(57)【要約】  本発明は実質的に一様な量の材料を材料サイトに及び／又は材料サイトから移送し且つ材料の移送量の周期的変動を最小にするよう構成された材料移送システムを提供する。関連のコンピュータプログラムプロダクトと方法も提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのローラーを支持する回転可能なローラーサポートを有する少なくとも１つの蠕動ポンプ；
ローラーサポートを回転させるため蠕動ポンプに動作可能に接続された少なくとも１つのモーター；及び
前記モーターに動作可能に接続された少なくとも１つのコントローラであって、１以上の材料導管が蠕動ポンプに動作可能に接続され、蠕動ポンプが材料導管を通して材料を移送するとき、回転増分に対応した量の材料が少なくとも１つの材料サイトに又は少なくとも１つの材料サイトから移送されるように、ローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応する少なくとも１つの回転増分ずつ少なくともローラーサポートを回転させるように構成されているコントローラ；
を備える材料移送システム。
【請求項２】
同一の回転増分が実質的に一様な量の材料を材料サイトに又は材料サイトから移送させる、請求項１に記載の材料移送システム。
【請求項３】
回転増分がシステムの流速特性について補償されない、請求項１に記載の材料移送システム。
【請求項４】
前記コントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの検出器であって、１以上の材料サイトで生成された検出可能な信号を検出するよう構成された検出器をさらに備える、請求項１に記載の材料移送システム。
【請求項５】
蠕動ポンプに動作可能に接続された少なくとも１つの材料導管をさらに備える、請求項１に記載の材料移送システム。
【請求項６】
前記コントローラは、材料の移送量の周期的変動を最小にするために材料の各移送量に対して材料導管から実質的に同一のローラー開放を実行するよう構成される、請求項５に記載の材料移送システム。
【請求項７】
前記コントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの位置決めコンポーネントであって、少なくとも１つの材料導管及び／又は１以上の材料サイトを移動自在に互いに配置する構造の位置決めコンポーネントをさらに備える、請求項１に記載の材料移送システム。
【請求項８】
位置決めコンポーネントが、材料サイトを支持する構造を有する少なくとも１つの対象ホルダーを備える、請求項７に記載の材料移送システム。
【請求項９】
位置決めコンポーネント及び蠕動ポンプに動作可能に接続された材料導管をさらに備える、請求項７に記載の材料移送システム。
【請求項１０】
前記コントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの洗浄コンポーネントであって、材料導管が少なくとも位置決めコンポーネントに動作可能に接続され、位置決めコンポーネントが洗浄コンポーネントの少なくとも近傍に材料導管を移動させたとき、材料導管を洗浄する構造を有する洗浄コンポーネントをさらに備える、請求項７に記載の材料移送システム。
【請求項１１】
少なくとも蠕動ポンプ、前記モーター及び位置決めコンポーネントを互いに取り付ける少なくとも１つの取付けコンポーネントをさらに備える、請求項７に記載の材料移送システム。
【請求項１２】
少なくとも１つの材料導管；
材料導管に動作可能に接続された少なくとも１つの蠕動ポンプであって、少なくとも２つのローラーを支持する回転可能なローラーサポートを備えた蠕動ポンプ；
蠕動ポンプに動作可能に接続された少なくとも１つのフィードバックコンポーネントであって、ローラーサポートを回転させる少なくとも１つのモーターを備えたフィードバックコンポーネント；及び
フィードバックコンポーネントに動作可能に接続された少なくとも１つのコントローラであって、少なくとも１つの材料サイトに又は少なくとも１つの材料サイトから材料導管を通して移送される材料の量が回転増分に対応するように、ローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応した少なくとも１つの回転増分ずつ少なくともローラーサポートを回転させるよう構成されたコントローラ；
を備えた材料移送システム。
【請求項１３】
材料移送システムが自動化されている、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項１４】
材料移送システムは複数の材料導管を備え、該材料導管のうち少なくとも２つの末端は、少なくとも１つのマルチウェル容器の異なるウェルと同時に連通するような距離だけ互いに間隔をあけている、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項１５】
材料移送システムは複数の材料導管を備え、これらの材料導管のうち２つ以上が異なる材料供給源に連通している、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項１６】
材料導管を通って配置される空洞の断面寸法が１μｍ〜１０５μｍである、請求項１２に記載の材料移送システム
【請求項１７】
蠕動ポンプは、材料導管の末端から非接触の材料分配を行なうために該末端の少なくとも近傍にて十分な材料流速を発生させる、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項１８】
蠕動ポンプはマルチチャネル蠕動ポンプからなる、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項１９】
蠕動ポンプは、材料サイトに又は材料サイトから一定量の材料を可逆的に移送するよう構成される、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項２０】
ローラーサポートは３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、３０個又はそれより多いローラーを支持する、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項２１】
ローラーサポートは少なくとも１つの他のローラーサポートと交換可能である、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項２２】
蠕動ポンプが材料導管を通して材料を流すとき、一定量の材料が材料導管の外部に付着するのを防止するために、ローラーサポートの慣性モーメントが最小にされる、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項２３】
ローラーサポートにより支持される隣接ローラーの対間の角距離が互いに実質的に等しい、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項２４】
ローラーサポートにより支持される隣接ローラーは互いに最大１８０°離れて配置される、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項２５】
フィードバックコンポーネントは前記モーターに動作可能に接続された少なくとも１つの駆動機構を備え、該駆動機構は前記モーターの位置フィードバック制御を行なう少なくとも１つの制御コンポーネントを備える、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項２６】
フィードバックコンポーネントは前記コントローラに動作可能に接続された１以上の重量計をさらに備え、該重量計は１以上の材料サイトに配置された材料の重量を検出する、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項２７】
前記モーターは少なくとも１つの位置エンコーダと少なくとも１つのギア減速コンポーネントとを備える、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項２８】
前記モーターはサーボモーター又はステッピングモーターからなる、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項２９】
前記コントローラは、材料の移送量の周期的変動を最小にするために材料の各移送量に対して材料導管から実質的に同一のローラー開放を実行するよう構成される、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項３０】
前記回転増分は少なくとも０．１μｌの材料容量に対応する、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項３１】
同一の回転増分が実質的に一様な量の材料を材料サイトに又は材料サイトから移送する、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項３２】
前記回転増分はシステムの流速特性について補償されない、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項３３】
前記コントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの検出器であって、１以上の材料サイトにて生成された検出可能な信号を検出するよう構成された検出器をさらに備える、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項３４】
前記ローラーが回転できる、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項３５】
蠕動ポンプは、前記モーターがローラーサポートを回転させるとき回転可能なローラーを回転させるギア機構を備える、請求項３４に記載の材料移送システム。
【請求項３６】
前記コントローラはさらに、ローラーサポートにより支持されたローラーの少なくとも１つを回転させるよう構成される、請求項３４に記載の材料移送システム。
【請求項３７】
前記ローラーは、材料導管の摩耗を最小にするためにローラーサポートの回転方向とは反対の方向に回転する、請求項３６に記載の材料移送システム。
【請求項３８】
前記ローラーとローラーサポートは実質的に等しい絶対値の速度にて回転する、請求項３６に記載の材料移送システム。
【請求項３９】
前記コントローラは、一定量の材料が材料導管の外部に付着するのを防止するために、ローラーサポートを回転増分だけ回転させた後に材料導管の末端の少なくとも近傍に少なくとも１つの負の圧力パルスを与える、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項４０】
さらに一定量の材料が材料導管の外部に付着するのを防止するためにローラーサポートの慣性モーメントが最小化される、請求項３９に記載の材料移送システム。
【請求項４１】
材料導管の少なくとも１つの末端が少なくとも１つのチップを含む、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項４２】
前記チップが前記末端に一体化されている、請求項４１に記載の材料移送システム。
【請求項４３】
前記チップを通って配置された空洞が少なくとも２つの異なる断面寸法を有する、請求項４１に記載の材料移送システム。
【請求項４４】
前記チップの少なくとも一部がテーパー状である、請求項４１に記載の材料移送システム。
【請求項４５】
前記末端の近傍の材料導管の少なくとも一部が実質的に直線状である、請求項４１に記載の材料移送システム。
【請求項４６】
前記材料導管の実質的に直線状の部分の長さが少なくとも６０ｍｍである、請求項４５に記載の材料移送システム。
【請求項４７】
材料導管の末端と前記チップがインサートにより連結される、請求項４５に記載の材料移送システム。
【請求項４８】
前記インサートの一部が前記末端の一部及び前記チップの一部に挿入される、請求項４７に記載の材料移送システム。
【請求項４９】
前記末端の一部及び前記チップの一部が前記インサートの一部に挿入される、請求項４７に記載の材料移送システム。
【請求項５０】
前記インサートは少なくとも材料導管より柔軟でない材料から作られる、請求項４７に記載の材料移送システム。
【請求項５１】
材料サイトは少なくとも１つの材料容器及び／又は少なくとも１つの基板表面を含む、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項５２】
材料容器は６、１２、２４、４８、９６、１９２、３８４、７６８、１５３６個又はそれより多くのウェルを有するマルチウェル材料容器からなる、請求項５１に記載の材料移送システム。
【請求項５３】
基板表面は膜表面からなる、請求項５１に記載の材料移送システム。
【請求項５４】
前記コントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの位置決めコンポーネントであって、材料導管及び／又は材料サイトを移動自在に互いに配置する構造を有する位置決めコンポーネントをさらに備える、請求項１２に記載の材料移送システム。
【請求項５５】
位置決めコンポーネントは、材料サイトを支持する構造の少なくとも１つの対象ホルダーを備える、請求項５４に記載の材料移送システム。
【請求項５６】
前記コントローラは、材料導管及び／又は材料サイトの相対運動に同期して一定量の材料が材料サイトに又は材料サイトから移送されるように、ローラーサポートを回転させることと、材料導管及び／又は材料サイトを移動自在に互いに配置することとを同時に行なうように構成される、請求項５４に記載の材料移送システム。
【請求項５７】
位置決めコンポーネントは少なくとも１つの位置フィードバック制御駆動部に動作可能に接続された少なくとも１つのＸ／Ｙ軸直線運動テーブルを備え、この位置フィードバック制御駆動部はＸ軸及びＹ軸に沿ったＸ／Ｙ軸直線運動テーブルの運動を制御する、請求項５４に記載の材料移送システム。
【請求項５８】
位置決めコンポーネントはＸ／Ｙ軸直線運動テーブルに動作可能に接続された少なくとも１つの対象ホルダーを備え、この対象ホルダーは材料サイトを支持する構造を有する、請求項５７に記載の材料移送システム。
【請求項５９】
位置決めコンポーネントは少なくとも１つの材料導管サポートヘッドを有する少なくとも１つのＺ軸直線運動コンポーネントを備え、この材料導管サポートヘッドは材料導管の少なくとも一部を支持しかつＺ軸に沿って移動する、請求項５４又は５８に記載の材料移送システム。
【請求項６０】
位置決めコンポーネントは、材料導管の外部に付着した付着性材料を排除するのに十分な速度にて材料導管サポートヘッドを移動させるよう構成される、請求項５９に記載の材料移送システム。
【請求項６１】
Ｚ軸直線運動コンポーネントは少なくとも１つのソレノイドを含む、請求項５９に記載の材料移送システム。
【請求項６２】
材料導管は複数の材料導管からなり、材料導管サポートヘッドは少なくとも２つの各材料導管における１以上の部分を支持する、請求項５９に記載の材料移送システム。
【請求項６３】
前記部分が材料導管の末端部分からなり、該末端部分は少なくとも１つのマルチウェル容器中の異なるウェルに同時に実質的に連通するような距離だけ互いに間隔をあけている、請求項６２に記載の材料移送システム。
【請求項６４】
前記末端部分が実質的に直線状である、請求項６３に記載の材料移送システム。
【請求項６５】
実質的に直線状の末端部分の少なくとも１つの長さが少なくとも６０ｍｍである、請求項６４に記載の材料移送システム。
【請求項６６】
材料導管の末端部分の各々が少なくとも１つのチップを有する、請求項６３に記載の材料移送システム。
【請求項６７】
前記チップを通して配置される空洞が少なくとも２つの異なる断面寸法を有する、請求項６６に記載の材料移送システム。
【請求項６８】
前記チップの少なくとも一部がテーパー状である、請求項６６に記載の材料移送システム。
【請求項６９】
材料導管の少なくとも１つと、対応する少なくとも１つのチップとがインサートにより実質的に連結される、請求項６８に記載の材料移送システム。
【請求項７０】
インサートの一部が材料導管の一部及び対応するチップの一部に挿入される、請求項６９に記載の材料移送システム。
【請求項７１】
材料導管の一部及び対応するチップの一部がインサートの一部に挿入される、請求項６９に記載の材料移送システム。
【請求項７２】
インサートが少なくとも材料導管より柔軟でない材料から作られる、請求項６９に記載の材料移送システム。
【請求項７３】
前記コントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの洗浄コンポーネントであって、位置決めコンポーネントが洗浄コンポーネントの少なくとも近傍に材料導管を移動させたとき材料導管を洗浄する構造を有する洗浄コンポーネントをさらに備える、請求項５４に記載の材料移送システム。
【請求項７４】
洗浄コンポーネントは少なくとも１つの開口部を有する真空室を備え、位置決めコンポーネントは、適用する真空によって付着性材料を材料導管の外面から除去するために前記開口部の中に又は前記開口部の近傍に材料導管を移動させる、請求項７３に記載の材料移送システム。
【請求項７５】
材料導管の外側断面寸法が開口部の断面寸法より小さい、請求項７４に記載の材料移送システム。
【請求項７６】
少なくとも蠕動ポンプ、フィードバックコンポーネント、及び位置決めコンポーネントを互いに取り付ける少なくとも１つの取付けコンポーネントをさらに備える、請求項５４に記載の材料移送システム。
【請求項７７】
取付けコンポーネントは実質的に剛性である、請求項７６に記載の材料移送システム。
【請求項７８】
（ｉ）蠕動ポンプのローラーサポートにより支持される隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応する回転増分；
（ｉｉ）材料導管の断面寸法；
（ｉｉｉ）材料サイトに又は材料サイトから移送する材料の量；及び
（ｉｖ）蠕動ポンプのローラーサポートにより支持される隣接ローラー間の角距離；
からなる群から選択した１以上の入力パラメータを受け取るため、及び
１以上の材料導管が蠕動ポンプに動作可能に接続され且つ蠕動ポンプが材料導管を通して材料を移送する場合に、回転増分に対応した材料の量が少なくとも１つの材料サイトに又は少なくとも１つの材料サイトから移送されるように、蠕動ポンプのローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応した回転増分ずつ蠕動ポンプのローラーサポートを回転させるため、
