(57)【要約】  微生物試料などの生体試料を採取する採取器具は、遠位先端と３つの自由度を持ち、ｘ、ｙ、ｚ方向に移動するように構成された採取ピンを備える。ピッキング器具はまた、複数のマイクロウェルを含む微細加工チップを収容および固定するように構成された第１の領域および第２の領域を含む装填プラットフォームを含む。ピッキングピンはプログラムで制御され、微細加工チップの１つ以上の選択されたマイクロウェルに含まれる試料をピッキングし、試料を目的の試料ホルダーの予め決められた場所に移動する。ピッキングピンの位置に対する選択されたマイクロウェルの座標の校正を含む、ピッキング機器の操作方法も提供する。
2020516290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端チップを有するピッキングピンを含むピッキング器具を使用して、複数のマイクロウェルを含む微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルから目的の試料ホルダーの所定の位置にサンプルを移送する方法であって、前記ピッキングピンは３つの自由度を持ち、ｘ、ｙ、およびｚ方向に移動するように構成され、ｘ、ｙ方向はｘ-ｙ平面を構成するステップと、
前記ピッキングピンの位置に対する前記微細加工チップの位置を校正するステップと、
前記校正に基づいて、前記ピッキングピンの位置に対するｘ-ｙ平面上でピッキングするための前記微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標を決定するステップと、
ピッキングピンの現在の位置と前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの決定された座標に基づいて、前記ピッキングピンを前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの位置より上の位置に移動するステップと、
前記ピッキングピンの先端チップの前記少なくとも一部を前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに浸漬して、前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに含まれるサンプルをピックアップするステップと、
前記ピッキングピンを移動し、前記試料を目的の試料ホルダーの予め決められた場所に移動するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記校正は、その先端チップが第１の基準マイクロウェルまたは第１の基準マークの上にあるように前記ピッキングピンを第１の位置に配置し、データメモリに前記第１の位置の座標を記録するステップと、 
その先端チップが第２の基準マイクロウェルまたは第２の基準マークより上になるように前記ピッキングピンを第２の位置に配置し、データメモリに第２の位置の座標を記録するステップと、
前記ピッキングピンの先端チップの前記第１および第２の位置の記録された座標に基づいて、前記ピッキングピンの位置に対する少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標を決定するステップとを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ピッキングピンを前記第１および第２の位置に配置するステップは、画像キャプチャ装置の監視下で、デジタルディスプレイの助けを借りて実行され、前記画像キャプチャ装置は、前記デジタルディスプレイに前記第１および第２の位置のピッキングピンの画像を提供するステップを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記校正は、前記微細加工チップの１つ以上のマイクロウェルの座標を校正するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記校正は、前記微細加工チップ上に既存の１つ以上の基準マークの座標を校正するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記校正は、前記微細加工チップの少なくとも１つの標的マイクロウェルの提供された座標で微細加工デバイスの上に前記ピッキングピンを配置するステップと、
前記ピッキングピンの前記先端チップが前記微細加工デバイスに接触し、少なくとも１つのマークを作成するようにピッキングピンを下げるステップと、
前記ピッキングピンを収納するステップと、
前記少なくとも１つの標的マイクロウェルの提供された座標から少なくとも１つのマークの座標の変位を決定するステップと、
前記決定された変位に基づいて、前記ピッキングピンの位置に対する前記微細加工チップの位置を校正するステップとを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記校正に使用される前記微細加工チップが、ピッキングのために前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルが配置される前記同じ微細加工チップであることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記校正に使用される前記微細加工チップが、ピッキング用の前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルを含む前記微細加工チップとは異なる微細加工チップであることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記ターゲットマイクロウェルの提供された座標から少なくとも１つのマークの座標の変位を決定するステップは、顕微鏡下で前記少なくとも１つのターゲットマイクロウェルの位置に対する少なくとも１つのマークの位置を調べるステップを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記校正は、（ａ）画像取得装置を使用して、前記微細加工チップの少なくとも一部の１つ以上の画像を取得し、１つ以上のキャプチャされた画像の分析に基づいて少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標を決定するステップと、
（ｂ）前記ピッキングピンの位置の座標を決定するために光学アライナを使用するステップとを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記光学アライナは、第１の光源、第１の光検出器、第２の光源、および第２の光検出器を備え、前記第１の光源と前記第１の光検出器は、前記第１の光源から発せられ前記第１の光検出器によって受光される第１の光ビームがｙ方向に沿うように配置され、そして第２の光源および第２の光検出器は、第２の光源から発せられ前記第２の光検出器によって受講される第２の光ビームがｘ方向に沿うように配置され、そして、前記光学式アライナを使用して、前記ピッキングピンの位置の座標を決定する方法は、
前記ｘ方向に沿って前記ピッキングピンを平行移動し、前記ｙ方向に沿った前記第１の光線が前記ピッキングピンによってブロックされたときにピッキングピンのｘ座標ｘ０を検出するステップと、
前記ｙ方向に沿って前記ピッキングピンを移動し、前記ｘ方向に沿った第２の光線が前記ピッキングピンによってブロックされたときにピッキングピンのｙ座標ｙ０を検出するステップと、
ｘ０に対する前記ｘ方向のオフセット、およびｙ０に対する前記ｙ方向のオフセットに基づいて、ピッキングピンの位置の座標を決定するステップとを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記校正は、（ａ）前記微細加工チップの少なくとも一部の１つ以上の画像を取得するために画像取得装置を使用するステップ、および、１つ以上の取得された画像の分析に基づいて、前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標を決定するステップと、（ｂ）デジタルタッチスクリーンを使用して、ピッキングピンの位置の座標を決定するステップとを含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１３】
前記ピッキングピンの浸漬は、前記ピッキングピンの先端チップが前記マイクロウェル内に予め決められた距離を移動するように、前記ピッキングピンの先端チップを前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに挿入するステップと、前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルから前記ピッキングピンの先端チップを収納するステップとを含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１４】
前記ピッキングピンの浸漬は、前記ピッキングピンの先端チップを前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに挿入するステップと、
前記ピッキングピンの先端チップが、前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの底部に接触したかどうかを判定するステップと、
前記先端チップが少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの底に接触したことを確認すると、前記先端を前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルから収納するステップを含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１５】
