(57)【要約】関連付けられたノズルを有する、予め包装された試薬リザーバは、種々のタイプの反応において試薬を正確に、繰り返し分配することを可能とし、人為的ミスのリスクを減らす。一連のリザーバは、分子生物学の分野における反応などの複雑な反応において、必要とされる試薬を組織化し、貯蔵し、運送し、且つ分配するための、簡易な形態を提供する自動化された操作のために、シート又は平面上に配列され得る。試薬リザーバは、リザーバ内に含まれる試薬を、ノズルを通して放出するための変形可能な部分と、１又複数のリザーバの位置を、プランジャ及び放出された試薬を受け取るための反応室に対して特定するためのインデックスマークを備える。
2021500546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試薬送達システムであって、前記システムは、
第１のバリア及び第２のバリアによって画定されるリザーバ
を備え、前記第１のバリア及び前記第２のバリアのうちの少なくとも１つが変形可能な部分を備え、前記第１のバリア及び前記第２のバリアのうちの少なくとも１つが統合されたノズルを備え、
前記リザーバは、その中に含まれる試薬を、プランジャによる前記変形可能な部分の作動時に、前記ノズルを通して放出するように構成され、
前記リザーバは、複数のリザーバを備える配列に配置され、且つ、
前記配列は、前記プランジャ及び放出された試薬を受け取るための反応室に対する前記複数のリザーバのうちの１又は複数のリザーバ位置を識別するためのインデックスマークを備える、システム。
【請求項２】
前記ノズルは破砕可能なバルブを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ノズルは開口部を備え、前記開口部は、前記変形可能な部分の作動時に、試薬が前記開口部を通って押し出されるまで前記試薬を保有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記リザーバは、約５ｕｌから約１００ｕｌの内容量を有する、請求項１に記載の試薬送達システム。
【請求項５】
前記ノズルは、約１００μｍから約６００μｍの径を有する、請求項１に記載の試薬送達システム。
【請求項６】
前記ノズルは、リザーバ内の内側の開口部における約０．５ｍｍから、前記リザーバの外側の開口部近傍における約０．６ｍｍへと、先細になっている、請求項１に記載の試薬送達システム。
【請求項７】
前記ノズルは、前記変形可能な部分が作動するまで前記リザーバ内の前記試薬を密封するように構成された密封材を備える、請求項１に記載の試薬送達システム
【請求項８】
前記密封材は破砕可能である、請求項７に記載の試薬送達システム。
【請求項９】
前記密封材は、取り外し可能なフィルムを備える、請求項７に記載の試薬送達システム。
【請求項１０】
前記配列は、追加の試薬が前記配列を通して前記反応室へ加えられることを可能とするように構成された、１又は複数の抜き孔を備える、請求項１に記載の試薬送達システム。
【請求項１１】
前記インデックスマークは、前記配列を前記プランジャ及び前記反応室に対して操作するためのインデックスローラを相互作用するように構成されたノッチを備える、請求項１に記載の試薬送達システム。
【請求項１２】
前記複数のリザーバは、複数の行の配列に並べられ、それぞれのインデックスマークは、前記複数の行の１つに対応する、請求項１に記載の試薬送達システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１７年１０月２０日に出願された、米国出願第１５／７８９６６０号に対する優先権及び利益を主張し、その内容は、参照によって援用される。
【０００２】
技術分野
本開示は、試薬の包含及び送達に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
多くの解析技術は、精密な量の、及び時には少量の試薬の使用を要求する。例えば分子生物学においては、マイクロ流体の環境で反応がしばしば行われ、許容できる結果を保証するために、精密な量及び割合で、いくつかの試薬が組み合わせられなければならない。さらに、多くの反応は、汚染に対して敏感であり、従って、試薬は、制御された環境で貯蔵され、且つ、扱われなければならない。試薬の送達を自動化する種々の試みは、いくつかの人為的ミスを取り除き得るが、それら特有の短所を伴い得る。
【０００４】