１以上の論理命令を有するコンピュータ読取り可能媒体を含むコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項７９】
ローラーサポートを回転させるのに同期してＸ／Ｙ軸直線運動テーブルとＺ軸運動コンポーネントを移動させるために少なくとも１つの論理命令をさらに含む、請求項１に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項８０】
少なくとも１つのモーターに動作可能に接続された少なくとも１つのコントローラを備えた材料移送システムを提供するステップであって、前記モーターは回転可能なローラーサポートを備えた少なくとも１つの蠕動ポンプに動作可能に接続され、前記ローラーサポートは少なくとも２つのローラーを支持し且つ少なくとも１つの材料導管に動作可能に接続されるステップ；及び
材料導管を通って材料を移送するステップであって、少なくとも１つの材料サイトに又は少なくとも１つの材料サイトから移送される材料の量が回転増分に対応するように、ローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応した少なくとも１つの回転増分ずつ前記コントローラがローラーサポートを回転させるステップ
を含む材料移送方法。
【請求項８１】
前記材料が、細胞懸濁液、試薬、緩衝液、及び固体サポート懸濁液からなる群から選択される、請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記コントローラは、材料中の移送材料への剪断効果が最小になるようにローラーサポートを回転させる、請求項８０に記載の方法。
【請求項８３】
材料導管を材料サイトに接触させずに材料を材料サイトに移送する、請求項８０に記載の方法。
【請求項８４】
一定量の材料が材料導管の外部に付着するのを防止するために、ローラーサポートを回転増分だけ回転させた後にコントローラにより材料導管の末端の少なくとも近傍に少なくとも１つの負の圧力パルスを加えることをさらに含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８５】
材料導管の外部に付着した付着性材料がもしあればそれを排除するのに十分な速度にて材料導管を移動させることをさらに含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８６】
材料導管の外部に付着した付着性材料がもしあればそれを少なくとも１つの他の物体に接触させて該付着性材料を材料導管の外部から除去することをさらに含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８７】
材料サイトが少なくとも１つのマルチウェル容器を含み、前記方法が：
少なくとも第１の量の材料をマルチウェル容器の少なくとも第１のウェルに移送するステップ；
材料導管がマルチウェル容器の少なくとも第２のウェルと連通するように、材料導管及び／又は材料サイトを互いに相対的に移動させるステップ；及び
少なくとも第２の量の材料をマルチウェル容器の前記第２のウェルに移送するステップ
を含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８８】
前記移動させるステップと少なくとも１つの移送するステップとを実質的に同時に行なう、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記移動させるステップが材料導管の一部を前記第２のウェルの上方又は前記第２のウェルの中に配置することを含む、請求項８７に記載の方法。
【請求項９０】
前記システムが蠕動ポンプに動作可能に接続された複数の材料導管を含み、前記方法が材料導管を介して材料サイトに又は材料サイトから複数の量の材料を移送することを含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項９１】
前記複数の量の材料を実質的に同時に移送する、請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】
材料サイトが少なくとも１つのマルチウェル容器を含み、少なくとも２つの材料導管の末端は、マルチウェル容器中に配置された少なくとも２つのウェル間の距離に対応した距離だけ間隔をあけており、前記方法は前記２つのウェルに又は前記２つのウェルから前記２つの材料導管を介して材料を同時に移送することを含む、請求項９０に記載の方法。
【請求項９３】
少なくとも１つの材料導管；
材料導管に動作可能に接続されて該材料導管を介して材料を移送する少なくとも１つのポンプ；
材料導管に動作可能に接続され該材料導管を移動させる少なくとも１つの位置決めコンポーネント；及び
前記ポンプと位置決めコンポーネントに動作可能に接続された少なくとも１つのコントローラであって、ポンプに材料導管を介して材料を移送させ、位置決めコンポーネントに材料導管を移動させるコントローラ
を備えた材料移送システムを提供するステップ；
一定量の材料が材料導管の末端部分に付着することで所定量の付着性材料を形成するように、材料導管を通して材料を移送するステップ；
位置決めコンポーネントにより材料導管の少なくとも末端部分を材料サイトの方向に加速するステップ；及び
所定量の付着性材料が材料導管の末端部分から材料サイトに移送されるように、位置決めコンポーネントにより材料導管の末端部分を減速するステップ
を含む、材料を材料サイトに移送する方法。
【請求項９４】
減速ステップが一定量の付着性材料を材料導管の末端部分から排除することを含む、請求項９３に記載の方法。
【請求項９５】
材料導管の末端部分と材料サイトを接触させることなく付着性材料の所定量を材料サイトに移送する、請求項９３に記載の方法。
【請求項９６】
前記材料が細胞懸濁液を含み、移送する細胞への剪断効果を最小にする請求項９３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
著作権通知
３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７１（ｅ）に従って、出願人はこの開示物の一部に著作権保護を受ける資料が含まれていることを記す。著作権の所有者は特許商標庁の特許ファイル又はレコードで見られる特許文献又は特許開示物をだれが複製しても異議はないが、そうでなければどんなものであれすべての著作権の権利を保持する。
【０００２】
関連出願の相互参照
この出願は米国仮出願第６０／５２７，１２５号（出願日２００３年１２月４日）の利益を主張し、その開示内容の全体をあらゆる目的のために援用する。
【０００３】
発明の分野
一般に本発明は選択した量の材料を材料サイトに及び／又は材料サイトから正確に移送するための材料移送システム及び関連の方法を提供する。
【背景技術】
【０００４】
発明の背景
医薬品、化学薬品、食品、及び飲料の製造を含めて幅広い用途において材料を移送するのにロータリー蠕動ポンプが用いられる。代表的なロータリー蠕動ポンプシステムでは、導管が湾曲壁などの圧縮表面に対して圧縮されるように、１個以上の材料導管（例えば可撓管又はホース）に接触して円形経路にて一連のローラー又はシューを回転させる。これにより、導管長に沿って圧縮の移動領域が生成され、導管上流では移動領域から材料が引っ張られ、導管下流では移動領域から材料が押され、導管を通る材料の移送が行われる。蠕動ポンプの利点の一つは、ポンプの内部コンポーネントと移送中の材料とが接触することなく導管を通して材料を移送できることである。例えば、このことは移送材料の汚染の危険を低減する。
【０００５】
一般にロータリー蠕動ポンプにより移送される材料の量において周期的変動が観察され、これは特に複数個の一様な量を移送しようとしているときには材料の移送量を不正確にし得る。特に、一般にはリードローラー（すなわち特定の変位サイクルにおいて材料導管との接触が最も先行しているローラー）が一定の圧力を材料導管に加えるとき、角変位と変位サイクル中に移送される材料の量との間には実質的に比例関係が存在する。しかしながら、リードローラーにより材料導管に加えられる圧力が減少してゼロになる開放イベントをリードローラーが経験する際にこの関係は非比例的になる傾向にある。これにより、材料の移動量とポンプの角変位とを関係付ける機能において反復する異常又は周期的変動が生じ、それが考慮されない場合には材料の分配量が不正確になり得る。
【特許文献１】米国特許出願第１０／３５０，９０５号
【特許文献２】米国特許第６，３９３，３３８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、ロータリー蠕動ポンプにより移送される材料の量の周期的変動を考慮するシステムが望まれていることは明らかである。以下の開示内容をすべて見れば本発明のこれらの特徴や様々な別の特徴が明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
一般に本発明は、マイクロリットル容量の流体材料を含めて、蠕動ポンプを用いて選択量の材料を確実に移送する材料移送システム及び方法に関する。ここに記載の所望量の材料を再現可能に移送するアプローチは、蠕動ポンプにより移送される材料の量において一般に観察される周期的変動を容易に考慮に入れることができ、かつ一般に既存の多くの移送技術よりも実現が複雑でない。例えば特定の態様によると、本発明のシステムは、材料の各移送量に対して実質的に同一のローラー開放イベントを実施して移送量の変動源であるローラー開放を最小にするよう構成される。特定の態様では、本発明のシステム及び方法はさらに、複数の量の材料について同期しかつ正確な移送を行い高レベルのスループットを達成する。本発明の態様はまた、材料サイト間（例えばマルチウェル容器内に配置されたウェル間）での材料の運び残しを最小にして例えばそれらのサイトの相互汚染や不正確な量の材料の移送の危険性を低減する方法も含む。本発明はまた、ここに記載の方法及びシステムを実現するのに用いることのできる関連のコンピュータプログラムプロダクトも提供する。
【０００８】
一側面では、本発明は材料移送システムを提供する。システムは少なくとも２つのローラー（例えば固定ローラー、回転可能なローラー、又はそれらの組み合わせ）を支持する回転可能なローラーサポートを有する少なくとも１つの蠕動ポンプと、蠕動ポンプに動作可能に接続されてローラーサポートを回転させる少なくとも１つのモーターとを備える。システムはまたモーターに動作可能に接続された少なくとも１つのコントローラを備える。１個以上の材料導管が蠕動ポンプに動作可能に連結され且つ蠕動ポンプが材料導管を通して材料を移送する場合に、回転増分に対応した量の材料を少なくとも１つの材料サイト（例えば材料容器、基板面など）に移送するか又は該材料サイトから移送するために、コントローラは、ローラーサポートにより支持された隣接したローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応する少なくとも１つの回転増分ずつ少なくともローラーサポートを回転させるように構成される。一般に、同一の回転増分は実質的に一様な量の材料を材料サイトに又は材料サイトから移送する。さらに、一般に回転増分はシステムの流速特性に対して補償されない。ある態様では、システムはさらに蠕動ポンプに動作可能に接続された少なくとも１つの材料導管を備える。典型的には、コントローラは、材料の移送量の周期的変動を最小にするために材料の各移送量に対して材料導管から実質的に同一のローラー開放を実行するよう構成される。随意に、システムはまたコントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの検出器を備える。検出器は１以上の材料サイトで生成された検出可能な信号を検出するよう構成される。
【０００９】
特定の態様では、システムはさらにコントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの位置決めコンポーネントを備える。位置決めコンポーネントは少なくとも１つの材料導管及び／又は１以上の材料サイトを互いに移動自在に位置決めする構造をもつ。一般に位置決めコンポーネントは材料サイトを支持する構造の少なくとも１つの対象ホルダーを備える。ある態様では、システムはさらに位置決めコンポーネント及び蠕動ポンプに動作可能に接続された材料導管を備える。随意に、システムはさらにコントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの洗浄コンポーネントを備える。洗浄コンポーネントは、材料導管が少なくとも位置決めコンポーネントに動作可能に接続され且つ位置決めコンポーネントが材料導管を洗浄コンポーネントの少なくとも近傍に移動させる場合に材料導管を洗浄する構造をもつ。特定の態様では、システムはまた少なくとも蠕動ポンプ、モーター、及び位置決めコンポーネントを互いに取り付ける少なくとも１つの取付けコンポーネントを備える。
【００１０】
別の側面では、本発明は少なくとも１つの材料導管とこの材料導管に動作可能に接続された少なくとも１つの蠕動ポンプとを備えた材料移送システムを提供する。蠕動ポンプは少なくとも２つのローラーを支持する回転可能なローラーサポートを備える。材料移送システムは典型的には自動化されている。システムはまた蠕動ポンプに動作可能に接続された少なくとも１つのフィードバックコンポーネントを備える。フィードバックコンポーネントはローラーサポートを回転させる少なくとも１つのモーターを備える。また、システムはフィードバックコンポーネントに動作可能に接続された少なくとも１つのコントローラをも備える。このコントローラは、少なくとも１つの材料サイトに又は少なくとも１つの材料サイトから材料導管を通って移送される材料の量が回転増分に対応するように、ローラーサポートにより支持される隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応する少なくとも１つの回転増分ずつ少なくともローラーサポートを回転させるよう構成される。一般にこの回転増分は少なくとも０．１μｌの材料容量に対応する。さらに、一般に同一の回転増分は材料サイトに又は材料サイトから実質的に一様な材料容量を移送する。一般には、回転増分はシステムの流速特性について補償されない。ある態様では、材料移送システムはコントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの検出器をさらに備える。検出器は１以上の材料サイトで生成された検出可能な信号を検出するよう構成される。
【００１１】
本発明の材料移送システムに備えられた蠕動ポンプは種々の態様を含む。例えばある態様では、蠕動ポンプはマルチチャネル蠕動ポンプからなる。典型的には、蠕動ポンプは材料サイトに又は材料サイトから一定量の材料を可逆的に移送するよう構成される。また、典型的には蠕動ポンプは、非接触で材料を末端から分配するのに十分な材料流速を少なくとも材料導管の末端の近傍にて発生させる。さらに、典型的にはローラーサポートは例えば３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、３０個又はそれより多くのローラーを支持する。一般に、蠕動ポンプが材料導管を通して材料を移送するとき一定量の材料が材料導管の外部に付着するのを防止するために、ローラーサポートの慣性モーメントは最小にされる。さらに、一般的にはローラーサポートに支持された隣接ローラー対の間の角距離は実質的に互いに等しい。例えば、一般にローラーサポートにより支持された隣接ローラーは互いに最大でも１８０°離れて配置される。ある態様では、ローラーサポートは少なくとも１つの他のローラーサポートと交換可能である。ローラーが回転可能な態様では、随意に蠕動ポンプは、モーターがローラーサポートを回転させるとき、回転可能なローラーを例えば材料導管の摩耗を最小にするように回転させるギア機構を備える。
【００１２】
ある態様では、フィードバックコンポーネントはモーターに動作可能に接続された少なくとも１つの駆動機構を備える。典型的には駆動機構はモーターの位置フィードバック制御を行う少なくとも１つの制御コンポーネントを備える。一般にモーターは少なくとも１つの位置エンコーダと少なくとも１つのギア減速コンポーネントとを備える。例えば、典型的にはモーターはサーボモーター又はステッピングモーターからなる。特定の態様では、フィードバックコンポーネントはコントローラに動作可能に接続された１個以上の重量計をさらに備える。重量計は１以上の材料サイトに配置された材料の重量を検出する。
【００１３】
一般にコントローラは、材料の移送量の周期的変動を最小にするために材料の各移送量に対して材料導管から実質的に同一のローラー開放を行うように構成される。ローラーが回転可能な態様では、随意にコントローラはさらにローラーサポートにより支持されたローラーのうち少なくとも１つを回転させるよう構成される。これらの態様では、典型的にはローラーは材料導管の摩耗を最小にするためにローラーサポートの回転方向とは反対の方向に回転する。例えば、典型的にはローラーとローラーサポートは実質的に等しい絶対値の速度で回転する。特定の態様では、コントローラは、一定量の材料が材料導管の外部に付着するのを防止するためにローラーサポートを回転増分だけ回転させた後に少なくとも１つの負の圧力パルスを少なくとも材料導管の末端の近傍に加える。一般にローラーサポートの慣性モーメントはさらに一定量の材料が材料導管の外部に付着するのを防止するために最小にされる。
【００１４】
本発明のシステムが備える材料導管もまた種々の態様を含む。ある態様では、例えば、材料導管を通って配置される空洞は１ｍｍ〜１０５μｍの断面寸法を有する。典型的には、材料移送システムは複数の材料導管を備え、材料導管のうち少なくとも２つの導管の末端は互いに一定の距離間隔を置いて少なくとも１つのマルチウェル容器中に配置された異なるウェルに同時に連通する。ある態様では、材料移送システムが備える複数の材料導管のうち２個以上が異なる材料源に連通する。
【００１５】
