(57)【要約】一体型モジュール式液体取り扱いシステムが記載されている。モジュール式液体取り扱いシステムは、サンプルの処理、検定、診断的な分析、及び生体分子の分離を含む、様々な用途における使用のためにカスタマイズすることができる。液体取り扱いシステムは、液体の分配、液体の吸引、液体パラメータの検出、及び信号の検出を含む機能をもたらす様々な一体型モジュールを備えることができる。【選択図】図１
2018529942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体取り扱いのための一体型モジュール式システムであって、
（ａ）ロボットシステムであり、
（ｉ）複数のウェルを含むサンプル処理プレートあるいは複数のサンプル管を含む管ラックを支持するように構成されたプラットフォームであり、前記プラットフォームを実質的に水平な平面方向にスライドさせるように構成された平面的な表面の構台に取り付けられている、前記プラットフォーム、
（ｉｉ）前記プレートの前記ウェルあるいは前記サンプル管の内部の液体に関連する１つ以上の機能を実行する少なくとも１つのモジュール式装置を取り付けるための支持体であり、実質的に垂直方向にスライドするように構成されたトラックに取り付けられている、前記支持体、
（ｉｉｉ）前記プラットフォームを前記少なくとも１つのモジュール式装置に対しスライド可能に移動させるための機構、及び
（ｉｖ）前記支持体を前記トラックに沿って前記プラットフォームに対しスライド可能に移動させるための機構、を含む前記ロボットシステムと、
（ｂ）前記少なくとも１つのモジュール式装置を介して、前記プレートの前記ウェルにあるいは前記プレートの前記ウェルから、または前記サンプル管にあるいは前記サンプル管から、液体を移動するためのポンピングシステムと、
（ｃ）前記プレートの前記ウェルあるいは前記サンプル管の内部の液体に関する前記１つ以上の機能、及び／または前記少なくとも１つのモジュール式装置に対する前記プレートあるいは前記管ラックの動きを制御するための制御システムと、
を備える前記一体型モジュール式システム。
【請求項２】
前記ロボットシステムは、複数のモジュール式装置を含むように構成可能であり、
前記モジュール式装置は、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部に液体を分配すること、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部にサンプルを移載すること、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管から液体を吸引すること、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部の液体のレベルを検出すること、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部の温度を検出すること、及び／またはサンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部の信号を検出すること、を含む１つ以上の機能を実行する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記制御システムは、
サンプル処理プレートの前記ウェルあるいはサンプル管への及び／またはサンプル処理プレートの前記ウェルあるいはサンプル管からの液体の動きを制御すること、
サンプル処理プレートの前記ウェルあるいはサンプル管の内部の液体レベルもしくは温度を検出すること、
サンプル処理プレートの前記ウェルあるいはサンプル管の内部の信号を検出すること、及び／または、
サンプル処理プレートあるいはサンプル管ラックの前記少なくとも１つのモジュール式装置に対する動きを検出すること、を含む１つ以上の機能を制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
各々が異なる機能を実行し、または前記プレートの前記ウェルあるいはサンプル管に異なるタイプの液体を分配するように構成された、複数のモジュール式装置を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記支持体に取り付けられた第１のモジュール式装置と、前記第１のモジュール式装置に締結された第２のモジュール式装置を備え、
前記平面的な表面の構台は、
前記プレートのウェルあるいはサンプル管の内部にサンプルを移載することあるいは液体を分配すること、
前記プレートのウェルあるいはサンプル管から液体を吸引すること、
前記プレートのウェルあるいはサンプル管の液体レベルを検出すること、
前記プレートのウェルあるいはサンプル管の信号あるいは温度を検出すること、を含む１つ以上の機能を実行するために、前記モジュール式装置に対し移動するように構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２のモジュール式装置にかつ互いに直列的に締結されている複数の追加のモジュール式装置を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記プレートのウェルあるいはサンプル管は、液体取り扱いのための前記モジュール式システムに前記プレートあるいは管ラックを追加する前に、前記ウェルあるいは管に予め充填されるサンプルを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのモジュール式装置は、前記プレートのウェルあるいはサンプル管に液体中のアフィニティビーズを分配するように構成されており、
前記アフィニティビーズは、サンプル内に存在するときに標的分子に結合できる１つ以上の親和性の成分を含んでいる、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記アフィニティビーズは磁気を帯びており、
前記プレートあるいは管ラックを支持する前記プラットフォームは、前記磁気を帯びたビーズを磁気的に引き寄せることができる１つ以上の磁石を含んでいる、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
液体の試料は、前記プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部に外部のサンプル容器から移載され、
前記少なくとも１つのモジュール式装置は、各サンプル容器に流体的に接続された分注機構を含むサンプル移載モジュールを有しており、
前記ポンピングシステムは、各サンプル容器から前記プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部に、予め定められた量の液体試料を移載するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部にサンプルを移載する前に、前記ウェルあるいは管は、サンプル内に存在するときに標的分子と反応しあるいは結合できる１つ以上の試薬もしくは親和性の成分で予めコーティングされる、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部にサンプルを移載する前に、前記ウェルまたは管は、サンプル内に存在するときに標的分子に結合できる１つ以上の親和性の成分を含むアフィニティビーズを有している、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記アフィニティビーズは磁気を帯びており、
前記プレートあるいは管ラックを支持する前記プラットフォームは、前記磁気を帯びたビーズを磁気的に引き寄せることができる１つ以上の磁石を含んでいる、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのモジュール式装置は液体分配モジュールを含んでおり、
前記システムは、前記液体分配モジュールに流体的に接続された外部液体リザーバを更に備えており、
前記液体分配モジュールは、前記外部のリザーバから前記プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に液体を分配するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記外部液体リザーバは、前記液体分配モジュールの内部液体リザーバに流体的に接続されており、
前記ポンピングシステムは、前記外部液体リザーバから前記内部液体リザーバに液体をポンプ送りするように構成され、
予め定められた量の液体が前記内部液体リザーバから前記プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部にポンプ送りされる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記液体分配モジュールは、前記プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に液体を分配するように構成された複数の分配ノズルを有しており、
前記分配ノズルはプラスチックを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記分配ノズルがプラスチックから構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記液体分配モジュールがプラスチックから構成されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記プラスチックがポリエーテルエーテルケトン及び／またはポリカーボネートを含んでいる、請求項１６から請求項１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
前記プレートのウェルの内部へのあるいはサンプル管の内部への液体の前記分配は非接触である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
前記液体分配モジュールは、前記プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に液体を分配するように構成された複数の分配ノズルを含んでおり、
前記液体分配モジュールは、少なくとも第１の液体リザーバ及び第２の液体リザーバに流体的に接続されており、
前記第１のリザーバは、前記プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に分配するための試薬を含んでおり、
前記第２の液体リザーバは、前記第２の液体リザーバ内の前記液体が前記ノズルを介して分配されるときに、前記分配モジュールの前記ノズルから塩類あるいは他の望ましくない物質を取り除くための水または溶媒を含んでいる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２２】
前記液体分配モジュールは、廃棄物処理システムに流体的に接続されており、
前記分配モジュールの前記ノズルによって分配される前記第２の外部液体リザーバからの液体は、前記廃棄物処理システムに導かれる、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記システムは、異なる液体及び複数の液体分配モジュールを含む複数の第１の外部液体リザーバを備えており、
第１の外部液体リザーバの各々が異なる液体分配モジュールに流体的に接続されている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２４】
前記液体の少なくとも１つがアフィニティビーズを含んでおり、
前記アフィニティビーズは、サンプル内に存在するときに標的分子に結合できる１つ以上の親和性の成分を含んでいる、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記アフィニティビーズは、磁気を帯びており、
前記プレートあるいは管ラックを支持する前記プラットフォームは、前記磁気を帯びたビーズを磁気的に引き寄せることができる１つ以上の磁石を含んでいる、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記複数の液体分配モジュールのうちの少なくとも１つが第２の外部液体リザーバに流体的に接続されており、
前記第１の外部液体リザーバは、前記プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に分配するための試薬を含んでおり、
前記第２の外部液体リザーバは、前記第２の外部液体リザーバ内の前記液体が前記ノズルを介して分配されるときに、前記分配モジュールの前記ノズルから塩類あるいは他の望ましくない物質を取り除くための水または溶媒を含んでいる、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのモジュール式装置は、前記プレートの前記ウェルからあるいは前記サンプル管から液体を取り除くように構成された少なくとも１つの吸引モジュールを含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記吸引モジュールは、複数の吸引ノズルを含んでおり、
各ノズルは前記プレートのウェルからあるいはサンプル管から液体を吸引するように構成されている、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記吸引ノズルは、使い捨て可能な吸引チップを保持するように構成されている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記吸引モジュールは、前記吸引ノズルから使い捨て可能な吸引チップを取り除くように構成されたプッシュプレートを含んでいる、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記吸引モジュールは、廃棄物処理システムに流体的に接続されており、
前記プレートの前記ウェルからあるいは前記サンプル管から吸引された液体は、前記廃棄物処理システムに導かれる、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記少なくとも１つのモジュール式装置は、少なくとも１つの検出モジュールを含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記検出モジュールは、前記プレートのウェルの内部のあるいはサンプル管の内部の前記液体のレベルを検出するセンサを含んでいる、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記検出モジュールは、前記プレートのウェルの内部のあるいはサンプル管の内部の温度を検出するセンサを含んでいる、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３５】
前記少なくとも１つのモジュール式装置は、少なくとも１つの検出モジュールを含んでおり、
