規定された位置３９１〜３９８を有するステッパモータについて、電気入力（モータコイル１及び２への電流）の関数としてモータ位置を示す。モータが画定されていない位置にあり、位置３９４に対応する入力が加えられた場合、モータは、最低の回転量になる方向で回転することにより、その位置に到達するまで回転する。
【００８２】
この実施の形態による好ましい位置合わせ手順では、ｉ）探針は、位置合わせ機構の上の位置に向けられ、ｉｉ）水平アクチュエータを駆動するステッパモータは、モータが自由に回転でき、探針が水平面で自由に滑動できるように、動力源を断ち、ｉｉｉ）探針が位置合わせ機構まで下降し、ｉｖ）探針が上昇して位置合わせ機構から出、モータに再び電源を投与する。水平アクチュエータのステッパモータが、手順の最初に位置３９４にある場合、位置合わせ手順の間に生じる移動は、モータを定義されていない位置へと回転する。モータに電源を再投与すると、モータは、最低量の回転になる方向で回転して位置３９４へと復帰する。したがって、移動量に応じてアクチュエータは元の位置に復帰するか、１回転以上離れた位置になる（つまり、１回転について８つの半ステップを有するモータの場合は、８つの半ステップのうち複数）。この位置合わせ手順後の探針の並進を、探針の初期位置の関数として図３ｄ−２に示す。位置合わせ機構の中心は、様々な探針の初期位置から位置合わせ手順を実行し、（例えばホームへの距離を測定することにより）最終的な探針の位置を測定して、（位置合わせ機構の寸法内にある）ホームからの最大及び最小の初期距離を定める、という反復的プロセスを通じて探索することができ、ホームからの初期距離は、アクチュエータが初期位置へと復帰することを可能とする。位置合わせ機構の中心は、これら２つの初期位置の平均である。反復的プロセスのステップ数は、例えばバイナリ検索アルゴリズムなどの適切な改良アルゴリズムを使用することで、削減するか、最小限にすることができる。
【００８３】
特定の好ましい実施の形態では、基準／位置合わせ機構が、ＭＣＳによって位置決めされた探針が試料、試薬、共反応液などの液体を吸引することができるアクセスポートであるという追加の機能を提供することができる。
【００８４】
特定の好ましい実施の形態では、ＭＣＳを教育するために使用する探針は、システムの通常の作動中に使用される流体用探針でよい。他の好ましい実施の形態では、探針は（例えば探針が隔膜、ストッパなどに穴をあける必要がある場合に）鋭利な先端を使用してもよく、非破壊的方法で好ましい位置合わせを行う上では次善策的なものでよい。この場合、探針の装着装置は、探針が着脱／交換可能なように適応し、構成することができる。探針の教育を実行するために、特別に設計／構成された鈍い端部の（例えば平坦又は丸まった）較正用探針を、位置合わせ手順のために設置／取り付け、その後にシステムの通常作動用の作動可能な探針と交換することができる。或いは、位置合わせプロセスを実行するために作動探針と交換しなければならない別個の較正用探針を使用する代わりに、別の好ましい実施の形態は、探針の鋭利な先端が、（ボールペンをペン本体内に引っ込める方法と同様に）丸まった／鈍い先端を有するスリーブ内に引っ込むか、丸まった／鈍い先端を有するスリーブが探針の鋭利な先端などの上に下降する探針を使用することができる。
【００８５】
改良された流体処理ステーション
試薬などの液体消耗品（例えば緩衝剤、共反応剤、評価分析反応用の粒子状の固体相担体、洗浄用溶液など）を使用する生物学的検出システムでは、液体消耗品が蒸発し易く、その組成が変化することがあり、そのため長期の使用に伴う再発コストが増加する。また、このシステムでは、液体消耗品と相互汚染を生じ易い。蒸発及び相互汚染は、流体用探針を使用して開放式の試薬瓶から直接液体を吸引する場合に、特に重要な問題になると予想することができる。
【００８６】
本発明の生物学的検出システムの好ましい実施の形態では、（試薬瓶などの液体容器から液体を直接吸引するのとは対照的に）流体処理ステーションを通して試薬を流体用探針に送出する。特定の好ましい実施の形態では、流体取り扱いステーションは探針が必要な流体を吸引することができる流体吸引室を含む。このような実施の形態では、ポンプを使用して、流体を探針へと押す（つまり陽圧を使用する）ことが好ましく、引っ張る（つまり吸引する）ことがさらに好ましい。したがって、吸引吸引室は、探針が室にアクセスした的に閉鎖系となる密封手段で構成することが好ましい。吸引室はまた、流体の蒸発、試薬の相互汚染及び／又は（シールの劣化を防止するように）流体と密封手段との接触を最低限に抑えるように構成することが好ましい。
【００８７】
図４ａ及び図４ｂを参照すると、流体処理ステーション４００は、一の好ましい実施の形態により、フローセルへと吸引するために、アクセス又は分注のためのポート４５５を通して適切な液体を探針４０５に供給するために使用し、構成することができる。流体用探針４０５（例えばピペッタ、ピペット先端、注射針、カニューレなど）を使用して、ポート４５５にて流体処理ステーション４００の吸引室４５０にアクセスし、適切な液体を吸引することができる。吸引室４５０は、試薬ライン４３０及び４３５並びに試薬弁４３１及び４３６を通して試薬に接続され、空気ライン４４０及び弁４４１を通して空気に接続される。探針４０５は、流体処理ステーション４００に対して密封され、好ましくは試薬入力部の上に位置する端面密封構造を利用して、閉鎖系を形成することができる。
【００８８】
