(57)【要約】少なくとも１つの噴射デバイス（１８）が起動され、潜在的に薬理活性の薬剤の分量を、生物学的試料の規定量に接触させるように定量供給する、細胞材料を含む物質などの生物学的試料を分析するための自動化方法およびデバイス（１０）。規定量において検出される変化に関連するデータは、取り込まれて分析される。潜在的に薬理活性の１つのまたは複数の薬剤は、使用されるデバイス（１０）に取り外し可能に挿入可能なカートリッジ（２８）に収容される。通常、潜在的に薬理活性の薬剤の量および構成は、多数の試料の量にわたって変えることができ、アレイ分析または要因によって引き出される分析が提供され得る。
2004530142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞材料を含む物質を分析するための自動化方法であって、
少なくとも１つの液体噴射デバイス（１８）を有するテスト装置（１０）を作動させるステップであって、それにより少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を含む第１の規定量を、細胞材料を含む物質（１４）の規定量と接触させるように定量供給する、作動させるステップと、
前記第１の規定量の導入によって引き起こされる細胞材料を含む前記物質の前記規定量において検出される変化に関連するデータを取り込むステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記噴射デバイス（１８）は、前記噴射デバイス（１８）に取り外し可能に連結した少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を収容する少なくとも１つのカートリッジ（２８）を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動化方法。
【請求項３】
細胞材料を含む前記物質の規定量は、複数の独立した量を含み、細胞材料を含む前記物質の特性は、既知の所定の様式に従い、独立した量ごとに変更可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の自動化方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの噴射デバイスは、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤の量を変化させて、細胞材料を含む前記物質の個々の量と接触するように定量供給することを特徴とする請求項１、２、または３に記載の自動化方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの噴射デバイスは、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤の量を、存在する選択された個々の量と接触するように定量供給し、前記定量供給される量は、細胞材料を含む前記物質の個々の量にわたって組成的に変化させることを特徴とする請求項１、２、３、または４に記載の自動化方法。
【請求項６】
細胞材料を含む前記物質の規定量は、統計的に成り立つデータを生成することが可能なアレイとして準備された複数の独立した試料として存在することを特徴とする請求項１、２、３、４、または５に記載の自動化方法。
【請求項７】
前記個々の試料は、規定された二次元アレイまたは繰り返しの線状アレイで構成されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、または６に記載の自動化方法。
【請求項８】
少なくとも１つの第２の液体噴射デバイスを相互作用的に作動させるステップであって、それにより潜在的に化学活性の物質の第２の規定量を、細胞材料を含む前記物質の規定量と接触させるように定量供給する、作動させるステップをさらに含むことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載の自動化方法。
【請求項９】
少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤の、細胞材料を含む物質に対する効果を確かめるためのテスト装置（１０）であって、
細胞材料を含む前記物質の少なくとも１つの独立した量を受けるように構成されたテスト面（１４）と、
少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を、受容手段（１２）に存在する、細胞材料を含む前記物質の独立した量と接触するように投与することが可能な少なくとも１つの自動化された小滴オンデマンド液体噴射デバイス（１８）と、
を備えることを特徴とするテスト装置。
【請求項１０】
前記小滴オンデマンド液体噴射デバイス（１８）に接続され、前記潜在的に薬理活性の薬剤を、前記細胞材料を含む物質と接触するように制御して堆積させるコントローラ（１６）をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のテスト装置。
【請求項１１】
前記小滴オンデマンド液体噴射デバイス（１８）は、電子駆動されるプリントヘッドであることを特徴とする請求項１０に記載のテスト装置。
【請求項１２】
前記電子駆動されるプリントヘッド（２８）は、少なくとも１つのマルチチャンバプリントヘッド（２９）を備え、前記マルチチャンバプリントヘッドは、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を収容するカートリッジ（２２）と流体連通し、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を収容する貯蔵部は、テスト装置（１０）に取り外し可能に配置可能な流体接続するカートリッジ（２２）であり、前記カートリッジ（２２）は、前記テスト装置に対して配置されるまで、前記少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を別個の分離された位置に維持することを特徴とする請求項１０または１１に記載のテスト装置。
【請求項１３】
前記潜在的に薬理活性の薬剤を導入した後、細胞材料を含む前記物質の独立した量における検出可能な変化を確かめることが可能な少なくとも１つの検出デバイスと、
前記小滴オンデマンド液体噴射デバイスから定量供給される材料に関連するデータを記録することが可能な少なくとも１つのデータ取り込みデバイス（２０）とをさらに備え、前記データ取り込みデバイスは、前記マルチチャンバプリントヘッドと情報伝達可能なことを特徴とする請求項９、１０、１１、または１２に記載のテスト装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの小滴オンデマンド液体噴射デバイス（１８）を備える、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤の、生物学的物質に対する効果を確かめるためのテスト装置（１０）において用いられる交換可能なカートリッジコンポーネント（２２）であって、
少なくとも１つの薬理活性の薬剤を収容する内容積を有するコンテナと、
前記コンテナ内の前記少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を定量供給することが可能な、前記コンテナと流体接続したプリントヘッドと、
を備えることを特徴とする交換可能なカートリッジコンポーネント。
【請求項１５】
交換可能なカートリッジコンポーネント（２２）であって、カートリッジ機能および内容物に関連する情報を取り込んで維持し、前記取り込んだ情報を前記テスト装置（１０）に伝達することが可能な少なくとも１つのメモリ格納デバイス（６０）をさらに備えることを特徴とする請求項１４または１５に記載の交換可能なカートリッジコンポーネント。
【請求項１６】