前記検出モジュールは、サンプル処理プレートのウェルの内部のあるいはサンプル管の内部の信号を検出できる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３６】
前記信号は、光吸収度信号、蛍光信号、あるいは発光信号を含んでいる、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記少なくとも１つのモジュール式装置は、視覚システムを含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３８】
前記少なくとも１つのモジュール式装置は、少なくとも１つの液体分配モジュール、少なくとも１つの吸引モジュール、及び少なくとも１つの検出モジュールを含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３９】
前記プレートを支持する前記プラットフォームは、揺動、加熱、冷却、及び前記プレートのウェルの内部のあるいは管ラックの内部の磁気を帯びた材料の磁気的な引き寄せから選択される１つ以上の機能を有している、請求項１に記載のシステム。
【請求項４０】
前記プレートを支持する前記プラットフォームは、チップ傾動機構を含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項４１】
前記ポンピングシステムは、少なくとも１つのダイアフラムポンプを含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項４２】
前記制御システムは、
サンプル処理プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部にサンプルを移載すること、
サンプル処理プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に液体を分配すること、
サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管から液体を吸引すること、
サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部の液体のレベルを検出すること、
サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部の温度を検出すること、及び／または、
サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部の信号を検出すること、を含む、複数のモジュール式装置により実行される機能の順序付けを制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記サンプル処理プレートあるいは管ラックは、上部と底部を含んでおり、
前記プレートあるいは管ラックは、前記ウェルあるいはサンプル管の間で前記プレートの前記底部上に開放空間を含んでおり、
前記プラットフォームは、ウェルあるいはサンプル管の間の前記空間の内部に嵌合するとともに前記空間の下方及びその内側から上下に移動するように構成された複数の磁石を含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項４４】
前記ウェルあるいはサンプル管は、前記磁石が前記磁気を帯びた材料の近傍にあるときに前記磁石に引き寄せられる磁気を帯びた材料を液体中に含んでいる、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記磁気を帯びた材料は、磁気を帯びたビーズを含んでいる、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記磁石の動きは、前記磁石を制御して前記ウェルあるいはサンプル管の内部の前記磁気を帯びた材料を一点に集める制御システムにより制御される、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４７】
前記磁石の動きは、前記磁石を制御して前記磁気を帯びた材料を分散させる制御システムにより制御され、それによって前記ウェルあるいはサンプル管の内部の液体を混合する、請求項４４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１５年８月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／２０３，３５８号、及び２０１５年９月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／２１８，４６３号の利益を主張し、その両方の内容の全体がこの参照によって本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、液体の取り扱い、特に液体取り扱いシステム、ならびに試料を処理する方法、試料中の物質の検出、及び／または分析の実行の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
研究または診断の研究室は、一般的に、生物学的サンプルを処理して、更なる研究または診断を目的としてタンパク質あるいはＤＮＡのような標的分子を抽出し、またはサンプル中の関心を引く物質を検出する。安定したサンプルの処理あるいは診断検査法は、訓練された技術者または以前に周知のサンプル処理システムの使用による時間集約型の労働を必要とし、分析法あるいは他の手法が多数のステップを必要とするときにサンプルの処理能力が低く、かつ多数の装置の使用を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以前より周知の液体取り扱いシステムは、同時に処理できるサンプルの数が限定され、様々な分析法もしくは標的分子の抽出の実行あるいは異なる処理ステップを一体化する融通性が制約され、かつかなりの量の固形物及び液体の廃棄物を生じさせる。例えば、以前の自動化された液体取り扱いシステムは、多くの場合、単一の液体を分配しあるいは吸引できる。異なる液体あるいは液体の分配や吸引といった異なる処理ステップ、標的分子の検出を含む多ステップの作業は、異なる装置の使用を必要とし、時間集約的かつ労働集約的である。加えて、以前より周知の自動化されたサンプル処理システムは、多くの場合に特定のプロトコルに限定されていて、特定の研究室の必要性に適合させるために抽出する化学的性質を迅速に入れ替えあるいは処理ステップを変更する能力がわずかでしかない。
【０００５】
以前より周知の手動あるいは自動化されたサンプル処理システムはまた、例えば使用したピペットチップあるいは血液の抽出物といった、実質的に固体のあるいは液体の廃棄物を生じさせ、それらはかなりの費用と著しく有害な廃棄物に研究者をさらすリスクで別々に処理しあるいは廃棄しなければならない。
【０００６】
研究あるいは診断サンプルの処理、分析法、及び標的分子の抽出に関連する液体を取り扱うための改良されたシステムの必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
液体を取り扱うためのモジュール式システム、及びそのようなシステムを用いる方法がもたらされる。
【０００８】
１つの態様において、液体を取り扱うための一体型モジュール式システムであって、
（ａ）ロボットシステムであり、
（ｉ）複数のウェルを含むサンプル処理プレートあるいはサンプル管を含むラックを支持するように構成されたプラットフォームであって、プラットフォームを実質的に水平な平面方向（例えばＸ方向及び／またはＹ方向）にスライドさせるように構成された平面的な表面の構台に取り付けられている、プラットフォーム、
（ｉｉ）サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部の液体に関連する１つ以上の機能を実行する少なくとも１つのモジュール式装置を取り付けるための支持体であり、支持体を実質的に垂直方向（例えばＺ方向）にスライドさせるように構成されたトラックに取り付けられている、支持体、
（ｉｉｉ）プラットフォームを少なくとも１つのモジュール式装置に対しスライド可能に移動させるための機構、及び
（ｉｖ）支持体をトラックに沿ってプラットフォームに対しスライド可能に移動させるための機構、を含むロボットシステムと、
（ｂ）少なくとも１つのモジュール式装置を介して、サンプル処理プレートのウェルにあるいはサンプル処理プレートのウェルから、またはサンプル管にあるいはサンプル管から、液体を移動するためのポンピングシステムと、
（ｃ）サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部の液体に関する機能（複数可）、及び／またはモジュール式装置（複数可）に対するプレートの動きを制御するための制御システムと、
を備える一体型モジュール式システムがもたらされる。
【０００９】
いくつかの実施形態において、ロボットシステムは、トラックに沿った異なる位置に配置されまたは第１の装置と直列に一体に取り付けられ、トラック上の支持体に取り付けられあるいは締結される近位側の表面もしくは取り付け点と、第２のモジュール式装置に直列に取り付けられあるいは締結される遠位側の表面もしくは取り付け点を含む、複数のモジュール式装置を含むように構成可能である。更なるモジュール式装置は、もし有れば、第２のモジュール式装置の遠位側の表面もしくは取り付け点に直列に取り付けることができる。複数のモジュール式装置は、それには限定されないが、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部に液体を分配すること、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部にサンプルを移載すること、サンプル処理プレートのウェルからあるいはサンプル管から液体を吸引すること、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部の液体レベルを検出すること、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部の温度を検出すること、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部の信号を検出すること、及び／または、例えばサンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の磁気を帯びたビーズといった磁気を帯びた材料を引き寄せて、プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の液体と磁気を帯びた材料との混合を容易にすること、を含む１つ以上の機能を実行できる。
【００１０】
いくつかの実施形態において、システムは、各々が異なる機能を実行し、またはサンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部に異なるタイプの液体を分配するように構成された複数のモジュール式装置を備える。
【００１１】
いくつかの実施形態において、システムは、支持体に取り付けられあるいは締結される第１のモジュール式装置、第１のモジュール式装置に取り付けられあるいは締結される第２のモジュール式装置、及び選択的に第２のモジュール式装置に直列に取り付けられる１つ以上の追加のモジュール装置（複数可）、を備え、かつ平面的な表面の構台は、例えば、それらには限定されないが、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部にサンプルを移載しあるいは液体を分配すること、サンプル処理プレートのウェルからあるいはサンプル管から液体を吸引すること、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の液体レベル及び／または温度を検出すること、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の信号を検出すること、及び／または、例えばサンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の磁気を帯びたビーズといった磁気を帯びた材料を引き寄せて、プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の液体と磁気を帯びた材料との混合を容易にすること、を含む１つ以上の機能を、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部で実行できるように、モジュール式装置に対して動くように構成される。
【００１２】
いくつかの実施形態において、制御システムは、例えば、それには限定されないが、サンプル処理プレートのウェルの内部への及び／またはサンプル処理プレートのウェルからの、あるいは管ラック内のサンプル管の内部への液体の動きの制御、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の液体レベル及び／または温度の検出、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の信号の検出、モジュール装置に対するプレートあるいは管ラックの動きの検出、及び／またはプレートあるいは管ラックに対するモジュール装置（複数可）の動きの検出といった、１つ以上の機能を制御する。
【００１３】
いくつかの実施形態において、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管は、液体取り扱いのためのモジュール式システムにプレートあるいは管を含める前にウェルあるいは管の内部に予め充填されたサンプルを含む、
【００１４】
いくつかの実施形態において、システムは、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部に液体中のアフィニティビーズを分配するように構成された、少なくとも１つのモジュール式装置を含む。アフィニティビーズは、例えば、サンプル内に存在するときに標的分子に結合できる１つ以上の親和性の成分を含むことができる。いくつかの実施形態において、アフィニティビーズは、サンプルの１つ以上の分子（複数可）あるいは成分（複数可）を、サンプルの他の成分から分離できる。いくつかの実施形態において、アフィニティビーズは磁気を帯びている。そのような実施形態において、プレートを支持するプラットフォームは、磁気を帯びたビーズを磁気的に引き寄せることができる１つ以上の磁石を含むことができ、例えば、磁石（複数可）は、ウェルの下方に構成され、あるいはサンプル処理プレートのウェルの間のウェル間空間の内部で移動するように構成され、あるいはサンプル管の下方に構成され、あるいは管ラックのサンプル管の間で移動するように構成されて、磁気を帯びたビーズをウェルの底部に引き寄せる。
【００１５】