自動化された試薬の送達の既存の方法は、ロボット流体ハンドラ及びマイクロ流体デバイスを含む。典型的には、流体は、中央リザーバから反応ウェルの中へと分配される。流体デバイスで用いられるハードウェアは、多くの可動部分を有し、高価であり、維持が大変であり、且つサイズが大きい。マイクロ流体チップを制御するハードウェアは、より単純で、より高価でなく、且つ小さいが、試薬を分注し、且つ、反応を行うために用いられるチップは、高価であり得る。流体ハンドラと用いられるハードウェアは、プログラム可能な柔軟性を提供するが、関連するプログラミングコストに部分的に起因して高価である。
【０００５】
マイクロ流体チップはより柔軟でなく、カスタマイズすることが難しく、且つ、追加の層、精密さの要求、及び、追加のチャネル又はリザーバを伴うと、コストが急騰する。インクジェットがロボット式のプラットフォームへ連結されているが、それらは典型的には特定の試薬の専用であり（洗われず、且つ、詰め替えされず）、死容量を有し、プライミングされなければならず、且つ、試薬は分注する前に冷たく保たれなければならない。セットアップ時間及び試薬のオーバーフィル（死容量）に起因して、ロボット式のプラットフォームは、数多くのサンプルを用いることで、最も実用的となる（例えば、９６より多くのサンプルが、同一の状況下で使用されるべきである）。設計の容易さのために、マイクロ流体チップは、複数の段階を通して一つのサンプルを、又は、一つの段階を通して複数のサンプルをしばしば処理する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
要約
本発明は、定義された試薬量の精密な送達のための試薬送達システムを提供する。本発明によると、送達システムは、作動されたときに、リザーバの壁内へ統合されたノズルを通して、リザーバ内に包含される試薬の送達を生ずる、変形可能な部分を有するリザーバを備える。
【０００７】
好ましい実施形態において、送達システムは、試薬を包含するためのリザーバを形成する、第１及び第２のバリアを備えるブリスタパックである。ノズルは、バリアのうちの少なくとも１つに統合され、リザーバを形成するバリアのうちの少なくとも１つは、変形可能な部分の作動時にノズルを通して試薬を押し出すように変形可能である。リザーバは、任意の便利な形状およびサイズであり得る。好ましいシステムは、リザーバを形成するために、第１の変形可能なバリア、及び、統合されたノズルを備える第２のバリアを備える。ノズルは、第２のバリアの中に製作され得、又は、開口部を単純に備え得、変形可能な第１のバリアの作動がなければ、試薬はその開口部を通って流れない。ノズルは、作動時に試薬の精密な送達を可能とし、他の状況でのブリスタパックの破壊における典型のような、「大量の」試薬の飛び散り又は噴霧を避ける。
【０００８】
予め決められた量の試薬が、反応環境への分配に備えて貯蔵され又は輸送されるために、リザーバ内へ包装される。その量の試薬は、製造時又は分配時に、与えられる反応のために要求される精密な量で、リザーバへ加えられるため、作業台における人為的ミスの可能性は避けられる。加えて、使用の直前まで、試薬はリザーバ内の制御された環境で密封されたままなので、汚染の可能性を最小化する。
【０００９】
反応場所で、試薬の排出を指示するため、試薬の流れる割合を管理するため、又は、液滴を形成するため又は別様に試薬の送達形態を管理するために、試薬はノズルを通して分配される。ノズルは、リザーバ内に予め形成され得、又は、開封処理の間に形成され得る（例えば、外部のノズルでリザーバを刺し通す）。
【００１０】
試薬を包含するリザーバを形成する表面の少なくとも１つは変形可能であり、試薬の強制的な排出を可能とする。変形の割合及びそれに従った試薬の送達の割合は、リザーバの変形可能な部分に適用される作動力を変化させることによって、制御され得る。本発明のリザーバは多様である。例えば、複数のリザーバが、シート又は平面上に共に加えられ、種々の時間に反応へ異なる試薬を、連続して追加することを可能とするように配置され得る。
【００１１】
リザーバは、適切な量の試薬が加えられた後に、いくつかの方法のうちのいずれかによって密封され得る。ノズルの開口部を覆うために密封フィルム又は箔が適用され得、リザーバからの試薬の排出の前に取り外され得る。フィルム又は箔は、手動で又は機械によって裂かれ得、又は、破砕可能な封を形成し得、リザーバ内の増加した圧力に応答して（例えば、リザーバの変形を通して）開き得る。ノズルは、包含された試薬がリザーバ内に保有され、又はリザーバから排出されることを可能とするために閉じ又は開くバルブを備え得る。
【００１２】
