(57)【要約】  配列決定技術用ＤＮＡライブラリの作成を含め、広範な適用を有する核酸分子のサイズ選択装置及び方法。標的画分の進行を検出する画像化技術、及び電気泳動を制御する画像化からのフィードバックを使用する、複数の核酸試料のサイズ選択用自動ハイスループットシステム。時限式核酸抜出し用の予測アルゴリズムを生成することにより、サイズ選択された要求サイズ範囲の核酸分子を提供する。【選択図】図１
2014517314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核酸のサイズ選択方法において、
電気泳動によりチャンネルに沿って試料から核酸を移動させる工程；
前記チャンネルに沿った前記核酸の基準画分の進行を自動的に監視する工程；
前記監視に基づき、前記チャンネルにおける抜出ウェルへの前記核酸の標的画分の推定到達時間を推定する工程；及び
前記推定到達時間に前記抜出ウェルから前記標的画分を含有する流体を抜出す工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記基準画分が前記標的画分と同じであることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記基準画分が前記標的画分と異なり、及び前記標的画分の前記推定到達時間を推定する工程が、前記抜出ウェルへの前記基準画分の推定到達時間と前記抜出ウェルへの前記標的画分の前記推定到達時間との差を推定する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法において、前記監視する工程が、間隔を置いた時点で前記チャンネルの画像を得る工程と、前記画像において前記基準画分に対応する範囲を特定する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記標的画分の前記推定到達時間を推定する工程が、前記画像の２つ以上における前記基準画分の位置の差に基づき前記標的画分の平均速度を決定する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の方法において、前記核酸を前記チャンネルに沿って移動させる前に、前記核酸を色素と組み合わせる工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記色素がフルオロフォア又は発色団を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の方法において、前記画像の各々を得る工程が、前記チャンネルの複数の異なる露光像が得られるように撮像デバイスを操作する工程と、前記複数の異なる露光像を組み合わせて前記画像を得る工程とを含み、ここで前記画像は前記複数の異なる露光像のいずれよりも大きいダイナミックレンジを有することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６乃至８の何れか一項に記載の方法において、前記画像を得る間に前記チャンネルを可視光又は紫外光で照射する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、前記可視光又は前記紫外光が、前記色素の吸収帯に対応する波長を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法において、前記抜出ウェルへの前記標的画分の到達時間をスケジュールする工程；前記予定到達時間を前記推定到達時間と比較する工程、及び前記予定到達時間と前記推定到達時間との間の任意の差に基づき電気泳動信号の１つ又は複数の電気泳動パラメータを調整する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、前記１つ又は複数の電気泳動パラメータを調整する工程が、前記電気泳動信号のデューティサイクルを調整する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の方法において、前記１つ又は複数の電気泳動パラメータを調整する工程が、前記電気泳動信号の電位を調整する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の方法において、前記予定到達時間と前記推定到達時間との差を含む誤差信号に基づく前記１つ又は複数の電気泳動パラメータの比例フィードバック制御により、前記チャンネルに沿った前記核酸の移動速度を制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４の何れか一項に記載の方法において、前記チャンネルへの電気泳動信号の印加を一時的に中断することにより前記推定到達時間と前記予定到達時間との差を低減する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか一項に記載の方法において、画像解析により前記チャンネルにおける前記抜出ウェルの位置を決定する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記抜出ウェルへの前記核酸の前記標的画分の前記推定到達時間を推定する工程が、一部には、前記画像解析により決定されるとおりの前記抜出ウェルの前記位置に基づくことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れか一項に記載の方法において、前記抜出ウェルから前記標的画分を含有する流体を抜出す工程が、前記標的画分に含まれる核酸のサイズ範囲から自動的に決定される期間にわたり実施されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、前記標的画分の前縁及び後縁の前記抜出ウェルへの推定到達時間を推定する工程と、前記標的画分の前記前縁及び前記後縁の前記抜出ウェルへの前記推定到達時間を基準として前記標的画分の抜出し開始時刻及び停止時刻を調整する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記標的画分の前記前縁が前記抜出ウェルに到達すると電気泳動速度が増加するように、前記チャンネルの電気泳動を自動的に制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１乃至２０の何れか一項に記載の方法において、前記チャンネルが複数のチャンネルのうちの一つであり、前記方法が、前記複数のチャンネルにおける複数の試料を処理するように並行して実施されることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、前記複数のチャンネルの各々の前記電気泳動パラメータが、独立して制御されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１又は２２に記載の方法において、ピペッターを含むロボットシステムを操作して前記複数の試料を前記複数のチャンネルに移す工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、前記抜出ウェルから前記標的画分を含有する前記流体を抜出す工程が、前記ロボットシステムを操作してピペット先端を前記抜出ウェルに入れる工程、前記ピペッターを操作して前記抜出ウェルから前記流体を引き込む工程、及び前記ロボットシステムを操作して前記取り出された流体を終着ウェルに移す工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、前記チャンネルの第１及び第２のチャンネルにおける前記核酸の動きを、前記第１のチャンネルの前記標的画分の前記推定到達時間が前記第２のチャンネルの前記標的画分の前記推定到達時間と異なるように自動的に制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２３に記載の方法において、前記ピペッターがマルチチャンネルピペッターを含み、前記抜出ウェルから前記標的画分を含有する前記流体を抜出す工程が、前記ロボットシステムを操作して前記マルチチャンネルピペッターの前記チャンネル用のピペット先端を、対応する複数の前記チャンネルの前記抜出ウェルに入れ、前記ピペッターを操作して前記抜出ウェルから前記流体を引き込み、且つ前記ロボットシステムを操作して前記取り出された流体を対応する複数の終着ウェルに移すことにより、複数の前記チャンネルで同時に実施されることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、前記複数の前記チャンネルにおける前記核酸の動きを、前記複数の前記チャンネルの各々の前記標的画分の前記推定到達時間が同じになるように自動的に制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法において、前記複数のチャンネルの前記標的画分が、複数の異なる標的画分を含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項１乃至２８の何れか一項に記載の方法において、前記核酸の前記標的画分が、目的の核酸分子に連結されたアダプターを含み、及び前記核酸の前記基準画分が、前記目的の核酸分子に連結されない前記アダプターを含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項１乃至２９の何れか一項に記載の方法において、前記監視する工程が、前記チャンネルに沿った前記核酸の複数の基準画分の進行を自動的に監視する工程を含み、前記基準画分が、前記核酸の前記複数の基準画分のうちの一つであることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法において、前記核酸の前記複数の基準画分が、既知のサイズのＤＮＡ又はＲＮＡラダーを含むことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項１乃至３１の何れか一項に記載の方法において、前記核酸の前記標的画分のサイズ又はサイズ範囲を指定する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項１乃至３２の何れか一項に記載の方法において、
前記核酸が少なくとも第１の標的画分と第２の標的画分とを含み、前記推定する工程及び抜出す工程が、
前記チャンネルにおける前記抜出ウェルへの前記第１の標的画分の推定到達時間を推定する工程；
前記第１の標的画分の前記推定到達時間に前記抜出ウェルから前記第１の標的画分を含有する流体を抜出す工程；
前記チャンネルにおける電気泳動を継続する工程；
前記チャンネルにおける前記抜出ウェルへの前記第２の標的画分の推定到達時間を推定する工程；及び