ある態様では、材料導管の少なくとも１つの末端は少なくとも１つのチップを含む。これらの態様では、随意にチップは末端と一体化される。特定の態様では、チップを通って配置される空洞は少なくとも２つの異なる断面寸法を有する。典型的には、チップの少なくとも一部はテーパー状である。ある態様では、材料導管の末端近傍の少なくとも一部は実質的に直線状である。材料導管の実質的に直線状の部分の長さは６０ｍｍ以上である。ある態様では、材料導管の末端とチップは、例えば材料導管とチップが互いに連通するようにインサートによって連結される。これらの態様のいくつかでは、インサートの部分が末端及びチップの部分に挿入されるが、他の態様では、末端及びチップの部分がインサートの部分に挿入される。一般にインサートは少なくとも材料導管より柔軟ではない材料から作製される。
【００１６】
特定の態様では、材料移送システムはさらにコントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの位置決めコンポーネントを備える。一般に位置決めコンポーネントは材料導管及び／又は材料サイトを移動自在に互いに配置する構造を有する。例えば、随意に位置決めコンポーネントは材料サイトを支持する構造の少なくとも１つの対象ホルダーを備える。また、典型的にはコントローラは、材料導管及び／又は材料サイトの相対運動に同期して材料サイトに又は材料サイトから一定量の材料を移送するように、ローラーサポートを回転させると同時に材料導管及び／又は材料サイトを移動自在に互いに配置するよう構成される。
【００１７】
ある態様では、位置決めコンポーネントは少なくとも１つの位置フィードバック制御駆動部に動作可能に接続された少なくとも１つのＸ／Ｙ軸直線運動テーブルを備え、この位置フィードバック制御駆動部はＸ軸及びＹ軸に沿ったＸ／Ｙ軸直線運動テーブルの運動を制御する。典型的には、位置決めコンポーネントはＸ／Ｙ軸直線運動テーブルに動作可能に接続された少なくとも１つの対象ホルダーを備え、この対象ホルダーは材料サイトを支持する構造をもつ。特定の態様では、位置決めコンポーネントは少なくとも１つの材料導管サポートヘッドを有する少なくとも１つのＺ軸直線運動コンポーネントを備え、この材料導管サポートヘッドは材料導管の少なくとも一部を支持し、かつＺ軸に沿って移動する。一般にＺ軸直線運動コンポーネントは少なくとも１つのソレノイドを備える。典型的には位置決めコンポーネントは、材料導管の外部に付着する付着性材料を排除するのに十分な速度で材料導管サポートヘッドを運動させるように構成される。
【００１８】
特定の態様では、材料移送システムはさらにコントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの洗浄コンポーネントを備え、この洗浄コンポーネントは、位置決めコンポーネントが材料導管を少なくとも洗浄コンポーネントの近傍に移動させたとき材料導管を洗浄する構造を有する。これらの態様のいくつかでは、例えば、洗浄コンポーネントは少なくとも１つの開口部を有する真空室を備え、この開口部の中に又は開口部の近傍に位置決めコンポーネントが材料導管を移動させ、それにより印加真空が付着性材料を材料導管の外面から除去する。典型的には材料導管の外側の断面寸法は開口部の断面寸法より小さい。
【００１９】
ある態様では、材料移送システムは少なくとも蠕動ポンプ、フィードバックコンポーネント、及び位置決めコンポーネントを互いに取り付ける少なくとも１つの取付けコンポーネントをさらに備える。典型的には取付けコンポーネントは実質的に剛性である。
【００２０】
別の側面では、本発明は、（ｉ）蠕動ポンプのローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応する回転増分；（ｉｉ）材料導管の断面寸法；（ｉｉｉ）材料サイトに又は材料サイトから移送される材料の量；及び（ｉｖ）蠕動ポンプのローラーサポートにより支持される隣接ローラー間の角距離からなる群から選択された１以上の入力パラメータを受け取るための１以上の論理命令を有するコンピュータ読取り可能媒体を備えたコンピュータプログラムプロダクトを提供する。コンピュータプログラムプロダクトはまた、１以上の材料導管が蠕動ポンプに動作可能に接続され且つ蠕動ポンプが材料導管を通して材料を移送する場合に、回転増分に対応する量の材料が少なくとも１つの材料サイトに又は少なくとも１つの材料サイトから移送されるように、蠕動ポンプのローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応する回転増分ずつ蠕動ポンプのローラーサポートを回転させる１以上の論理命令を含む。特定の態様では、コンピュータプログラムプロダクトはローラーサポートの回転に同期してＸ／Ｙ軸直線運動テーブルとＺ軸運動コンポーネントを移動させる少なくとも１つの論理命令をさらに含む。
【００２１】
別の側面では、本発明は材料を移送する方法に関する。この方法は少なくとも１つの蠕動ポンプに動作可能に接続された少なくとも１つのモーターに動作可能に接続された少なくとも１つのコントローラを備えた材料移送システムを提供することを含む。蠕動ポンプは少なくとも２つのローラーを支持する回転可能なローラーサポートを備え、かつ少なくとも１つの材料導管に動作可能に接続される。典型的にはシステムは自動化される。方法はまた材料（細胞懸濁液、試薬、緩衝液、固体サポート懸濁液など）を材料導管を通して移送することを含み、その際、コントローラは、少なくとも１つの材料サイトに又は少なくとも１つの材料サイトから移送される材料の量が回転増分に対応するように、ローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応する少なくとも１つの回転増分ずつローラーサポートを回転させる。典型的にはコントローラは材料中の移送材料（例えば細胞など）への剪断効果が最小になるようにローラーサポートを回転させる。典型的には、材料導管が材料サイトに接触することなく材料が材料サイトに移送される。一般に一定量の材料は少なくとも０．１μｌの材料を含む。ある態様では、システムはモーターに動作可能に接続された少なくとも１つのフィードバックコンポーネントをさらに備え、このフィードバックコンポーネントは蠕動ポンプの位置フィードバック制御を行う。一般にコントローラは、材料の移送量の周期的変動を最小にするために、材料の各移送量に対して材料導管から実質的に同一のローラー開放を行う。一般に回転増分はシステムの流速特性について補償されない。典型的には同一の回転増分は、実質的に一様な量の材料を材料サイトに又は材料サイトから移送する。特定の態様では、方法は、一定量の材料が材料導管の外部に付着するのを防止するために、ローラーサポートを回転増分だけ回転させた後コントローラにより少なくとも１つの負の圧力パルスを少なくとも材料導管の末端の近傍に加えることをさらに含む。
【００２２】
ある態様では、システムはコントローラに動作可能に接続された少なくとも１つの位置決めコンポーネントをさらに備え、この位置決めコンポーネントは材料導管及び／又は材料サイトを移動自在に互いに配置する構造を有する。典型的には位置決めコンポーネント材料導管の外部に付着した付着性材料がもしあれば排除するのに十分な速度で材料導管を移動させる。典型的には、方法は材料導管の外部に付着した付着性材料がもしあれば排除するのに十分な速度で材料導管を移動させることを含む。ある態様では、位置決めコンポーネントは、材料導管の外部に付着した付着性材料がもしあれば、少なくとも１つの他の物体と接触させて付着性材料を材料導管の外部から除去するように、材料導管を移動させる。例えば、随意に前記他の物体はマルチウェル容器のウェルの一部からなる。
【００２３】
特定の態様では、材料サイトは少なくとも１つのマルチウェル容器を含み、方法は少なくとも第１の量の材料をマルチウェル容器の少なくとも第１のウェルに移送し、材料導管がマルチウェル容器の少なくとも第２のウェルと連通するように、例えば位置決めコンポーネントにより材料導管及び／又は材料サイトを互いに相対的に移動させ、そして少なくとも第２の量の材料をマルチウェル容器の第２のウェルに移送することを含む。典型的には移動のステップと少なくとも１つの移送のステップとは実質的に互いに同時に行う。典型的には、移動のステップは材料導管の一部を第２のウェルの上方に又は第２のウェル中に配置することを含む。
【００２４】
ある態様では、システムは蠕動ポンプに動作可能に接続された複数の材料導管を備え、方法は複数の量の材料を材料サイトに又は材料サイトから材料導管を通して移送することを含む。これらの態様では、一般に材料導管のうち２個以上が異なる材料源に実質的に連通する。典型的には、複数の量の材料が実質的に同時に移送される。ある態様では、材料サイトは少なくとも１つのマルチウェル容器を備え、材料導管のうち少なくとも２つの導管の末端は、マルチウェル容器中に配置された少なくとも２つのウェル間の距離に対応した距離だけ間隔をあける。これらの態様では、一般に方法はこれら２つの材料導管を通してこれら２つのウェルに又はこれら２つのウェルから材料を同時に移送することを含む。一般に材料サイトは少なくとも１つの材料容器及び／又は少なくとも１つの基板表面を備える。典型的には、材料容器は例えば６、１２、２４、４８、９６、１９２、３８４、７６８、１５３６個又はそれより多くのウェルを有するマルチウェル材料容器からなる。随意に基板表面は膜表面を含む。
【００２５】
別の側面では、本発明は材料を材料サイトに移送する方法を提供する。方法は少なくとも１つの材料導管とこの材料導管に動作可能に接続され材料導管を通して材料を移送する少なくとも１つのポンプとを備えた材料移送システムを提供することを含む。材料移送システムはまた、材料導管に動作可能に接続されて材料導管を移動させる少なくとも１つの位置決めコンポーネントを備える。また、材料移送システムはポンプと位置決めコンポーネントに動作可能に接続された少なくとも１つのコントローラをも備える。コントローラは、ポンプによって材料導管を通って材料を移送させ、位置決めコンポーネントによって材料導管を移動させる。方法はまた、一定量の材料が材料導管の末端部分に付着して所定量の付着性材料を形成するように、材料（例えば流体材料など）を材料導管を通って移送することを含む。また、方法はまた、所定量の付着性材料が材料導管の末端部分から材料サイトに移送されるように、位置決めコンポーネントによって材料導管の少なくとも末端部分を材料サイトの方向に加速すること、及び位置決めコンポーネントによって材料導管の末端部分を減速することを含む。一般に材料サイトはマルチウェル容器の少なくとも１つのウェルを含む。典型的には減速のステップは所定量の付着性材料を材料導管の末端部分から排除することを含む。典型的には、所定量の付着性材料は材料導管の末端部分と材料サイトに接触することなく材料サイトに移送される。ある態様では、材料は細胞懸濁液を含み、方法は移送される細胞への剪断効果を最小にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
詳細な説明
Ｉ．定義
本発明を詳細に説明する前に、本発明は特定のシステム又は方法に限定されず、当然のことながら変え得ることを理解すべきである。また、ここで用いた用語は単に特定の態様を説明するためのものであり、限定する意図はないことを理解すべきである。さらに、他に定義していない限り、ここで用いた技術的及び科学的用語は本発明が属する当業者が一般に理解するのと同じ意味を有する。本発明を記載する際、以下の用語及び文法的変化は下記の定義に従って用いられる。
【００２７】
「材料」なる用語は本質的に任意の物理的状態にある物質をいう。例えば、材料は気体、液体、半流動体、ペースト、粉末、及びそれらの組み合わせの形態をとり得る。さらに例えば本発明の特定の態様では材料は細胞及び／又は試薬懸濁液を含む。
【００２８】
「角距離」又は「角変位」なる用語は回転本体が回転する角度をいう。例えば本発明のある態様では、蠕動ポンプの回転可能なローラーサポートは、ローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応する回転増分ずつ回転する。
【００２９】
「慣性モーメント」なる用語は所与の軸を中心とする角加速度に対する本体の抵抗の尺度をいい、これは本体中の各質量要素と該要素の該軸からの距離の二乗との積の和に等しい。
【００３０】
「可逆的に移送する」なる表現は、例えば材料又はその一部を例えば材料サイトで分配後にその材料サイトから移動すること、１つの材料サイトから移動後に別の材料サイトに分配することなどの可能な材料の移送プロセスについていう。例えば特定の態様では、流体材料が材料サイト（例えばマルチウェルプレート又は他の流体材料の供給源）から吸引され、他のサイト（例えばマルチウェルプレートのウェル、基板の表面、流体材料廃液容器など）に分配される。典型的には、可逆的な材料移送は、特定の材料サイトに材料を移送させるべくローラーサポートの回転方向とは反対の方向に蠕動ポンプのローラーサポートを回転させることによって行う。
【００３１】
「非接触の材料分配」なる表現は、材料が材料導管から分配されるとき材料移送システムの材料導管が材料サイト又は材料サイトに配置された材料に接触しないような材料分配プロセスについていう。
【００３２】
「フィードバックコンポーネント」なる用語はシステムの１以上の他のコンポーネントについての情報を提供するシステムのコンポーネントについていう。例えば特定の態様では、本発明の材料移送システムは蠕動ポンプのローラーサポートを回転させるモーターを備えたフィードバックコンポーネントを含む。これらの態様では、一般にフィードバックコンポーネントは、コントローラが選択した回転増分ずつローラーサポートを回転させることができるように、例えばローラーサポートの位置に関する情報を典型的にはフィードバックコンポーネントに動作可能に接続されたコントローラに提供する。ある態様では、フィードバックコンポーネントは特定の材料サイトに存在する材料の重量などの情報を提供する。本発明の材料移送システムでの使用に随意に適合したこれらの種類のフィードバックコンポーネントに関する更なる詳細は、例えば、Ｍｉｃｋｌａｓｈ  ＩＩ他による米国特許出願第１０／３５０，９０５号，「ＦＬＵＩＤ  ＨＡＮＤＬＩＮＧ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ」（２００３年１月２４日出願）に記載されており、ここで援用する。
【００３３】
「回転増分」なる用語はローラーサポートの角変位についていう。例えば典型的には、本発明のシステムのコントローラは、例えば材料の各移送量に対して実質的に同一のローラー開放が行われるように、ローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応した回転増分ずつローラーサポートを回転させるよう構成される。例えば特定の態様では、ローラーサポートが回転する回転増分をユーザーが直接選択するが、別の態様では、システムコントローラは例えばユーザーが移送を欲する材料の入力量に基づいて適当な回転増分を選択するよう構成される。
【００３４】
「ローラー開放」又は「開放イベント」なる表現は、蠕動ポンプの動作中にローラーサポートのローラーが材料導管との接触から離れるプロセスについていう。典型的には開放イベントは、ほぼ最大から実質的にゼロまで開放を経験しているローラーにより印加される圧力の変化に対応する。
【００３５】
「隣接ローラー間の角距離の整数倍」なる表現は蠕動ポンプのローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離と整数（すなわち自然数、これらの数の負数、又はゼロのいずれか）との積についていう。典型的にはここに記載のシステムのコントローラは、ローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応した回転増分ずつローラーサポートを回転させるよう構成される。例えば、もしローラーサポートが互いに１２０°離れて配置された３個のローラーを含み、かつ選択された整数が＋２であるならば、ローラーサポートの回転増分は２４０°になり、一方同じローラーサポートについて選択された整数が＋４であるならば、ローラーサポートの回転増分は４８０°になり、以下同様である。一般に選択された整数の前の正及び負の符号はローラーサポートの相対的な回転方向、例えば順方向又は逆方向を示す。
【００３６】
例えば蠕動ポンプにより印加される圧力下で材料サイトに及び／又は材料サイトから材料導管を通って材料を移動できる場合に、材料導管は材料サイトに「連通」する。
【００３７】
「周期的変動」なる表現は所与のデバイス又はシステムの出力又は他の特性における反復性の変化についていう。典型的には例えば変位サイクル中にローラーが材料導管から開放されるときロータリー蠕動ポンプにより移送される材料の量の周期的変動が存在する。さらに具体的に言うと、一般にリードローラー（すなわち特定の変位サイクルにおいて材料導管との接触が最も早いローラー）が一定の圧力を材料導管に印加する場合には、変位サイクル中の角変位と移送材料量との間に実質的に比例関係が存在する。しかしながら、リードローラーにより材料導管に印加される圧力がゼロに減少する開放イベントをリードローラーが経験する際にこの関係は非比例的になる傾向をもつ。このことにより、材料の排出量とポンプの角変位を関係付ける機能において反復性の異常又は周期的変動が生じる。
【００３８】
「頂」なる用語は供給源から目的地への材料の移送などのように一般に設計又は意図された運転使用の場合でのデバイス若しくはシステム又はデバイス若しくはシステムコンポーネントの最高の点、レベル、表面、又は部分についていう。対照的に、「底」なる用語は一般に設計又は意図された運転使用の場合でのデバイス若しくはシステム又はデバイス若しくはシステムのコンポーネントの最低の点、レベル、表面又は部分についていう。
【００３９】
ＩＩ．序論
二三の特定の態様に関して本発明を説明するが、この説明は本発明の例示であり本発明を限定するものと解釈すべできない。当業者なら特許請求の範囲に記載の本発明の真の範囲から逸脱することなくここに記載の本発明の態様についての様々な変更を行うことができる。例えば、ここでは説明を明確にするため比較的少ない量又は容量（例えばミリリットル、マイクロリットル等の規模）の材料の移送に重点が置かれているが、本発明のシステム及び方法は本質的に任意の量の材料を正確に移送するよう適合し得ることが分かる。よりよい理解のため、特定の同じコンポーネントは種々の図の全体にわたって同じ参照文字及び／又は数字により示されていることにも留意されたい。
【００４０】
一般に本発明の材料移送システム及び方法は、正確な角変位を実現すべく正確に調節された加速度、速度、及び減速度をもって回転する蠕動ポンプを備える。さらに、典型的にはここに記載のシステム及び方法は、ロータリー蠕動ポンプを用いて正確で再現可能な材料移送が実現されるように、例えばローラー開放イベントにより生じる周期的な変動を考慮に入れる。例えば特定の態様では、材料移送システムは材料の各移送量に対して実質的に同一のローラー開放イベントが生じることで材料の移送量の変動源としてのローラー開放を最小にするよう構成される。