前記ピッキングピンの先端チップが前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの底部に接触したかどうかを判定するステップは前記ピッキングピンが移動した前記ｚ方向の距離に基づくことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記ピッキング器具は、前記ピッキングピンの先端チップが物体に接触したときに前記ピッキングピンが受ける反対の力を感知するために、前記ピッキングピンと動作可能に結合された圧力センサをさらに含み、および、前記ピッキングピンの先端チップが前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの底部に接触したかどうかの判定は、前記ピッキングピンの先端チップが前記少なくとも１つの選択されたウェルの底部に接触したときの検出された反対力に基づくことを特徴とする請求高１５記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルは、前記試料を覆う油層を含み、および、前記ピッキングピンを浸漬することは、前記ピッキングピンの先端チップの少なくとも一部を油層に通すことを含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１８】
前記目的の試料ホルダーの前記予め決められた場所は、培地を含むウェルであり、そして、前記試料を目的の試料ホルダーの予め決められた場所に移動するステップは、（Ａ）前記培地の少なくとも一部を通して前記ピッキングピンを繰り返し前進および後退させるステップと、（Ｂ）前記ピッキングの前記先端チップを前記培地で横方向にディザリングするステップとを含むことを特徴とする請求項１記載の方法
【請求項１９】
前記試料を目的の試料ホルダーの所定の場所に移した後、前記ピッキングピンを動かし、滅菌装置で前記ピッキングピンを滅菌するステップを更に含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２０】
ピッキング機器であって、
先端チップおよび３つの自由度を有し、ｘ、ｙ、およびｚ方向に移動するように構成され、前記ｘ、ｙ方向がｘ-ｙ平面を構成するピッキングピンと、
装填プラットフォームに複数のマイクロウェルを含む微細加工チップを収容および固定するように構成された第１の領域および第２の領域を備えるステップと、
前記ピッキングピンはコンピュータに動作可能に接続され、前記コンピュータは、微細加工チップの位置の校正に基づいて、前記ピッキングピンの位置に対して、前記ｘ-ｙ平面上のマイクロ加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標の決定を可能にするコンピュータプログラム製品を含み、前記ピッキングピンの位置、およびピッキングピンを有効にし、
前記微細加工チップの複数のマイクロウェル内の少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの上の位置に移動し、前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに含まれる試料を選択し、目的のサンプルホルダーの所定の場所に移動し、そして、前記採取した試料を目的の試料ホルダーの予め決められた場所に移すことを特徴とするピッキング機器。
【請求項２１】
前記第２の領域は、前記微細加工チップの前記マイクロウェルよりも大きな寸法を有する複数のウェルを有する目的の試料ホルダーを固定するように構成されることを特徴とする請求項２０記載のピッキング機器。
【請求項２２】
前記第２の領域は、複数のマイクロウェルを有する別の微細加工チップを固定するように構成されることを特徴とする請求項２０記載のピッキング機器。
【請求項２３】
前記ピッキングピンの動きは、３つのプログラム制御モータによって駆動され、各モータは、それぞれ独立して、ｘ、ｙ、およびｚ方向にピッキングピンを動かすように構成されることを特徴とする請求項２０記載のピッキング機器。
【請求項２４】
前記ピッキングピンがばね上に取り付けられていることを特徴とする請求項２３記載のピッキング器具。
【請求項２５】
前記ピッキングピンに結合された圧力センサをさらに備え、前記圧力センサは、前記ピッキングピンの先端チップが物体に接触したときに前記ピッキングピンが受ける反対力を感知するように構成されることを特徴とする請求項２０記載のピッキング機器。
【請求項２６】
前記搭載プラットフォームに搭載されたとき、微細加工チップの少なくとも一部を捕捉するように構成されたカメラをさらに備えることを特徴とする請求項２０記載のピッキング器具。
【請求項２７】
前記カメラが前記装填プラットフォームと固定された間隔の関係にあることを特徴とする請求項２０記載のピッキング器具。
【請求項２８】
前記ピッキングピンの座標を決定するように構成された光学アライナをさらに備えることを特徴とする請求項２０記載のピッキング器具。
【請求項２９】
前記光学アライナは、第１の光源、第１の光検出器、第２の光源、および第２の光検出器を備え、前記第１の光源および前記第１の光検出器は、第１の光が第１の光源から発せられ第１の光検出器によって受光されるビームはｙ方向に沿っており、前記第２の光源および前記第２の光検出器は、前記第２の光源から発せられ前記第２の光検出器によって受光される第２の光ビームに配置されるｘ方向に沿有ことを特徴とする請求項２８記載のピッキング機器。
【請求項３０】
前記ピッキングピンの先端チップを滅菌することができる滅菌装置をさらに備えることを特徴とする請求項２０記載のピッキング器具。
【請求項３１】
前記ピッキングピンの座標を見つけるためのタッチスクリーンをさらに備えることを特徴とする請求項２０記載のピッキング器具。
【請求項３２】
前記装填プラットフォームは、レール構造に移動可能に取り付けられることを特徴とする請求項２０記載のピッキング器具。
【請求項３３】
ピッキング機器の操作方法であって、
先端チップおよび３自由度を有し、ｘ、ｙ、およびｚ方向に移動するように構成され、ｘ、ｙ方向がｘ-ｙ平面を構成するピッキングピンを提供するステップと、
装填プラットフォームに、複数のマイクロウェルを含む微細加工チップを収容および固定するように構成された第１の領域および第２の領域と、宛先試料ホルダーを収容および固定するように構成される第２の領域とを備えるステップと、
前記ピッキングピンはコンピュータに動作可能に接続され、前記コンピュータは、ピッキングピンの位置に対するｘｙ平面上の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標の決定を可能にするコンピュータプログラム製品を含み、前記ピッキングピンの位置に対する微細加工チップの位置の校正を実行し、前記装填プラットフォームの第１の領域には、複数のマイクロウェルを画定する上面を有する第１の微細加工チップが装填され、装填プラットフォームの第２の領域には、目的の試料ホルダーが装填され流ステップと、
前記ピッキングピンの位置に対する第１の微細加工チップの位置を校正するステップと、
前記校正に基づいて、前記ピッキングピンの位置に対する前記ｘ-ｙ平面上の第１の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標を決定するステップと、
前記第１の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの決定された座標に基づいて、前記第１の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの位置の上の位置にピッキングピンを移動するステップと、
前記ピッキングピンの先端チップの少なくとも一部を第１の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに浸漬して、第１の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに含まれる試料をピックアップするステップと、
前記ピッキングピンを移動し、前記試料を目的の試料ホルダーの予め決められた場所に移動するステップとを含むことを特徴とする操作方法。
【請求項３４】
前記装填プラットフォームの第１の領域から第１の微細加工チップを取り外すステップと、
装填プラットフォームの第１の領域に２番目の微細加工チップを装填するステップと、
さらに校正を行わずに、前記ピッキングピンの位置に対する前記ｘ-ｙ平面上の前記第２の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標を決定するステップと、
前記第２の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの決定された座標に基づいて、前記ピッキングピンを前記第２の微細加工チップの前記少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの位置より上の位置に移動するステップと、
前記ピッキングピンの先端チップの少なくとも一部を前記第２の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに浸漬して、前記第２の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに含まれる試料をピックアップするステップとをさらに含むことを特徴とする請求項３３記載の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、2016年4月21日に出願された米国非仮出願第15/135,377号の一部継続出願であり、2016年2月24日に出願された米国仮出願第62/299,088号、2016年2月5日に出願された米国仮出願第62/292,091号及び2015年4月21日に出願された米国仮出願第62/150,677号の一部継続出願であり、優先権を主張する。本出願は、2017年4月21日に出願された米国仮出願第62/484,395号の利益も主張する。この先行出願の開示は、その全体を参照文献として本明細書に組み込む。