交換可能なカートリッジコンポーネント（２２）であって、受け取った情報を、前記効果の分析の少なくとも１つの局面に関連する制御出力に変換することが可能な制御電子部（９９）をさらに備えることを特徴とする請求項１４または１５に記載の交換可能なカートリッジコンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの薬理成分または潜在的に生理活性の成分に対して細胞材料を含む生物学的試料を分析およびスクリーニングし、効能および／または毒性を確かめるための方法を対象とする。特に、本発明は、様々な量の少なくとも１つの潜在的に薬理活性の成分を、インクジェットデバイスなどの液体噴射デバイスを通して、細胞材料を含む種々の物質と接触させる、細胞材料を含む生物学的試料を分析およびスクリーニングするための自動化方法に関する。本発明はまた、このような分析を行うためのデバイス、およびこのデバイスにおいて用いられる構成要素部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物学的に得られる分子などの生物学的材料の組成および特徴を分析して確かめることが求められ、望まれていることは、十分に文書で証明されている。同様に、全細胞および細胞の同定可能な成分を含むより大きな試験片を分析およびテストし、特に、それらと共にまたはそれらに対して用いられる材料の有効性を確かめることが求められている。
【０００３】
分子アッセイでは、生物学的または化学的試薬（通常、「プローブ」と呼ばれる）は、大抵の場合、テスト中の試験片内のウイルスまたはバクテリアなどの他の生物学的または化学的標的化合物を検出する際に試験片として用いられる。このような方法では、試験片内に存在するこのような標的化合物は、試験片をプローブに制御しながら晒し、ＤＮＡハイブリダイゼーションまたは抗体−抗原合成の検出によって同定され得る。このような基礎的な手法は、試験片が既知のプローブに曝されるときに起こりやすい予想反応を知って理解することである。試薬プローブの様々な変形は、特定の標的化合物を検出するように特別に処方され得る。
【０００４】
このような手法では、プローブは、長さが１０００塩基対までの標的ＤＮＡを含む生物学的材料を含み得る。試験片を標的ＤＮＡに制御しながら曝すと、試験片および標的は、検出可能なように、共に結合、すなわちハイブリダイズする。標的ＤＮＡは、検出を助けるように、標識されるかまたは改変され得る。プローブを用いてテストを行うために、溶液中の少量のプローブは、「スポッティング」と呼ばれるプロセスにおいて、ガラススライド上に定量供給される。試験片は、スポッティングされたプローブに曝され、ハイブリダイズすることができる。過剰な試料片材料は除去され、すべてのハイブリダイゼーションが容易に検出される。
【０００５】
スポッティングプロセスを簡素化し、迅速にするために、定量供給技法における様々な改良が提案されている。例えば、マイクロピペッティング技法が提案されている。マイクロピペッティング技法では、マイクロピペットは、投与される液滴の量を見積もるために、所定位置に操作され、視覚的にモニタされる。このような技法により、複数の試料片のアレイ分析が可能になる。このような方法は、証明されると、所望または標的のマーカー、抗原、ＤＮＡシーケンス等の存在を示すことが立証されている予測可能な相互作用を知ることにより予測される。これらの方法およびデバイスは、薬学的または薬理的な効能に対して、単独または様々な組み合わせのいずれかで、新しいまたは確かめられていない化合物をスクリーニングする手法において起こり得るような予測不可能なまたは未知の相互作用もしくは反応の評価を対象としてこなかった。定量供給された材料を正確に寸法の決められたマトリクス内に位置決めできる、迅速で、再現性のある、量的に正確な定量供給技法が依然として求められている。
【０００６】
この要求に対処するため、概説したＤＮＡプローブ手法において用いられているように、様々な固体オリゴマー合成反応において用いられる「インクジェット」技術を用いる様々なデリバリーデバイスが提案されている。このような方法およびデバイスは、１つまたは複数の化学試薬が、インクジェットデバイスなどの液滴生成器を用いて、固体支持面上の様々な特定の部位にデリバリーされる化学合成を対象とする。固体支持面は、通常、一連のチャネル、孔等によって連通される対向する第１および第２の面を有し、固体ペプチド合成反応に適用できるような様々な反応種を支持する。通常、これらの反応には、反応面上でシントンを繰り返し付加物に添加することによって合成可能なヌクレオチド（オリゴヌクレオチドまたは核酸）のポリマー、ペプチド類、タンパク質、ペプチド核酸、および他のポリマー種の合成を含む。このようなプロセスでは、正確な化学構造が分かっている化合物の化学ライブラリーが生成および収集される。これらのライブラリーが一旦生成されると、ライブラリーまたはライブラリーサブセットは、次の従来の生化学的アッセイ技術において用いられ得る。
【０００７】
オリゴヌクレオチドなどの有機ポリマーの反応を伴う化学プロセスを、オリゴヌクレオチドを固体支持面に付着させて実施することも提案されている。反応溶液は、インクジェット印刷技法において用いられるような圧電ポンプを用いて機能化結合部位に堆積される。定量供給デバイスは、４つの標準ヌクレオチドのそれぞれの分量、および適切な結合試薬を噴射して、支持面に付着した標的核酸のヌクレオチドシーケンスを決定する。
【０００８】
合成オリゴヌクレオチドのミクロ滴サイズの位置アレイを形成するために、インクジェット型定量供給デバイスを用いたオリゴヌクレオチド合成もまた提案されている。基体に共有結合することが可能な第１の試薬をつけるために、定量供給装置を用いることができる。その場合、定量供給装置に対して基体部位を変位させ、少なくとも１つの微小滴の第１または第２の試薬をつけることができる。様々な長さおよび複雑性を有するオリゴマーを合成するために、必要に応じて、このプロセスを繰り返すことができる。
【０００９】
このような方法は、それぞれ、化学材料の化学合成、特に、ＤＮＡプローブ分析に付随する合成に関する。細胞材料（すなわち、溶解分離手法等の後に存在し得るような無傷の全細胞または認識可能な細胞成分を含む材料）を含む試料の多重またはアレイ分析を成し遂げることが可能な、迅速な自動化方法が強く求められている。これまで、このような試料の迅速および／または自動化された分析を可能にする方法は提案されていなかった。
【００１０】
細胞材料を含む試料の自動化されたアレイ分析は、特に、潜在的な薬理活性または効能について成分をスクリーニングまたは評価することを含む多数の状況において特に有利である。このような材料としては、抗体などの従来の薬理材料が含まれる。これまで、潜在的な成分を、細胞材料を含む試料と接触させるように定量供給することは、実質的に、様々なピペッティング技法を用いて手動で行われていた。潜在的に薬理活性の成分、およびマーカー、インジケータ、または他の適切な分析試薬を、細胞材料を含む試料に定量供給して、効能および／活性を確かめることは、一般に、時間のかかる手作業であった。このような手法では、高い定量供給エラー率のリスクを有する。さらに、費やされる手動の時間により、用いられるバリエーションおよび繰り返しの数は非常に制限され得る。したがって、分析におけるギャップ、および調製のエラーのために、重要なデータがオミットされるか、または見逃される可能性がある。
【００１１】
また、各繰り返し分析において用いられる試薬および細胞材料の量は、手動の定量供給技法の精度に限りがあるため、非常に大きくなり得ることに留意されたい。多くの状況では、効能または活性を決定するために、比較的大きな試料の量が用いられ、それに対応する量の高コストな薬理材料などのテスト材料が得られるかまたは合成されなければならない。したがって、薬理活性を有する可能性のある材料の効果的な自動化評価およびスクリーニングを行うために必要な量を低減させる方法およびデバイスを提供することが非常に望まれる。
【００１２】
インクジェット技術は、オリゴヌクレオチド合成などの化学合成プロセスにおいて提案されているが、無傷の細胞材料または細胞材料から得られる同定可能な成分を含む試料材料に関連した使用については、提案も使用もされていない。何の理論に結びつけられている訳でもないが、細胞材料や薬理活性を有する可能性のある材料などの化合物の敏感で脆い可能性を有する性質が、適当な１つの試料あるいは複数の試料に対する、効果を有するかもしれない薬剤の効果的な投与を、減ずると信じられていた。
【００１３】
潜在的に薬理活性の材料を評価するには、正確に合成された材料を用いることが要求されることにも留意されたい。このような材料は、純度、清浄度等、目下の基準のもとで製造、保管、および使用される。適切な使い捨て容器に入れて薬理活性を有する可能性のある材料を出荷、保管、および定量供給することは非常に有利である。このコンテナは、中に含まれる複数の潜在的な材料をオンデマンド定量供給する能力を有することも望まれる。最後に、コンテンナの内容物に関連し、定量供給プロトコルに関連するデータを取り込んで格納するための手段を有するカートリッジを提供することは有利である。このデータは、テスト装置、および／またはこれに関連した診断もしくは分析デバイス上の制御手段に相互的に得られることも所望される。
