(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リザーバから基板上のテストサイトへと流体を移送するための流体移送装置であって、
液体吸引ユニットと、
液体送出ユニットと、
吸引状態と分注状態とに切り換え可能な一つのバルブアセンブリと、
移送すべき流体を保持するように構成された流体吸引通路であって、前記液体吸引ユニットと流体をやり取りする第１の吸引ポートと第２の吸引ポートとを有した流体吸引通路が設けられており、さらに、前記移送すべき流体を保持するように構成された流体分注通路であって、前記液体送出ユニットと流体をやり取りする第１の分注ポートと第２の分注ポートとを有した流体分注通路が設けられている流路構造と、
分注オリフィスを規定する液体連絡構造であって、前記液体連絡構造と前記流路構造は前記移送すべき流体を保持するように構成された試料パスを規定し、前記試料パスは前記分注オリフィスから前記流路構造の少なくとも一部を通って伸びる、液体連絡構造と、を備え、
前記バルブアセンブリと前記流路構造とは、
前記吸引状態において、前記第２の吸引ポートと前記試料パスとが流体のやり取り可能に結合されて、前記リザーバから液体試料を前記試料パスの少なくとも一部へと直接、前記分注オリフィスを介して選択的に吸引可能とされるとともに、前記第２の分注ポートと前記試料パスとが流体のやり取り不可能に分断されて、前記液体送出ユニットとの流体のやり取りが阻止され、
前記分注状態において、前記第２の分注ポートと前記試料パスとが流体のやり取り可能に結合されて、少なくとも１液滴の前記液体試料を直接、前記分注オリフィスから前記テストサイトへ選択的に分注可能とされるとともに、前記第２の吸引ポートと前記試料パスとが流体のやり取り不可能に分断されて、前記液体吸引ユニットとの流体のやり取りが阻止される、
ように協働する、流体移送装置。
【請求項２】
請求項１記載の流体移送装置であって、
前記液体連絡構造は、前記液体試料を吸引し前記液滴を分注するように構成され先端に前記分注オリフィスを備えるノズル部材を備える、流体移送装置。
【請求項３】
請求項１記載の流体移送装置であって、
前記流路構造の少なくとも一部は、前記試料パスの主要通路を含む、流体移送装置。
【請求項４】
請求項３記載の流体移送装置であって、
前記流路構造は、前記第２の吸引ポートと前記第２の分注ポートとを有する固定面を含み、
前記バルブアセンブリは、固定面との接合部において該固定面に滑り接触する接触面が形成された弁体を備え、
該接触面をシールを保ちつつ滑らせることによって、
前記第２の吸引ポートと前記試料パスとが流体のやり取り可能に結合された前記吸引状態と、
前記第２の分注ポートと前記試料パスとが流体のやり取り可能に結合された前記分注状態と
を切り換え可能な流体移送装置。
【請求項５】
請求項４記載の流体移送装置であって、
前記弁体の前記接触面には、
前記吸引状態の時には、流体をやり取り可能に前記第２の吸引ポートと前記試料パスとを結合させる吸引溝と、
前記分注状態の時に、流体をやり取り可能に前記第２の分注ポートと前記試料パスとを結合させる分注溝と
が設けられている流体移送装置。
【請求項６】
請求項５記載の流体移送装置であって、
前記弁体は、前記接触面と前記吸引溝と前記分注溝とを前記固定面に対して回転させて、前記吸引状態と前記分注状態とを切り換えるために、前記固定面との接合部にほぼ垂直な回転軸を中心にして回転可能に搭載されている流体移送装置。
【請求項７】
請求項６記載の流体移送装置であって、
前記分注溝および前記吸引溝は、前記回転軸付近から放射状の方向に広がる流体移送装置。
【請求項８】
請求項４記載の流体移送装置であって、
前記主要通路は、
前記固定面に開口する上部連絡ポートとしての一端と、
前記液滴を分注する分注オリフィスを有するノズル部材に対して流体のやり取り可能に設けられた他端とを有し、
前記流路構造は、
前記液体試料を分注するために、前記上部連絡ポートと前記第２の分注ポートとを流体のやり取り可能に接続することができ、
前記上部連絡ポートと前記第２の分注ポートとを流体のやり取り不可能に分断することができ、
前記流路構造は、さらにソース通路を備え、
前記ソース通路は、
前記固定面に開口する上部連絡開口部としての一端と、
前記リザーバと流体をやり取りする他端とを有し、
前記流路構造は、
前記液体試料を吸引するために、前記上部連絡開口部と前記第２の吸引ポートとを流体のやり取り可能に接続することができ、
前記上部連絡開口部と前記第２の吸引ポートとを流体のやり取り不可能に分断することができる、流体移送装置。
【請求項９】
請求項８記載の流体移送装置であって、
前記弁体の前記接触面には、前記試料パスの少なくとも一部分を形成する試料溝が設けられており、
前記試料溝は、
前記吸引状態の時は、前記流体吸引通路の前記第２の吸引ポートと前記ソース通路の前記上部連絡開口部とを流体のやり取り可能に結合し、そして
前記分注状態の時は、前記流体分注通路の前記第２の分注ポートと前記主要通路の前記上部連絡ポートとを流体をやり取り可能に結合させる、流体移送装置。
【請求項１０】
請求項９記載の流体移送装置であって、
前記流路構造は、前記固定面に開口する上部洗浄ポートと、洗浄ソースと流体をやり取りする他端とを有した洗浄通路を備え、
前記弁体の前記接触面は、前記吸引状態の時は前記ノズル部材を洗い流すために、前記洗浄通路の前記上部洗浄ポートと前記主要通路の前記上部連絡ポートとを流体のやり取り可能に結合し、また前記分注状態の時は該上部洗浄ポートと前記ソース通路の前記上部連絡開口部とを流体のやり取り可能に結合させる洗浄溝を備える流体移送装置。
【請求項１１】
請求項４記載の流体移送装置であって、
前記流路構造は、前記流体吸引通路および前記流体分注通路のうち少なくとも１つを協同で規定するように固定して搭載される少なくとも２つのプレート部材を備える流体移送装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の流体移送装置であって、
前記少なくとも２つのプレート部材は、第１の接合部表面を有した第１のプレート部材と、第１の接合部において両部材間に固定される相対する第２の接合部を有した第２のプレート部材とを備え、
前記第１の接合部表面は、前記第２のプレート部材の前記第２の接合部表面と組み合わされて、前記流体吸引通路または前記流体分注通路のうち少なくとも１つを形成する第１のグルーブ溝を規定している流体移送装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の流体移送装置であって、
前記第１のプレート部材の前記固定面は、前記第１の接合部表面と反対方向を向いており、前記固定面は、前記接触面との接合部において該接触面に回転滑り接触するように構成されている流体移送装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の流体移送装置であって、
前記固定面および前記接触面はほぼ平面状である流体移送装置。
【請求項１５】
請求項１記載の流体移送装置であって、
前記液体送出ユニットはドロップオンデマンド型のインクジェット印刷用制御弁を含む流体移送装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の流体移送装置であって、さらに、
コンピュータで選択可能な液圧を前記インクジェット印刷用制御弁に供給することにより、分注量の範囲を効果的に変更可能なデジタル制御の液圧システムを備える流体移送装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の流体移送装置であって、
前記インクジェット印刷用制御弁は、分注精度を向上させるために、パルス幅とは独立に各々の電圧が調整可能である流体移送装置。
【請求項１８】
請求項１５記載の流体移送装置であって、
前記インクジェット印刷用制御弁は、熱的な現象を利用して流体を吐出するインクジェット弁、電磁的な現象を利用したインクジェット弁、圧電的な現象を利用したインクジェット弁、および空気圧を利用したパイロット弁のうちのいずれかである流体移送装置。
【請求項１９】
請求項１記載の流体移送装置であって、
前記液体吸引ユニットはシリンジ型の計量器を含む流体移送装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の流体移送装置であって、
前記シリンジ型の計量器は、１つのシリンジ型計量器を複数の流体パスに接続する選択弁を含む流体移送装置。
【請求項２１】
請求項１記載の流体移送装置であって、
前記液体吸引ユニットは、膜ポンプ型の計量器を含む流体移送装置。
【請求項２２】
請求項１記載の流体移送装置であって、
前記液体吸引ユニットは、ぜん動ポンプ型の計量器を含む流体移送装置。
【請求項２３】
請求項１記載の流体移送装置であって、
前記液体吸引ユニットは、複数の吸引器を含み、