【背景技術】
【０００２】
細菌、菌類、古細菌、ウイルスなどの微生物細胞は、特定の遺伝子またはタンパク質を複製または発現するためのゲノム研究のキャリアとしてよく使用される。特定の微生物種または変異体の分離株は、多くの場合、混合微生物集団から分離される。ペトリ皿で増殖すると、通常、微生物細胞はコロニーを形成する。微生物のコロニーは、爪楊枝などのピッカーを使用して手で摘み取り、その後のインキュベーションのためにマイクロウェルプレートの個々のウェルに配置される。このような手摘みは時間がかかり、退屈な作業である。
【０００３】
近年、コロニーピッキング用の自動システムが利用可能になった。これらのシステムでは、コンピュータビジョンテクノロジーによって微生物コロニーを識別でき、ロボットアームに取り付けられたピッカーを使用して、選択したコロニーから目的のマイクロウェルプレート（９６ウェルまたは３８４ウェルプレートなど）に材料を移動させることができる。しかしながら、コロニーのサイズは非常に大きく（たとえば、ミリメートルの範囲）、関心のあるコロニーは予測できない位置に存在する可能性があるため、これらの自動化システムでは、適切なコロニーを検出するために培地の画像を分析する必要があり、複雑な光学部品や画像分析ソフトウェアが必要になる場合がある。さらに、ピッキングの精度が低くなる可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
一態様において、本発明は、ピッキング器具を使用して、複数のマイクロウェルを含む微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルから目的の試料ホルダーの所定の位置に試料を移送する方法を提供する。ピッキング器具は、先端チップを有し、３つの自由度を有し、ｘ、ｙ、およびｚ方向に移動するように構成されたピッキングピンを備え、ｘ、ｙ方向はｘ-ｙ平面を構成する。方法には、ピッキングピンの位置に対する微細加工チップの位置を校正するステップと、ピッキングピンの位置に対するｘ-ｙ平面でのピッキングのために、微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標を決定するステップと、ピッキングピンの現在の位置と少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの決定された座標に基づいて、ピッキングピンを少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの位置より上の位置へ移動するステップと、選択ピンの先端チップの少なくとも一部を少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに浸漬して、選択されたマイクロウェルに含まれる試料のピックアップするステップと、ピッキングピンを動かして、試料を目的の試料ホルダーの所定の場所への移動するステップとが含まれる。
【０００５】
この方法のいくつかの実施態様では、校正は、その先端チップが第１の基準マイクロウェルまたは第１の基準マークの上にあるようにピッキングピンを第１の位置に配置し、データメモリに第１の位置の座標を記録するステップと、その先端チップが第２の基準マイクロウェルまたは第２の基準マークより上になるようにピッキングピンを第２の位置に配置するステップと、データメモリに第２の位置の座標を記録するステップと、ピッキングピンの先端チップの第１および第２の位置の記録された座標に基づいて、少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標を計算するステップとが含まれる。ピッキングピンを第１および第２の位置に配置することは、画像取得装置の監視下で、デジタルディスプレイを使用して実行でき、画像取得装置は、デジタルディスプレイの第１および第２の位置にあるピッキングピンの画像を提供する。
【０００６】
いくつかの実施態様において、校正は、校正中にピッキングピンによって作成された１つまたは複数のマークの座標を校正するステップを含む。校正は、微細加工チップの少なくとも１つのターゲットマイクロウェルの提供された（例えば、既知または予測の）座標で微細加工装置の上にピッキングピンを配置するステップと、ピッキングピンの先端チップが微細加工装置に接触して作成するようにピッキングピンを下げるステップと、少なくとも１つマークし、ピッキングピンを収納するステップと、少なくとも１つのターゲットマイクロウェルの提供された座標から少なくとも１つのマークの座標の変位を決定（例えば、少なくとも１つのターゲットマイクロウェルの位置に対する少なくとも１つのマークの位置を検査することにより）するステップと、決定された変位に基づいて、ピッキングピンの位置に対する微細加工チップの位置を校正するステップとが含まれる。そのような実施態様では、校正に使用される微細加工チップは、ピッキングのために少なくとも１つの選択されたマイクロウェルが配置される同じ微細加工チップ、または同じ仕様または異なる仕様を有する異なる微細加工チップであっても良い。
【０００７】
本方法のいくつかの実施態様では、校正は、（ａ）画像取得装置を使用して、微細加工チップの少なくとも一部の１つ以上の画像を取得し、１つ以上の取得された画像の分析に基づいて少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標を決定し、および、（ｂ）ピッキングピンの位置の座標を決定するために光学アライナを使用するステップが含まれる。そのようないくつかの実施態様では、光学アライナは、第１の光源、第１の光検出器、第２の光源、および第２の光検出器を備え、第１の光源および第１の光検出器は、第１の光源から第１の光ビームが放射され、第１の光検出器によって受光されるようにｙ方向に沿って配置され、そして第２の光源および第２の光検出器は、第２の光源から第２の光ビームが放射され、第２の光検出器によって受光されるようにｘ方向に沿うように配置され、そしてピッキングピンの位置の座標を決定するための光学アライナの使用は、ピッキングピンをｘ方向に沿って移動し、ｙ方向に沿った第１の光線がピッキングピンｘ０によってブロックされたときにピッキングピンのｘ座標を検出し、ピッキングピンをｙ方向に沿って移動し、ｘ方向に沿った第２の光線がピッキングピンｙ０によってブロックされたときに、ピッキングピンのｙ座標を検出し、および、ｘ０に対するｘ方向のオフセット、及びｙ０に対するｙ方向のオフセットに基づいて、ピッキングピンの位置の座標を決定するステップが含まれる。
【０００８】
別の実施態様では、光学アライナの代わりに、タッチスクリーンを使用して、ピッキングピンの位置の座標を決定する。
本発明に記載される方法のいくつかの実施態様では、ピッキングピンを浸漬することは、ピッキングピンの先端チップが所定の距離だけマイクロウェル内に移動するように、ピッキングピンの先端チップを少なくとも１つの選択マイクロウェルに挿入するステップと、少なくとも１つの選択されたマイクロウェルからピッキングピンの先端チップを収納するステップとが含まれる。
【０００９】
この方法のいくつかの実施態様では、ピッキングピンを浸漬すること（ステップ）は、選択したマイクロウェルにピッキングピンの先端チップを挿入するステップと、ピッキングピンの先端チップが選択されたマイクロウェルの底に接触したかどうかを判断するステップと、先端チップが選択されたマイクロウェルの底部に接触したことを確認するステップと、少なくとも１つの選択されたマイクロウェルから先端チップを収納するステップとが含まれる。これらの実施態様のいくつかでは、ピッキングピンの先端チップが選択されたマイクロウェルの底部に接触したかどうかを判定することは、ピッキングピンが移動したｚ方向の距離に基づいてもよい。
【００１０】
この方法のいくつかの実施態様では、ピッキング器具は、ピッキングピンの先端チップが物体に接触したときにピッキングピンが受ける反対の力を感知するために、ピッキングピンと動作可能に結合された圧力センサをさらに備え、そしてピッキングピンの先端チップが少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの底部に接触したかどうかを判定することは、ピッキングピンの先端チップが少なくとも１つの選択されたウェルの底部に接触したときの検出された反対力に基づく。
【００１１】
この方法のいくつかの実施態様では、少なくとも１つの選択されたマイクロウェルには、試料を覆う油層が含まれ、そしてピッキングピンを浸漬することは、ピッキングピンの先端チップの少なくとも一部を油層に通すステップが含まれる。
【００１２】
この方法のいくつかの実施態様では、目的の試料ホルダーの所定の場所は、培地を含むウェルであり、そして目的の試料ホルダーの所定の場所に試料を移動するには、以下の（A）培地の少なくとも一部を通してピッキングピンを繰り返し前進および後退させ、そして（B）ピッキングの先端チップを培地で横方向にディザリングするステップの少なくとも１つが必要である。
【００１３】
本方法のいくつかの実施態様では、試料を目的の試料ホルダーの所定の場所に移した後、ピッキングピンを目的の試料ホルダーから遠ざけ、滅菌装置で滅菌する。
【００１４】
別の側面では、本発明は、ピッキング器具を提供するが、これには、先端チップと３つの自由度を持ち、ｘ、ｙ、およびｚ方向に移動するように構成されたピッキングピンが含まれ、ｘ-ｙ平面を構成するｘ、ｙ方向、第１領域と第２領域を含む装填プラットフォームであって、第１領域は、複数のマイクロウェルを含む微細加工チップを収容および固定するように構成され、及び、ピッキングピンに動作可能に接続されたコンピュータであって、データメモリとプロセッサを備え、及び、ピッキングピンの位置に対するｘ-ｙ平面上の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標の校正を可能にするコンピュータプログラム製品を含み、及び、ピッキングピンを有効にし、微細加工チップの複数のマイクロウェル内の少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの上の位置に移動し、選択したマイクロウェルに含まれる試料を選択し、目的の試料ホルダーの所定の場所に移動し、及び、採取した試料を目的の試料ホルダーの所定の場所に移す。