シートまたは平面は、機械操作及び包含される試薬の自動化された送達のために、最適化され得る。例えば、試薬の平面配列は、種々の追加の試薬が、リザーバから放出された試薬と反応するように、シートの下の反応室へピペットで移され得、又は別様に追加され得る。シートまたは平面は、反応室又は操作道具（例えば、リザーバを変形させ、その中身を排出するためのプランジャ）に関して１又は複数のリザーバの位置を指し示すために、機械によって読み取られるインデックスマーク又はノッチを備え得る。よって、本発明の自動化された試薬送達装置は、特定の試薬を包含するリザーバを特定し、且つ、それらの中身を、特定の順序及び特定の間隔で、反応室へ加えることによって、プログラムされた命令を実行しうる。
【００１３】
試薬は、平面又はシートの中央リザーバ内に貯蔵され得、ノズルを通して反応中へ排出されるために、多岐管を通して種々の他のリザーバへ、指定され部分が分配され得る。例えば、乾燥した試薬は、中央の液体を包含するリザーバに接続された一連のリザーバに貯蔵され得る。乾燥した試薬は、その状態においてより安定し得、より長い又はより簡易な貯蔵を可能とする。液体の試薬は、使用の直前に、（制御された環境を維持し、汚染を最小化する）密封された多岐管を通して、乾燥した試薬を包含する種々のリザーバへ分配され得る。
【００１４】
本発明の側面は、第１のバリア及び第２のバリアによって画定されるリザーバを備える試薬送達システムを含み得る。第１及び第２のバリアのうちの少なくとも１つは、変形可能な部分を備え、第１及び第２のバリアのうちの少なくとも１つは、ノズルを備え得る。リザーバは、変形可能な部分の作動時に、予め形成されたノズルを通して、その中に包含される１又は複数の試薬を放出するように構成され得る。
【００１５】
ノズルは予め形成され得、リザーバは、約５μｌ、約１００μｌを含めて、約５μｌから約１００μｌまでの内容量を有し得る。ノズルは、約１００μｍ、約６００μｍを含めて、約１００μｍから約６００μｍまでの径を有し得る。ノズルは、リザーバ内の内側の開口部近傍での約０．５ｍｍの径から、リザーバの外側の外部の開口部近傍での約０．６ｍｍの径へと先細になり得る。代わりに、先細形状は、内部近傍での約１ｍｍから外部近傍での約１．２ｍｍ、又はその範囲の任意の組み合わせ（例えば、１／０．６ｍｍ；１．８ｍｍ／１．２ｍｍ）であり得る。
【００１６】
リザーバは、複数のリザーバを備える平面又はシート内に配列され得る。平面は、複数のリザーバのうちの１又は複数を位置づけるためのインデックスマークを含み得る。平面は、１又は複数の開口部を含み得る。
【００１７】
予め形成されたノズルは、変形可能な部分が作動されるまで、リザーバ内に試薬を保有するように構成され得る。予め形成されたノズルは、変形可能な部分が作動されるまで、リザーバ内に試薬を密封するように構成された密封材を含み得る。密封材は、破砕可能であり得る。密封材は、取り外し可能なフィルムを含み得る。密封材は、バルブを含み得る。密封材は栓も備え得、栓は不活性材料又は活性材料のいずれかから成り得る。さらに、栓は、リザーバが粉砕されるとき（例えば、破砕可能な部分が作動するとき）に、試薬の中身によって排出され得る。代わりに、栓は作動の前に取り外され得る。栓の材料は、試薬の噴出へのバリアを栓がもはや呈さないように（温度で又は別様に）変化させられることも企図され得る。ノズルはまた、疎水性の網目によって、リザーバ内の空気から隔離され得る。
【００１８】
ある側面においては、本発明は、予め形成されたノズル、変形可能なリザーバの頂部へ連結された上部密封層、及び、予め形成されたノズルに開放可能に結合され、上部密封層と組み合わせて変形可能なリザーバ内の１又は複数の試薬を密封する取り外し可能な下部密封層を備える変形可能なリザーバを備える試薬送達システムを含み得る。本システムは、下部密封層の取り外しが、変形可能なリザーバの加圧時に、１又は複数の試薬がノズルを通って分注されることを可能とするように構成され得る。
【００１９】
上部及び／又は下部密封層は、ポリマフィルムを含み得る。上部及び／又は密封層は、変形可能なリザーバの頂点及び／又はノズルへ、感圧接着剤によって連結され得る。本発明のリザーバは、プラスチックを備え得る。
【００２０】
本発明の側面は、その中に配列された１又は複数の試薬を有する密封された変形可能な複数のリザーバを備えるブリスタ層と、複数の中空のピアシング材を備えるピアシング層であって、複数の中空のピアシング材が、密封された変形可能な複数のリザーバと整合するように、ブリスタ層の直近に位置付けられたピアシング層とを備える複層シートを備える、試薬送達システムを含み得る。複数の中空のピアシング材のそれぞれは、ブリスタ層の反対にノズルを備える。複層シートは、ブリスタ層が通常はピアシング層と接触しないが、密封された変形可能な複数のリザーバのうちの１つを対応する中空のピアシング材へ向かって加圧する力を加えたときに、対応する中空のピアシング材のノズルを通して、１又は複数の試薬を分注するように構成され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明のリザーバを示す。
