JP2000515630A - 分析システムおよび分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 分析あるいは調整システムは、ベースユニット(12)、アダプタ(14)および基板(16)を備える。アダプタ(14)はベースユニット(12)上の取り付け領域に取り付けられ、基板(16)はアダプタ(14)上の取り付け領域に取り付けられる。アダプタ(14)によってベースユニット(12)は非常に様々な異なる基板(16)とインターフェースをとることが可能になり、それによって化学的および生物学的分析および調整手順を行うことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】 分析システムおよび分析方法 本願は1996年８月２日に提出された米国特許出願第08/691,632号の一部継続出 願であり、この米国特許出願の開示全体が、本明細書において参考として援用さ れる。 発明の背景１．発明の分野 本発明は、概して、化学分析および生物学的分析を行うためのシステムおよび 方法に関する。より詳細には、本願は、ベースユニット中で評価される分析基板 を用いる分析器システムの設計および使用に関し、基板とベースユニットとの間 のインターフェースとしてアダプタが用いられる。 化学的標本および生物学的標本の化学分析、臨床分析および環境分析を行うた めに多数のシステムおよび機器が利用可能である。従来のシステムは、試験され る標本の組成あるいは他の特性に関連付けられる化学的変化あるいは物理的変化 をモニタするための様々な検出デバイスを用い得る。このような機器は、分光光 度計、蛍光光度計、光検出器、放射能計数管、磁気計、検流計、反射率計、超音 波検出器、温度検出器、圧力検出器、比濁計(mephlometer)、電気泳動検出器、P CRシステム、LCRシステムなどを含む。このような機器は、スタンドアロン型分 析器中のマイクロプロセッサ、タイマ、映像表示デバイス、LCD表示デバイス、 入力デバイス、出力デバイスなどの電子補助システムと組み合わせられることが 多い。このような分析器はサンプルを直接受け取るように適合され得るが、通常 は、ディップスティック、キュベット、分析用ローターなどのサンプル受容基板 上に配置されたサンプルを受け取るように設計されることが多い。通常は、サン プル受容基板は一度の使用のために製造され（すなわち、使い捨て）、分析器は 、回路、オプティックス、サンプルマニピュレーション、および基板上でアッセ イを行うために必要な他の構造体を備える。その結果、多くの分析器は一つのタ イ プのサンプル受容基板のみと機能することが意図され、他の基板と用いられるよ うに容易に適合可能ではない。 近年、新しい分類のサンプル受容基板が開発され、この基板は「微小流体（mi crofluidic）」システムと称される。微小流体基板は、中規模の(mesoscale)サ ンプルサイズを有するチャネルによって連結されたチャンバのネットワークを有 し、少なくとも一つのサンプルサイズは通常0.1μｍと500μｍとの間である。こ のような微小流体基板は、半導体産業において用いられるものと同様のホトリソ グラフィ技術を用いて製造され得、その結果得られるデバイスは、様々な精巧な 化学分析技術および生物学的分析技術を行うために用いられ得る。微小流体分析 技術は多くの利点を有し、それらの利点には、典型的にはナノリットルオーダで ある非常に小さいサンプルサイズを用い得ることが含まれる。基板は、比較的低 コストで製造され得、混合、分配、バルブ調節、反応および検出を含む多くの特 定の分析動作を行うようにフォーマットされ得る。 分析技術が様々であり、かつ特定の微小流体試験基板に組み込まれ得るサンプ ル流れパターンが潜在的に複雑であるために、試験基板を支持する分析ユニット には多くの要求があり得る。分析ユニットは、基板上のチャネルおよび容器のネ ットワークを通る流れの方向およびタイミングを管理しなければならないだけで はなく、加熱、冷却、露光あるいは他の放射線への曝露、光あるいは他の放出物 の検出、電気／電子化学信号の測定、pHなどを含む、基板周辺に配分された位置 でのサンプルとの一つ以上の物理的相互作用を提供しなければならないことがあ り得る。流れ制御管理は、（動電学的流れ制御のための）基板への電圧、電流あ るいは電力のパターン化された印加、もしくは流れを他の方法で誘導するための 加圧、音響エネルギーあるいは他の機械的介入を含む多くの相互作用も含み得る 。 従って、事実上無数の特殊試験フォーマットが微小流体試験基板に組み込まれ 得ることがわかる。このような多様性および複雑性のために、大多数ではないに しろ多くの試験基板が、特定の試験を行うために特に構成された分析器を必要と する。実際に、特定の試験基板が、異なる試験を行うために一つを超える分析器 を用いることもあり得る。しかし、全ての基板および試験のために一つの専用分 析器を提供することが必要になることにより、微小流体システムのフレキシビリ ティおよびコストにおける利点が大幅に低減する。 従って、上記した問題の少なくともいくつかを克服するあるいは実質的に軽減 する改善された分析システムおよび分析方法を提供することが望ましい。特に、 実質的に異なる流れパターン、化学的性質および他の分析的特性を有する、多く の異なる微小流体基板あるいは他の試験基板を支持し得るベース分析ユニットを 含む分析システムを提供することが望ましい。異なる試験基板に異なる試験を行 うためのベース分析ユニットを改変するコストが大幅に低くなる分析システムを 提供することが特に望ましい。２．背景技術の説明 サンプルを分析するための微小流体デバイスは、以下の特許および特許出願公 開明細書、すなわち、米国特許第5,498,392号、米国特許第5,486,335号、米国特 許第5,304,487号、およびWO096/04547号に記載されている。汎用コンピュータの 拡張レセプタクルに接続する分析モジュールを有する分析システムは、WO95/021 89号に記載されている。典型的には分析ローターあるいは他のサンプルホルダ上 にあるサンプルはレセプタクル内に配置され得、コンピュータは、モジュール中 のサンプルの分析を制御するために用いられる。化学分析システムは、米国特許 第5,510,082号、米国特許第5,501,838号、米国特許第5,489,414号、米国特許第5 ,443,790号、米国特許第5,344,326号、米国特許第5,344,349号、米国特許第5,27 0,006号、米国特許第5,219,526号、米国特許第5,049,359号、米国特許第5,030,4 18号および米国特許第4,919,887号、欧州特許出願公開EP299 521号およびEP6 03 1号、および日本特許公開公報JP第3-101752号、JP第3-094158号およびJP第49-77 693号に記載されている。 本願の開示は以下の同時係属出願に関連し、これらの出願の開示全体は本明細 書において参考として援用される：1996年４月16日提出の米国特許出願第60/015 498号（仮出願）、1996年６月28日提出の米国特許出願第08/671,987号、1996年 ６月28日提出の米国特許出願第08/671,986号、1996年７月３日提出の米国特許出 願第08/678,436号および1996年７月16日提出の米国特許出願第08/683,080号。 発明の要旨 本発明は、サンプル基板と分析ベースユニットとの間にインターフェースを与 えるためにアダプタを用いる分析および調整システムならびに方法を提供するこ とによって、上記の不足点の少なくともいくつかを克服する。サンプル基板は、 通常は微小流体基板であるが、検出可能な信号を処理あるいは提供するために試 験標本あるいは出発物質を受容し得る他のいずれものサンプル基板であり得、こ の場合、ベースユニットは、サンプルの流れ、試薬の流れおよび基板に行われる 分析および／または調整技術の他の局面を管理する。