【００１５】
いくつかの実施態様では、ピッキング器具の第２領域は、微細加工チップのマイクロウェルよりも大きな寸法を有する複数のウェルを有する目的の試料ホルダーを固定するように構成される。第２領域は、複数のマイクロウェルを有する別の微細加工チップを固定するように構成される。
【００１６】
ピッキング器具のいくつかの実施態様では、ピッキングピンの動きは、プログラムで制御される３つのモータによって駆動され、各モータは、それぞれ独立してピッキングピンをｘ、ｙ、ｚ方向に動かすように構成される。
ピッキング器具のいくつかの実施態様では、ピッキングピンはスプリングに取り付けられる。
【００１７】
ピッキング器具のいくつかの実施態様では、圧力センサがピッキングピンに連結され、圧力センサは、ピッキングピンの先端チップが物体に接触したときにピッキングピンが受ける反力を感知するように構成される。
いくつかの実施態様では、ピッキング器具は、装填プラットフォームに搭載されたときに微細加工チップの少なくとも一部を捕捉するように構成されたカメラをさらに含む。カメラは、装填プラットフォームと固定間隔で配置できる。
いくつかの実施態様では、装填プラットフォームは、レール構造に移動可能に取り付けられる。
【００１８】
いくつかの実施態様では、ピッキング器具は、ピッキングピンの座標を決定するように構成された光学アライナをさらに含む。これらの実施態様のいくつかでは、光学アライナは、第１の光源、第１の光検出器、第２の光源、および第２の光検出器を含むことができ、第１の光源および第１の光検出器は、第１の光源から放射され第１の光検出器によって受光できるように第１の光ビームがｙ方向に沿うように配置され、第２の光源および第２の光検出器は第２の光源から放射され、第２の光検出器によって受光できるように第２の光ビームは、ｘ方向に沿う。
【００１９】
いくつかの実施態様では、ピッキング器具は、ピッキングピンの先端チップを滅菌することができる滅菌装置をさらに含む。
【００２０】
いくつかの実施態様では、本願明細書に記載のピッキング器具を操作する方法が提供される。ピッキング器具は、先端チップおよび３自由度を有し、ｘ、ｙ、およびｚ方向に移動するように構成されたピッキングピンを含み、ｘ、ｙ方向はｘ-ｙ平面を構成し、装填プラットフォームは、複数のマイクロウェルを含む微細加工チップを収容および固定するように構成された第１の領域および第２の領域と、宛先試料ホルダーを収容および固定するように構成される第２の領域とを備える。ピッキングピンはコンピュータに動作可能に接続されており、コンピュータはピッキングピンの位置に対する少なくとも一つの微細加工チップ上の位置の校正に基づいてピッキングピンの位置に対するｘ-ｙ平面上の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標の決定を可能にするコンピュータプログラム製品を含む。装填プラットフォームの第１の領域には、複数のマイクロウェルを画定する上面を有する第１の微細加工チップが装填され、装填プラットフォームの第２の領域には、目的の試料ホルダーが装填される。この方法では、微細加工チップの位置は、本願明細書に記載の方法のいずれかを使用して、ピッキングピンの位置に対して校正される。ピッキングピンの位置に対するｘ-ｙ平面上の最初の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェル（試料のピッキング用）の座標は、校正に基づいて決定される。第１の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの決定された座標に基づいて、ピッキングピンは、第１の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの位置の上の位置に移動される。ピッキングピンの先端チップの少なくとも一部は、少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに含まれる試料をピックアップするために、第１の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに浸漬される。ピッキングピンを動かして、ピッキングした試料を目的の試料ホルダーの所定の場所に移す。
【００２１】
いくつかの実施態様では、上記の方法はさらに以下を含む。装填プラットフォームの第１の領域から第１の微細加工チップを除去するステップと、装填プラットフォームの第１の領域に第２の微細加工チップを装填するステップと、更に校正を実行せず、ピッキングピンの位置に対するｘ-ｙ平面上の第２の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの座標を決定するステップとを含む。この方法には、更に、第２の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの決定された座標に基づいて、ピッキングピンを、第２の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルの位置より上の位置に移動するステップと、ピッキングピンの先端チップの少なくとも一部を第２の微細加工チップの少なくとも１つの選択されたマイクロウェルに浸漬して、そこに含まれるサンプルをピックアップするステップと、ピッキングピンを移動して、選択した試料を同じまたは異なる宛先試料ホルダーの所定の場所に移動するステップとを含む。
【００２２】
本願明細書に記載の方法またはピッキング器具の任意の実施態様では、微細加工装置またはチップの複数のマイクロウェルの表面密度は、1cm2あたり少なくとも150マイクロウェル、1cm2あたり少なくとも250マイクロウェル、1cm2あたり少なくとも400マイクロウェル、1cm2あたり少なくとも500マイクロウェル、1cm2あたり少なくとも750マイクロウェルであり得る、cm2あたり少なくとも1,000マイクロウェル、cm2あたり少なくとも2,500マイクロウェル、cm2あたり少なくとも5,000マイクロウェル、cm2あたり少なくとも7,500マイクロウェル、cm2あたり少なくとも10,000マイクロウェル、cm2あたり少なくとも50,000マイクロウェル、cm2あたり少なくとも100,000マイクロウェル、または少なくともcm2あたり160,000である。微細加工装置またはチップの複数のマイクロウェルの各マイクロウェルは、約5μm〜約500μm、約10μm〜約300μm、または約20μm〜約200μmの直径を有してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
図１は、本発明の実施態様による例示的なピッキング機器の概略図である。
図２は、本発明の実施態様による別の例示的なピッキング機器の概略図である。
図３は、本発明の実施態様によるマイクロウェルのアレイを有する例示的な微細加工チップの概略図である。
図４は、本発明の実施態様による例示的な微細加工チップを固定するための機構の概略上面図である。
図５は、本発明の実施態様による例示的なピッキング器具のピッキングピンの位置を突き止めるためのアライナの概略上面図である。
図６は、本発明の実施態様による、多数のマイクロウェルと、ピッキングピンによって作成された多数のマークとを含む微細加工チップの領域の画像である。
【詳細な説明】
【００２４】
本明細書に開示される一態様では、微細加工装置またはチップ上の選択されたマイクロウェルから目的（またはターゲット）試料ホルダーの所定の場所に試料を移送するための装置（またはピッキング器具）が提供される。本開示の別の態様では、マイクロチップ上の選択されたマイクロウェルから試料を移すためにピッキング器具を使用する方法が提供される。以下、装置および方法を互いに関連して説明する。
【００２５】
図１に示すように、ピッキング器具１００は、ｘ方向に延びる一対のレール１１１ａおよび１１１ｂ（ｘレール）と、ｘレールに沿ってｘ方向にスライド可能なブロック１２０とを含む。ブロック１２０は、レール１０１および１０２に垂直な方向に延びるｙレール１２１を含む。ｙレール１２１は、レール１０１の側面にｘ方向に取り付けられたねじ１１３と回転可能に連結された底部を含む。ネジ１１３は、ｘコントローラ１１７から制御信号を受信するｘモータ１１５によって駆動（回転）される。ねじ１１３の回転により、ｙレール１２１（および全体としてブロック１２０）がｘ方向に沿って移動する。
【００２６】
ｙレールに沿って伸びるネジ１２３がブロック１２０に取り付けられる。ねじ１２３は、ｙコントローラ１２７から制御信号を受信するｙモータ１２５によって駆動（回転）される。ブロック１３０は、ネジ１２３と回転可能に連結され、ネジ１２３の回転により、ブロック１３０は、ｘ方向に垂直なｙ方向に沿って移動する。
【００２７】
ｚモータ１３５はブロック１３０に接続される。先端チップ（またはチップ端）１４２を有するピッキングピン１４０は、ｚモータ１３５に取り付けられ、ピッキングピン１４０を（ｘ方向およびｙ方向の両方に垂直な）ｚ方向に駆動する。ピッキングピン１４０の近位端は、スプリング１４４を介してｚモータ１３５に連結される。１つのピッキングピンのみが示されるが、複数のピッキングピン（例えば、互いに一定の間隔を空けた関係で取り付けられる）も考えられることを理解されたい。本願明細書で説明する特定の用途では、ｚ軸上のピッキングピン１４０の移動範囲は、通常、ｘ方向またはｙ方向に沿って移動する距離と比較してはるかに小さい。したがって、一実施態様では、ピッキングピン１４０は、外部に取り付けられたねじ継手を介さずに、（例えば、ｚモータ１３５の内部ねじ結合機構により）ｚモータ１３５と直接結合してもよい。モータコントローラ１１７、１２７、および１３７のそれぞれは、制御信号を受信するとともに、それぞれのモータに関する位置情報に関するフィードバックを提供するために、コンピュータ５００に動作可能に接続される。