前記第２の標的画分の前記推定到達時間に前記抜出ウェルから前記第２の標的画分を含有する流体を抜出す工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法において、前記第１の標的画分を含有する前記流体及び前記第２の標的画分を含有する前記流体を別個の終着ウェルに移す工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３３に記載の方法において、前記第１の標的画分を含有する前記流体及び前記第２の標的画分を含有する前記流体を同じ終着ウェルに移す工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３３乃至３５の何れか一項に記載の方法において、前記第１の標的画分を抜出す第１の予定時間をスケジュールする工程と、前記第２の標的画分を抜出す第２の予定時間をスケジュールする工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の方法において、前記第１の標的画分を前記第１の予定時間に前記抜出ウェルに至らせるように前記チャンネルの１つ又は複数の電気泳動パラメータを制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３６に記載の方法において、前記第１の標的画分が抜出された後の前記第２の予定時間に前記第２の標的画分を前記抜出ウェルに至らせるように前記チャンネルの１つ又は複数の電気泳動パラメータを制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３３乃至３８の何れか一項に記載の方法において、前記核酸が複数の標的画分を含み、前記複数の標的画分が複数の異なる時間に前記チャンネルの前記抜出ウェルから抜出されることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項２１乃至２８の何れか一項に記載の方法において、前記複数のチャンネルの各チャンネルにおける前記核酸が複数の標的画分を含み、前記チャンネルの各チャンネルにおける前記複数の標的画分が、複数の時間に前記抜出ウェルから抜出されることを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載の方法において、前記複数のチャンネルの前記複数の標的画分の第１の標的画分を共通の第１の予定時間に前記抜出ウェルに至らせるように前記チャンネルの１つ又は複数の電気泳動パラメータを制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法において、前記複数のチャンネルの前記複数の標的画分の第１の標的画分を異なる時間に前記抜出ウェルに至らせるように前記チャンネルの１つ又は複数の電気泳動パラメータを制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項４１又は４２に記載の方法において、前記複数のチャンネルの前記複数の標的画分の第２の標的画分を共通の第２の予定時間に前記抜出ウェルに至らせるように前記チャンネルの１つ又は複数の電気泳動パラメータを制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項４１又は４２に記載の方法において、前記複数のチャンネルの前記複数の標的画分の第２の標的画分を異なる時間に前記抜出ウェルに至らせるように前記チャンネルの１つ又は複数の電気泳動パラメータを制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項４５】
核酸のサイズ選択方法において、
各々が抜出ウェルを含む複数のチャンネルに、核酸を含有する試料を負荷する工程；
前記核酸を電気泳動により前記抜出ウェルに向かって移動させる工程；
前記抜出ウェルからの前記核酸の標的画分の抜出し予定時間をスケジュールする工程；
前記対応する抜出ウェルに向かう前記標的画分の進行を監視する工程；及び
前記標的画分が前記予定時間に前記抜出ウェルに到達するよう前記監視に基づき前記チャンネルにおける電気泳動を独立して制御する工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４６】
核酸のサイズ選択装置において、
第１及び第２の端部を有するチャンネル並びに前記チャンネルにおける抜出ウェルと；
核酸を試料から前記チャンネルに沿って移動させるため前記チャンネルに電気泳動信号を送出するように接続された電気泳動電源と；
前記チャンネルを撮像するように取り付けられた撮像デバイスと；
前記撮像デバイスから画像を得るように接続された制御器であって、
前記画像を解析することにより前記チャンネルに沿った前記核酸の基準画分の進行を自動的に監視し；
前記監視に基づき、前記チャンネルにおける前記抜出ウェルへの前記核酸の標的画分の推定到達時間を推定し；及び
機構を操作して前記推定到達時間に前記抜出ウェルから前記標的画分を含有する流体を抜出す
ように構成された制御器と
を含むことを特徴とする装置。
【請求項４７】
請求項４６に記載の装置において、前記撮像デバイスがカメラを含むことを特徴とする装置。
【請求項４８】
請求項４７に記載の装置において、前記撮像デバイスが、前記チャンネルを可視光又は紫外光で照明するように構成された照明器を含むことを特徴とする装置。
【請求項４９】
請求項４６乃至４８の何れか一項に記載の装置において、前記機構が、試料を前記チャンネルの負荷ウェルに移し、且つ前記抜出ウェルから前記流体を抜出すよう動作するピペッターを含むロボットシステムを含むことを特徴とする装置。
【請求項５０】
請求項４６乃至４９の何れか一項に記載の装置において、前記チャンネルが、対向する第１及び第２の側面を有する細長い溝と、前記溝中にある電気泳動媒体とを含み、前記第１及び第２の側面が、前記第１及び第２の側面に沿って長手方向に延在するステップを有し、前記電気泳動媒体が前記ステップに達するまで前記溝を充填することを特徴とする装置。
【請求項５１】
請求項５０に記載の装置において、前記電気泳動媒体がゲルを含むことを特徴とする装置。
【請求項５２】
請求項５１に記載の装置において、前記ゲルがアガロースゲルを含むことを特徴とする装置。
【請求項５３】
請求項５１に記載の装置において、前記ゲルがアクリルアミドゲルを含むことを特徴とする装置。
【請求項５４】
請求項５０に記載の装置において、前記溝の第１及び第２の端部にそれぞれ位置する第１及び第２の緩衝液リザーバを含むことを特徴とする装置。
【請求項５５】
請求項５４に記載の装置において、前記第１及び第２の緩衝液リザーバにそれぞれ第１及び第２の電極を含み、前記第１及び第２の電極が前記電気泳動電源に接続されることを特徴とする装置。
【請求項５６】
請求項５５に記載の装置において、ヒンジ式フレームを含み、前記第１及び第２の電極が前記ヒンジ式フレームに取り付けられ、前記ヒンジ式フレームが、前記第１及び第２の電極が前記第１及び第２の緩衝液リザーバ内にある第１の位置と、前記第１及び第２の電極が前記第１及び第２の緩衝液リザーバから取り出される第２の位置との間を動くことができることを特徴とする装置。
【請求項５７】
請求項５０乃至５６の何れか一項に記載の装置において、前記溝が３ｍｍ〜１１ｍｍの範囲の幅を有することを特徴とする装置。
【請求項５８】
請求項５０乃至５７の何れか一項に記載の装置において、前記溝が６ｍｍ〜１２ｍｍの範囲の深さを有することを特徴とする装置。
【請求項５９】
請求項５０〜５８のいずれか一項に記載の装置において、前記媒体における負荷ウェルを含み、前記媒体の層が前記負荷ウェルと前記溝の前記第１及び第２の側面の各々との間にあることを特徴とする装置。
【請求項６０】
請求項４６乃至５９の何れか一項に記載の装置において、前記機構がピペッターを備えるロボットを含み、前記制御器が、前記ピペッターのピペット先端を前記抜出ウェルの上の位置に動かし、前記ピペット先端を降下させて前記抜出ウェルに入れ、且つ前記流体を前記ピペット先端に吸い込むように構成されることを特徴とする装置。
【請求項６１】
請求項６０に記載の装置において、前記制御器が、前記画像の１つ又は複数の画像解析によって前記チャンネルにおける前記抜出ウェルの位置を決定し、且つ前記ピペット先端を前記抜出ウェルの前記決定された位置に動かすように構成されることを特徴とする装置。
【請求項６２】
請求項４６乃至６１の何れか一項に記載の装置において、前記制御器が、前記抜出ウェルへの前記標的画分の前記推定到達時間を前記抜出ウェルへの前記標的画分の目標到達時間と比較し、且つ前記目標到達時間と前記推定到達時間との間の任意の差に基づき前記電気泳動信号の１つ又は複数の電気泳動パラメータが調整されるよう前記電気泳動電源を制御するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項６３】
請求項６２に記載の装置において、前記１つ又は複数の電気泳動パラメータが前記電気泳動信号のデューティサイクルを含むことを特徴とする装置。
【請求項６４】
請求項６２又は６３に記載の装置において、前記１つ又は複数の電気泳動パラメータが前記電気泳動信号の電位を含むことを特徴とする装置。
【請求項６５】
請求項４６乃至６１の何れか一項に記載の装置において、前記制御器が、前記抜出ウェルへの前記標的画分の前記推定到達時間と目標到達時間との差を含む誤差信号に基づく前記１つ又は複数の電気泳動パラメータの比例フィードバック制御により、前記チャンネルに沿った前記核酸の移動速度を制御するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項６６】
請求項６５に記載の装置において、前記制御器が、前記抜出ウェルへの前記標的画分の前記目標到達時間を生成するように構成されるスケジューラを含むことを特徴とする装置。
【請求項６７】
請求項４６乃至６１の何れか一項に記載の装置において、前記抜出ウェルへの前記標的画分の前記推定到達時間と前記抜出ウェルへの前記標的画分の目標到達時間との差を表す誤差信号に応答して前記チャンネルに沿った前記標的画分の平均速度が変化するよう電気泳動電源を制御するように構成される比例フィードバック制御器を含むことを特徴とする装置。
【請求項６８】
請求項６２乃至６７の何れか一項に記載の装置において、前記制御器が、前記チャンネルに対する前記電気泳動信号の印加を一時的に中断することにより、前記推定到達時間と前記目標到達時間との差を低減するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項６９】
請求項４６乃至６８の何れか一項に記載の装置において、複数のチャンネルを含み、前記チャンネルが前記複数のチャンネルのうちの一つであることを特徴とする装置。
【請求項７０】
請求項６５に記載の装置において、複数のチャンネルを含み、前記チャンネルが前記複数のチャンネルのうちの一つであり、前記制御器が、前記複数の前記チャンネルの各々の前記標的画分の前記推定到達時間が同じになるように前記複数のチャンネルの各々の前記電気泳動信号を制御するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項７１】
請求項７０に記載の装置において、前記機構が、複数のピペット先端を支持するように構成されるマルチチャンネルピペッターを含み、前記ピペット先端が、前記複数のチャンネルの前記抜出ウェルに同時に挿入されるように離間されることを特徴とする装置。
【請求項７２】
請求項７０又は７１に記載の装置において前記複数のチャンネルの前記標的画分が、複数の異なる標的画分を含むことを特徴とする装置。
【請求項７３】