【図２】図２は、取り外し可能な密封層を有するリザーバを示す。
【図３】図３は、リザーバ、及び平面の２つの分離した層の一部であるピアシングノズルを示す。
【図４】図４は、ブリスタ層及びピアシング層を備える平面を示す。
【図５】図５は、ブリスタ層と、ピアシングノズル及びインデックスノッチを有するピアシング層とを備える平面を示す。
【図６】図６は、ある実施例に従った、裂き取り式のリザーバ平面を示す。
【図７】図７は、裂き取り式のリザーバ平面内のノズルを通して放出される試薬を示す。
【図８】図８は、多岐管を介して中央試薬リザーバ及び気圧源へ接続されるリザーバの平面を示す。
【図９】図９は、中央試薬リザーバを介して満たされるリザーバの平面の破断図を示す。
【図１０】図１０は、ノズルの圧力を一様にするために、異なる長さの多岐管の通路を介して中央試薬リザーバへ接続される、リザーバの平面を示す。
【図１１】図１１は、リザーバ平面において、ノズルを通して、再構成された試薬を噴出する前に、中央試薬リザーバから、乾いた試薬を再構成するための処理を示す。
【図１２】図１２は、連続した試薬の噴出のために構成されたリザーバ平面を示す。
【図１３】図１３は、連続した試薬の噴出のために構成されたリザーバ平面の破断図を示す。
【図１４】図１４は、ピアシング層及びブリスタ層を備えるリザーバ平面の、自動化された処理のための装置を示す。
【図１５】図１５は、一連のマルチウェルプレートへの、自動化された試薬の送達のための装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
詳細な説明
本発明のシステム及び方法は、分子生物学などの分野における反応での使用のための、正確な試薬量の手頃な自動化された分配を提供する。ユニットフィルリザーバ、又はブリスタは、種々の反応における使用のために、特定の試薬量を貯蔵し、運送し、組織し、且つ、分配するために使用される。開示されたシステム及び方法は、最小限のセットアップ時間で、且つ、死容量がなくプライミングされない、複数の段階を通して少ないサンプル数を処理することを可能とする。ある反応のために要求される種々の試薬の特定の量は、反応環境への分配に備えて、貯蔵され又は運送されるリザーバ内へ予め梱包される。試薬は、使用時までリザーバ内で密封を保たれ、汚染の可能性を最小化する。試薬の排出を導き、試薬の流量を管理し、又は、液滴を形成し、又は別様に試薬の送達フォーマットを管理する（リザーバ内に予め形成された、又はピアシング材の一部としての）ノズルを通して、試薬が反応位置で分配される。
【００２３】
例えば、キット製造業者の現場で、本発明のリザーバ又はブリスタが満たされると、試薬の送達のために、予め形成されたノズルを有する膜で密封され得る。ブリスタの中身をノズルの下に位置する反応容器の中へ分注するために、手動で又は自動で動作させられる単純なハードウェアデバイスが、これらの試薬が満たされたブリスタを加圧する。予め構成されたブリスタ及びインデックスマークのセットは、複数のサンプルを同時に処理することを含む、複数の試薬の分配の機械制御、及び複雑な方法が実行されることを可能とする。
【００２４】
図１は、予め形成されたノズル１１１と、試薬を中に含むように構成された第１のバリア１０５及び第２のバリア１０７とを有する、複数のリザーバ１０１のシート又は平面１０３の一部として、リザーバ１０１を示す。リザーバ１０１はまた、加えられた力に応答して潰れるように構成された、変形可能な部分１０９を備え、それによって、リザーバ１０１の内容量を減少させ、ノズル１１１を通して、含まれる試薬を押し出す。リザーバは、金属、ガラス、シリコン、プラスチック、又は合成物を含む、任意の材料から作製され得る。ある実施形態においては、変形可能な部分は、プラスチック又は他の容易に変形可能な材料から作製され得る一方で、残りの構成要素は、ガラス又は金属などのより硬い材料から形成される。材料選択は、本システムとともに使用される試薬との反応を避けることと同様にして、図６及び図７に示されたような実施形態における適切な変形性及び破砕性などの物理的検討を含む、いくつかの要因に依存することを、当業者は認識するだろう。
【００２５】