【００４１】
例えば、一般にリードポンプローラーが一定の圧力を材料導管に加えて変位サイクルを始動及び終了する場合にはポンプローラーサポートの角変位と移送される材料の量（例えば容量）との間には実質的に比例関係が存在する。さらに、リードローラーが材料導管から開放し始める一方で、例えば別のローラーは導管（例えばチュービングなど）に係合し始めるので、典型的には導管中の少なくと一部の材料が後方に吸い込まれて導管との接触から脱するリードローラーにより残されたギャップを充填する際、移送量が角変位の関数として少なくとも部分的に負になり始める期間が存在する。このことは図１Ａ及びＢにさらに説明されており、４個のローラー１０２を支持するポンプローラーサポート１００が略示されている。図１Ａ及びＢでは、Ω及びΩ’は同じ大きさである。図示されているように、ローラー１０２は圧縮表面１０６に導管１０４を押し付けて導管１０４を通して材料を移送させる。矢印１０８はローラーサポート１００の回転方向を示し、矢印１１０は導管１０４を通る材料の移送方向を示す。図１Ｂはポンプがローラーサポート１００を図１Ａ中に図示された変位Ωだけ回転させた後の導管１０４の状態の変化を示す。図１Ａから図１Ｂへの進行により、退去中又は開放中のリードローラーが導管１０４との接触を脱するとき、そのローラーが導管１０４から引き離れて導管１０４中の材料（例えば流体、気体、ペーストなど）が少なくとも一瞬の間後方に吸い込まれるのが示される。このことにより、材料の排出量をポンプローラーサポートの角変位に関係付ける機能において反復性の異常又は周期的変動が生じる。
【００４２】
したがって、ここに開示された本発明の側面は、ロータリー蠕動ポンプを用いて選択した量の材料（例えば流体材料など）を正確に移送するように当該周期的変動を容易に考慮に入れるシステム及び方法論に関する。特定の態様では、例えば、本発明は隣接ローラー間の角距離の整数倍に等しいポンプ角回転又は回転増分に対応した量の材料（例えば流体容量）を移送するよう構成された制御システムを提供する。様々な代表的な角距離を図２Ａ〜Ｃに概略的に示す。さらに具体的に言うと、図２Ａは１８０°の角距離θで配置された２つのローラー２０２を支持するローラーサポート２００を概略的に示し、図２Ｂはθが１２０°に等しくなるよう配置された３個のローラー２０２を支持するローラーサポート２００を概略的に示し、図２Ｃはθが９０°に等しくなるよう配置された４個のローラー２０２を支持するローラーサポート２００を概略的に示す。本質的に任意の角距離が随意に利用される。例えば、最小の分配量はポンプローラーの数を増やすことにより小さくできる。角θは次式により与えられる。
θ＝Ｓ／ｒ
ここでＳは隣接ローラー２０２の回転軸間に配置される円形経路の円周に沿った距離（すなわち角θにより範囲が定められる円弧長）であり、ｒはローラーサポート２００の回転軸からローラー２０２の回転軸までの距離である。このように、ここに記載の方法及びシステムにより、各々の分配／吸引に対して同じローラー開放イベントが発生することで、分配／吸引間での分配／吸引量の変動源としてのローラー開放を除去することが保証される。
【００４３】
本発明の側面をさらに説明すると、図３は本発明の一態様による材料移送システムを概略的に示す。一般に本発明の材料移送システムは、多くの既存のシステムよりも優れた正確さと簡単さに加えてより高いスループットで材料移送を実行できるように高度に自動化される。図示されているように、材料移送システム３００は取付けコンポーネント３０４（グリッドフレームとして図示）上に取り付けられた蠕動ポンプ３０２（例えばマルチチャネル低容量蠕動ポンプ）を備える。材料移送システム３００はまた駆動モーター３０６を備えたフィードバックコンポーネントを含み、この駆動モーター３０６は位置エンコーダ及びギア減速を含み且つ蠕動ポンプ３０２に動作可能に接続されて蠕動ポンプ３０２の回転可能なローラーサポートについて正確に制御された回転を行わせる。フィードバックコンポーネントはまた位置フィードバック制御を行うことのできる駆動モーター３０６用の制御システム（図３中に図示せず）を含む。
【００４４】
材料導管３０８は圧縮表面と蠕動ポンプ３０２のローラーとの間に配置される。また、材料導管３０８の一方の末端の組は同一又は異なる材料源（図示せず）に連通し、もう一方の末端の組はチップ３１１を介して材料導管サポートヘッド３１０に動作可能に接続される。材料導管サポートヘッド３１０はＺ軸直線運動コンポーネント３１２（例えばコンパクトで高速度の短距離移動Ｚ軸運動コンポーネントシステム）を介してアーム３１８に取り付けられる。アーム３１８は対象ホルダー３１４の上方に材料導管サポートヘッド３１０を吊り下げる。典型的にはソレノイドモーターなどのモーター（図示せず）がＺ軸直線運動コンポーネント３１２に動作可能に接続され、対象ホルダー３１４上に配置された材料サイト（例えばマルチウェルプレート、膜など）に対して材料導管サポートヘッド３１０をＺ軸平行移動させる。対象物ホルダー３１４はＸ／Ｙ軸直線運動テーブル３２０に動作可能に接続され、このテーブル３２０がＸ軸及びＹ軸に沿って材料導管サポートヘッド３１０に対して対象ホルダー３１４を移動させる。Ｘ／Ｙ軸直線運動テーブル３２０はまた取付けコンポーネント３０４上に取り付けられる。一般に１以上のモーター（例えばソレノイドモーターなど）が本発明の材料移送システムに動作可能に接続され、Ｘ／Ｙ軸直線運動テーブル上で対象ホルダーを移動させる。例えば、ソレノイドモーター３１６は材料移送システム３００において対象ホルダー３１４を移動させる。図３中には図示していないが、一般に材料移送システム３００はまた、例えばＸ／Ｙ軸直線運動テーブル３２０用の制御ドライブと、駆動モーター３０６用の位置フィードバックとを含む。代表的な制御ドライブを図１２に概略的に示す。典型的には本発明の材料移送システムはまた選択した回転増分ずつ蠕動ポンプローラーサポートを回転させるよう構成されたコントローラ（これも図３中に図示せず）を備える。典型的には回転増分はローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応し、それによりここに記載の周期的変動が考慮に入れられる。本発明のこれらの側面及びその他の側面を以下詳細に説明する。
【００４５】
ＩＩＩ．蠕動ポンプ
ここに記載のシステム及び方法の利点の一つは、同一の回転増分が実質的に（すなわちほとんど又は厳密に）一様な量の材料（例えば、材料容量など）を材料サイトに又は材料サイトから移送させることである。さらに、典型的には回転増分は特定の既存のシステム、例えば、ここで援用するＫｅｍｎｉｔｚの米国特許第６，３９３，３３８号，「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＡＣＣＵＲＡＴＥ  ＲＯＴＡＲＹ  ＰＥＲＩＳＴＡＬＴＩＣ  ＰＵＭＰ  ＦＩＬＬＩＮＧ」（２００２年５月１２日発行）に記載の装置などのとは違って利用される特定のシステムの流速特性について補償されない。したがって、典型的には本発明のシステム及び方法はこれらの既存の方法及びシステムの多くのものよりも実現するのが容易であり複雑でもない。
【００４６】
本質的にどのロータリー蠕動ポンプでも本発明のシステムにおいて使用できる。典型的には蠕動ポンプはターニング機構を使用し、各々の回転運動で材料がチューブを通って移動するようにいくつかの地点で例えばポンプのローラー、シューなどに接触して圧縮されるチューブ又は他の導管を通って材料を移動させる。典型的には、蠕動ポンプは選択した材料サイト（例えば、マイクロタイタープレート、基板の表面など）に又は該材料サイトから一定量の材料を可逆的に移送するよう構成される。一般に蠕動ポンプは少なくとも２個のローラー（すなわち３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、３０個又はそれより多いローラー）を支持する回転可能なローラーキャリヤー又はサポートを備える。特定の態様では、ローラーサポートは例えば異なる数のローラーを有するローラーサポートと交換できる。さらに例えば、典型的にはローラーサポートは約２〜約５０個のローラー、さらに典型的には約３〜約４０個のローラー、及びなおいっそう典型的には約４〜約３０個のローラーを支持する。一般に、所与のローラーサポートにより支持されるローラーの数が多くなればなるほど、蠕動ポンプが移送できる材料の量は少なくなる。というのは典型的には本発明のコントローラはローラーサポート上に支持される隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応する回転増分ずつローラーサポートを回転させるよう構成されるからである。
【００４７】
一般にローラーサポートにより支持される隣接ローラーは互いに高々１８０°離れて配置される。さらに、典型的にはローラーサポートにより支持される隣接ローラー対間の角距離は互いに実質的に（すなわちほとんど又は厳密に）等しい。例えば、ローラーサポートにより支持される隣接ローラーは、回転増分が例えば約１２°（例えば実質的に等間隔の３０個のローラーに対応）、約１８°（例えば実質的に等間隔の２０個のローラーに対応）、約２２．５°（例えば実質的に等間隔の１６個のローラーに対応）、約２４°（例えば実質的に等間隔の１５個のローラーに対応）、約２５．７°（例えば実質的に等間隔の１４個のローラーに対応）、約２７．７°（例えば実質的に等間隔の１３個のローラーに対応）、約３０°（例えば実質的に等間隔の１２個のローラー）、約３２．７°（例えば実質的に等間隔の１１個のローラーに対応）、約３６°（例えば実質的に等間隔の１０個のローラーに対応）、約４０°（例えば実質的に等間隔の９個のローラー）、約４５°（例えば実質的に等間隔の８個のローラー）、約５１．４°（例えば実質的に等間隔の７個のローラー）、約６０°（例えば実質的に等間隔の６個のローラー）、約７２°（例えば実質的に等間隔の５個のローラー）、約９０°（例えば実質的に等間隔の４個のローラー）、約１２０°（例えば実質的に等間隔の３個のローラー）、約１８０°（例えば実質的に等間隔の２個のローラー）等から選択された角変位に実質的に対応するように随意に配置される。随意に、所与のローラーサポートにより支持される隣接ローラーの対間の角距離は互いに等しくない。
【００４８】
ここに記載のシステムを用いて流体材料の他の容量を移送することもできるが、一般には回転増分は少なくとも約０．１μｌ容量の流体材料に対応する。一般に、例えば、典型的には約１０〜約１５μｌ／ウェルの総容量を有する１５３６-ウェルプレートなどの高密度マルチウェルプレートに及び／又は該高密度マルチウェルプレートから本発明のシステムにより流体材料を移送する場合には、マイクロリットル容量が望ましい。流体材料のより大きな容量（例えばミリリットル容量、リットル容量など）もまた、本発明のシステムを用いて随意に移送される。典型的にはユーザーは、蠕動ポンプのローラーサポートにより支持されるローラー数、選択した回転増分、用いる材料導管の内側断面寸法（例えば直径など）、ローラーが材料導管を蠕動ポンプの圧縮表面に押し付ける際のローラーと材料導管との接触の深さ又は程度などのパラメータを変えることによって、本発明のシステムにより移送される材料の所望の量（例えば流体材料の容量又はアリコート）を選択できる。
【００４９】
ある態様では、例えば、蠕動ポンプは複数の量の材料を同時に移送できるマルチチャネル蠕動ポンプからなる。例えば、図４は材料移送システム３００における蠕動ポンプ３０２の詳細な斜視図を概略的に示す。示された態様では、蠕動ポンプ３０２は５個のチャネル４００を備える。随意に、追加のチャネル４００が蠕動ポンプ３０２に加えられ、又はチャネル４００のうち１個以上が蠕動ポンプ３０２から除去される。典型的には、チャネル数は特定の用途で利用される材料サイトの種類に基づいて選択される。例えば、チャネル数はマルチウェルプレートにおけるウェルの所与の列又は段の数に対応して選択できる。蠕動ポンプ３０２のローラーサポートのローラー４０２もまた図４中に概略的に示される。
【００５０】
ローラーサポートに対して回転する回転可能なローラー（例えば、受動的又は能動的に回転可能）が典型的には本発明のシステムにおいて利用されるが、固定ローラー又はシューなどのように回転できないが機能的に等価なコンポーネントもまた随意に用いられる。しかしながら、一般に回転可能なローラーは、材料導管（例えばフレキシブルチュービングなど）上の摩耗が、同等の使用量の場合の回転できない等価物よりも小さい。典型的には導管の摩耗は、主にローラーと導管との初期接触領域にて又は該領域の近くにて最初に観察される。この種の摩耗を説明するため、図５はローラーサポート５００がローラー５０２を回転させ材料導管５０４と接触させる際に受動的に回転可能なローラー５０２を支持するローラーサポート又はキャリア５００についての横断面図を概略的に示す。矢印５０６はローラーキャリア５００の角速度ωＣを表し、矢印５０８は材料導管５０４を通る材料の移送方向を表す。図示したローラーサポート５００の回転方向の場合のローラー５０２と材料導管５０４との初期接触領域に近接して摩耗領域５１０が示される。例えば、ローラーキャリア又はサポートが速度ＶＣで回転しているならば、ローラーサポートにより支持された受動的に回転可能なローラーサポートは一般にローラー速度ＶＲを有し、導管に接触する前はゼロに等しい。ローラーが導管に接触すると、典型的には摩擦によって瞬時に回転可能なローラーはＶＲ＝０からＶＲ＝−ＶＣｃｏｓθに加速する。ＶＲ＝−ＶＣｃｏｓθの導出は後に説明する。一般にこの加速度は達成するには大きすぎる。その代わりに、典型的にはローラーは、図５で概略的に示された摩耗領域５１０などの初期接触領域にて又は該初期接触領域の近くにて摩耗を生じる導管上で横滑りする。さらに説明すると、図６は回転可能なローラー６０２が材料導管６０４に接触する際に受動的に回転可能なローラー６０２を支持するローラーキャリアアーム６００を概略的に示す。上述したように、図６に関してＶＲ＝−ＶＣｃｏｓθは以下のように導出される：
ＶＲ＝−ＶＣｓｉｎφ
φ＝１８０°−９０°−θ又は９０°−θ
よって、
ＶＲ＝−ＶＣｓｉｎ（９０°−θ）
ＶＲ＝−ＶＣ（ｓｉｎ９０°ｃｏｓθ−ｃｏｓ９０°ｓｉｎθ）
ｓｉｎ９０°＝１及びｃｏｓ９０°＝０であるから、
ＶＲ＝−ＶＣｃｏｓθ
となり、導管がローラーの周りに巻かれる場合にはｃｏｓθが１である。したがって、この種の導管の摩耗を最小にするために、本発明の特定の態様ではローラーの初期速度が実質的に−ＶＣに等しくなるようにローラーを随意に能動的に回転させる。これらの態様のいくつかでは、例えば、遊星歯車トランスミッションによりローラーのこのような回転が生じ、その回転はローラーサポートの回転とは反対又は逆の方向である。特に、平歯車などが各ローラーに対して同軸上に取り付けられる。歯車のピッチ曲線は実質的にローラーの半径に等しい。また、固定輪歯車などが平歯車を取り囲む。トランスミッションはローラーサポート又はキャリアを回転させることにより駆動される。例えば、図７は能動的に回転可能なローラーを支持するローラーサポートの一部の正面図を概略的に示す。図示されているように、ローラーサポート７００がローラー７０２を支持する。また図示されているように、ローラーサポート７００が駆動シャフト７０８を介して回転させられる際にローラー７０２が歯車トランスミッションにより実質的に−ＶＣにて回転するように、平歯車７０４が各ローラー７０２に同軸上に取り付けられ、輪歯車７０６が平歯車７０４を取り囲んでいる。
【００５１】
長い間にはもっと緩やかな摩耗もまた、特定の導管に沿った接触地点のすべてにおいて一般に観察される。後で説明するように、典型的にはローラーは、例えば材料導管の分配末端（例えば分配チップ、ノズルなど）に近接した材料導管表面にかなりの流体材料を付着又は運び残すことなく、材料導管から材料をきれいに移送するのに十分な速度に加速及び減速される。加速度による力がローラーと導管との摩擦力よりも大きいならば、ローラーと導管の表面が互いにスライドすることで材料導管が摩耗する。このもっと緩やかな摩耗もまた、例えば上述した歯車トランスミッション機構によってローラーの初期速度を−ＶＣに等しくすることにより最小にできる。
【００５２】
典型的には本発明のシステムで用いる蠕動ポンプは、少なくとも材料導管の末端に近接したところで末端から非接触の材料分配を行なうのに十分な材料の移送速度又は流速を発生させる。非接触の分配により、マルチウェルプレートに配置されたウェルなどの材料サイトを相互汚染する危険性が最小にされる。さらに、典型的には非接触の材料分配はまた、例えば材料導管と材料サイトを互いに相対的に移動させつつ材料を分配するとき材料を材料導管から「飛ばして（on-the-fly）」移送させることができるので、システムのスループットが改善される。
【００５３】
一様な大きさの量の材料（例えば約０．１〜約１０μｌの範囲の一様な容量の流体材料など）を移送するためには、例えば分配末端に近接したところの材料導管の外面上での材料の運び残し、付着又はウィッキングは回避しなければならない。例えば、図８は、材料導管８０２のチップに対するある容量の流体材料８００のウィッキング又は付着に関する横断面図を概略的に示す。典型的にはこのような材料ウィッキングは、材料が導管の外面に付着するのを防ぐのには小さすぎる移送速度で一定量の材料が導管から移送されているときに発生する。したがって、随意に本発明の蠕動ポンプは、材料導管の末端の外面上で材料ウィッキングが生じることなく材料導管の末端から移送されている選択した量の特定材料を「投げ放つ（throw off）」、放出する、又は排除するのに十分な速度に減速するよう構成されている。例えば、図９は本発明の一態様による導管チップの速度曲線を概略的に示すグラフ（縦軸は速度Ｖであり、横軸は時間ｔである）である。さらに具体的に言うと、図９は一般化された型の急勾配の減速度９００を示し、材料ウィッキングを生じることなく材料のアリコートを導管から放出するのに用いられる。さらに説明すると、図１０は流体のウィッキングが生じることなく材料導管１００２のチップから分配されている所定容量の流体１０００の横断面図を概略的に示す。例えば特定の態様では、蠕動ポンプが材料を材料導管に流すとき材料導管の外部に一定量の材料が付着するのを防止するために、ローラーサポートの慣性モーメントが最小化される。慣性モーメントは、例えばローラーサポートの重量を最小にすることによって最小化できる。また、典型的にはシステムコントローラは、材料ウィッキングを防止するのに十分な速度に蠕動ポンプの駆動モーターを減速するよう構成される。駆動モーターは後で説明する。