【００２８】
また、図１に示されるように、ピッキング器具１００は装填プラットフォーム１７０を含む。装填プラットフォームは、固定された固定プラットフォーム、または１つ以上の試料ホルダーのロードおよびアンロードを容易にするためにレール構造上で移動可能である。プラットフォーム１７０は、第１の領域（またはソース領域）１７２および第２の領域（または宛先領域）１７４を含む。第１の領域１７２は、複数のマイクロウェルを含む微細加工チップを収容および固定するように構成される。第２の領域（宛先領域）１７４は、同様の微細加工チップ、または微細加工チップのマイクロウェルより大きい寸法を有する複数のウェルを有する試料ホルダーを収容および固定するように構成され得る。例えば、ターゲット試料ホルダーは、市販の96ウェルプレートまたは384ウェルプレートであり、そのようなホルダーのウェルの直径は約３mmから約７mmの範囲で、深さは約数ミリメートルから数十ミリメートル、例えば、約６mmから約30mm（またはそれ以上）である。
【００２９】
図２は、特定の構成要素が図１とは異なって配置されている本発明の例示的なピッキング器具１００'を示す。同じまたは類似の機能を有する要素を示すために、図２では同じ参照番号が使用される。コントローラ、制御線、およびコンピュータは、図２には明示的に示さない。図２に示すピッキング器具１００'は、骨格フレーム１０１を備えた箱状の全体構造を有する。先端チップ１４２を有するピッキングピン１４０は、ｚモータ１３５に取り付けられ、ピッキングピン１４０をｚ方向に沿って駆動し、一方、ピッキングピンのｘ、ｙ方向の動きは、それぞれｘネジ１１３に沿ったｘモータ115およびｙネジ１２３に沿ったｙモータ１２５によって独立して駆動される。図２に示されるピッキング器具１００’では、装填プラットフォーム１７０は、２つのレール１７８ａおよび１７８ｂを含むレール構造上で移動可能である。試料ホルダーを装填またはアンロードするために装填プラットフォーム１７０が引き出されると、ピッキング操作を一時停止でき、装填プラットフォーム１７０がボックスに押し戻されてプリセット位置にロックされると再開できる。図２に示すように、装填プラットフォーム１７０には、第１の微細加工チップ１７２ａ、第２の微細加工チップ１７４ｂ、およびマイクロプレート１７４ａが設置される。第１の微細加工チップ１７２ａまたは第２の微細加工チップ１７２ｂのいずれかを、ピッキングピンがピッキングするためのソースとして、またはピッキングピンがピッキングされた材料を堆積するための宛先として使用することができる。マイクロプレート１７４ａは、ピッキングピンによって堆積されたピッキングされた材料を受け取るための標的サンプルホルダーとして使用することができる。カメラ１８０は、ピッキング器具１００’の骨格フレーム１０１に固定設置される。
【００３０】
ここで使用されるように、微細加工された装置またはチップは、マイクロウェル（または実験ユニット）の高密度アレイを定義できる。例えば、「高密度」のマイクロウェルを含む微細加工チップは、1cm2当たり約150マイクロウェルから1cm2当たり約160,000マイクロウェル以上（例えば、1cm2当たり少なくとも150マイクロウェル、1cm2当たり少なくとも250マイクロウェル、少なくとも400cm2あたりマイクロウェル、cm2あたり少なくとも500マイクロウェル、cm2あたり少なくとも750マイクロウェル、cm2あたり少なくとも1,000マイクロウェル、cm2あたり少なくとも2,500マイクロウェル、cm2あたり少なくとも5,000マイクロウェル、cm2あたり少なくとも7,500マイクロウェル、少なくとも10,000マイクロウェルcm2あたり少なくとも50,000マイクロウェル、cm2あたり少なくとも100,000マイクロウェル、またはcm2あたり少なくとも160,000マイクロウェル）である。微細加工チップの基板は、約10,000,000個以上のマイクロウェルまたは位置（location）を含んでもよい。例えば、マイクロウェルのアレイは、少なくとも96箇所、少なくとも1,000箇所、少なくとも5,000箇所、少なくとも10,000箇所、少なくとも50,000箇所、少なくとも100,000箇所、少なくとも500,000箇所、少なくとも1,000,000箇所、少なくとも5,000,000か所、または少なくとも10,000,000か所が含まれる。マイクロウェルのアレイはグリッドパターンを形成し、別々の領域またはセクションにグループ化される。マイクロウェルの寸法は、ナノスコピック（例えば、約１から約100ナノメートルの直径）からマイクロスコピックまでの範囲であり得る。例えば、各マイクロウェルは、約１μm〜約800μmの直径、約25μm〜約500μmの直径、または約30μm〜約100μmの直径を有していてもよい。マイクロウェルは、約１μm以下、約５μm以下、約10μm以下、約25μm以下、約50μm以下、約100μm以下、約10μm以下の直径を有し得る。または200μm未満、約300μm未満、約400μm未満、約500μm未満、約600μm未満、約700μm未満、約700μm未満、または約800μm未満である。例示的な実施態様では、マイクロウェルの直径は約100μｍ以下、または50μｍ以下であり得る。マイクロウェルは、約25μm〜約100μm、例えば約１μm、約５μm、約10μm、約25μm、約50μm、約100μmの深さを有し得る。また、例えば約200μm、約300μm、約400μm、約500μmなど、より大きな深さをであってもよい。微細加工チップには２つの主要な表面があり、上面と底面；マイクロウェルの上面には開口部がある。マイクロウェルの各マイクロウェルは、任意の形状、例えば、円形、六角形、または正方形を有する開口部または断面を有していてもよい。各マイクロウェルは側壁を含んでもよい。開口部または断面が丸くないマイクロウェルの場合、本願明細書に記載されるマイクロウェルの直径は、同等の面積を有する円形の有効直径を指す。例えば、一辺の長さが10ｘ10ミクロンの正方形のマイクロウェルの場合、同等の面積（100平方ミクロン）の円の直径は11.3ミクロンである。各マイクロウェルは、１つまたは複数の側壁を含み得る。側壁は、真っ直ぐ、斜め、および/または湾曲した断面プロファイルを有してもよい。各マイクロウェルには、平ら、円形、または他の形状の底部が含まれる。（その上にマイクロウェルを有する）微細加工チップは、精密射出成形またはエンボス加工などの他のプロセスを介し���、ポリマー、例えば環状オレフィンポリマーから製造されてもよい。チップは、実質的に平坦な主表面を有し得る。図３は、微細加工チップの模式図を示し、そのエッジはチップ上のマイクロウェルの行と列の方向にほぼ平行である。
【００３１】
微細加工チップ上の高密度マイクロウェルは、好気性、嫌気性、および/または通性好気性微生物などのさまざまな種の細菌および他の微生物（または微生物）の成長または培養またはスクリーニングなど、さまざまな実験を行うために使用できる。マイクロウェルを使用して、哺乳動物細胞などの真核細胞で実験を行うことができる。また、マイクロウェルはさまざまなゲノムまたはプロテオミクス実験を行うために使用でき、細胞製品またはコンポーネント、または細胞表面（細胞膜または壁など）、代謝産物、ビタミンなどのその他の生物学的物質またはエンティティを含むことができ、ホルモン、神経伝達物質、抗体、アミノ酸、酵素、タンパク質、糖類、ATP、脂質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、核酸（例えば、DNAまたはRNA）などを含む。したがって、マイクロウェルから採取された試料は、そのようなマイクロウェルで行われている実験に応じて、上記微生物、真核細胞、生物学的実体または物質のいずれかまたは混合物を含んでもよい。
【００３２】
図１および図２に示す概略図および本明細書の説明からわかるように、ピッキングピン１４０は全体的に３つの自由度を有し、ｘ、ｙおよびｚ方向に独立して移動するように構成される（ｘ、ｙおよびｚ方向は互いに直交する）。好適には、ピッキング器具が所定の場所に設置される場合、ｚ方向は重力の方向に沿う。ｘ、ｙ方向はｘ-ｙ平面を構成する。
ピッキングピンが主にｘ-ｙ平面に沿って移動するため、マイクロウェル、基準マーク、または微細加工チップのその他のマークの座標は、ここではｘ-ｙ平面内のこれらのオブジェクトのｘ、ｙ座標を指す略記として使用される。
【００３３】
ピッキングピン１４０は、金属または合金から作製され得る。ｚ軸に沿って延びる一定直径の細長い針状形状を有するように描かれているが、ピンは、他の形状および／または向き、例えば湾曲または蛇行形状を有する１つまたは複数のセクションを含んでもよい。ピンの先端チップもまた、様々な形状および構成であってもよい。例えば、尖った端、平らな端、丸い端、または斜めに切断された端などを備えた円錐形にしてもよい。仮に、対象のマイクロウェルが膜の層で覆われている場合、ピッキングピンの先端チップは、そのような膜を貫通できるように構築および構成してもよい。ピンは中空の内部であってもよく、その場合、吸引装置に接続するか、後端でポンプを使用して、真空の助けを借りて試料を取り上げてもよい（そして、試料の放出は、マイクロピペットなどの助けによる）。ピッキングピンの先端チップの底面および/または側面は、ピッキング中に試料を保持するのに有益な摩擦を高めるために、くぼみ、切り込み、エンボス加工または突起などのパターンを含んでもよい。ピッキングピンの先端チップは、微生物細胞または関心のある他の物質の付着を促進する表面特性のための表面化学修飾剤で処理またはコーティングされた材料をさらに含んでもよい。ピッキングピン１４０のステム部分の直径（またはその最大断面寸法）は、約１００ミクロンから数ミリメートルとすることができ、ピンの材料および構造に応じて、先端チップ部の直径は、微細加工チップのマイクロウェルの直径よりも小さくてもよい。コンピュータ５００から受信したコマンド信号によって制御される（および制御コンピュータプログラム製品によって生成される）モータおよび関連するコントローラを介して、ピッキングピンは、微細加工チップのマイクロウェル内の選択されたマイクロウェルの上の位置に移動し、選択されたマイクロウェルに含まれる試料を選択し、ターゲット試料ホルダーの所定の位置に移動し、少なくとも採取した試料の一部をターゲット試料ホルダーの所定の場所に移動する。以下でさらに説明するように、モータの作動やピッキングピンの移動など、ピッキング器具の動作のほとんどは、適切なコンピュータプログラム製品（またはコンピュータソフトウェア）を介してコンピュータによって最終的に制御できる。当業者に知られるように、適切なアダプタ、コントローラ、およびコンピュータと様々な周辺機器との間でデータを変換および送信できる他のインタフェース要素を使用することにより実現してもよい。コンピュータは、例えば、チップ上の選択されたマイクロウェルの識別、および必要なデータ保存、計算、画像処理、およびピッキング機器の操作に関連する本明細書で説明される他の機能を実行するなどのユーザが情報を入力するためのユーザインタフェースも提供する。