前記液体送出ユニットは、複数の流体リザーバから基板表面上の複数のテストサイトへと流体を移送するために複数の分注器を含み、
前記液体連絡構造は、複数の分注オリフィスを規定し、
前記液体連絡構造と前記流路構造は、前記移送すべき流体を保持するように構成された複数の試料パスを規定し、
前記複数の試料パスは対応する分注オリフィスからそれぞれ前記流路構造の少なくとも一部を通って伸び、
前記流路構造は、移送すべき流体を保持するように構成された複数の流体吸引通路であって、対応する吸引器と流体をやり取りする第１の吸引ポートと、前記バルブアセンブリと選択的に流体をやり取りする第２の吸引ポートと、をそれぞれ備えた複数の流体吸引通路を備えることによって、前記バルブアセンブリが前記吸引状態の時には、前記対応する試料液体のリザーバから各分注オリフィスを介して各液体試料を各試料パスへと選択的に吸引可能とし、
前記流路構造は、さらに、前記移送すべき流体を保持するように構成された流体分注通路であって、前記対応する分注器と流体をやり取りする第１の分注ポートと、前記バルブアセンブリと選択的に流体をやり取りする第２の分注ポートと、をそれぞれ備えた複数の流体分注通路を規定することによって、前記バルブアセンブリが前記分注状態の時には、前記各分注オリフィスから直接、少なくとも１液滴の対応する前記液体試料を選択的に分注可能とし、
前記吸引状態の時は、前記各試料パスは前記分注器と流体をやり取りせず、
前記分注状態の時は、前記各試料パスは前記吸引器と流体をやり取りしない流体移送装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の流体移送装置であって、
前記流路構造は、前記複数の第２の吸引ポートと、前記複数の第２の分注ポートと、を有する固定面を含み、
前記バルブアセンブリは、ステータ接触接合部において前記固定面に滑り接触する接触面を有する弁体を備えることによって、
流体をやり取り可能なように、前記各第２の吸引ポートを前記対応する試料パスに結合する前記吸引状態と、
流体をやり取り可能なように、前記各第２の分注ポートを前記対応する試料パスに結合する前記分注状態と
の間で封入接点を滑らせる流体移送装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の流体移送装置であって、
前記弁体の前記接触面は、
前記吸引状態の時に、流体をやり取り可能なように前記対応する第２の吸引ポートを前記対応する試料パスに結合する複数の吸引溝と、
前記分注状態の時に、流体をやり取り可能なように前記対応する第２の分注ポートを前記対応する試料パスに結合する複数の分注溝と
を備える流体移送装置。
【請求項２６】
請求項２５記載の流体移送装置であって、
前記流路構造は、複数の主要通路を備え、各通路は、対応する試料パスの少なくとも一部分を規定し、前記固定面において終結する上部連絡ポートを有することによって、
前記吸引状態時には、各吸引溝が、各主要通路を各吸引器に流体をやり取り可能なように結合し、そして
前記分注状態時には、各分注溝が、前記各主要通路を各分注ソース（＊）に流体をやり取り可能なように結合させるようにする流体移送装置。
【請求項２７】
請求項２６記載の流体移送装置であって、
前記流路構造は、第１の接合部表面を有した第１のプレート部材と、第１の接合部において両部材間に固定される相対する第２の接合部表面を有した第２のプレート部材と、を備え、前記第１の接合部表面は、前記第２のプレート部材の前記第２のインターフェース表面と協同で、前記複数の流体吸引通路および前記複数の流体分注通路のうち少なくとも１つを規定する複数の第１のグルーブ溝を規定している流体移送装置。
【請求項２８】
請求項２６記載の流体移送装置であって、
前記流路構造は、ガラス、合成物、またはステンレス鋼の１つからなる流体移送装置。
【請求項２９】
請求項２４記載の流体移送装置であって、
前記流路構造は、
前記固定面で終結する上部連絡ポートと、前記液滴を分注するように構成された分注オリフィスを有した各ノズル部材と流体をやり取りするもう一端と、をそれぞれが有した複数の主要通路と、
前記固定面で終結する上部連絡開口部と、前記リザーバと流体をやり取りするもう一端と、をそれぞれが有する複数のソース通路と
を備える流体移送装置。
【請求項３０】
請求項２９記載の流体移送装置であって、
前記弁体の前記接触面は、前記対応する試料パスの少なくとも一部分をそれぞれが形成する複数の試料溝を備え、
該各試料溝は、
前記吸引状態の時は、前記流体吸引通路の前記対応する第２の吸引ポートを前記ソース通路の前記対応する上部連絡開口部に、流体をやり取り可能なように結合させ、
前記分注状態の時は、前記流体分注通路の前記対応する第２の分注ポートを、前記主要通路の前記対応する上部連絡ポートに、流体をやり取り可能なように結合させる、流体移送装置。
【請求項３１】
請求項３０記載の流体移送装置であって、
前記流路構造は、前記固定面で終結する上部洗浄ポートと、洗浄ソースと液体をやり取りする他端と、を有した洗浄通路を備え、
前記弁体の前記接触面は洗浄溝を備え、
前記洗浄溝は、
前記吸引状態の時は、前記ノズル部材を洗い流すために、前記洗浄通路の前記上部洗浄ポートを、前記主要通路の前記各上部連絡ポートに、流体をやり取り可能なように結合し、
前記分注状態の時は、前記上部洗浄ポートを、前記ソース通路の前記各上部連絡開口部に、流体をやり取り可能なように結合する、流体移送装置。
【請求項３２】
請求項２５記載の流体移送装置であって、
前記複数の吸引溝および前記複数の分注溝は、前記弁体の回転軸に向かって、放射状に配されている、流体移送装置。
【請求項３３】
流体リザーバからターゲット基板上のテストサイトへと液体試料を移送するための方法であって、
移送すべき流体を保持するように構成された流体吸引通路であって、流体としての液体を吸引する吸引器と流体をやり取りする第１の吸引ポートと、一つのバルブアセンブリと流体をやり取りする第２の吸引ポートと、を備える流体吸引通路を規定し、さらに、前記移送すべき流体を保持するように構成された流体分注通路であって、流体としての液体を送出する分注器と流体をやり取りする第１の分注ポートと、前記バルブアセンブリと流体をやり取りする第２の分注ポートと、を備える流体分注通路を規定する流路構造を準備する工程と、
分注オリフィスを規定する液体連絡構造であって、前記液体連絡構造と前記流路構造は移送すべき流体を保持する試料パスを規定し、前記試料パスは前記分注オリフィスから前記流路構造の少なくとも一部を通って伸びる、液体連絡構造を準備する工程と、
前記バルブアセンブリを吸引状態に配置し、流体をやり取り可能なように前記吸引器を前記試料パスに結合し、流体をやり取り不可能なように前記分注器を前記試料パスから分断することによって前記分注器との流体のやりとりが妨げられる工程と、
前記吸引器を作動させ、試料リザーバから液体試料を前記試料パスへと前記分注オリフィスを介して吸引する工程と、
前記バルブアセンブリを分注状態に配置し、流体をやり取り可能なように前記分注器を前記試料パスに結合し、流体をやり取り不可能なように前記吸引器を前記試料パスから分断することによって前記吸引器との流体のやりとりが妨げられる工程と、
前記分注器を作動させ、少なくとも１液滴の前記液体試料を前記分注オリフィスから前記テストサイトに直接、分注する工程と、
を備える方法。
【請求項３４】
請求項３３記載の方法であって、
前記流路構造は、前記流路構造の固定面で終結する上部連絡ポートを有した主要通路を備え、
前記固定面はさらに、前記第２の吸引ポートと前記第２の分注ポートとを含む方法。
【請求項３５】
請求項３４記載の方法であって、
前記バルブアセンブリを前記吸引状態または前記分注状態に配置する工程は、前記バルブアセンブリの接触面をステータ接触接合部において前記流路構造の前記固定面に滑り係合させ、流体をやり取り可能なように前記吸引器を前記試料パスに結合させる、または流体をやり取り可能なように前記分注器を前記試料パスに結合させることを含む方法。
【請求項３６】
請求項３５記載の方法であって、
前記滑り係合の工程は、吸引溝および分注溝を、前記バルブアセンブリの前記接触面内において、該アセンブリの回転軸を中心に前記固定面に対して回転させることによって、
前記吸引状態の時は、流体をやり取り可能なように、前記吸引溝を通して前記上部連絡ポートを前記第２の吸引ポートに結合し、
前記分注状態の時は、流体をやり取り可能なように、前記分注溝を通して前記上部連絡ポートを前記第２の分注ポートに結合することを含む方法。
【請求項３７】
リザーバから基板上のテストサイトへと流体を移送するための流体移送装置であって、
液体吸引ユニットと、
液体送出ユニットと、
前記液体吸引ユニットと流体をやり取りする第１の吸引ポートと第２の吸引ポートとを有した流体吸引通路が設けられており、さらに、前記液体送出ユニットと流体をやり取りする第１の分注ポートと第２の分注ポートとを有した流体分注通路が設けられている流路構造であって、前記流体吸引通路および前記流体分注通路のうち少なくとも１つを協同で規定するように固定して搭載される少なくとも２つのプレート部材を備える流路構造と、