請求項６５に記載の装置において、複数のチャンネルを含み、前記チャンネルが前記複数のチャンネルのうちの一つであり、前記制御器が、前記複数の前記チャンネルの各々の前記標的画分の前記推定到達時間が異なるように前記複数のチャンネルの各々の前記電気泳動信号を制御するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項７４】
核酸のサイズ選択装置において、
抜出ウェルが形成された電気泳動媒体を各々が含む複数のチャンネルと；
各チャンネルの端部間に電気泳動電位を印加するように接続可能なマルチチャンネル電気泳動電源であって、前記複数のチャンネルの各々における前記電気泳動電位を独立して制御するように構成される電源と；
前記複数のチャンネルを撮像するように位置決めされたカメラと；
前記カメラから画像を受け取り、且つ前記電源を制御するように接続された制御器であって、前記画像を処理し、前記画像に基づき前記チャンネルに沿った核酸の標的画分の進行を監視し、且つ前記電源を制御して前記対応する標的画分の前記監視された進行に基づき前記チャンネルにおける前記電気泳動電位を変化させるように構成される制御器と
を含むことを特徴とする装置。
【請求項７５】
請求項７４に記載の装置において、前記制御器が、前記抜出ウェルからの前記標的画分の抜出しスケジュールを含み、前記制御器が、前記標的画分を前記スケジュールに従う時間に前記抜出ウェルに到達させるよう前記電気泳動電位を制御するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項７６】
請求項７５に記載の装置において、ロボットピペッティング装置を含み、前記制御器が、前記スケジュールに従う前記時間に前記抜出ウェルから前記標的画分を抜出すよう前記ロボットピペッティング装置を制御するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項７７】
核酸の電気泳動に使用されるカセットにおいて、前記カセットが、チャンネルが形成されたプレートを含み、前記チャンネルが、対向する第１及び第２の側面を有する細長い溝と、前記溝中の電気泳動媒体とを含み、第１及び第２の側面がステップを有し、前記電気泳動媒体が前記ステップに達するまで前記溝を充填することを特徴とするカセット。
【請求項７８】
請求項７７に記載のカセットにおいて、前記チャンネルに沿って離間された位置にある負荷ウェルと抜出ウェルとを含むことを特徴とするカセット。
【請求項７９】
請求項７８に記載のカセットにおいて、前記プレートが、少なくとも前記チャンネルの下方の位置で透明であることを特徴とするカセット。
【請求項８０】
請求項７７乃至７９の何れか一項に記載のカセットにおいて、前記溝の第１及び第２の端部にそれぞれ位置する第１及び第２の緩衝液リザーバを含むことを特徴とするカセット。
【請求項８１】
請求項７７乃至８０の何れか一項に記載のカセットにおいて、前記プレート上に配置される複数の又は平行なチャンネルを含むことを特徴とするカセット。
【請求項８２】
請求項８１に記載のカセットにおいて、前記負荷ウェルに突入するピンを有する第１のコームを含むことを特徴とするカセット。
【請求項８３】
請求項８２に記載のカセットにおいて、前記複数のチャンネルの前記負荷ウェルと整列した第１の特徴セットを含み、前記第１のコームが前記第１の特徴セットと係合されることを特徴とするカセット。
【請求項８４】
請求項８３に記載のカセットにおいて、前記第１のコームの前記ピンが、前記溝より幅が狭いことを特徴とするカセット。
【請求項８５】
請求項８２乃至４の何れか一項に記載のカセットにおいて、前記抜出ウェルに突入するピンを有する第２のコームを含むことを特徴とするカセット。
【請求項８６】
請求項８５に記載のカセットにおいて、前記第２のコームの前記ピンが、前記第１のコームの前記ピンより幅が広いことを特徴とするカセット。
【請求項８７】
請求項８５又は８６に記載のカセットにおいて、前記複数のチャンネルの前記抜出ウェルと整列した第２の特徴セットを含み、前記第２のコームが前記第２の特徴セットと係合されることを特徴とするカセット。
【請求項８８】
請求項７７乃至８７の何れか一項に記載のカセットにおいて、前記チャンネルの第１及び第２の壁が、前記媒体を前記第１及び第２の緩衝液リザーバの各々の近傍の位置に保持するための１つ又は複数の突出部又は陥凹部を含むことを特徴とするカセット。
【請求項８９】
請求項７７乃至８８の何れか一項に記載のカセットにおいて、前記溝が３ｍｍ〜１１ｍｍの範囲の幅を有することを特徴とするカセット。
【請求項９０】
請求項７７乃至８９の何れか一項に記載のカセットにおいて、前記溝が６ｍｍ〜１２ｍｍの範囲の深さを有することを特徴とするカセット。
【請求項９１】
請求項７７乃至９０の何れか一項に記載のカセットにおいて、前記チャンネルを覆って接着された無菌剥離式カバーを含むことを特徴とするカセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１１年６月１６日に出願された、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｓｉｚｅ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ」と題される米国仮特許出願第６１／４９７５８６号明細書のパリ条約による優先権を主張し、この仮特許出願は、本明細書によってあらゆる目的から参照により本明細書に援用される。アメリカ合衆国の目的上、本願は、米国特許法第１１９条に基づき、２０１１年６月１６日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｓｉｚｅ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ」と題される米国仮特許出願第６１／４９７５８６号明細書の利益を主張し、この仮特許出願は、本明細書によってあらゆる目的から参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、核酸の自動サイズ選択に関する。本発明の態様は、核酸をサイズに基づき選択するのに有用な方法及び装置を提供する。
【背景技術】
【０００３】
ＤＮＡ又はＲＮＡなどの核酸をサイズによって選択することが望ましい適用は、広範囲に及ぶ。例えば、サイズ選択は、配列決定及び他の適用に使用するＤＮＡライブラリの作成において用いられる。
【０００４】
様々なＤＮＡサイズ選択技術が存在する。それらの技術のあるものは、望ましくないことに、多大な労力を要する。ＤＮＡサイズ選択方法の一つは、ゲルにおいてＤＮＡ含有試料の電気泳動を実施することである。異なるサイズのＤＮＡはゲル中での移動度が異なるため、電気泳動によりＤＮＡはサイズ毎に異なるバンドに分離される。目標とするサイズ範囲のＤＮＡを含有するバンドを特定し、次に手動でゲルから切り取ることができる。次に目標のＤＮＡをゲルから抽出することができる。
【０００５】
一部の電気泳動システムは、ゲルに形成されたウェルを含む。電気泳動によってＤＮＡがウェルに流れ込み得る。ＩｎｖｉｔｒｏｇｅｎのＥ−ｇｅｌ及びＬｏｎｚａのＦｌａｓｈ  Ｇｅｌ（商標）が、かかるウェルを提供する。
【０００６】
Ｙ型チャンネルサイズ選択機械が、もう一つのＤＮＡサイズ選択技術である。例えば、ＳａｇｅのＰｉｐｐｉｎ  Ｐｒｅｐ（商標）機及びＣａｌｉｐｅｒのＸＴ（商標）機である。これらの機械は、目標とするサイズ範囲のＤＮＡを側方チャンネルへと分流し、分子量カットオフフィルタに突き当たって分流されたＤＮＡを収集することにより、試料から目標とするサイズ範囲のＤＮＡを抽出することができる。
【０００７】
Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ他から入手可能な固相可逆固定化ビーズ（Ｓｏｌｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ  Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ：ＳＰＲＩ）のビーズを用いてもよく、これにより特定のサイズのＤＮＡを捕捉し、次に洗浄及びｐＨの変化後にＤＮＡを遊離させ得る。
【０００８】
ハイスループットを提供することのできるＤＮＡサイズ選択技術が依然として必要とされている。より少ない労力で正確なＤＮＡサイズ選択を提供することのできるＤＮＡサイズ選択技術が依然として必要とされている。
【発明の概要】
【０００９】
この発明は、同時に適用し得る多くの態様を有する。それらの態様の一部は独立した適用を有する。一態様は、核酸の自動サイズ選択装置を提供する。別の態様は、核酸の自動サイズ選択装置を制御するためのコンピュータシステムを提供する。別の態様は、核酸の自動サイズ選択方法を提供する。核酸には、ＤＮＡ及び／又はＲＮＡが含まれ得る。別の態様は、核酸の自動サイズ選択にとりわけ有用なカートリッジを提供する。
【００１０】
一例示的実施形態において、核酸は、各々がチャンネルの一端に負荷ウェルを有し、且つ下流に抜出ウェルを有するアガロースチャンネルに個々にＤＮＡ試料を負荷することにより、サイズ選択される。負荷後、核酸に対して電気泳動が実施され、核酸は抜出ウェルに向かって移動するに従いサイズ毎に分離される。このプロセスの間、チャンネルは一定の間隔で画像化され、ソフトウェアアルゴリズムがこれらの画像を使用して基準バンドを特定し、目標の核酸断片が抜出ウェルに到達する時間を予測する。チャンネル流もまた、直流電圧のパルス幅変調によって個々に制御可能であり、従って隣接する試料が異なる速度で流れている場合、２つの試料を同時に抜出す必要がないように抜出し時間を変更することができる。
【００１１】
本発明の別の態様は、ＤＮＡ、ＲＮＡなどの核酸のサイズ選択方法を提供する。かかる方法は、電気泳動によりチャンネルに沿って試料から核酸を移動させる工程；チャンネルに沿った核酸の基準画分の進行を自動的に監視する工程；監視に基づき、チャンネルにおける抜出ウェルへの核酸の標的画分の推定到達時間を推定する工程；及び推定到達時間に抜出ウェルから標的画分を含有する流体を抜出す工程を含む。基準画分は標的画分と同じであっても、又は異なってもよい。例えば、一部の実施形態では、基準画分は、試料中に豊富に含まれている核酸（試料に当初から存在するか、或いはサイズマーカーとして試料に添加される）を含むことができ、標的画分は、基準画分とサイズが異なる核酸を含むことができる。チャンネルに沿った標的画分の進行は、基準画分の進行から推測されてもよい。例えば、標的画分は、一定の割合だけ基準画分に先行するか、又はそれより遅れることが分かっていてもよい。一部の実施形態では、核酸の標的画分は、目的の核酸分子に連結されるアダプターを含み、及び核酸の基準画分は、目的の核酸分子に連結されないアダプターを含む。一部の実施形態では、この方法は、チャンネルに沿った核酸の複数の基準画分の進行を自動的に監視する工程を含み得る。複数の基準画分は、既知のサイズのＤＮＡ又はＲＮＡラダーを含み得る。
【００１２】