図４ａから図４ｃは、端面シールを使用する流体処理ステーションの１つの好ましい実施の形態を示す。探針４０５を、流体処理ステーション本体４２５の吸引室４５０に挿入する。探針４０５は、流体処理ステーション本体４２５の密封表面４１５と密封関係になる突縁部、肩部、カラーなどの密封表面４１０を備えることが好ましい。好ましくは密封表面４１０又は４１５の一方、最も好ましくは密封表面４１５が、流体及び空気が漏れないシールを形成するガスケット又はＯリングを備えることが好ましい。一の実施の形態では、Ｏリング又はガスケットをブロック４２５の密封表面の一部にはめ込み、圧縮シールに適当なＯリングの少なくとも一部は、ブロックの表面より上に露出したままにする。Ｏリング又はガスケットを適切な溝にはめ込むと、物理的な維持が可能となり、作動中の脱落が防止される。
【００８９】
作動時には、試薬を吸引するために探針を下げると、端面シールが形成され、より好ましくは、下降動作により、密封表面４１０が密封表面４１５に対して押しつけられ圧縮シールを形成する。液体試薬４２０の試薬レベル４２２は、探針４０５を吸引室４５０内の所定の位置まで下げると、探針の体積が試薬レベル４２２を変位させ、液体試薬用の試薬入力ライン４３０、４３５よりわずかに上になるよう維持される。この構成によって、探針４０５が吸引室４５０内に適切に位置した時、探針４０５が弁４３１及び４３６で制御された試薬入力ライン４３０、４３５から試薬を引き出す（つまり吸引、給送など）ための閉鎖系を形成することを可能とする。
【００９０】
試薬の流れが探針表面を効率的に洗浄し、吸引室４５０内に保持されていた前の試薬を洗い出すために試薬の吸引中に、探針４０５の先端を試薬ライン４３０及び４３５より下げると有利である。この洗浄及び洗い出し効果は、吸引室４５０の幅又は直径が探針４０５よりほんのわずか大きい（好ましくは１００％未満の拡大、より好ましくは５０％の拡大、最も好ましくは２０％未満の拡大）場合に、特に効果的である。また、試薬入力ライン４３０、４３５の入口位置を、このような流体路が他のものと実質的に同じ高さで吸引室４５０に入るように配置し、構成することが好ましい。これは、試薬間で適切に洗い流すという追加の利点を提供する。
【００９１】
空気ライン４４０は、空気ライン４４０と液体試薬ライン４３０、４３５との間の垂直方向での分離を維持するために、液体試薬ライン４３０、４３５から十分上に配置することが好ましい。これにより、空気ライン４４０の液体試薬による汚染が減少するか、解消されるので有利である。これによって、使用される探針に空気の塊を吸引し、吸引室４５０から余分な試薬を除去する、及び／又は（例えば流体ライン内の試薬を、空気の塊によって分離される流体のいわゆる「スラグ」に分離することにより）探針又はその後の流体ラインにおける試薬の混合を防止することができる。
【００９２】
これらの好ましい実施の形態のうち１つ又は複数においては、特定の利点を実現することができる。例えば、蒸発を大幅に減少、若しくは解消することができ、試薬吸引の再現性は、探針の制御された一定の長さを湿潤する方法及び装置を使用することにより、改善することができる。さらに、特定の好ましい実施の形態は、非常に小さい試薬表面しか周囲環境に露出せず、その結果、蒸発しやすさをさらに低下させるよう構成することができる。さらに、湿潤していないシールを組み込むと、相互汚染及び／又はシール固体の蓄積によるの劣化を実質的に解消するか、軽減することができる。最後に、流体を充填した室から探針を垂直に引き出し、これによって室内の流体を（例えば狭い室の表面張力の効果により）毛管作用で探針から運び出すことができる。
【００９３】
図４ｂで見られるように、探針４０５を上げて吸引室４５０から取り出しても、シール４１５は湿潤しない。代わりに、Ｏリングのシール４１５は、探針４０５が上昇しても試薬のレベル４２２が低下するので、乾燥したままである。試薬のレベル４２２をさらに低下させるために、システムは、探針が引き上げられているときに、探針４０５を通して吸引することができる。また任意選択で、探針が下げられた時、流体を探針４０５内に引き込んで、遷移中の試薬の混合をさらに減少させることができる。
【００９４】
試薬検出サブシステム
液体及び／又は気体の移動を伴う生物学的検出システムは、システム全体の様々な位置で液体の有無を決定する手段及び／又は方法を組み込むことが好ましい。例えば試薬瓶又は流体ライン内の試薬の有無である。また、特定の液体／気体の間の識別を行うことも有利である。最後に、好ましい生物学的検出システムは、システムの経路決定がなされた時、液体の体積を決定する手段を使用してもよい。好ましい実施の形態において、流体が流体ライン内に存在するかを決定するための手段及び／又は方法、及び／又は流体ライン内に存在する２つ以上の選択的な流体を識別するための、手段及び／方法を提供する。この手段及び／又は方法は、相互の、又は空気に対する流体の屈折率の差を検出することに基づく。流体は、非常に異なる屈折率を有することがある（例えば空気と水；屈折率の差は０．３）、又は非常に類似した屈折率を有することもある（例えば１．０モルのＮａＣｌと０．４モルのＮａＣｌの水溶液；屈折率の差は０．００６）。
【００９５】
一の好ましい実施の形態では、生物学的検出システムを、空気と液体が同じ流体系に移動する水ベースの液体と空気のための液体処理装置を使用して構成する。前述したように、特定の時間に所与のスポットに空気又は液体があるか否かを知ることが望ましい。例えば、試薬入口に空気が存在すると、試薬瓶を再充填／交換する必要があることを示す。また、好ましい実施の形態では、（例えば気泡を流体ラインに導入し、気泡が定義されたポイントまで移動するのに必要な時間を測定することにより）気泡が流体システムの定義されたポイントをいつ通過するかを監視することで、多くの流体の問題を診断することができる。例えば、流体システム内の流量、管の容積、管の流体力学的抵抗、閉塞した管の存在などの問題である。
【００９６】