【００３４】
図１および２に示すシステム例では、ピッキングピンの動きは３つのプログラム制御モータで駆動され、各モータはそれぞれ独立してピッキングピンをｘ、ｙ、ｚ方向に動かすように構成される。ピッキング器具とピッキングピンの操作については、以下でさらに説明する。
【００３５】
本明細書で説明される微細加工チップは、装填プラットフォーム１７０の第１の領域１７２に装填される。好適には、チップには、ピッキング器具のｘ-ｙ平面に平行なその主要な平面が搭載される。図４は微細加工チップを固定するための例示的な機構の概略上面図であり、チップはプラットフォーム上の多数の位置決めピン３１０（チップの左側と上部に表示）と、関連する楕円形キャップを備えた反対側の２本のネジ３２０で固定され、その締め付けによりチップが位置決めピンに押し付けられ、それにより所定の位置にチップを固定するためのクランプ力が提供される。チップには長方形の船状があり、マイクロウェルの行/列がチップの側端に平行に走っている場合、チップは、図４に示すように、その側端がピッキングピンのｘおよびｙ方向に沿って好ましくは装填される。
【００３６】
目的の試料ホルダーは、図４に示すのと同様のメカニズムを使用して、第２エリア１７４に固定できる。目的の試料ホルダーが市販の96ウェルまたは384ウェルプレートの場合、固定機構は、試料ホルダーの特定の構成に応じて、当技術分野で一般的に知られている任意の技術であっても良い。試料ホルダーのタイプとその寸法および他の構成パラメータは、ピッキングされた材料が放出または堆積される宛先ウェルの座標を計算するために、コンピュータ５００のデータメモリに保存することができる。
【００３７】
いくつかの実施態様では、チップをピッキング機器に搭載する前に、マイクロウェルで所望の実験が行い、そして、得られたマイクロウェルは、例えば顕微鏡下で検査されて、ピッキングのために（例えば、さらなる成長、分析および実験のために）関心のあるサンプルを含み得る１つまたは複数の特定のマイクロウェルが選択される。そのような決定は、マイクロウェル内の内容物の色または他の外観特性による場合があり、そして、蛍光または燐光発光によって支援される可能性がある。マイクロウェルは、アレイやマトリックスなどの非常に規則的なパターンで配置できるため、選択は、選択したマイクロウェルの行番号と列番号、またはチップ上のマイクロウェルのパターンに対応する他の幾何学的パラメータに基づいても良い。代替実施態様では、チップをピッキング機器に装填した後に決定および選択を行うことができ、オンボードカメラ（ピッキング機器に取り付けられている）を使用してチップを調べて選択を行っても良い。以下でさらに説明するように、そのような選択されたマイクロウェルに関する情報は、後で使用するために、コンピュータのデータメモリ（たとえば、コンピュータのグラフィックユーザインタフェースを使用する）に保存しても良い。
【００３８】
いくつかの実施態様では、非常に小さなサイズ（例えば、直径約100μm以下）を有する密集したマイクロウェルを有する微細加工チップを使用する場合、ｘ-ｙ平面上のピッキングピンの動きは、特に正確性が求められる。ｘモータとｙモータは、ミクロンレベルまで正確で再現性のあるものを選択しても良い。しかしながら、新たに搭載された各微細加工チップの搭載位置および/または向きにはわずかなばらつきがある場合がある。繰り返し使用すると、ピッキングピンがわずかに変形する場合があり、またモータの位置は時間とともに徐々にドリフトする場合がある。したがって、ピッキングピンの位置に対するマイクロウェルのｘ位置とｙ位置を正確に決定または校正して、時間や使用量に対する精度の低下に対処することが重要となる。このような校正により、正しいマイクロウェルが選択される。同じチップから多くのピッキング操作（またはピッキングサイクル）が必要な場合は、操作の合間に校正を実行しても良い。
【００３９】
特定の微細加工チップがピッキング機器に搭載されると、微細加工チップの製造仕様または構成パラメータ（たとえば、マイクロウェルの寸法、マイクロウェル間の間隔、マイクロウェルの行と列の数、マイクロウェルのグリッドパターン、チップの端または側面からの参照マイクロウェルの距離）がわかっているので、対応するデータは、コンピュータのデータメモリにロードまたは保存でき、校正に使用できる。
【００４０】
いくつかの実施態様では、ピッキングピンの先端チップをｚ方向にいくつかの基準マイクロウェルまたは微細加工チップの基準マークに直接整列させることにより、校正を実行することができる。例えば、ピッキングピンは、その先端チップが第１の基準マイクロウェルの上にあるように、最初に第１の位置に配置することができる。この第１の位置の座標は、データメモリに保存できる（例えば、コンピュータのディスプレイ上のグラフィカルユーザインタフェースを介してユーザが入力する）。次に、ピッキングピンを第２の位置に移動して、その先端チップが（第１の基準マイクロウェルとは異なる）第２の基準マイクロウェルの上になるようにする。この２番目の位置の座標は、データメモリに保存することもできる。このプロセスで使用される第１および第２の参照マイクロセルの一方または両方は、目的の試料を含むと判断された選択されたマイクロウェル、またはチップ上の他のマイクロウェルである。より広い適用性のために、第１の参照マイクロウェルと第２の参照マイクロウェルは、チップ上で十分に間隔を空けても良い。例えば、第１の基準マイクロウェルはチップの左上隅に配置され、第２の基準マイクロウェルはチップの右下隅に配置されてもよい。第１の位置および第２の位置の保存された座標に基づいて、選択されたマイクロウェルの座標は、チップのマイクロウェルのパターンに関する情報を利用するコンピュータによって計算され得る。実際、ウェルのパターンに基づいて、この手順を使用して、チップ上のすべてのマイクロウェルの位置を計算することができる。
【００４１】
ピッキングピンを第１位置と第２位置に配置または位置合わせすることは、画像キャプチャ装置（カメラや顕微鏡など）の監視下で、デジタルディスプレイを使用して実行しても良く、ここで、画像キャプチャ装置は、デジタルディスプレイに表示される第１および第２の位置でのピッキングピンの画像のソースとして機能する。画像取込装置は、ピッキングピンの先端チップと基準ウェルの両方を見るために、ｚ方向に対してある角度で取り付けられてもよい。視線に沿ったｚ方向のアライメントの不確実性を減らすために、画像キャプチャ装置をいくつかの異なる位置に移動して、異なる視点から参照ウェルに対するピンの位置を表示でき、ピンの位置はアライメントを改善するためにユーザが調整しても良い。上述の第１の基準マイクロウェルおよび／または第２の基準マイクロウェルは、チップ上の基準マーク（または基準マーク）に置き換えても良い。所定の装填された微細加工チップのマイクロウェルに対する基準マークの位置は既知であるため、このような場合には、選択されたマイクロウェル（または、必要に応じて全てのマイクロウェル）の位置は、ピンが基準マーク（１つまたは複数）および微細加工チップの製造仕様パラメータと位置合わせされたときの第１および/または第２のピン位置によって計算できる。
【００４２】
いくつかの実施態様では、ピッキングピンと第３の基準マイクロウェルまたは基準マークとの位置合わせを使用して、校正の精度をさらに改善しても良い。例えば、チップのマイクロウェルパターンが500行x1000列のグリッドパターンである場合、最初の参照マイクロウェルは、最初の行（または最初の列）の最初のマイクロウェルであり、２番目の参照マイクロウェルは、１列目の500行目にでき、そして3番目の参照マイクロウェルは、1000番目の列の500番目の行にすることができる。このような参照マイクロウェルの三角形の選択は、チップの側端の方向のずれを修正するのに役立つ。
【００４３】
いくつかの実施態様では、チップのマイクロウェル（または基準マーク）に対してピンを直接位置合わせすることなく、微細加工チップ上のマイクロウェルとピッキングピンを別々に配置することにより、校正しても良い。これは、以下の方法で実行しても良い。画像取込装置は、搭載された微細加工チップ（またはその一部）の１つ以上の画像を取得するために使用される。画像取込装置、例えばカメラは、ピッキング機器の不可欠な部分であっても良い。例えば、図１に示すように、カメラ１８０はサポートアーム１８８に取り付けても良く、そして装填プラットフォーム１７０に対して予め設定された距離と角度で配置される。カメラは、１つ以上の画像を撮影するようにプログラムしても良く（例えば、搭載された微細加工チップまたはその一部の１つ以上の上面図、プラットフォームの一部またはピッキング機器の他の不動部ありまたはなし）、そして画像をコンピュータ５００に送信しても良い。コンピュータは、画像の画像処理と認識を実行し、そして機器スペース内の選択されたマイクロウェル（またはチップ上のすべてのマイクロウェル）の座標を決定する。これは、マイクロウェル自体の画像認識に基づいても良く、またはウェルとは異なる微細加工チップ上の特定の基準マーク（例えば、チップのエッジ近くなど、ウェルから離れた位置にある特定のマーク）の画像認識に基づいても良い。カメラ１８０は、装填プラットフォーム１７０に関して既知の構成にあるため、画像上で識別されたマイクロウェルまたは基準マークの寸法と位置を直接関連付けて、機器またはシステム空間の物理的位置に変換しても良い。このようにして、選択されたマイクロウェルまたはチップの全てのマイクロウェルの正確な物理的位置または座標を決定しても良い。図１とはわずかに異なる方法で設置された図２に示されるカメラ１８０は、上記（カメラとカメラを接続するコンピュータおよび制御線は図示せず）と同様の方法で使用しても良い。