一部の実施形態では、監視する工程は、間隔を置いた時点で、チャンネルの画像を得る工程、及び画像において基準画分に対応する範囲を特定する工程を含む。画像は、例えば、チャンネルを観察するために装備されたカメラによって取得されてもよい。カメラは、多数のチャンネルを同時に撮像してもよい。複数のチャンネルにおける基準画分（これは異なるチャンネルについて同じである必要はない）の進行は、同じ画像セットを使用して監視されてもよい。標的画分の推定到達時間は、ある場合には、画像の２つ以上における基準画分の位置の差に基づく標的画分の平均速度に基づき推定されてもよい。画像は高ダイナミックレンジ画像を含み得る。例えば、画像は高ダイナミックレンジセンサを使用して得られてもよく、又は２つ以上の異なる露光像から合成されてもよい。一部の実施形態では、画像は１０ビット又は１２ビット以上のビット深度を有する。一部の実施形態では、画像の各々を得る工程は、チャンネルの複数の異なる露光像が得られるように撮像デバイスを操作する工程、及び複数の異なる露光像を組み合わせて画像を得る工程を含み、ここで画像は、複数の異なる露光像のいずれよりも大きいダイナミックレンジを有する。
【００１３】
一部の実施形態は、標的画分のサイズ又はサイズ範囲を指定する工程を含む。例えば、標的画分のサイズ又はサイズ範囲は、絶対項で指定されても、又は基準画分の１つ又は複数との相対で指定されてもよい。例えば、標的画分のサイズ又はサイズ範囲は、基準画分からの一定の割合の先行又は遅れとして指定されてもよい。一部の実施形態は、抜出ウェルへの標的画分の到達時間をスケジュールする工程；予定到達時間を推定到達時間と比較する工程、及び予定到達時間と推定到達時間との間の任意の差に基づき電気泳動信号の１つ又は複数の電気泳動パラメータを調整する工程を含む。かかる実施形態において、異なるチャンネルにおける標的画分は、異なる時間に抜出ウェルに到達させてもよい（予定時間に各チャンネルで作業を行うピペッターを備えるロボットなどの単一の機構を使用した標的画分の抜出しを促進する）。また、かかる実施形態において、異なるチャンネルにおける標的画分は、同じ時間に抜出ウェルに到達させてもよい（予定時間にいくつかのチャンネルで同時に作業を行うマルチチャンネルピペッターを備えるロボットなどのマルチチャンネル機構を使用した標的画分の抜出しを促進する）。
【００１４】
１つ又は複数の電気泳動パラメータを調整する工程は、電気泳動信号のデューティサイクルを調整する工程、電気泳動信号の電位を調整する工程又は電気泳動信号を定義する他のパラメータを調整する工程を含み得る。
【００１５】
一部の実施形態では、この方法は、画像解析によって１つ又は複数のチャンネルにおける抜出ウェル及び／又は負荷ウェルの位置を決定する。これにより、異なるチャンネルの抜出ウェルが異なる位置にあるシステムが促進され、また、抜出ウェル及び／又は負荷ウェルの位置のばらつきの自動補償も促進される。
【００１６】
本発明の別の態様は、核酸のサイズ選択装置を提供する。この装置は、第１及び第２の端部を有するチャンネル並びにチャンネルにおける抜出ウェル；核酸を試料からチャンネルに沿って移動させるためチャンネルに電気泳動信号を送出するように接続された電気泳動電源；チャンネルを撮像するように取り付けられた撮像デバイス；撮像デバイスから画像を得るように接続された制御器を含む。制御器は、画像を解析することによりチャンネルに沿った核酸の基準画分の進行を自動的に監視し；監視に基づき、チャンネルにおける抜出ウェルへの核酸の標的画分の推定到達時間を推定し；及び機構を操作して推定到達時間に抜出ウェルから標的画分を含有する流体を抜出すように構成される。
【００１７】
撮像デバイスは電子カメラを含み得る。カメラは、核酸と会合した色素の発光帯域外の光を減衰させるフィルタを備えてもよい。
【００１８】
一部の実施形態では、この機構は、試料をチャンネルの負荷ウェルに移し、且つ抜出ウェルから流体を抜出すよう動作するピペッターを含むロボットシステムを含む。一部の実施形態では、ピペッターは、複数の試料を複数のチャンネルに同時に導入する能力又は複数のチャンネルの抜出ウェルから同時に流体を抜出す能力を有するマルチチャンネルピペッターを含む。
【００１９】
一部の実施形態では、チャンネルは、対向する第１及び第２の側面を有する細長い溝と溝中の電気泳動媒体とを含み、第１及び第２の側面が、第１及び第２の側面に沿って長手方向に延在するステップを有し、電気泳動媒体がステップに達するまで溝を充填する。
【００２０】
電気泳動媒体は、例えば、アガロースゲル、アクリルアミドゲル、又は変性アクリルアミドゲルなどのゲルを含み得る。
【００２１】
一部の実施形態では、制御器は、画像の１つ又は複数の画像解析によってチャンネルにおける抜出ウェルの位置を決定し、且つピペット先端を決定された抜出ウェルの位置に動かすように構成される。
【００２２】
一部の実施形態では、制御器は、抜出ウェルへの標的画分の推定到達時間を、抜出ウェルへの標的画分の目標到達時間と比較し、且つ目標到達時間と推定到達時間との間の任意の差に基づき電気泳動信号の１つ又は複数の電気泳動パラメータが調整されるよう電気泳動電源を制御するように構成される。
【００２３】
一部の実施形態では、制御器は、抜出ウェルへの標的画分の推定到達時間と目標到達時間との差を含む誤差信号に基づく１つ又は複数の電気泳動パラメータの比例フィードバック制御によりチャンネルに沿った核酸の移動速度を制御するように構成される。
【００２４】
一部の実施形態では、制御器は、抜出ウェルへの標的画分の目標到達時間を生成するように構成されるスケジューラを含む。
【００２５】
この装置は、抜出ウェルへの標的画分の推定到達時間と抜出ウェルへの標的画分の目標到達時間との差を表す誤差信号に応答してチャンネルに沿った標的画分の平均速度が変化するよう電気泳動電源を制御するように構成される比例フィードバック制御器を含み得る。一部の実施形態では、制御器は、チャンネルに対する電気泳動信号の印加を一時的に中断することにより、推定到達時間と目標到達時間との差を低減するように構成される。
【００２６】
本発明の別の態様は、核酸のサイズ選択用カセットを提供する。このカセットは、チャンネルが形成されたプレートを含み、チャンネルは対向する第１及び第２の側面を有する細長い溝と溝中の電気泳動媒体とを含み、第１及び第２の側面はステップを有し、電気泳動媒体がステップに達するまで溝を充填する。プレートは、プレートをロボットに対して既知の位置に固定するための１つ又は複数の穴、溝又は他の特徴を有し得る。チャンネルは、負荷ウェルと抜出ウェルとの双方を、チャンネルに沿って離間された位置に含み得る。プレートは任意選択で、少なくともそのチャンネルの下方の位置で透明であってもよい。
【００２７】
本発明のさらなる態様及び本発明の例示的実施形態の特徴が、添付の図面に示され、及び／又は以下に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
添付の図面は、本発明の非限定的で例示的な実施形態を示す。
【００２９】
【図１】図１は、例示的実施形態に係る核酸のサイズ選択方法を示す。
【図１Ａ】図１Ａは、代替的な例示的方法を示す。
【図２】図２は、一つのチャンネルの画像を概略的に示す。
【図２Ａ】図２Ａは、チャンネルに沿った位置の関数としての密度を示すプロットである。
【図３】図３は、所定のサイズのＤＮＡに対応するピークの特定方法を示す。
【図４】図４は、例示的実施形態に係る装置を示す。
【図５】図５は、例示的なロボットを示す。
【図５Ａ】図５Ａは、例示的なデッキを示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、例示的なカメラアセンブリを示す。
【図６】図６は、例示的なグラフィック表示のスクリーンショットである。
【図７】図７は、例示的なチャンネルプレートの平面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、個々のチャンネルの断面である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、負荷ウェル又は抜出ウェルの形成に有用な例示的なコームを示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、別の実施形態に係る例示的なチャンネルプレートの平面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、供給ウェル及び抜出ウェルを形成するためコームが係合されたチャンネルプレートの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
当業者に対してより完全な理解を提供することを目的に、以下の記載全体を通して具体的な詳細が示される。しかしながら、本開示が不必要に曖昧になることを避けるため、周知の要素は詳細には図示又は説明されていないこともある。従って、記載及び図面は、制限する意味でなく、例示の意味で捉えられるべきである。
【００３１】
本発明の一態様は、複数の核酸試料をサイズ選択するための自動化された方法を提供する。この方法は、予測アルゴリズムと併せた画像化を用いることにより、抜出す時間を決め、サイズ選択された目標サイズ範囲の核酸を提供する。この方法は、１つ又は複数の電気泳動チャンネルと、１つ又は複数の電気泳動チャンネルの画像を取得するカメラと、対応するチャンネルに試料を導入し、且つサイズ選択された核酸をチャンネルから抜出すためのピペッターを含むロボットとを含む自動化された装置と併せることで有利となるように実施され得る。チャンネルは、例えばアガロースゲル又はアクリルアミドゲルで充填され得る。チャンネルは、各々、チャンネルにおける負荷ウェルと、チャンネルに沿って負荷ウェルから離間された抜出ウェルとを有し得る。
【００３２】
以下の記載は、ＤＮＡのサイズ選択に用いられる例示的な実施形態の構成及び操作を説明する。例えば、ＤＮＡは、ＲＮＡに由来するｃＤＮＡを含み得る。サイズ選択されるＤＮＡは、１０ｂｐ〜１０ｋｂｐの範囲のサイズを有し得る。しかしながら、本発明は、ＲＮＡなどの他の核酸のサイズ選択に適用されてもよい。一部の実施形態では核酸は、剪断された核酸を含む。
【００３３】
図１は、本発明の例示的実施形態に係る方法１０を示す。ブロック１１において、ＤＮＡ含有試料が、電気泳動によりＤＮＡを移動させることができる媒体が入ったチャンネルの負荷ウェルに導入される。ＤＮＡ含有試料はまた、ＤＮＡと共に負荷ウェルに導入される色素（例えば、ＳＹＢＲ  Ｇｒｅｅｎ（商標）色素又は臭化エチジウム）も含み得る。色素の機能は、媒体中のＤＮＡの検出又は画像化を促進することである。一部の実施形態では、試料中のＤＮＡ分子がアダプターを含んでもよく、これはＤＮＡ配列決定などの下流適用に有用であり得る。媒体は、例えばアガロースゲル又はアクリルアミドゲルを含み得る。ブロック１２において、電気泳動が開始される。電気泳動は、チャンネルの両端の電極間に電位差を印加することにより実施され得る。電位差は、例えば、直流電位、パルス直流電位又は不平衡交流電位を含み得る。印加された電位によりＤＮＡが推進され、チャンネルに沿って負荷ウェルから抜出ウェルに向かって移動する。異なるサイズのＤＮＡはチャンネルにおける移動度が異なるため、ＤＮＡはサイズ別に分かれる。
【００３４】
任意選択のブロック１３は、異なるサイズのＤＮＡの濃度を検出することができるよう十分にチャンネルに沿って遠くまでＤＮＡを移動させるための遅延を提供する。ブロック１４は、目標サイズ範囲の標的ＤＮＡのチャンネルに沿った位置を決定することを含む。一部の実施形態では、ブロック１４は、カメラでチャンネルの連続画像を得ること、１つ又は複数の画像において１つ又は複数の既知のサイズのＤＮＡに対応する１つ又は複数の目印を検出すること、及び１つ又は複数の目印の１つ又は複数の位置に基づき標的ＤＮＡの位置を決定することを含む。ブロック１４の出力は、チャンネルに沿った標的ＤＮＡの一連の位置である。