好ましい光学系で非接触式の方法及び装置の作動原理を、図５に示す。１つの好ましい実施の形態によると、装置５００は、流体導管５０５（断面図で図示）を通る光の透過率を測定するために光学素子５１０及び検出器５１５の対を備える。光学素子は、ＬＥＤ、レーザ、白熱灯、蛍光灯、電気ルミネセンスディスプレイなどの従来の光源である。光学検出器は、フォトダイオード、フォトトランジスタなどの従来の光検出器である。特に好ましい実施の形態では、エミッタ及び検出器の対５１０、５１５は一体のセンサ送信器であり、これは、例えばＯｍｒｏｎ  Ｃｏｒｐ．から市販されている。検出器５１５は、光学素子５１０によって放射され（光路５２０として図示）、流体導管５０５を透過した（光路５２３として図示）光を検出するよう構成される。流体導管５０５は、透明又は半透明の本体５０２内で画定され、流体通路がエミッタと検出器の対５１０、５１５の間の光軸（つまり光学素子５１０から検出器５１５へと透過した光の光路）と交差するよう構成されることが好ましい。エミッタ及び検出器５１０、５１５は、相互に光軸上で対面する関係に位置することが好ましい。
【００９７】
流体導管５０５は、第１及び第２の流体界面表面５５０及び５５５を備え、これは透過した光の光路と交差する。本体５０２は、第１及び第２外表面５５７及び５５９を備え、これは透過した光の光路と交差する。任意選択で、光学素子５１０及び／又は検出器５１５は、それと外表面５５７及び５５９との間のギャップを解消するよう、本体５０２内に組み込むか、それに直接設置することができる。第１及び第２流体界面表面は、平面であることが好ましく、相互に平行であることがより好ましい。第１及び第２外表面は平面であることが好ましく、相互に平行であることがより好ましい。特に好ましい実施の形態では、流体導管５０５は、疑円形の断面を有するよう構成する（つまり基本的に隅が丸まっている長方形の断面である）。
【００９８】
光路と交差する平らな表面を備えた流体導管を使用すると、光学素子５１０及び検出器５１５を精密に位置させる必要性が実質的に軽減される。代替的な実施の形態では、流体界面表面５５０及び５５５を光路に対して直角以外の角度で配置することにより、さらなる改善がなされる。例えば、光が流体導管の壁に対して法線から０°（つまり壁に対して直角）の入射角を有する場合、境界を透過した光の部分は、流体導管壁と流体の屈折率の比率の平方に比例する。したがって、辺が平坦でゼロ度の入射角の流体導管内にある２つの異なる流体について、透過した光の比率は、２つの流体の屈折率の比率の平方根になる。水（屈折率は約１．３）を空気（屈折率は約１．０）で置換した結果生じる信号変調は、わずか（１．３／１）１／２＝１４％である。この配置構成を使用した信号変調の大きさが小さいので、流体の再現可能な識別が困難になり、システムが、検出器又はエミッタの性能のドリフトに伴う問題、又は流体の流れの中にある干渉性物質（例えば着色した材料）に伴う問題の影響を受けやすくなる。
【００９９】
検出器変調の増大は、好ましい実施の形態によると、流体導管５５０の表面５５０（及び好ましくは表面５５５）が透過光の光路と直角とは異なる予め決定／定義した入射角５４０で交差するように、エミッタ／検出器対５１０、５１５の光軸と流体通路５０５とを相対的な位置関係で設けることによって獲得することができる。入射角は、例えばこれらの流体が導管５５０内にある場合に観察される光透過率の差を最大にすることにより、問題の２つの流体（好ましくは水と空気）の間の差を最大にするよう選択することが好ましい。検出器変調をこのように増大させると、屈折率に小さい差（好ましくはわずか０．１、さらに好ましくはわずか０．０３、最も好ましくはわずか０．０１）しかない２つの流体を識別することができ、測定に生じ得る干渉を低下させ、単純化した検出器／エミッタの設計を利用することができるので有利である。
【０１００】
本体５０２において表面５５０及び５５５を形成する材料は、識別すべき２つの流体のうち少なくとも一方、又は好ましくは両方より大きい屈折率を有すると有利である。一の実施の形態では、この材料の屈折率は、１．４以上、より好ましくは１．５以上である。適切な材料には、ガラス及び透明プラスチック（例えばレキサン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、パースペックス、ルーサイト、アクリライト、ポリスチレンなど）、最も好ましくはアクリル樹脂がある。空気と液体試薬（好ましくは水性試薬）を識別するよう適合させた実施の形態では、表面５５０上の光の入射角は、導管５０５内に空気が存在する場合、臨界角より大きく、導管５０５内に液体試薬が存在する場合は、臨界角より小さいことが好ましい。本体５０２の材料及び表面５５０上の光の入射角は、流体試薬が導管５０５内に存在する場合に、表面５５０に当たる光の２０％未満（より好ましくは５％未満、最も好ましくは１％未満）が反射するように選択することが好ましい。特に好ましい入射角は、４０〜６３°、又はより好ましくは４２〜６３°、又はより好ましくは４５〜６０°の範囲内であり、これらの範囲は、アクリル樹脂（屈折率は約１．５）から作成した流体導管内の空気と水性試薬とを識別する場合に、特に有用であることが判明しているが、他のプラスチックにも有用であるべきである。多くが同様の屈折率を有するからである。
【０１０１】
さらなる好ましい実施の形態では、流体導管５０５を、透過ビーム５２３、つまり導管５０５を透過する光のビームの屈折によるオフセットが最小になるようにも位置決めする。或いは、例えば路に沿って屈折率の変化がない場合に光が辿るような路に対して、検出器をずらすことにより、いかなるオフセットも考慮に入れるよう、光学検出器５１５を位置決めすることができる。同様に、外表面５５７及び５５９における光の屈折を見越すために、検出器を偏らせる必要があり、この偏りの必要性は、外表面５５７及び５５９を光路に対して直角にする（したがってこの表面からの光の反射による光の損失を最小にする）ことによって、解消することができる。流体取り扱い本体全体を透明／半透明にする必要がないことに留意されたい。例えば、流体取り扱い本体のうち検出装置と光学的に位置合わせされた１つ又は複数の部分のみを、透明／半透明にすれば十分である。