【００１４】
このように、細胞材料を含む物質を分析するための方法、特に、このような試料に対するテスト成分の潜在的な薬理活性を確かめるための方法が求められている。また、細胞材料を含む少なくとも１つの物質に対する少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤の効果を確かめることが可能なテスト装置、および細胞材料を含む生物学的に得られる試料の自動化されたアレイ分析を行うための方法も求められている。また、このようなデバイスおよび方法において用いられる少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を収容する使い捨てカートリッジも求められている。
【発明の開示】
【００１５】
本発明は、細胞材料を含む物質を分析するための自動化方法、特に、潜在的に薬理活性の成分を、生物学的試料に対してスクリーニングすること、およびこのような手法を実施するためのデバイスに関する。本発明の方法は、少なくとも１つの液体噴射デバイスが、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を含む第１の規定量を、細胞材料を含む規定量の物質と接触するように定量供給するように起動される。第１の規定量を導入することによって引き起こされる、細胞材料を含む規定量の物質において検出される変化に関するデータが取り込まれ、適切に検討および分析される。
【００１６】
本発明の方法は、少なくとも１つの自動化液体噴射デバイスを備える適切なテスト装置によって実施され得る。潜在的に薬理活性の薬剤は、テスト装置に対して取り外し可能に受け入れられるカートリッジに収容され、そのカートリッジから送達され得る。
【００１７】
本発明の他のアプリケーションは、本発明を実施するために想定される最良の形態の以下の説明を添付の図面を参照しながら読むことにより、当業者に明白になる。
【００１８】
本明細書における記載は、添付の図面を参照している。図面では、同様の参照符号は、いくつかの図面にわたって同様の部分を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、細胞材料を含む物質を分析するための方法、およびこの方法を実施するためのデバイスを提供する。特に、本発明は、未知の潜在的な薬理的または生物活性効果を有する様々な潜在的な材料および化合物を、目的の細胞材料を含む試料片に対して評価することが可能な方法およびデバイスを提供する。
【００２０】
本発明のプロセスは、好ましくは、問題の細胞材料に対する少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤の効果を確かめるために、それぞれが少なくとも１つの目的の標的細胞を含む複数の試料片に対して実施される。本明細書において用いられる用語「潜在的に薬理活性の薬剤」は、既知のまたは疑わしい薬理学的な効果を有する材料、およびこれまでテストされなかった目的の材料として定義される。調剤は、通常、薬剤の調製および定量供給に関連するが、潜在的に薬理活性の薬剤は、生物活性（すなわち、物質または薬剤が、生きた組織または個々の細胞に対してもつ効果）に対してさらに広く評価され得る。したがって、材料は、潜在的に殺菌性がある、すなわち、表面等の細胞を殺すことができることは本発明の範囲内である。また、潜在的に薬理活性の薬剤は、潜在的に治療活性を有する少なくとも１つの細胞活性蛋白質であることも本発明の範囲内である。
【００２１】
広く解釈すると、本発明は、少なくとも１つの液体噴射デバイスが、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を含む第１の規定量を、細胞材料を含む規定量の物質と接触するように定量供給するように起動される、細胞材料を含む物質を分析するための自動化方法に関する。規定量の導入によって引き起こされる細胞材料を含む規定量の物質において検出される変化に関するデータが取り込まれる。取り込まれたデータは、任意の適切な方法によって、本発明のプロセスに次いで独立して分析するために用いられ得る。取り込まれたデータは、液体噴射デバイスを再較正し、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を含む第２の量（または量のアレイ）を、規定量の細胞材料を含む物質と接触するように定量供給するために相互作用的に用いられることも本発明の範囲内である。潜在的に薬理活性の薬剤は、実施される分析に応じて、第１の量で適用されるものとタイプ、濃度等が同じであっても、異なっていてもよい。
【００２２】
広く解釈すると、本発明の方法は図１に記載されている。１００で示されるように、受容面には、細胞材料が載せられる。ある実施形態では、受容面は、材料がすでに所定位置に配置された状態で供給者から届く。第２の実施形態では、システム１０のオペレータは、細胞材料を受容面に定量供給する。第３の実施形態では、細胞材料は、二次元方形アレイで定量供給される。
【００２３】
１０２によって示されるように、プリントヘッド（複数可）は、薬理活性の薬剤（複数可）を細胞材料に定量供給する。上記の第３の実施形態の場合、薬剤の量および／またはタイプは、アレイにわたって変化し、薬剤の量および／またはタイプに対する感度を判定することを可能にする要因配置実験などの実験計画を可能にする。
【００２４】
ステップ１０４の前に、細胞材料の培養、および／または薬理活性の薬剤の効果が起こるように、ゼロ時間から数日以上にわたる遅延があってもよい。
【００２５】
１０４で示されるように、薬理活性の薬剤の効果を示す情報が生成される。これは、顕微鏡下で手動で観察することにより、および／または視覚システムなどの自動化テストシステムを用いて行われ得る。得られる情報は、一連の写真、データセット、および／または定性的観察など、いくつかの形態をとり得る。
【００２６】
１０６で示されるように、ステップ１０４からの情報が分析される。分析方法は、多数の形態をとり得る。一連の写真または視覚観察の場合、分析は、個々の事例に基づくものになる。例えば、これは、「この薬剤の組み合わせが最良に作用する」ということになり得る。データ収集の場合、結果は、結果を定量化する一連の式を生成する傾向がある要因分析など、より定量的になり得る。
【００２７】
上記のフローチャートは、システムがどのように用いられるかを示している。フローチャートは、特定の制御プログラムをインストールまたは（例えば、メニューによって）呼び出し、特定の１つまたは複数の細胞試料を準備し、薬理活性の薬剤を収容する特定のカートリッジを搭載することによって構成される。制御電子部は、実行される特定の実験目的が、搭載された構成要素に確実に適合するように用いられ得る。
【００２８】
図２を参照すると、本発明のテストシステムのブロック図が、参照符号１０で示されている。受容装置１２は、通常、調べられるべき生物学的試料１４を保持する。本発明の方法における調査に適切な生物学的試料１４は、細胞材料を含む１つのまたは複数の物質である。調べられるべき生物学的試料１４は、単一の液滴として受容装置に存在してもよく、複数が独立してシリーズ状あるいはアレイ状に配列された、液滴もしくはユニットとして存在してもよい。これらのユニットは、サイズ、濃度、および／または調製が同じであっても、または所定のテストプロトコルによって所望または要求されるのに応じて、容量、濃度、担体媒体、および／または検査前の調製などのパラメータが異なっていてもよい。個々の試験片の個別のユニットを、調査下の潜在的に薬理活性の１つのまたは複数の材料についての情報およびデータを最大にするように同一のものとすることも本発明の範囲内である。
【００２９】
通常、細胞材料を含む１つのまたは複数の物質は、潜在的に薬理活性を有する材料の評価が追い求めるところの、目的の特定細胞を含むものである。これらの目的の細胞は、通常、標的細胞と呼ぶ。目的の標的細胞は、人体等の複雑な生物学的システムにおいて通常発生する細胞であり得る。標的細胞は、癌細胞などの異常に発生する細胞、および血液細胞などの通常に発生する細胞であり得る。対象の細胞は、複雑な生物学的システムに存在するバクテリア、菌、またはウイルスなどの寄生虫または感染性の実体であり得る。対象の標的細胞が、人間ではない他の生命の形態、およびバクテリア、原生生物等のより簡単な独立した非細胞生命形態から得られることも考えられる。標的細胞は、実施される分析に応じて、活性または休止状態にあり得る。