【００３５】
１つ又は複数のサイズ分け基準（例えば目印）は、それがＤＮＡラダーであるにしろ、又は電気泳動図に存在すると予想される固有の特徴であるにしろ、実行時又はその前に指定され得る。用いられるサイズ基準がＤＮＡラダーである場合、ＤＮＡラダーは、試料を負荷ウェルに負荷する前に、試料に添加されてもよい。一部の実施形態では、サイズ基準は試料中に固有に存在する。例えば、ｍｉＲＮＡから得られたｃＤＮＡ試料をサイズ選択するため、試料は、ｃＤＮＡ＋アダプター断片（例えば、１０９ｂｐのサイズを有する）並びにアダプター−アダプター断片（例えば、８０ｂｐのサイズを有する）の両方を含み得る。アダプター−アダプター断片は、サイズ基準として用いられ得る。
【００３６】
標的ＤＮＡのサイズ範囲は、様々な方法で、例えば絶対項で、又は所与の１つ又は複数の基準との相対で指定されてもよく、それにより入力試料の電気泳動図プロファイルに依存的な、或いは非依存的なサイズの画分を切り出すことが可能になる。例えば、入力試料が、予想ピーク中心が約２５０ｂｐである剪断されたゲノムＤＮＡである場合、標的画分の移動度範囲はピーク中心との相対で指定されてもよく（例えばピーク中心の移動度の１１０％〜９０％）、又は標的は、ピーク中心の実際の移動度と無関係に絶対的なサイズ範囲（例えば１５０ｂｐ〜２００ｂｐ）として指定されてもよい。
【００３７】
ブロック１５は、チャンネルに沿った標的ＤＮＡの平均速度を決定する。ブロック１５は、例えば、標的ＤＮＡの２つの位置の差を、それらの位置が決定された画像間の経過時間で除すといった単純なものであってよい。ブロック１５は３つ以上の位置を考慮に入れてもよい。例えば、ブロック１５は複数の速度を平均するか、又はその中央値を求めてもよい。
【００３８】
ブロック１６は、抜出ウェルへの標的ＤＮＡの到達時間を推定する。この決定は、予め分かっている、抜出ウェルの所定の位置に基づき得る。一部の実施形態では抜出ウェルの位置は、ブロック１７で、ブロック１５で得られた画像（或いは、抜出ウェルの位置特定のために得られた別個の画像）において抜出ウェルの画像の位置を特定することにより決定される。この画像認識はモデルベースであってよい（すなわち、ある画像においてチャンネルの画像がどのように見えると予想されるか（ここで画像中に各チャンネルが見出されることが予想される）、及びその画像において抜出ウェルの画像がどのように見えると予想されるかが前もって分かっている）。抜出ウェルの位置を特定することは、例えば、画像において抜出ウェルのモデル画像との相関が最大になる位置を見つけることを含み得る。他のより単純な実施形態では、画像において抜出ウェルの位置を特定することは、画像において抜出ウェルに対応する１つ又は複数の縁部の位置を特定することを含む。
【００３９】
例えば、推定到達時間は、現在時刻に推定移動時間を足すことにより得てもよい。推定移動時間は、例えば、抜出ウェルの位置と標的ＤＮＡの現在の位置との間の距離を、ブロック１５で推定されたとおりの標的ＤＮＡの現在の速度で除すことにより決定されてもよい。
【００４０】
ブロック１８は、推定到達時間に抜出ウェルから標的ＤＮＡを抜出す。ブロック１８は、例えば、ピペッターを備えるロボットを制御することにより、推定到達時間又はその前にピペッターを抜出ウェルに入れ、推定到達時間に抜出ウェルから流体をピペッターに引き込むことを含み得る。次にロボットは、収集した流体をリザーバに分注してもよく、ここで流体は保持されるか、又はさらなる処理のため送られ得る。
【００４１】
方法１０は、様々な変動を有する。一部の実施形態では、標的ＤＮＡの速度及び／又は位置に関する情報が、標的ＤＮＡの速度の制御に適用される。実行時電気泳動図から得られる位置情報及び時間情報をフィードバックループに用いることにより、標的ＤＮＡ画分の電気泳動速度が、抜出ウェルへのその到達時間に加えて制御される。
【００４２】
フィードバック制御を適用することにより、例えば、抜出ウェルへの標的ＤＮＡの推定到達時間が調整され得る。推定到達時間は、例えば、電気泳動電界のデューティサイクル及び／又は電圧を調整して、及び／又は電気泳動電界の印加を１回または複数回休止することにより、調整され得る。デューティサイクルを調整することにより標的ＤＮＡの速度を調整する実施形態は、デューティサイクルと速度との間の関係が線形的又はほぼ線形的な傾向にあるため、有利であり得る。これは制御を単純化する。電気泳動速度及び抜出しのスケジューリングが、任意の数の試料について同時に制御されてもよい。一実施形態において、抜出しスケジューリングは、泳動している９６試料を並列で処理する。
【００４３】
図１Ａは代替的な例示的方法１０Ａを示し、これは方法１０と同様であるが、但し、標的ＤＮＡの予定到達時間をスケジュールするブロック１９と、標的ＤＮＡについてブロック１６からの推定到達時間を予定到達時間と比較するブロック２０とを含む。ブロック２１はブロック２０から制御信号を受け取り、制御信号に基づき電気泳動パラメータを調整する。ループ２２は、標的ＤＮＡが予定時間に抜出ウェルに到達するよう標的ＤＮＡの進行を制御するのに十分な速度で周期的に繰り返され得る。
【００４４】
ブロック２１において、電気泳動パラメータは、必要に応じて、標的ＤＮＡの進行を遅らせるか、標的ＤＮＡの進行を速めるか、又は標的ＤＮＡの現在の進行速度を維持するように調整され得る。一部の実施形態では、調整は、単に制御信号の符号（すなわち推定到達時間が予定到達時間より前か、それとも後か）に依存するに過ぎない。他の実施形態にでは、調整は、少なくとも一部において、推定到達時間と予定到達時間との差の大きさ（又は同等に、推定速度と、予定時間に抜出ウェルに到達する標的ＤＮＡをもたらす速度との差の大きさ）に基づく。
【００４５】
典型的な場合、標的ＤＮＡは特定のサイズを有するのでなく、サイズの範囲を有する。従って標的ＤＮＡは、ＤＮＡ画分のサイズ範囲並びに電気泳動パラメータにより決定される長さを有する時間ウィンドウの間に抜出ウェルに到達し得る。一部の実施形態では、標的画分は最初に指定され、その画分が抜出されるまで連続的に調整されてもよい。
【００４６】
標的ＤＮＡが抜出ウェルに到達する時間の制御は、複数の電気泳動チャンネルが同時に操作されている場合に十分効果的に適用され得る。例えば、複数のチャンネルの各々におけるＤＮＡの電気泳動が、異なるチャンネルの予定時間が異なるようにして各チャンネルの標的ＤＮＡを予定時間に抜出ウェルに到達させるよう制御され得る。異なるチャンネルの標的ＤＮＡは同じであっても、又は異なってもよい。これにより、ロボットの同じピペッターが２つの抜出ウェルから同時に流体を抜出す必要なしに、ロボットを使用してチャンネルの各々から標的ＤＮＡを抜出すことが促進され得る。予定時間は、ロボットがスケジュールされた抜出しの各々を行うのに十分な時間があることを確実にするように割当てられ得る。
【００４７】
電気泳動速度の制御は、チャンネル間の電気泳動速度のばらつき（例えば、電気泳動媒体の不均質性又は異なるチャンネルに用いる電気泳動媒体の他の差異により引き起こされる）を補償するために適用されてもよい。制御はまた、チャンネル間の抜出ウェルの位置の差を補償するためにも適用され得る。制御はまた、異なるチャンネルの標的ＤＮＡの差を補償するためにも適用され得る。
【００４８】
一部の実施形態はマルチチャンネルロボットを用いる。例えば、かかるロボットは、先端を複数の抜出ウェルに同時に挿入できるように配置された複数のピペッターを有し得る。例えば、ロボットは、８個、１６個又は他の何らかの個数のピペッターを備えてもよい。一部のかかる実施形態において、チャンネルは並列に配置され、ロボットは、流体をＮ個の隣接する負荷ウェルに同時に導入し、又はＮ個の隣接する抜出ウェルから同時に流体を取り出すように構成され得る。
【００４９】
マルチチャンネルロボットを使用する一部の実施形態では、複数のチャンネルでの電気泳動は、複数のチャンネルの標的ＤＮＡを同じ予定時間に抜出ウェルに到達させるように制御される。標的ＤＮＡは複数のチャンネル間で異なってもよい。次にロボットは、予定時間にピペット先端を複数のチャンネルの抜出ウェルに入れ、且つ抜出ウェルから同時に流体を抜出すように制御され得る。かかる実施形態により、チャンネルのグループに異なる予定到達時間を割り当てることが可能となる。各グループの個々のチャンネルにおける電気泳動は、グループにおける各チャンネルの標的ＤＮＡを当該のグループについてスケジュールされた時間に対応する抜出ウェルに到達させるように個別に制御され得る。異なるチャンネルグループの予定時間は、ロボットがスケジュールされた抜出しを行う時間を有するように離間され得る。かかる実施形態は、ハイスループット電気泳動を提供することができる。
【００５０】
上記に記載される原理はまた、同じ試料から２つ以上の画分を抜出すことが所望される状況において適用され得る。かかる適用では、電気泳動の実施により第１の標的画分が抜出ウェルに運ばれ、その第１の標的画分が抜出され得る。続いて、さらなる電気泳動の実施により第２の画分が抜出ウェルに運ばれ得る。次に第２の画分が抜出され得る。所望される場合、第１及び第２の標的画分は互いに隔離されたままにしておかれ得る。例えば、第１及び第２の標的画分の各々が、抜出ウェルから別個の終着（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ）ウェルに移されてもよい。また、所望される場合には、同じ試料からの複数の画分を同じ終着ウェルに移すことも可能である。
【００５１】
一部の適用では、同じ試料から３つ以上の画分が抜出され得る。同じ試料から２つ以上の標的画分を抜出す場合、標的画分の各々の抜出しは個別にスケジュールされ得る。第１の予定時間に第１の標的画分がチャンネルから抜出された後、チャンネルの電気泳動パラメータが、第２の標的画分を第２の予定時間に抜出すため抜出ウェルに至らせるように制御され得る。
【００５２】
一部の実施形態では、電気泳動は、複数のチャンネルにおいて、対応する複数の第１の標的画分を第１の時間に複数のチャンネルの抜出ウェルに至らせるように制御される。次に、第１の標的画分を対応する終着ウェルに移すため、マルチチャンネルピペッター又は他のマルチチャンネル抜出し機構が適用され得る。次に複数のチャンネルにおける電気泳動が、チャンネルにおいて第２の標的画分を同じ時間に抜出ウェルに至らせるように制御され得る。第１の標的画分と第２の標的画分との間の間隔が異なるチャンネル間で同じである必要はない。電気泳動は、第２の標的画分を一部のチャンネルで他より速く抜出ウェルに向けて移動させるように制御されてもよい。一部の実施形態では、電気泳動は、第２の標的画分を複数のチャンネルで同じ時間に抜出ウェルに至らせるように制御され、従ってマルチチャンネルピペッターを使用して第２の標的画分を同時に抜出すことができる。
【００５３】