図２は、取り外し可能な密封層を有するリザーバ２０１のシート又は平面２１７を示す。リザーバ２０１内の試薬量を曝露するために、上部密封層２０３及び下部密封層２０５は、１組のローラ２０７を通過させることによって、平面２１７から裂かれる。少なくとも下部密封層２０５が裂かれると、それぞれのリザーバ２０１のノズル２３５を曝露し、プランジャ２１１が、リザーバ２０１を変形するように作動され得、且つ、含まれる試薬２０９を、ノズル２３５を通して外へ押し出す。上部及び／又は下部密封層（２０３、２０５）は、例えば箔又はポリマフィルムから作製され得、感圧接着剤によって平面２１７へ密封され得る。リザーバ２０１を開封し、試薬２０９の中身を反応室へ噴出するために密封層（２０３、２０５）を取り外すように構成されたローラ２０７及びプランジャ２１１を備える装置を通して、リザーバ２０１の平面２１７が送り込まれ得る。
【００２６】
図３は、予め形成されたノズルを有しないリザーバ３０１を示す。ノズル３０７は、種々のリザーバ３０１を含むブリスタ層３０３に隣接するピアシング層３０５の一部である。組み合わされたピアシング層３０５及びブリスタ層３０３は、一つのリザーバシート又は平面を編成しており、共に加圧されたときには、ピアシング層３０５のノズル３０７は、ブリスタ層３０３の対応するリザーバ３０１を突き通し、リザーバ３０１内に含まれる試薬を排出し得るノズル３０７を形成する。
【００２７】
図４は、ブリスタ層４０３内の複数のリザーバ４０１、及びピアシング層４０５内の対応するノズル４０７を備える、シートまたは平面を例示する。ピアシング層４０５及びブリスタ層４０３は、フレーム４０９によって、互いに対して位置づけられる。ピアシング層４０５及び／又はブリスタ層４０３は、開口部４１１を有し得る。追加の試薬は、開口部４１１を通って、平面の下の反応室内へとピペットで移され得る。フレーム４０９又は平面上の他の場所は、反応室又はプランジャに対する個々のリザーバ４０１又はリザーバ４０１の行の機械認識及び位置づけを可能とする、インデックスマーク４１５又はノッチを備え得る。
【００２８】
図５は、ブリスタ層５０３及びピアシングノズル５０７を有するピアシング層５０５を備えるリザーバ平面を示す。その平面は、フレーム５０９の操作によって、装置を通して送り込まれ、インデックスノッチ５１５の識別及び操作を通して、待ち受ける反応室５１９（例えば、マルチウェルプレート）に対して位置づけられる。ピペットチップ５３１は、ブリスタ層５０３及びピアシング層５０５内の開口部５１１を通して、追加の試薬を反応室５１９へ追加するように、手動又は自動で動作させられ得る。リザーバ５０１が特定のタイプのプレートのウェル又は他の反応室５１９に空間的に対応するように、リザーバ５０１がブリスタ層５０３上に配置され得る。これにより、変形可能な部分を作動させることで、行又は列におけるそれぞれのリザーバ５０１は、試薬を下のプレートの１つの対応するウェルへ入れ得る。同様にして、開口部５１１も、下のプレートの個々のウェル又は他のタイプの反応室５１９に対応するように、離間され得る。
【００２９】
図６は、裂き取り式のリザーバ平面６０３を示す。平面６０３は、図６に示されているように、加えられる力に呼応して裂き取られるように構成された、穴の開いた線、又は別様に破砕された領域を備え得る。平面６０３内のリザーバ６０１の行は、それぞれの行の中に予め形成されたノズル６１１と関連付けられ得る。ノズル６１１は、平面６０３内に密封され得、リザーバ６０１のそれぞれの先行する行を裂き取ることにより、次の行のノズル６１１が曝露されるように、平面の破砕可能な区域は構成され得る。その後、平面６０３は、ノズル６１１を待機する反応室へ向けるために、随意に曲げられ得、含まれる試薬はその反応室内へ噴出される。裂き取り式の平面６０３は、それぞれの行が、手で裂き取られ、又は、反応室にわたって平面６０３を１行ずつ送り込み且つ使用後にそれぞれの行を裂き取るように構成された装置を介する自動化された処理において裂き取られ、ノズル６１１の次の行を曝露するように構成され得る。
【００３０】
図７は、裂き取り式リザーバ平面７０３において、ノズル７１１を通して排出される試薬を示す。平面７０３は曲げられ、曝露されたノズル７１１を下方へ向け、それぞれのリザーバ７０１からの試薬は、ノズル７１１を通して出て行く。ノズル７１１は、平面７０３の一部の剥離によって曝露される。
【００３１】