【０１０２】
装置５００の好ましい実施の形態では、透明／半透明の本体５０２をアクリル樹脂から作成する。アクリル樹脂のブロックを通過して、空気又は液体を含む流体導管に当たる光は、通路の表面における光の入射角に応じて、その境界で反射と透過の両方を実行することができる。反射かつ／又は透過する光のパーセンテージは、ブロック材料及び導管内の流体の屈折率の関数であり、フレネルの式を使用して明示的に計算することができる。計算値を使用して、２つの流体間の差を最大にする入射角を選択することができる。空気と水性試薬とを識別する好ましいシステムの適切な入射角の選択に使用する分析について、以下で説明する。
【０１０３】
図６ａ及び図６ｂは、空気及び水性流体との両方を担持する流体導管を有するアクリル樹脂ブロックについて、流体導管５０５の表面５５０に当たる光の光入射角の関数として、反射率及び透過率の性能曲線（反射及び透過パワー）を示す。つまり、図６ａ及び図６ｂは、アクリル樹脂の水のインタフェース（曲線６２０及び６２１）、及びアクリル樹脂と空気のインタフェース（曲線６１０及び６１１）から透過及び反射する光の量の計算値を提供する。これらの曲線の作成に使用した屈折率は、アクリル樹脂＝１．５、水性流体＝１．３、及び空気＝１である。
【０１０４】
図６ｂによると、差が大きくなる１つの特に好ましい実施の形態は、透過光を検出するよう構成されたシステムを使用することにより達成することができる。特に、図６ｂは、ほぼ４５°の角度で光軸と交差するよう、流体通路を位置決めすると、無限の変調比率が予想されることを示す。流体導管内に空気が存在する場合は、０％の光が表面５５０を透過する。逆に、流体導管内に液体が存在する場合は、９７％の光が透過する。空気と水との重要な識別は、４０〜６０°、より好ましくは４２〜６０°、又は最も好ましくは４５〜６０°の範囲の入射角でも可能である。これらの曲線から予想される優れた識別力は、システムが計器のドリフト及び透過光の量が人工的に低く見えるようになる化学物質の干渉（光吸収性化合物の存在など）に対して高い許容差を有することを示す。
【０１０５】
或いは、図６ａによると、別の好ましい実施の形態は、反射光を検出するよう構成された（つまり透過光ではなく反射光を検出するよう光検出器を位置決めした）システムを使用することができる。反射光方法は、空気ばかりでなく複数の液体それぞれの差を識別する必要がある場合、及び液体のうち少なくとも一部が透過光を強力に吸収する場合に好ましい。しかし、反射に基づく方法の方が、信号変調が少なく、より複雑な計器の設定と位置合わせを必要とする。反射に基づくシステムでは、ほぼ４５°の角度で光軸と交差するよう流体通路を位置決めすると、６７の変調比率が達成される。というのはライン内に空気がある場合は、第１表面で１００％の光が反射し、ライン内に水がある場合は、第１表面で１．５％が反射するからである。反射した１．５％は、第２表面、つまり液体通路の他方側にある水−アクリル樹脂表面での反射によってわずかに増加できることも留意されたい。
【０１０６】
好ましい実施の形態によると、識別力が高い非接触式光学検出器及びエミッタを、適切に配置し、構成した流体通路と組み合わせて使用し、非常に少ない量しか異ならない屈折率を有する液体も識別することができる。例えば、図５で図示した構成を使用して、図７は屈折率がわずか０．００６１に等しい量しか異ならない２つの代表的流体で計算した透過率曲線を示す。図で見られるように、６３．２°の角度で流体／壁のインタフェースに入射した光は、一方の流体７１０で全反射し、他方の流体７２０は入射光の５０％超を透過する。このような敏感な識別を実行する能力は、入射角の許容差（これは製造公差及び光路に沿った光ビームの発散によって制限される）によって制限されることに留意されたい。入射角は、０．００６１個となる屈折率を有する２つの流体を最適に識別するために、約０．５°以内に規定しなければならない。本発明の好ましい実施の形態では、入射角は５°以内、より好ましくは２°以内、最も好ましくは０．５５°以内に規定される。
【０１０７】
変調比率は、理論的予想に従って、選択した本体材料及び液体について計算することができる。しかし、実際には、例えば表面粗さ（実際の入射角にある範囲を生じる）、背景光（検出器で測定する光の値を増加させる）、検出器のノイズなどに関する問題のせいで、実際の変調比率が理論的に計算した値から変化し得ることを、当業者には理解されたい。
【０１０８】
特定の好ましい実施の形態では、試薬を生物学的検出システムに導入するために使用する試薬ラインごとに１つずつ、複数の流体検出装置（例えば上述した好ましい装置）を含むことが望ましい。このような実施の形態では、検出装置を、同じ透明／半透明な本体内に収容することが好ましい。
【０１０９】
容積式ポンプの改良
生物学的検出システムを現場で展開するには、頻繁に使用する場合（例えば高いスループットのスクリーニングのために１日２４時間、１週間に７日）にせよ、比較的稀に使用する場合（例えば治療設定ポイントの定期的使用）にせよ、必然的に定期的保守が必要になる。保守の要件を最低限に抑え、信頼性を改良し、流体システムの複雑性を低下させるために、システム内の弁の数を最少にすると有利である。特定の場合、システムの保守には熟練した技術者による点検が必要であり、したがってシステム、又はサブシステム／構成要素／下位構成要素を製造業者又は認定保守及び修理施設へと輸送する必要があることもある。システムが、潜在的に病原体となる生物学的試料と接触している場合は、輸送する前にシステムの汚染を除去する必要がある。ポンプ、特に容積式ポンプを使用するシステムでは、ポンプの故障又は焼き付きなど、流体制御システムが故障した場合に、ポンプ又は流体システムを分解する必要なく流体システムを汚染除去するための措置を生物学的検出システム内に有することが好ましい。