分注オリフィスを規定する液体連絡構造であって、前記液体連絡構造と前記流路構造は試料パスを規定し、前記試料パスは前記分注オリフィスから前記流路構造の少なくとも一部を通って伸びる、液体連絡構造と、
液体のやり取り可能に前記流路構造に結合され、吸引状態と分注状態とに切り換え可能なバルブアセンブリと
を備え、
前記吸引状態は、前記第２の吸引ポートと前記試料パスとが流体のやり取り可能に結合されて、前記リザーバから液体試料を前記試料パスへと前記分注オリフィスを介して選択的に吸引可能とされるとともに、前記第２の分注ポートと前記試料パスとが流体のやり取り不可能に分断されて、前記液体送出ユニットとの流体のやり取りが阻止されている状態であり、
前記分注状態は、前記第２の分注ポートと前記試料パスとが流体のやり取り可能に結合されて、少なくとも１液滴の前記液体試料を前記試料パスから前記分注オリフィスを介して選択的に分注可能とされるとともに、前記第２の吸引ポートと前記試料パスとが流体のやり取り不可能に分断されて、前記液体吸引ユニットとの流体のやり取りが阻止されている状態となっている流体移送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目的とする基板に、ソース源またはリザーバ源から試料、試薬、または溶剤を分注して配列するために用いられる製品、装置、システム、および方法に関し、特に、大規模で化学的または生化学的なスクリーニング分析を行ったり、合成したり、配列したり、プレート上に点在させたりする際に、流体を吸引したり、分注したり、切り換えるために用いられるハイブリッドバルブシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
生命科学の進歩、特に遺伝子工学やプロテオミクス(proteomics)が進歩したことによって、生物工学や薬品産業の分野において、反応を調べたり分析が必要な潜在的な数値は大幅に増加した。典型的なある製薬会社の化合物ライブラリを、ターゲットとする受容体に対してスクリーニングするためには、およそ３０００万回のテストが必要となる。典型的なテスト回数は、ヒトゲノムのシークエンシングから情報が収集されるにつれて大幅に増加する。処理能力に対するこれらの要求を、経済的な方法で満たすためには、テストの規模を小規模化することが必要となる。
【０００３】
技術の進歩によって、各種分析のためにマイクロスケールの化学／生化学反応を実証および使用することが可能になりつつある。これらの反応を、このような小さな規模で行うことによって、従来のやり方では困難であったほどに経済的に行うことができる。容量を小さくすればコストを大幅に引き下げることができるが、これでは、従来の液体操作デバイスが必要な容量に対応することができない。たんぱく質の質量分析用に高密度のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦプレートを使用することによって実証されるように、スクリーニング用に高密度のプレートを使用して並列方式で処理することにすれば、より大きなメリットを得ることができる。処理速度を決める部分は、対象とする化合物を確実に且つ柔軟に操作することの可能な小容量の液体移送技術である。要求の増加にともなって、マイクロリットル未満の容量の複数の試薬を操作可能な液体操作デバイスの開発が必要となってきた。
【０００４】
液体の試薬を操作する現行のシステムでは、多くの場合に「ピックアンドプレイス」技術が用いられており、通常はマイクロタイタプレートであるソースプレートから試料を取り上げて、ターゲットプレートとして知られる別のリザーバ内に収納する。この技術は、複製プレートに適用されることが多く、ソースプレートからターゲットプレートへと効果的に規模を縮小することができる。通常は、ソースプレートから適量の資料を吸引し、マルチプルターゲットプレート上のターゲットサイトに付着する。このような構成では、さらに規模を縮小するためには、試料の容量を減らすとともに試料間の間隔を狭める必要がある。
【０００５】
「ピックアンドプレイス」技術を用いて分注する他の方法では、ピコリットルの単位で正確な容量を送るために、ドロップオンデマンドのインクジェット技術が適用されている。この技術は、容量に関して正確であるうえ、位置に関する精度も高い。これらのインクジェットシステムでは、所定容量の流体試料を正確な位置に送るために、熱的な作動方法、圧電的な作動方法、または電磁的な作動方式を利用するのが通常であり、こうすることにより、テストサイトのアレイの密度を増大させることができる。
【０００６】
このうち２つの方法、特に熱的あるいは圧電的な作動方式によるインクジェット技術では、マイクロ加工された作動メカニズムおよび分注オリフィスを利用するので、液体を流すためにキャピラリを接触させる必要がなく、その先端から非接触で分注することができる。しかしながら、これらのデバイスには、オリフィスのプラッギング（逆転制動）や、規模の拡大に関する問題が存在している。この印刷技術は、低容量で正確に液体を送出することができるが、化学試薬を分注するための初期のシステムでは、従来の切り換え技術に起因して速度および効率の点で問題があった。一般に、チャネルごとにシリンジ駆動が利用され、システムが１つの縮尺に限定されるので、必要な処理能力を提供することができない。現行のシステムでは、大縮尺の測量タスクと後続の微量な分注タスクとの間で複数のチャネルを素早く切り換えられないので、上述した非接触型の印刷技術によって提供されるメリットや高速度の特性を活かすことができない。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、吸引器および分注器をともに使用し、リザーバから基板表面上のテストサイトへと流体を移送するための、ハイブリッドバルブ装置を提供する。ハイブリッドバルブは、吸引状態と分注状態とを切り換え可能なバルブアセンブリと、該バルブアセンブリに結合された流路構造とを備える。流路構造は、吸引器との間で流体をやり取りする第１の吸引ポートを有した流体吸引通路を備える。吸引通路のもう一端には、バルブアセンブリとの間で流体を選択的にやり取りして、所定量の液体試料をリザーバから個々の試料パスへと選択的に吸引する第２の吸引ポートが設けられる。流路構造は、さらに、分注器との間で流体をやり取りする第１の分注ポートと、バルブアセンブリとの間で流体を選択的にやり取りする第２の分注ポートと、を有した流体分注通路を備える。バルブアセンブリが分注状態にある場合の試料パスは、少なくとも１滴の液体試料を分注するために、流体をやり取り可能なように分注器に結合されているが、他方の吸引器との間は、流体をやり取りできない状態になっている。反対に、吸引状態にある場合の試料パスは、吸引器と流体をやり取りでき、分注器とは流体をやり取りできない状態になっている。
【０００８】
ある実施形態において、ハイブリッドバルブは、複数の流体リザーバから基板表面上の複数のテストサイトへと流体を移送するために、複数の吸引器と複数の分注器とを備える。流路構造は、複数の独立した流体吸引通路からなっており、各通路は、複数の吸引器のうち対応する１つとの間で流体をやり取りする第１の吸引ポートと、流路構造の固定面で終結し、バルブアセンブリとの間で流体を選択的にやり取りするための第２の吸引ポートとを備える。したがって、バルブアセンブリが吸引状態にある場合は、各吸引器を作動させ、リザーバから対応する各液体試料を個々の試料パスへと選択的に吸引することができる。流路構造は、さらに、複数の流体分注通路からなっており、各通路は、複数の吸引器のうち対応する１つとの間で流体をやり取りする第１の分注ポートと、固定面で終結する第２の分注ポートとを備える。バルブアセンブリが分注状態にある場合は、各分注器を動作させ、対応する試料パスから少なくとも１滴の対応する液体試料を選択的に分注することができる。
【０００９】
したがって、バルブアセンブリが吸引状態または分注状態のいずれかにある場合に、吸引器と分注器とが、ともに試料パスとの間で流体をやり取りすることはできない。この構成は、吸引パスと分注器とを分離することによって分注器の汚染を阻止できるという点で、大いに有益である。さらに、各流体パスを吸引器と分注器との間で有効に切り換え、エアギャップ等の従来からある流体操作技術の使用を可能にすることによって、試薬または試料の流体を吸引する際、そして続いて低容量且つ非接触方式でテストサイトへの分注を行う際に、システムの作動液を分離させることができる。
【００１０】