アダプタによって、単一の タイプのベースユニット、すなわち、特定の構成を有するベースユニットが、ベ ースユニット自体をほとんどあるいは全く再構成せずに、大幅に異なる構成を有 する多数の試験基板および他の基板とインターフェースをとり、かつ、基板上で 多数の特定の分析技術および調整技術を管理することが可能になる。 本方法および本装置は、分析技術および調整技術の両方との利用法を見出して いる。用語「分析」は、アッセイあるいは処理が、試験標本中の一つあるいは複 数の分析物を検出および／または計量することを主に意図することを意味する。 用語「調整」は、処理が一つあるいはそれ以上の出発物質あるいは試薬から一つ 以上の生成物を生成することを主に意図することを意味する。残る記載は主に分 析方法および分析デバイスに関するが、記載されている全ての技術は、その大部 分が他の二次的な使用について材料を調製するためにも同様に有用である。 第１の局面において、本発明は、少なくとも一つのインターフェース構成要素 を内部に有するベースインターフェースアレイを有する取り付け領域を有するベ ースユニットを備える分析システムを提供する。アダプタは、ベースユニットの 取り付け領域に取り外し可能に取り付けられるように構成され、インターフェー ス構成要素を有するアダプタ−ベース間インターフェースアレイを有している。 アダプタ−ベース間インターフェースアレイは、アダプタがベースユニットに取 り付けられるとベースインターフェースアレイと嵌合し、各アレイ中の少なくと もいくつかのインターフェース構成要素は互いに結合あるいは嵌合する。アダプ タは、アダプタ−サンプル基板間インターフェースアレイを内部に有するサンプ ル基板取り付け領域をさらに含む。アダプタ−サンプル基板間インターフェース アレイは、通常、少なくとも一つのインターフェース構成要素も有する（但し、 サンプル基板上のインターフェース構成要素に対してベースユニット上のインタ ーフェース構成要素を配置するために主として作用する場合もある）。サンプル 基板は、アダプタのサンプル基板取り付け領域に取り外し可能に取り付けられる ように構成され、それ自体が、少なくとも一つのインターフェース構成要素を通 常含むサンプル基板インターフェースアレイを含む。サンプル基板インターフェ ースアレイ中のインターフェース構成要素は、サンプル基板がサンプル基板取り 付け領域に取り付けられると、アダプタ−サンプル基板間インターフェースアレ イ中のおよび／またはベースインターフェースアレイ中の対応するインターフェ ース構成要素と嵌合する。 各インターフェースアレイ中に適切なインターフェース構成要素を設けること によって、ベースユニットとサンプル基板との間で事実上無数のパターンの電力 および／または信号接続が形成され得る。ベースユニットはアダプタへの電力お よび信号接続のみを提供し、アダプタは、流れ、他の動作パラメータおよびサン プル基板への検出を管理するための比較的複雑なアダプタ−サンプル基板間イン ターフェースアレイを提供することもある。しかし、他の場合には、ベースユニ ット上のベースインターフェースアレイはより複雑、例えば、光源、検出器およ び／または高電圧源を含み得、アダプタはより単純であり、ベースユニット上の インターフェース構成要素に対してサンプル基板を配置するように主に機能し、 電圧をチャネリングし、ベースユニットとサンプル基板との間の直接連通を可能 にすることが多い。 例示的なインターフェース構成要素は、電力源、アナログ信号コネクタ、ディ ジタル信号コネクタ、エネルギー伝達源、エネルギー放出検出器、他の検出器お よびセンサなどを含む。エネルギー伝達源は、光源、音響エネルギー源、熱源、 冷却源、圧力源などであり得る。エネルギー放出検出器は、光検出器、蛍光光度 計、UV検出器、放射能検出器、熱検出器（温度計）、流れ検出器などを含む。他 の検出器およびセンサが、pH、電位、電流などの測定のために設けられ得る。イ ンターフェース構成要素は対で設けられることが多く、電力、信号あるいは他の 情報の移送を提供するために、あるアレイ中の構成要素がそれと嵌合するアレイ 中の対応する構成要素と結合あるいは連結することが理解される。しかし、イン ターフェース構成要素はそのような構成要素対を有する必要はなく、エネルギー 伝達源あるいは放出検出器は、嵌合するインターフェースアレイ中の対応するイ ンターフェース構成要素がない状態で設けられることが多い。 ベースユニット、アダプタおよびサンプル基板は、互いに物理的に連結されて 分析システムを構成し得るように構成される。例えば、ベースユニット中の取り 付け領域は、キャビティ、ウェル、スロットあるいはアダプタを受容するほかの レセプタクルであり得、レセプタクルのサンプルサイズはアダプタと嵌合するよ うに選択される。同様に、アダプタ上の取り付け領域は、レセプタクル、ウェル 、スロット、あるいはサンプル基板を受容し、アダプタおよび／またはベースユ ニットに対して基板を適切に配置することが意図される他の空間を含み得る。サ ンプル基板は、好ましくは、中規模の流体チャネルおよび容器を用い、すなわち 、チャネルは0.1μｍから500μｍ、通常は１μｍから100μｍの範囲の少なくと も一つのサンプルサイズを有する。しかし、本発明は、ベースユニット、アダプ タおよび基板が、一つのサンプル基板上の特定のサンプルサイズの流れチャネル におよび／または取り付けられる特定の方法に限定されない。 ここまで三段構成システムとして記載したが、付加的な構成要素あるいは「段 」が用いられることが理解されるべきである。例えば、ベースユニット上に受容 されるアダプタ内に装着されるあるいはその上に取り付けられる、サンプル基板 のためのキャリアなどの付加的なキャリアあるいはアダプタが、付加的なインタ ーフェースを提供するために用いられ得る。同様に、アダプタを受容するベース ユニット内の取り付け領域は、それ自体がベースユニットに取り外し可能にある いは永続的に固定される別個の構成要素を備え得る。システムの規格化が容易に なるので、別個の構成要素を用いて取り付け領域を構成することは有利である。 例えば、アダプタ取り付け領域構成要素は、別々に、任意に単一の場所で製造さ れおよび／または厳密な仕様に従って製造され得るが、これら両方を行うことに よって、このように規格化された取り付け領域を組み込むベースユニットが全て の対応するアダプタに確実に適合可能にされる。規格化されたアダプタ−取り付 け領域は加熱器、冷却ブロック、ピンコネクタなどの、ベースユニットの他 の構成要素と相互接続するようにも適合され、これによってこれらの要素とのイ ンターフェースが容易になる。従って、四段あるいはそれ以上の構成を有するシ ステムは本発明の範囲内に入る。 本発明の第２の局面では、分析システムは、大まかに上記したように、ベース ユニットおよびサンプル基板を備えている。アダプタは、ベースユニットの取り 付け領域に取り外し可能に取り付けられるように構成され、サンプル基板を取り 外し可能に受容するための取り付け領域を含む。アダプタはサンプル基板をベー スユニットに関して固定位置に保持し、(i)ベースインターフェースアレイ中の インターフェース構成要素から基板への接続経路、あるいは(ii)サンプル基板ア レイ中のインターフェース構成要素からベースユニットへの接続経路のいずれか を提供する。本発明のこの局面において、アダプタは、サンプル基板をベースユ ニット中のインターフェースアレイに関して配置する役割を主に果たし得る。例 えば、ベースユニットインターフェースアレイが光源および／または光検出器を 備える場合、アダプタは、所望の測定を行うために光源／検出器に関してサンプ ル基板を適切に配置し得る。アダプタはサンプル基板とベースユニットとの間の インターフェース能力（capability）を任意に提供し得るが、必然的ではない。 本発明のさらに別の局面において、上記のように、ベースユニットおよびサン プル基板と組み合わせて用いるためのアダプタが提供される。