JP2004528531A - 自動化ラボラトリシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

自動化ラボラトリシステム及び方法は、例えば液体状遺伝子試料などの試料に処理を施すためのプロセスのスループットを向上させ、また、そのプロセスの完全自動化を可能にするものである。本発明は様々な特徴を備えており、それら特徴は、それらを組合せて１つのシステムとなし得るものである。例えば、夫々にロボットを装備した複数のモジュラーステーションにおいて夫々にプロセスが実行されるようにし、しかも、それらモジュラーステーションの各々が固有の環境を有し、その固有の環境の中でプロセスが実行されるようにしてもよい。また、例えばコンベアベルトなどの搬送装置によって、モジュラーステーションどうしの間で搬送物の搬送を行うようにしてもよく、そうすることによって、モジュラーステーションに装備したロボットの必要移動量を減少させることができる。ゲル電気泳動法に使用するゲルを、押出形成するようにしてもよく、そうすることによって、そのゲルを形成するための所要時間を短縮することができる。また、ロボット操作式のウェル形成ツールを使用してゲルにウェルを形成するようにすれば、位置ずれのない高精度のウェル形成が可能となる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動化した遺伝子検査などの自動化ラボラトリプロセスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラボラトリプロセスのうちには、例えば遺伝子検査のために実行するプロセスなどがあり、これまでラボラトリプロセスの多くは、略々手作業のみによって実行されるか、或いは、そのプロセスの様々な時点で人手の介入を必要とするかの、いずれかであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのため、遺伝子検査などのためのプロセスを実行するには、往々にして、多くの時間と労働力とが必要とされ、また、比較的小さな処理能力しか得られないということがあった。更に、半自動化プロセスや、手作業のみによって実行される操作は、人手が介入するために、プロセスの処理対象である試料が汚染される確率が高く、そのプロセスが再現性を持たなくなる確率も高かった。尚、プロセスが再現性を持たなくなるのは、例えば、検査を実行するたびに、検査の仕方にばらつきが生じることなどによるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、独自性を有する様々な種類のツール、プロセス、及び装置を開発した。それらツール、プロセス、及び装置は、例えば遺伝子検査のために実行するプロセスなどをはじめとする、様々なラボラトリプロセスのスループットを向上させ、また、そのようなラボラトリプロセスの完全自動化を可能にするものである。従って、本発明は様々な特徴を備えており、それら特徴は、各々を個別に利用することも可能であり、また、それら特徴のうちの幾つかだけを組合せて用いることも可能であるが、それら特徴を組合せることによって、自動化ラボラトリプロセスを実行するための１つのシステムないし方法となし得るものである。
【０００５】
１つの実施の形態として、複数のモジュラーステーションを組合せて１つの試料処理システムを構成するようにしてもよい。その場合には、例えば、それらモジュラーステーションの各々が、全体プロセスシーケンスの中の少なくとも１つの自動化プロセスを実行するようにしておく。また、それらモジュラーステーションの各々が、当該モジュラーステーションに固有の制御された環境を持ち、その環境の中で当該モジュラーステーションのプロセスを実行するようにしておく。また、それらモジュラーステーションの各々が、別のモジュラーステーションによって実行される更なるプロセスの処理対象となる試料を供給するようにし、その試料供給が手作業による試料の取扱操作なしに行われるようにしておく。２つ以上のモジュラーステーションを、例えば温度や湿度を同一にするなどのように、それらの間である種の環境条件が同一になるように制御しようとしても、実際には、それらモジュラーステーションの環境どうしが十分に連結している訳ではないため、個々のモジュラーステーションは各々が固有の環境を持つことになる。そこで、各々のモジュラーステーションが、制御された環境の中でプロセスを実行するようにすれば、それによってモジュラーステーションどうしの相互汚染も、また、外部汚染源による汚染も防止することができる。更に、モジュラーステーションにおいてプロセスを実行する際に、手作業による試料の取扱操作を必要とせず、また、処理を施した試料を、それに対して更なる処理を施すために別のモジュラーステーションへ供給する際にも、その資料供給が人手の介入なしに行われるため、人間などの汚染源によって汚染される確率が低く、プロセスステップの再現性が高まっている。