いくつかの実施形態において、液体の試料は、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部へと外部のサンプル容器から移載され、かつシステムは、例えば、各サンプル容器に流体的に接続された分注機構を含む、サンプル移載モジュールであるモジュール式装置を有する。そのような実施形態において、ポンピングシステムは、サンプル容器からサンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部に、予め定められた量の液体の試料を移載するように構成できる。いくつかの実施形態において、プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部にサンプルを移載する前に、ウェルあるいは管は、サンプル内に存在するときに標的分子と反応できるあるいは結合できる１つ以上の試薬もしくは親和性の成分で予めコーティングされる。いくつかの実施形態において、プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部にサンプルを移載する前に、ウェルあるいは管は、サンプル内に存在するときに標的分子と結合できる１つ以上の親和性を有する成分を含むアフィニティビーズを含む。いくつかの実施形態において、アフィニティビーズは、サンプルの１つ以上の分子（複数可）または成分（複数可）をサンプルの他の成分から分離できる。いくつかの実施形態において、アフィニティビーズは磁気を帯びている。そのような実施形態において、プレートを支持するプラットフォームは、磁気を帯びたビーズを磁気的に引き寄せることができる１つ以上の磁石を含むことができ、例えば、磁石（複数可）は、ウェルの下方に構成され、あるいはサンプル処理プレートのウェルの間のウェル間空間の内部で移動するように構成され、あるいはサンプル管の下方に構成され、あるいは管ラックのサンプル管の間で移動するように構成されて、磁気を帯びたビーズをウェルの底部に引き寄せる。
【００１６】
いくつかの実施形態において、システムは、液体を分配するための少なくとも１つのモジュール式装置を含み、液体分配モジュールに流体的に接続された外部液体リザーバを更に備え、かつ液体分配モジュールは外部のリザーバからサンプル処理プレートのウェルの内部にあるいは管ラック内のサンプル管の内部に液体を分配するように構成される。いくつかの実施形態において、外部液体リザーバは、液体分配モジュールの内部液体リザーバに流体的に接続され、ポンピングシステムは外部液体リザーバから内部液体リザーバに液体をポンプ送りするように構成され、かつシステム及び液体分配モジュールが作動中であるときに、予め定められた量の液体が内部液体リザーバからプレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部にポンプ送りされる。いくつかの実施形態において、液体分配モジュールは、プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に液体を分配するように構成された複数の分配ノズルを含む。ある実施形態において、分配ノズルは、例えば、それには限定されないが、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及び／またはポリカーボネートであるプラスチックを含み、プラスチックから構成され、あるいはプラスチックで本質的に構成される。いくつかの実施形態において、プレートのウェルの内部へのあるいはサンプル管の内部への液体の分配は非接触である。
【００１７】
いくつかの実施形態において、システムは、サンプル処理プレートのウェルの内部にあるいは管ラック内のサンプル管の内部に液体を分配するように構成された複数の分配ノズルを含む液体分配のための少なくとも１つのモジュール式装置を備える。液体分配モジュールは少なくとも第１の液体リザーバ及び第２の液体リザーバに流体的に接続されており、第１の液体リザーバはプレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に分配するための試薬を含んでおり、かつ第２の液体リザーバは、第２の液体リザーバからの液体がノズルを介して分配されるときに、分配モジュールのノズルから塩類あるいは他の望ましくない物質を取り除くための水または溶媒を含んでいる。いくつかの実施形態において、液体分配モジュールは廃棄物処理システムに流体的に接続され、分配モジュールのノズルによって分配される第２の外部液体リザーバからの液体は、廃棄物処理システムに導かれる
【００１８】
いくつかの実施形態において、システムは、異なる液体と複数の液体分配モジュールを含む複数の第１の外部液体リザーバを備えており、第１の外部液体リザーバの各々は異なる液体分配モジュールに流体的に接続される。いくつかの実施形態において、液体の少なくとも１つは、サンプル内に存在するときに標的分子に結合できる１つ以上の親和性の成分を含むアフィニティビーズを有している。いくつかの実施形態において、アフィニティビーズは、サンプルの１つ以上の分子（複数可）あるいは成分（複数可）をサンプルの他の成分から分離できる。いくつかの実施形態においては、アフィニティビーズは磁気を帯びている。そのような実施形態において、プレートを支持するプラットフォームは、磁気を帯びたビーズを磁気的に引き寄せることができる１つ以上の磁石を含んでおり、例えば、磁石（複数可）は、ウェルの下方に構成され、あるいはサンプル処理プレートのウェルの間のウェル間空間で移動するように構成され、あるいはサンプル管の下方に構成され、あるいは管ラック内のサンプル管の間で移動するように構成されて、磁気を帯びたビーズをウェルの底部に引き寄せる。いくつかの実施形態において、複数の液体分配モジュールのうちの少なくとも１つが第２の外部液体リザーバに流体的に接続され、第１の外部液体リザーバはサンプル処理プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に分配するための試薬を含んでおり、かつ第２の外部液体リザーバは、第２の外部液体リザーバ内の液体がノズルを介して分配されるときに、分配モジュールのノズルから塩類あるいは他の望ましくない物質を取り除くための水または溶媒を含んでいる。
【００１９】
いくつかの実施形態において、システムは、プレートのウェルから液体を取り除くように構成された、液体を吸引するための少なくとも１つのモジュール式装置を備える。いくつかの実施形態において、吸引モジュールは複数の吸引ノズルを含んでおり、各ノズルはプレートのウェルから液体を吸引するように構成されている。いくつかの実施形態において、吸引モジュールは廃棄物処理システムに流体的に接続されており、プレートのウェルから吸引された液体は廃棄物処理システムに導かれる。いくつかの実施形態において、吸引ノズルは、例えば、それには限定されないが、ＰＥＥＫといった生体適合性プラスチックを含む。いくつかの実施形態において、吸引ノズルはテフロン（登録商標）でコーティングされた金属から構成される。
【００２０】
いくつかの実施形態において、システムは、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部のパラメータ、例えば、それには限定されないが、液体レベル及び／または温度を検出する１つ以上のセンサを有する、少なくとも１つのモジュール式装置を備える。
【００２１】
いくつかの実施形態において、システムは、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の信号、例えば、それには限定されないが、吸光度信号、蛍光信号、あるいは発光信号を検出する少なくとも１つのモジュール式装置を備える。
【００２２】
いくつかの実施形態において、システムは、視覚システムを含む少なくとも１つのモジュール式装置を備える。例えば、視覚システムは、それには限定されないが、サンプル内の汚染の有無、磁気を帯びたビーズのリングの形成、液体レベル、遠心分離された血液の細胞レイヤの分離、管もしくはプレート上の１次元あるいは２次元バーコード、管もしくはウェルの側部上の液体の存在、管もしくはプレートに書かれている患者情報、管もしくはプレートのタイプ、管キャップもしくはプレートシールの有無、管もしくはウェル内のサンプルの有無、及び／または管もしくはウェル内の気泡といった、少なくとも１つの特徴を検出できる。
【００２３】
いくつかの実施形態において、システムは、液体を計量分配する少なくとも１つのモジュール式装置と、液体を吸引する少なくとも１つのモジュール式装置を備える。いくつかの実施形態において、システムは、液体を計量分配する少なくとも１つのモジュール式装置、液体を吸引する少なくとも１つのモジュール式装置、及びサンプル処理プレートのウェルの内部のあるいはサンプル管の内部のパラメータを検出する少なくとも１つのモジュール式装置を備える。いくつかの実施形態において、システムは、液体を計量分配する少なくとも１つのモジュール式装置、液体を吸引する少なくとも１つのモジュール式装置、及びサンプル処理プレートのウェルの内部のあるいはサンプル管の内部の信号を検出する少なくとも１つのモジュール式装置を備える。いくつかの実施形態において、システムは、液体を計量分配する少なくとも１つのモジュール式装置、液体を吸引する少なくとも１つのモジュール式装置、サンプル処理プレートのウェルの内部のあるいはサンプル管の内部のパラメータを検出する少なくとも１つのモジュール式装置、及びサンプル処理プレートのウェルの内部のあるいはサンプル管の内部の信号を検出する少なくとも１つのモジュール式装置を備える。
【００２４】
いくつかの実施形態において、システムは、磁石（例えば、それには限定されないが、棒磁石）を含む少なくとも１つのモジュール式装置を備える。例えば、磁石は、ウェルが磁石の下方を通過するときにプレートのウェルの内部の磁気を帯びたビーズを引き寄せることができ、プレートを物理的に振動させることなくウェルの内部のビーズの混合をもたらす。平面的なの表面の構台は、サンプル処理プレートを磁石の下方で移動させてウェルの内部の磁気を帯びたビーズのそのような混合を容易にするように構成しかつ制御できる。
【００２５】
本明細書で説明する液体取り扱いのための一体型モジュール式システムのいくつかの実施形態において、プレートを支持するプラットフォームは、それには限定されないが、揺動、加熱、冷却、プレートのウェルの内部の磁気を帯びた材料の磁気的な引き寄せ、及び磁気的な非接触の混合を含む、その上に支持されたプレートに関する１つ以上の機能をもたらすことができる。いくつかの実施形態において、プレートを支持するプラットフォームはチップ傾動機構を含む。
【００２６】
本明細書で説明する液体取り扱いのための一体型モジュール式システムのいくつかの実施形態において、ポンピングシステムは少なくとも１つのダイアフラムポンプを含む。
【００２７】
本明細書で説明する液体取り扱いのための一体型モジュール式システムのいくつかの実施形態において、制御システムは、例えば、それには限定されないが、サンプル処理プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部にサンプルを移載すること、サンプル処理プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に液体を分配すること、例えばサンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の磁気を帯びたビーズといった磁気を帯びた材料を引き寄せて、プレートのウェルの内部の液体と磁気を帯びた材料との混合を容易にすること、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管から液体を吸引すること、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の液体レベルを検出すること、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の温度を検出すること、及び／またはサンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部の信号を検出すること、を含む、複数のモジュール式装置により実行される機能の順序付けを制御する。
【００２８】
他の態様においては、本明細書で説明する一体型モジュール式液体取り扱いシステムの使用方法がもたらされる。いくつかの実施形態において、一体型モジュール式液体取り扱い方法は、複数のウェルを含んでいるサンプル処理プレートのウェルの内部にあるいは管ラック内のサンプル管の内部に複数のサンプルコンテナから複数のサンプルを移載することであって、各サンプルを異なるウェルあるいは試料管の内部に移載する、移載すること、液体分配モジュール、例えば非接触の液体分配装置を用いて、プレートの複数のウェルの内部あるいはサンプル管の内部に液体を分配すること、複数の液体レベルセンサ、例えば非接触な液体レベルセンサを用いて、プレートの複数のウェルの各々の内部のあるいはサンプル管の各々の内部の液体レベルを検出すること、例えばサンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の磁気を帯びたビーズといった磁気を帯びた材料を引き寄せ、それによって、プレートのウェルの内部の液体と磁気を帯びた材料の混合を容易にすること、複数の吸引器を用いてプレートの複数のウェルからあるいはサンプル管から液体を吸引すること、廃棄物管理システムを用いて複数のウェルあるいはサンプル管から取り除いた液体を管理すること、及び／またはプレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の信号を検出すること、を含み、これらの全ての動作について本明細書で説明する一体型モジュール式液体取り扱いシステムを用いる。
【００２９】
いくつかの実施形態においては、複数のサンプルが分析され、あるいは１つ以上の標的分子が各サンプルから抽出される。いくつかの実施形態において、複数のサンプルは血液あるいは唾液を含む。いくつかの実施形態において、この方法は磁気を帯びたビーズを用いて複数の試料からＤＮＡを抽出することを含む。
【００３０】
いくつかの実施形態において、液体レベルセンサが配置される。任意の適切な液体レベルセンサを用いることができ、センサは、１つ以上の音響センサ、１つ以上の重量センサ、１つ以上の圧力センサ、及び／または１つ以上のレーザセンサを含むが、それらには限定されない。
【００３１】