【００３０】
生物学的試料１４における標的細胞は、担体媒体に存在し得る。担体媒体は、一般に、標的細胞が含まれる固体または液体材料である。通常、担体は、標的細胞を支持し、実施される分析に対する干渉を最小限にした水性または有機液体である。標的細胞が含まれる物質は、天然の状態、または標的細胞を固定および／または濃縮するように処理された状態で、血漿、尿、脳脊髄液、唾液等の生物学的に得られる流体である。あるいは、目的の標的細胞は、その環境から除去され、適切な増殖または支持媒体に配置され、必要および／または所望に応じて、細胞活性を促進または維持し得る。
【００３１】
本発明のプロセスおよびデバイスでは、薬理活性のテストは、生物学的に無傷の細胞に対して実施されることが考えられる。プロセスは、無傷の細胞、例えば、ミトコンドリア、ゴルジ体、核、核小体等からの認識可能な材料に対して実施され得る。このような材料は、溶解分離等の任意の適切な方法によって、分析およびテストするために、以前に無傷であった細胞から得ることができる。本発明の方法およびデバイスによるテストおよび分析に適切な無傷の細胞から得られる材料は、限定はされないが、走査電子顕微鏡などの顕微鏡分析を含む高解像度の顕微鏡法によって一般に識別できることが考えられる。本発明の方法およびデバイスによる分析に適した材料は、分子レベルよりも大きな測定可能な質量を有するものである。
【００３２】
受容装置１２は、調査下の細胞材料に対して好ましくは化学的および生物学的に不活性の試料片受容面を有する。所望されるなら、受容面は、受容面に含まれる試料片の重さおよび／または量をモニタするための適切な手段と接続されていてもよい。適切なモニタ手段としては、本明細書ではその詳細を参考のために援用する、Gordon他に付与された米国特許第５，６０１，９８０号に記載されているように、所定の試料の重力を測定および記録することが可能な電子はかり機構、および容量測定デバイスが挙げられる。受容装置１２は、通常、所望の分析に関連する細胞材料を含む物質が独立して一次元または二次元アレイで配列された多数の試料を保持するように構成されている。
【００３３】
図２に示されるように、本発明のデバイス１０はまた、小滴オンデマンド液体噴射デバイスなどの液体噴射デバイス１８に接続されたコントローラ１６を有する。小滴オンデマンド液体噴射デバイスは、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を好ましくは液体形態で収容するカートリッジ２８または他の適切な容器と適切に流体接続し得る。通常、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を含む溶液は、デバイス１０に取り外し可能に配置可能な適切なカートリッジに収容されることが好ましい。取り外し可能なカートリッジ２８は、これに関連した適切なメモリが備えられていてもよく、以下に詳細に説明されるように、液体噴射デバイス１８において相互作用する。好ましい実施形態では、液体噴射デバイス１８は、好ましくはカートリッジ２８に一体的に設けられた電子駆動プリントヘッドと協働して動作する。適切なプリントヘッドは、通常、インクジェットプリントデバイスにおいてインクを噴射するために用いられ、圧電および熱インクジェットプリントヘッド、および連続したインクジェットプリントヘッドを含む。一体式のカートリッジは、出荷時の保存および使用中にカートリッジ内に収容される材料の簡便性、使い易さ、および滅菌または完全性の維持が要求される状況では好ましい。
【００３４】
本発明のデバイスでは、プリントヘッドは、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の、および／または少なくとも１つの生物活性の薬剤（複数可）を含む１種の液体または複数種の液体を噴射するために用いられる。本明細書で用いられる用語「薬理活性の薬剤」は、薬理活性が確認されるべき個々の化学化合物、調剤物、または複合体を指す。このような材料は、標的細胞または細胞系の細胞活性に陰性または陽性の影響を与え得る。これは、特に、多細胞器官などの、より複雑な生物学的システム内で見出される細胞または細胞系に対する影響に当てはまる。このような影響の例としては、限定はされないが、細胞分裂の増減、特異的な酵素の製造の増減、運動性の変化等が挙げられる。１つ以上の細胞活性の変化を調べることも本発明の範囲内である。このような知識は、問題の材料のさらなる開発、および新しいまたは試されていない領域における化合物の使用を確かめるのに有利であり得る。本明細書で用いられる「生物活性薬剤」は、様々な表面または構造での汚染物になると見なされるバクテリア、菌等の、より原始的な単細胞または多細胞生物に対して陽性または陰性の影響を示すものとして広く定義される。
【００３５】
噴射される少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を含む液体は、評価が求められる任意の材料であればよい。このような液体および材料の部類の例としては、限定はされないが、抗生物質、防腐剤、葉酸拮抗薬などの癌治療剤、アントラサイクリン、血友病剤等が挙げられる。潜在的に薬理活性の薬剤の他の例としては、酵素およびホルモン相互作用材料、コレステロール低下剤血液低粘稠化剤等が挙げられる。小滴オンデマンド噴射デバイス１８によって送達可能な液体または溶液は、生物活性および／または薬理効果を評価するために用いられ得ることが考えられる。
【００３６】
図２に示されるように、好ましい実施形態では、コントローラ１６は、適切なデータ収集システム２０に接続され得る。本システムにおいて用いられるのに適したデータ収集システム２０は、調査下の細胞および材料に特徴的ないかなる変化も検出するものである。このような適切なデータ収集システム２０の一例として、液体オンデマンド噴射デバイスから送達される液体または溶液の効果に関連する視覚データなどの光学データを取り込むように構成された適切な視覚システムを有する。細胞または細胞活性のこのような変化としては、例えば、色もしくは不透明性、または個々の細胞の健康を示す微細な特異的な変化が挙げられる。
【００３７】
小滴オンデマンド液体噴射デバイス１８は、最小の噴霧、スパッタ等を提供できるように十分に平行な小滴軌道に従った位置的に正確な規定のまたは既知の量の小滴をむら無く噴射することが可能なものである。
【００３８】
ここで、図３を参照すると、図３は、本発明の最良のモードと見なされる概略図である。好ましくは、カートリッジ２８は、薬理活性の薬剤を収容する貯蔵部が、使い捨てプリントヘッド、好ましくは、小滴オンデマンドプリントヘッドと一体化されている、薬理活性の薬剤を収容する少なくとも１つの貯蔵部を有する。このような構成は、同じプリントヘッドを通して投与される様々な医薬品に付随する問題を排除するという点で好ましい。好ましい実施形態では、毛管力は、各プリントヘッドにおける小滴生成器を補充するために用いられる。このような補充方法は、インクジェット技術において既知であり、ＨＰＣ１８２３ＤまたはＨＰ５１６４５ａとして示されるような、ヒューレットパッカード社から入手可能な交換可能なカートリッジに存在する。
【００３９】
所望の分析手法を実施するのに１つより多くの交換可能なカートリッジを用いることは本発明の範囲内である。図３に示される実施形態では、カートリッジ２８は希釈または中間層材料を含み、カートリッジ２８は、チャンバ２９ａ、２９ｂおよび２９ｃに３つの異なる潜在的に薬理活性の薬剤を収容する。
【００４０】
各カートリッジは、カートリッジの内容を示す情報を制御電子部に供給する内蔵型メモリデバイスを有する。特定のタイプまたはクラスの実験が行われる度に、新しいカートリッジのセットが装填される。上記の１チャンバおよび３チャンバのカートリッジは、単に例示したものであり、搭載されるカートリッジによっては、同じシステム１０を用いて、莫大な数の様々な評価を行うことができることを理解されたい。
【００４１】
コントローラ１６には、特定の実験に関する情報を含むＣＤ−ＲＯＭなどの媒体が装填される。電子部は、メモリデバイスを介して、搭載されたカートリッジが、実施される実験に対応するかどうかを確認する。対応していない場合、カートリッジおよび実験の不適合を知らせる警告が、システム１０のユーザに表示され得る。このように、システム１０は、媒体およびカートリッジを介して、特定のタイプのテストに対して構成できる柔軟なシステムである。
【００４２】