アダプタは、アダ プタがベースユニット上の取り付け領域に取り付けられると、ベースインターフ ェースアレイ中の対応するコネクタと嵌合するように配置された少なくとも一つ の電力および信号コネクタを含むアダプタ−ベース間インターフェースアレイを 有するアダプタ本体を備えている。アダプタは、サンプル基板がアダプタの取り 付け領域に取り付けられると、サンプル基板インターフェースアレイ中の対応す る領域と嵌合するように配置された少なくとも流れバイアスコネクタを含むアダ プタ−サンプル基板間インターフェースアレイを有するサンプル基板取り付け領 域をさらに含む。流れバイアスコネクタは、一般には中規模および他の微小流体 サンプル基板中の動電学的流れ制御のための電極であるが、音響的、圧力的ある いは機械的流れ発生構成要素でもあり得る。アダプタ−サンプル基板間インター フェースアレイは、流れバイアスコネクタに加えて、サンプル基板の特定領域と インターフェースをとるように配置された放射線放出および検出構成要素などの インターフェース構成要素をしばしば含む。 ベースユニットは自蔵型であり得、すなわち、全てのディジタルおよび／また はアナログ回路、およびアッセイを制御し、システムからアッセイの結果を生じ させるために必要なユーザ入力／出力インターフェースを含み得る。しかし、制 御分析の一部あるいは全て、および／または報告機能ならびにユーザインターフ ェースの一部あるいは全てを提供し得る汎用コンピュータあるいは従来のコンピ ュータと、ベースユニットとのインターフェースをとることが好ましいことが多 どの標準オペレーティングシステムで動作する標準パーソナルコンピュータある いはワークステーションである。コンピュータは、キーボード、ハードディスク 、フロッピーディスク、CD読み出しデバイスなどの多数の標準ユーザ入力デバイ ス、およびスクリーン、プリンタ、フロッピーディスク、書込み可能CD出力デバ イスなどのユーザ出力デバイスを提供し得る。ベースユニットの費用を大幅に低 減し、かつ、同一のベースユニットを使用しながらシステムのコンピュータ構成 要素の大幅なアップグレードを可能にし得るので、コンピュータを使用すること は特に有利である。これらの利点にもかかわらず、本発明のベースユニットにコ ンピュータのインターフェースおよびディジタル回路を組み込むことが好ましい 場合も有り得、それによって従来のディジタルコンピュータの全ての能力が可能 になるが、フレキシビリティはおそらく低くなる。 本発明のシステムがディジタル回路を介して、すなわち、ベースユニットとイ ンターフェースがとられた別個の従来のコンピュータを用いて、あるいはベース ユニット中に組み込まれたディジタル制御回路を用いて制御されるときには、任 意の特定のアダプタおよび／または任意の特定のサンプル基板およびアッセイフ ォーマットと関連付けられる動作命令の少なくとも一部を、コンピュータが読み 出し可能な形態で、すなわち、フロッピーディスク、コンパクトディスク（CD R OM）、テープ、フラッシュメモリなどの従来のコンピュータ記憶媒体に与えるこ とが通常好ましい。この媒体は所望の命令を示す（setting forth）コンピュー タ読み出し可能コードを格納し、この場合、この命令によって、コンピュータ （別のコンピュータでも一体のコンピュータでもよい）はベースユニットとイン ターフェースをとり得、かつベースユニット上で受容されたアダプタによって保 持されるサンプル基板上にあるサンプルにベースユニットが行うアッセイを制御 し得る。従って、本発明は、本発明のシステムと組み合わせて用いられ得る、例 えば、ディスク、CD、テープ、メモリなどの有形媒体の形態のコンピュータプロ グラム自体を含む。本発明は、上記のコンピュータ命令を格納する有形媒体と組 み合わせられる上述のようなアダプタを備えるシステムをさらに含む。本発明は 、上述のような命令を含むコンピュータ読み出し可能コードを示す有形媒体と共 に、大まかに上述したような１つあるいはそれ以上のサンプル基板の組み合わせ であるシステムをさらに含む。 コンピュータプログラムは、通常はフロッピーディスクあるいはCD ROMである 所望の媒体にユーザによりプリロードされるように提供されても、あるいはセン トラルロケーション（central location）からネットワーク、電話線あるいは他 の利用可能な通信および伝送手段を介してユーザによって媒体にダウンロードさ れてもよい。次いで、プログラムは媒体に組み込まれ、本発明のシステムおよび 方法において使用するために利用可能になる。 本発明のさらに別の局面において、分析システムを構成するための方法は、少 なくとも一つのインターフェース構成要素を内部に含む取り付け領域を有するベ ースユニットを提供することを含む。アダプタは、アダプタ上のインターフェー ス構成要素がベースユニット上の対応するインターフェース構成要素と嵌合する ように、ベースユニットの取り付け領域に取り外し可能に取り付けられる。アダ プタは、少なくとも一つのインターフェース構成要素を内部に有するサンプル基 板取り付け領域を含み、サンプル基板は、サンプル基板上のインターフェース構 成要素がアダプタ上の対応するインターフェース構成要素と嵌合するように、ア ダプタ上のサンプル基板取り付け領域に取り外し可能に取り付けられる。通常は 、ベースユニット上のレセプタクル内にアダプタを配置することによって、アダ プタがベースユニットに取り外し可能に取り付けられ、アダプタ上のレセプタク ル内にサンプル基板を配置することによって、サンプル基板がアダプタに取り外 し可能に取り付けられるが、これは必然的ではない。サンプル基板は、好ましく は、 複数の容器を連結する複数のチャネルを有し、容器および／またはチャネルの一 つに位置する流れバイアス領域を含む微小流体デバイスであり得る。次いで、ベ ースユニットは、流れ制御信号をアダプタに与えることによって、基板中の流れ を導くあるいは管理し得る。流れ制御信号はアダプタ上の流れバイアス領域にエ ネルギーを与え、それによって基板上の対応する流れバイアス領域にエネルギー が与えられることにより、チャネルを介する容器間の流れが制御される。例えば 、流れ制御は、サンプル基板上の電極を電気的にバイアスし、それによって動電 学的流れ制御を生じさせることによって行われ得る。あるいは、エネルギーを与 えるステップは、サンプル基板上の流れバイアス領域を音響的に駆動することを 含み得る。通常、アダプタは、様々な分析技術における信号生成および検出のた めの電磁気放射線源および検出器を含む。上記の制御ステップのいずれもが、分 析システムを制御する一体型コンピュータあるいは別個のコンピュータにコンピ ュータ読み出し可能コードを与えることによって実現され得る。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の特徴を取り入れた分析システムの第１の実施態様を示す図で ある。 図２は、本発明の特徴を取り入れた分析システムの第２の実施態様を示す図で ある。 図３は、本発明のシステムの様々な構成要素間の情報の流れを示すブロック図 である。 図４は、本発明のシステムの構成要素を組み込んだ例示的な分析システムを示 す図である。 特定の実施態様の説明 本発明による分析システムは、ベースユニット、アダプタおよびサンプル基板 を備えている。システムのこれらの部品の各々が、以下で詳細に記載される。概 して、分析システムは、非常に様々なサンプルおよび標本を受容し、分析するよ うに構成される。例えば、サンプルは患者からとられた生物学的標本であり得る が、非常に様々な他の生物学的標本、化学標本、環境標本および特徴付けられる べき構成要素あるいは検出されるべき分析物を有する他の標本でもあり得る。分 析システムは、クロマトグラフィ、PCR、LCR、酵素反応、免疫反応などの様々な 特殊分析技術および／または調整技術を実現するために用いられ得る。サンプル は、通常は液体であるか、あるいは試験を行う前に液体化され、分析の前に化学 反応あるいは生化学反応を受けることが多い。分析システムは、化学反応および 生化学反応に加えて、混合、分散、バルブ調節、分離、加熱、冷却、検出などの サンプルの様々な取扱いを提供し得る。