いくつかの実施形態において、廃棄物管理システムは、複数のウェルあるいはサンプル管から取り除いた液体を廃棄物処理用のコンテナの内部に堆積させる。いくつかの実施形態において、廃棄物コンテナは真空下で作動する。真空の適正な作動を確実にするために一連の弁を含むことができる。いくつかの実施形態において、廃棄物は重力を用いて取り除かれる。いくつかの実施形態において、廃棄物管理システムは、複数のウェルあるいはサンプル管の内部から取り除いた液体を廃棄物コンテナの内部の漂白剤あるいは他の殺菌溶液と混合し、かつ混合物を温める。いくつかの実施形態において、廃棄物管理システムは、複数のウェルあるいはサンプル管から取り除いた液体の量を決定するための１つ以上のセンサを含む。これらのセンサには、例えば音響センサ、重量センサ、圧力センサ、レーザセンサ、静電容量センサ等を含めることができる。いくつかの実施形態において、廃棄物管理システムは、真空を用いて複数のウェルあるいはサンプル管から取り除いた流体の量を決定するための１つ以上のスケールを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】モジュラー式液体取り扱いシステムの実施形態を示す図である。
【図２】チップ傾動ステージ上に支持されたプラットフォームの実施形態を示す図である。
【図３】モジュラー式液体取り扱いシステムの実施形態を示す図である。
【図４】モジュール式液体取り扱いシステムの実施形態を示す図である。
【図５】液体レベルセンサの実施形態を示す図である。
【図６】複数のモジュール式液体取り扱いシステムを制御するための制御システムの一実施形態を示す図である。
【図７】内部液体リザーバを有した液体分配モジュールの実施形態を示す図である。
【図８】試薬のための第１の入口と、塩または他の望ましくない物質を分配ノズルから洗浄する液体を追加するための第２の入口の、２つの入口を有する液体分配モジュールの実施形態を示す図である。
【図９】分配マニホールドの入口とは反対の端部に弁が設置されている液体分配モジュールの実施形態を示す図である。
【図１０】オプションの洗浄槽（例えば、超音波処理槽）を有した一体型モジュール式液体取り扱いシステムの実施形態を示す図である。
【図１１】洗浄槽（例えば、超音波処理槽）の実施形態を示す図である。
【図１２】分配モジュールと一体化されたウェルセンサ、例えば超音波ウェルセンサの一実施形態の分解図である。
【図１３】液体分配モジュール式装置に取り付けられるウェルセンサモジュール式装置の実施形態を示す図である。
【図１４】図１４Ａ〜図１４Ｄは、９６ウェルプレートの１２個のウェルの列に対応するノズルで構成される「積層可能」なモジュール式液体分配モジュールの実施形態を示す図である。図１４Ａは９６穴プレートの１列に対応する１２個のノズルを有したモジュールを示し、図１４Ｂは１２個のノズルの第２列を追加すべく取り付けられた第２のモジュールを示し、図１４Ｃは１２個のノズルの第３列を追加すべく取り付けられた第３のモジュールを示し、図１４Ｄは１２個のノズルの第４列を追加すべく取り付けられた第４のモジュールを示す図である。
【図１５】使い捨て吸引チップのアダプタの実施形態を示す図である。
【図１６】使い捨て吸引チップを取り付けけるように構成されたアダプタを有する吸引器マニホールドを示す図である。
【図１７】アダプタ上に配置された使い捨て吸引チップの断面図を示す図である。
【図１８】使い捨て吸引チップを除去するためのプッシュプレートが含まれている実施形態の断面図を示す図である。
【図１９】サンプル処理プレートと吸引チップボックスが並ぶように構成された実施形態を示す図である。
【図２０】サンプル処理プレートと吸引チップボックスが並ぶように構成された実施形態の上面図を示す図である。
【図２１】図２１は、可動式の滴トレイを有した実施形態を示す図である。
【図２２】可動式滴トレイの側面図を示す図である。
【図２３】図２３Ａ及び図２３Ｂは、液体中の磁気的な材料を一点に集めるための、及び／または多数ウェルサンプル処理プレートのウェルの内部の液体を混合するための、磁石アレイの２つの実施形態を示す図である。
【図２４】プレートの下方の磁石アレイとともに構成され、かつプレートのウェル間空間の内部に磁石が装着されて動くことができるように構成されて、多数ウェルサンプル処理プレートのウェルの内部の磁気的な材料を一点に集める、多数ウェルサンプル処理プレートの実施形態を示す図である。
【図２５Ａ】多数ウェルサンプル処理プレートのウェルに沿って磁石が上方に移動し、かつゆっくりと下方に移動して、ウェルの内部の液体中の磁気的な材料を一点に集めて引き下げる実施形態を示す図である。
【図２５Ｂ】多数ウェルサンプル処理プレートのウェルに沿って磁石が上方に移動し、かつゆっくりと下方に移動して、ウェルの内部の液体中の磁気的な材料を一点に集めて引き下げる実施形態を示す図である。
【図２５Ｃ】多数ウェルサンプル処理プレートのウェルに沿って磁石が上方に移動し、かつゆっくりと下方に移動して、ウェルの内部の液体中の磁気的な材料を一点に集めて引き下げる実施形態を示す図である。
【図２６】多数ウェルサンプル処理プレートのウェルに沿って磁石が上方にかつ下方に移動して、ウェルの内部の液体中の磁気的な材料を分散させ、それによって、ウェルの内部の液体を混合する実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
一体型モジュール式システム
説明するものは、一体型モジュール式液体取り扱いシステム及びそのシステムの使用方法である。これらのシステムは、分析の実行、化合物の精製及び／もしくは分離、ならびに／またはサンプル、例えば、複数のウェルを含むサンプル処理プレートの内部あるいは管ラックのサンプル管の内部のサンプルの処理に用いることができる。サンプル移載モジュール、液体分配モジュール、液体吸引モジュール、液体レベル及び／または温度といった液体のパラメータを検出するモジュール、信号を検出するモジュール、及びサンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部のビーズといった磁気を帯びた材料を磁気的に吸引するモジュールを含む、そのようなモジュール式液体取り扱いシステムの構成要素もまた説明する。本明細書で説明する一体型モジュール式液体取り扱いシステムは、例えばプレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の液体に関する様々な機能、例えばサンプルの成分の振動、混合、培養及び／または分離を実行することもできる。本明細書で説明する一体型モジュール式液体取り扱いシステムはまた、いくつかの実施形態において、廃棄物処理システムに流体的に接続できる。いくつかの実施形態において、モジュール式液体取り扱いシステムは、プレート、管、もしくは管ラックにラベルを貼るための、プレート、管、もしくは管ラック、バーコードスキャンニング、及び／または視覚システムにシールを適用するためのシステムあるいはモジュールを備えることができる。本明細書で説明するシステムのモジュールの性質は、実行する操作、分配し、混合し、及び／または吸引する液体の順序、分配する液体の数等に応じてカスタマイズすることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態において、モジュール式液体取り扱いシステムは、例えば研究あるいは診断を目的とするデータ分析及び出力システムといった、他のシステムと一体化できる。本明細書で説明するモジュール式液体取り扱いシステムは、多数の機能を含むきわめてコンパクトな一体型の装置の内部において、より少ない空間において、かつより迅速で、より経済的なやり方で、サンプル処理のための分析あるいは他のワークフローの多数のステップを実行することができ、以前に知られているシステムより少ない廃棄物を生じさせる。更にまた、モジュール式液体取り扱いシステムはより柔軟なワークフローを有していて、サンプル処理のシステムオペレータの変動するニーズに合わせて、それらを容易に最適化できるようにする。本明細書で説明するシステムに含めることができる液体取り扱い、検出、及び検知装置のモジュールの性質は、処理しあるいは分析するサンプルの性質、及びユーザが所望するアウトプットに応じたカスタマイゼーションを可能にする。
【００３５】
いくつかの実施形態において、一体型モジュール式液体取り扱いシステムは、液体を分配し、曝気し、混合し、及び／または吸引するための非接触の装置を利用することにより、固形の及び液体の廃棄物を最小化するべく更に設計される。液体への直接的な接触は装置の汚染に帰着し、それらは液体の汚染を防止するために適切に殺菌しあるいは除去しなければならない。例えば、液体を分配し、曝気し、混合し、あるいは吸引する毎にピペットチップを廃棄することは、かなりの量の固形廃棄物に帰着する。固形の及び液体の廃棄物の処理は、生物学的に活性な成分の存在により、高価でありあるいは困難であり得る。非接触の分配、曝気、混合、あるいは吸引により、例えばプレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部における、処理する液体との接触を最小化することにより、固形廃棄物の発生及び液体の汚染を最小化できる。
【００３６】
本明細書で説明するモジュール式液体取り扱いシステムにおいては、例えばプレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の処理する液体との接触を最小化するもかかわらず、いくつかの実施形態においては、液体との接触が未だ生じ得る。例えば、いくつかの実施形態において、サンプル移載装置は、ピペットチップあるいはニードル内にサンプル吸引し、かつそのサンプルをプレートのウェルの内部にあるいは第２のサンプル管の内部に分配することにより、サンプル管からサンプルプレートのウェルあるいは他のサンプル管にサンプルを移載できる。加えて、いくつかの実施形態において、例えばプレートのウェルからあるいはサンプル管から吸引した液体は、汚染され得る。したがって、本明細書で説明するモジュール式液体取り扱いシステムは、廃棄物を処理し、いくつかの実施形態においては、処分しあるいは収容できる廃棄物管理システムを含むことができる。
【００３７】
分析あるいは他の手法の間の精度を維持し、それによって、処理の信頼性を高めるために、液体は一様に分配されなければならない。一様な液体の分配と処理の信頼性の改善を確実にするために、モジュール式液体取り扱いシステムのいくつかの実施形態は、液体レベルセンサ、例えば非接触の液体レベルセンサを備える。液体レベルセンサは、充分な液体が分配されて予め定められた容積を達成したときに、制御システムに信号を送信できる。いくつかの実施形態において、液体レベルセンサは、サンプルに直接的に接触することなしに、すなわち非接触の検出で液体レベルを検出する。いくつかの実施形態において、液体レベルセンサは、分配装置が液体の分配を続けなければならないときに、及び／または液体分配装置が液体の分配を止めなければならないときに、液体分配装置に同時に信号を送信できる。液体レベルセンサは液体分配モジュールに一体化することができ、あるいは液体の分配及び液体レベルセンサの機能は別々のモジュールとすることができる。液体レベルセンサの非限定的な実施例には、音響及び／またはレーザセンサが含まれる。
【００３８】
いくつかの実施形態において、本明細書で説明する一体型モジュール式液体取り扱いシステムにおいて、実行するプロセスの各作業ステップは、全体のプロセスの別のステップあるいはイベントとすることができ、１つ以上のモジュール式装置を用いることができ、及び／または１つ以上の液体を分配し、かつ選択的に吸引できる。例えば、いくつかの実施形態において、作業ステップは、サンプル移載ステップ、培養ステップ、混合ステップ、加熱ステップ、溶液分配ステップ、溶液曝気ステップ、溶液吸引ステップ、検出ステップ、あるいは検出ステップとすることができる。いくつかの実施形態において、作業ステップは、例えば同時の分配と検出のステップ、同時の混合と加熱のステップ、あるいは同時の培養と加熱のステップといった、２つ以上の同時のイベントを含むことができる。いくつかの実施形態において、作業ステップは多数の連続的なあるいは同時のより小さい作業ステップを含むことができ、例えば細胞溶解ステップは、溶液分配ステップ、同時の混合と加熱のステップ、及び溶液吸引ステップを含むことができる。他の作業ステップは、これらには限定されないが、洗浄ステップ、画像形成ステップ、計量ステップ、乾燥ステップ、あるいは酵素反応ステップを含むことができる。
【００３９】
本明細書で説明するモジュール式液体取り扱いシステムにおけるサンプルの処理あるいは分析においては、液体溶液を含む、任意の数の液体を用いることができる。例えば、プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に分配できる液体には、それらには限定されないが、懸濁溶液、脱イオン水、非脱イオン水、溶菌液、洗浄溶液、溶出溶液、分析溶液、反応性試薬、あるいは有機溶剤が含まれる。いくつかの実施形態において、液体溶液には、塩類、緩衝剤（例えばアセテート、クエン酸塩、ビス‐トリス、カルボナート、ＣＡＰＳ、ＴＡＰＳ、ビシン、トリス、トリシン、ＴＡＰＳＯ、ＨＥＰＥＳ、ＴＥＳ、ＭＯＰＳ、ＰＩＰＥＳ、カコジル酸塩、ＳＳＣ、ＭＥＳ、コハク酸またはリン酸塩）、アミノ酸、酸、塩基、界面活性剤、洗剤（例えばＳＤＳ、トリトンＸ−１００、あるいはＴｗｅｅｎ−２０）、カオトロピック剤、キレート化剤（例えば、エチレンジアミン四酢酸、ホスホン酸塩、あるいはクエン酸）、防腐剤、抗生物質、アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、プロパノールまたはイソプロパノール）、還元剤、酸化剤、染料、または生体分子（例えば核酸、タンパク質、酵素（例えばＲＮアーゼまたはプロテイナーゼ  Ｋ）が含まれる。いくつかの実施形態において、液体は、親和性試薬、リガンド、あるいはサンプル中の１つ以上の成分あるいは部分に結合しあるいは固定する物質を含むことができる。いくつかの実施形態において、液体は、サンプル内に存在するときに標的分子に結合できる１つ以上の親和性の部分を含んだアフィニティビーズを含むことができる。例えば、アフィニティビーズは磁気を帯びることができ、かつモジュール式液体取り扱いシステムは、磁気を帯びたビーズを磁気的に引き寄せることができ、かつ液体、例えば親和性部分が結合する標的分子を含み得る液体中の他の成分からビーズを分離できる、１つ以上の磁石を含むことができる。
【００４０】
いくつかの実施形態において、ロボットシステムのフレームは、例えばサンプル処理プレートを支持するためのプラットフォームの下方への、補助的な装置あるいは機器の取り付けを可能にする、取り付けのための機能を含むことができる。例えば、排水トレイ及び／またはクリーニング槽（例えば、超音波槽）を取り付けることが可能であり、いくつかの実施形態においては、進行中の操作（例えば、試料吸引先端及び／または分配ノズルのような、試料と直接接触するようになるモジュール式装置の部分の廃棄処理またはクリーニング）に応じて、システム中で、または、システムから切替えられることが可能である。様々な実施形態において、洗浄槽は、超音波処理あるいは非超音波処理プロトコルと共に使用するために構成できる
【００４１】
サンプルの入力と出力