好ましい実施形態において、流路構造は、回転面−ステータ面接続部でバルブアセンブリの回転面と回転滑り接触するように構成された固定面を備える。第２の吸引ポートおよび第２の分注ポートは、バルブアセンブリとの間で流体をやり取りするためにそれぞれ固定面で終結する。流路構造は、さらに複数の主要な通路を備え、各通路は、それぞれの試料パスを少なくとも部分的に規定している。主要な各通路は、やはり固定面で終結する上部連絡ポートを有する。上部連絡ポートは、吸引状態時および分注状態時に、各試料溝との間で流体をやり取り可能な状態を維持する。したがって、主要な通路は、吸引状態時はそれぞれの吸引器に流体をやり取り可能な状態で結合され、分注状態時はそれぞれの分注器に流体をやり取り可能な状態で結合されている。
【００１１】
ハイブリッドバルブは、各液滴を分注するために流路構造に搭載された取り外し可能な複数のノズル部材を備えて良い。各ノズルは、対応する主要通路に流体をやり取り可能な状態で結合された一端と、分注オリフィスで終結するもう一端とを有する。
【００１２】
本発明の別の態様において、流路構造は、全体で流路構造本体を規定する複数の層状のプレート部材で構成されても良い。この場合は、少なくとも２つのプレート部材が、吸引通路および分注通路のうちの少なくとも１つを協同で規定するように固定して搭載される。これら２つのプレート部材は、第１の接合部表面を有した第１のプレート部材と、両部材間において第１の接合部に相対して接合される第２の接合部表面を有した第２のプレート部材とを含む。この第１の接合部表面は、複数の第１のグルーブを規定しており、これらのグルーブは、第２のプレート部材の第２の接合部表面と協同で少なくとも１つの吸引通路または分注通路を規定している。
【００１３】
分注器は、熱性のインクジェットバルブ、電磁性のインクジェットバルブ、または圧電性のインクジェットバルブの形態を有したドロップオンデマンド型のインクジェット印刷バルビングを含んで良い。一方で、吸引器は、シリンジ型の計量器を含んで良い。
【００１４】
本発明のさらに別の態様において、流体のリザーバからターゲット基板上のテストサイトへと液体試料を移送するための方法を提供しても良い。この方法は、吸引器との間で流体をやり取りする第１の吸引ポートと、バルブアセンブリとの間で流体をやり取りする第２の吸引ポートと、を有した流体吸引通路を規定する流路構造を提供することを含む。流路構造は、さらに、分注器との間で流体をやり取りする第１の分注ポートと、バルブアセンブリとの間で流体を選択的にやり取りする第２の分注ポートと、を有した流体分注通路を規定する。この方法は、バルブアセンブリを吸引状態に配置し、流体をやり取り可能なように吸引器を個々の試料パスに結合し、流体をやり取り不可能なように分注器をその試料パスから分断する工程と、吸引器を作動させ、試料リザーバからスラグされた液体試料を試料パスへと吸引する工程とを備える。この方法は、さらに、バルブアセンブリを分注状態に配置し、流体をやり取り可能なように分注器を試料パスに結合し、流体をやり取り不可能なように該パスから吸引器を分断する工程を備える。
【００１５】
添付の図面に関連して以下で行うベストモードの説明および添付の特許請求の範囲から、本発明によるアセンブリの他の目的および利点の特徴が、いっそう容易に明らかになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下では、幾つかの実施形態に基づいて本発明の説明を行うが、これは例示的なものであり、本発明の内容を限定するものではない。当業者ならば、特許請求の範囲に規定された本発明の真の趣旨およびその範囲を逸脱することなく、好ましい実施形態に対して種々の変更を加えることができる。理解を促すため、類似の構成要素には、全図面を通して同一の符合を用いることにする。
【００１７】
先ず、図１〜６、図１５、図１６に示すように、（本明細書において）一般に符号２０を付されたハイブリッドバルブ装置は、吸引ソース２１および分注ソース２２とともに使用することによって、リザーバ２３から基板表面２６上のテストサイト２５へと試料または試薬の液体を移送するために提供される。概して、ハイブリッドバルブ装置２０は、吸引状態（図５，９，１０）と分注状態（図６，１１，１２）とに切り換え移動可能なバルブアセンブリ２７と、バルブアセンブリに結合された流路構造２８とを備える。流路構造２８は、吸引ソース２１との間で液体をやり取りする第１の吸引ポート３１を有した液体吸引通路３０を備える。吸引通路３０のもう一端には、バルブアセンブル２７が吸引状態にある場合に、バルブアセンブリ２７との間で液体を選択的にやり取りし、リザーバ２３からひとかたまりの液体試料を個々の試料パス３３へと選択的に吸引する第２の吸引ポート３２が設けられる。流路構造２８は、さらに、分注ソース２２との間で液体をやり取りする第１の分注ポート３６と、バルブアセンブリ２７との間で液体を選択的にやり取りする第２の分注ポート３７と、を有した液体分注通路３５を備える。バルブアセンブリ２７が分注状態（図６，１１，１２）に切り換わる時、試料パス３３は、液体をやり取り可能なように分注ソース２２に結合され、該ソースから少なくとも１滴の液体試料３４を選択的に分注する。重要なのは、この時のバルブアセンブリ２７が、液体をやり取り不可能なように試料パス３３を吸引ソース２１から分断することである。反対に、吸引状態（図５，９，１０）にある場合、バルブアセンブリ２７は、液体をやり取り可能なように試料パス３３を吸引ソース２１に結合させると同時に、分注ソース２２との間では液体のやり取りを不可能にする。
【００１８】
したがって、ハイブリッドバルブ装置は、試料または試薬の液体を含んだ試料パスと、吸引器および分注器と、の間における液体のやり取りを制御する切り換えシステムを提供する。ハイブリッドバルブ装置が吸引状態または分注状態のいずれの場合であっても、バルブアセンブリが、試料パスを吸引器と分注器の両方と同時に液体をやり取り可能な状態にすることはない。この構成は、試料パスへの液体の吸引中に、分注ソースを試料パスから分離させることによって、分注ソースが試料の液体に汚染されることを阻止できるという点で、有益である。さらに、各試料パスを吸引器と分注器との間で有効に切り換えることによって、試薬または試料の液体を、非接触方式によってミクロン単位でテストサイトに分注することが可能になる。
【００１９】
図３の概略図に最も良く示されるように、本発明は、従来のマイクロタイタプレート（検査プレート）４０のリザーバウェル３８のアレイ、すなわち９６ウェル（検体を入れる窪みが９６点に設けられた検査プレート）または３８４ウェルから、高密度のテストサイト２５のアレイ、すなわち１５３６ウェルのマイクロタイタプレートへと、化学的もしくは生化学的な試料または試薬を移送するため、または遺伝子発現または他のスクリーニング実験に使用されるチップを主体とした生物センサ（一般に「マイクロアレイ」と称される）を製作するために、特に適している。簡単に言うと、ハイブリッドバルブ装置は、隣接したテストサイト２５間の距離すなわちテスト際とピッチが約１ミクロン（μｍ）から約１０，０００ミクロン（μｍ）の範囲にある印刷アレイに適用可能である。
【００２０】
したがって、好ましい実施形態において、流路構造２８は、複数の液体吸引通路３０と、対応する液体分注通路３５と、対応する試料パス３３とを備え、これらは、液体リザーバ２３から対応するテストサイト２５への液体の並列移送を協同で行う（図３，４，１３，１４）。簡単に言うと、各液体吸引通路３０は、対応する吸引ソースまたは作動器との間で液体をやり取りする第１の吸引ポート３１と、流路構造２８の固定面の表面４１で行き止まり構造となっている反対側の第２の吸引ポート３２と、を備える。さらに、各液体分注通路３５は、やはり、対応する分注器２２との間で液体をやり取りする第１の分注ポート３６と、マニホールド固定面４１でやはり行き止まりとなる反対側の第２の分注ポート３７と、を備える。
【００２１】
吸引状態（図５，９，１０）に切り換わっている場合、バルブアセンブリ２７は、試料パス３３と、対応する吸引通路３０の第２の吸引ポート３２との間で、固定面４１において液体を選択的にやり取りすることを可能にし、それと同時に、対応する分注通路３５の第１の分注ポート３７との間における液体のやり取りを阻止する。反対に、バルブアセンブリが分注状態（図６，１１，１２）に切り換わっている場合、試料パス３３は、対応する第２の分注ポート３７との間で、固定面において選択的に液体をやり取りする状態に移行し、それと同時に、第２の吸引ポート３２との間では液体のやり取りを不可能にする。
【００２２】
本発明は、独立した吸引通路３０と、対応する試料パス３３に連結された分注通路３５とを、１２本ずつ備えることが好ましい。したがって、ハイブリッドバルブ装置２０は、試料または試薬の液体を、１２のテストサイトに同時に移送しても良い。これより数が多いまたは少ない独立した管を備えた他の構成も可能である。しかしながら、このシステムを、液体の１対１の移送、すなわち各試薬リザーバから指定のテストサイトへの移送用に構成しても良いことがわかる。このような柔軟性は、好ましい各種の変更形態に役立てることができる。特に、ハイブリッドバルブ装置を、所定数のリザーバから該所定数と異なる数のテストサイトへと試料または試薬の液体を移送するように構成することができる。例えば、ハイブリッドバルブ流路構造２８の切り換え技術を、複数の吸引リザーバ２３からの液体試料が１つのテストサイト上に分注されるように設計することができる。反対に、この流路構造を、１つのリザーバ２３から複数のテストサイトへと液体を分注するように適用させることもできる。