図８は、分配多岐管８０３を介して、中央試薬リザーバ８１９及び気圧源８２１へ接続される、リザーバ８０１の平面８０５を示す。それぞれのリザーバ８０１は、密封され、又は別様に、含まれる試薬を中に保つように構成された、予め形成されたノズル８１１を備える。試薬リザーバ８１９及び気圧源８２１は、バルブ８１７を介して多岐管へそれぞれ連結され得る。種々の密封されたリザーバ８０１へ試薬を分配するために、試薬リザーバ８１９へ圧力が加えられ得る。従って、平面８０５は、試薬が中央試薬リザーバ８１９にある状態で準備され得、出荷され得、且つ貯蔵され得、反応室内への噴射の直前にのみ、最終ノズルリザーバ８０１へ分配され得る。試薬リザーバ８１９が変形し得ることにより、そこへの加圧は、試薬を、多岐管８０３を通して種々の他のリザーバ８０１内へ流す。代わりとして、試薬リザーバ８１９が加圧されることにより、試薬リザーバ８１９を多岐管８０３へ連結させるバルブ８１７の開封時に、最終的な噴射のために、種々のリザーバ８０１のより低い圧力環境へ試薬が流れる。リザーバ８０１は、第１の処理において充填され得、それから、別個の処理を通して、ノズル８１１を通って試薬が噴射され得る。空気、又は、他の気体又は液体で充填される変形可能なリザーバなどの気圧源８２１は、バルブ８１７を介して多岐管８０３へ連結され得る。試薬リザーバ８０１が、試薬リザーバ８１９からの、適切な量の試薬で満たされた後、試薬リザーバ８１９を多岐管８０３へ連結するバルブ８１７が閉められ得る。それから、気圧源８２１を多岐管８０３へ連結するバルブ８１７が開けられ得、多岐管８０３及びリザーバ８０１の加圧を通じて、試薬は、それぞれのリザーバ８０１のノズル８１１を通って、対応する反応室内へ押し出され得る。気圧源８２１は、ある実施形態において、ノズル８１１を通して試薬を噴霧するために、又は、加圧量を変えることで液滴を生み出すために用いられ得る。代わりとして、試薬をリザーバ８０１内へ抜き取るために、真空源が適用され得る。
【００３２】
図９は、中央試薬リザーバ９１９によって充填されるリザーバ９０１の平面９０５の破断図を示す。リザーバ９０１は、予め形成されたノズル９１１を通る噴出の前に、図９で示されるようなリザーバ９０１を直列に接続する分配多岐管９０３を介して、中央試薬リザーバ９１９から充填され得る。代わりとして、多岐管８０３は、図８に示されるように、リザーバ８０１を並列に接続し得る。従って、それぞれのリザーバは、中央試薬リザーバから同時に（例えば、図８のような並列に）充填され得、又は、順次（例えば、図９のような直列に）充填され得る。図９に示すように、試薬がノズル９１１を通って噴出される前に、それぞれのリザーバ９０１の充填を可能とするような方法で、それぞれのノズル９１１が密封され得る。例えば、取り外し可能な密封層は、試薬リザーバ９１９から個々のリザーバ９０１への試薬の分配の後にのみ取り外される場所に保持され得る。代わりとして、ノズル９１１の封は、破砕可能であり得、且つ、封を破壊するために要求される圧力が、試薬をリザーバ９１９へ分配するために要求される圧力よりも大きいように構成され得る。後者の例において、試薬リザーバ９１９へ力を加えることが、まず多岐管９０３を通してそれぞれのリザーバ９０１を充填し、それからさらなる力を加えると、内部の圧力が封を破壊するために必要な量まで増加し得、ノズル９１１のそれぞれから試薬が噴出され得る。
【００３３】
多岐管１００３のランナー長は、図１０に示されるような並列システムにおいて変化され得、バルブ１０１７の開放後、且つ、変形可能な試薬リザーバ１０１９へ力が加えられた後に、試薬リザーバ１０１９からそれぞれのリザーバ１００１へ試薬が到達するときを制御し得る。平面１００５のそれぞれのリザーバ１００１へ到達するために、試薬リザーバ１０１９から試薬が流れなければならない通路の長さを一様にすることで、ノズルの圧力は、複数のリザーバ１００１にわたって一様となり得る。
【００３４】
ある実施形態において、試薬は、乾燥した又は不活性の状態で、成分の形態で、又は、意図される反応での使用の前に活性化、追加又は変質を要求し得る任意の状態で、リザーバ内に保持され得る。例えば、試薬は、一度準備されると、限られた貯蔵寿命を有し得、又は、劣化又は有害反応を避けるために、専用の貯蔵要件（例えば、温度又は明るさの要件）を有し得る。試薬をより安定した形態（例えば、成分形態、乾燥形態、又は、不活性形態）で貯蔵し、且つ、使用の直前に再構成することによって、貯蔵寿命は増加され得、且つ、試薬を関与させるその後の反応からより良い結果を得られ得る。
【００３５】