分析システムは、分光光度測定法、蛍光 光度測定法、放射線測定法、磁気測定法（magmatometry）、検流測定法、反射率 測定（reflectrometry）、超音波検出、比濁測定（mephlometry）、電気泳動測 定、温度測定、圧力測定、電位差測定、電流測定（amperometric）などの多くの 公知の検出技術に依存し得る。以下の例示的な好ましい実施態様において、サン プル取扱いおよび検出は微小流体基板内で行われ、ここではサンプルは、基板に 形成された非常に小さい容積の容器およびチャネルの間で取扱われる。通常は、 基板上での全ての流れおよび試験条件は、以下により詳細に記載されるようにベ ースユニットおよびアダプタを介して制御される。 本発明のベースユニットは、典型的には、例えば、床、カウンタ、棚あるいは 他の任意の従来の方法で取り付けられることが意図され得る、もしくは携帯可能 あるいはハンドヘルドであり得る囲いあるいはフレームを備えている。ベースユ ニットは、通常は、少なくとも電力および／または信号伝送回路を備え、以下で より詳細に記載するようにアダプタから受け取ったデータの分析および／または 格納の補助をするための信号処理能力を有している。ベースユニットは、通常は 、基板管理およびデータ収集デューティ（duty）の両方の管理を補助するための マイクロプロセッサをさらに備えている。任意に、映像モニタ、文字数字式表示 デバイス、プリンタ、LED表示デバイスなどの形態の情報表示デバイスが、多く の場合はキーボード、タッチスクリーンなどのデータ入力デバイスと共に、フレ ーム上あるいはフレーム内に設けられ得る。しかし、例示的な実施態様において 、ベースユニットは、外部コンピュータとインターフェースをとるためのプラグ コネクタのみを備え、ここでコンピュータは必要な入力デバイスおよび出力デバ イ スを提供する。このような場合において、ベースユニットは、ベースユニットお よびアダプタの内部動作を制御するため、あるいはその制御を補助するための内 部マイクロプロセッサを備えていることが多いが、必ずしも必要ではない。ある いは、マイクロプロセッサはアダプタ内に設けられ得、ベースユニットはアダプ タとコンピュータとの間のインターフェース機能のみを提供する。別の場合にお いては、全ての制御機能は別のコンピュータを介して管理され、ベースユニット およびアダプタは配分機能およびインターフェース機能のみを提供する。また、 ベースユニットとアダプタとの両方を利用できることによって、非常に幅広い範 囲の特殊設計が提供され、特定のアッセイおよびサンプル基板設計のためにアダ プタとベースユニットとの間で異なる機能が任意に配分されることが理解される べきである。 ベースユニットは、アダプタを取り外し可能に固定するための取り付け領域を 含んでいる。ベースユニット上の取り付け領域は、アダプタに電力および／また は情報通信を与えることが意図された少なくとも一つの、通常は複数であるイン ターフェース構成要素を備えたベースインターフェースアレイを有している。イ ンターフェース構成要素は、以下でより詳細に記載される様々なデバイスを備え ている。取り付け領域は、アダプタを取り外し可能に取り付け得るベースユニッ トの囲いあるいはフレーム上の任意の特徴あるいは構成であり得る。取り付け領 域は、ベースインターフェースアレイがアダプタに関してのみ構成されるような 唯一の構成でアダプタが接続され得るように通常は構成される。取り付け領域は 、レセプタクル、ウェル、スロット、トレイ（CDトレイに類似）などの非常に様 々な形を取り得る。取り付け領域は、アダプタがベースユニットに関して所望の 向きで保持され得るように、アダプタの外周サンプルサイズに対応するサンプル サイズを有するレセプタクルを規定する。あるいは、またはさらに、釘、ピン、 ラッチあるいは他の取り付け要素が、アダプタを所望の方向でベースユニット上 に保持するために設けられ得る。 アダプタは囲いあるいはフレームも備えるが、この囲いあるいはフレームは、 通常、ベースユニットの囲いあるいはフレームよりも有意に小さい。囲いあるい はフレームは、大まかに上記したように、ベースユニットの取り付け領域上ある いは取り付け領域内で受容されるように適合され、サンプル基板を取り外し可能 に固定するための取り付け領域を囲いあるいはフレーム自体が含む。アダプタ上 の取り付け領域は、ベースユニット上の取り付け領域について上述したいずれの 形状も取り得、取り付け領域には、サンプル基板をアダプタに関して特定の方向 で固定することが通常必要である。 アダプタは、アダプタがベースユニット上の取り付け領域に取り付けられると ベースインターフェースアレイと嵌合あるいは結合するアダプタ−ベース間イン ターフェースアレイを備えている。アダプタ−ベース間インターフェースアレイ は、ベースインターフェースアレイ内の対応するインターフェース構成要素と嵌 合することによって、通常はベースユニットとアダプタとの間に電力および／ま たは信号接続を与える少なくとも一つのインターフェース構成要素を備える。イ ンターフェース構成要素は非常に様々な付加的な内部接続を提供し得、以下でさ らに詳細に記載される。 サンプル基板取り付け領域は、サンプル基板が取り付け領域に取り付けられる とサンプル基板上のサンプル基板インターフェースアレイと嵌合あるいは結合す ることが意図されるアダプタ−サンプル基板間インターフェースアレイを含む。 アダプタ−サンプル基板間インターフェースアレイは、以下により詳細に記載さ れる構成要素のいずれかであり得る少なくとも一つのインターフェース構成要素 をそれ自体が有している。通常は、アダプタ−サンプル基板間インターフェース アレイは、サンプル基板上のサンプル基板アレイ中の少なくともいくつかの対応 するインターフェース構成要素と嵌合するようにパターンが選択されて配置ある いは配分された複数のインターフェース構成要素を含む。 サンプル基板は、例えば、分析物の有無、サンプル中に存在する分子の組成あ るいは性質（例えば、たん白質または核酸配列）などのサンプル特性に関連付け られ得る検出可能な出力を提供するための方式でサンプルを受け取りサンプルを 処理するように意図された公知の様々な分析デバイスあるいは製品のいずれか一 つを含み得る。本発明は、米国特許第5,498,392号、米国特許第5,486,355号、米 国特許第5,304,487号、およびPCT出願公開公報WO 96/04547号に記載されている タイプの微小流体サンプル基板と共に使用することが特に意図され、上記の米国 特許およびPCT出願公開公報の開示全体は、本明細書において参考として援用さ れる。適した微小流体基板は、同一人に譲渡された、1996年６月28日提出の同時 係属出願第08/761,987号および1997年４月25日提出の第08/845,759号にも記載さ れており、これらの出願の開示全体は、本明細書において参考として援用される 。 本発明の特別な利点は、アダプタが様々な特殊なサンプル基板構成のいずれの 一つも受容し得るように構成され得ることである。このようにして、サンプル基 板の設計者は、ベースユニットの性質を過度に考慮することなく、サンプル基板 のサンプルサイズ、設計、流れ経路および他の特徴を自由に最適化する。許容範 囲が広くなると、アダプタを適切に設計することによってサンプル基板の特殊な 設計特徴の大多数が適応され得る。この利点が利用可能であるが、サンプル基板 の設計は、ベースユニットおよびアダプタ両方あるいはいずれか一方の特殊な特 性および設計特徴を考慮に入れることも可能である。アダプタをサンプル基板と ベースユニットとの間のインターフェースとして用いるシステム構造が大幅な設 計フレキシビリティを提供することが理解される。 サンプル基板は、大まかに上記したように、取り付け領域への取り外し可能な 取り付けを可能にするために選択されたサンプルサイズおよび他の特性を有して いる。