【０１１０】
保守性に加えて、生物学的検出システム、特にフローセルに基づくシステムは、気泡及び粒子状物質（例えば血液又は環境試料などの複合試料中の粒子状物質及び／又は磁化可能な粒子などの粒子状固体相担体）を含むような潜在的に困難な試料及び試薬を取り扱うにもかかわらず、確実かつ一貫して作動するよう設計することが好ましい。したがって、生物学的システムに使用するポンプは、信頼性又は精密さを低下させることなく気泡及び粒子状物質を通過できると有利であり、ポンプ室から空気及び粒子状物質をパージするよう構成することが好ましい。流体システム内の気泡には、特に注意を払わなければならない。というのは、空気がポンプ又は流体ライン内に捕捉され、流体システムのコンプライアンスを変化させて、流体の流れを制御できる精密さを低下させてしまうからである。さらに、粒子状物質は流体ライン又はポンプ室に沈殿し、捕捉されて、流体システムの閉塞を引き起こすことがある。
【０１１１】
ポンプ室洗浄用栓
通常、汚染された生物学的試験システムは、計画通りの保守、修理などのために輸送し得る前に汚染除去する必要がある。市販されている容積式ポンプの大部分は、流体をポンプに出し入れするために１つのポート（通常は３方弁に接続される）を使用する。しかし、この構成により、行き止まりのシステムが生成され、その結果、ポンプ室を汚染除去する唯一の方法が、システムに流体を流すためにピストンを起動／動作させる状況になる。このような構成でピストンが故障すると、汚染除去が不可能ではないまでも、非常に困難になるので不利である。
【０１１２】
好ましい実施の形態では、流体システムは容積式ピストンポンプの影響下で作動する。このような構成では、従来のピストンポンプが故障すると、有害な材料／物質がポンプのピストン室内に捕捉されてしまう（つまり、ポンプが作動不能である間、システム内に残っている流体、特にポンプのピストン室内に見られる流体は、ポンプの影響で交換することができない）。
【０１１３】
１つの好ましい実施の形態によると、図１０ａは、ポンプピストンが機能しなくなった場合に、ポンプのピストン室を汚染除去するために洗浄用栓システムを設けて適応し、構成した改造型容積式ピストンポンプを示す。ポンプ室１０５１は開口１０５０、ポンプピストン１１００及び流体入力路１１６０を受けるような構成である開口、ポンプが流体を吸引し、配量する第２開口を備える。ポンプ室１０５１は、洗浄用流体路１１５５、室の流体入力路１１６０とは反対端に配置することが好ましい追加の開口も有する。洗浄用流体路１１５５へのアクセスは、例えば着脱式栓（図１０ｂの代替実施の形態で図示）を追加することにより、再密封可能なアクセスポート１１５６を通して提供することが好ましい。この好ましい洗浄用栓システムにより、ピストン故障時にピストン室を汚染除去できるので有利である。
【０１１４】
室の本体１０５１は、ピストン１１００及びピストンシール１１５０を収容する。洗浄用流体路１１５５の室の入口ポイント１１５７は、ピストン室１０５１の内壁１１５８に対してほぼ接線方向に配置して、したがってピストン１１００の周囲に流体が流れるために配向され、通常は円形又は螺旋形の路を生成し、ポンプ室の効率的な洗浄及び汚染除去を可能にすることが好ましい。
【０１１５】
作動時には、このような方法で洗浄用流体路１１５５を配置し、構成することにより、汚染除去用溶液を洗浄用流体路１１５５に導入し、好ましくはピストン１１００の周囲で循環させ、ピストン１１００の周囲にデッドゾーンが最小となる流路を生成することができる。したがって流れは、ピストンの周囲で、それに沿った螺旋路内で継続し、流体入力路１１６０を通して出て、ピストン室１０５０をほぼ汚染除去することが好ましい。
【０１１６】
図１０ｂは、製造の複雑さが低下し、必要な製造公差が緩和された１つの可能な代替実施の形態を示す。特に、洗浄用流体路１１５５をわずかにピストン室１０５０の中心に向けて配置すると、製造の困難さが低下し、一方で所望の流体の流れ特性が維持される。ピストン１１００及びポンプ室１０５０に対して洗浄用流体路１１５５を適切に配置すると、流れはピストン１１００の周囲で１方向に進行することができる。
【０１１７】
洗浄用流体路にアクセス可能なシールを提供する１つの好ましい実施の形態は、洗浄用アクセスポート１１５６に挿入される栓１１５８などの着脱式密封装置を使用する。ねじ付き密封栓を、洗浄用流体路１１５５のアクセスポート１１５６に密封状態で挿入することが、さらに好ましい。ねじ付き栓に密封を提供するように、アクセスポート１１５６にもねじを切ることが、最も好ましい。
【０１１８】
図１１は、図８から図１０ｂの改造ポンプヘッドアセンブリ及び改造ポンプ室の機構を組み込んだ全体的ポンプアセンブリの１つの可能な好ましい実施の形態を示す。
【０１１９】
自浄式ポンプヘッド
フローセルに基づくシステムの設計及び使用に関するさらに別の考慮事項は、流体制御システムに使用する容積式ポンプが、ポンプ室内に気泡及び／又は固体堆積物（例えば磁性ビーズ）などの異物を定期的に捕捉／累積することがあることである。気泡は、コンプライアンスに寄与し、ポンプの精度に悪影響を与える。コンプライアンスは、気体が圧縮性、つまり従順（コンプライアント）である結果であり、液体は通常、非圧縮性である。気体が存在すると、ピストンの排出量のために、予想されるように流体が変位するのではなく、気体が圧縮されることになり得る。固体堆積物はピストンシールに損傷を与える、及び／又は結局は蓄積してポンプの適切な作動を阻止する。したがって、このような異物をポンプ室からパージすることが好ましい。
【０１２０】