【０００６】
１つの実施の形態として、例えばＤＮＡなどの遺伝子試料を処理する方法において、遺伝子試料を自動化した処理システムへ搬入し、手作業による前記遺伝子試料の取扱操作なしに前記遺伝子試料を処理対象とする少なくとも増幅プロセス及び分離プロセスを実行するようにしてもよい。この実施の形態によれば、手作業による遺伝子試料の取扱操作を必要とすることなく、遺伝子試料に対して少なくとも増幅処理及び分離処理を施すことができ、その増幅処理は例えばＰＣＲプロセスなどによるものであり、また、その分離処理は例えばゲル電気泳動プロセスなどによるものである。このことは、諸処のラボラトリにおいて従来一般的に実行されている増幅プロセス及び分離プロセスの実行の仕方とは大きく異なっており、即ち、従来一般的には、ＰＣＲプロセス実行ステーションへの遺伝子試料の出し入れは手作業によって行われ、また、増幅処理を施した遺伝子試料に対して、更に分離処理を施す際に必要な取扱操作も、例えば、アガロースゲルに形成されているウェルに手作業によるピペット操作によって遺伝子試料を注入した上で、そのゲルを電圧印加分離プロセスに付すというように、手作業で行われていた。このようにプロセス中の様々なステップにおいて手作業による取扱操作が行われていたため、遺伝子試料が汚染されるおそれや、実行するプロセスが不適切または不完全なものとなるおそれがあった。
【０００７】
別の実施の形態として、モジュラーステーションの動作方式を、複数の試料サンプルを処理対象とする並列処理を実行する動作方式としてもよい。この動作方式は、複数の試料サンプルまたは複数のサンプルホルダを直列処理する方式とは大きく異なるものである。例えば、本発明の動作方式に従って動作するモジュラーステーションは、ロボットを制御して、複数のサンプルホルダを、サンプルホルダ収容領域からワークトレイ上へ移動させるようにすればよい。続いて、そのロボットが、ワークトレイ上の複数のサンプルホルダに入れられている複数の試料に対して同一ないし同様の液体取扱操作を施すようにする。ワークトレイ上の複数のサンプルホルダの全てについて、この液体取扱操作プロセスを完了したならば、ロボットはそれらサンプルホルダを、更なるプロセスに付すために別のモジュラーステーションへ搬送するための領域へ移動させるようにする。以上に例示した具体例は、時間を節約しスループットを向上させることのできる並列処理の一例であるが、この具体例によって、時間の節約やスループットの向上という効果が得られるのは、ロボットが、同一のツールを使用して実行することのできる幾つかの同様のプロセスを全て実行した後に、そのツールを別のツールに交換し、そして、その交換後のツールを使用して実行することのできる別の幾つかのプロセスを実行するように、ロボットの作業を制御することができるからである。特に、以上に例示した具体例においては、例えば、ロボットは把持ツールを使用してサンプルホルダをワークトレイ上へ移動させ、その後に、その把持ツールを液体取扱操作ツールに交換し、そして、その液体取扱操作ツールを使用して、ワークトレイ上のサンプルホルダを処理対象とする液体取扱操作プロセスを実行するようにすればよい。この場合、ツール交換を１回行うだけで、複数のサンプルホルダを処理対象とするプロセスを実行することができる。これに対して、直列処理を行う場合には、ロボットは、１つのサンプルホルダを作業領域へ移動させたならば、ツールを交換して、そのサンプルホルダに対する液体取扱操作プロセスを実行し、続いて、再びツールを交換して、そのサンプルホルダを別のモジュラーステーションへ搬送させるために作業領域から移動させ、そして、次のサンプルホルダを取出して作業領域へ移動させ、以上のプロセスを反復することになる。並列処理を行うことによって、ツール交換の回数を減少させる他に、その他の様々な合理化も可能になる。例えば、ある処理手順において、１つのワークトレイ上の全てのサンプルホルダに同一の試薬を注入してそれらサンプルホルダ内の夫々のサンプルに混合するが、ただし、その試薬の注入量を個々のサンプルホルダごとに異ならせるものとする。その場合に、ロボットは、液体取扱操作ツールを使用して、試薬供給源（例えば試薬を入れたカップなど）から比較的大量の試薬を吸い上げ、そして、いちいち試薬供給源へ戻ることなく、複数のサンプルホルダへ次々と異なる量の試薬を注入して行けばよい。