【００２３】
簡単に言うと、図１および図２に示すように、流路構造２８は、安定して支えられるように、下部ステータカバー４２と上部ステータリング４３との間に挟まれることが好ましい。このアセンブリは、追跡または移送のメカニズム（未図示）と協調し合って、流路構造２８と、液体リザーバ２３と、テストサイト２５との相対的な動きに影響を及ぼす（図１，３）。ハイブリッドバルブ装置２０全体は、マイクロタイタプレート４０とテストサイト２５のアレイとの間で移送されることが好ましい。
【００２４】
ハイブリッドバルブ装置２０は、複数の液体試料または試薬を複数のチップテストサイトへと同時に移送するように適用されているが、本発明をより良く理解することができるように、流路構造２８内の１試料パス３３からの液体の移送に関する動作について説明する。この説明では、簡単に言うと、吸引器２１が、液体をやり取り可能なようにバルブアセンブリ２７を通してマニホールド試料パス３３に結合され、１つのリザーバ２３から試料パスへと試料の液体を吸引する。  続いて、試料パス３３内に含まれる液体の試料を適切に制御して分注できるように、試料パス３３を、液体のやり取りが可能なように分注通路３５へと切り換える。したがって、図５、図６、図９〜１２には、液体移送エレメントが１セットのみ示されている。
【００２５】
図５，６に示すように、この実施形態での各試料パス３３は、流路構造２８によって規定された主要通路４５を備える。この主要通路４５は、ハイブリッドバルブ装置２０の軸４４にほぼ平行する方向に沿って、ほぼ鉛直に伸びている。さらに、各主要通路４５は、下部連絡ポート４７と、固定面４１で行き止まりとなっている上部連絡ポート４６とを備える。
【００２６】
図５，６で最も良く示されるように、各主要通路４５は、下部連絡ポート４７の１つから外側に向かうノズル部材４８を備える。以下で詳細に説明するように、各ノズル部材は、取り外し可能な状態で流路構造２８に搭載されており、これによって、試料液体を個々に吸引すること（吸引状態）、そして試料液体を個々に分注すること（分注状態）が可能になる。さらに、ノズル通路５０は、ノズル部材４８を通って長手方向に伸びるので、対応する試料パス３３の容積が増大する。
【００２７】
本発明にしたがうと、吸引通路３０、分注通路３５、そして主要通路４５のそれぞれは、バルブアセンブリ（図８）のロータエレメント５２の回転面５１との間で液体をやり取りするために、ポート３２，３７と、固定面４１（図７）で終結するポート４６とを備える。好ましい実施形態において、主要パッセージ４５の各上部連絡ポート４６は、互いに等距離を置いて、ロータエレメント５２の回転軸に対して放射状に、間隔を置いて設けられている。同様に、各第２の吸引ポート３２および各第２の分注ポート３７もやはり、互いに等距離を置き、回転軸４４に対して放射状に、間隔を置いて設けられている。しかしながら、図７に良く示されるように、対応する吸引器２１との液体のやり取りを付随的に可能にする各第２の吸引ポート３２は、回転軸４４からの半径距離が上部連絡ポート４６のそれよりも小さい位置に配置され、その一方では各第２の分注ポート３７が、軸からの半径距離が上部連絡ポートのそれよりも大きい位置に配置されている。最後に、上部連絡ポート４６と、それに対応する第２の吸引ポート３２および分注ポート３７とは、回転軸４４と交わる放射状の線と同一直線上にあることが好ましい。
【００２８】
しかしながら、本発明の真の趣旨および特性から逸脱することなく、対応するポートの間隔のあけ方を変えたり別の方向に向けたりすることが可能である。例えば、対応するポート３２，３７，４６は、同一直線上に並べることが好ましいが、これは、流路構造の機能にとっては、必ずしも必要な条件ではない。さらに、第２の分注ポート３７および第２の吸引ポート３２の回転軸４４からの半径距離が、主要通路４５の上部連絡ポート４６のそれよりも小さいか大きいかは、確定的ではない。
【００２９】
本発明にしたがうと、バルブアセンブリ２７および流路構造２８は、ロータリプラグ、三方電磁バルブ、またはＭＥＭＳデバイス等を使用しても良いが、シヤバルブ（shear valve ）またはフラットフェースバルブ（flat face valve ）の技術への応用に特に適している。したがって、再び図２，５，６，８を参照すると、バルブアセンブリ２７は、ロータ−ステータ間の接合部において、固定面４１と接触するロータエレメントまたは同固定面４１と向かい合って滑り接触する回転面５１を有するように示されている。固定面４１と回転面５１とが高圧の下で滑り接触することによって、バルブアセンブリ２７のロータエレメント５２が吸引状態にあるか分注状態にあるかが切り換わり、各試料パス３３（すなわち主要通路４５およびノズル通路５０）と、対応する吸引器２１または分注器２２と、の間で選択的な切り換えを行う機能が実現される。
【００３０】
簡単に言うと、ロータエレメント５２と固定面エレメント５３には、ステータ−ロータ間の接合部における高圧接触を可能とするために、従来のシアバルブまたはフラットフェイスバルブの材料が使用されている。これらの材料としては、セラミックや合成組成物が代表的であり、これらの多くは特許の対象となっている。ロータエレメント５２は、作動器本体５４の内部でギア式減速器に接続されたシャフト上に、回転可能に搭載されている。そして、ギア式減速器は、シアバルブまたはフラットフェイスバルブの技術に適用された従来の電動モータ５６のモータシャフト５５に結合される。
【００３１】
図８に最も良く示されているように、バルブアセンブリ２７のロータエレメント５２は、ほぼ平らな回転面５１内に間隔を置いて彫り込まれた複数の吸引溝５７および分注溝５８を提供する。各吸引溝５７および各分注溝５８は、縦長で、回転面５１の回転軸４４と交わる放射状の線に沿うのが一般的である。さらに、吸引溝５７および分注溝５８は、等間隔を置いて互いに交互に配置されている。したがって、ロータ−ステータ間の接合部（すなわち固定面４１と回転面５１との高圧滑り接触）において、ロータエレメント５２は、時計回りまたは反時計回りに往復運動または回転し、バルブアセンブリを吸引状態または分注状態に向かわせる。
【００３２】
ロータエレメント５２が回転軸４４を中心に吸引状態に向かって回転するとき、回転面５１に彫り込まれた吸引溝５７は、固定面４１において、対応する主要通路４５の上部連絡ポート４６および対応する吸引通路３０の第２の吸引ポート３２と位置合わせされ、液体をやり取りするためのパスを形成する（図５，９，１０）。その結果、対応する試料パス３３と、対応する吸引器２１との間に、吸引溝５７による液体のパスが形成される。このように、吸引器２１によって、試料リザーバ２３からノズル部材を経て試料パス３３へと、液体の試料または試薬を選択的に吸引することが可能になる。同時に、吸引状態における分注通路３５の第２の分注ポート３７は、ロータエレメント５２の回転面５１で閉塞された状態になる。したがって、分注器２２は、対応する試料パス３３と液体をやり取りできない状態になる。
【００３３】
続いて、図６，１１，１２に示されるように、ロータエレメント５２を、回転軸４４を中心にして分注状態に向かって選択的に回転させることができる。その結果、やはり回転面５１に彫り込まれた放射状の分注溝５８が、対応する上部連絡ポート４６および対応する分注通路３５の第２の分注ポート３７と位置合わせされ、液体をやり取りするためのパスが提供される。したがって、分注溝５８は、対応する試料パス３３と、対応する分注器２２との間で液体のパスを完成させることによって、各試料パス３３に含まれる液体の試料または試薬を、分注器２２を通して選択的に分注することを可能にする。同様に、分注状態における分注通路３５の第２の吸引ポート３２は、やはりロータエレメント５２の回転面５１で行き止まりになる。したがって、吸引器２１は、対応する試料パス３３と液体をやり取りできない状態になる。さらに、１２本または任意数の試料パス３３に対して同時に吸引または分注を行い得ることがわかる。
【００３４】
したがって、本発明によるシアバルブおよび流路構造の構成によって、吸引器と分注器とを正確に切り換える機能が提供される。上記したように、このような切り換え能力は、液体の試料または試薬を試料パスから分注するにあたって、高速で高精度なインクジェット型分注器の能力を最大限に引き出せるという点で有益である。さらに、複数のモジュールを並列してシステムを構成すれば、例えば２４チップ、４８チップ、９６チップ等の、高まる市場のニーズに適した非接触型デバイスの製造が促進される。
【００３５】