一体型モジュール式液体取り扱いシステムは、例えばサンプルの成分の分析、診断、精製もしくは分離、あるいは他のタイプのサンプル処理用途において、様々なサンプル入力を処理できる。本明細書に開示するモジュラー式液体取り扱いシステムは、サンプルの入力を受け入れ、かつサンプルの出力を生成できる。いくつかの実施形態において、サンプルの入力には、それらには限定されないが、生体分子、核酸（ＤＮＡまたはＲＮＡを含む）、タンパク質、ペプチド、抗体、抗体フラグメント、抗体−小分子共役、酵素、代謝物質、構造的なタンパク質、組織、シード、セル、細胞小器官、メンブレン、血液、血漿、唾液、尿、精液、卵母細胞、皮膚、毛髪、排泄物、チーク綿、パップスメア溶解物、有機分子、製薬化合物、細菌、ウイルスまたはナノ粒子が含まれる。
【００４２】
いくつかの実施形態において、サンプルは、モジュール式液体取り扱いシステムにおける処理の前に、複数のウェルを含むサンプル処理プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に予め充填される。他の実施形態において、サンプルは、サンプル容器（複数可）に流体的に接続されてサンプル容器（複数可）からプレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部に予め定められた量の液体試料を移載するように構成された分注機構を含むサンプル移載モジュールにより、外部のサンプル容器（複数可）からプレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に充填される。サンプルは、様々な容器、例えば複数の単一チューブ、及び／またはプレート、例えば、６−ウェルプレート、１２−ウェルプレート、２４−ウェルプレート、４８−ウェルプレート、９６−ウェルプレート、１９２−ウェルプレート、３８４−ウェルプレート、１５３６−ウェルプレート、あるいは任意の数の分離されたサンプルを保持できる多数ウェルプレートのウェルから移載できる。いくつかの実施形態において、サンプルは、管のアレイ、例えば液体サンプルを含んでいる管のラック、例えば血液管のラックから移載できる。アレイ内の管の数は、例えばサンプルが移載されることになるプレート内のウェルの数及び／または配置、あるいはサンプルが移載されることになる管ラック内のサンプル管の数及び／または配置に一致できる、または管の数は、サンプルが移載されることになるプレートのウェルの数、あるいはサンプルが移載されることになるサンプル管の数より小さくあるいは大きくすることができる。いくつかの実施形態において、アレイ内の各サンプル容器、例えばサンプル管は、固有の識別子、例えばバーコードにより識別される。いくつかの実施形態において、アレイ内のサンプル容器、例えばサンプル管は、例えばゴム栓によって、覆いあるいは密封できる。
【００４３】
本明細書で説明するモジュール式液体取り扱いシステムからの出力は、様々なデータのタイプ、例えば、それらには限定されないが、画像、分光法測定値（熱量測定値、蛍光測定値、光吸光度、核磁気共鳴、赤外線、光散乱分光法等）、酵素の測定値（例えば解離定数、触媒速度、ｋｏｎ速度、ｋｏｆｆ速度、等）、あるいは標的分子、例えば、それらには限定されないが、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、ペプチドまたは有機化合物とすることができる。
【００４４】
いくつかの実施形態において、プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の液体のメニスカスの形状及び／または輪郭を含むアウトプットを生成するためにレーザを用いることができる。このことは、ウェルあるいは管の内部の液体がどれだけ良好に遠心沈澱したか、あるいは遠心沈澱しているかを確認するために用いることができる。
【００４５】
いくつかの実施形態においては、液体の色が測定され、かつモジュール式液体取り扱いシステムからの出力には汚染の定量的な及び／または質的な測定値、例えば液体中の１つ以上の汚染物質（複数可）の量及び／または存在あるいは不存在が含まれる。
【００４６】
サンプル処理プレート
いくつかの実施形態において、一体型モジュール液体取り扱いシステムは、様々なサンプル処理プレート、例えば、これらに限定されるものではないが、６−ウェルプレート、１２−ウェルプレート、２４−ウェルプレート、４８−ウェルプレート、９６−ウェルプレート、１９２−ウェルプレート、３８４−ウェルプレート、１５３６−ウェルプレート、あるいは任意の数の分離されたサンプルを保持できる多数ウェルプレートを含む、複数のウェルを含むプレート、を用いるように構成できる。いくつかの実施形態において、サンプル処理プレートの最大ウェル容積は、約１８マイクロリットル、約２５０マイクロリットル、約１．１ミリリットル、約２．２ミリリットル、約５ミリリットル、あるいは約１０ミリリットル、とすることができる。いくつかの実施形態において、サンプル処理プレートは、底部とプレートの隣接するウェルの側面の少なくとも一部との間に開放空間があるように、すなわちプレートの底部からアクセス可能なウェル間空間を有するように、構成できる。
【００４７】
いくつかの実施形態において、各サンプル処理プレートは固有のバーコードにより識別される。いくつかの実施形態において、サンプル処理プレートのウェルには、モジュラー式液体取り扱いシステムにプレートを追加する前に、分析のためのサンプル、または例えば溶解流体、安定化流体、洗浄流体、脱イオン水あるいはエタノールといった液体を、分析のための試料を追加する前に、予め充填できる。
【００４８】
いくつかの実施形態において、サンプル処理プレートの各ウェルは、サンプル内のターゲット分子に結合できるアフィニティビーズを含み、それらは分析のためのサンプルを追加する前あるいは追加した後にウェルに加えることができる。例えば、アフィニティビーズは、抗体、ストレプトアビジン、あるいは陽イオンもしくは陰イオンの成分でコーティングすることができる。いくつかの実施形態において、アフィニティビーズは磁気を帯びている。いくつかの実施形態において、アフィニティビーズは、サンプル処理プレートにサンプルを移載する前に、サンプル処理プレートに予め充填される。いくつかの実施形態において、アフィニティビーズは、サンプル処理プレートに予め充填されないが、液体取り扱いシステムの液体分配モジュールにより追加される。
【００４９】
サンプル管
いくつかの実施形態において、一体型モジュール式液体取り扱いシステムは、任意の数の分離されたサンプルを保持できる様々なサンプル管を用いるように構成できる。いくつかの実施形態において、サンプル管は円錐形である。いくつかの実施形態において、サンプル管は、バキュテイナ（登録商標）あるいは類似の管（すなわち、例えば底部が丸い管であり、その管の内部に真空を生じさせるために管を排気できるように閉鎖体、例えばゴム栓を有しており、それによって、例えば生物試料といった液体の予め定められた量の吸引を容易にする無菌のガラスあるいはプラスチックの管）である。様々な非限定的な実施形態において、サンプル管は５ｍｌ、１５ｍｌまたは５０ｍｌの液体容積を含むように構成できる。本明細書で説明するサンプル管は、モジュール式液体取り扱いシステムに用いる管ラックに装着できる。いくつかの実施形態において、管ラックは、隣接するサンプル管の底部と側面との間に開放空間がある、すなわち管ラックの底部からアクセス可能な管の間に空間を有するように、構成できる。
【００５０】
いくつかの実施形態において、サンプル管及び／または管ラックの各々は、固有のバーコードで識別される。いくつかの実施形態において、サンプル管は、モジュール式液体取り扱いシステムにサンプル管を追加する前に、分析のための試料あるいは液体、例えば溶解流体、安定化流体、洗浄流体、脱イオン水、あるいはエタノールを、分析のための試料を加える前に、予め充填できる。
【００５１】
いくつかの実施形態において、サンプル管は、試料の中の標的分子と結合できるアフィニティビーズを含むことができ、それは分析のための試料を追加する前にあるいは追加した後に管に加えることができる。例えば、アフィニティビーズは、抗体、ストレプトアビジン、あるいは陽イオンもしくは陰イオンの成分でコーティングすることができる。いくつかの実施形態において、アフィニティビーズは磁気を帯びている。いくつかの実施形態において、アフィニティビーズは、サンプル管に試料を移載する前にサンプル管に予め充填される。いくつかの実施形態において、アフィニティビーズは、サンプル管に予め充填されず、液体取り扱いシステムの液体分配モジュールにより追加される。
【００５２】
プラットフォーム
本明細書で説明する一体型モジュール式液体取り扱いシステムは、サンプル処理プレート、例えば複数のウェルを含むプレート、あるいは複数のサンプル管を保持するように構成されたサンプル管ラック、を支持するためのプラットフォームを含む。プラットフォームは、平面的な表面の構台に取り付けることができ、これは、実質的に水平で平面的な構成において、「ｘ」及び／または「ｙ」方向あるいはそれらの組み合わせでプレートを移動させるべく構成され得る。平面的な表面の構台は、プラットフォームに対して実質的に垂直な「ｚ」方向にモジュール式装置（複数可）を移動させるべく構成されたトラック上に支持されている１つ以上のモジュール式装置（複数可）に対し、プラットフォームを移動させることができる。プラットフォームは、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管を静止した構成プラットフォーム上に保持するための、ブラケットあるいは他のタイプの取り付け具を有することができる。
【００５３】
プラットフォームは、その上にサポートされているプレートに関する１つ以上の機能、例えば、それには限定されないが、加振、加熱及び／または冷却といった機能を実行するように構成できる。いくつかの実施形態において、プラットフォームはチップ傾動機構を含む。いくつかの実施形態において、プラットフォームは、本明細書に説明するサンプル処理プレートのウェルの内部の材料、例えば磁気を帯びたビーズといった磁気材料を引き寄せるように構成された、１つ以上の磁石を含む。いくつかの実施形態において、プラットフォームは、プレートあるいはサンプル管ラックがプラットフォーム上に支持されているときにサンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の下方に位置する、複数の磁石を含む。いくつかの実施形態において、プラットフォームは、サンプル処理プレートあるいはサンプル管ラックがプラットフォーム上に支持されているときに、ウェルの間の空間内でサンプル処理プレートの下方から移動するように構成された、あるいはサンプル管の間でサンプル管ラックの下方から移動するように構成された、複数の磁石を含む。
【００５４】
液体の磁気的な動き
いくつかの実施形態において、サンプル処理プレートまたはサンプル管ラックは、プレートの隣接するウェルの少なくとも一部の側面と底部との間の開放空間、すなわちプレートの底部からアクセス可能なウェル間空間、あるいは隣接するサンプル管の間の開放空間、があるように構成される。いくつかの実施形態において、図２４に示すように、プラットフォームは複数の磁石、例えば、サンプル処理プレートのウェルの間の開放空間２４４に収まるように構成された磁気を帯びたピンあるいはロッド２３０を含む。サンプル処理プレート２４０の下方のプラットフォームは、磁石２３０がウェル間空間内で上下に移動できるように構成され、それによって、ウェル２４１の液体２４２の中の磁気を帯びた材料２４３、例えば、磁気を帯びたアフィニティビーズを移動させる。他の実施形態において、プラットフォームは管ラック内のサンプル管の間の開放空間に収まるように構成された複数の磁石を含み、かつ管ラックの下方のプラットフォームはサンプル管の間で磁石が上下に移動できるように構成され、サンプル管の内部の液体中の磁気を帯びた材料を移動させる。
【００５５】
磁石アレイの２つの非限定的な実施例が図２３Ａと図２３Ｂに示されている。磁石は、磁気を帯びた材料、例えばウェルあるいはサンプル管の内部の特定位置にあるビーズを一点に集めるために用いることができ、過剰な流体の除去と、磁気を帯びた材料、例えば磁気を帯びたアフィニティビーズの洗浄を容易にする。更に、磁界強度が距離により制限されることから、磁石が磁気を帯びた材料により近いほど引き寄せは良好になる。ウェルの上部及び底部に関して磁石を動的に移動させることにより、磁場はウェルの内部でリアルタイムに調整することができ、それによって、磁気を帯びた材料、例えばビーズを混合し、その結果としてウェルまたは管の内部の液体を混合する。これは、ウェルもしくは管の揺動または反転に代わる手段として使用され得、これは、ウェルもしくは管の間の飛散または相互汚染に帰着し、あるいは、液体を上下にピペット操作することに代わる手段として使用され得、これは、液体に接触して潜在的な汚染に帰着し、かつ消耗品（ピペットチップ）を用いる。本明細書に記載するように、プレートのウェルの間あるいはサンプル管の間で磁石を上下に動かすことによって、液体を混合することは、液体ではなくウェルあるいは管の内部の磁気を帯びた材料の動きを含む非接触の混合法である。
【００５６】
いくつかの実施形態において、磁石、例えば磁気を帯びたピンあるいはロッドは、プレートあるいは管ラックに対して可動とすることができる。他の実施形態においては、プレートあるいは管ラックを磁石に対して可動とすることができる。いくつかの実施形態において、プレートあるいは管ラックが静止していて磁石が（例えば、サンプル処理プレートあるいは管ラックの水平方向の構成に対して垂直な（「Ｚ」）方向に）個々に可動であり、またはプレートの磁石が覆う部分はグループとして、例えばプレートの半分、１／４、列、行、あるいはプレートもしくは管ラックの他の区分が一緒に可動であり得る。一実施形態において、プレートあるいは管ラックは、プレートあるいは管ラックの下方に収まり、プレートのウェル間空間の内部であるいは管ラック内のサンプル管の間で移動するように構成された磁石（例えば、ピンあるいはロッド）アレイを含む支持ベース上に構成される。緩衝材、例えばゴムを、サンプル処理プレートあるいは管ラックの外縁とプレートあるいは管ラックがその内部に収まる支持ベースの対応する縁部との間に設けて、磁石の動きによる振動を吸収できる。他の実施形態においては、プレートのウェルの間あるいはサンプル管の間で磁石を移動させるために、磁石は、サンプル処理プレートあるいはサンプル管ラックに対して移動するように構成されたベースプレートに固定的に取り付けられる。他の実施形態においては、プレートのウェルの間あるいはサンプル管の間で磁石を移動させるために、磁石はベースプレートに固定的に取り付けられ、かつサンプル処理プレートあるいはサンプル管ラックがベースプレートに対して移動するように構成される。
【００５７】
磁石が個々に可動である（すなわち、ベースプレートに固定的に取り付けられていない）実施形態において、磁石は、機械装置（例えば、ばね）により、あるいは（例えば、液圧、空圧、電気、熱、機械的な）アクチュエータにより可動とすることができる。一実施形態において、磁石は電子制御アクチュエータ機構により可動である。一実施形態において、アクチュエータは一方向への迅速な解放のためのばねに連結される。
【００５８】