サンプル基板は、アダプタ上のアダプタ−サンプル基板間インターフェー スアレイ上の対応するインターフェース構成要素と嵌合するように配置された少 なくとも一つのインターフェース構成要素を含む基板インターフェースアレイを さらに備えている。また、インターフェース構成要素は、詳細に述べられるよう に、非常に様々な特定のデバイスおよび素子（element）のいずれも備え得る。 アダプタおよびサンプル基板上のインターフェース構成要素は、概して、サンプ ル基板中にあり、サンプル基板に与えられるサンプルおよび他の液体試薬両方の 流れ制御管理を提供し得、アダプタとサンプル基板との間の電力および信号の相 互接続をさらに提供する。 本明細書および請求の範囲において用いられるように、用語「インターフェー ス構成要素」は、ベースユニット、アダプタ、あるいはサンプル基板上のインタ ーフェースアレイ中に存在する非常に様々な別個の構成要素あるいは領域のいず れか一つ０を指す。インターフェース構成要素は、概して、電気エネルギーある いは他のエネルギー移送、アナログ信号あるいはディジタル信号移送、エネルギ ー伝達、エネルギー放出検出などを提供する。 電力移送および信号移送の両方のための電気的接続は、概して、電極、ピン、 プラグ、ゼロ挿入力（ZIF）コネクタなどの形態の従来のコネクタを含む。その ような電気的接続は、通常は、システムが組み立てられると結合されるインター フェースアレイのうちの二つにコネクタを嵌合させることを必要とする。電気コ ネクタは、アダプタがベースユニット上に装着されると、あるいは基板がアダプ タ上に装着されると、対応する構成要素が互いに係合するように、インターフェ ースアレイの表面上あるいは縁上に存在することが多い。同様に、アダプタ−サ ンプル基板間インターフェースアレイ中の表面電極あるいは縁部電極が、サンプ ル基板上の対応する表面電極あるいは縁部電極と嵌合するように設けられ得る。 次いで、サンプル基板上の電極は、上記で参考として援用した特許および特許出 願に記載されているように、動電学的流れ制御を行うために所望の容器あるいは 液体流チャネルに基板内部で接続され得る。しかし、他の場合には、動電学的に 制御されるべき流体に直接接触するアダプタ−サンプル基板間インターフェース アレイ中にインターフェース構成要素を設けることが好ましい。例えば、直接的 な接触および電位の印加を行うために、サンプル基板上の開口ウェル中に貫入す る、あるいは隔壁を貫通して開口ウェルに貫入するプローブあるいはピンがアダ プタ上に設けられ得る。このようなコネクタの特定の例は、以下の図２に示され る。 エネルギー伝達源は、概して、試験基板上の領域をエネルギーにより励起する か、またあるいはサンプル基板上で流体流を開始させるためにエネルギーを与え るかのいずれかを行うように意図される。エネルギーは、可視光および紫外線な どの光、音響エネルギー、熱、冷却、圧力、機械エネルギー、電気エネルギーな どを含む非常に様々な形態を取り得る。サンプル検出の場合、エネルギー伝達源 は、検出されるべき物体（species）あるいはラベル（label）を励起することが 意図された光あるいは他の放射線であり得る。加熱／冷却は、特定の化学反応の 実行あるいは条件決め（conditioning）の補助のために提供され得る。音響、圧 力および機械エネルギーは、微小流体サンプル基板のチャネル内に流体流を直接 流すために提供され得る。このようなエネルギー伝達源は、隣接するインターフ ェースアレイ中に対応するインターフェース構成要素を有する必要が必ずしもな いことが理解される。その代わりに、エネルギー伝達は、概してエネルギーが受 け取られるべきサンプル基板上の領域に導かれることが多い。 エネルギー放出検出器は、サンプル基板から放出されたエネルギーの検出を行 うために、通常はアダプタおよび／またはベースユニットトに設けられ得る。例 えば、検出反応を行った結果、特定の分析を行うために検出および／または計量 されることが必要な蛍光発光、発光、放射線あるいは他のエネルギー放出による 光放出が得られ得る。適切な検出構成要素は、アダプタおよび／またはベースユ ニット中に設けられ得、検出器を基板と適切に位置合わせするためにアダプタに 依存する。 本発明の分析システムによって用いられる特定のクラスのインターフェース構 成要素は、「流れバイアスコネクタ」と称される。流れバイアスコネクタは、サ ンプル基板上、特に、流れチャネルおよび容器のネットワークを有する微小流体 基板上で流体流を行い得るインターフェース構成要素を確認することが意図され ている。動電学的流れ管理を用いる微小流体基板について、アダプタ上の流れバ イアスコネクタは、通常、大まかに上記し、上記で参考として援用した参考文献 中に記載されているように、サンプル基板中の流れチャネルおよび容器のネット ワークと嵌合するようにアダプタ−サンプル基板間インターフェースアレイ内あ るいはその上に配分された電極、プローブ、ピンなどである。電極は、電極端子 がアダプタ上のアダプタ−サンプル基板間インターフェースアレイ上の（あるい は、まれではあるが、ベースユニット上のベースインターフェースアレイ上の） 対応する電気コネクタに相互接続され得るように、サンプル基板上のインターフ ェースアレイ内にある対応する電極端子を通常有している。その他の場合には、 上記のように、流れバイアスコネクタは、サンプル基板上あるいはサンプル基板 内にある流体を直接係合させるように配置された、アダプタ上のプローブあるい はピンであり得る。例えば、サンプル基板がアダプタ上に配置され、その後、ピ ンを基板上の開口サンプルウェルに貫入させるために蓋カバーが閉じられるよう に、ピンのアレイがアダプタ板上の蝶番式蓋あるいはカバー上に設けられ得る。 サンプルウェルは開口している必要はないことが明らかであり、カバーが閉じら れるとピンが貫通するいずれもの貫通可能な膜あるいは隔壁によって覆われ得る 。他の流れバイアスコネクタは、流体流が流れチャネルを通過することが意図さ れる位置でサンプル基板と係合するように、アダプタ−サンプル基板間インター フェースアレイ内に配置された音響エネルギー源（圧電トランスデューサ）を備 える。他の流れバイアスコネクタは、加圧によって流れを開始させ得る圧力源、 流れチャネルを介した液体の機械的ポンピングを行い得る機械的エネルギー源な どを備える。 図１を参照すると、本発明の原理に従って構成された第１の例示的な分析シス テム10は、ベースユニット12、アダプタ14およびサンプル基板16を備えている。 ベースユニット12は、アダプタ14の底面上のプラグ22と嵌合するピンソケット20 を備える。コンピュータポート24は、パーソナルコンピュータ、ワークステーシ ョンなどの汎用コンピュータ上の従来の直列あるいは並列入力と嵌合するために 設けられる。通常は、ベース12は、アダプタ14からアナログデータを受け取り、 そのデータをコンピュータへの伝送のためにディジタル形式に変換するためのア ナログ−ディジタル変換器などの信号処理および条件付け構成要素を少なくとも 備える。しかし、他の場合は、コンピュータはアナログ信号をディジタルデータ に直接変換するように適合され得る。ベースユニット12および／またはアダプタ 14は、電力、流れあるいは他のいずれものパラメータをコンピュータからのディ ジタル信号より直接制御するためのディジタル−アナログ変換器も備え得る。ア ダプタ14は、さらなるデータ操作のために内部マイクロプロセッサも含み得る。 アダプタ14は、ラインAC電流および／または低電圧DC電流（ベースユニット12中 の電力供給によって与えられ得る）のいずれかのための電力入力デバイスも備え 得る。ピンソケット20は、通常、ベースユニット12とアダプタ14との間の電力交 換および信号交換の両方のためのインターフェースを提供する。位置決めピン28 はベース12の上面に設けられ、アダプタ14上の位置決め穴30と係合する。従って 、ベースユニット12の上面全体はアダプタ14のための取り付け領域を提供し、ピ ンソケット20は、概して、インターフェース構成要素を提供する個々のピンとの アダプタ−ベース間インターフェースアレイを提供する。 