図２は、一つのチャンネル２４の像を概略的に示す。チャンネル２４は、各端部に緩衝液リザーバ２５Ａ、２５Ｂを備える好適な電気泳動媒体のストリップ２５を含む。負荷ウェル２６Ａが、媒体２５の緩衝液リザーバ２５Ａの近傍に位置する。抜出ウェルが、媒体２５において負荷ウェル２６Ａから緩衝液リザーバ２５Ｂに向かって離間された位置に位置する。
【００５４】
図２には、負荷ウェル２６Ａから電気泳動により媒体２５に沿って運ばれた様々なＤＮＡバンドも示される。電気泳動下では異なるサイズのＤＮＡは異なる速度で動くため、異なる位置のバンドは異なるサイズのＤＮＡを表す。この像では、異なるバンドは異なる密度を有し得る。バンドは全て、試料中に存在するＤＮＡを表し得る。一部の実施形態では、標的ＤＮＡの位置の決定に用い得るサイズスケールを提供するため、既知のサイズのＤＮＡ又は一組の既知のサイズのＤＮＡ（例えばＤＮＡラダー）が試料に添加され得る。
【００５５】
一部の実施形態では、ＤＮＡラダーなどのサイズ分け基準が入力試料と同じチャンネル２４で泳動される。これにより、サイズ分け基準と試料とが別個のチャンネルで泳動される実施形態と比較して、サイズ分けの精度が確保される。
【００５６】
図２Ａは、チャンネル２４に沿った位置の関数としての密度を示すプロットである。曲線２７のピークは、図２に示されるバンドの位置に対応する。上記に記載される方法は、標的ＤＮＡに対応する曲線２７のピークを特定し、又は標的ＤＮＡと既知の１つ又は複数のサイズ関係を有するＤＮＡに対応する１つ又は複数の他のピークの位置から標的ＤＮＡの現在の位置を推測し得る。
【００５７】
一部の実施形態はスケジューラを提供する。スケジューラは、例えばソフトウェアに実装され得る。スケジューラは、チャンネル２４の供給ウェル２６Ａへの試料の移し替え、チャンネル２４における電気泳動の開始及び抜出ウェル２６Ｂからの標的画分の抜出しをスケジュールし得る。一部の実施形態では、スケジューラはチャンネル２４において試料が泳動されている間に動作し、標的画分（又は標的画分と既知の関係を有するバンド）の進行の監視に応答して再度標的画分の抜出しをスケジュールし直してもよい。スケジュールは、最初は、チャンネルにおける電気泳動の開始時刻から、標的画分が供給ウェル２６Ａから対応する抜出ウェル２６Ｂまで進行し得ると考えられる最短期間より長い期間だけ離れたタイムスロットにおいて、標的画分の抜出しをスケジュールし得る。この最初のスケジューリングに用いられる時間は、一部の実施形態では、供給ウェル２６Ａから抜出ウェル２６Ｂまでの計測距離に基づき決定され得る。この時間は、利用可能な電気泳動パラメータ範囲のなかで達成可能な最高速度より遅い標的画分の想定平均速度に基づき生成されてもよい。想定平均速度は、標的画分のサイズ及び電気泳動が実施されている媒体の特性の関数であってもよい。
【００５８】
一部の実施形態では、スケジューラによって標的画分の抜出しのためにスケジュールされる期間の長さは様々であり、標的画分に含まれる核酸のサイズに依存する（より広いサイズ範囲を含む標的画分ほど、サイズの開きが小さい標的画分と比べて抜出しにより長い時間がかかる）。一部の実施形態では、標的画分の前縁及び後縁の抜出ウェルへの推定到達時間を基準として、標的画分の抜出しの開始時刻及び停止時刻が調整される。
【００５９】
一部の実施形態では、スケジューラは、異なるチャンネル２４からの標的画分の抜出し時間の間のコンフリクトを監視する。一部のかかる実施形態において、コンフリクトがある（すなわち異なるチャンネル２４からの標的画分の抜出しに割り当てられた期間が重なる）場合、スケジューラはチャンネル２４の一つからの標的画分の抜出し予定時間を修正してコンフリクトを取り除き得る。予定抜出し時間の変更により、標的画分がスケジュールし直された予定時間に抜出ウェルに到達するようチャンネル２４の標的画分の進行を制御するため、スケジュールし直されたチャンネル２４における電気泳動のパラメータが自動的に変更され得る。
【００６０】
一部の実施形態では、チャンネル２４の電気泳動パラメータは、標的画分の前縁が対応する抜出ウェル２６Ｂに到達して抜出しが始まると、電気泳動速度が増加し、それにより標的画分全体を抜出すために抜出しを継続しなければならない時間が短縮されるように制御される。
【００６１】
図３は、チャンネル２４において所定のサイズのＤＮＡに対応するピークを特定する方法３０を示す。ブロック３２は、既知の電気泳動パラメータを使用して、ある期間、チャンネルに電気泳動を加える。ブロック３３は、ブロック３３の終了時にチャンネルの画像を得る。ブロック３４は、標的ＤＮＡの既知の特性に基づき、チャンネルに沿った位置の範囲を特定する。例えば、チャンネルに沿った位置をＤＮＡサイズと関係付ける所定の検量線３５が提供されてもよい。一部の実施形態では、複数の異なる検量線３５が提供される。異なる検量線は、チャンネル２４において用いられ得る異なる媒体に適用され得る。
【００６２】
ブロック３４は、標的ＤＮＡが見出されるものと予想される位置又は位置の範囲を推定する。推定された位置は、電気泳動が実施されている時間の長さ、チャンネル２４の媒体、電気泳動パラメータ及び標的ＤＮＡの特性（特にサイズ）の関数であってもよい。操作者が標的ＤＮＡのサイズ又はサイズ範囲を入力し得る。ブロック３４は適切な検量線３５を使用して、曲線２７における標的ＤＮＡに対応する予想ピーク位置を特定し得る。ブロック３６は範囲３７（図２Ａを参照のこと）を設定し、曲線２７において範囲３７内にピークを探す。ピークの検出に成功した場合（例えばブロック３９のＹＥＳの結果により決定されるとおり、そのピークが標的ＤＮＡの初期位置として特定される。一つの画像で標的ＤＮＡに対応するピークが特定された後、そのピークが後続の画像にわたり、チャンネルに沿ったその伝播に従い追跡され得る。電気泳動図プロファイルの顕著な特徴を実行時に特定してもよく、それを用いると、より速く動くサイズ基準が視野外に出るときのサイズ完全性の維持に役立ち得る。
【００６３】
方法３０は、ＤＮＡラダー及び／又は試料中のＤＮＡに対応する１つ又は複数のピークを特定するために適用され得る。一部の実施形態では、標的ＤＮＡと異なる１つ又は複数のピークが上記に記載したとおり特定及び追跡される。標的ＤＮＡの現在の位置は、かかるピークに対して特定されてもよい。例えば、使用者が、標的ＤＮＡが１つ又は複数のかかるピークに先行する又は遅れると予想される量を指定してもよい。
【００６４】
図４は、例示的実施形態に係る装置４０を示す。装置４０は、ロボット４２により作業域４３における目標の位置上に位置決めされ得るピペッター４４を含むロボット４２を含む。例えば、ロボット４２は、シングルチャンネルピペットポンプを支持するＸＹＺステージを含んでもよく、これはまた緩衝液負荷ライン及び先端吐出機構も支持する。供給プレート４５が複数の供給ウェル４５Ａを含む。終着プレート４６が複数の終着ウェル４６Ａを含む。作業域４３内に複数のチャンネル４７が提供される。
【００６５】
ロボット４２は、ピペッター４４の位置を制御することができる制御器４２Ａを含む。制御器４２Ａは、例えば、以下によってチャンネルを負荷するようにロボット４２を制御し得る：ステーション４８Ａでピペット先端４８を拾い、選択された供給ウェル４５Ａの上にピペット先端を位置決めし、ピペット先端を降下させて供給ウェル４５Ａに入れ、ピペット先端４５Ａに流体を吸い込み、ピペット先端を上昇させて、その位置を選択されたチャンネル４７の負荷ウェルの上に移し、ピペット先端を降下させて負荷ウェルに入れ、流体を供給ウェルに分注するようピペッターを操作し、ピペット先端を上昇させて、ピペット先端を使用済みピペット先端用の保管エリアに動かし、使用済みピペット先端を切り離す。
【００６６】
制御器４２Ａは、例えば、以下によってチャンネルから標的ＤＮＡを回収するようにロボット４２を制御し得る：ステーション４８Ａでピペット先端４８を拾い、選択されたチャンネルの抜出ウェルの上にピペット先端を位置決めし、標的ＤＮＡの推定される到達の直前にピペット先端を降下させてチャンネルの抜出ウェルに入れ、標的ＤＮＡの予想される到達に対応する時間にわたりピペット先端４５Ａに流体を吸い込み、ピペット先端を上昇させて、その位置を再度終着ウェル４６Ａの上に移し、ピペット先端を降下させて終着ウェルに入れ、流体を終着ウェルに分注するようピペッターを操作し、ピペット先端を上昇させて、ピペット先端を使用済みピペット先端用の保管エリアに動かし、使用済みピペット先端を切り離す。
【００６７】
本明細書に記載されるとおりの装置は、任意の合理的な数の試料を処理するように構成され得る。一部の実施形態では、本明細書に記載されるとおりの装置は、同時に９６個の試料の自動サイズ選択を提供する。他の例示的実施形態では、装置は、同時に９６個の試料の倍数を処理する。他の例示的実施形態は、他の数の試料を処理するように構成される。
【００６８】
ロボット４２として使用するのに好適なロボットは、市販されている。ロボット４２として使用するのに好適なロボットはまた、市販の構成部品から当業者に公知の方法で作製されてもよい。
【００６９】
装置４０は撮像デバイス５０を含み、それには、例えば、チャンネル４７の画像を得るように配置されたカメラが含まれ得る。撮像デバイス５０には、高ダイナミックレンジ撮像デバイスが含まれ得る。例えば、カメラ５０又はカメラ５０から画像を受け取るように接続された制御器が、検出可能なダイナミックレンジを広げるため異なる露光時間で撮られた画像を得て合成するように構成され得る。これにより、最も明るいバンドを飽和させることなしに不鮮明なバンドを見えるようにすることができる。
【００７０】
光源５２は、チャンネル４７を照射して、チャンネルに沿って伝播する核酸の撮像を促進する。ＤＮＡが色素と会合される場合、光源は、色素の吸収帯に対応する光を発し得る（例えば色素のフルオロフォアを励起する波長に対応するバンド。光源５２は、この範囲の外側の波長を遮断するフィルタを含み得る。例えば、ＳＹＢＲ  Ｇｒｅｅｎ（商標）色素は４８８ｎｍの光を吸収する。光源は青色光を発してもよい。例えば、光源は、青色ＬＥＤのアレイを含み得る。それに代えて又は加えて、光源は紫外光を発してもよい。カメラ５０は、色素の蛍光を選択的に通すフィルタを含んでもよい。例えば、ＳＹＢＲ  Ｇｒｅｅｎ（商標）色素は５２０ｎｍの光を発する。カメラは、５２０ｎｍの光を通過させるが、他の波長の光は減衰させる帯域通過フィルタ又はノッチフィルタを有してもよい。
【００７１】
例えば、カメラは、カメラがチャンネル４７から一定の距離にあるようにしてロボット４２の構成部品に固定されてもよい。プロトタイプの実施形態では、カメラ５０及びＬＥＤ照明器５２はロボット４２のＹ軸アームに固定される。
【００７２】
マルチチャンネル電気泳動電源５４が、チャンネル４７にわたり電気泳動電位を提供するように構成される。電源５４は、単一のユニット又は複数の別個のユニットを含み得る。制御器５５が、カメラ５０から画像を受け取り、電源５４を制御してロボット４２の動作を連動させるように接続される。使用者インタフェース５６により、使用者は制御入力及び情報を提供して装置４０の操作を案内することが可能である。
【００７３】