圧電小滴オンデマンド化学噴射デバイスは、図４に示される。言うまでもなく、本発明において用いられるのに適した化学噴射装置は、「インクジェットプリント」において用いられる装置と実質的に同様である。本質的に、様々なインクジェットプリンタが知られている。インクジェット技術、インクジェットの使用法、および使用する装置に関する詳細は、当業者に既知である。
【００４３】
本発明において用いられるのに適した他の化学薬品噴射構造は、好ましくは、繰り返し制御された発射を行うことが可能な適切な発射チャンバが設けられた複数のノズルを有する。図４を参照すると、圧電駆動システムを有する化学噴射デバイスが示されている。潜在的に薬理活性の薬剤の供給源２４は、ポンプ手段２６を通して、圧電材料３０と機械的に連通したチャンバ２９に与えられる。チャンバ２９には、１つまたは複数のオリフィス３２が設けられ、オリフィス３２を通して、潜在的に薬理活性の薬剤の液滴３４が、圧電材料３０の制御されたポンプ作用によって噴射され得る。圧電デバイスは、適切な搭載コントローラ３７によって制御されるドライバ３６によって制御される。
【００４４】
個々の液滴３４は、受容装置１２の表面４０上の選択された位置に送られる。言うまでもなく、図４に示されるデバイスでは、液滴は、細胞材料を含む溶液の少なくとも１つの分量４２によって占有される受容装置１２の表面４０に配置するために実際に要求される場合にのみ提供される。好ましい実施形態では、小滴オンデマンドデバイスは、受容装置の表面４０に対して、液滴生成器などの、液滴源を物理的に移動させるための手段を含み得る。図２において「Ａ」で示される方向に移動可能なテスト表面と共に、固定された液滴生成器を維持することも本発明の範囲内である。いずれの様式でも、潜在的に薬理活性の薬剤の液滴は、画像と同様に予め選択されたように、表面の正確な位置に送られる。送られるべき潜在的に薬理活性の材料と適合する他の発射および標的機構を用いてもよいことを理解されたい。
【００４５】
何の理論に結びつけられている訳でもないが、細胞材料を含む物質の各分量４２と、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を含む関連の液滴３４との効率的かつ密接な接触および混合は、圧電材料３０または他の適切な発射デバイスによって供給される運動量の結果として発生すると考えられている。選択される発射デバイスは、十分な運動エネルギーによって、オリフィスを通して材料を押し出して、テスト表面に含まれる細胞材料を含む規定された個別の分量の溶液と接触および相互作用させることができるものである。
【００４６】
テスト装置１０のコントローラ１６は、受容装置１２に対して、液体噴射デバイス１８の制御された位置決めを行うことが可能なものである。その他複数の機能の中で、装置１０のコントローラ１６は、細胞材料を含む個々の試料間の小滴噴射器の垂直方向のＺ距離を制御することができる。好ましくは、コントローラ１６はまた、受容装置１２に対して、小滴オンデマンド噴射デバイス１８に相対的な動きを与え、噴射チャンバを、潜在的に薬理活性の薬剤を含む材料の選択的な堆積を受容する受容装置１４の領域にアクセスさせるようにすることができる。
【００４７】
本実施形態では、潜在的に薬理活性の薬剤の供給源２４は、コンテナ４４などの適切な供給容器を有する交換可能なカートリッジ２８において維持される。それは、交換可能なカートリッジ２８と取り外し可能に流体接続できる別個の素子であってもよい。このような場合、プリントヘッドは、テストデバイスに実質的に永久に取り付けられた素子、または図３Ａおよび図３Ｂに示されるように別個に取り外し可能であってもよい。
【００４８】
図５Ａおよび図５Ｂは、独立して交換可能なプリントヘッドおよびカートリッジを有する、図２に示されるような、本発明の自動化テストシステム１０の簡略化された概略図である。図５Ａおよび図５Ｂは、単一の潜在的に薬理活性の薬剤用の単一のコンテナ４４および単一の定量供給システムを例示するように簡略化されている。１つより多くの潜在的に薬理活性の薬剤を単独で、または試薬と組み合わせて定量供給する場合には、インジケータ等が望まれ、コンテナ４４は、複数の適切な仕切りを有し得る。
【００４９】
本発明のテスト装置１０は、コントローラ３７などのコントローラに連結したコンテナ受容ステーション４８を有する。コンテナ２８がコンテナ受容ステーション４８に適切に挿入されると、コンテナ４４とプリントヘッドとの間に電気および流体接続が確立される。この流体接続により、コンテナ４４に格納される潜在的に薬理活性の薬剤は、適切なプリントヘッド４６に供給されることができる。電気接続により、必要に応じて、交換可能なコンテナ４４とテスト装置部分１０との間で情報を伝えることができ、一般的な動作情報に関する適切な情報、および貯蔵寿命、ロット番号、ならびに詳細な化学および生物学的情報などの潜在的に科学的に関連したデータを提供することができる。
【００５０】
好ましい実施形態では、コントローラ３７は、テスト装置１０とコンテナ４４との間での情報の転送を制御することが想定される。最後に、コントローラ３７はまた、マスターコントローラ１６と相互作用的に協働し、コンテナ４４およびテスト表面４０の相対的な移動を制御し、コンテナ４４および接続されたプリントヘッドを選択的に駆動して、潜在的に薬理活性の薬剤の規定量を、細胞材料を含む試料の個々のユニットと接触するように定量供給する。
【００５１】
コンテナ４４は、通常、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を格納するための手段を有する。コンテナ４４内の複数の格納チャンバは、通常、定量供給が必要になるまで、互いに分離されて格納されている複数の個別の材料を維持する収容量を提供する。コンテナ４４は、流体出口５２の上流側にある適切な混合手段（図示せず）を含み得る。あるいは、混合は、適切な方法で、プリントヘッドにおいて必要に応じて行われ得る。図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、１つのまたは複数の流体出口５２は、カートリッジ受容ステーション４８に関連する少なくとも１つの相補的な流体入口５４に接続されるように構成されている。
【００５２】
図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、プリントヘッド４６は、定量供給部分に関連する相補的な流体出口５８に接続されるように構成された流体入口５６を有する。テスト装置に適切に挿入されると、プリントヘッド４６は、可撓性の流体導管５７によって、プリントヘッドとコンテナとの間に流体接続を確立させる。
【００５３】
プリントヘッドおよびコンテナ４４などの交換可能な各プリントコンポーネントは、関連の交換可能なコンポーネントに関連する情報を格納するための電気格納デバイスまたはメモリ６０、６０などの少なくとも１つの適切な情報格納デバイスを有し得る。複数の電気接触部または連結部６４が設けられ、それぞれ、電気格納デバイス６２に電気接続されている。コンテナ４４がテスト装置１０のカートリッジ受容ステーション４８に適切に挿入されると、複数の電気接触部のそれぞれは、受容ステーション４８に関連する対応する複数の電気接触部６４と係合する。カートリッジ受容ステーション４８に関連する複数の電気接触部６４のそれぞれは、複数の導電体によって、コントローラ３７に電気接続される。カートリッジ２８がカートリッジ受容ステーション４８に適切に挿入されると、カートリッジに関連するメモリがコントローラ３７に電気接続され、情報がコンテナ４４とテスト装置１０との間で転送されるようになる。同様の通信は、プリントヘッドとコントローラとの間で成し遂げられる。上記の説明は、コンテナとは分離された別個の移動可能なプリントヘッドを有するシステムに向けられているが、２つの素子が一体的に接合されたカートリッジが好ましいことを理解されたい。
【００５４】
好ましい実施形態では、プリントヘッドと一体のカートリッジ２８や、プリントヘッドから独立したコンテナ４４は、いずれも取り外し可能かつ消耗性であることが予想される。したがって、潜在的に薬理活性の薬剤は、適切かつ適用可能な薬理基準下で予めパッケージされ、エンドユーザに出荷され、生物学的試料のテストを行うことができる。使い捨てカートリッジは、使い易さを向上させ、一貫性および再現性を確保することができる。内容物が一旦使用されると、カートリッジは、補充のために戻されるか、または認識された受容可能な基準に従って処分され得る。所定のカートリッジの内容物は、通常または標準化された分析において用いられるように、標準的な成分の群であり得る。カートリッジの内容物は、より特有な分析手法の要件を満たすようにカスタマイズされ得ることも予想される。