磁石アレイは、ウェルあるいはサンプル管の内部の液体中の磁気を帯びた材料を移動させるために１つの磁石をウェルあるいはサンプル管に用いるように構成することができ、またはアレイは、ウェルあるいはサンプル管が２つ以上の磁石で囲まれるように構成できる。例えば、ウェルまたはサンプル管は、１８０度で分離した２つの磁石で囲むことができる。一実施形態において、ウェルあるいはサンプル管は、９０度で分離した４個の磁石によって、囲まれる。
【００５９】
「磁石」（例えば、サンプルプレートのウェル間空間に、あるいは管ラック内のサンプル管の間に、収まるロッドもしくはピン）は、全体を磁気を帯びた材料で構成することができ、あるいはまたは１つ以上の部分、例えば終端部分を磁気を帯びた材料で構成できる。このための適切な材料には、それらには限定されないが、ネオジム鉄ホウ素、サマリウムコバルト、アルニコ、セラミックまたはフェライト磁石が含まれる。
【００６０】
サンプルプレートのウェル内の液体中の磁気を帯びた材料は、プレートのウェル間空間内の磁石への引き寄せにより移動させることができる。そのような磁気を帯びた材料は、例えば磁気を帯びたビーズの形態であり、液体サンプル中の１つ以上の化合物あるいは成分との結合あるいは反応のために、選択的に親和性リガンド、抗体あるいはその断片、もしくは他の試薬に連結される。このための適切な材料には、それらには限定されないが、例えば鉄、コバルト、ニッケル、いくつかの希土類元素、及びこれらの材料の様々な合金といった強磁性体が含まれる。
【００６１】
いくつかの実施形態において、磁石は、図２５Ａ〜図２５Ｃに図式的に示されるように、磁気を帯びた材料をウェルあるいはサンプル管２４２の内部の特定の位置に集中させるために用いられる。例えば、磁石２３０は、サンプル処理プレートのウェル間空間の内部であるいはサンプル管の間で上下にゆっくりと動かすことができ、次に、ウェルあるいはサンプル管の外側の磁石（複数可）への引き寄せにより、磁気を帯びた材料２４３、例えばビーズを集中させるために、ゆっくりと下方に動かされる。磁石の動きは制御システムによって、制御できる。
【００６２】
いくつかの実施形態において、磁石は、図２６に示すように、ウェルあるいはサンプル管の内部の磁気を帯びた材料を分散させるために用いられる。例えば、磁石２３０は、ウェルあるいはサンプル管の最上部にゆっくりと動かすことができ、次に、液体２４２中の磁気を帯びた材料２４３の分散を生じさせるために急速に下方に動かされる。急速な動きは、磁場を分解して、磁気を帯びた材料２４３、例えば磁気を帯びたビーズを分散させるために用いることができる。磁石（複数可）の運動の速度は、ウェルあるいはサンプル管の内部の磁気を帯びた材料の量と液体の粘度に応じて調整することができ、それによって、ウェルあるいはサンプル管の内部の磁気を帯びた材料の一様なあるいは実質的に一様な分散を生じさせて、液体の非接触の混合を容易にする。磁石の動きは制御システムによって、制御できる。
【００６３】
ポンピングシステム
本明細書で説明する液体取り扱いのための一体型モジュール式システムは、サンプル処理容器、例えば本明細書で説明するサンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部にあるいはそこから液体を移動させるためのポンピングシステムを備える。ポンピングシステムは、このシステムの液体取り扱いモジュールの外側にあり、いくらかの距離で分離できる。ポンピングシステムは、外部液体リザーバ（複数可）を液体分配モジュール（複数可）に流体的に接続し、ならびに／または、システムの吸引モジュール（複数可）及び／もしくは液体分配モジュール（複数可）を廃棄物処分及び／もしくは処理システムに流体的に接続する。いくつかの実施形態において、ポンピングシステムは１つ以上のダイアフラムポンプ（複数可）を含む。いくつかの実施形態においては、ぜん動ポンプ（複数可）、渦巻ポンプ（複数可）、シリンジポンプ（複数可）及び／または微小環状ポンプ（複数可）を用いることができる。いくつかの実施形態において、ポンピングシステムは、加圧リザーバで支援された１つ以上の弁ゲート制御された分配システムを含む。
【００６４】
いくつかの実施形態において、ポンプは、例えば流体的に接続されたノズルによりサンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部に、決定されているあるいは予め定められた量の液体を分配するために、１つ以上の外部サンプル容器から及び／または１つ以上の外部液体リザーバから液体を吸引できる。いくつかの実施形態において、２つ以上のポンプは、２つ以上の異なる外部液体リザーバから液体を吸引し、かつ液体混合器によって、液体が混合されて初めてノズルにより液体を分配する。いくつかの実施形態において、混合される液体の比率は、別々のポンプによって、液体が吸引される速度により制御される。いくつかの実施形態において、ポンプが多数の外部液体リザーバから液体を吸引して分配できるようにするために、弁をシステムに含めることができる。
【００６５】
磁気を帯びたビーズを含んでいるスラリーを分配するためにモジュール式液体取り扱いシステムを用いるときには、連続的に撹拌されない場合にビーズが沈降するので、分配する前にビーズがスラリー内に懸濁している状態を保つために、磁気を帯びたビーズを再循環させるポンプを用いることができる。磁気を帯びたビーズを再循環させるポンプは、好ましくは、磁気を帯びたビーズを引き寄せる如何なる金属接点をも含まない。いくつかの実施形態において、全てがプラスチックで被覆されたポートを具備したダイアフラムポンプを有する連続再循環ポンプが用いられる。
【００６６】
制御システム
本明細書で説明する液体取り扱いのための一体型モジュール式システムは、制御システムを備える。この制御システムは、液体取り扱いモジュールの外部にあり、いくらかの距離で分離できる。制御システムは、それらには限定されないが、液体の分配、液体の吸引、例えばそれには限定されないが、液体のレベル及び／または温度といった液体のパラメータの検知、信号の検出、１つ以上のモジュール式装置に対するプラットフォームの動き、サンプル（複数可）の移載、及び／または液体の混合を生じさせるために磁気を帯びた材料、例えば磁気を帯びたビーズの磁気による引き寄せ、サンプル処理プレートの加熱、冷却及び／または揺動を含む、液体取り扱いシステムの１つ以上の機能を制御する。いくつかの実施形態では、複数の液体を分配及び／または吸引、例えば、サンプル処理プレートのウェルまたはサンプル管に分配及び／またはそれから吸引することができる。そして、制御システムはそのような液体の分配及び／または吸引のシーケンスを制御できる。いくつかの実施形態では、１つ以上の液体を分配及び／または吸引、例えば、サンプル処理プレートのウェルまたはサンプル管に分配及び／またはそれから吸引することができる。そして、信号はそのような分配及び／または吸引の後検出することができる。そして、制御システムはそのような液体の分配及び／または吸引のシーケンス、ならびに信号の検出のシーケンスを制御できる。
【００６７】
いくつかの実施形態において、制御システムは、本明細書で説明する複数のモジュール式液体取り扱いシステムを制御するように構成できる。一実施形態において、制御システムは第１のモジュール式液体取り扱いシステムに接続され、第１のモジュール式液体取り扱いシステムは第２のモジュール式液体取り扱いシステムに接続され、かつ追加のモジュール式液体取り扱いシステムは、もし有れば、直列に接続できる。モジュール式液体取り扱いシステム間の接続は、例えば有線あるいは無線通信とすることができる。他の実施形態において、制御システムは、例えば、有線あるいは無線通信により、２つ以上のモジュール式液体取り扱いシステムに並列に接続される。
【００６８】
液体の分配
本明細書で説明する液体取り扱いのための一体型モジュラー式システムは、１つ以上の液体分配モジュールを含む。いくつかの実施形態において、液体分配モジュールは外部液体リザーバに流体的に接続され、かつ分配モジュールは外部リザーバから液体を分配するように構成される。外部液体リザーバ（複数可）は、いくらかの距離を開けて液体取り扱いモジュール（複数可）から分離できる。いくつかの実施形態において、分配モジュールは、外部液体リザーバからサンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部に、予め定められた容積の液体を分配するように構成される。いくつかの実施形態において、液体の分配は非接触である。
【００６９】
いくつかの実施形態において、液体分配モジュールは複数の分配ノズルを含む。いくつかの実施形態において、分配モジュールは、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の数及び構成に対応する数ならびに構成のノズルを含むことができる。いくつかの実施形態において、分配モジュールは、サンプル処理プレートのウェルあるいは管ラック内のサンプル管の行あるいは列の数及び構成に対応する数ならびに構成のノズルを含むことができる。いくつかの実施形態において、分配ノズルは、例えば、それらには限定されないが、ＰＥＥＫ、ポリカーボネート、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）及び／または他の生体適合性プラスチックといったプラスチックを含み、それから構成され、あるいは基本的にそれから構成される。
【００７０】
いくつかの実施形態において、液体分配モジュールは、第１の外部液体リザーバから液体を分配するように構成されるとともに、取り除かれない場合にノズルを汚染しあるいは詰まらせ得る、第１の液体リザーバ内の液体の塩類及び／または他の望ましくない物質を取り除くために、第２の外部リザーバからの水あるいは溶媒で分配ノズルを洗浄するように構成される。いくつかの実施形態において、ノズルを通って洗い流された第２の外部リザーバからの液体は廃棄物処分システムに導かれる。
【００７１】
いくつかの実施形態において、モジュール式液体取り扱いシステムは、複数の液体分配モジュールと、異なる液体を含む複数の外部液体リザーバとを備える。外部液体リザーバの各々は、異なる液体分配モジュールに流体的に接続できる。
【００７２】
いくつかの実施形態において、液体分配モジュールは内部液体リザーバを含み、外部液体リザーバからの液体は液体分配モジュールの内部液体リザーバに導かれ、続いて分配ノズルを通って分配される。
【００７３】
いくつかの実施形態において、液体分配モジュールは、例えばサンプル処理プレートの複数のウェルの内部あるいはサンプル管の内部に予め定められた量の液体を分配できる、非接触で液体を分配する装置である。非接触の流体分配装置は、例えば、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部に既に存在している液体に接触することなく、液体を分配できる。
【００７４】
分配される液体の量は、制御システムにより制御され、かつ、予め決定されているか、またはそれより前のもしくは同時の液体レベルの測定に応答して、制御システムにより決定される。液体分配装置は、例えば、採用する分析及び／または抽出の方法に基づいて液体を分配できる。
【００７５】
いくつかの実施形態において、サンプル処理プレートまたはサンプル管ラックは、その上にプレートが配置されているプラットフォームを支持する平面的な表面の構台を用いることにより、プレートのウェルあるいはサンプル管を液体分配ノズルの直下に配置できるように移動させることができる。他の実施形態において、流体分配ノズルは、流体分配ノズルをサンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の直上に配置できるように、移動させることができる。いくつかの実施形態においては、サンプル処理プレートの複数のウェル（例えば、全てのウェル、あるいはウェルの行もしくは列）または複数のサンプル管（例えば、全てのサンプル管、あるいは管ラック内の管の行もしくは列）が同時に液体を受け入れるが、いくつかの実施形態においては、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管は液体を順次受け入れる。
【００７６】
いくつかの実施形態において、液体分配システムは、液体が分配されるときにサンプル処理プレートあるいは管ラックの下方に配置される排水トレイを備え、それはサンプルウェルあるいは管から偶然に溢れ出るかもしれない何らかの液体の収集を可能にする。いくつかの実施形態において、排水トレイは廃棄物管理システムに流体的に接続される。溢れたサンプルならびに分配配管のプライミング及び排出による廃棄物は、生物学的に危険な廃棄物を含み得るため、液体分配システムの実質的な洗浄を必要とすることなしに、廃棄物管理システムによって、安全に取り除くことができる。
【００７７】
いくつかの実施形態において、液体分配モジュールは（複数可）、１つ以上の異なるタイプの液体を分配するように構成できる。いくつかの実施形態において、モジュラー式液体取り扱いシステムは、１つ以上の液体弁を備えることができる。弁（複数可）は、１つ以上の外部液体リザーバからの液体の吸引を可能にするように構成できる。外部液体リザーバは様々な液体、例えば、洗剤浄、試薬、リンス等を含むことができる。液体は、分配の前に予め混合できる。外部液体リザーバは、システムにおいて、用いる容積及び液体原料の容積にしたがって拡張できる。これらのリザーバの拡張性は、運転の間のシステムの無人運転の可能性を助ける。
【００７８】
サンプル処理プレートのウェルに分配される液体は、約０．１マイクロリットル（１００ナノリットル）〜約５０００マイクロリットル（５ミリリットル）とすることができる。いくつかの実施形態において、分配される液体は、約０．１マイクロリットル〜約０．２５マイクロリットル、約０．２５マイクロリットル〜約０．５マイクロリットル、約０．５マイクロリットル〜約１マイクロリットル、約１マイクロリットル〜約５マイクロリットル、約５マイクロリットル〜約１０マイクロリットル、約１０マイクロリットル〜約２５マイクロリットル、約２５マイクロリットル〜約５０マイクロリットル、約５０マイクロリットル〜約１００マイクロリットル、約１００マイクロリットル〜約１５０マイクロリットル、約１５０マイクロリットル〜約２５０マイクロリットル、約２５０マイクロリットル〜約５００マイクロリットル、約５００マイクロリットル〜約１０００マイクロリットル、約１０００マイクロリットル〜約２０００マイクロリットル、約２０００マイクロリットル〜約３０００マイクロリットル、約３０００マイクロリットル〜約４０００マイクロリットル、あるいは約４０００マイクロリットル〜約５０００マイクロリットルである。いくつかの実施形態において、分配される液体は約５０００マイクロリットルより多い。
【００７９】