【００５４】
本発明のシステムで用いるのに適合し得る蠕動ポンプは、例えば、ＡＢＯ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｉｎｃ．（Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ，ＵＳＡ）、Ａｎａｌｏｘ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ．（Ｌｏｎｄｏｎ，ＵＫ）、ＡＳＦ  Ｔｈｏｍａｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＧｍｂＨ（Ｐｕｃｈｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ）、Ｂａｒｎａｎｔ  Ｃｏ．（Ｂａｒｒｉｎｇｔｏｎ，ＩＬ，ＵＳＡ）、Ｃｏｌｅ−Ｐａｒｍｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｖｅｒｎｏｎ  Ｈｉｌｌｓ，ＩＬ，ＵＳＡ）、Ｆｌｕｉｄ  Ｍｅｔｅｒｉｎｇ  Ｉｎｃ．（Ｓｙｏｓｓｅｔ，ＮＹ，ＵＳＡ）、Ｇｏｒｍａｎ−Ｒｕｐｐ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｂｅｌｌｖｉｌｌｅ，ＯＨ，ＵＳＡ）、Ｉ＆Ｊ  Ｆｉｓｎａｒ  Ｉｎｃ．（Ｆａｉｒ  Ｌａｗｎ，ＮＪ，ＵＳＡ）、Ｍｏｌｌｅｒ  Ｆｅｉｎｍｅｃｈａｎｉｋ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．（Ｆｕｌｄａ，Ｇｅｒｍａｎｙ）、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＣＴ，ＵＳＡ）、Ｔｅｒｒａ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｉｎｃ．（Ａｎａｈｅｉｍ，ＣＡ，ＵＳＡ）などを含めて幅広い商品供給者から入手できる。ロータリーポンプについての更なる詳細は、例えば、Ｋａｒａｓｓｉｋ他（Ｅｄｓ．），Ｐｕｍｐ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｔｈｅ  ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ  Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ（２０００）、及びＮｅｌｉｋ，Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ  ａｎｄ  Ｒｏｔａｒｙ  Ｐｕｍｐｓ：Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｗｉｔｈ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ（１９９９）に記載されており、その両方を援用する。
【００５５】
ＩＶ．運動制御
典型的には本発明の運動制御システムは、コントローラ、モーター駆動装置、モーター、エンコーダーとレゾルバー、ユーザーインターフェース及びソフトウェアなどの組み合わせコンポーネントを含む。コントローラ、ユーザーインターフェース、及びソフトウェアについては後に詳細に説明する。一般に蠕動ポンプの駆動モーターは、少なくとも１つの位置エンコーダと少なくとも１つのギア減速コンポーネントとを備える。本発明のシステムで用いられる代表的なモーターとしては、典型的には例えばサーボモーター、ステッピングモーターなどが挙げられる。ある態様では、本発明のシステムのフィードバックコンポーネントは、モーターに動作可能に接続された少なくとも１つの駆動機構を含む。典型的には駆動機構は、モーターの位置フィードバック制御を行なう少なくとも１つの制御コンポーネントを含む。
【００５６】
上述したように、典型的には蠕動ポンプのローラーサポートの運動は、ポンプに動作可能に接続されたモーターによって実行される。本発明のシステムで随意に使用される代表的なモーターとしては、ＤＣサーボモーター（例えばブラシレス又は歯車モーター型）、ＡＣサーボモーター（例えば誘導又は歯車モーター型）、ステッピングモーター、リニアモーターなどが挙げられる。典型的にはサーボモーターは、コード化信号をモーターに送ることにより位置決めできる出力シャフトを有する。モーターへの入力が変わると、出力シャフトの角度位置も変わる。一般にステッピングモーターはローターを動かすのに磁場を用いる。典型的にはこのステッピングは、全ステップ、半ステップ又はその他の部分ステップの増分にて実行できる。電圧はローターの周りの極に印加される。この電圧が各極の極性を変え、極とローターとの間で得られる磁気相互作用によりローターが動かされる。さらに説明すると、図１１は、図３の材料移送システムにおける位置エンコーダとギア減速を含んだ駆動モーター３０６の詳細な斜視図を概略的に示す。
【００５７】
一般に本発明のシステムはまた、コントローラとモーターとの間のインターフェースとして機能するモーター駆動装置（例えばＡＣモーター駆動装置、ＤＣモーター駆動装置、サーボ駆動装置、ステッパー駆動装置など）を含む。特定の態様では、モーター駆動装置は統合された運動制御機能を含む。例えば、典型的にはサーボ駆動装置は、閉ループの運動制御システムにおいて電気的駆動出力をサーボモーターに提供し、位置フィードバックと修正信号により位置と速度の正確さを最適化する。フィードバックを受け入れる統合された運動制御回路及び／又はソフトウェアを備えたサーボ駆動装置が、補償及び修正信号を提供し、位置、速度及び加速度を最適化する。図１２は本発明の一態様によるＸ軸及びＹ軸直線運動テーブルと位置フィードバック制御駆動装置１２００とを概略的に示す。Ｘ／Ｙ軸直線運動テーブルは後に詳細に説明する。
【００５８】
一般に適当なモーターとモーター駆動装置は、例えば、Ｙａｓｋａｗａ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（Ｗａｕｋｅｇａｎ，ＩＬ，ＵＳＡ）、ＡＭＫ  Ｄｒｉｖｅｓ  ＆  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，ＶＡ，ＵＳＡ）、Ｅｎｐｒｏｔｅｃｈ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ，ＭＩ，ＵＳＡ）、Ａｅｒｏｔｅｃｈ，Ｉｎｃ．（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ，ＵＳＡ）、Ｑｕｉｃｋｓｉｌｖｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｃｏｖｉｎａ，ＣＡ，ＵＳＡ）、ＮＣ  Ｓｅｒｖｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐ．（Ｗｅｓｔｌａｎｄ，ＭＩ，ＵＳＡ）、ＨＤ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｃ．（Ｈａｕｐｐａｕｇｅ，ＮＹ，ＵＳＡ）、ＩＳＬ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｌｔｄ．（Ｓｙｏｓｓｅｔ，ＮＹ，ＵＳＡ）などを含めて多くの様々な商品供給者から入手できる。モーター及びモーター駆動装置に関する更なる詳細は、例えば、Ｐｏｌｋａ，Ｍｏｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｄｒｉｖｅｓ，ＩＳＡ（２００２）及びＨｅｎｄｅｒｓｈｏｔ他、Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ−Ｍａｇｎｅｔ  Ｍｏｔｏｒｓ，Ｍａｇｎａ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ（１９９４）に記載されており、その両方を援用する。
【００５９】
Ｖ．位置決め及び取付けコンポーネント
ある態様では、本発明の材料移送システムは、コントローラに動作可能に接続された位置決めコンポーネントをさらに含む。コントローラは後に詳細に説明する。一般に位置決めコンポーネントは、材料導管及び／又は材料サイトを移動自在に互いに配置する構造を有する。典型的には位置決めコンポーネントは、材料サイト（例えばマルチウェルプレート、基板など）を支持する構造の少なくとも１つの対象ホルダーを含む。加えて、典型的にはコントローラは、例えば高スループットの「飛ばして（大急ぎで）」材料分配を行なうために、材料導管及び／又は材料サイトの相対運動に同期して材料サイトに又は材料サイトから材料の所定容量を移動させべく、ローラーサポートを回転させることと、材料導管及び／又は材料サイトを移動自在に互いに配置することとを同時に行なうよう構成される。
【００６０】
２つの異なる軸に沿って位置決めするために、一般に本発明の対象ホルダーは、例えばマルチウェル容器の２つの軸の各々を受け入れるよう配置された１以上の整列部材を備える。例えば、図１３は図３の材料移送システム３００における対象ホルダー３１４の詳細な斜視図を示す。図示されているように、容器ステーション１３００は対象ホルダー３１４の支持構造１３０２上に配置される。支持構造１３０２は真空プレート１３０４を支持する。突出部１３０６及び１３０８は整列部材として機能する。容器ステーション１３００の図示された態様では、支持構造１３０２から延びている２つのｘ軸突出部１３０８と１つのｙ軸突出部１３０６がある。したがって、ｘ軸突出部１３０８とｙ軸突出部１３０６は真空プレート１３０４に対して固定的に配置され、この態様ではこのことが、マルチウェル容器がいったん配置されたならば該マルチウェル容器を適所に保持するよう機能する。Ｘ軸位置決め突出部１３０８は、マルチウェル容器のｘ軸表面（例えばマイクロタイタープレートのｙ軸壁）と協力するよう構成され、ｙ軸突出部１３０６は、容器のｙ軸表面（例えばマイクロタイターのｙ軸壁）と協力するよう構成される。
【００６１】
整列部材は、例えば、位置決めピン、タブ、隆起、凹部、又は壁面などとし得る。好ましい態様では、整列部材は適切に配置されたマルチウェル容器に接触する湾曲表面を含む。湾曲表面を使用すると、例えば整列部材に接触する容器表面のでこぼこの効果が最小になる。図１３に示されるように、１つの軸に沿って２つの整列部材を使用し、第２の軸に沿って１つの整列部材を使用することは、容器の適切な位置決めに対する表面の凹凸の効果を最小にする別のアプローチである。マルチウェル容器は容器の表面に沿って３つの地点と接触するので、適切な整列は規則的な容器表面の全体には依存しない。
【００６２】
特に本発明の特定の態様はマイクロタイタープレートが材料サイトとして使用される場合にその位置決めに適用される。例えば、図１４Ａ〜Ｃにマイクロタイタープレート１４００を示す。図示されているように、マイクロタイタープレート１４００は、サンプルと試薬を保持するための多くの個別のサンプルウェルを有するウェル領域１４０２を含む。マイクロタイタープレートは、６、１２、２４、４８、９６、１９２、３８４、７６８、１５３６個又はそれより多いウェルを有する一般に入手可能なプレートを含めて多様なサンプルウェル構成にて利用できる。マイクロタイタープレートは、例えばＧｒｅｉｎｅｒ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐ．（Ｌａｋｅ  Ｍａｒｙ，ＦＬ，ＵＳＡ）、Ｎａｌｇｅ  Ｎｕｎｃ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ，ＮＹ，ＵＳＡ）などを含めて種々の製造業者から入手可能であることが分かる。マイクロタイタープレート１４００は外壁１４０４を有し、その底部には位置合わせ縁部１４０６を備える。また、マイクロタイタープレート１４００は、プレートの底側にてウェル領域の下方に底面１４０８を備える。底面１４０８は整列部材受け入れ領域１４１０によって外壁１４０４から分離している。整列部材受け入れ領域１４１０は、外壁１４０４の表面及び底面１４０８の端の内壁１４１２により制限される。整列部材受け入れ領域１４１０にはいくつかの横サポート１４１４を設けてもよいが、一般にこれらの整列部材受け入れ領域は内壁１４１２と外壁１４０４の内面との間で開放している。
【００６３】
本発明によると、マイクロタイタープレートを位置決めするために、随意に容器ステーションの整列部材をマイクロタイタープレートの内壁１４１２と協力するよう配置する。典型的には内壁１４１２は、壁１４０４などのプレート１４００の外壁に比べて、より正確に形成され、より密接にサンプルウェル領域の周囲に接合するので、内壁１４１２を用いるのが有利である。したがって、一般に整列部材に対してマイクロタイターの内壁（例えば内壁１４１２）を整列させるのが、壁１４０４などの外壁と整列させるのよりも好ましい。内壁を整列表面として用いることにより得られる改善された位置決め精度によって、１５３６-ウェルプレートなどの高密度マイクロタイタープレートの使用が可能になる。さらに、整列部材（例えば、整列突出部１３０６及び１３０８）をプレート１４００の内壁１４１２と協力させることにより、プレートの外側に隣接して最小の構造のみ必要とされる。このようにして、ロボットアーム又は他の移動デバイスが容易にプレート１４００に接近することができる。突出部を内壁１４１２に隣接して配置させることで、プレート１４００の位置を変えることが容易になる。しかしながら、整列部材又は突出部を別の位置に配置してプレートの正確な位置決めをさらに容易にできることも分かる。
【００６４】
一般に本発明の対象ホルダーは１以上の可動部材を含む。可動部材は１以上の整列部材に接して容器を移動させる機能を有する。例えば、いったんマルチウェル容器が整列部材の一般的な場所に配置されたなら、可動部材（ここでは「プッシャ」という）は容器の整列表面が位置決めデバイスの整列部材のうち１つ以上と接触するように容器を移動させる。位置決めデバイスは、１以上の軸に沿って容器を位置決めするためのプッシャを備えることができる。例えば、しばしば位置決めデバイスは、ｘ軸に沿って容器を位置決めする１以上のプッシャと、ｙ軸に沿って容器を位置決めする１以上の別のプッシャとを備える。プッシャは当業者に公知の手段により動かすことができる。容器を所望の位置に移動させるべくプッシャを動かすためには、例えば、エアシリンダ、バネ、ピストン、弾性部材、電磁石若しくは他の磁石、ギア駆動装置など、又はそれらの組み合わせが適している。
【００６５】
図１３には、ｘ軸とｙ軸の両方に沿ってマイクロタイタープレートを位置決めするためにプッシャを備えた対象ホルダーの容器ステーションの１態様が示される。一般にマイクロタイタープレートがＸ軸及びＹ軸突出部に隣接して配置されると、マイクロタイタープレートの底面は真空プレート１３０４の上面１３１０のちょうど上方にある。支持構造１３０２のスロット１３１４を通って延びるＹ軸プッシャ１３１２を用いて、マイクロタイタープレートのｙ軸側壁に圧力をかける。ｙ軸突出部１３０６に対してマイクロタイタープレートを押し付けるのに十分な力がプレートに加えられる。マイクロタイタープレートがｙ軸突出部１３０６に対して押し付けられると、支持構造１３０２のスロット１３２０を通って延びるｘ軸プッシャ１３１８が用いられてマイクロタイタープレートのｘ軸壁をｘ軸突出部１３０８の方向に押し付ける。このように、マイクロタイタープレートはｘ軸突出部とｙ軸突出部の両方に対して正確かつ精密に位置決めされる。必ずしもそうではないがしばしば、プッシャの１つ以上をマイクロタイタープレートの外壁よりむしろ内壁に接触させることが有利である。この構成では、整列部材とプッシャはマイクロタイタープレートの下にある。このことにより、プレートの外側を取り囲む領域には、例えばマイクロタイタープレートをサポート上に配置する他のデバイスとさもなければ干渉し得る突出部が存在しない。
【００６６】
上述したように、図１３に示された対象ホルダーの態様は真空プレート１３０４を含み、真空プレート１３０４は適切に配置された容器を所望の位置に保持する保持デバイスとして機能する。マイクロタイタープレートを正確に配置するのに十分な力を与えるｙ軸プッシャ１３１２とｘ軸プッシャ１３１８の両方により、真空ソース（図示せず）が真空管路１３２２を介して真空開口又は穴１３２４に真空を印加する。空気ソース（図示せず）は、プッシャを動かすために空気管路（図示せず）を介して空気圧を印加する。
【００６７】
特定の態様では、位置決めコンポーネントはまた、Ｘ軸及びＹ軸に沿ったＸ／Ｙ軸直線運動テーブルの動きを制御する位置フィードバック制御駆動部に動作可能に接続されたＸ／Ｙ軸直線運動テーブルを含む。特定の態様では、直線運動テーブルはＸ軸又はＹ軸などの１つの軸に沿ってのみ移動できるよう構成される。典型的には、対象ホルダーは例えばＸ／Ｙ軸直線運動テーブル上に取り付けられる。例として、図３はＸ／Ｙ軸直線運動テーブル３２０上に取り付けられた対象ホルダー３１４を概略的に示す。一般に位置決めコンポーネントはまた、材料導管サポートヘッド（例えば図３に概略示した材料導管サポートヘッド３１０を参照）を備えたＺ軸直線運動コンポーネントを含み、材料導管サポートヘッドは、材料導管の一部を支持し、かつＺ軸に沿って移動する。一般にＺ軸直線運動コンポーネントは、材料導管サポートヘッドをｚ軸に沿って動かすためにソレノイドモーターなどを含む。ここで説明したように、典型的には位置決めコンポーネントは、材料導管の外部に付着した付着性材料を排除するのに十分な速度にて材料導管サポートヘッドを動かすよう構成される。特定の態様では、Ｚ軸直線運動コンポーネントはまた、例えば材料導管サポートヘッドに近接して取り付けられた材料除去ヘッドを備える。例えば、特定の材料除去ヘッドは、マルチウェルプレートのウェルから材料を非侵襲的に除去するよう、例えば特定の適用中にプレートの洗浄を行なうように構成される。典型的には材料除去ヘッドは、材料がプレートから除去される際にマルチウェルプレートのウェル間での相互汚染を防ぐような構造を有する。本発明のシステムで使用するのに随意に適合した材料除去ヘッド、システム及び関連の方法に関する更なる詳細は、Ｍｉｃｋｌａｓｈ  ＩＩ他による米国仮特許出願第６０／４６１，６３８号、標題「ＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＲＥＭＯＶＡＬ  ＤＥＶＩＣＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ，ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ」（２００３年４月８日出願）に記載されており、ここで援用する。