本発明によるバルブ機能は、フラットフェイスバルブまたはシアバルブに特に適合するが、機械的、電気的、またはエア式の手段によって作動されるピンチバルブやミクロマシンバルブ等の他のバルブ技術にも適していることがわかる。
【００３６】
さらに、各分注通路３５は、液体をやり取り可能なように対応する第１の分注ポート３６に結合された独立した分注ソース２２を備える。図１，２に最も良く示されるように、分注器２２は、対応する分注器流路構造２８に搭載されることが好ましい。これら２つの相対する分注器流路構造によって、個々の分注器は、各組６個ずつの計２組に分けられ、各ステータ流路構造２８上に、それぞれ１ユニットとして解除可能な状態で搭載される。各分注器２２は、対応する分注通路３５の第１の分注ポート３６に液体をやり取り可能なように結合された送出オリフィス６０を備える。
【００３７】
好ましい実施形態において、各分注器２２は、圧力が約６．９（１０）3 Ｎ／ｍ2 から約１３８（１０）3 Ｎ／ｍ2 の範囲に調圧されて、持続時間が約（１０）-6から約１０秒の範囲の圧力パルスを送出するのが通常である。分注器２２は、ドロップオンデマンドの印刷用に設計された、従来のインクジェット型印刷バルブまたはポンプによって提供されることが好ましい。ドロップオンデマンド印刷用のインクジェット型印刷バルブ／ポンプには、熱式、電磁式、圧電式のものが含まれ、当該分野で知られ、市販されている。例えば、コネチカット州エセックス所在のリー社は、本発明で使用するのに適した電磁性のインクジェットバルブ（モデル番号：INKX0502600AB ）を製造している。あるいは、従来のシリンジポンプを計測用に利用しても良い。
【００３８】
ドロップオンデマンド型のインクジェット印刷技術を、本発明による分注アセンブリに組み込むと、マイクロアレイ印刷用の既知のシステムに対抗する大きなメリットを得ることができる。特に、インクジェット印刷バルブに関連した短期間の独立した圧力パルスを送出することによって、容量が約（１０）10から約（１０）-12 リットルの試薬を、調整可能な形で非接触方式で送出することが可能になる。圧力パルスを加えにあたって、少なくとも１液滴の液体の試料または試薬が、対応するノズル部材４８を経てマニホールド試料パスから基板表面３６へと放出される。ここで言う「非接触」という用語は、液体の分注中に、分注流路構造と、ノズルと、ターゲットとなる基板とが接触しないことを意味する。これらの設計において、液体は、デスクトップ型または工業型のプリンタで一般に使用されるインクジェット型の印刷ヘッドへと、マイクロ加工されたチャネルを経て移送されるのが通常である。
【００３９】
これらのドロップオンデマンド型のインクジェット分注器は、デジタル制御された液圧システム（未図示）に結合されている。これらのシステムによって、分注器に供給される液圧を正確に操作することが可能になり、システムのダイナミックレンジを広げることができる。こうして、圧力の範囲を素早く変化させて、微粒子または粘性による試料ごとの差を補償できるという、新たなメリットが得られる。
【００４０】
一方で、吸引ソース２１は、液体をやり取り可能なように、チューブ６１を通して対応する第１の吸引ポート３１に結合された、個々の吸引器２１によって提供されることが好ましい。これらのチューブ６１は、０．２ｍｍ〜約３．０ｍｍの内径を有した不活性なプラスチックまたはそれに類似したものであることが好ましく、各列６本ずつの計２列に分けられ、各チューブの末端がチューブアレイ流路構造６２に結合されている。そして、これらの相対するチューブアレイ流路構造６２は、それぞれ１ユニットとしてステータ流路構造２８に搭載される。
【００４１】
１つの吸引器２１に対し、２本以上または全ての吸引通路３０を、液体をやり取り可能なように結合することができる。好ましい形態では、シリンジ型ポンプまたは膜ポンプ等の外部の測定デバイスによって、または吸引通路３０に正圧または負圧を送る与圧ソースによって、吸引器２１が提供される。代表的な吸引デバイスとしては、カリフォルニア州ローナートパーク所在のイノヴァジンテクノロジーによるモデル＃２００９Ｄが挙げられる。
【００４２】
本発明の別の態様において、流路構造２８は、複数の積層プレート部材６３〜６６からなり、これらのプレートは、協同し合って、リザーバウェルから指定のテストサイト２５へとバルブアセンブリ２７を通して液体の試料を運ぶ。上記したように、流路構造２８は、複数の主要通路４５と吸引通路３０と分注通路３５とを規定しており、これらの各管は、バルブアセンブリ２７との連絡のために固定面で終結する連絡ポートを備える。
【００４３】
これら個々の管は互いに独立しており、このように小縮尺で製造することは困難である。これらの液体通路の直径は、約０．００１ｍｍ〜約１．０ｍｍであるのが通常である。さらに、これらの管および通路は、上記したように、圧力が約６．９（１０）3 Ｎ／ｍ2 から約１３８（１０）3 Ｎ／ｍ2 で持続時間が約（１０）-6から約１０秒の分注器２２の高圧パルスに耐え得るものでなければならない。
【００４４】
プレート部材６３〜６６（図４および図１３）は、長方形で、それぞれが、ほぼ平面状の上面とそれに相対する底面とを有することが好ましい。さらに詳しくは、流路構造２８は、上面６７を有した第１のプレート部材６３を備え、この上面６７は、固定面４１を規定したディスク状の固定面エレメント５３をサポートする。第１のプレート部材６３の上面６７と相対する底面６８には、横断状の分注グルーブ７０が複数本形成される。これらのグルーブは、各用途に依存して、幅が約０．３ｍｍで深さが約１．０ｍｍになるように底面６８に彫り込まれることが好ましい。対応する第１の分注ポート３６は、第１のプレート部材６３を上面６７から底面６８へと鉛直に貫き、底面６８において、対応する分注グルーブ７０の一端と交わる。同様に、対応する第２の分注ポート３７は、固定面エレメント５３および第１のプレート部材６３を固定面４１から底面６８へと鉛直に貫き、底面６８において、対応する分注グルーブ７０のもう一端と交わる。
【００４５】
本発明のこの態様にしたがうと、第２のプレート部材６４のほぼ平面状の上面７１は、第１のプレート／第２のプレート間の接合部において、第１のプレート部材６３の底面６８に固定して積層接合または拡散接合される。したがって、拡散接合された第２のプレート部材の上面７１によって、第１のプレート部材６３の底面６８まで彫り込まれた分注グルーブ７０が効果的に封印され、対応する分注通路３５が形成される。
【００４６】
分注通路３５の水平部分を形成するグルーブ形成は、第１のプレート部材６３の底面６８と第２のプレート部材６４の上面７１との両方によって提供されても、または第１のプレート部材の上面のみによって提供されても良いことがわかる。また、第１の分注ポート３６の位置合わせおよび方向付けは、本発明の真の趣旨および特性を逸脱することなしに、第１のプレート部材の上面に沿って複数の位置に配置できることがわかる。
【００４７】
同様な技術を使用して、吸引通路３０を、やはり第１のプレート／第２のプレート間の接合部において規定しても良い。しかしながら、隣接する管間の間隔を十分にとり、液体送出の際の高圧特性に耐え得るためには、吸引通路３０を、第２のプレート部材６４と第３のプレート部材６５との間の第２のプレート／第３のプレート間の接合部に形成することが好ましい。したがって、第２のプレート部材の底面７２には、好ましくは幅が約０．５ｍｍで深さが約０．２５ｍｍの水平状に形成された吸引グルーブ７３（図１３，１４）が組み込まれることが好ましい。
【００４８】
対応する第１の吸引ポート３１は、第２のプレート部材６４を上面７１から底面７２へと鉛直に貫き、底面７２において、対応する吸引グルーブ７３の一端と交わる。第２のプレート部材は、第１のプレート部材６３の周囲からはみ出した１対の相対するウィング部分７５を備えることがわかる。簡単に言うと、これらのウィング部分７５は、チューブアレイ流路構造６２の搭載を補償するために適用される。しかしながら、鉛直方向の通路である第２の分注ポート３７は、固定面エレメント５３の固定面４１から第１のプレート部材６３と第２のプレート部材６４の両方を貫いて底面７２に至り、対応する吸引グルーブ７３のもう一端に交わる。
【００４９】
分注通路３５の形成と同様に、第３のプレート部材６５のほぼ平面状の上面７６もやはり、第２のプレート／第３のプレート間の接合部において、第２のプレート部材６４の底面に固定して結合される。  繰り返しになるが、従来の積層接合または拡散接合の技術を適用することによって、第３のプレート上面７６を第２のプレート底面７２に積層させ、吸引グルーブ７３を効果的に封印し、対応する吸引通路３０を形成することができる。
【００５０】
図４Ａおよび図１３に最も良く示されるように、上部連絡ポート４６の環状パターンは、ステータエレメント５３を鉛直に貫く。第１のプレート部材６３、第２のプレート部材６４、第３のプレート部材６５も、やはり、マニホールドプレート部材を積層した際に合わせて試料パス３３の主要通路４５が形成されるように、位置合わせされた対応する通路コンポーネントを備える。主要通路４５の横断面の面積は、固定面４１から第３のプレート部材６５の底面７７にかけて約０．２ｍｍ2 〜約０．８ｍｍ2 である。