１つの実施の形態では、追加の弁又は制御装置を必要とせずに、これらの異物のパージを遂行する方法及び装置を使用することができ、これによってポンプの最適作動及びポンプ寿命の潜在的延長が可能になる。特に、容積式ポンプは、追加の弁又は他の外部から制御する流れ装置を必要とせずに、気体と堆積物との両方をパージするための通路を使用するよう適応し、構成することができる。これらの通路、つまり流路は、相互に対して釣り合わせて位置決めし、ポンプ室から気体及び固体堆積物の両方を自動的かつ受動的に除去することが好ましい。
【０１２１】
図８は、１つの好ましい実施の形態に従い適応し、構成されたポンプ室の本体／ハウジング８０５を示す。ポンプ室本体／ハウジング８０５は、ピストン８１０を受けるような構成であるポンプ室開口８０６を画定する。ポンプ室本体／ハウジング８０５はさらに、開口８０６に対してピストン８１０を密封する流体シール８１２（Ｏリング、ガスケット、圧縮ガスケット、往復シール、ばねで励起した往復シールなど）を備える。流体シール８１２の密封表面は、ＰＴＦＥなどの化学的に抵抗力がある材料で作成することが好ましい。ポンプ室本体８０５は、それぞれ堆積物及び気体トラップ８２０、８１５を形成する２本の傾斜溝８２１及び８１６を含むような構成であり、２本の傾斜溝は、機械加工性を維持しながら気泡及び堆積物の最適な蓄積を達成するよう選択された特定の予め画定された傾斜角度を有する。傾斜溝８２１は、ポンプ室開口８０６の底部に配置されて、傾斜路の底部に向かって堆積物を蓄積するよう構成され、堆積物の蓄積は、堆積物を傾斜路の底部に向かって移動させる傾向がある重力の作用により強化される。傾斜溝８１６は、ポンプ室開口８０６の頂部に配置されて、気泡を最上ポイントに蓄積するよう構成され、気泡の蓄積は泡の浮力によって強化される。作動時には、ポンプ室のこの好ましい構成により、好ましくは固体をポンプ室の底部にある堆積物トラップ８２０に蓄積し、気泡をポンプ室の頂部にある気体トラップ８１５に蓄積しながら、材料がポンプ室を通過することができる。
【０１２２】
ポンプ室本体８１５はさらに、それぞれ気体及び堆積物トラップ８１５、８２０の最上及び最低ポイントからポンプ室を出る２つの流体通路８２５及び８３０を含むよう構成する。出口通路８２５、８３０は、システムに使用する様々な液体／気体、例えば水性溶液と気体間の粘度の差を利用するようなサイズにすることが好ましい。好ましい実施の形態に従って通路を適切なサイズにすると、流体をシステムに通して流すための受動的弁、つまり仮想弁が、少なくとも部分的に気体出口通路又は堆積物出口通路、或いはその両方に配向されることになる。
【０１２３】
当業者には理解されるように、システムを通って流れる流体は通常、抵抗が最も少ない路を探す。通り抜けるために最低量のエネルギしか必要としないからである。出口通路８２５、８３０は、気体トラップ８１５に空気が存在する場合に、圧縮性のピストンストロークが最初に気体出口通路８３０を通して気体トラップ８１５から空気をパージしてから、有意の量の液体を変位させるように、出口通路８３０を通る気体の流体抵抗が、出口通路８２５を通る液体の流体抵抗より小さくなるようにサイズ決定し、配置することが好ましい。したがって、精密な量の液体の吸引又は配量にポンプを使用する場合は、空気トラップから空気をパージするために第１ピストン運動を適用し、次に液体の精密な吸引又は配量を達成するために第２ピストン運動を適用することが好ましい。
【０１２４】
本発明の好ましい態様によると、気体トラップ８１５に蓄積した気体／気泡がポンプ室から追い出されると、気体出口通路８３０内の抵抗が増加し、好ましくは堆積物出口通路８２５によって提供される抵抗より大きくなる（つまり出口通路８２５及び８３０は、通路８２５を通る液体の流体抵抗が、好ましくは通路８３０を通る液体の流体抵抗と等しいか、より好ましくはそれより大きくなるようなサイズにする）。したがって、ポンプピストンの圧縮性変位が続くと、流体の少なくとも一部、好ましくは流体のほぼ全部が、堆積物出口通路８２５から出るよう配向される。特に、気体がパージされると、２本の通路８２５、８３０を通る液体の流量の比率が、この液体の流体抵抗の比率に逆比例する（流体抵抗が、一定の直径を有する管の場合に、管の長さを直径の４乗で割った比率にほぼ比例する場合）。出口通路８２５を通る流量が増加すると、粒状物質が堆積物トラップ８２５からパージされる。
【０１２５】
したがって、気体又は堆積物、或いは両方がポンプ室内に蓄積すると、上述した好ましい受動／仮想弁システムにより、ポンプを通って流れる流体が、捕捉された気体のほぼ全部が除去されるか、強制的に出されるまで、最初は気体出口通路８３０を介し、次に堆積物のほぼ全部を除去するか、強制的に出すことになる堆積物出口通路８２５を介して、ポンプを出るよう配向される。
【０１２６】
本発明の好ましい実施の形態では、気体出口通路８３０は、空気がない状態で液体が出口通路８３０に対して同等に、又は優先的に堆積物出口通路８２５を通して配向されるよう、出口通路８２５と等しい、又はそれより小さい（より好ましくは、それより小さく、最も好ましくは、少なくとも１／２以下の）断面積を備える。液体より空気の方が粘度が低いので、気体出口通路８３０は断面積が堆積物出口通路８２５より非常に小さくてよいが、それでも出口通路８３０を通る気体の流体抵抗が出口通路８２５を通る液体の流体抵抗より小さいという条件に適合する。このようなシステムは、最初に（少量の液体を使用して）気泡をパージし、次に堆積物出口通路８２５から出る流量を大きくすることによって堆積物をパージすることが好ましい。このような受動／仮想弁システム及び方法は、流体力学の原理のみを使用してシステムから望ましくない気体及び堆積物をパージするという作業を遂行するので有利であり、能動的構成要素又は外部から制御する流量制御装置を必要としないことが好ましい。