【００６８】
種々の他の位置決めコンポーネント又はその一部を本発明のシステムで利用できる。特定の態様では、例えば、ここに記載のシステムの対象ホルダー上に配置された材料サイト（例えばマルチウェルプレート、基板表面など）にて生成された検出可能な信号を検出する。これらの態様のいくつかでは、この検出を容易にするために、対象ホルダーを通る開口部が設けられる。さらに説明すると、随意に対象ホルダーは、本発明のある態様においてマルチウェルプレート又は他の材料サイトを位置決めできるネスト（nest）を備える。本発明のシステムで利用できるこれら又はその他の種類の対象ホルダーが、例えばＭａｉｎｑｕｉｓｔ他による国際公開第ＷＯ０１／９６８８０、標題「ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＯＢＪＥＣＴ  ＨＯＬＤＥＲ」（２００１年６月１５日出願）、Ｅｖａｎｓによる米国仮特許出願第６０／４９２，５８６号、標題「ＭＵＬＴＩ−ＷＥＬＬ  ＣＯＮＴＡＩＮＥＲ  ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ＡＮＤ  ＲＥＬＡＴＥＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ」（２００３年８月４日出願）、Ｅｖａｎｓ他による米国仮特許出願第６０／４９２，６２９号、標題「ＮＯＮ−ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＢＡＳＥＤ  ＦＬＵＩＤ  ＴＲＡＮＳＦＥＲ  ＩＮ  ＡＳＳＡＹ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＲＥＬＡＴＥＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ」（２００３年８月４日出願）に記載されており、各々をここで援用する。
【００６９】
ある態様では、材料移送システムは、少なくとも蠕動ポンプとフィードバックコンポーネントと位置決めコンポーネントとを互いに取り付ける少なくとも１つの取付けコンポーネントをさらに備える。典型的には取付けコンポーネントは実質的に剛体であり、例えばシステムの運転中に他のシステムコンポーネントを適切に支持できるスチール又は他の材料から製造される。
【００７０】
ＶＩ．洗浄コンポーネント
随意に本発明の材料移送システムはまた、洗浄コンポーネントを備え、洗浄コンポーネントは、例えば位置決めコンポーネントが少なくとも洗浄コンポーネントの近傍に材料導管を移動させたとき材料導管（例えばそのチップ）を洗浄する構造を有する。上述したように、例えば、流体材料が分配される際に、典型的にはいくらかの流体が材料導管チップの外面をウィッキングして上がる。一般にこのことにより、もし付着性流体がチップから除去されていないならば、さらなるウィッキングが生じる。というのは、チップの表面仕上げが流体で覆われるにつれ、例えば次の分配工程中により多くの流体を引きつける傾向にあるからである。さらにまた、典型的にはこのことにより、不正確な量の材料が分配されてしまう。というのは、ウィッキングした材料が選択した材料サイトに分配されず且つ／又は選択していないサイトに分配されるからである。複数の量の材料が複数の材料導管から同時に分配されるとき、この不正確さは度合いを増し得る。というのは、材料ウィッキングは材料導管チップで異なる速度にて生じる傾向にあるからである。したがって、一般にウィッキングした材料は、例えば分配工程間において本発明の特定の態様の洗浄コンポーネントを用いることにより材料導管のチップから洗浄される。
【００７１】
ある態様では、例えば、洗浄コンポーネントは少なくとも１つの開口部を備えた真空室を含む。この開口部中に又は開口部の近傍に、位置決めコンポーネントが材料導管を移動させ、ウィッキングした材料又はさもなければ付着性の材料を印加真空によって材料導管の外面から除去する。典型的には、材料導管の外側断面寸法は開口部の断面寸法より小さい。例えば、図１５Ａは本発明の一態様による洗浄コンポーネント１５００の真空室１５０２の部分的に透明な斜視図を概略的に示す。図示されているように、複数の開口部１５０４が洗浄コンポーネント１５００に設けられ、典型的には真空ソース（図示せず）に動作可能に接続された出口１５０６に連通している。また、材料導管サポートヘッド１５０８が洗浄コンポーネント１５００上に配置される。材料導管チップ１５１０を少なくとも部分的に開口部１５０４中に降ろして真空の適用下で付着性材料を材料導管チップ１５１０から除去できるように、開口部１５０４は材料導管サポートヘッド１５０８の材料導管チップ１５１０に対応するような構造を有する。図１５Ｂは開口部１５０４の近傍に配置された材料導管チップ１５１０の詳細な横断面図を概略的に示す。矢印１５１２は開口部１５０４を通って流れる空気の速度ＶＡを表す。材料導管チップ１５１０が開口部１５０４中に降ろされるにつれ、開口部１５０４の面積は小さくなり、それによって真空室１５０２と材料導管チップ１５１０との間に残った隙間におけるＶＡが大きくなって材料導管チップ１５１０の外面から付着性材料を引き離す又はさもなければ取り除く。随意に、例えば本発明のシステムの位置決めコンポーネントの対象ホルダーの表面上に真空室を配置する。
【００７２】
真空室の開口部の断面寸法が小さくなるにつれ、チップを開口部中に降ろす際に真空室に接触する危険性、よって材料導管チップを損傷する危険性が小さくなる。したがって、材料導管チップが開口部中に配置されるとき材料導管チップから付着性材料を除去するのに十分な大きさのＶＡを発生させるには大きすぎる開口部断面寸法を有する真空室の開口部の上に、随意に特定のテープなどの順応性材料が配置される。このテープは開口部をシールするよう機能する。これらの態様では、チップが降ろされるとテープに刺さり、典型的にはチップの断面寸法よりわずかに大きな穴をあける。典型的にはチップとテープの穴の縁との間の隙間で十分に大きなＶＡが達成されて、チップの外面から付着性材料を除去することができる。
【００７３】
ＶＩＩ．材料導管
本発明のシステムで用いる材料導管は様々な態様を含む。ある態様では、例えば、材料導管の末端は、導管と一体製造された又は例えばインサートを介して導管に連結されたチップ（例えばノズルなどのテーパーチップ）を含む。一般に材料導管（例えばポンプチュービングなど）及び／又は使用チップの大きさ（例えば内側の断面寸法）は、例えば所望の分配容量、移送中の材料の粘性などに少なくとも部分的に依存する。より大きなサイズも随意に利用されるが、材料導管及び／チップを通って配置される空洞は、典型的には約１００μｍ〜約１０５ｍｍ、より典型的には約５００μｍ〜約１０４ｍｍ、さらに一層典型的には約１ｍｍ〜約１０３ｍｍの断面寸法を有する。随意に、材料導管又はチップを通って配置される空洞は、少なくとも２つの異なる断面寸法を含む。特定の態様では、材料導管及び／又はチップを通って配置される空洞は、互いに異なる断面寸法を含む。一般に、最適なチュービングの大きさ（例えば内径）は、分配チップにて大きな速度を発生させるべく十分な速さで分配容量を送出できるように十分大きいが、ヒステリシス及び他の機械的／油圧的変動を漠然とさせるべくポンプの角変位が十分大きくなるように十分に小さい。ここに説明したように、かなり大きなチップ速度に達すると、例えば分配チップを用いてマルチウェル容器の目標ウェルに入ることなく分配を可能にするのに十分な距離離れて流体又は他の材料を排出できる。ポンプの送出タイミングに同期して目標材料サイト又はチップをｘ軸及びｙ軸に沿って動かすことで、迅速かつ正確に流体を材料サイトに分配するための自動システムが作られる。ポンプとＸ／Ｙ軸直線運動テーブルについては上記で詳細に説明した。さらに、ポンプチャネル及び送出チップの数を２、４、８、１６等に増やすと、対応して送出回数は１／２、１／４、１／８、１／１６等に夫々減少する。
【００７４】
さらに説明すると、マルチウェルプレート又は他の材料サイトに繊細な生きた細胞を分配するという多くの場合がある。非常に小さな内径（例えば２００μｍ未満）の送出チップを介して力を受けることに伴う剪断力によってこれらの細胞は損傷し得る。もしこれらの細胞の分配に用いられるチップ内径が、大きなチップ速度を達成できないほど大きいならば、分配サイクル中に流体は流れを形成するよりもむしろ、チップ上に滴を形成し得る。材料ウィッキングについても上記説明した。本発明のある態様では、さらに、流体の分配後に、ウェル中の流体レベルが送出チップの端よりわずかに上方にくるようにＺ軸に沿って十分にチップを選択したウェル中に下に移動させることにより、正確な分配が達成される。またこのことにより、例えば非接触分配条件下でチップ上に形成され得る流体滴よりも小さな断面積を有するウェル中に流体を分配することが可能となる。分配が完了すると、Ｚ軸に沿ってチップを上昇させ且つ／又は材料サイトを下降させ、送出チップ上での形成から残余の滴を除去するウエット・タッチ・オフ条件が作られる。随意にチップは例えばウェルの乾燥側に接触して小滴をウィックオフ（wick-off）する。
【００７５】
特定の態様では、本発明のシステムは、機械的な慣性原理を用いることなく分配チップの端に形成される小滴を推進させるよう構成される。この構成では、分配チップの端に小滴を形成するように流体が分配される。この時点で、典型的にはポンプは材料を材料導管に流すのを停止し、典型的には分配チップは、滴を移動させたりかなり変形させることなく滴を加速させるようにＺ軸に沿って下方に十分な速度にて加速される。いったん適当な速度に達すると、小滴を推進して分配チップの端から離すために分配チップを急速に減速させる。典型的には動いている小滴の形状は、チップ上に形成された元の滴よりも円柱状であり、小さい直径を有する。このことにより、例えば小さい断面積のウェルに小滴が入ることが可能になる。このアプローチは別の非接触式分配方法を提供する。
【００７６】
ある態様では、本発明のシステムは、ここで説明するように、初期の正の圧力パルスを発生した後に、負の圧力パルスを発生する。負の圧力パルスは、小滴がチップ上で形成するのを防ぐために、所与の分配サイクルの終わりに生じる大きな負の流速変化により生成される。さらに具体的に言うと、一般に分配容量は小さく、典型的には低速度で分配される容量が最小化されるので、特定の分配サイクルの始めに、典型的には大きな流速が短時間で達成される。典型的には大きな負の流速変化は、大きな流速が突然止められるとき発生する。これらの急な流速変化、又は圧力パルスは、分配性能を損なわないようにできるだけ効率的にポンプから分配チップ出口に伝達される。一般にポンプローラーサポートの下流の流路は、流体システムに累算器又は流れ制限特性を付与するいかなる特徴も有するべきでない。ある態様では、例えば、この流路は以下の特性を有する：
１．ポンプと分配チップとの間の最小容量；
２．最大チュービング剛性（例えば１／１６インチ外径フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）チュービングなど）及びポンプの出口側での蠕動チュービングの最小長さ；
３．蠕動／ＦＥＰ及びＦＥＰ／分配チップ継手を接続するための最適化されたチュービングコネクタ又はインサート。代表的な継手は以下の特性を有する：
（ｉ）チュービング及びチップより大きな剛性；
（ｉｉ）滑らかな壁を有する一定の内部断面寸法；
（ｉｉｉ）チュービング、チップ、及びインサートについて同様の内部断面寸法；及び
（ｉｖ）欠(lack)順応性シール；
４．チュービングは分配チップの出口から約６０ｍｍ内まで真っ直ぐであるべきである。
【００７７】
例えば、図１６Ａ〜Ｄは本発明の特定の態様による種々の材料導管チップを概略的に示す。さらに具体的に言うと、図１６Ａはインサート１６０４に挿入されることにより互いに連結されたポンプチュービング１６００と分配チップ１６０２を概略的に示す。Ｏリング１６０６によりポンプチュービング１６００と分配チップ１６０２がインサート１６０４に取り付けられる。図１６Ｂはインサート１６０８（順応性スリーブとして図示）に挿入されることにより互いに連結されたポンプチュービング１６００と分配チップ１６０２を概略的に示す。図１６Ｃはポンプチュービング１６００と分配チップ１６０２を互いに連結するためにポンプチュービング１６００と分配チップ１６０２に挿入されたインサート１６１０を概略的に示す。典型的にはインサート１６１０はポンプチュービング１６００又は分配チップ１６０２よりも大きな剛性を有する。図１６Ｄは一体的な分配チップを有して製造されたポンプチュービング１６００を概略的に示す。
【００７８】
材料導管、チップ、及びインサートは随意に多種多様な材料から製造される。材料導管を製造するのに用いられる代表的な材料としては、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ａｕｔｏｐｒｅｎｅ、Ｃ−ＦＬＥＸ（登録商標）（シリコーン油を有するスチレン−エチレン−ブチレン（ＳＥＢＳ）改質ブロック共重合体）、ＮＯＲＰＲＥＮＥ（登録商標）（ポリプロピレンをベースにした材料）、ＰＨＡＲＭＥＤ（登録商標）（ポリプロピレンをベースにした材料）、シリコン、ＴＹＧＯＮ（登録商標）、ＶＩＴＯＮ（登録商標）（種々のフッ素重合体エラストマーを含む）などが挙げられる。材料導管チップとインサートは、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＴＥＦＬＯＮＴＭ）、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など様々な高分子材料から製造できる。材料導管チップとインサートはまた、ガラス及び種々の金属を含めて他の材料から随意に製造される。典型的には材料導管、チップ及びインサートを製造するための材料は、例えばＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ（Ｇａｒｄｅｎ  Ｇｒｏｖｅ，ＣＡ，ＵＳＡ）、ＤｕＰｏｎｔ  Ｄｏｗ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ  Ｌ．Ｌ．Ｃ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ，ＵＳＡ）などを含めて様々な多くの商品供給業者から容易に入手できる。
【００７９】
ＶＩＩＩ．材料サイト
本発明のシステム及び方法は本質的に任意の種類の材料サイトと共に使用するのに適合し得る。本発明のシステムで用いる典型的な材料サイトとしては、材料容器、基板表面などが挙げられる。代表的な材料容器としては、マルチウェル材料容器、例えばマイクロウェルプレート、反応ブロック、及び例えば複数のアッセイ、合成反応又は他のプロセスを並行して実行するのに用いられる他の容器などが挙げられる。一般にこのようなマルチウェル材料容器は、例えば６、１２、２４、４８、９６、１９２、３８４、７６８、１５３６個又はそれより多くのウェルを備え、一般に例えばＧｒｅｉｎｅｒ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐ．（Ｌａｋｅ  Ｍａｒｙ，ＦＬ，ＵＳＡ）、Ｎａｌｇｅ  Ｎｕｎｃ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ，ＮＹ，ＵＳＡ）、Ｈ＋Ｐ  Ｌａｂｏｒｔｅｃｈｎｉｋ  ＡＧ（Ｏｂｅｒｓｃｈｌｅｉｂｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ）などを含めて種々の商品供給業者から入手できる。本発明のシステムで使用するのに適した反応ブロックに関する更なる詳細は、例えばＭｉｃｋｌａｓｈ  ＩＩ他による国際公開第ＷＯ０３／０２０４２６号、標題「ＰＡＲＡＬＬＥＬ  ＲＥＡＣＴＩＯＮ  ＤＥＶＩＣＥＳ」（２００２年９月５日出願）に記載されており、ここで援用する。
【００８０】
さらに説明すると、随意に本発明のシステムはまた、材料を基板表面上に分配するように構成される。例えば、ここに記載のシステムは、基板表面上に種々の異なる密度にてドットアレイを生成するのに利用できる。一般に配列した材料は、当該技術で公知の他の用途に加えて例えば臨床試験（例えば血中コレステロール検査、血糖検査、妊娠検査、排卵検査など）で用いられる。本質的にどんな基板材料でも本発明のシステムと共に使用するのに随意に適合し得る。特定の態様では、例えば、基板はシリコン、ガラス又は高分子材料から製造される（例えばガラス又はポリマー製の顕微鏡用スライド、シリコンウェハなど）。顕微鏡用スライドを含めて適当なガラス又はポリマー製基板は、Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ，ＵＳＡ）など様々な商品供給業者から入手できる。随意に、本発明のシステムで用いられる基板は膜である。適当な膜材料は、例えばポリアラミド膜、ポリカーボネート膜、多孔質プラスチック母材膜（例えばＰＯＲＥＸ（登録商標）多孔質プラスチックなど）、多孔質金属母材膜、ポリエチレン膜、ポリ（ビニリデンジフルオリド）膜、ポリアミド膜、ナイロン膜、セラミック膜、ポリエステル膜、ポリテトラフルオロエチレン（ＴＥＦＬＯＮＴＭ）膜、織メッシュ膜、マイクロ濾過膜、ナノ濾過膜、限外濾過膜、透析膜、複合膜、親水性膜、疎水性膜、ポリマーをベースにした膜、ポリマーをベースにしない膜、粉末活性炭膜、ポリプロピレン膜、ガラス繊維膜、ガラス膜、ニトロセルロース膜、セルロース膜、セルロースナイトレート膜、セルロースアセテート膜、ポリスルホン膜、ポリエーテルスルフォン膜、ポリオレフィン膜などから随意に選択される。これらの膜材料の多くは、Ｐ．Ｊ．Ｃｏｂｅｒｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ，ＵＳＡ）、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｅｄｆｏｒｄ，ＭＡ，ＵＳＡ）など種々の商品供給業者から幅広く入手できる。
【００８１】
ＩＸ．コントローラ、コンピュータプログラムプロダクト、及び追加のシステムコンポーネント