【００４４】
選択したマイクロウェルの位置を特定することに加えて、ピッキングピンの位置も特定する。これは、光学アライナを使用して実現しても良い（図１、２、および５参照）。図５は、このようなアライナの実装を示す。アライナ１９０は、光源１９２ａ（例えば、レーザーまたはＬＥＤ）を含み、そして光線を光検出器１９２ｂに照射し、そして光源１９４ａは光検出器１９４ｂに光ビームを照射する。光源１９２ａおよび検出器１９２ｂは、光源１９２ａから発し、検出器１９２ｂによって検出される光ビームの光軸がｙ方向に沿うように配置される。光源１９４ａおよび検出器１９４ｂは、光源１９４ａから発して検出器１９４ｂによって検出される光ビームの光軸がｘ方向に沿うように配置される。ピッキングピンの現在のｘおよびｙ位置を特定するには、ピンの先端チップをこれらの２組の光源と検出器（１９２ａ、１９２ｂ）および（１９４ａ、１９４ｂ）の間で移動して、これら２つの光線を乱す。光源１９２ａ、検出器１９２ｂ、光源１９４ａ、検出器１９４ｂの位置は固定されており、既知である（および関連データはコンピュータメモリに保存しても良い）。ピッキングピンがｘビームをブロックするｘ座標と、ピッキングピンがｙビームをブロックするｙ座標の両方が既知であり、そして以下、それぞれｘ０、ｙ０と呼ぶ。（ｘ０、ｙ０）でマークされた位置は、２つの光線が重要でもあり、図５にＰ（ｘ０、ｙ０）として示される。
【００４５】
図１、２および５に示す光学アライナ１９０は、ピッキングピンを位置決めするために以下のように動作させても良い。簡潔には、ピッキングピンをｘ方向に正確に配置するには、ピッキングピン１４０は、最初にアライナ１９０近くの初期位置に配置することができる（これは、ユーザインタフェースでコマンドまたはパラメータを入力して、ピンをアライナ近くの初期位置に移動させることで実現させても良く、または、コンピュータプログラムで事前に指定された移動パラメータを使用して、ピンを初期位置に自動的に移動しても良い）、次にピンは光源１９２ａと検出器１９２ｂの間でｘ方向にゆっくりと移動させる。検出器１９２ｂで検出された光の強度は、ｘモータ位置（ｘモータ制御装置により追跡され、コンピュータに供給される）の関数として監視または記録される。検出器１９２ｂで検出された光が最小に達すると、対応するｘモータ位置は、ピッキングピンのｘ座標がｘ０である基準ｘモータ位置となる。この基準ｘモータ位置に対するｘモータ位置はｘコントローラによって正確に追跡できるので、ｘ方向のピッキングピンの現在の位置は、ｘ０の位置と、基準ｘモータ位置に対するｘモータ位置（ｘモータ位置と基準ｘの差）に基づいて決定でき、モータの位置は、ｘモータに固有の変換係数に基づいて、物理的な距離に容易に変換できる。同様に、ピッキングピン１４０の位置をｙ方向に校正するには、ピンは、光源１９４ａと検出器１９４ｂの間でｙ方向にゆっくりと移動させ、そして検出器１９４ｂで検出された光の強度は、ピンのｙ座標がｙ０と一致するときを決定するように観察される。ｙ０に対するｙ方向に沿ったピッキングピンの位置は、ｙコントローラによって正確に追跡できるため、ｙ方向のピッキングピンの現在の位置を決定できる。
【００４６】
別の実施態様では、光学アライナの代わりに、感圧式タッチスクリーンまたはタッチパッドをアライナとして使用して、ピンの（ｘ、ｙ）座標を特定しても良い。例えば、タッチスクリーンは、光学アライナ（図１の１９０）が設置される領域に設置しても良い。タッチスクリーンは、空間内のピンを正確に見つけるのに十分な解像度を持たせても良い。例えば、ピクセルあたり約６ミクロンに変換される4096 DPIの解像度を持つタッチスクリーンを使用しても良い。タッチスクリーンを使用するには、ピッキングピンは、モータに関連付けられた光学式エンコーダからの既知のモータ位置を使用して、タッチスクリーン上のｘ、ｙ平面内の位置に移動させても良い。次に、ピンをタッチスクリーンと接触するまでｚ方向に下げても良い。タッチスクリーンによって生成されたタッチ信号をコンピュータに転送して、ピンが空間内のどこにあるかを計算し、それをモータの位置に関連付けても良い。
【００４７】
上記の２つの手順が完了すると（手順の順序は重要ではない）、つまり、（１）画像取込装置を使用して微細加工チップ上の選択されたマイクロウェルを特定し、（２）ピッキングピンを特定する、例えば、アライナまたはデジタルタッチスクリーンを使用し、ピンが現在の位置から選択したマイクロウェルに移動するために必要なｘ及びｙの移動距離を計算しても良く、これに基づいて、ピンを選択したマイクロウェルに移動してサンプルを選択しても良い。
【００４８】
ピッキング操作の前に、ｚ方向のピンの位置を調整しても良い。しかしながら、多くのアプリケーションでは、ｘ方向とｙ方向のようにピン方向をｚ方向に正確に制御する必要はない。例えば、ピッキングの前に、ピッキングピンの先端チップを、（例えば、顕微鏡やカメラなどの視覚補助具を使用して）搭載された微細加工チップの水平上面と接触させることができる。このｚ位置は、マイクロウェルの深さに基づいてマイクロウェルからサンプルを採取するためにピンがｚ方向に移動するための追加の所定の距離を設定するための基準として使用しても良い。例えば、所定の距離は、ピッキングピンの先端チップがマイクロウェルの底部から閾値距離内にあるように設定しても良く、またはピッキングピンの先端チップがマイクロウェルの底部に触れるように設定しても良い。仮に、ピンに圧力センサが装備される場合（以下でさらに説明する）、マイクロウェルの底部とのそのような接触はコンピュータによって自動的に決定しても良く、この場合、移動距離に基づく校正は省略しても良い。
【００４９】
仮に、目的の試料ホルダーもマイクロウェルの高密度アレイを有する微細加工チップである場合、目的の試料ホルダー内で採取された試料が堆積される予定の場所の座標は、上記と動揺の方法で校正しても良い。
【００５０】
選択されたマイクロウェルの校正された座標に基づいて校正が実行された後、ピッキングピンが選択されたマイクロウェルの場所の上の位置に移動する。次に、選択ピンを挿入してから選択したマイクロウェルから引き抜き、選択したマイクロウェルに含まれる試料をピックアップする。試料がピッキングピンに付着している可能性がある。浸漬工程では、ピッキングピンの先端の初期ｚ位置と選択されたマイクロウェルの深さに基づいて、ピッキングピンを所定の距離だけ選択されたマイクロウェル内に下げても良い。そのような距離は、選択ピンが選択されたマイクロウェルに含まれる試料に確実に接触するのに十分でなければならない。そのような距離は、選択ピンが選択されたマイクロウェルに含まれる試料に確実に接触するのに十分でなければならない。いくつかの実施態様では、ピッキングピンの先端チップは、マイクロウェルの底部（およびわずかに窪む）を望ましくは越えて移動する。これは、チップの不均一性またはチップをフラットからわずかに離して固定するため、有益な場合があり、そしてピンが移動する余分な距離は、これらの不規則性を補うのに役立つ。スプリング付きのピンマウントを使用すると、マイクロウェルを損傷することもモータのレジストリを失うこともなく、マイクロウェルの底から押し戻すことができる。そのような実施態様では、浸漬プロセス中に、ピッキングピンの先端チップが選択されたマイクロウェルの底部に接触したかどうか（移動したｚ距離に基づいて）が決定され、先端チップが選択されたマイクロウェルの底に接触したことが確認できると、ピッキングピンはマイクロウェルから引き出される。選択されたマイクロウェルの底面にピッキングピンが確実に接触するようにするには、マイクロウェルの口から下向きのピッキングピンのｚ移動距離を、マイクロウェルの公称深さをわずかに超えるように（製造仕様に基づき）設定しても良い。
【００５１】
更なる実施態様では、圧力センサ（図示せず）をピッキングピンの近位端に（例えば、スプリング１４４上に）取り付け、ピッキングピンの先端チップが物体、例えば、選択したマイクロウェルの底など、に接触したときにピッキングピンが受ける反対方向の力を感知しても良い。ここで、ピッキングピンの先端チップが選択されたマイクロウェルの底部に接触したかどうかの判断は、ピッキングピンの先端チップが選択されたウェルの底部に接触したときの検出された反力に基づいても良い。仮に、検出された反力が事前に設定されたしきい値より大きい場合、接触したと見なしても良い。圧力センサは、検出された力をデジタル信号に変換して、機器の操作用のコンピュータプログラムを実行しているコンピュータに供給することができる適切なアダプタと結合しても良い。
【００５２】
微細加工チップの選択したマイクロウェルからピッキングピンを収納した後、次にピッキングピンをピッキングピンの先端チップが目的の試料ホルダーの所定の位置の上にある位置に移動させる。この場所を試料ホルダーのウェルにしても良い。ウェルには、採取した試料を更に試験するための培地またはその他の物質を含む。そのような場合、ピッキングピンを媒体に浸して、ピッキングピンに取り付けられた試料を外し、媒体に入れても良い。選択したマイクロウェルから放出部位までのｘ-ｙ平面内の移動、およびピッキングピンのｚ方向の移動は、微細加工チップの選択されたマイクロウェルの座標に対する目的地の座標、および目的の試料ホルダーの高さ、目的のサンプルホルダーのウェルの深さ、そして目的のサンプルホルダーのウェル内のメディアの充填レベルなどに基づいてコンピュータによって同様に制御しても良い。