【０１２７】
特に好ましい実施の形態では、出口通路がポンプ室本体８０５を出た後に、これらを組み合わせて、１本の流体インタフェースライン８４０を形成する。出口通路のこのような接続は、（図８で図示するように）ポンプ室本体８０５内で達成するか、或いはポンプ室本体８０５の外部にある流体Ｔ字接続部を介して達成することができる。さらなる好ましい実施の形態、特に相対的に低い流量を使用する実施の形態では、流体路が流れるにつれ、これを上方向に組み合わせることが好ましい。この配置構成により、流体インタフェースラインからの気泡の一掃が保証されるので有利である。
【０１２８】
ポンプバイパス弁
流体システムの閉塞は、往々にして継続する問題であり、システムのオペレータが解決する必要がある。さらに、容積式ポンプを使用するシステムでは、閉塞が特に問題となることがある。容積式ポンプは、行き止まりの流体流路を作成する方法で構築することが非常に多いからである。行き止まりの流体流路があるので、流体路の閉塞を除去するために、例えば流体システムを手動で逆洗／洗い流すことにより、手動で起動した流れを使用することができない。
【０１２９】
閉塞を一掃するために、流体システムのポンプを使用するより、（例えば手動で、又は自動化した手段による）逆洗の方が好ましい。ポンプは、敏感な流体構成要素を損傷する可能性がある余分な圧力、及び場合によっては安全でない圧力を生成することがあるからである。また、特定の好ましい実施の形態は、流体システムの起点、つまり入力部（例えば流体探針の先端）付近で流体システム内に明白な流れの狭窄部を使用することができる。このような構成は、システムの閉塞を招くような材料が、流体システムの比較的敏感な領域に入る前に、これを捕捉するのに有用である。ポンプを継続して使用すると、閉塞を引き起こす材料がシステム内にさらに引き込まれる可能性が高くなり、場合によってはシステム構成要素の過度の圧力、過度の摩耗及び／又はポンプ及び／又は流体制御システムの破局的故障につながることになる。
【０１３０】
閉塞物を押すより、逆洗する、つまり引っ張ることが好ましい。通常の流れの方向でシステムを通して閉塞物を押す、つまり押し出すと、往々にして問題を悪化させるからである。従順な閉塞物は、圧力を受けて圧縮し、その直径を増大させ、閉塞物を外すことがさらに困難になることがある。逆に、負圧によって引っ張る、つまり逆洗すると、従順な閉塞物は伸張し、直径が減少して、除去がさらに容易になることが好ましい。単純な類似により、生物学的材料を処理する流体システム中の典型的な閉塞物を、スパゲッティの束になぞらえることができる。スパゲッティの束は、スパゲッティの束の直径とほぼ等しい直径を有する管を通して引っ張る方が、同じ管を通してスパゲッティの束を押すより容易である。
【０１３１】
容積式ポンプの一般的な行き止まりの構成の一つは、第１流体ラインに連結した第１ポート（例えば流体入口）、第２流体ラインに連結した第２ポート（例えば流体出口ライン）、及びポンプが流体を吸引し、配量するポンプ室インタフェースラインに連結された共通ポートを使用する。１つの実施の形態によると、この行き止まりの構成は、第１及び第２流体ラインを、ポンプ室をバイパスするよう作用できる弁と架橋することによって克服することができ、したがってシステムは、ポンプ室を手動で逆洗することができる。この場合、バイパス弁を起動すると、流体システムを通して流体を手動で移動することができる。最も好ましい実施の形態では、システム内の流体接続部の数は、ポンプ用の通常の制御弁（例えば上述した３方制御弁）及びバイパス弁（例えば遮断弁）の両方をポンプヘッドに装着することによって減少させることができる。
【０１３２】
代替実施の形態によると、制御弁及びバイパス弁の機能は、任意の２つのポートを接続できるよう構成された１つの３ポート３位置弁になるよう組み合わせることができる。３ポート３位置弁を、第１流体ライン、第２流体ライン及びポンプインタフェースラインに接続し、第１流体ラインをポンプインタフェースラインに、第２流体ラインをポンプインタフェースラインに選択的に結合するか、第１流体ラインを第２流体ラインに接続するバイパス状態にすることができる。
【０１３３】
好ましい実施の形態によると、遮断した流体通路の閉塞除去は、例えば手動操作のシリンジを使用して、流体路から閉塞物を逆洗するために外部から作用することができる流動流体路を生成することにより達成される。このような実施の形態は、容積式ポンプシステムで通常見られる行き止まりの流体構成に伴う問題を克服し、工具で流体システムを分解する必要がない単純な装置及び／又は装置構成を使用する。
【０１３４】
図９は、単純にするために流体通路を典型的なポンプの室本体９１５に切り込んで示した本発明の１つの好ましい実施の形態を示す。ポンプの通常の作動時に、ピストンのストロークサイクルの前半によって、流体が流体入力ライン９０５、弁９３０の入力ポート及び共通ポート、ポンプインタフェースライン９３５を通してポンプ室９２０へと流入する。ピストンの詳細は明快さを期して省略されていることに留意されたい。ピストンのストロークサイクルの後半では、弁９３０が切り換えられ、ポンプインタフェースライン９３５を流体出力ライン９１０に取り付けて、流体を排出できるようにし、したがってポンプストロークの全サイクルを終了する。この構成により、ライン９３５をライン９０５又はライン９１０に接続することができるが、したがって入力ライン９０５から出力ライン９１０へとシステムを逆洗することができない。１つの好ましい実施の形態によると、システムは、入力ライン９０５と出力ライン９１０のポート間に流体接続部を生成し、バイパス弁９２５でこの流体接続部を制御することにより、逆洗を達成するよう適応し、構成されている。バイパス弁９２５には、逆洗用流体通路９２６を設けて、流体通路を選択的に起動し、制御できるようにすることが好ましい。例えば、バイパス弁９２５を開くと、入力ライン９０５と出力ライン９１０との間に直接的な連結が生成され、したがって例えば手動、自動制御、コンピュータ制御などによってシステムを逆洗することができる。