一般に本発明の自動システムのコントローラは、材料の移送量の周期的変動を最小にするために材料の各移送量に対して材料導管から実質的に同一のローラー開放を行なうように構成される。典型的にはコントローラは、モーター（例えばモーター駆動装置を介して）、位置決めコンポーネント（例えばＸ／Ｙ軸直線運動テーブル、Ｚ軸運動コンポーネントなど）、洗浄コンポーネント、検出器、流体センサー、ロボット移動デバイスなどの１以上のシステムコンポーネントに動作可能に接続され、これらのコンポーネントの動作を制御する。さらに具体的に言うと、一般にコントローラは、分離した又は一体的なシステムコンポーネントとして含まれ、例えば選択した回転増分でのローラサポートの回転、位置決めコンポーネントの移動、サンプル容器から受信した検出可能な信号についての検出器による検出及び／又は分析などを実行するために用いられる。随意にコントローラ及び／又は他のシステムコンポーネントは、適当にプログラミングされたプロセッサ、コンピュータ、デジタルデバイス、又は他のロジックデバイス若しくは情報機器（例えば必要に応じアナログ・デジタル又はデジタル・アナログ変換器）に接続され、その機能は、事前にプログラミングされた又はユーザーが入力した命令（例えば材料導管の断面寸法、回転増分、移送容量など）に従ってこれらの機器の動作に指令し、これらの機器からデータと情報を受け取り、解釈し、操作し、この情報をユーザーに報告することである。
【００８２】
随意にコントローラ又はコンピュータはモニターを備え、これは多くの場合、ブラウン管（「ＣＲＴ」）ディスプレイ、フラットパネルディスプレイ（例えばアクティブマトリクス液晶ディスプレイ、液晶ディスプレイなど）等である。しばしばコンピュータ回路は、マイクロプロセッサ、メモリ、インターフェース回路等など多くの集積回路チップを含んだボックス中に配置される。このボックスはまた、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、書き込み可能ＣＤ-ＲＯＭなどの大容量リムーバブルドライブ、及び他の一般的な周辺要素を随意に含む。随意にキーボードやマウスなどの入力デバイスはユーザーからの入力を与える。コンピュータを含んだ代表的なシステムを図１７に概略的に示す。
【００８３】
典型的にはコンピュータは、１組のパラメータフィールドへのユーザー入力の形式（例えばＧＵＩ）又は事前プログラミングされた命令の形式（例えば種々の異なる具体的な操作に対して事前にプログラミングされる）にて、ユーザーの命令を受け取るための適当なソフトウェアを含む。次に、ソフトウェアは、これらの命令を１以上のコントローラの動作を命令する適当な言語に変換し、所望の操作、例えば種々のシステムコンポーネントの速度又はモードを変化又は選択すること、位置決めコンポーネントの移動を指示することなどを実行する。次に、コンピュータは、例えば検出可能な信号強度の監視やマルチウェル容器の位置決めなどにおけるプログラミングに従って、例えばシステム内に含まれるセンサー／検出器からデータを受け取り、そのデータを解釈し、ユーザーが理解できるフォーマットで提供するか、又はそのデータを用いて別のコントローラ命令を開始する。
【００８４】
さらに具体的に言うと、一般に本発明のシステムの動作を制御するのに用いられるソフトウェアは、例えば材料（例えば流体材料）を材料サイトに移送するようにシステムに指示し、容器が対象ホルダー上に位置しているとき容器を押して整列部材と接触させるように位置決めコンポーネントの対象ホルダーに指示し、かつ／又は容器を移動するようロボットハンドリングデバイスに指示する等々の論理命令を含む。さらに説明すると、本発明は：（ｉ）蠕動ポンプのローラーサポートにより支持される隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応する回転増分；（ｉｉ）材料導管の断面寸法；（ｉｉｉ）材料サイトに又は材料サイトから移送される材料の量；及び（ｉｖ）蠕動ポンプのローラーサポートにより支持される隣接ローラー間の角距離；からなる群から選択される１以上の入力パラメータを受け取るための１以上の論理命令を有する制御ソフトウェア、又はコンピュータ読取り可能媒体を含むコンピュータプログラムプロダクトを提供する。１以上の材料導管が蠕動ポンプに動作可能に接続され且つ蠕動ポンプが材料導管を通して材料を移送するとき、回転増分に対応した量の材料が材料サイトに又は材料サイトから移送されるように、ソフトウェア又はコンピュータプログラムプロダクトはまた、蠕動ポンプのローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応した回転増分にて蠕動ポンプのローラーサポートを回転させるための１以上の論理命令を含む。特定の態様では、ソフトウェア又はコンピュータプログラムプロダクトは、ローラーサポートの回転と同期してＸ／Ｙ軸直線運動テーブルとＺ軸運動コンポーネントを移動させるために少なくとも１つの論理命令をさらに含む。例えばコンピュータプログラムプロダクトのコンピュータ読み取り可能媒体は、ＣＤ-ＲＯＭ、フロッピーディスク、テープ、フラッシュメモリデバイス若しくはコンポーネント、システムメモリデバイス若しくはコンポーネント、ハードドライブ、搬送波中に組み込まれたデータ信号などのうちの１つ以上を随意に含む。
【００８５】
コンピュータは、例えばＰＣ（Ｉｎｔｅｌ  ｘ８６又はＰｅｎｔｉｕｍチップ互換のＤＯＳＴＭ、ＯＳ２ＴＭ、ＷＩＮＤＯＷＳＴＭ、ＷＩＮＤＯＷＳ  ＮＴＴＭ、ＷＩＮＤＯＷＳ９５ＴＭ、ＷＩＮＤＯＷＳ９８ＴＭ、ＷＩＮＤＯＷＳ２０００ＴＭ、ＷＩＮＤＯＷＳ  ＸＰＴＭ、ＬＩＮＵＸベースの機械、ＭＡＣＩＮＴＯＳＨＴＭ、Ｐｏｗｅｒ  ＰＣ、又はＵＮＩＸベース（例えば、ＳＵＮＴＭワークステーション）機械）又は当業者に公知の他の市販コンピュータとし得る。ワープロソフトウェア（例えばＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  ＷｏｒｄＴＭ又はＣｏｒｅｌ  ＷｏｒｄＰｅｒｆｅｃｔＴＭ）やデータベースソフトウェア（例えばＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  ＥｘｃｅｌＴＭ、Ｃｏｒｅｌ  Ｑｕａｔｔｒｏ  ＰｒｏＴＭなどのスプレッドシートソフトウェア又はＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  ＡｃｃｅｓｓＴＭやＰａｒａｄｏｘＴＭなどのデータベースプログラム）などの標準的なデスクトップアプリケーションを本発明に適合させることもできる。マルチウェルプレートの選択ウェルへの材料の移送、アッセイ検出、及びデータデコンボルーションを実行するためのソフトウェアは、ビジュアルベーシック、Ｃ、Ｃ＋＋、フォートラン、ベーシック、ジャバなどの標準的なプログラミング言語を用いて当業者により随意に構築される。
【００８６】
随意に本発明の自動システムはさらに、光の吸光度、透過率、及び／又は発光（例えばルミネセンス、蛍光など）を検出及び定量化し、かつ／又はマルチウェル容器のウェル中か基板表面上か又は他の材料サイトに配列されたサンプルのそれらの特性の変化を検出及び定量化するよう構成される。代わりに、又は同時に、化学的な信号（例えばｐＨ、イオン状態など）、熱（例えば温度センサーを用いて吸熱反応又は発熱反応を監視するため）又は他の適当な物理的現象を含めて、マルチウェル容器や他の材料サイトからの他の様々な信号のいずれかを検出器で定量化できる。ここに記載の他のシステムコンポーネントに加えて、本発明の材料移送システムはまた、照明又は電磁放射源、光学系、及び検出器を随意に含む。本発明のシステム及び方法は柔軟であり、本質的に任意の化学的性質のアッセイを可能にするので、プロトタイピング及びマススクリーニングを含めてアッセイの進展のすべての段階で使用できる。
【００８７】
ある態様では、本発明のシステムは、領域画像化を行なうように構成されるが、走査イメージャー又は非画像化式計数システムとしての形式を含めて他の形式用に構成することもできる。典型的には領域画像化システムは、全体のマルチウェル容器又は他の試料を検出器平面上に一度に配置する。したがって、典型的には光電子増倍管（ＰＭＴ）を動かしたり、レーザーを走査したりする必要がない。というのは、検出器が全体の容器を多くの小さな検出器要素（例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）など）上に並行に画像化するからである。一般にこの並行取得段階に続いて、検出器からの画像全体を読み出すシリアル処理が行われる。典型的には走査イメージャーは、レーザー又は他の光ビームを試料上に送り、ポイント毎又はライン毎に蛍光性、反射率を刺激する。特定の場合には、共焦点光学系を用いて焦点からの蛍光を最小にする。画像は、時間の経過と共に連続してポイント又はラインを累積することにより生成される。典型的には非画像化式計数システムは、例えばマルチウェル容器のウェル内で光の透過又は発光の変化を検出するためにＰＭＴ又は光感知ダイオードを用いる。それからシステムは典型的には各ウェルからの光出力を１つのデータポイントに統合する。
【００８８】
多種多様な照明又は電磁放射源及び光学系を本発明のシステムでの使用に適合させることができる。したがって、本発明のシステムで利用できる可能な変形のすべてをここで説明しようとはしないが、それらは当業者には明らかであろう。本発明のシステムで随意に用いられる代表的な電磁放射源としては、例えばレーザー、レーザーダイオード、エレクトロルミネセンスデバイス、発光ダイオード、白熱ランプ、アーク灯、フラッシュランプ、蛍光灯などが挙げられる。本発明のアッセイシステムで用いられる好ましい種類のレーザーはアルゴンイオンレーザーである。電磁放射源からサンプル容器に及び／又はマルチウェル容器から検出器に電磁放射を導く代表的な光学系は、典型的には、要望どおりに電磁放射をフォーカス及び／又は方向付けるために１以上のレンズ及び／ミラーを含む。光学系の多くはまた、光ファイバー束、光カップラー、フィルター（例えばフィルターホイールなど）等を含む。
【００８９】
これらのシステムで随意に用いられる適当な信号検出器は、発光、ルミネセンス、透過、蛍光、燐光、吸光度などを検出する。ある態様では、検出器は、「リアルタイム」の結果に適所で対応する複数の光信号を監視する。例えば検出器又はセンサーとしては、ＰＭＴ、ＣＣＤ、増感ＣＣＤ、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、光センサー、走査検出器などが挙げられる。随意にこれらの各々および他の種類のセンサーは、ここに記載のシステムに容易に組み込まれる。随意に検出器はマルチウェルプレートや他のアッセイコンポーネントなどの材料サイトに対して動き、又は代わりに、マルチウェルプレート若しくは他のアッセイコンポーネントが検出器に対して動く。特定の態様では、例えば、検出コンポーネントは並進コンポーネントに連結され、並進コンポーネントがここに記載のシステムの容器位置決めデバイス上に配置された材料サイトに対して検出コンポーネントを移動させる。随意に、本発明のシステムは複数の検出器を含む。これらのシステムでは、典型的にはこのような検出器は、検出器がマルチウェルプレート又は他の容器と感知自在（すなわち、検出器が、対象とするプレート若しくは容器又はその一部の特性、プレート若しくは容器の一部の内容を検出できる）になるように、例えばマルチウェルプレート若しくは他の容器の中に、又はマルチウェルプレート若しくは他の容器に隣接して配置される。特定の態様では、検出器はマルチウェル容器のウェル中で発する電磁放射を検出するよう構成される。
【００９０】
随意に検出器はコンピュータを含むか又はコンピュータに動作可能に接続され、例えばこのコンピュータが検出器の信号情報をアッセイ結果情報などに変換するためのシステムソフトウェアを備える。例えば、随意に検出器は分離した装置として存在するか、又はコントローラと統合されて１つの機器とされる。これらの機能を１つの装置に統合することにより、システムコンポーネント間で情報を伝送するのに二三の又は１つの通信ポートを使用するだけで、これらの機器とコンピュータとの接続が容易にできる。本発明のシステムで随意に含まれる検出コンポーネントについては、例えば、Ｓｋｏｏｇ他，Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ，第５版，Ｈａｒｃｏｕｒｔ  Ｂｒａｃｅ  Ｃｏｌｌｅｇｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（１９９８）及びＣｕｒｒｅｌｌ，Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ：Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｑｕａｌｉｔｙ，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．（２０００）にさらに記載されており、その両方をここで援用する。
【００９１】
随意に本発明のシステムはまた、少なくとも１つのロボット移動又は把持コンポーネントを含み、このコンポーネントは、マルチウェルプレートなどの材料サイトを把持して自動システムのコンポーネント間及び／又はシステムと他の場所（例えば他の作業ステーションなど）との間で移動させるような構造を有する。特定の態様では、例えば、システムは位置決めコンポーネント、培養又は保存コンポーネントなどの間でマルチウェルプレートを移動させる把持コンポーネントをさらに備える。利用可能な種々のロボット要素（ロボットアーム、可動プラットホームなど）はこれらのシステムと共に使用でき、又はこれらのシステムとの使用のために改変でき、典型的にはこのロボット要素は、それらの運動及び他の機能を制御するコントローラに動作可能に接続される。本発明のシステムで使用するのに随意に適合させた代表的なロボット把持デバイスについては、例えばＤｏｗｎｓ他の米国特許第６，５９２，３２４号、標題「ＧＲＩＰＰＥＲ  ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ」（２００３年７月１５日発行）及びＤｏｗｎｓ他の国際公開第ＷＯ０２／０６８１５７号、標題「ＧＲＩＰＰＩＮＧ  ＭＥＣＨＡＮＩＳＭＳ，ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ，ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ」（２００２年２月２６日出願）に記載されており、その両方をここで援用する。
【００９２】
図１７は、本発明の様々な面を組み入れることのできる情報機器を含んだ材料除去システムの代表的な例を概略的に示す。当業者は理解するであろうが、本発明はハードウェア及びソフトウェアにて随意に実現される。ある態様では、本発明の異なる側面がクライアント側ロジック又はサーバ側ロジックに実装される。これも当該技術においては理解されるであろうが、本発明又はそのコンポーネントは、媒体プログラムコンポーネント（例えば固定媒体コンポーネント）中に組み込んでもよく、この媒体プログラムコンポーネントは、適当に構成された計算デバイスにロードされると装置又はシステムを本発明に従って実行させる論理命令及び／又はデータを含む。さらに当該技術において理解されるように、論理命令を含んだ固定媒体は、見者のコンピュータに物理的にローディングするために固定媒体上にて見者に送ることもでき、又は論理命令を含んだ固定媒体は、見者が通信媒体を介してアクセスしてプログラムコンポーネントをダウンロードするために、遠隔サーバ上に存在させてもよい。
【００９３】
図１７は論理装置（例えばコンピュータなど）として理解できる情報機器又はデジタルデバイス１７００を示し、該論理装置は媒体１７１７及び／又はネットワークポート１７１９から命令を読み出すことができ、ネットワークポート１７１９は固定媒体１７２２を有するサーバ１７２０に随意に接続し得る。その後、情報機器１７００は、当該技術において理解されるように、それらの命令を用いてサーバ又はクライアントロジックに指示して本発明の側面を具体化することができる。本発明を具体化できる論理装置の１タイプは、１７００に示されたコンピュータシステムであり、ＣＰＵ１７０７、任意の入力デバイス１７０９及び１７１１、ディスクドライブ１７１５並びに任意のモニター１７０５を含む。固定媒体１７１７、又はポート１７１９の向こう側にある固定媒体１７２２は、このようなシステムをプログラミングするのに使用でき、またディスク型光学又は磁気媒体、磁気テープ、固体ダイナミック又はスタティックメモリなどとし得る。特定の態様では、本発明の側面は、この固定媒体上に記録されたソフトウェアとして全体的又は部分的に実現できる。代表的なコンピュータプログラムプロダクトは上記説明した。通信ポート１７１９はまた、このようなシステムをプログラミングするのに用いられる命令を最初に受け取るのに使用でき、また任意の種類の通信接続とし得る。随意に、本発明の側面は、特定用途向け集積回路（ＡＣＩＳ）又はプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）の回路内に全体的又は部分的に実現される。このような場合、本発明も側面は、ＡＳＩＣ又はＰＬＤを生成するのに使用できるコンピュータに理解可能な記述言語にて実現し得る。図１７はまた、サーバ１７２０を介して情報機器１７００に動作可能に接続された材料移送システム３００を含む。随意に、材料移送システム３００は情報機器１７００に直接接続される。動作中、典型的には材料移送システム３００は、例えばアッセイ又は他のプロセスの一部として、材料移送システム３００の位置決めコンポーネント上の選択した材料サイトに及び／又は材料サイトから材料を移送する。図１７はまた検出器１７２４を示し、これは随意に本発明のシステム中に含まれる。図示されているように、検出器１７２４はサーバ１７２０を介して情報機器１７００に動作可能に接続される。ある態様では、検出器１７２４は情報機器１７００に直接接続される。特定の態様では、検出器１７２４は、材料移送システム３００の位置決めコンポーネント上に配置された材料サイトにて生成された検出可能な信号を検出するよう構成される。他の態様では、材料移送システム３００の位置決めコンポーネント上の材料サイトに及び／又は材料サイトから材料が移送される前及び／又は後に、材料サイト（例えばマルチウェル容器など）は（例えば手動で又はロボット移動デバイスを用いて）検出器１７２４に転送される。
【００９４】
Ｘ．システムコンポーネント製造