【００５１】
第３のプレート部材６５の底面７７における上部連絡ポート４６の環状パターンを、マイクロタイタプレート４０のリザーバウェル３８のアレイとテストサイト２５との間の間隔に合致する底部連絡ポート４７の長方形パターンに再適合させるためには、第４のプレート部材６６が必要である。図１０，１２，１３に示すように、第４のプレートの第４の上面７６は、水平状に形成された複数の位置戻し溝７９を有する。これらの溝７９は、約０．５ｍｍの幅と約０．２５ｍｍの深さで第４のプレート部材６６の上面７６に彫り込まれることが好ましい。対応する下部連絡ポート４７は、第４のプレート部材６６を底面８０から上面７８へと鉛直に貫き、上面７８において、対応する位置戻し溝７９の一端と交わる。位置戻し溝７９のもう一端は、第３のプレート部材６５の底面７７で終結する対応する主要通路４５と同一直線上にある。繰り返しになるが、従来の積層接合または拡散接合の技術を適用することによって、第４のプレート上面７８を第３のプレート底面７７に拡散接合させ、位置戻し溝７９を効果的に封印し、試料パス３３の別の部位を形成することができる。
【００５２】
図２，５，６に示して上述したように、主要通路４５の各下部連絡ポート４７には、ノズル通路５０に貫かれた対応するノズル部材４８が、液体をやり取り可能なように結合される。細長いノズル部材４８は、吸引状態の際に、ターゲットとなるリザーバウェル３８内に至ることによって、試料または試薬の液体を試料パス３３へと吸引するように、適切に採寸された末端部分８１を含む。さらに、同時的な吸引および分注を行うために、２×６のノズルアレイが、リザーバウェルとテストサイトのアレイと合致するように間隔を置いて配置される。また、１×１２のような他のフォーマットに再分注することもできる。
【００５３】
好ましい実施形態において、ノズル通路５０の直径は、オリフィス、例えば埋め込み式オリフィスによって、より小さい直径へと急激に変化する。この直径の変化は、対応する分注器２２による圧力パルスの送出時に、先端からの試料液体の放出が促進されるという点で、有益である。
【００５４】
図３に示すように、従来の溶離液８５，８６を含むシステム液体リザーバ８２，８３は、駆動液体として、吸引器２１および分注器２２に供給される。吸引状態において、対応する吸引溝５７が、試料パス３３の主要通路４５の対応する上部連絡ポート４６および吸引通路３０の第２の分注ポート３７と合致するように、バルブアセンブリ２７のロータエレメント５２を回転させた場合は、先ず吸引器２１を利用して、吸引通路の第１の吸引ポート３１からノズル部材４８の先端８１の対応する分注オリフィスに至るパス全体を、パージすることができる。したがって、ノズルの先端が選択的に洗浄された後は、きれいな溶離液が、その前の動作で使用された試料または試薬の液体に取って代わる。
【００５５】
次いで、移送メカニズム（未図示）を作動させ、ハイブリッドバルブアセンブリ２７をリザーバウェル３８に配置する。このとき、指定されたノズルの先端８１は、ターゲットのリザーバウェル内に浸漬される。１つまたはそれ以上のシリンジポンプ２１の動作によって、試料または試薬の液体が、流路構造２８内の対応する試料パス３３へと引き込まれる。したがって、対応する試料パス３３に吸引される液体の容量を、正確に測定することができる。
【００５６】
続いて、電動モータ５６および駆動部５４がロータエレメント５２を吸引状態から分注状態へと回転させる一方で、移送メカニズムは、ハイブリッドバルブアセンブリ２７をテストサイト２５へと移動させることができる。上述したように、回転面５１内の吸引溝５７が移動され、主要通路４５の上部連絡ポート４６との液体をやり取り可能な結合が断たれる一方で、回転面５１の分注溝５８は移動され、分注通路３５の第２の分注ポート３７と、対応する連絡ポート４６とが液体をやり取り可能なように結合される。原則的に、吸引状態では、分注通路３５の第２の分注ポート３７が回転面５１で行き止まりになり、分注状態では、吸引通路３０の第２の吸引ポート３２が回転面５１で行き止まりになる。
【００５７】
溶離液は、吸引器に供給されるものとほぼ同じであることが好ましく、回転面５１において、液体をやり取り可能なように対応する分注溝５８に結合され、対応するノズル端８１から試料液体を選択的に分注する。したがって、対応する分注溝５８内に含まれる溶離液への汚染が、最小限に抑えられる。こうして、分注通路３５を、試料または試薬の液体による汚染から実質的に保護することができる。
【００５８】
本発明による別の実施形態において、ノズル通路５０および対応する主要な通路４５は、試料または試薬の液体を試料パス３３から分注するためのみに利用される。したがって、上記実施形態と異なり、ノズル部材４８は、ターゲットの液体をソースプレートから試料パスへと分注するためには利用されない。したがって、図１５，１７の実施形態で見られるように、ハイブリッドバルブアセンブリは、吸引状態時（図１５，１７）における分注器からの試料パスの分離と、分注状態時（図１６，１８）における吸引器からの試料パスの分離とを維持しながら、ノズル部材４８以外の手段によって、試料パス３３を提供することができる。
【００５９】
簡単に言うと、この構成の流路構造本体は、（本明細書では）一般に符番８７で示されるソース通路を含み、該管は、固定面４１で終結する上部連絡開口部８８と、ソースリザーバ２３との間で液体をやり取りするもう一端とを有する。さらに、図１５，１７，１９に最も良く示されるように、弁体またはロータエレメント５２の接触面または回転面５１は、吸引状態において、吸引通路３０の第２の吸引ポート３２を、液体をやり取り可能なようにソース通路８７の上部連絡開口部８８に結合する試料溝９０を含む。
【００６０】
したがって、吸引状態のとき、吸引器２１は、回転面５１に形成された試料溝９０によって、液体をやり取り可能なようにソースリザーバに結合される。吸引器が作動すると、試薬または試料の液体を、流路構造本体２８内のソース通路８７を通して試料パス３３に引き込むことができる。分注器２２を試料パス３３から分離させるため、対応する分注通路３５の第２の分注ポート３７が回転面５１で行き止まるので、試料パスとの間で液体のやり取りは行われない（図１７）。
【００６１】
試薬または試料の液体が、吸引器２１によって試料パス３３内に吸引されると、バルブアセンブリ２７を、図１６，１８の分注位置へと移動させることができる。好ましい形態において、バルブアセンブリのロータエレメント５２は、吸引状態から分注状態へ切り換えることを目的として、回転軸４４を中心にして回転させられる。試薬または試料の液体を含む試料溝９０は、分注通路３５の第２の分注ポート３７および主要通路４５の上部連絡ポート４６と液体をやり取り可能なように位置合わせされる。したがって、分注器２２は、ノズル部材４８から試薬または試料の液体を分注することを目的として、液体をやり取り可能なように試料パス３３に結合される。さらに、吸引器２１を試料パス３３から分離するために、対応する吸引通路３０の吸引ポート３２が回転面５１で閉塞されるので、試料パスとの間で液体のやり取りは行われない（図１８）。
【００６２】
したがって、この実施形態において、試料パス３３によって分注可能な容量は、基本的に、試料溝９０によって分注可能な容量と同じであることがわかる。ロータエレメント５２が分注状態へと回転すると（図１６，１８）、試料溝９０に含まれる試料または試薬の液体のみが、分注器へと流れることができる。しかしながら、試料溝９０の全容量に満たない容量であれば、分注器２２を正確に動作させることによって分注し得ることがわかる。
【００６３】
図１９に最も良く示されるように、各試料溝９０は、ロータエレメント５１のほぼ平面状の回転面５１内に彫り込まれている。さらに、等間隔を置いた各試料溝９０は、縦長の形をしており、回転面５１の回転軸４４と交わる放射状の線に沿うのが通常である。したがって、ロータ−ステータ間の接合部（すなわち固定面４１と回転面５１との高圧滑り接触）において、ロータエレメント５２は、時計回りまたは反時計回りに往復運動または回転し、バルブアセンブリを吸引状態または分注状態に切り換える。
【００６４】
これらの試料溝９０は、約１．０ｍｍ〜約６．０ｍｍの長さと約０．３ｍｍ2 〜約１ｍｍ2 の横断面積とを有することが好ましい。したがって、試料溝９０の容積は、約０．５μリットル〜約２．０μリットルの範囲であることが好ましい。したがって、流出口の主要通路３４およびノズル通路５０は、相対的に、０．１μリットル〜約２．０μリットルの容積を有することが好ましい。
【００６５】
ノズル部材４８から吸引の役割を分離すると、機能面において幾つかのメリットを得ることができる。１つ目のメリットは、試料溝９０に試料の全容積が含まれるという点である。使用されなかった試料または試薬は、分注中に（図１８参照）ソースパス２３によってソースへと戻され、試料や試薬の無駄を大幅に低減させることができる。もう１つのメリットは、ノズル部材４８が大幅に短くなり、分注パスが短縮化され、更に事前に分注しておくことも少なくすることができる点である。