【０１３５】
図９の好ましい実施の形態は、弁と流体ラインをポンプハウジングに統合することによって、部品数を減少させ、流体接続部を単純化して、システム内の流体路の長さを減少させるので有利である。しかし、代替実施の形態では、管及び管接続部を通してポンプに接続された弁を有するシステムも使用して、逆洗機能を達成することができる。
【０１３６】
本発明は、本明細書で説明した特定の実施の形態によって範囲が制限されない。実際、本明細書で説明したものに加えて、本発明の様々な改造が、以上の説明及び添付図面から当業者には明白になる。このような改造は、請求の範囲に入るものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１ａ】フローセルに基づいた生物学的検出システムの１つの実施の形態の略図である。
【図１ｂ】プレート保持装置の斜視図である。
【図１ｃ】プレート保持装置で使用する位置決めブロックの断面図である。
【図１ｄ】プレート保持装置内に保持されて密封された微量定量プレートのウェルから流体用探針を抽出することの効果を示す図である。
【図１ｅ】プレート保持装置に装填された標準サイズの微量定量プレートの図である。
【図１ｆ】プレート保持装置に装填された標準サイズの微量定量プレートの図である。
【図１ｇ】プレート保持装置に装填された標準サイズの微量定量プレートの図である。
【図１ｈ】プレート保持装置で使用する位置決めブロックの図である。
【図１ｉ】プレート保持装置で使用する位置決めブロックの詳細な図である。
【図２ａ】２つの異なるポイントを検出する１つのセンサを使用する位置合わせ検出装置を示す図である。
【図２ｂ】２つの感知ポイントの適切な位置合わせが獲得されていないので、センサが起動していない図２ａの位置合わせ検出装置の状態を示す図である。
【図２ｃ】２つの感知ポイントの適切な位置合わせが獲得されているので、センサが起動している図２ａの位置合わせ検出装置の状態を示す図である。
【図２ｄ】３つの異なるポイントを検出する１つのセンサを使用する位置合わせ検出装置を示す図である。
【図３ａ】図３ａ−１から図３ａ−１０は、流体用探針の位置の較正に有用な位置合わせ機構の幾つかの適切な幾何学的形状を示す図である。
【図３ｂ】探針を位置合わせ機構の傾斜案内表面まで下げた場合に流体用探針に加える力を示す図である。
【図３ｃ】図３ｃ−１、図３ｃ−２及び図３ｃ−３は、流体用探針の位置を較正する好ましい手順を示す図である。
【図３ｄ】図３ｄ−１、図３ｄ−２及び図３ｃ−３は、流体用探針の位置を較正する好ましい手順がいかに探針の位置に影響するかを示す図である。
【図４ａ】有利に配置し、構成した試薬ライン、及び探針用の乾燥面密封構成を使用する流体取り扱いステーションの断面図である。
【図４ｂ】有利に配置し、構成した試薬ライン、及び探針用の乾燥面密封構成を使用する流体取り扱いステーションの断面図である。
【図４ｃ】有利に配置し、構成した試薬ライン、及び探針用の乾燥面密封構成を使用する流体取り扱いステーションの斜視図である。
【図５】非接触式試薬検出センサの動作理論を示す図である。
【図６ａ】典型的な水性試薬と空気について、図５のセンサの反射率性能曲線を示す図である。流体取り扱いステーションの本体はアクリル樹脂で構成されている。
【図６ｂ】典型的な水性試薬と空気について、図５のセンサの透過率性能曲線を示す図である。流体取り扱いステーションの本体はアクリル樹脂で構成されている。
【図６ｃ】図６ｂの透過率性能曲線の一部の拡大図である。
【図７】屈折率が０．００６１個となる２つの流体について、図５のセンサの透過率性能曲線を示す図である。流体取り扱いステーションの本体はアクリル樹脂で構成されている。
【図８】受動的な気泡／堆積物の捕捉及び排出を提供するような構成である改造ポンプヘッドアセンブリの２つの断面図である。
【図９】閉塞物を根絶／除去するために流体システムのバックフラッシュを可能にするような構成である改造ポンプ室を示す図である。
【図１０ａ】ポンプの全面的障害の場合にもポンプ室の汚染除去を提供するような構成である改造ポンプ室を示す図である。
【図１０ｂ】図１０ａの改造ポンプ室のさらに容易に製造可能な適応例を示す図である。
【図１１】図８から図１０ｂの改造ポンプヘッドアセンブリ及び改造ポンプ室の機構を組み込んだポンプアセンブリの等角図を示す図である。
【図１ａ】
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【図３ｃ−１】
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【図３ｃ−２】
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【図３ｃ−３】
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【図３ｃ−４】
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【図３ｄ−１】
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【図３ｄ−２】
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【図３ｄ−３】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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