図１１は、再構成された試薬を、リザーバ平面１１０５内のノズル１１１１を通して噴出する前に、中央試薬リザーバ１１１９を用いて、乾燥した試薬１１３５を再構成するための処理を示す。図８−１０に示されたシステムと同様に、最終的な試薬の要求される一部分は、多岐管１１２５及び随意にバルブを介して他のリザーバ１１０１へ連結される、中央試薬リザーバ１１１９に維持され得る。例えば、本発明の装置によって制御されるプランジャ１１３１は、試薬の使用の前に、いくつかの点で試薬リザーバ１１１９を加圧し得る。それから、試薬リザーバ１１１９において保持される試薬の一部分（例えば水）は、多岐管１１２５を通って、残りの試薬の成分（例えば、乾燥した試薬パウダー１１３５）がある種々のリザーバ１１０１へ流れ得る。一度種々のリザーバ１１０１内で組み合わされると、最終的な試薬は、リザーバ１１０１のノズル１１１１を通っての、待ち受ける反応容器内への噴出の準備ができる。追加のプランジャ１１３１は、リザーバを加圧するために用いられ得、多岐管１１２５と関連付けられたバルブは、バックフローを防ぐために閉じられ得、ノズル１１１１を通して試薬を外へ押し出し得る。
【００３６】
図１２は、連続した試薬の噴出のために構成されたリザーバ平面を示す。一連の試薬リザーバ１２１７は、例えばバルブ又は破砕封１２１５によって、ノズル１２１１を有する一連の噴出部分へ連結され得る。試薬は、貯蔵及び運送のために、噴出部分から分離した試薬リザーバ１２１７に保持され得る。変形可能であり、気体が充填されたリザーバなどの圧力源１２０９は、バルブ又は破砕封１２１５によって、試薬リザーバ１２１７のうちの第１のものへ連結され得る。圧力源１２０９からのある量の加圧が破砕封１２１５を破壊し、続いて、次の試薬リザーバ１２１７を接続する破砕封１２１５を破壊する前に、試薬を第１の試薬リザーバ１２１７から、隣接する噴出部分の中へ及びノズル１２１１の外へ押し出すように、且つ、次の試薬リザーバ内の試薬を、隣接する噴出部分の中へ及びそのノズル１２１１の外へ押し出すように、バルブ又は破砕封１２１５が構成され得る。代わりとして、種々の試薬リザーバ１２１７と噴出部分１２１１との間の接続は、圧力源１２０９へのアクセスを提供する、選択的に開けられ且つ閉められるバルブによって制御され得る。
【００３７】
図１３は、連続する試薬の噴出のために構成されたリザーバ平面の破断図を示す。図１２のように、一連の破砕封１３１３が連続して破壊され、試薬が試薬リザーバ１３０１からそれまで密封されていた隣接するノズル１３１１の外へ押し出される点まで、システム内の内部圧力を増加させるように、圧力源１３０９が（例えば、プランジャ１３２５によって）加圧され得る。
【００３８】
述べられるように、本明細書で検討されるリザーバ及びリザーバ平面は、人為的ミスの機会をさらに減らし、反応プロトコルへの忠実度を保証するために、装置１４０１を通した自動化された使用のために構成され得る。そのような装置１４０１の例が、図１４に示されている。例えば、上述のような、ブリスタ層１４１９及びピアシング層１４１３を備えるリザーバ平面は、ポートを通して装置１４０１内へ送り込まれ得る。ポートは、誤りを防止するために、リザーバ平面が１つの向きで挿入されることだけを可能とするような大きさにされ得、又は別様に構成され得る。送り込みローラ１４０７は、装置内へ平面の端を引き込むために、且つ、ピアシング層１４１３とブリスタ層１４１９との間の分離を維持しながらの処理のために、装置１４０１内に沿って動かすために、平面の端と相互作用する。装置１４０１の種々の部分は、試薬貯蔵及び反応プロトコルの要求に従い、冷却され得、及び／又は加熱され得る。それから、ピアシング／インデックスローラ１４０５は、ピアシング層１４１３をブリスタ層１４１９内へ加圧し得、ピアシング層１４１３のノズル１４１１に、試薬を包含するリザーバ１４２３を刺し通させる。ピアシング／インデックスローラ１４０５は、装置１４０１の他の固定された構成要素に対して、リザーバ１３２３の種々の行を特定し、且つ位置づけるために、平面内のインデックスマーク又はノッチと相互作用し得る。ピアシング／インデックスローラ１４０５に続いて、平面は、反応室１４１５（例えば、マルチウェルプレート）の上の位置へ動かされる。反応室１４１５は、おそらくステージ上にあり、制御された加熱、冷却、震動、磁気操作、又は、反応プロトコルの要求に依存する装置１４０１内の他の作用の影響下にあり得る。ピペット１４０９と反応室１４１５との間に通る開口部としての、ピアシング１４１３及びブリスタ１４１９内の開口部を通って、反応室１４１５へ試薬を追加するように、一連の自動化されたピペット１４０９が位置づけられる。プランジャ１４２５又はプランジャ１４２５の行などの操作部は、反応室１４１５の上に位置づけられ、下の反応室１４１５（例えば、マルチウェルプレートの１又は複数のウェル）内へそれぞれの試薬の中身を噴出するために、平面の１又は複数の行における、１又は複数のリザーバ１４２３の変形可能な部分を加圧するように構成される。それから、使用された平面又はシートは、出口ポートを通って、装置１４０１の外へ送り出され得る。装置１４０１は、１つのリザーバ平面から複数の反応を実施するために、プランジャ１４２５の真下のステージで複数の反応室１４１５を取り換えるように構成され得る。