【００５５】
内容物を、少なくとも１つの単一な薬理活性の薬剤としてきたが、カートリッジおよび／またはコンテナが、定量供給される複数の別個の薬剤を含むように構成されてもよいことは本発明の範囲内であると考えられる。これらの薬剤は、さらなる潜在的に薬理活性の薬剤、およびインジケータ、マーカー等を含み得るが、これらに限定されない。好ましくは、カートリッジの様々な構成要素は、カートリッジ内に配置される適切な別個のチャンバに維持される。多成分カートリッジは、コントローラによって予め決定され、実施されるシーケンスで、制御された送出をするため、所望の成分をプリントヘッドまで搬送する適宜の手段を有する。さらに、取り外し可能なカートリッジに備えられたオプションのメモリ格納デバイスは、そこに含まれる各材料の処方、化学分析、ロット番号、満了日等に関する詳細な情報を含み得る。このようなデータは、細胞材料を含む試料などの生物学的試料に生じる有益な結果を解釈する際に非常に重要である。このカートリッジメモリデバイスはまた、カートリッジの性能の詳細、および関連するプリントヘッドとの情報インターフェースも含み得る。このような情報の例としては、材料粘度、正確に噴射された小滴の量、噴射速度等が挙げられるが、これらに限定されない。言うまでもなく、このような詳細は、最終的に収集されて記録される結果を分析するために必要な強力かつ意味のある情報を提供することができる。このソースのメモリシステムについては、Helterline他に付与された米国特許第６，０３９，４３０号にさらに詳述されている。その詳細を、本明細書では、参照により援用する。
【００５６】
本発明はまた、細胞材料を含む物質を分析するための方法も対象とする。広く解釈すると、この方法は、少なくとも１つの液体噴射デバイスを駆動することであって、それにより少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を含む第１の規定量を、細胞材料を含む生物学的物質の規定量に接触させるようにする、駆動するステップを含む。細胞材料を含む物質の規定量中で検出される変化であって、第１の規定量の導入に相関する、またはこれによって引き起こされる変化に関連するデータが、適切な方法で検出されて取り込まれる。
【００５７】
通常、細胞材料を含む物質は、適切なテスト基体と接触した状態に維持される。適切なテスト基体は、調査下の細胞材料との相互作用に対して反応上不活性な接触面を有する。本明細書で用いられる「反応上不活性な」という用語は、細胞材料を含む物質の化学的または物理的変化をさせずに、または開始せずに、上記規定量を別個に、収集された状態に維持することができる材料として定義される。通常、細胞材料を含む物質の各規定量は、テスト基体の表面上で維持される。しかし、テスト基体の接触面は、表面張力を増すか、または接触面上の離散した位置で規定量を維持するための他のメカニズムを提供する特徴を含むものであってもよい。
【００５８】
本発明の自動化方法は、細胞材料を含む物質の単独の規定量１つに対して実施され得るが、本発明の自動化方法は、細胞材料を含む物質の多数の個別の分量に対して実施されることが有利である。したがって、好ましい実施形態では、複数の規定量は、テスト基体の接触面に線状またはアレイ状に配置される。細胞材料を含む物質の規定量は効果的なテスト結果をもたらし提供することができる任意の適切な量であればよいが、各規定量は、無駄を最少限に抑えることができ、テストが一旦完了すると、すべての有害な生物学的または化学的材料の安全かつ効果的な処分を簡単にできるくらいの少ない量であることが好ましい。
【００５９】
本発明の自動化方法は、細胞材料を含む物質の複数の規定された量および／または濃度に対して効果的に実施され得る。テスト基体の接触面に配置されたこれらの規定量は、実質的に互いに同じであり得る。このような場合、投与される潜在的に薬理活性の薬剤の特徴は、潜在的な結果の連続体を提供するように変化し得る。細胞材料を含む物質の内容または特徴的な特性は、既知の所定の様式に従って、個々の分量ごとに変えてもよい。変える内容としては、細胞濃度、細胞年齢、担体材料の濃度または内容物、担体材料に存在するインジケータ材料の濃度特徴等が含まれるが、これらに限定されない。
【００６０】
本発明の自動化方法では、少なくとも１つの噴射デバイスは、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を、細胞材料を含む物質の個々の量と接触するように定量供給する。このような自動化方法では、好ましい噴射デバイスは、薬剤の潜在的な性能の活性にほとんどまたは全く干渉しないものである。したがって、潜在的に薬理活性の薬剤が熱的に安定している場合、サーマルインクジェットプリント技術分野において一般に既知のような噴射デバイスが用いられ得る。本発明の方法はまた、圧電駆動される噴射デバイスを用いて、潜在的に薬理活性の薬剤を投与してもよい。一般に、いずれかのデバイスが、小滴オンデマンド液体噴射能力を提供するように構成され、潜在的に薬理活性の薬剤の規定量を、テスト基体の接触面上に存在する細胞材料を含む物質の各規定量と接触するように選択的かつ正確に投与できることが好ましい。送達方法、ならびに量および投与に関するパラメータは、一般に、テストデバイス上に存在するマスターコントローラと、噴射デバイス自体に存在する任意選択の搭載メモリおよび／またはサブコントローラとの間で概ね相互作用的に制御される。通常、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤は、細胞材料を含む物質の個々の量にわたって組成的および／または濃度的に変化する量で定量供給され得る。
【００６１】
さらなる潜在的に薬理活性の薬剤の量を、テストされるべき物質の規定量と接触するように投与するための手段を含むことも本発明の範囲内である。潜在的に薬理活性の薬剤のさらなる量は、潜在的に薬理活性の薬剤の異なる群であってもよく、または実施される調査のパラメータによる指示に従って、以前に定量供給された薬理活性の薬剤と同様または同一であってもよい。さらに、添加剤、触媒、促進剤等である材料は、潜在的に薬理活性の１つのまたは複数の薬剤と並列に、様々な組み合わせかつシーケンスで投与され、問題の物質に対するこのような組み合わせの正味の効果を決定できる。最後に、様々なインジケータまたは光エンハンサが、噴射デバイスを通して投与されて、投与される薬理活性の１つのまたは複数の薬剤に対する細胞応答を示すまたははっきりさせる。このような材料は、好ましくは、関連のテスト装置と流体接触するように取り外し可能に挿入できる少なくとも１つのカートリッジ内に含まれる。したがって、言うまでもなく、上記によれば、マルチモードの方策によって、潜在的な細胞応答が迅速かつ容易に評価され得る。材料の投与が精度よく、かつ自動化されれば、応答時間をより正確に評価し、周囲の環境特徴等に関する詳細を制御または統合することも可能である。
【００６２】
調査下の細胞材料を含む生物学的物質は、任意の適切な方法によってテスト基体に配置され得る。これらには、手動の配置、および適切な液体噴射デバイスによる配置が含まれる。細胞材料を含む物質の各規定量は、統計的に成り立つデータを生成することが可能な適切なアレイで存在することができる。個々の試料は、特定の調査に応じて必要となる、定義された二次元アレイや繰り返しの線状アレイで配置され得る。
【００６３】
通常、本発明の方法を実施する際、オペレータは、上記で定義されたテスト装置１０などのテスト装置を用いる。実施される実験の態様に関する関連のデータは、適切なデータ入力手段によりテスト装置１０に入力される。調査下の潜在的に薬理活性の薬剤を収容する少なくとも１つのカートリッジは、テスト装置とカートリッジとの間で、流体連通、および任意選択で、電子的なつながりを確立するようにテスト装置１０に搭載される。
【００６４】
細胞材料を含む物質の規定量は、テスト面に配置される。この配置は、規定量が線状の、あるいは次元のアレイとなるようにされる。生物学的材料は、任意の適切な手段によって定量供給される。
【００６５】
本発明の方法では、潜在的に薬理活性の薬剤は、細胞材料を含む生物学的物質の各規定量と接触するように定量供給される。細胞材料の規定量がアレイ状で存在する場合、薬理材料および添加剤の量、濃度、順序、および／またはタイプは、特定の調査によって要求される規則的な結果を生じるように変えてもよい。