この方式でプロセスを実行することによって、ロボットは、試薬供給源とサンプルホルダとの間を無駄に移動せずに済むようになる。特に、同一ないし同様の処理を施すべき複数のサンプルないしサンプルホルダをグループ化すれば、並列処理は、スループットの向上という点において大きな効果を発揮し得るものとなる。そこで、更に別の実施の形態として、同一ないし同様の処理を施すべき複数のサンプルないしサンプルホルダをグループ化して、それらに並列処理を施すようにしてもよく、またその場合には、例えば、制御システムが、個々のサンプルないしサンプルホルダのプロセス実行プランを解析し、論理演算等に基づいてそれらサンプルないしサンプルホルダをグループ化するようにすればよい。
【０００８】
別の実施の形態として、データベース駆動式の制御システムによって、複数のモジュラーステーションを制御し、また、それらモジュラーステーションが実行する複数のプロセスを制御するようにしてもよい。上に例示した具体例のような直列処理を行う場合には、制御システムは簡単なものでよく、なぜならば、進行中の複数のプロセスを同時的ないし略々同時的に追跡する必要もなければ、複数のサンプルホルダの個々の位置を同時的ないし略々同時的に追跡する必要もないからである。これに対して、本発明のこの実施の形態における制御システムは、はるかに融通性に富んだシステムであり、なぜならば、この制御システムは、モジュラーステーションのレベルでの直列処理と並列処理との両方に対応することができると共に、個々のモジュラーステーションの内部で実行するプロセスステップのレベルでの直列処理と並列処理との両方にも対応することができるからである。例えば、この制御システムは、リレーショナルデータベースを用いて、システム内の複数のプロセスの追跡及び設定を行うように構成することができる。その場合には、複数のサンプルホルダの各々に、当該サンプルホルダに固有のＩＤを付与して、そのＩＤを例えばバーコード文字列の形で当該サンプルホルダに記しておくと共に、個々のサンプルホルダのＩＤを、当該サンプルホルダに入れられている試料に対して実行すべき処理を定義した１つまたは複数のデータベースのテーブルに関連付けておくようにすればよい。制御システムをこのように構成することによって、強力でしかも融通性に富む制御システムを実現することができ、なぜならば、予め定義しておいた複数のプロセステーブルを様々なサンプルないしサンプルホルダに様々に関連付けるだけで、様々なプロセス実行プランを提供することができるからである。具体例を挙げるならば、例えば、データベースのプロセステーブルとして、第１プロセス〜第４プロセスを記述／制御するための夫々のプロセステーブルを予め作成しておく。そして、第１サンプルホルダを、第２プロセスに対応したプロセステーブル、第４プロセスに対応したプロセステーブル、及び第３プロセスに対応したプロセステーブルに、この順序で関連付ければ、それによって第１サンプルホルダに対しては、それらプロセステーブルに従って、その順序でプロセスが施されることになる。また、第２サンプルホルダを、第２プロセスに対応したプロセステーブル、第３プロセスに対応したプロセステーブル、及び第４プロセスに対応したプロセステーブルに、この順序で関連付ければ、それによって第２サンプルホルダに対しては、それらプロセステーブルに従って、その順序でプロセスが施されることになる。従って、制御システムは、構造的な変更を何ら加えることなく、様々なサンプルに対して様々なプロセス実行手順を適用することが可能であり、しかも、個々のサンプルホルダないしサンプルごとに長大なプロセス実行プランを作成することも不要である。即ち、この具体例によれば、予め定義しておいた複数のプロセステーブルを、様々なサンプルホルダに適当な順序で関連付けることによって、複数種類のプロセス実行手順を提供することができる。更に、かかる構成のリレーショナルデータベース駆動式の制御システムによれば、並列処理に付すために複数のサンプルホルダをどのようにグループ化すべきかを判断する際に行う、実行プランに含まれている複数のプロセスの解析を、より高速で実行することができる。例えば、どのサンプルホルダが、第２プロセスに対応したプロセステーブルに関連付けられているかの判定などは、比較的簡単に行うことができる。そして、第２プロセスに関連付けられているサンプルホルダを１つのグループとすればよく、それらサンプルホルダに対しては、少なくとも第２プロセスにおけるステップに関して、並列処理を施すことができる。
【０００９】