システムコンポーネント（例えば位置決めコンポーネント、洗浄コンポーネントなど）は、例えば機械加工、打抜き、彫刻、射出成形、注型成形、エンボス加工、押し出し、エッチング（例えば電気化学エッチングなど）又は他の技術を含めて様々な製造技術又はそれらの技術の組み合わせにより随意に形成される。これら及び他の適当な製造技術は、当該技術において一般に知られており、例えば、Ａｌｔｉｎｔａｓ，Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ：  Ｍｅｔａｌ  Ｃｕｔｔｉｎｇ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｔｏｏｌ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ  ＣＮＣ  Ｄｅｓｉｇｎ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ（２０００）、Ｍｏｌｉｎａｒｉｅｔ他（Ｅｄｓ．），Ｍｅｔａｌ  Ｃｕｔｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ，Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（２００２）、Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ他、Ｍｅｔａｌ  Ｃｕｔｔｉｎｇ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ，Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ（１９９７）、Ｒｏｓａｔｏ，Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，３ｒｄＥｄ．，Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（２０００）、Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ，Ｗ．Ｊ．Ｔ．Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（２０００）、Ｗｈｅｌａｎ，Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．２，Ｃｈａｐｍａｎ  ＆  Ｈａｌｌ（１９９１）、Ｆｉｓｈｅｒ，Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｈａｌｓｔｅｄ  Ｐｒｅｓｓ（１９７６）、およびＣｈｕｎｇ，Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ：  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ，Ｈａｎｓｅｒ−Ｇａｒｄｎｅｒ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ（２０００）に記載されており、各々ここで援用する。特定の態様では、製造後にシステムコンポーネントは、例えばコンポーネント表面と試薬、サンプルなどとの相互作用を防ぐために、親水性コーティング、疎水性コーティング（例えばＷｈｉｔｆｏｒｄ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｗｅｓｔ  Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡ）から入手可能なＸｙｌａｎ  １０１０ＤＦ／８７０  Ｂｌａｃｋなど）等で表面を覆うことによって随意にさらに処理される。
【００９５】
ＸＩ．材料移送方法
ここに記載のシステム及びコンピュータプログラムプロダクトに加えて、本発明はまた材料の移送方法にも関する。例えば、１つの方法は、ここに記載のシステムの１以上の材料導管を介して材料（例えば細胞懸濁液、試薬、緩衝液、固体サポート懸濁液など）を移送することを含み、その際、コントローラは、材料サイトに又は材料サイトから移送される材料の量が回転増分に対応するように、ローラーサポートにより支持された隣接ローラー間の角距離の整数倍に実質的に対応した少なくとも１回転増分ずつローラーサポートを回転させる。例えば、所与のローラーサポートの隣接ローラー間の角距離の１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、３０、４０、５０、…倍を含めて、本質的に任意の回転増分を選択できる。ここで説明しているように、典型的にはコントローラは、移送される材料（例えば細胞など）への剪断効果が最小になるようにローラーサポートを回転させる。一般に、コントローラは、例えば材料の移送量の周期的な変動を最小にするために、材料の各移送量に対して材料導管から実質的に同様のローラー開放を実行する。さらに、一般に同一の回転増分により、実質的に一様な材料容量が材料サイトに又は材料サイトから移送される。さらに、典型的にはここに記載のように用いられる回転増分は、特定のシステムの流速特性について補償されない。このことが、既存の多くのアプローチに比べて、本発明のシステム及び方法の実現を簡単にしている。
【００９６】
ある態様では、材料導管が材料サイトに接触することなく、材料が材料サイトに移送される（すなわち非接触材料分配）。例えば、これらの方法は、例えば一定量の材料が材料導管の外側部分に付着しないように、ローラーサポートを選択した回転増分だけ回転させた後にコントローラにより材料導管の末端の近傍に負の圧力パルスを加えることを随意に含む。随意に、この方法は、材料導管の外側部分に付着した付着性材料を排除するのに十分な速度で材料導管を動かすことを含み、例えばその材料を材料サイトに移送し、又は材料導管の外側部分をきれいにする。ある態様では、この方法は、材料導管の外側部分に付着した付着性材料を別の物体（例えばマルチウェル容器のウェルの端など）に接触させて、材料導管の外側部分から付着性材料を除去することを含む。
【００９７】
ここに記載の材料サイトは随意にマルチウェル容器（例えばマイクロタイタープレートなど）を含む。これらの態様では、材料の移送方法は、第１の量の材料をマルチウェル容器の第１のウェルに移送し、マルチウェル容器がマルチウェル容器の第２のウェルに連通するように例えば位置決めコンポーネントによって材料導管及び／又はマルチウェル容器を互いに移動させ、第２の量の材料をマルチウェル容器の第２のウェルに移送し、等々を随意に含む。典型的には上記移動及び移送の工程は、例えば「飛ばして」材料分配を行なうために、実質的に同時に行なわれる。
【００９８】
本発明の他の方法は、一定量の材料が材料導管の末端部分に付着して一定量の付着材料を形成するように、材料導管を通して材料を移送することを含む。その後、一般にこれらの方法はまた、一定量の付着材料が材料導管の末端部分から材料サイトに移送（例えば排除）されるように、材料導管の少なくとも末端部分を材料サイトの方向に加速し、そして減速することを含む。
【００９９】
本質的に任意の生化学若しくは細胞アッセイ又は合成反応を、本発明の方法による実行及び本システムにおける実行に適合させることができる。さらに説明すると、例えばマルチウェルプレート中で実行される一般的な種類のアッセイは、当該技術で公知の他の多くのもののうち信号変換、細胞接着、アポトーシス、細胞移動、ＧＰＣＲ、細胞透過性、受容体／リガンド結合、細胞内カルシウムフラックス、膜電位、核酸ハイブリダイゼーション、細胞成長／増殖に関するものを含む。マルチウェルプレートを伴うこれらのアッセイ及びその他のアッセイのあるものはに関するさらなる詳細は、例えばＰａｒｋｅｒ他（２０００）「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ｈｉｇｈ  ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ  ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  ａｓｓａｙｓ  ｕｓｉｎｇ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ：  ｎｕｃｌｅａｒ  ｒｅｃｅｐｔｏｒ−ｌｉｇａｎｄ  ｂｉｎｄｉｎｇ  ａｎｄ  ｋｉｎａｓｅ／ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ  ａｓｓａｙｓ」，Ｊ．Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  ５（２）：７７−８８、Ａｓａ（２００１）「Ａｕｔｏｍａｔｉｎｇ  ｃｅｌｌ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ  ａｓｓａｙｓ」，Ｓｃｒｅｅｉｎｇ  １：３６−３７、Ｎｏｒｒｉｎｇｔｏｎ（１９９９）「Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｄｒｕｇ  ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  ｐｒｏｃｅｓｓ」，Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  １（２）：３４−３９、Ｆｕｋｕｓｈｉｍａ他（２００１）「Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ  ｔｏ  ｈｏｒｓｅｒａｄｉｓｈ  ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ  ｂｙ  ｆａｃｔｏｒ（ｓ）  ｏｆ  ｈｕｍａｎ  ａｓｔｒｏｃｙｔｅｓ  ａｎｄ  ｂｌａｄｄｅｒ  ｃａｒｃｉｎｏｍａ  ｃｅｌｌｓ：  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｍｕｌｔｉ−ｗｅｌｌ  ｐｌａｔｅ  ｃｕｌｔｕｒｅ」，Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｃｅｌｌ  Ｓｃｉ．２３（４）：２１１−９、Ｎｅｕｍａｙｅｒ（１９９８）「Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ＥＬＩＳＡ，ａ  ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｔｗｏ  ｆｌｕｏｒｏｇｅｎｉｃ  ａｎｄ  ｏｎｅ  ｃｈｒｏｍｏｇｅｎｉｃ  ｅｎｚｙｍｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」，ＢＰＩ  １０（Ｎｒ．５）、Ｇｒａｅｆｆ他（２００２）「Ａ  ｎｏｖｅｌ  ｃｙｃｌｉｎｇ  ａｓｓａｙ  ｆｏｒ  ｎｉｃｏｔｉｎｉｃ  ａｃｉｄ−ａｄｅｎｉｎｅ  ｄｉｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｗｉｔｈ  ｎａｎｏｍｏｌａｒ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」，Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｊ．３６７（Ｐｔ１）：１６３−８、Ｒｏｇｅｒｓ他（２００２）「Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｌａｎｔ  ｅｘｔｒａｃｔｓ  ｔｈａｔ  ａｆｆｅｃｔ  ｎｅｕｒｏｎａｌ  ｖｏｌｔａｇｅ−ｇａｔｅｄ  Ｃａ２＋  ｃｈａｎｎｅｌｓ」，Ｅｕｒ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．Ｓｃｉ．１５（４）：３２１−３０、及びＲａｐｐａｐｏｒｔ他（２００２）「Ｎｅｗ  ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ａｎｃｈｏｒａｇｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｍａｍｍａｌｉａｎ  ｃｅｌｌｓ」，Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ３２（１）：１４２−５１に記載されており、��々をここで援用する。本発明のシステムを用いて随意に実行される種々の方法に関するさらなる詳細は、例えばＥｖａｎｓ他による米国特許出願第６０／４９２，６２９号、標題「ＮＯＮ−ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＢＡＳＥＤ  ＦＬＵＩＤ  ＴＲＡＮＳＦＥＲ  ＩＮ  ＡＳＳＡＹ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＲＥＬＡＴＥＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ」（２００３年８月４日出願）にも記載されており、ここで援用する。
【０１００】
ＸＩＩ．実施例
ここに記載の実施例及び態様は単に説明のためのものであり、それを考慮した様々な改変又は変更が当業者に示唆され、この出願の精神及び範囲並びに特許請求の範囲の範囲内にあることが分かる。
【０１０１】
この実施例では、８チップシステムを用いる種々の分配を示す。このシステムでは、蠕動ポンプは１２個のローラーを支持するローラーサポートを備え、隣接ローラーの各対間の角距離は３０°であった。図１８Ａは１分配当たり１２°の角変位に設定したシステムにおける一連の分配を示す。図示されているように、変化する分配容量の繰り返しパターンが存在したことが明らかである。実際、いくつかの分配容量は本質的にゼロであった。図１８Ｂは１分配当たり１８°の角変位に設定したシステムにおける一連の分配を示す。ゼロ容量の分配は存在しなかったが、分配容量の周期的変動は依然として観察された。図１８Ｃは１分配当たり３０°の角変位に設定したシステムにおける一連の分配を示す。図示されているように、本質的にこの角変位の設定では分配容量の変動は存在しなかった。隣接ローラーの各対間の角距離はこのシステムでは３０°であったので、典型的には３０°の整数倍である回転増分がこのシステムには最適である。図１８Ｄは１分配当たり４２°の角変位に設定したシステムにおける一連の分配を示す。より高い分配容量ゆえに分配間の変動割合はより小さくなるものと予想されていたが、小滴サイズの厳密な検査は、再度、周期的変動が存在したことを示している。
【０１０２】
上記本発明は明確にし理解できるようにいくらか詳細に説明したが、当業者がこの開示内容を読めば、形態の様々な変更及び詳細を本発明の範囲を逸脱することなく構成できることは明らかである。例えば、上述したすべての技術及び装置は様々に組み合わして使用できる。この出願で引用したすべての刊行物、特許、特許出願及び／又は他の文献は、あたかもこれらの各々が個別にあらゆる目的のために援用されるのを指示するのと同程度に、あらゆる目的のためにその全体をここで援用する。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは蠕動ポンプローラーの開放イベントを概略的に示す。
【図２】図２Ａ〜Ｃは代表的な様々な角距離を概略的に示す。
【図３】本発明の一態様による材料移送システムを斜視図で概略的に示す。
【図４】図３の材料移送システムから蠕動ポンプの詳細な斜視図を概略的に示す。
【図５】ローラーサポートがローラーを回転させて材料導管に接触させる際に回転可能なローラーを受動的に支持するローラーサポートについての横断面図を概略的に示す。
【図６】材料導管に接触する受動的に回転可能なローラーを概略的に示す。
【図７】能動的に回転可能なローラーを支持するローラーサポートの一部を正面図で概略的に示す。
【図８】一定容量のウィッキング流体又は導管のチップに付着した流体についての横断面図を概略的に示す。
【図９】本発明の一態様による導管チップの速度曲線を概略的に示すグラフである。
【図１０】ウィッキング流体が存在しない導管のチップから分配されている一定容量の流体についての横断面図を概略的に示す。
【図１１】図３の材料移送システムにおいて位置エンコーダとギア減速部をもった駆動モーターの詳細な斜視図を概略的に示す。
【図１２】本発明の一態様によるＸ軸及びＹ軸直線運動テーブルと位置フィードバック制御駆動部を概略的に示す。
【図１３】図３の材料移送システムの対象ホルダーの詳細な斜視図を概略的に示す。
【図１４】図１４Ａはマイクロタイタープレートの上面図を概略的に示す。図１４Ｂは図１４Ａに示すマイクロタイタープレートの下面図を概略的に示す。図１４Ｃは図１４Ａに示すマイクロタイタープレートの横断面図を概略的に示す。
【図１５】図１５Ａは本発明の一態様による洗浄コンポーネントの真空室についての部分的に透明な斜視図を概略的に示す。図１５Ｂは図１５Ａの真空室の一部の開口部の近傍に配置された材料導管チップの詳細な横断面図を概略的に示す。
【図１６】図１６Ａ〜Ｄは本発明の特定の態様による種々の材料導管チップを概略的に示す。
【図１７】図１７は本発明の種々の面を組み入れることのできる代表的な例のロジックデバイスを示すブロック図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは回転増分が分配容量当たり１２°であったときにシステムから分配された流体容量を示す。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは回転増分が分配容量当たり１８°であったときにシステムから分配された流体容量を示す。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは回転増分が分配容量当たり３０°であったときにシステムから分配された流体容量を示す。
【図１８Ｄ】図１８Ｄは回転増分が分配容量当たり４２°であったときにシステムから分配された流体容量を示す。
【符号の説明】
【０１０４】
１００、２００  ローラーサポート
１０２、２０２  ローラー
１０４  導管
３００  材料移送システム
【図１】
2007523284.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
2007523284.tif 000021
【図１８Ｄ】
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【国際調査報告】
2007523284.tif 000023
2007523284.tif 000024
2007523284.tif 000025