プラグ22は、アダプタ14上にアダプタ−ベース間インターフェースアレイを備 える。プラグ22はベースユニット12への電力接続および信号接続の両方を提供し 、アダプタは光学源および検出器34および加熱／冷却素子36をさらに提供し、以 下でさらに記載するように、これらの光学源および検出器および加熱／冷却素子 は両方ともサンプル基板16上の特定の領域と嵌合する。アダプタ14は、サンプル 基板16の縁部上の対応する電極44と嵌合する複数の電極42を含む縁部コネクタ40 をさらに備える。サンプル基板16は、アダプタ14の上面上の平行なＬ字形チャネ ルによって形成される一対のガイド46の間に基板を滑り込ませることによってア ダプタ14に取り外し可能に取り付けられる。電極44が縁部コネクタ40に受容され た状態でサンプル基板16がガイド46間に十分に挿入されると、サンプル基板16上 の反応部50がアダプタ14上の検出器34の光学源と位置合わせされ、熱処理領域52 はアダプタ上の加熱器／冷却器36と位置合わせされる。従って、光学源検出器34 、加熱器／冷却器36および縁部コネクタ40は、アダプタ14の取り付け領域内のイ ンターフェース構成要素を備える。 サンプル基板16は複数のサンプルおよび試薬ウェル60を備え、各ウェルはイン ターフェースアレイ内の電極44に結合される。このように、サンプル基板上のサ ンプルの流れはベースユニット12およびアダプタ14を介して制御され、それによ って電極42を介して電力が制御され得る。電力はベースユニット12によって直接 供給され得ることが理解されるが、この場合、アダプタ14は電力を配分する働き のみを行う。あるいは、ベースユニット12はアダプタに情報を供給し得、アダプ タ14は、電極42を介して配分される電力を内部で発生させる。いずれの場合でも 、容器間および流れチャネルネットワーク間６６でのサンプル流れは、所望の方 法で制御される。サンプルおよび混合された試薬の一部は加熱／冷却領域52を通 って流れ、この領域において適切に取り扱われる。また、領域36によって供給さ れる熱量あるいは冷却量はベースユニット12とアダプタ14との組み合わせによっ て提供および制御され、この場合、特殊な機能はこれらの２つの構成要素のいず れかによって提供され得る。１つあるいはそれ以上の反応から生じる出力信号は 、光学源／検出器34によって反応領域50で最終的に読み出される。光学検出器34 の出力は、ピンソケット20および雄プラグ22を介してベースユニット12に戻る。 光 学検出器は通常アナログ信号を生成させ、このようなアナログ信号は、アダプタ 14、ベースユニット12あるいは外部コンピュータ（図示せず）のいずれかの中で ディジタルに変換され得る。 本発明の分析システムの第２の例示的な実施態様100が図２に示される。分析 システム100は、ベースユニット112、アダプタ114およびサンプル基板116を備え ている。ベースユニット112は図１のベースユニット12と多くの点で類似してお り、位置決めピン128、ピンソケット120、およびコンピュータポート124を備え ている。しかし、ベースユニット112は、光学源／検出器134をさらに備えている 。これは、光学源／検出器34がアダプタ14の一部として設けられていた分析シス テム10とは異なっている。 アダプタ114は、中心に開口部117を有する板115を備えている。アダプタ114が ベースユニット112上に装着されると、開口部117は概して光学源／検出器134の 上に位置する。アダプタ114は、サンプル基板116を覆い、サンプル基板を板115 の上に位置付けるために用いられる蝶番式カバー119をさらに備える。サンプル 基板116が配置され、蝶番式カバー119が閉じられると、カバーの下面上の複数の プローブ121がサンプル基板116上のサンプルおよび試薬ウェル160に貫入する。 ウェル160は完全に開口していても、あるいは貫通可能な膜あるいは隔壁によっ て覆われていてもよい。従って、プローブ121は、ウェル160中に存在する液体に 浸漬され、液体と直接接触する。このように、サンプル基板116上のチャネルネ ットワーク166を介して動電学的流れ管理を行うために、電気バイアスが供給さ れ得る。 サンプル基板116は、光学源検出器134からの光を領域中の流体に達しさせ、放 出されたあるいは検出された光を領域から出すために、少なくとも一部が透明あ るいは半透明である反応ゾーン150を備えている。領域150からのそのような照射 光および放射光は、光学源／検出器134に直接結合し得るように、アダプタ114内 の開口部117を通過する。これも、アダプタ14とサンプル基板16との間で直接検 出が行われる図１の分析システム10とは異なる点である。 例示的な分析システム10および100は、実質的に無数の可能なシステム構成を 代表するものを意図することが理解される。アダプタ14または114を用いること によって、いずれもの特定の分析技術もシステムによって最適にサポートされ得 るように、様々な電力、信号および分析システムの他の機能が、アダプタ、ベー スユニット、基板あるいは外部コンピュータのいずれか一つに実質的にあらゆる 方法で含まれることが可能になる。 図３を参照すると、本発明によるシステム200が、非常に様々な方法で構成さ れ得る。例えば、ベースユニット212は、アッセイを行うために必要なすべての 制御および分析構成要素を含む単一のモノリシック機器を（アダプタ214および サンプル基板216との組み合わせで）備え得、ライン電流あるいは他の電源に接 続されることのみを必要とする。しかし、ベースユニット212は、システム200の 入／出力、制御および計算機能の少なくとも一部を提供する、例えばパーソナル コンピュータあるいはワークステーションである汎用コンピュータ220に接続さ れる。コンピュータ220は、典型的にはシリアルあるいはパラレル入力ポートを 用いて従来のコネクタのいずれによっても接続され得る。コンピュータは、従来 のコンピュータ媒体のいずれもの形態であり得るソフトウェア222を用いてプロ グラムされる。ソフトウェアは、コンピュータ機能の全てあるいは一部のための 命令を含む。例えば、ソフトウェアは、本発明のシステムを用いる全てのアッセ イを行う際に用いられるオペレーティングシステムを含み得る。あるいは、コン ピュータは、上記のように、実時間機能を制御し得る従来のオペレーティングシ ステムを用い得る。システム試験ソフトウェア222は、一般的であり多くのアッ セイに与えられるシステム命令、およびいずれもの特定のアッセイの特有のシス テム命令を通常含む。命令は、単一のディスクあるいは他の媒体に含まれても、 複数のディスクに含まれてもよい。これらの複数のディスクは、次いで特定のア ッセイを行うために所望の方法で組み合わせられてもよい。あるいは、試験ソフ トウェアは、ネットワーク、インターネットあるいは上記のような方法を介して ベースユニットおよび／または記憶媒体にダウンロードされてもよい。システム ソフトウェアは、システム初期化、アッセイフォーマット、計算命令、ユーザ／ 患者入力命令などの機能を含む。 従って、ベースユニット212およびコンピュータ220は多くの異なるタイプのア ッセイを行うために概して有用であり、アダプタ214およびサンプル基板216は特 定のアッセイについてより特に導かれることがわかる。あるタイプのアダプタ21 4は２つ以上の異なるアッセイを行うことが意図される複数のサンプル基板216と 適合可能であり得、この場合、システム試験ソフトウェア222は、アダプタ214お よびベースユニット212をサンプル基板216と適切にインターフェースさせ得るこ とが可能である。従って、本発明によるシステムは、試験ハードウェア222と、 アダプタ214あるいはサンプル基板216のいずれか、またはそれらの両方との組み 合わせをさらに含む。すなわち、モノリシックベースユニット212あるいはベー スユニット212とコンピュータ220との組み合わせを既に所有するユーザは、１つ のあるいは複数の特定のアッセイを行うことが意図されるシステム試験ソフトウ ェア222およびアダプタ214との組み合わせを後に入手し得る。