【００６６】
試料が分析され、テストされた試料のいくつかまたはすべてにおいて検出可能な変化が判定される。好ましくは、分析は、本発明のテスト方法の自動化特性と適合する分析システムによって行われる。このようなシステムとしては、データ収集または視覚システムが挙げられる。このような視覚システムとしては、当該技術分野で既知のような、自動化されたパターン認識および／または色認識システムと接続された高解像度の顕微鏡が挙げられる。このようなシステムは、自動化されていて効率的な方法で、得られるデータを収集し、これにより、多数の異なる細胞および薬理混合物の迅速かつ自動化されたテストが可能になる。選択の視覚システムは、テスト基体が透明である場合には、基体を後方から照射することができる。テスト基体が反射性である場合、視覚システムは、上方からの照明を用いて、分析を行うことができる。
【００６７】
データ収集システムは、視覚取得システムに関連しない他の分析システムを用いてもよいことを理解されたい。このようなシステムとしては、レーザエミッタおよび検出対、赤外線分析、Ｘ線蛍光等が挙げられる。
【００６８】
１つまたは複数の分析方法によって取得されたデータは、任意の適切な方法によって分析され、効果等が確かめられ得る。取得されたデータはテストが完了した後、スタティックな方法で分析され得る。また、取得されたデータは、相互作用的またはダイナミックな様式で用いられ、進行中の要因分析プトロコルにおいて起こり得るような相互作用的な様式で、将来のテスト試験片における定量供給パターンを変更し得ることも想定される。
【００６９】
本発明は、現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると見なされるものに関連して記載したが、本発明は、開示される実施形態には限定されず、反対に、法律上認められるすべての改変および同等の構造を含むように最も広く解釈される、添付の特許請求項の趣旨および範囲に含まれる様々な変更および同等の構成を網羅するものとすることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の方法のプロセス図である。
【図２】本発明のテストシステムのブロック図である。
【図３】本発明の好ましいカートリッジシステムの図である。
【図４】本発明の方法およびテスト装置において有用な液滴生成デバイスの一般的な図である。
【図４Ａ】それぞれがオプションのメモリ格納デバイスを含む取り外し可能なカートリッジおよびプリントヘッドを示す、本発明のプロセスおよびテストデバイスにおいて用いることができる、小滴オンデマンド生成装置の概略図である。
【図４Ｂ】電気メモリ格納デバイスの拡大図である。
【図５】本発明の方法およびテスト装置において有用な液滴生成デバイスの一般的な図である。
【図１】
2004530142.tif 000003
【図２】
2004530142.tif 000004
【図３】
2004530142.tif 000005
【図４】
2004530142.tif 000006
【図５Ａ】
2004530142.tif 000007
【図５Ｂ】
2004530142.tif 000008
【国際公開パンフレット】
2004530142.tif 000009
2004530142.tif 000010
2004530142.tif 000011
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2004530142.tif 000039
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004530142.tif 000040
2004530142.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月17日(2003.8.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞材料を含む物質を分析するための自動化方法であって、
少なくとも１つの液体噴射デバイス（１８）を有するテスト装置（１０）を作動させるステップであって、それにより少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を含む第１の規定量を、細胞材料を含む物質（１４）の規定量と接触させるように定量供給する、作動させるステップと、
前記第１の規定量の導入によって引き起こされる細胞材料を含む前記物質の前記規定量において検出される変化に関連するデータを取り込むステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記噴射デバイス（１８）は、前記噴射デバイス（１８）に取り外し可能に連結した少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を収容する少なくとも１つのカートリッジ（２８）を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動化方法。
【請求項３】
細胞材料を含む前記物質の規定量は、複数の独立した量を含み、細胞材料を含む前記物質の特徴は、既知の所定の様式に従い、独立した量ごとに変更可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の自動化方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの噴射デバイスは、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤の量を変化させて、細胞材料を含む前記物質の個々の量と接触するように定量供給することを特徴とする請求項１、２、または３に記載の自動化方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの噴射デバイスは、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤の量を、存在する選択された個々の量と接触するように定量供給し、前記定量供給される量は、細胞材料を含む前記物質の個々の量にわたって組成的に変化させることを特徴とする請求項１、２、３、または４に記載の自動化方法。
【請求項６】
細胞材料を含む前記物質の規定量は、統計的に成り立つデータを生成することが可能なアレイとして準備された複数の独立した試料として存在することを特徴とする請求項１、２、３、４、または５に記載の自動化方法。
【請求項７】
前記個々の試料は、規定された二次元アレイまたは繰り返しの線状アレイで構成されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、または６に記載の自動化方法。
【請求項８】
少なくとも１つの第２の液体噴射デバイスを相互作用的に作動させるステップであって、それにより潜在的に化学活性の物質の第２の規定量を、細胞材料を含む前記物質の規定量と接触させるように定量供給する、作動させるステップをさらに含むことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載の自動化方法。
【請求項９】
少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤の、細胞材料を含む物質に対する効果を確かめるためのテスト装置（１０）であって、
細胞材料を含む前記物質の少なくとも１つの独立した量を受けるように、また受け取られた前記物質の細胞活性を維持するように構成されたテスト面（１４）であって、前記細胞材料は、無傷の細胞および無傷の細胞から認識可能な材料のうち、すくなくとも１つを含む、テスト面（１４）と、
少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を、受容手段（１２）に存在する、細胞材料を含む前記物質の独立した量と接触するように投与することが可能な少なくとも１つの自動化小滴オンデマンド液体噴射デバイス（１８）と、
を備えることを特徴とするテスト装置。
【請求項１０】
前記小滴オンデマンド液体噴射デバイス（１８）に接続され、前記潜在的に薬理活性の薬剤を、前記細胞材料を含む物質と接触するように制御して堆積させるコントローラ（１６）をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のテスト装置。