別の実施の形態として、複数のモジュラーステーションを備えた自動化した試料処理システムに、それらモジュラーステーションどうしの間で試料を搬送するための非ロボット的な搬送システムを装備するようにしてもよい。例えば、モジュラーステーションどうしを１本または複数本のコンベアベルトで接続して、そのコンベアベルトで試料の搬送を行うようにしてもよい。更に、そのコンベアベルトを双方向搬送コンベアベルトとして、モジュラーステーションどうしの間で、どちらからどちらへも試料を搬送できるようにするのもよい。このような非ロボット的な搬送システムを備えることによって、あるモジュラーステーションから別のモジュラーステーションへ試料を受渡す際に必要な、それらモジュラーステーションに装備したロボットの必要移動量を減少させることができる。即ち、受渡す側のモジュラーステーションのロボットは、受渡す試料を、受取る側のモジュラーステーションのロボットがアクセスできる位置まで、即ち、受取る側のモジュラーステーションのロボットが、その試料を後続のプロセスを実行する位置へ移動させるために取上げることのできる位置まで、実際に運ぶ必要がない。そして、試料を受渡す側のモジュラーステーションのロボットは、その試料を、例えば当該モジュラーステーションの内部においてコンベアベルト上に載置するだけでよい。試料が載置されたコンベアベルトは、その試料を、受取り側のモジュラーステーションの内部の、当該モジュラーステーションのロボットがその試料にアクセスできる場所まで搬送する。これによって、ロボットに余計な動作をさせずに済むようになるため、モジュラーステーションの内部で実行されるプロセスをスピードアップすることができ（なぜなら、ロボットの必要移動量をより減少させることができるからである）、またそれと共に、モジュラーステーションどうしの間の物理的な隔離度を向上させることができる。モジュラーステーションどうしの間の物理的な隔離度が向上すると、作業員が修理や監視などの作業を行う際のアクセスが容易になるという利点や、個々のモジュラーステーションの内部の環境どうしを互いから良好に隔離し得るという利点が得られる。
【００１０】
別の実施の形態として、モジュラーステーションが、例えばピペット操作ツールなどのような、当該モジュラーステーションの内部において液体状試料を移動させるためのロボット制御式の液体取扱操作ツールを備えているようにしてもよい。また、その液体取扱操作ツールを、複数のチャネルを備えたものとし、それらチャネルの各々に個別にプランジャを装備し、それらプランジャによって夫々のピペットチップに吸い込む液体状試料の量と、それらピペットチップから排出する液体状試料の量とを制御するようにしてもよい。このようなプランジャの構成それ自体は公知のものであるが、ただしこの実施の形態においては、プランジャの移動量を、リニアサーボモータ及びリニアエンコーダで制御するようにしている。リニアサーボモータ及び／またはリニアエンコーダを使用することによって、回転形ステッピングモータで駆動するようにした従来公知のピペット操作システムと比べて、液体取扱操作ツールの動作を格段に高速かつ正確なものとすることができ、それが可能であるのは、リニアエンコーダから位置ないし速度をフィードバックするようにしたリニアサーボモータは、ステッピングモータを使用したシステムと比べて、プランジャをはるかに高速かつ正確に動作させることができるからである。液体取扱操作ツールは、複数のチャネルの夫々に装着したピペットチップを交換できるようにしてあり、ピペットチップを交換可能にすること自体は従来公知である。ただし、１つの実施の形態においては、ピペットチップが取外されたか否か、及び／または、ピペットチップが液体取扱操作ツールに適正な姿勢で装着されているか否かを、１つまたは複数のセンサを用いて液体取扱操作ツールが確認できるようにしている。それには、例えば、液体取扱操作ツールが、装着された複数のピペットチップを、光センサの正面を通過させるようにし、それによって光センサが、個々のチャネルにピペットチップが装着されているか否かを検出できるようにすればよい。そして、もし欠落したピペットチップがあるか、不適正な姿勢で装着されているピペットチップがあるかした場合には、液体取扱操作ツールは、必要に応じてピペットチップの除去などを行い、欠落していたピペットチップを補充し、或いは、不適切な姿勢で装着されていたピペットチップを交換すればよい。
【００１１】