次に、アダプタ21 4をベースユニット上に装着し、ソフトウェア222をコンピュータ220／ベースユ ニット212にロードすることによって、システムは、所望の分析物について特定 の試験標本を分析するためにサンプル基板を受け取るように構成される。あるい は、アダプタ214が２つあるいはそれ以上のアッセイに適する場合、ユーザは、 コンピュータ220、ベースユニット212およびアダプタ214の既に存在する組み合 わせが新しいアッセイを行うことを可能にする、試験ソフトウェア222とサンプ ル基板216との組み合わせを後に入手し得る。アダプタ214、サンプル基板216、 およびシステム試験ソフトウェア222の組み合わせもユーザに与えられる場合も ある。 図４を参照すると、例示的なシステム300の構成が図示されている。システム3 00は、ベースユニット312、アダプタ314およびサンプル基板316を備えている。 付加的には、万能アダプタ320が、ベースユニット312への取り外し可能なあるい は永久的な取り付けのための別個の構成要素として提供される。万能アダプタ32 0は、アダプタ314を受容するための取り付け領域をベースユニット312上に規定 する。ベースユニット312は、光学源／検出器322および加熱器板324などのシス テム機能を提供する。万能アダプタ320は、ベースユニット312の支持面326上の 加熱器板324上に装着される。次いで、ベースユニット312は、アダプタ板314を 取り外し可能に受容する準備が整い、次いで、アダプタ板314はサンプル基板316 を受容する準備が整う。システム構成要素間の様々なインターフェースは、図１ および図２のシステムと関連して上記したパターンのいずれにも追従し得る。ベ ースユニット312とアダプタ314との間のインターフェースの規格化が容易になる ので、万能アダプタ320の使用は有利である。また、各々が代替的な機能性およ び内部接続パターンを示し得る異なるクラスあるいはタイプの万能アダプタを用 いることによって、単一のベースユニット312（またはベースユニット設計）が さらに広い範囲のアダプタ314とのインターフェースにより連結することが可能 になる。 明瞭な理解のために上記の発明は例証および例として一部詳述したが、添付の 請求の範囲内でいくつかの変更および改変が行われ得ることは明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも一つのインターフェース構成要素を内部に含むベースインターフ ェースアレイを有する取り付け領域を有するベースユニットと、 該取り付け領域に取り外し可能に取り付けられるように構成されている、アダ プタであって、該アダプタが該取り付け領域、基板取り付け領域、および少なく とも一つのインターフェース構成要素を内部に有するアダプタ−基板間インター フェースに取り付けられると、該ベースインターフェースアレイ内の対応するイ ンターフェース構成要素と嵌合するように配置された少なくとも一つのインター フェース構成要素を含むアダプタ−ベース間インターフェースアレイを含む、ア ダプタと、 該アダプタの該基板取り付け領域に取り外し可能に取り付けられるように構成 されている基板であって、該基板が該基板取り付け領域に取り付けられると、該 アダプタ−基板間インターフェースアレイ中の対応するインターフェース構成要 素と嵌合するように配置される少なくとも一つのインターフェース構成要素を含 む基板インターフェースアレイを有する基板と、 を備えた、物質を取り扱うためのシステム。 ２．前記ベースインターフェースアレイが、電力源、アナログ信号コネクタ、デ ィジタル信号コネクタ、エネルギー伝達源、電気／電気化学信号検出器、pH検出 器およびエネルギー放出検出器からなるグループから選択される少なくとも一つ のインターフェース構成要素を含む、請求項１に記載の分析システム。 ３．前記アダプタ−基板間アレイが、電力源、アナログ信号コネクタ、ディジタ ル信号コネクタ、エネルギー伝達源、pH検出器、エネルギー放出検出器および電 気／電気化学信号検出器からなるグループから選択される少なくとも一つのイン ターフェース構成要素を含む、請求項１に記載の分析システム。 ４．前記エネルギー伝達源が、光源、音響エネルギー源、熱源、冷却源および圧 力源からなるグループから選択される、請求項１または２に記載の分析システム 。 ５．前記ベースユニットが、ディジタルプロセッサを備える、請求項１に記載の 分析システム。 ６．前記ベースインターフェースアレイが、前記アダプタの前記アダプタ−ベー ス間インターフェースアレイ上の電力電極と嵌合するように配置された少なくと も電力電極と、該アダプタの該アダプタ−ベース間インターフェースアレイ上の 電気信号電極と嵌合するように配置された少なくとも電気信号電極とを備え、該 電力電極は該アダプタに電力を供給し、該信号電極は前記ベースユニットと該ア ダプタとの間でデータ伝送を提供する、請求項１に記載の分析システム。 ７．前記ベースユニット上の前記取り付け領域が、該ベースユニットの表面に形 成されたレセプタクルを備える、請求項１に記載の分析システム。 ８．前記レセプタクルが、前記アダプタと嵌合する周辺サンプルサイズを有する 、請求項７に記載の分析システム。 ９．前記レセプタクル内に前記アダプタを固定するためのラッチを前記ベースユ ニット上にさらに備える、請求項７に記載の分析システム。 10．前記ベースユニット上の前記取り付け領域が、該ベースユニットに取り付け られる別個の構成要素を備える、請求項１に記載の分析システム。 11．前記基板が、上面、底面およびそれらの間の内部領域を有し、該内部領域が 複数の容器を接続する複数の中規模のチャネルを有し、流れバイアス素子が、プ ローブの貫入を可能にする、該基板の外側表面に露出されている電極端子および ／または該基板上のアクセスポイントを備えている、請求項１に記載の分析シス テム。 12．前記基板が前記容器の少なくともいくつかの上に開口部を有し、それによっ て前記アダプタ−基板間インターフェースアレイへのプローブの直接貫入を可能 にする、請求項９に記載の分析システム。 13．前記アダプタ−基板間インターフェースアレイが、前記基板上の前記露出さ れた電極端子と嵌合するパターンで配置された複数の電極を含む、請求項11に記 載の分析システム。 14．前記アダプタ−基板間インターフェースアレイが、少なくとも一つの付加的 なインターフェース構成要素を含む、請求項３に記載の分析システム。 15．前記付加的な構成要素が電磁気放射線源を備え、前記基板が該電磁気放射線 に対して透明な領域を含み、該基板が前記アダプタ上の前記基板取り付け領域内 に取り付けられると、該透明領域が該放射線源と位置合わせされる、請求項14に 記載の分析システム。 16．前記基板が前記取り付け領域内に取り付けられると、前記透明領域から放出 された放射線を受け取るように前記アダプタ−基板間インターフェースアレイ内 に配置された電磁気放射線検出器をさらに備える、請求項15に記載の分析システ ム。 17．前記アダプタ上の前記取り付け領域が、該アダプタの表面に形成されたレセ プタクルを備え、該レセプタクルが前記基板の外周サンプルサイズに対応する周 辺サンプルサイズを有する、請求項１に記載の分析システム。 18．前記レセプタクル内に前記基板を固定するためのラッチを前記アダプタ上に さらに備える、請求項17に記載の分析システム。 19．命令を含むコンピュータ読み出し可能なコードを格納する有形媒体をさらに 備え、該命令は、コンピュータが前記ベースユニットとインターフェースをとる ことを可能にし、かつ、前記ベースユニット上で受け取られたアダプタによって 保持される基板上に存在するサンプルに該ベースユニットが行なうアッセイを制 御することを可能にする、請求項１に記載の分析システム。 20．