【請求項１１】
前記小滴オンデマンド液体噴射デバイス（１８）は、電子駆動されるプリントヘッドであることを特徴とする請求項１０に記載のテスト装置。
【請求項１２】
前記電子駆動されるプリントヘッド（２８）は、少なくとも１つのマルチチャンバプリントヘッド（２９）を備え、前記マルチチャンバプリントヘッドは、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を収容するカートリッジ（２２）と流体連通し、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を収容する貯蔵部は、テスト装置（１０）に取り外し可能に配置可能な流体接続するカートリッジ（２２）であり、前記カートリッジ（２２）は、前記テスト装置に対して配置されるまで、前記少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を別個の分離された位置に維持することを特徴とする請求項１０または１１に記載のテスト装置。
【請求項１３】
前記潜在的に薬理活性の薬剤を導入した後、細胞材料を含む前記物質における検出可能な変化を確かめることが可能な少なくとも１つの検出デバイスと、
前記小滴オンデマンド液体噴射デバイスから定量供給される材料に関連するデータを記録することが可能な少なくとも１つのデータ取り込みデバイス（２０）とをさらに備え、前記データ取り込みデバイスは、前記マルチチャンバプリントヘッドと情報伝達可能なことを特徴とする請求項９、１０、１１、または１２に記載のテスト装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの小滴オンデマンド液体噴射デバイス（１８）を備える、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤の、生物学的物質に対する効果を確かめるためのテスト装置（１０）において用いられる交換可能なカートリッジコンポーネント（２２）であって、
少なくとも１つの薬理活性の薬剤を収容する内容積を有するコンテナ（４４）と、
前記コンテナ内の前記少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を定量供給することが可能な、前記コンテナと流体接続したプリントヘッド（４６）と、
前記生物学的物質に対する前記少なくとも１つの薬理活性の薬剤の効果に関して受け取った情報を、前記効果の分析の少なくとも１つの局面に関連する制御出力に変換することが可能な制御電子部と、
を備えることを特徴とする交換可能なカートリッジコンポーネント。
【請求項１５】
交換可能なカートリッジコンポーネント（２２）であって、カートリッジ機能および内容物に関連する情報を取り込んで維持し、前記取り込んだ情報を前記テスト装置（１０）に伝達することが可能な少なくとも１つのメモリ格納デバイス（６０）をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の交換可能なカートリッジコンポーネント。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
所望の分析手法を実施するのに１つより多くの交換可能なカートリッジを用いることは本発明の範囲内である。図３に示される実施形態では、カートリッジ２８’は希釈または中間層材料を含み、カートリッジ２８”は、チャンバ２９ａ、２９ｂおよび２９ｃに３つの異なる潜在的に薬理活性の薬剤を収容する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
コントローラ１６には、特定の実験に関する情報を含むＣＤ−ＲＯＭなどの媒体９９が装填される。電子部は、メモリデバイスを介して、搭載されたカートリッジが、実施される実験に対応するかどうかを確認する。対応していない場合、カートリッジおよび実験の不適合を知らせる警告が、システム１０のユーザに表示され得る。このように、システム１０は、媒体およびカートリッジを介して、特定のタイプのテストに対して構成できる柔軟なシステムである。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
本実施形態では、潜在的に薬理活性の薬剤の供給源２４は、コンテナ４４などの適切な供給容器を有する交換可能なカートリッジ２８において維持される。それは、交換可能なカートリッジ２８と取り外し可能に流体接続できる別個の素子であってもよい。このような場合、プリントヘッドは、テストデバイスに実質的に永久に取り付けられた素子、または図５Ａおよび図５Ｂに示されるように別個に取り外し可能であってもよい。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
本発明のテスト装置１０は、コントローラ３７などのコントローラに連結したコンテナ受容ステーション４８を有する。コンテナ４４がコンテナ受容ステーション４８に適切に挿入されると、コンテナ４４とプリントヘッドとの間に電気および流体接続が確立される。この流体接続により、コンテナ４４に格納される潜在的に薬理活性の薬剤は、適切なプリントヘッド４６に供給されることができる。電気接続により、必要に応じて、交換可能なコンテナ４４とテスト装置部分１０との間で情報を伝えることができ、一般的な動作情報に関する適切な情報、および貯蔵寿命、ロット番号、ならびに詳細な化学および生物学的情報などの潜在的に科学的に関連したデータを提供することができる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
好ましい実施形態では、コントローラ３７は、テスト装置１０とコンテナ４４との間での情報の転送を制御することが想定される。最後に、コントローラ３７はまた、インターフェース４２を介してマスターコントローラ１６と相互作用的に協働し、コンテナ４４およびテスト表面４０の相対的な移動を制御し、コンテナ４４および接続されたプリントヘッドを選択的に駆動して、潜在的に薬理活性の薬剤の規定量を、細胞材料を含む試料の個々のユニットと接触するように定量供給する。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
コンテナ４４は、通常、少なくとも１つの潜在的に薬理活性の薬剤を格納するための手段を有する。コンテナ４４内のチャンバ５０のような複数の格納チャンバは、通常、定量供給が必要になるまで、互いに分離されて格納されている複数の個別の材料を維持する収容量を提供する。コンテナ４４は、流体出口５２の上流側にある適切な混合手段（図示せず）を含み得る。あるいは、混合は、適切な方法で、プリントヘッドにおいて必要に応じて行われ得る。図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、１つのまたは複数の流体出口５２は、カートリッジ受容ステーション４８に関連する少なくとも１つの相補的な流体入口５４に接続されるように構成されている。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
プリントヘッドおよびコンテナ４４などの交換可能な各プリントコンポーネントは、関連の交換可能なコンポーネントに関連する情報を格納するための電気格納デバイスまたはメモリ６０、６０’などの少なくとも１つの適切な情報格納デバイスを有し得る。複数の電気接触部または連結部６４が設けられ、それぞれ、電気格納デバイス６２に電気接続されている。コンテナ４４がテスト装置１０のカートリッジ受容ステーション４８に適切に挿入されると、複数の電気接触部のそれぞれは、受容ステーション４８に関連する対応する複数の電気接触部６４と係合する。カートリッジ受容ステーション４８に関連する複数の電気接触部６４のそれぞれは、複数の導電体によって、コントローラ３７に電気接続される。カートリッジ２８がカートリッジ受容ステーション４８に適切に挿入されると、カートリッジに関連するメモリがコントローラ３７に電気接続され、情報がコンテナ４４とテスト装置１０との間で転送されるようになる。同様の通信は、プリントヘッドとコントローラとの間で成し遂げられる。上記の説明は、コンテナとは分離された別個の移動可能なプリントヘッドを有するシステムに向けられているが、２つの素子が一体的に接合されたカートリッジが好ましいことを理解されたい。




【国際調査報告】
2004530142.tif 000042
2004530142.tif 000043
2004530142.tif 000044