【００３９】
平面が一連の行の試薬を備え得るため、それぞれの行のリザーバを連続して加圧することで、全体の反応が実行され得る。それぞれの行は、１つの試薬を含み得、マルチウェルプレート又は反応室の行内のウェルに対応し得る。よって、多くの同様の実験が、それぞれの行におけるリザーバの数に対応して同時に遂行され得る。追加される必要のある試薬の数、及び、試薬が追加される必要のあるシーケンスが、行の数及び位置を左右し得る。列の数は、同時に遂行される実験の数に対応し得る。
【００４０】
別の典型的な装置１５０１が、図１５に示される。リザーバ平面１５４５は、上述のように、ポートを通して装置１５０１内へ送り込まれ得る。送り込みローラ１５０７は、平面を装置１５０１内へ引き込むために、且つ、処理の間装置１５０１内に沿って平面を動かすために、平面１５５５と相互作用する。装置１５０１の種々の部分は、試薬の貯蔵及び反応プロトコルの要求に従い、冷却され得、且つ／又は、加熱され得る。インデックスローラ１５０５は、装置１５０１の他の固定された構成要素に対して、リザーバの種々の行を特定し、且つ位置づけるために、平面１５４５のインデックスマーク又はノッチと相互作用する。インデックスローラ１５０５に続いて、平面１５４５は、ステージの上の位置へ動かされ、そこに、複数のマルチウェルプレート１５１５のいずれかが追加され得、位置づけられ得る。これによって、平面がプランジャブロック１５２５及び／又はピペット１５０９によって上で操作されるように、そのウェルは、平面１５４５のリザーバ及び開口部の行に空間的に対応する。ステージは、制御された加熱、冷却、震動、磁気操作、又は、反応プロトコルの要求に依存する装置１５０１内の他の作用の影響下にあり得る。
【００４１】
実施例１
最初の研究は、ノズル径が小さいインクジェットと同様に振る舞うブリスタ／ノズルの組み合わせ、及び、効率的な液滴の送達に不可欠なブリスタの加圧を予期した。驚くべきことに、かなり大きい径のノズルが最も良く遂行し、その効率性は、ブリスタの加圧の特性（力又は速度）に大部分は依存しなかった。好ましいノズル径は、約１００μｍ、約６００μｍを含めて、約１００μｍから約６００μｍである。加えて、インクジェットで経験されたように、空気が液体とともに追い出されるため、ブリスタ内の空気の存在が、従属的な形態（スプレー）に帰着し得るという懸念があった。注目は、より大きいノズルの使用がこの現象を最小化させたことであった。このことは、ブリスタは試薬の容量と密接に対にされる必要はないという、さらなる利益に帰着した。加えて、標準サイズのブリスタは、異なる容量でも充填されることができた。より大きいノズルを使用することの、予期していなかった３つ目の利益は、分注の効率性は、調査された試薬の範囲内の溶液（食塩、表面活性剤及びグリセロールを含む水溶液、及び、それらを含まない水溶液）の粘性に大部分は依存しなかったことであった。
【００４２】
単純な機械方法を有するブリスタのパックの試作品を生産することによって、結果が得られた。円形の空洞が、薄いプラスチックのキャリアの中へ機械加工された。噴出側において、（レーザドリルによって作り出された）小さい孔又はノズルを包含するポリマフィルムが、感圧接着剤（ＰＳＡ）を用いて取り付けられた。次に、噴出される試薬は、キャリアへピペットで移された。最後に、ＰＳＡを用いて、真空に形成されたブリスタ層を取り付けることで、ブリスタが閉じられた。それから、標的となる速度にセットされ得る線形電気機械モータによって、貯蔵された試薬の噴出が作動された。
【００４３】
参照による援用
特許、特許出願、特許公報、ジャーナル、書籍、論文、ウェブコンテンツなどの他の書類への参照及び引用は、本開示全体を通してなされてきた。それらの書類全ては、全ての目的のために、それらの全体が参照によって、本明細書に援用される。
【００４４】
均等物
本明細書で示され且つ説明されたものに加えて、本発明の種々の修正物、及び多くのさらなるその実施形態は、当業者にとって、本明細書に引用された科学文献及び特許文献を含む、本書類の全内容から明らかになるだろう。本明細書の主題は、本発明の種々の実施形態及びその均等物における、本発明の実用へ適応され得る重要な情報、例示、及び手引きを包含する。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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