例示的なシステムの動作において、供給プレート４５及び終着プレート４６は、ピペット先端を収容する２つの先端ボックスと共に装填される。チャンネル４７を含むプレートがデッキに設置され、電極アレイが、それらの電極がチャンネル４７とチャンネルプレートの端部で電気的に接触するようにして置かれる。一部の実施形態では、電極は、各チャンネルの各端部の緩衝液ウェルに電極を導入することが可能な構造に取り付けられる。例えば、この装置は、各チャンネルに対応する第１及び第２の電極を有するヒンジ式フレームを含み得る。第１及び第２の電極はヒンジ式フレームに取り付けられてもよく、ヒンジ式フレームは、第１及び第２の電極がチャンネルの第１及び第２の緩衝液リザーバに突入する第１の位置と、第１及び第２の電極が第１及び第２の緩衝液リザーバから取り出される第２の位置との間を移動可能であり得る。
【００７４】
制御ソフトウェアは、試料の位置（９６ウェルプレート全体又はそれ未満又はそれを越える）、試料のタイプ及び１つ又は複数のチャンネルプレートの位置を用いて構成される。
【００７５】
実行が始まると、チャンネルプレートの緩衝液ウェルが充填される。試料が順次（例えばロボットによりチャンネル４７の負荷ウェル中に）負荷され、電気泳動が始まる。一実施形態では、オンボードカメラ５０を使用して各チャンネル４７における抜出ウェルの位置が特定されることにより、抜出ウェルの位置を手動で設定する必要が回避される。これにより、抜出ウェルをそれらのチャンネル４７内で異なる位置に提供する可能性が促進される。
【００７６】
一部の実施形態は、ピペット先端のＹ位置を計測及び／又は設定するための機構を含む。ピペット先端の正確な位置を知ることで、小さいウェルにおける核酸試料の精密な負荷及び回収が促進される。異なるピペット先端の端部は、ピペッターに取り付けられたときにロボットに対していくらか異なる位置にあり得るため、かかる機構は有用である。例示的実施形態では、機構はスイッチ（例えば、マイクロスイッチ、近接スイッチなどであってもよい）を含み、これはピペット先端がスイッチに対して所定の位置にあるときの状態を変化させる。スイッチは、ロボットの作業域における好都合な位置にあってよい。
【００７７】
一部の実施形態では、スイッチは、未使用のピペット先端の供給部近傍に位置し、ロボットを動かしてピペット先端をスイッチと当接させることにより各新しいピペット先端のＹ位置が設定されるようにされる。かかる実施形態において、ピペット先端はスイッチの近傍に位置決めされ、次にスイッチに向かってＹ方向に、スイッチが状態を変化させるまで動かされてもよい。この機構を使用して、先端が装填された後に各ピペット先端の端部の位置を個々に計測してもよい。計測された位置を使用して、異なるピペット先端における僅かな整列のずれを補償し得る。示されるシステム４０は、ピペット先端がＹ方向（チャンネル４７と平行な方向）にスイッチに押し付けられたときに切り換わるように配置されるスイッチ４９を含む。
【００７８】
図５は、例示的なロボットを示す。図５は、制御器及び電源を収容する下側デッキと、チャンネルプレート及び電極を収容する上側デッキとを示す。その上方には、ポンプを備えたピペット操作ヘッド、緩衝液送液システム並びにチャンネルの撮像用カメラ及びライトがある。
【００７９】
図５Ａは、例示的なデッキを示す。図５Ａは、デッキを所定位置に保つデッキロケータプレートを示す。先端ボックス、供給場所、終着プレート及びチャンネルプレートが全て、デッキに取り付けられる。少なくとも供給場所、終着プレート及びチャンネルプレートは、デッキから取り外し可能である。プレートをロケータピンに対して保持するスプリングピンが提供され、それによりプレートがデッキに据え付けられたときに、供給ウェル、終着ウェル及びチャンネルが既知の位置となる。
【００８０】
図５Ｂは、カメラ５０とＬＥＤアレイ５２とを含む例示的なカメラシステムを示す。ＬＥＤアレイ５２は、一部の実施形態では青色フィルタによって被覆されたＬＥＤの青色ＬＥＤなどの青色発光源を含む。
【００８１】
例示的実施形態において、制御器５５は、ソフトウェアにおいて提供される命令を実行するように構成されるプロセッサを含む。ソフトウェアは、使用者により入力されるデータに基づき実行プロトコル（どの試料をどのチャンネルで、どの順序で実行するか、及びそれぞれの抜出しが最後に行きつくのはどの終着ウェルか）を作成する。これは使用者にグラフィカルに伝えられる。
【００８２】
図６は、例示的なグラフィック表示のスクリーンショットである。図６は、実行途中のディスプレイを示す。試料が左下から始まって順次負荷されており、最初の２つと半分のプレートの実行が完了している。右側へと残りの試料が実行されていて、各チャンネルの状態が直近の画像に基づきグラフィカルに示される。最上面のプロットは、使用者により選択されたチャンネルの電気泳動図であり、サイズ基準ピーク５９Ａ及び標的領域５９Ｂを示す。
【００８３】
上記に記載したとおりのロボットと共に用いられ得るが、しかし他の適用も有し得る本発明の別の態様は、核酸の分離に使用されるチャンネルプレートを提供する。一部の実施形態では、プレートに１つ又は複数のチャンネルが提供される。プレートは、例えば、上記に記載したとおりロボットの作業域内に取り外し可能に置かれ得る。スラブ（例えばスラブゲル）とは対照的に、チャンネルにＤＮＡ分離媒体を提供することには、ある試料から他の試料への交差汚染の可能性が低下するという利点がある。
【００８４】
図７は、例示的なチャンネルプレート８０の平面図である。プレート８０は、ロボット又は他の装置の作業域にプレート８０を反復可能に位置決めすることを可能にする位置決めピン又は他の位置決め特徴を受け入れるための穴（図７Ａを参照のこと）又はノッチ（図７Ｃを参照のこと）などの位置特徴８１を含む。プレート８０に沿って複数のチャンネル２４が延在する。各チャンネル２４は、好適な電気泳動媒体のストリップ２５を含む。ストリップ２５の各端部に緩衝液リザーバ２５Ａ、２５Ｂが提供される。ストリップ２５において緩衝液リザーバ２５Ａの近傍に負荷ウェル２６Ａが位置する。ストリップ２５において負荷ウェル２６Ａから緩衝液リザーバ２５Ｂに向かって離間された位置に抜出ウェル２６Ｂが位置する。一部の適用では、異なるチャンネルの抜出ウェル２６Ｂは互いに整列するが、しかしながらこれは必須ではない。一部の適用では、異なるチャンネル２４のストリップ２５に沿って異なる位置にある抜出ウェル２６Ｂを提供することが、好都合であり得る。
【００８５】
図７Ａは、個々のチャンネル２４の断面である。チャンネル２４は、任意選択でストリップ２５の両側面に小さいステップ状縁部を有する。例示される実施形態では、ステップ８３が図示される。ステップ８３は、角８４を提供する。角８４はストリップ２５に沿って互いに平行に長さ方向に延在する。例示される実施形態では、角８４は、プレート８０の平坦な上面８４Ａ及び下面８４Ｂに平行である。媒体８６（例えばアガロースゲル、アクリルアミドゲルなど）が角８４の高さまでストリップ２５を充填する。ステップ８３は、ストリップ８５における材料８６の上面をストリップ２５の長さに沿って平坦にするのに役立つ。材料８６がストリップ２５に導入されるときに角８４が存在することは、材料８６の表面張力が材料８６の表面にメニスカスを形成する傾向を低減するのに役立つ。材料８６をその場所に機械的に固定するため、ストリップ２５の端部近傍のストリップ２５の壁に、小さいディボット又はディンプル８９（図７Ｃを参照のこと）などの任意選択の特徴が形成されてもよい。
【００８６】
チャンネル２４の寸法は様々であってよい。例示的実施形態において、ストリップ２５は、約６〜１２ｍｍ、好ましくは８〜１０ｍｍの範囲の深さを有する。例示的実施形態において、ストリップ２５は、３ｍｍ〜１１ｍｍ、好ましくは４ｍｍ〜７ｍｍの幅を有する。しかしながら、本明細書に記載される原理は、他の寸法のチャンネルに適用されてもよい。
【００８７】
プレート８０は、好適なプラスチック又は他の電気絶縁材料で作製され得る。一部の実施形態では、プレート８０は射出成形され、しかしながらプレート８０はまた、機械加工又は任意の他の好適な方法で製造されてもよい。
【００８８】
プレート８０は、緩衝液リザーバ２５Ａ及び２５Ｂを一時的にせき止めるか、又は充填し、且つ好適な量の固化可能な材料８６をストリップ２５に注入することにより調製され得る。好ましくは、材料８６がキャストされる間、各緩衝液リザーバの全容積が充填され、材料８６が緩衝液リザーバに流れ込むことができないようにされる。例えば、ストリップ２５にアガロースゲルを、ゲルが液状形態にある間に注入し、次にストリップ２５において固化させてもよい。各ストリップに導入される材料８６の量は、材料の表面がちょうど角８４の高さとなる程度あってよい。
【００８９】
負荷ウェル及び抜出ウェルは、材料がストリップ２５にキャストされている間に材料８６に形成されてもよい。他の実施形態において、負荷ウェル及び／又は抜出ウェルは、材料８６が固化した後に形成されてもよい。一部の実施形態では、負荷ウェル及び／又は抜出ウェルは、負荷コーム及び／又は抜出コームをストリップ２５に沿った適切な位置に置くことにより形成される。図７Ｂは例示的なコーム８７を示す。各コーム８７は一列のピン８７Ａを含む。コーム８７は、プレート８０上にストリップ２５に対して横断方向に、コーム８７が交差するチャンネル２４のストリップ２５にピン８７Ａが突入して配置されるように置かれ得る。
【００９０】
プレート８０は、コーム８７を負荷ウェル及び／又は抜出ウェルの形成に望ましい整列状態に置くための位置決め特徴８８を含み得る。位置決め特徴８８の複数のセットを提供することにより、ストリップ２５に沿った異なる位置における抜出ウェルの形成を促進してもよい。上述のとおり、実施される分離に適合した位置に抜出ウェルを提供することが望ましいこともある。負荷ウェル２６Ａと抜出ウェル２６Ｂとの間の分離チャンネルの最良の長さは、ＤＮＡ又は他の標的核酸の長さ及び目標とする分離程度に依存する。
【００９１】
抜出ウェルの形成用コーム８７は、負荷ウェルの形成に用いられるピン８７Ａよりいくらか幅の広いピン８７Ａを有し得る。ストリップ２５の全幅に延在しない負荷ウェル２６Ａを提供することは、負荷ウェルの側面での試料の損失を回避するのに役立つ。抜出ウェル２６Ｂは、ストリップ２５の全幅又はストリップ２５のほぼ全幅に延在してもよい。
【００９２】
様々な実施形態が、負荷ウェルが抜出ウェルより幅広であるチャンネルを提供する。詳細な一例示的実施形態において、負荷ウェルは１．２×３．５×９ｍｍの寸法を有し、抜出ウェルは１．２×５．５×９ｍｍの寸法を有する（すなわち、負荷ウェルより２ｍｍ幅広である）。１．２×３．５×９ｍｍの寸法を有する負荷ウェルにより、最大３７．８μｌの容積の試料を負荷することが可能になる。１．２×５．５×９ｍｍの寸法を有する抜出ウェルにより、最大５９．４μｌの容積を引き込むことが可能になる。
【００９３】
コーム８７は、ウェルを形成するピン８７Ａがそれらの取り付けフレームにおいて僅かに（例えば約０．２５ｍｍ）「浮く」ことができるように設計され得る。これにより、材料８６が固化した後のコーム８７の取り外しが促進される。
【００９４】
１つ又は複数のチャンネル２４を含むプレート８０が、無菌包装に提供される予め調製されたカセットの形態で提供されてもよい。包装は、例えば、チャンネル２４を露出させるため剥離され得る無菌カバーを含み得る。一部の実施形態では、カセットは、コームが負荷ウェル及び／又は抜出ウェルに挿入されて提供され得る。使用者は使用前にコームを取り除き得る。
【００９５】
図７Ｃは、別の実施形態に係る例示的なチャンネルプレートの平面図である。
【００９６】