サンプル管に分配される液体は、約５ミリリットル〜約５０ミリリットルとすることができる。いくつかの実施形態において、分配される液体は、約５ミリリットル〜約１０ミリリットル、約１０ミリリットル〜約１５ミリリットル、約１５ミリリットル〜約２０ミリリットル、約２０ミリリットル〜約２５ミリリットル、約２５ミリリットル〜約３０ミリリットル、約３０ミリリットル〜約３５ミリリットル、約３５ミリリットル〜約４０ミリリットル、約４０ミリリットル〜約４５ミリリットル、あるいは約４５ミリリットル〜約５０ｍｌとすることができる。いくつかの実施形態において、分配される液体は、約５ミリリットル未満、あるいは約５０ミリリットルを超える。
【００８０】
液体の吸引
本明細書で説明するモジュール式液体取り扱いシステムのいくつかの実施形態においては、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管から液体を吸引するために吸引モジュールを配置できる。いくつかの実施形態において、液体はサンプル処理プレートの複数のウェル（例えば、全部のウェル、あるいはウェルの行あるいは列といった部分）から同時に吸引されるが、いくつかの実施形態において、液体は、サンプル処理プレートのウェルから順次吸引される。いくつかの実施形態において、液体は管ラックの複数のサンプル管（例えば、全部の管、あるいは管の行もしくは列といった部分）から同時に吸引されるが、いくつかの実施形態において、液体は管ラック内のサンプル管から順次吸引される。いくつかの実施形態において、吸引モジュールは、ウェルあるいはサンプル管から非接触の液体の吸引を実行する。液体吸引器は、１つ以上の吸引ノズルと、廃棄物処理システムに流体的に接続された廃棄物の配管を含むことができる。いくつかの実施形態において、液体吸引モジュールは、液体レベルセンサ、例えば、液体を吸引するステップ、例えば非接触の液体吸引ステップの前に、その間に、あるいはその後に、サンプル処理プレートのサンプルウェルの内部のあるいはサンプル管の内部の液体レベルの測定を可能にするように構成された非接触液体レベルセンサ、を含むこともできる。
【００８１】
いくつかの実施形態において、吸引力は、サンプル処理プレートの１つあるいは複数のウェルの内部にあるいは１つあるいは複数のサンプル管の内部に含まれている液体を、１つ以上の液体吸引ノズルが吸引できるようにする。いくつかの実施形態では、真空、ブロワ、あるいは廃棄物管理システムが吸引力をもたらすことができる。いくつかの実施形態において、吸引力は、環境に対し約−１０ｍｍＨｇ未満、環境に対し約−１５ｍｍＨｇ未満、環境に対し約−２０ｍｍＨｇ未満、あるいは周囲圧力に対し約−３０ｍｍＨｇ未満である。いくつかの実施形態において、液体は、廃棄物管理配管を通って廃棄物管理システムに移動し、そこにおいて処理され、あるいは処分することができる。いくつかの実施形態において、吸引力は、保持されている如何なるサンプルとも接触することなしに、サンプルのメニスカスから液体を引き離すために十分に強いものである。いくつかの実施形態において、流体吸引ノズルは、流体吸引ノズルの先端から複数のサンプルのメニスカスへのほぼ等しい距離を維持するために、装置によって、サンプルウェルあるいは管の内部に降ろされる。
【００８２】
いくつかの実施形態において、例えば標的分子と結合するように磁気を帯びたアフィニティビーズを用いるときに、サンプル処理プレートあるいはサンプル管ラックは、磁気を帯びたベース上に着座できる。磁気を帯びたベースは、磁気を帯びたアフィニティビーズをサンプルウェルあるいは管の底部へと移動させ、それによって、液体吸引ノズルの吸引力を回避する。これは、アフィニティビーズがサンプルウェルあるいは管から意図せずに吸い込まれる可能性を低下させるので、液体吸引ステップの間のサンプルの損失を実質的に防止できる。いくつかの実施形態において、サンプル処理プレートは、ウェルの側面の少なくとも一部と底部との間に空間が有るように構成され、かつプレートはウェルの間の開放領域内に収まる磁石を有したプラットフォームの上方に構成される。磁石は、ウェルから液体を吸引する前に、磁気を帯びたアフィニティビーズを一点に集めて固定するために用いることができる。いくつかの実施形態において、サンプル管ラックはサンプル管の間に空間が有るように有るように構成され、かつラックはサンプル管の間の開放領域内に収まる磁石を有したプラットフォームより上方に構成される。磁石は、管から液体を吸引する前に、磁気を帯びたアフィニティビーズを一点に集めて固定するために用いることができる。
【００８３】
いくつかの実施形態において、吸引モジュールは複数の吸引ノズルを含む。いくつかの実施形態において、液体吸引器は、サンプル処理プレートのサンプルウェルあるいは管ラック内のサンプル管と同数の吸引ノズルを含む。いくつかの実施形態において、液体吸引器は、サンプル処理プレートのサンプルウェルあるいは管ラック内のサンプル管の数より少ない吸引ノズルを含む。いくつかの実施形態において、液体吸引器は、サンプル処理プレートの単一の行もしくは単一の列のウェルあるいは管ラック内のサンプル管と同数の吸引ノズルを含む。いくつかの実施形態において、吸引ノズルはノズルアレイに流体的に接続される。
【００８４】
いくつかの実施形態において、吸引廃棄物配管は、吸引ノズル（例えば、ノズルアレイ）を、例えば吸引ノズルを通って取り除かれた液体廃棄物を廃棄物管理システムに導くための負圧源と、流体的に連結する。いくつかの実施形態において、負圧源は、吸引ノズル、例えばノズルアレイと、吸引廃棄物配管とを通って液体が流れることを可能にする圧力勾配をもたらす。いくつかの実施形態において、負圧源は、吸引ノズルが、サンプルのメニスカスを横切ることなしに、サンプル処理プレートのサンプルウェルから流体を吸い上げることができるように、十分に強い真空をもたらす。
【００８５】
いくつかの実施形態において、吸引ノズルは、予め定められた量の流体が吸引されるまで液体がサンプルから連続的に吸引されるように、サンプルのメニスカスからの距離を維持するように構成される。いくつかの実施形態において、吸引ノズルは、液体が吸引されるに連れてサンプルのメニスカスから適切な距離を維持するために、サンプル処理プレートのサンプルウェルの内部にあるいはサンプル管の内部に降ろされる。
【００８６】
いくつかの実施形態において、吸引マニホールド及び／または吸引ノズルは超音波処理で洗浄される。選択的に、超音波処理槽を吸引ノズルの下方でロボットシステムに取り付けることができ、その１つの実施形態が図１０に描かれている。洗浄プロセスを容易にするために、それらには限定されないが洗剤といった試薬を充填し、超音波処理槽からポンプ送りすることができる。
【００８７】
いくつかの実施形態において、使い捨ての吸引チップが用いられる。使い捨てチップは、吸引動作の間の洗浄の必要性を無くすことができる。これは、例えば核酸増幅といった汚染が問題となり得る用途において、特に有利であり得る。使い捨て吸引チップのためのアダプタは、吸引器マニホールド上に設けることができる。アダプタ１５０の１つの実施例が図１５に示されており、かつ使い捨てチップのためのアダプタとともに構成された吸引器マニホールド１６０の実施例が図１６に示されている。図１７は、サンプル処理プレートのウェルから、例えば廃棄物管理システムへの液体の流体輸送のためにアダプタ１５０上に配置された使い捨て吸引チップ１７０の断面図を示している。図１８は、使い捨て吸引チップのアダプタからの除去のためにプッシュプレート１８０が含まれている実施形態を示している。いくつかの実施形態において、チップは、真空の負荷によりアダプタ上に装着することができ、かつプッシュプレートによりアダプタから取り出すことができる。
【００８８】
いくつかの実施形態においては、図１９に図式的に示されているように、サンプル処理プレート１９０と吸引器チップボックス１９１を並べて配置できる。チップ１７０は吸引マニホールド１６０上のアダプタに装着することができ、かつサンプル処理プレートのウェルからの吸引の後、チップは一体型モジュール式の液体システムのロボットシステムを用いてチップボックスに戻すことができる。そのようなシステムの実施形態の平面図が、図２０に図式的に示されている。
【００８９】
いくつかの実施形態においては、吸引チップ及び／または他のモジュール式装置上に残留している液体（例えば、分配ノズルからの滴下）によるサンプルの汚染を防止するために、滴トレイが含まれる。滴トレイ２１０の一実施形態が図２１に示されている。図２１に描かれている実施形態において、滴トレイ２１０は、「ｙ」方向に移動できるように支持体２１１上に構成されている。いくつかの実施形態において、滴トレイはサンプル処理プレートの上方で「ｙ」方向に移動することができ、したがってサンプルウェルの上方からの汚染からの保護をもたらし、例えばプレートが吸引器の下方で移動するときに滴から保護する。滴トレイは、使い捨てあるいは非使い捨ての吸引チップとともに含まれることができる。滴トレイ２１０の側面図及び支持体２１１が図２２に示されている。
【００９０】
センサ
いくつかの実施形態において、本明細書で説明するモジュール式液体取り扱いシステムは、液体、例えば本明細書で説明するサンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の液体に関する１つ以上のパラメータを検出するための１つ以上のセンサを備える。センサ（複数可）は、例えば、それらには限定されないが、液体レベル及び／または液体温度といったパラメータを検出できる。センサ（複数可）は、液体分配及び／または液体吸引モジュールに組み込むことができ、あるいは液体分配及び／または吸引モジュール（複数可）とは別個のモジュール（複数可）内にあってもよい。ウェルセンサ、例えば超音波ウェルセンサが、液体分配モジュールに一体化されて取り付けられている１つの実施形態が、図１２及び図１３に図式的に示されている。一実施形態において、センサは、液体分配及び／または吸引モジュールに隣接したモジュール内にあってもよく、かつシステムは検出、分配あるいは吸引、及び再度の検知のために構成できる。
【００９１】
いくつかの実施形態において、液体レベルセンサ、例えば非接触の液体レベルセンサといった１つ以上の液体レベルセンサを含む非接触の液体レベルセンサシステムを、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の液体の量を測定するために用いることができる。いくつかの実施形態においては、サンプル処理プレートの複数のウェルのあるいは管ラック内の複数のサンプル管の液体レベルを同時に測定するために、非接触の液体レベルセンサのアレイを用いることができる。
【００９２】
いくつかの実施形態において、液体レベルは、ウェルあるいはサンプル管の内部の液量、センサからのおおよそのメニスカス距離、ウェルあるいはサンプル管の最上部からおおよそのメニスカス距離、またはウェルあるいはサンプル管の底部からのおおよそのメニスカス距離として測定される。いくつかの実施形態において、ウェルまたはサンプル管の内部の液体レベルについての認識は、液体分配モジュールが所望の液体容積を分配し及び／または吸引モジュールが所望の液体容積を吸引することを保証するために、システム監視にとって重要である。これは、ウェルあるいは管のオーバフローの最小化を支援することができ、整合性を保証する。
【００９３】
液体レベルは、例えば、重量、デジタルイメージング、超音波、あるいはレーザレベル送信機を用いるさまざまな方法で測定できる。いくつかの実施形態において、液体レベルは、ソナーあるいは音波、例えば超音波を用いて測定される。一実施形態において、液体レベルセンサは、超音波を発信するように構成されたスピーカと、超音波を受信するように構成されたマイクロホンとを含む。スピーカにより発信された超音波はサンプルのメニスカスから反射し、マイクロホンによって、受信できる。いくつかの実施形態において、信号は増幅器に送信される。サンプルウェル内の液体レベルは、超音波の送信と受信の時間差によって、測定できる。
【００９４】
いくつかの実施形態において、液体レベルセンサは、サンプルウェルあるいは管の直径とほぼ同じ寸法の直径を有する。いくつかの実施形態において、センサは、約２０ｍｍかそれ以下、約１５ｍｍかそれ以下、約９ｍｍかそれ以下、約７ｍｍかそれ以下、約５ｍｍかそれ以下、あるいは約２ｍｍかそれ以下の直径を有する、いくつかの実施形態において、スピーカは、約２０ｋＨｚ以上、約５０ｋＨｚ以上、約１５０ｋＨｚ以上、約３５０ｋＨｚ以上、あるいは約５００ｋＨｚ以上の音波を発信する。いくつかの実施形態において、センサは、約５０マイクロメートルかそれ以下、約３０マイクロメートルかそれ以下、約２０マイクロメートルかそれ以下、約１０マイクロメートルかそれ以下、あるいは約５マイクロメートルかそれ以下の解像度を有する。いくつかの実施形態において、センサは、メニスカスの距離を、約５ｍｍ未満の接離距離で、約１０ｍｍ未満の接離距離で、約２５ｍｍ未満の接離距離で、約５０ｍｍ未満の接離距離で、約１００ｍｍ未満の接離距離で、約１５０ｍｍ未満の接離距離で、あるいは約２５０ｍｍ未満の接離距離で、正確に測定できる。いくつかの実施形態において、液体レベルは、１回の読み取りにつき約３０秒未満、１回の読み取りにつき約１５秒未満、１回の読み取りにつき約１０秒未満、１回の読み取りにつき約５秒未満、１回の読み取りにつき約２秒未満、あるいは１回の読み取りにつき約１秒未満で測定できる。
【００９５】
いくつかの実施形態においては、温度センサ、例えば非接触の温度センサといった１つ以上の温度センサを含む非接触の温度センサシステムを、サンプル処理プレートのウェルの内部のあるいはサンプル管の内部の液体の温度を測定するために用いることができる。いくつかの実施形態においては、サンプル処理プレートの複数のウェルあるいは管ラックの複数のサンプル管の温度を同時に測定するために、非接触の温度センサのアレイを用いることができる。
【００９６】
信号検出
いくつかの実施形態において、本明細書で説明するモジュール式液体取り扱いシステムは、１つ以上の信号を検出するための１つ以上のシステムを含む。いくつかの実施形態においては、それらには限定されないが、光吸光度信号、蛍光信号、あるいは発光信号を含む信号を検出できる。いくつかの実施形態においては、信号処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部の信号が検出される。いくつかの実施形態においては、信号（複数可）を検出する前に、液体のアリコートを、信号処理プレートのウェルからあるいはサンプル管から、他の信号処理プレートに移動できる。
【００９７】
例えば、分析あるいは診断方法においては、サンプル処理プレートのウェルの内部あるいはサンプル管の内部のサンプルに１つ以上の液体を加えることができ、その液体（複数可）は、サンプル中に存在する場合に標的分子あるいは物質に接触したときに信号を生じさせる１つ以上の物質（複数可）あるいは分子（複数可）を含む。例えば、モジュラー式液体取り扱いシステムの液体分配モジュールで分配される液体は、試料中に存在するときに標的分子（複数可）に結合する１つ以上の親和性試薬を含むことができる。親和性試薬（複数可）は、それらには限定されないが、抗体、ペプチド、核酸、特に標的分子あるいは物質に結合する他の小さい分子を含む。親和性試薬は、標的分子あるいは物質に結合したときに検出可能な信号を生じさせることができ、または、標的に結合する親和性試薬と結合したときにあるいは相互作用するときに信号を生じさせる、あるいはサンプルの他の成分から分離したときの標的に結合しあるいは相互作用するときに信号を生じさせる二次試薬を加えることができる。例えば、サンプルの他の成分から分離し得る１つ以上の親和性試薬をビーズ、例えば磁気を帯びたビーズに添加できる。いくつかの実施形態において、親和性試薬（複数可）に結合した場合、標的分子に接触したときに信号を生じさせる分子あるいは物質を含む更なる液体試薬を分配できる。