【００５３】
いくつかの実施態様において、前述の校正工程は、微細加工チップ上で１つ以上の「テストピック」を実行することにより（ピックした材料を目的地に堆積させる必要なく）実施しても良い。これを行うために、１つ以上の標的マイクロウェルをピッキングピンに提供して、標的マイクロウェルの提供された座標（例えば、以前に既知または推定された座標）に基づいてピックを試験しても良い。これは、例えばグリッドパターン内のターゲットマイクロウェルの相対位置または物理座標を入力することで実行しても良い。次に、実際のピッキングと同様に、ピッキングピンをターゲットマイクロウェルの指定された座標に応じた位置に移動し、そしてピッキングピンの遠位先端が微細加工装置に接触し、マーク（物理的なへこみ）を作成するように、ピッキングピンを下げる。その後、ピッキングピンを引っ込める。微細加工チップを取り出しても良く（または、図２に示すように、装填プラットフォームをピッキング機器ボックスから引き出す）、十分な倍率の顕微鏡でマークを観察し、そして測定機能はターゲットまたは目的のマイクロウェルからピッキングピンによって作られたマークの変位を正確に決定する。決定された変位に基づいて、全体としての微細加工チップの位置、およびピッキングピンの位置に対するチップの特徴、たとえばマイクロウェル、基準マークなどを決定できる。その後、実際のピッキング操作では、ピッキング用の選択されたマイクロウェルにピンを正確に移動できるように、ピッキングピンのｘ、ｙ平面内の位置がこの変位によって調整しても良い。
【００５４】
この校正方法の例として、図６は、顕微鏡下で観察された校正実行中にピッキングピンによって作られたいくつかのマークを含む微細加工チップの上面のマイクロウェルのグリッドパターンの一部を示す。ターゲットマイクロウェルはＥ５、Ｅ７、Ｅ９、Ｅ11、およびＥ13（グリッドパターン上）である。ピッキングピンは、対応するターゲットマイクロウェルの想定座標に基づいて一連のマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、およびＭ５を作成する（これらの座標は、機器の仕様や事前の校正などによって事前にわかっている場合がある）。（ｘ方向とｙ方向の両方の）変位に基づいて、顕微鏡で観察される対応する意図またはターゲットのマイクロウェルに対する校正中に作成されたこれらのマークの位置の変位に基づいて、オフセットを決定し、本明細書に記載のとおりコンピュータのデータメモリに保存しても良い。その後、実際のピッキングランで、オフセットを使用してピッキングピンの座標を補正または調整し、ピッキング用に選択したマイクロウェルを正確に配置しても良い。仮に、変位が非常に小さい場合、この校正中にピッキングピンがターゲットマイクロウェルの底部に接触し、ターゲットマイクロウェル内にマークを付ける可能性がある。ピッキングピンによって作られるへこみまたはマークの範囲/深さは、ピッキングピンの背面に取り付けられた圧力センサに関連するパラメータを調整することにより制御できる。
【００５５】
校正の結果を確認するために、同じ微細加工チップで別の「テストピック」を実行する。今回、指定されたターゲットマイクロウェルはＦ５、Ｆ７、Ｆ９、Ｆ11、およびＦ13である。前の校正の実行で決定したオフセットを使用して、ピッキングピンの座標を調整した。図６に示すように、この実行でピッキングピンＭ１’、Ｍ２’、Ｍ３’、Ｍ４’、Ｍ５’によって作られたマークは、対応する意図されたマイクロウェル内にあり、校正が成功したことを示す。
【００５６】
この校正で使用される微細加工チップは、後続のピッキング操作が実行される同じ微細加工チップでも、異なる微細加工チップでも構わない。後者のシナリオでは、校正が行われた後、微細加工チップが取り除かれ、採取する試料を含むマイクロウェルを備えた微細加工チップが取り付けられる。微細加工チップの高い製造精度と装填プラットフォームの正確な位置決めにより、新しい微細加工チップを取り付けても位置決めに大きな誤差は生じない。したがって、この校正は、他の多くのチップに使用される微細加工チップで一度実行しても良い。これらの微細加工チップは、同じ仕様でも異なる仕様でも構わず、グリッドパターンの主要なパラメータがコンピュータに供給される限り（たとえば、グリッドパターン自体、２つの隣接するマイクロウェルからの中心間距離、第１列および第１行のマイクロウェルの配置 微細加工チップの上端と左端など）をピッキングランの開始時に選択すると、同様の校正プロセスを実行することなく、ピッキングに適したパラメータをコンピュータによって自動的に計算および調整しても良い。
【００５７】
微細加工チップから目的の試料ホルダーまで複数のマイクロウェルから試料を採取する必要がある場合、採取した試料を目的の試料ホルダーに入れた後、前にピックアップした試料の交差汚染を避けるためにピッキングピンを洗浄および/または滅菌する必要がある。ピッキングピンをそのような滅菌が行われる特定の領域に移動させても良い。図１および図２に示すように、滅菌は、滅菌装置１８５（例えば、ピッキングピンを、１５０℃を超える温度に急速に到達する場所に簡単に落とすことができる加熱コイル）を介して実施しても良い。さらに、ピッキング器具の他のコンポーネントを時々滅菌する必要がある場合がある。様々な滅菌技術、例えばUV照射、漂白剤、エタノール洗浄を使用しても良い。
【００５８】
ピッキング効率の改善に役立つ可能性のあるいくつかの考慮すべき事項がある。例えば、培地を含むウェルを含む目的の試料ホルダーの場合、ピンの遠位先端を培養液に長時間置いておくことにより、培養培地の少なくとも一部を通してピッキングピンを繰り返し（同じまたはわずかに異なる位置で）前進および後退させることにより、および／または、遠位先端が培地中にある間にピッキングピンをディザリング（横方向に移動）することにより、採取した資料を目的のウェルに堆積させても良い。さらに、微細加工チップのマイクロウェルに含まれるサンプルを水和状態に保つことは、長時間のピッキングプロセスで有益である。例えば、油の薄い層をチップのマイクロウェルの上に落として、水分をチップに閉じ込めても良い。油は、ピッキングピンが通過しやすい。
【００５９】
本明細書に記載のコンピュータは、ラックマウント型コンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、またはタブレットコンピュータなど、いくつかの形態のいずれかで実施できることを理解されたい。さらに、コンピュータは、一般にコンピュータとは見なされないが、スマートな携帯電話、タブレット、またはその他の適切なポータブルまたは固定電子装置など、適切な処理機能を備えた装置に組み込んでも良い。また、コンピュータには１つ以上の入出力装置があっても良い。これらの装置は、特にユーザインタフェースを提供するために使用しても良い。ユーザインタフェースを提供するために使用できる出力装置の例には、出力を視覚的に表示するためのプリンタまたはディスプレイ画面、および出力を音声で表示するためのスピーカまたはその他のサウンド生成装置が含まれます。ユーザインタフェースに使用できる入力装置の例には、キーボード、マウス、タッチパッド、デジタル化タブレットなどのポインティング装置があります。別の例として、コンピュータは、音声認識または別の可聴形式で入力情報を受信しても良い。このようなコンピュータは、ローカルエリアネットワークまたはエンタープライズネットワークなどのワイドエリアネットワーク、インテリジェントネットワーク（IN）またはインターネットなど、任意の適切な形式の１つ以上のネットワークで相互接続しても良い。そのようなネットワークは、任意の適切な技術に基づいてもよく、任意の適切なプロトコルに従って動作してもよく、無線ネットワーク、有線ネットワーク、または光ファイバーネットワークを含んでもよい。本明細書で概説される様々な方法または工程は、様々なオペレーティングシステムまたはプラットフォームのいずれか１つを使用する１つまたは複数のプロセッサで実行可能なソフトウェアとしてコード化されてもよい。さらに、このようなソフトウェアは、多くの適切なプログラミング言語および/またはプログラミングまたはスクリプトツールのいずれかを使用して記述でき、実行可能マシン言語コードまたはフレームワークまたは仮想マシンで実行される中間コードとしてコンパイルしても良い。
【００６０】
様々な実施態様が本明細書で説明および図示されるが、当業者は、機能を実行し、および/または結果を取得するための様々な他の手段および／または構造、および／または本明細書に記載の１つ以上の利点を容易に想定するであろう、そして、そのような変形および／または修正のそれぞれは、本明細書に記載された本発明の実施態様の範囲内にあるとみなされる。より一般的に、当業者は、本明細書に記載されるすべてのパラメータ、寸法、材料、および構成が例示であることを意味し、実際のパラメータ、寸法、材料、および／または構成が特定の用途に依存することを容易に理解するであろう。当業者は、日常的な実験のみを使用して、本明細書に記載の特定の発明の実施態様に対する多くの同等物を認識するか、確認することができるであろう。したがって、前述の実施態様は例としてのみ提示され、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内で、具体的に説明および請求された以外の方法で発明の実施態様を実施できることを理解されたい。
【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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【国際調査報告】
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