【００６６】
この設計のもう１つのメリットは、ソースリザーバアレイの開きおよび順序を、ターゲットテストサイトのそれに一致させる必要がない点である。すなわち、吸引機能および分注機能の両方でノズル部材４８を利用するのではないので、液体をやり取り可能なようにソース通路８７に結合された吸引口（未図示）を、ある間隔および順序（例えば９６ウェルのフォーマット）に設定する一方で、ノズル部材３８を、別の間隔および順序（例えば１５３６ウェルのフォーマット）に設定することが可能になる。したがって、吸引の融通性が実質的に向上する。例えば、ソースプレート内の複数の陽性および陰性の試料から１つの目的プレートへと、個々の陽性試料を再フォーマットする用途等、吸引端の個別操作が必要な場合もある。
【００６７】
この設計のさらに別のメリットは、吸引通路３０およびソース通路８７の吸引サイドの横断面の大きさが、流路構造２８内の分注通路３５および主要通路４５ならびにノズル部材４８のノズル通路５０の分注側の横断面の大きさと異なって良い点である。例えば、大口の吸引通路３０およびソース通路８７を提供し、試料が試料溝に素早く吸引されるようにすると望ましい。反対に、ノズル通路５０は小口にし、より小容量ずつ放出されるようにすると望ましい。そうでなく、前述した実施形態において、小口の分注ノズルを採用して流れを抑制したとすると、吸引の効率に影響が生じてしまう。
【００６８】
最後に、大きい断面積の吸引口を採用すると、フィルタリングデバイスを内蔵することが可能になる。例えば、入り口側にフィルタを組み込むことによって、試薬または試料の液体中に含まれ、小口のノズルを詰まらせる要因になる微粒子を、取り除くことができる。このようなフィルタは交換が可能であり、大きい表面積を有するので、頻繁に詰まることなく微粒子をフィルタリングすることができる。このようなフィルタリングデバイスには、固相抽出または液体クロマトグラフィのデバイスで一般的に使用されるフリットが含まれる。
【００６９】
再び図１５，１６を参照すると、本発明によるこの実施形態は、さらに、固定面４１で終結する上部中央洗浄ポート９２と、洗浄ソース９３との間で液体をやり取りするもう一端と、を有した洗浄通路９１を、流路構造２８内に備えても良い。中央フラッシュポート９２は、回転面５１に彫り込まれた洗浄溝９５（図１９）との間で連続して液体をやり取りすることを目的とし、ロータエレメント５２の回転軸とほぼ同軸に合わせられる。
【００７０】
図１５，１７の吸引状態において、ロータエレメント５２内のこの洗浄溝９５は、洗浄通路９１の洗浄ポート９２を、対応する主要通路４５の上部連絡ポート４６に、液体をやり取り可能なように結合させる。したがって、試薬または試料の液体が、対応する試料パス３３へと分注される一方で、主要通路４５およびノズル通路５０を、洗浄ソース９３からの洗浄液またはそれに類似したもので、同時に洗い流すまたは洗浄しても良い。反対に、ロータエレメントが図１６，１８の分注状態まで回転した場合、回転面に彫り込まれた洗浄溝９５は、洗浄通路９２の洗浄ポート９２を、ソース通路８７の上部連絡開口部８８に、液体をやり取り可能なように結合させる。したがって、試薬または使用の液体を、対応するノズル部材４８を通して試料パス３３から分注する際に、未使用の試料または試薬を、ソースリザーバ２３に戻し、吸引パスを洗い流すことができる。
【００７１】
洗浄溝９５は、等間隔を置いて配置され、一般に、回転面５１の回転軸と交わる放射状の線に沿った複数の縦長いスロットによって提供されることが好ましい。これら放射状の洗浄溝は、回転軸４４と交わるので、中央洗浄ポート９２との間で連続して液体のやり取りを行う。図２０に示すように、主要通路４５の上部連絡ポート４６およびソース８７の上部連絡開口部８８は、回転軸４４から間隔を置いて交互に配置されている。したがって、吸引状態（図１５，１７）と分注状態（図１６，１８）とを切り換えるとき、ロータエレメント５２の各回転運動は、ノズル通路５０との連絡とソース通路８７との連絡を交互に移動する。
【００７２】
したがって、ロータ−ステータ間の接合部（すなわち固定面４１と回転面５１との高圧滑り接触）において、ロータエレメント５２は、時計回りまたは反時計回りに往復運動または回転し、バルブアセンブリを吸引状態または分注状態に向かわせる。
【００７３】
本発明による幾つかの実施形態のみを詳細に説明したが、本発明は、その趣旨または範囲を逸脱することなく他の多くの形態でも実現できることを理解する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にしたがって構成されたハイブリッドバルブ装置の上面図である。
【図２】  図１のハイブリッドバルブ装置を分解して上から見た透視図である。
【図３】  図１のハイブリッドバルブ装置を組み込んだアセンブリの概略図である。
【図４Ａ】  図１のハイブリッドバルブ装置の流路構造を上から見た透視図であり、固定面の接合部が示されている。
【図４Ｂ】  図４Ａの流路構造を下から見た透視図であり、下部連絡ポートを示している。
【図５】  吸引状態にあるハイブリッドバルブ装置の１液体パスを分解して下から見た拡大透視図である。
【図６】  分注状態にあるハイブリッドバルブ装置の１液体パスを分解して下から見た拡大透視図である。
【図７】  流路構造のステータエレメントの固定面を上から見た拡大平面図である。
【図８】  バルブデバイスのロータエレメントの回転面を下から見た拡大平面図である。
【図９】  吸引状態にあるときに、ロータ／ステータの接合部で固定面上に重ね置かれる回転面を有した流路構造を、上から見た平面図である。
【図１０】  吸引状態にあるときの図９のロータ／ステータの接合部を上から見た拡大平面図である。
【図１１】  分注状態にあるときの図９の流路構造を上から見た平面図である。
【図１２】  分注状態にあるときの図１１のロータ／ステータの接合部を上から見た拡大平面図である。
【図１３】  図４Ｂの流路構造を分解して下から見た拡大平面図であり、個々のプレート部材のチャネルおよび溝を示している。
【図１４】  図１３の下から見た分解平面図を断片的に示した拡大図である。
【図１５】  吸引状態にある別の実施形態によるハイブリッドバルブ装置の１液体パスを分解して下から見た透視図である。
【図１６】  図１５に示された、分注状態にある別の実施形態によるハイブリッドバルブ装置の１液体パスを、分解して下から見た透視図である。
【図１７】  吸引状態にあるときの図１５のロータ／ステータの接合部を上から見た拡大平面図である。
【図１８】  分注状態にあるときの図１６のロータ／ステータの接合部を上から見た拡大平面図である。
【図１９】  別の実施形態によるロータエレメントの回転面を下から見た拡大平面図である。
【図２０】  別の実施形態によるロータエレメントのステータエレメントの固定面を上から見た拡大平面図である。
【符号の説明】
２０…ハイブリッドバルブ装置
２１…吸引ソース
２２…分注ソース
２３…リザーバ
２５…テストサイト
２６…基板の表面
２７…バルブアセンブリ
２８…流路構造
３０…液体吸引通路
３１…第１の吸引ポート
３２…第２の吸引ポート
３３…試料パス
３４…液体試料
３５…液体分注通路
３６…第１の分注ポート
３７…第２の分注ポート
３８…リザーバウェル
４０…マイクロタイタプレート
４１…固定面
４２…下部ステータカバー
４３…上部ステータリング
４４…回転軸
４５…主要通路
４６…上部連絡ポート
４７…下部連絡ポート
４８…ノズル部材
５０…ノズル通路
５１…回転面
５２…ロータエレメント
５３…固定面エレメント
５４…作動器本体
５５…モータシャフト
５６…電動モータ
５７…吸引溝
５８…分注溝
６０…送出オリフィス
６１…チューブ
６２…チューブアレイ流路構造
６３…第１のプレート部材
６４…第２のプレート部材
６５…第３のプレート部材
６６…第４のプレート部材
６７…第１のプレート部材の上面
６８…第１のプレート部材の底面
７０…分注溝
７１…第２のプレート部材の上面
７２…第２のプレート部材の底面
７３…吸引溝
７５…ウィング部分
７６…第３のプレート部材の上面
７７…第３のプレート部材の底面
７８…第４のプレート部材の上面
７９…位置戻し溝
８０…第４のプレート部材の底面
８１…ノズルの先端部分
８２，８３…液体リザーバ
８５，８６…溶離液
８７…ソース通路
８８…上部連絡開口部
９０…試料溝
９１…洗浄通路
９２…上部中央洗浄ポート
９３…洗浄ソース
９５…洗浄溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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