【００９８】
信号検出のために用い得る試薬の非限定的な実施例には、容積測定のためのＲＯＸ（カルボキシ−Ｘ−ローダミン）と、ＤＮＡ定量化のためのｐｉｃｏ  ｇｒｅｅｎあるいは広範囲の染料が含まれる。
【００９９】
視覚システム
いくつかの実施形態において、本明細書で説明するモジュール式液体取り扱いシステムは、１つ以上の視覚システム、例えばカメラ及びコンピュータを含む。一実施形態において、視覚システムは、管の側面、管の底部、プレートの側面、及び／もしくはプレートの底部の１次元ならびに／または２次元のバーコードを読み込んでデコードすることができる。存在するバーコードに基づき、液体取り扱いシステムによって、異なるアクションを実行できる。
【０１００】
サンプルの移載
いくつかの実施形態において、本明細書で説明する一体型モジュール式液体取り扱いシステムは、複数のサンプルコンテナからサンプル処理プレートの複数のウェルあるいは管ラック内の複数のサンプル管に、複数の液体サンプルを移載できるサンプル移載モジュールを含む。移載されたサンプルは、例えば、システムの他のモジュールの、それらには限定されないが、液体（複数可）の分配、液体（複数可）の吸引、プレートのウェルの内部の液体の１つ以上のパラメータの検知、及び／またはプレートのウェルの内部の信号の検出を含む１つ以上の動作により、処理を続けることができる。いくつかの実施形態において、サンプル移載モジュールは、サンプル容器からプレートのウェルにサンプルを移載するためのピペット機構、例えば１つ以上のシリンジをベースとするピペット（及び／または他の液体）移載装置、ぜん動ポンプ、渦巻ポンプ、マイクロ環状ポンプ等）を含む。いくつかの実施形態において、サンプル容器はバーコードが付加され、あるいは他の場合には独自に識別され、かつサンプル識別情報は液体取り扱いシステムからの出力に統合化される。いくつかの実施形態において、モジュール式液体取り扱いシステムのポンピングシステムは、ピペット機構によって、サンプル処理プレートのウェルあるいはサンプル管の内部に、予め定められた量の液体サンプルを移載するように構成される。
【０１０１】
予め定められた量のサンプルは、サンプル容器からピペットに吸引できる。いくつかの実施形態においては、複数のサンプルが複数のピペットに同時に吸引される。いくつかの実施形態において、サンプルをピペットに吸引する前にサンプルが混合される。例えば、血液サンプルは、沈澱のために混合する必要があり得る。サンプルは、ピペットを用いて、サンプルの一部を、例えばピペットを用いて繰り返し吸引しかつ吐出することにより、混合できる。いくつかの実施形態において、サンプル容器は、オービタルシェーカあるいは他の非接触の混合装置を用いて混合される。
【０１０２】
サンプル処理プレートのウェルへ移載される吸引サンプルは、約０．１マイクロリットル（１００ナノリットル）〜約５０００マイクロリットル（５ミリリットル）とすることができる。いくつかの実施形態において、吸引されるサンプルは、約０．１マイクロリットル〜約０．２５マイクロリットル、約０．２５マイクロリットル〜約０．５マイクロリットル、約０．５マイクロリットル〜約１マイクロリットル、約１マイクロリットル〜約５マイクロリットル、約５マイクロリットル〜約１０マイクロリットル、約１０マイクロリットル〜約２５マイクロリットル、約２５マイクロリットル〜約５０マイクロリットル、約５０マイクロリットル〜約１００マイクロリットル、約１００マイクロリットル〜約１５０マイクロリットル、約１５０マイクロリットル〜約２５０マイクロリットル、約２５０マイクロリットル〜約５００マイクロリットル、約５００マイクロリットル〜約１０００マイクロリットル、約１０００マイクロリットル〜約２０００マイクロリットル、約２０００マイクロリットル〜約３０００マイクロリットル、約３０００マイクロリットル〜約４０００マイクロリットル、または約４０００マイクロリットル〜約５０００マイクロリットルである。いくつかの実施形態において、吸引されるサンプルは、約５０００マイクロリットルより多い。
【０１０３】
サンプル処理プレートのウェルの内部にあるいはサンプル管の内部にサンプルを移載した後に、ピペットは、例えばピペットに脱イオン水あるいは他の洗剤を吸引し、次いで、廃棄物配管により廃棄物管理システムに流体的に連結することができ、廃棄物を処理しかつ処分できる廃棄物容器に、洗浄溶液を分配することにより、洗浄できる。
【０１０４】
例示的な実施形態
以下の例示的な実施形態は、本発明を、限定することなく、図解することを目的としている。
【０１０５】
図１は、本明細書で説明する一体型モジュール式液体取り扱いシステム１の実施形態を示している。この液体取り扱いシステムは、その角部にあるブラケット３でサンプル処理プレートを支持するように構成されたプラットフォーム２と、本明細書で説明する少なくとも１つのモジュール式装置５を取り付けるための支持体４と、を含んでいる。図１に描かれているモジュール式装置は、プレートのウェルから液体を吸引するための吸引チップ６を含んでいる。プラットフォームは、実質的に水平なｘ及び／またはｙ方向にスライドするように構成された平坦な表面の構台７上に取り付けられている。支持体４は、実質的に垂直なｚ向にモジュール式装置をスライドさせるトラック８に取り付けられている。選択的に、プラットフォームは、例えばサンプル処理プレートのウェルの中のビーズといった磁性体を磁気的に引き寄せるための磁石９を含む。選択的な廃棄物処理用の槽１０も描かれている。
【０１０６】
図２は、チップ傾動ステージ２０に支持されたプラットフォーム２の実施形態を示している。
【０１０７】
図３及び図４は、連続的に構成されたモジュール式装置を有した一体型モジュール式液体取り扱いシステムの実施形態を示している。図３に示すように、吸引器モジュール３０が支持体４に取り付けられており、かつコンパクトな分配チップ３２を有する液体分配モジュール３１が、選択的にオフセットしたブラケット３３により、吸引器モジュールに取り付けられている。分配チップエクステンダ４０を有した、関連する実施形態が、図４に示されている。いくつかの実施形態において、分配チップエクステンダは、オフセットされたブラケット３３の必要性を低減しあるいは除去し得るとともに、より良好な流体性能に帰着し得る。
【０１０８】
図５は、非接触の液体レベルセンサの一実施形態を描いている。センサ５０は、超音波を発信するように構成されたスピーカ５１と、超音波を受信するように構成されたマイクロホン５２を含んでいる。スピーカ５１により発信された超音波５１は、試料のメニスカス５３で反射し、マイクロホン５２で受信できる。いくつかの実施形態において、信号が増幅器に伝達される。試料ウェルの液体レベルは、超音波の発信と受信の間の時間の差によって、測定できる。
【０１０９】
複数のモジュール式液体取り扱いシステムの複数の機能を制御する制御システムの一実施形態が、図６に示されている。プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）６０は、（例えば、有線で、無線で、あるいはインターネットといった遠隔システムにより）制御ユニット６１に接続することができ、それは第１のモジュール式液体取り扱いシステム６２の液体ポンピング６３及び他の機能を制御する。制御ユニット６１は、次に、（例えば、有線、無線、あるいはインターネットといった遠隔システムにより）制御ユニット６４に接続することができ、それは第２のモジュール式液体取り扱いシステム６５の液体ポンピング６６及び他の機能を制御する。追加のモジュール式液体取り扱いシステムを同様の方法で直列に接続できる。制御ユニット６１及び６４、ポンピング機能６３及び６６は、ローカルな電源６７及び６８により電力が供給される。図６に描かれている実施形態において、ＢｅｃｋｈｏｆｆはＰＬＣ（リアルタイムコンピュータ）であり、「ｓｌｉｃｅｓ」は、これらに限定されるものではないがセンサ、モータ、スイッチといった装置を、コンピュータで制御するために、コンピュータへの接続を可能にするボードである。この実施形態においては、１つの液体取り扱いシステムに付き１つの制御システム（コンピュータ）ではなく、単一のコントローラ（コンピュータ）が、複数のモジュール式液体取り扱いシステムと、その内部に含まれている複数のモジュール式装置とを制御できる。
【０１１０】
図７は、内部に液体リザーバ７４を有した液体分配モジュール７０の実施形態を描いている。この実施形態においては、内部チャンバを仕上げるとともにデッド空間を減少させるためにプラグ７３が含まれている。プラグは、適所に接合できる。分配ノズル７２は、装置に挿入して接合できる。７１は、入口部品の取り付けけの特徴を描いている。
【０１１１】
図８は、２つの入口を有した液体分配モジュールの実施形態を描いており、一方の入口は試薬のためのものであり、他方の入口は分配ノズルからの塩類あるいは他の望ましくない物質を洗浄するために液体を追加するためのものである。第１の入口８０はメインの試薬ラインであり、第２の入口８１は洗浄ラインである。（更に上流にではなく）分配マニホールド自体に取り付けられた第２の入口を有することにより、洗浄される試薬の量は最小となる。オプションの弁８３は、第１の入口、第２の入口あるいは両方に配置できる。弁は、受動的なもの（例えば、チェックバルブ）か、能動的なもの（例えば、電磁弁）とすることができる。弁（複数可）は、分配マニホールドの本体内部における、２つの液体（試薬と洗浄液）の受動的な混合を防止する。弁（複数可）は、金属あるいは生体適合性のプラスチック（例えば、ＰＥＥＫ）から製造できる。
【０１１２】
図９は、液体分配モジュールの実施形態を描いており、受動的あるいは能動的な弁９０は分配マニホールドの入口９１とは反対側の端部に配置されている。分配動作の間、弁は閉じられて（弁を通る流体の動きはなく）、唯一の出口ポートが分配ノズルであり、サンプルウェルに狙いが定められている。弁が開かれて流体の動きを可能にすると、弁経路は流体の流れのための低い抵抗の通路を露出させ、試薬はより容易に内側の液体リザーバを満たすことができる。この機構の重要な機能の１つは、分配の実施に悪影響を与え得る、内側リザーバ内のエアポケットのより完全な除去を可能にすることである。いくつかの実施形態において、排出口９２は、分配ノズルと同じ方向を指すことができる。いくつかの変形例においては、排出口にパイプ接続が存在し得て、試薬を廃棄物チャンバに転送し、あるいは試薬供給源のリザーバに戻す（すなわち、試薬の回収）。これは、特に高価であるか入手可能性が低い試薬にとって望ましい。いくつかの変形例において、排出弁システムに加えて、洗浄弁システムを含めることができる。
【０１１３】
図１０は、オプションの洗浄槽（例えば、音波処理槽）１００を有した一体型モジュール式液体取り扱いシステムを描いており、その実施形態は図１１に更に詳細に示されている。いくつかの実施形態において、超音波モータは槽に接している。サンプルに接触するモジュール、例えば吸引モジュール式装置は、連続する適切な機能を確実にするために除染する必要があり得る。例えば吸引チップといった、洗浄すべきモジュール式装置部品を、洗浄のための洗浄槽の本体内部に駆動するために、垂直トラックを用いることができる。洗浄槽は、ポート１１０を介して洗浄溶液（例えば、洗剤）で満たすことができる。いくつかの実施形態において、洗浄槽には充填ポート１１０を介して洗剤、例えばＴｅｒｇａｚｙｍｅ（商標）が充填され、洗浄する装置部品が洗剤浴槽に浸漬される。吸引チップの場合、洗剤をチップに吸引することができる。他の実施形態において、洗浄する装置部品、例えば吸引チップを洗剤浴槽において、洗浄するときに、槽本体は超音波モータ、例えば超音波プロセスで攪拌される。このことは、モジュール式装置の物理的な部品の汚染物質、例えば吸引チップ内で凝固した血液を取り除くことができる。超音波で洗浄する槽は、ロボットシステム、例えば平面構台あるいは垂直トラックに有害な振動を生じさせ得るので、ロボットフレームの残りに部分に超音波槽を取り付けるために減衰機構（例えば、ゴムグロメットといったグロメット）を用いることができる。いくつかの実施形態においては、洗浄槽が例えば洗剤であふれるかどうかを検出して、装置の不慮の浸水を防止するために、一体化された液体レベルセンサが含まれる。
【０１１４】
図１４Ａ〜図１４Ｄは、直列に接続されるとともに、各々がプレートのウェルの列（例えば、９６−ウェルプレートのうち１２ウェル）に液体を分配するように構成された、「積層可能な」液体分配モジュールの実施形態を示している。８台のモジュールを一体に積層する場合、結果として得られる分配モジュールは、９６ウェルのプレートの全体に液体を分配するように構成できる。この概念は、プレートの列のフォーマット（例えば、最大で８ウェルの１２列）、あるいは異なる数のウェルを有するプレート（例えば、３８４−ウェルプレート）に分配するために適合させることができる。モジュールは、１２ノズルを８列積層することによりプレートの全体に分配すべく、積層できる。代わりに、マニホールドは、９６−ウェルプレートの列（８ノズル）に対応するように組み立てることができ、あるいは他のプレートフォーマット（例えば、３８４ウェル）のために構成できる。「積層」した液体分配モジュールは、プレートの行あるいは列に、同じあるいは異なる液体を分配できる（例えば、同じあるいは異なる液体（複数可）を収容している外部液体リザーバ（複数可）に接続できる）。
【０１１５】
前述の発明は、理解の明快さのための図解及び実例として詳細に説明してきたが、添付の請求の範囲によって正確に概説される本発明の精神及び範囲から逸脱することなくいくつかの変更及び修正を実施できることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、この明細書は、本発明の範囲を制限するものと解釈されてはならない。
【０１１６】
本明細書に引用される全ての刊行物、特許及び特許出願は、あたかも個々の刊行物、特許あるいは特許出願が参照によって援用されるべく具体的にかつ個別的に表現されているかのように、あらゆる目的のためにかつ同じ範囲でその全体が本明細書に援用される。
【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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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