図７Ｄは、チャンネル２４への電気泳動媒体のキャストに備えてコーム８７−１及び８７−２が挿入されたチャンネルプレートの斜視図である。コーム８７−１は、一部の実施形態ではコーム８７−２より細いピンを有し得る。
【００９７】
カメラは、複数のチャンネルを撮像し、同時にチャンネルの各々において１つ又は複数の基準画分の進行を追跡するのに好都合な手段を提供するが、カメラの代わりに他の手段が用いられてもよい。例えば、チャンネルに沿った位置の関数として核酸の濃度を計測するため、一次元ラインスキャナが提供され得る。さらに、カメラが上方からチャンネルを観察することは必須ではない。一部の実施形態では、チャンネルを有するトレーが、少なくともそれらのチャンネルの下にある部分において透明であり、カメラは下側からプレートを介してチャンネルを観察する。
【００９８】
用語の解釈
文脈上明らかに別段の解釈を要する場合を除き、本記載及び特許請求の範囲の全体を通して：
・「〜を含む」、「〜を含んでいる」などは、排他的意味又は網羅的意味とは対照的に、包含的意味で；すなわち、「〜が包含されるが、限定はされない」という意味で解釈されるべきである。
・「接続される」、「結合される」、又はその任意の変化形は、直接的であれ、又は間接的であれ、２つ以上の要素の間の任意の接続又は結合を意味する；要素間の結合又は接続は、物理的なもの、論理的なもの、又はそれらの組み合わせであってよい。
・「本明細書では」、「上記の」、「以下の」、及び同様の意味の語句は、本明細書を記載するために用いられるとき、全体としての本明細書を指すものとし、本明細書のいかなる特定の一部分も指すものではない。
・２つ以上の項目のリストに関連して「又は」は、その語句の以下の解釈を全て網羅する：リスト中の項目のいずれか、リスト中の項目の全て、及びリスト中の項目の任意の組み合わせ。
・単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、任意の適切な複数形の意味も包含する。
【００９９】
本記載において、及び任意の添付の特許請求の範囲において（存在する場合）用いられる方向を指示する語句、例えば「垂直」、「横」、「水平」、「上向き」、「下向き」、「前」、「後ろ」、「内向き」、「外向き」、「垂直」、「横」、「左」、「右」、「表」、「裏」、「上部」、「下部」、「下側」、「上側」、「下方」などは、記載及び図示される装置の具体的な向きに依存する。本明細書に記載される主題は、様々な代替的な向きを想定し得る。従って、これらの方向に関する用語は厳密に定義されるものでなく、狭義に解釈されてはならない。
【０１００】
本発明の実施形態は、特別に設計されたハードウェア、構成可能なハードウェア、データプロセッサ上で実行可能なソフトウェア（これは任意選択で「ファームウェア」を含み得る）の提供により構成されるプログラム可能なデータプロセッサ、本明細書に詳細に説明されるとおりの方法における１つ又は複数のステップを実施するように特別にプログラムされ、構成され、又は構築された専用コンピュータ又はデータプロセッサ、及び／又はこれらの２つ以上の組み合わせを使用して実装され得る。特別に設計されたハードウェアの例は、論理回路、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、大規模集積回路（「ＬＳＩ」）、超大規模集積回路（「ＶＬＳＩ」）などである。構成可能なハードウェアの例は、１つ又は複数のプログラマブル論理デバイス、例えば、プログラマブルアレイ論理（「ＰＡＬ」）、プログラマブル論理アレイ（「ＰＬＡ」）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」））である。プログラム可能なデータプロセッサの例は、マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（「ＤＳＰ」）、組み込みプロセッサ、グラフィックプロセッサ、数値演算コプロセッサ、汎用コンピュータ、サーバコンピュータ、クラウドコンピュータ、メインフレームコンピュータ、コンピュータワークステーションなどである。例えば、デバイス用の制御回路における１つ又は複数のデータプロセッサが、プロセッサがアクセス可能なプログラムメモリにおけるソフトウェア命令を実行することにより、本明細書に記載されるとおりの方法を実装し得る。
【０１０１】
処理は集中型であっても、又は分散型であってもよい。処理が分散型である場合、ソフトウェア及び／又はデータを含む情報は集中保管されても、又は分散させてもよい。かかる情報は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、又はインターネット、有線又は無線データリンク、電磁信号、又は他のデータ通信路などの通信網を経由して異なる機能ユニット間で交換され得る。
【０１０２】
例えば、プロセス又はブロックが所与の順序で提示される場合、代替的な例は、異なる順序でステップを有するルーチンを実施し、又は異なる順序でブロックを有するシステムを用いてもよく、一部のプロセス又はブロックを削除し、移動させ、追加し、分割し、組み合わせ、及び／又は修正することにより、代替例又は部分的な組み合わせを提供してもよい。これらのプロセス又はブロックの各々は、様々な異なる方法で実装され得る。また、プロセス又はブロックはときに順次実施されるものとして示されるが、これらのプロセス又はブロックは、代わりに並行して実施されてもよく、又は異なる時点で実施されてもよい。加えて、要素はときに連続的に実施されるものとして示されるが、代わりに要素は、同時に又は異なる順番で実施されてもよい。
【０１０３】
ソフトウェア及び他のモジュールは、サーバ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、組み込みプロセッサ、プロセス制御器、タブレットコンピュータ、及び本明細書に記載される目的に好適な他のデバイスにあってもよい。
【０１０４】
本発明はまた、プログラム製品の形態で提供され得る。プログラム製品は、データプロセッサにより実行されるとデータプロセッサに本発明の方法を実行させる一組のコンピュータ可読命令を有する任意のトランジトリでない（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）媒体を含み得る。例えば、コンピュータ可読命令は、本明細書に記載されるとおりのロボット核酸サイズ分けシステムを制御し、及び／又は本明細書に記載されるとおりの核酸サイズ分けシステムにおける操作をスケジュールするようコンピュータをプログラムし得る。本発明に係るプログラム製品は、多種多様な形態のいずれであってもよい。プログラム製品は、例えば、磁気データ記憶媒体、例えばフロッピーディスケット、ハードディスクドライブ、光学データ記憶媒体、例えばＣＤ  ＲＯＭ、ＤＶＤ、電子データ記憶媒体、例えばＲＯＭ、フラッシュＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、配線チップ又は事前にプログラムされたチップ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ半導体チップ）、ナノテクノロジーメモリなどのトランジトリでない媒体を含み得る。プログラム製品上のコンピュータ可読信号は、任意選択で圧縮又は暗号化され得る。
【０１０５】
一部の実施形態では、本発明はソフトウェアに実装されてもよい。さらに明確にするため、「ソフトウェア」には、プロセッサ上で実行される任意の命令が含まれ、（限定はされないが）ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを挙げることができる。処理ハードウェア及びソフトウェアのいずれも、当業者に公知のとおり、全体として、又は部分的に、集中型又は分散型（又はそれらの組み合わせ）であってよい。例えば、ソフトウェア及び他のモジュールは、ローカルメモリを経由して、ネットワークを経由して、分散コンピューティングコンテキストにおけるブラウザ又は他のアプリケーションを経由して、又は上記に記載される目的に好適な他の手段を経由してアクセス可能であってよい。
【０１０６】
上記で構成要素（例えばソフトウェアモジュール、プロセッサ、アセンブリ、デバイス、回路等）が参照される場合、特に指示されない限り、当該の構成要素に対する言及は（「〜を意味する」との言及を含め）、本発明の示される例示的実施形態の機能を実施する本開示の構造と構造的には等価でない構成要素を含め、当該の構成要素の均等物として、記載される構成要素の機能を実施する（すなわち、機能的に等価な）任意の構成要素を含むものとして解釈されなければならない。
【０１０７】
システム、方法及び装置の具体例は、説明を目的として本明細書に記載されている。これらは例に過ぎない。本明細書に提供される技術は、上記に記載される例示的なシステム以外のシステムに適用することができる。本発明の実施の範囲内で多くの代替、変更、追加、省略及び並べ替えが可能である。本発明は、以下により得られる変形例を含め、当業者には明らかであろう記載される実施形態に関する変形例を包含する：特徴、要素及び／又は動作を等価な特徴、要素及び／又は動作に置き換える；異なる実施形態の特徴、要素及び／又は動作を混ぜて適合させる；本明細書に記載されるとおりの実施形態の特徴、要素及び／又は動作を、他の技術の特徴、要素及び／又は動作と組み合わせる；及び／又は記載される実施形態の特徴、要素及び／又は動作を組み合わせることを省略する。
【０１０８】
従って、以下の添付の特許請求の範囲及び今後組み込まれるクレームは、合理的に推論され得るとおりのかかる変更形態、並べ替え形態、追加形態、省略形態及び部分的組み合わせ形態を全て包含するものと解釈されることが意図される。特許請求の範囲の範囲が、これらの例に示される好ましい実施形態により限定されてはならず、全体として本記載と一致する最も広義の解釈が与えられなければならない。
【０１０９】
数多くの例示的な態様及び実施形態が上記で考察されているが、当業者は、その特定の変更形態、並べ替え形態、追加形態及び部分的組み合わせ形態を認識するであろう。従って、以下の添付の特許請求の範囲及び今後組み込まれるクレームは、かかる変更形態、並べ替え形態、追加形態及び部分的組み合わせ形態を全て包含するものと解釈されることが意図される。
【図１】
2014517314.tif 000003
【図１Ａ】
2014517314.tif 000004
【図２−２Ａ】
2014517314.tif 000005
【図３】
2014517314.tif 000006
【図４】
2014517314.tif 000007
【図５】
2014517314.tif 000008
【図５Ａ】
2014517314.tif 000009
【図５Ｂ】
2014517314.tif 000010
【図６】
2014517314.tif 000011
【図７】
2014517314.tif 000012
【図７Ａ】
2014517314.tif 000013
【図７Ｂ】
2014517314.tif 000014
【図７Ｃ】
2014517314.tif 000015
【図７Ｄ】
2014517314.tif 000016
【国際調査報告】
2014517314.tif 000017
2014517314.tif 000018