少なくとも一つのインターフェース構成要素を内部に含むベースインターフ ェースアレイを有する取り付け領域を有するベースユニットと、 少なくとも一つのインターフェース構成要素を内部に含むインターフェースア レイを有する基板と、 該ベースユニットの該取り付け領域に取り外し可能に取り付けられるように構 成され、該基板を取り外し可能に受け入れるための取り付け領域を有するアダプ タであって、該アダプタは、該ベースユニットに対して固定位置で該基板を保持 し、かつ、(i)該ベースインターフェースアレイ中の該インターフェース構成要 素から該基板への接続経路、あるいは(ii)該基板アレイ中の該インターフェース 構成要素から該ベースユニットへの接続経路の少なくとも一つを提供する、アダ プタと、 を備える、分析システム。 21．前記アダプタがエネルギー配分ネットワークを含み、前記ベースインターフ ェースアレイ中の前記インターフェース構成要素がエネルギー源であり、前記基 板アレイが、該アダプタ中の該エネルギー配分ネットワークに結合する複数のエ ネルギーコネクタを備える、請求項20に記載の分析システム。 22．前記ベースインターフェースアレイがエネルギー放出検出器を備え、前記基 板アレイがエネルギー伝達領域を含み、前記アダプタが前記ベースユニットの前 記取り付け領域上に装着され、前記基板が該アダプタの前記取り付け領域上に装 着されると、該アダプタは該エネルギー放出検出器を該エネルギー伝達領域と位 置合わせする、請求項20に記載の分析システム。 23.ベースインターフェースアレイを有する取り付け領域を有するベースユニッ トと、基板インターフェースアレイを有する基板との組み合わせで用いるための アダプタであって、該アダプタが、 該ベースユニット上の該取り付け領域と、該基板が該アダプタの取り付け領域 に取り付けられると前記基板インターフェースアレイ中の対応する領域と嵌合す るように配置された流れバイアスコネクタを少なくとも含むアダプタ−基板間イ ンターフェースアレイを有する基板取り付け領域とに、該アダプタが取り付けら れると、該ベースインターフェースアレイ中の対応するコネクタと嵌合するよう に配置された電力コネクタおよび信号コネクタの少なくとも一つを含むアダプタ −ベース間インターフェースアレイを有するアダプタ本体、 を備えた、アダプタ。 24．前記アダプタ−基板間インターフェースアレイが、電力源、アナログ信号コ ネクタ、ディジタル信号コネクタ、エネルギー伝達源、電気／電気化学信号検出 器、pH検出器およびエネルギー放出検出器からなるグループから選択される少な くとも一つの付加的なインターフェース構成要素を含む、請求項23に記載のアダ プタ。 25．前記付加的な構成要素が電磁気放射線源を備え、前記基板が該電磁気放射線 に対して透明な領域を含み、該基板が前記アダプタ上の前記基板取り付け領域内 に取り付けられると該透明領域が該放射線源と位置合わせされる、請求項24に記 載のアダプタ。 26．前記基板が前記取り付け領域内に取り付けられると、前記透明領域から放出 された放射線を受け取るように、前記アダプタ−基板間インターフェースアレイ 内に配置された電磁気放射線検出器をさらに備えた、請求項25に記載のアダプタ 。 27．前記アダプタ上の前記取り付け領域が、該アダプタの表面に形成されたレセ プタクルを備え、該レセプタクルが、前記基板の外周サンプルサイズに対応する 周辺サンプルサイズを有する、請求項23に記載のアダプタ。 28．前記レセプタクル内に前記基板を固定するためのラッチを前記アダプタ上に さらに備える、請求項27に記載のアダプタ。 29．請求項23に記載のアダプタと、 命令を含むコンピュータ読み出し可能なコードを格納するための有形媒体と、 を備え、 該命令によって、コンピュータの前記ベースユニットとのインターフェースに よる連結、および該ベースユニット上で受容されるアダプタによって保持される 基板上に存在するサンプルに該ベースユニットが行うアッセイの制御が可能にな る、システム。 30．コンピュータと、アダプタ取り付け領域を有するベースユニットと、アダプ タとの組み合わせで用いるためのシステムであって、該システムは、 分析されるサンプルを受け取り得る、該アダプタ上に取り付けられるように適 合される基板と、 該コンピュータの該ベースユニットとのインターフェースによる連結、および 該ベースユニット上で受容されるアダプタによって保持される基板上に存在する サンプルに該ベースユニットが行なうアッセイの制御を可能にする命令を含むコ ンピュータ読み出し可能なコードと、 を備えたシステム。 31．コンピュータと、アダプタ取り付け領域を有するベースユニットと、基板取 り付け領域を有するアダプタと、処理される物質を受け取ることが可能な基板と の組み合わせで用いるためのコンピュータプログラム製品であって、該コンピュ ータプログラム製品は、命令を含むコンピュータ読み出し可能なコードを格納す る有形媒体を備え、該命令によって、コンピュータの該ベースユニットとのイン ターフェースによる連結、および該ベースユニット上で受容されるアダプタによ って保持される物質基板上に存在するサンプルに該ベースユニットが行う処理の 制御が可能になる、コンピュータプログラム製品。 32．分析システムを構成するための方法であって、該方法は、 少なくとも一つのインターフェース構成要素を内部に含む取り付け領域を有す るベースユニットを提供するステップと、 アダプタ上のインターフェース構成要素が該ベースユニット上の対応するイン ターフェース構成要素と嵌合するように、該ベースユニットの該取り付け領域に 該アダプタを取り外し可能に取り付けるステップであって、該アダプタは、少な くとも一つのインターフェース構成要素を内部に有する基板取り付け領域を含む 、ステップと、 該基板上のインターフェース構成要素が該アダプタ上の対応するインターフェ ース構成要素と嵌合するように、該アダプタ上の該基板取り付け領域に基板を取 り外し可能に取り付けるステップと、 を包含する、方法。 33．前記アダプタを前記ベースユニット中のレセプタクル内に配置することによ って、該アダプタが該ベースユニットに取り外し可能に取り付けられる、請求項 32に記載の方法。 34．前記基板を前記アダプタ中のレセプタクル内に配置することによって、該基 板が該アダプタに取り外し可能に取り付けられる、請求項32に記載の方法。 35．前記基板が、複数の容器および流れバイアス領域を接続する、該容器あるい はチャネルの少なくともいくつかに位置する複数のチャネルを有する、請求項32 に記載の方法。 36．前記ベースユニットから前記アダプタへ流れ制御信号を導くステップと、 該流れ制御信号に応答して前記アダプタ中の流れバイアス領域にエネルギーを 与え、それによって前記基板上の対応する流れバイアス領域にエネルギーが与え られ、前記チャネルを通る前記容器間の流れが制御されるステップと、 をさらに包含する、請求項35に記載の方法。 37．前記エネルギーを与えるステップが、前記流れバイアス領域を電気的にバイ アスすることを含む、請求項36に記載の方法。 38．前記エネルギーを与えるステップが、前記流れバイアス領域を音響的に駆動 することを含む、請求項36に記載の方法。 39．前記導くステップおよび前記エネルギーを与えるステップが、前記ベースユ ニットに接続されたコンピュータへのコンピュータ読み出し可能な命令を提供す ることを含む、請求項36に記載の方法。 40．前記アダプタが少なくとも電磁気放射線源をさらに備え、前記方法が、前記 ベースユニットから前記アダプタへ電磁気放射線源制御信号を導くステップをさ らに包含する、請求項32に記載の方法。 41．前記アダプタが、電磁気放射線検出器をさらに備え、前記方法が、前記基板 から放出された放射線に応答して該アダプタ中に信号を生成するステップと、該 信号を前記ベースユニットに導くステップとをさらに包含する、請求項40に記載 の方法。 42．前記信号を生成するステップおよび前記信号を導くステップが、前記ベース ユニットに接続されたコンピュータにコンピュータ読み出し可能命令を与えるこ とを含む、請求項41に記載の方法。