別の実施の形態として、例えば電気泳動プロセスなどによって遺伝子試料の分離処理を実行する際に使用するゲル材料を、押出形成法によって形成するようにしてもよい。この方法は、一般的なゲル形成方法とは大きく異なっており、一般的なゲル形成方法では、温かい液体状材料をトレイに注いで凝固させることによって、そのトレイ内でゲルの形にしている。一方、本発明のこの実施の形態では、押出形成プロセスを実行するようにしており、そのために、例えば、ゲルの材料である液体状材料を、２枚の冷却されている板の間に画成されている押出形成キャビティの中へ供給するようにしている。２枚の板の間に画成されている押出形成キャビティの中を液体状材料が流動して行く間に、その液体状材料が冷却されてゲルを形成し、そのゲルが押出形成キャビティから押し出される。かかるプロセスによれば、ゲルの形成を、一般的な方法を用いた場合と比べてはるかに高速に行うことができる。
【００１２】
１つの実施の形態として、ゲル押出形成装置が、比較的高温の、例えばアガロース混合液などの液体状材料を貯留するリザーバを備えているようにしてもよい。この場合、その液体状材料は、ポンプにより加圧されて押出形成キャビティの注入側へ供給される。押出形成キャビティを、略々平行な２枚の金属板によって形成し、それら金属板を、例えば循環する冷却水などの冷却液によって冷却するようにしておく。液体状材料は、押出形成キャビティへ供給されるときの圧力によって、２枚の金属板の間を、押出形成キャビティに沿って流動して行く。そして、押出形成キャビティの両側のそれら金属板によって、液体状材料が冷却されることで、半固体状のゲルが形成され、この形成されたゲルが押出形成キャビティから押し出される。更に、このゲル押出形成装置が、押出形成されたゲルを所望の大きさないし所望の形状に切断するための切断装置と、切断されたゲルをトレイなどの搬送容器に充填するためのゲル充填機構とを備えるようにしてもよい。この押出形成、切断、及びトレイ充填のプロセスは、手作業による取扱操作などが一切不要な、完全に自動化したプロセスとすることができる。
【００１３】
別の実施の形態として、例えば液体状試料中の遺伝子断片などのように、その液体状試料の所定成分を含む部分を、自動化したプロセスを実行して分離するようにしてもよい。その場合に、例えば、ロボット制御式のツールを用いてゲル材料に複数のウェルを形成した上で、それらウェルの中に、ゲル電気泳動法などにより分離処理を施そうとする液体状試料を注入するようにすればよい。また、ロボットが櫛状部材を使用するようにしてもよく、この櫛状部材は、ロボットがそれをゲルに押し込むことによって、複数のウェルが形成されるようにしたものである。また、この櫛状部材を、例えば電気抵抗加熱法などによって加熱するようにし、この櫛状部材の加熱された櫛歯によって、ゲルにウェルが形成されるようにしてもよい。ウェルを形成したならば、続いてロボットは、ウェルを形成するために用いた櫛状部材を、例えば上述したピペット操作装置などの液体取扱操作装置に交換する。ゲルにウェルを形成する際に、そのウェル形成作業をロボットに行わせたため、ロボットは、ゲルに形成されている複数のウェルの位置に、液体取扱操作ツールの複数のピペットチップを容易に位置合せすることができる。また、分離プロセスのうちのその他の部分を自動化することも可能であり、例えば、ウェルに試料を注入する試料充填作業が完了して分離処理に付するばかりの状態に仕上げられたゲルを、そのゲルに電界を印加することで試料の分離処理を実行する電気泳動法による電圧印加ステーションへ移動させるための作業を、ロボットに行わせるようにしてもよい。更に、電気泳動法によって分離処理が施された試料を採取する作業を、例えばロボット式の採取ツールを用いて実行するようにした試料採取プロセスによって、自動化した方法で行うようにしてもよい。分離されて採取された試料は、例えば、解析や、試験などの、更なるプロセスに付されることもある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の上述した特徴並びにその他の特徴について、以下に更に詳細に説明して行く。また、以下の説明においては、本発明の様々な特徴を組込んで構成した幾つかの実施例についても図面を参照しつつ詳述する。尚、図面中、互いに同一ないし対応する構成要素には、同一の参照番号を付してある。また、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。
【００１５】
図１は本発明の一実施例に係る試料処理システム１００の模式図である。図示した実施例において、試料処理システム１００は３台のモジュラーステーション１を含んでおり、それらモジュラーステーション１は、複数の搬送装置２を介して相互に接続されている。図示した実施例では、試料処理システム１０に含まれているモジュラーステーション１の台数は３台であるが、１つのシステムが含み得るモジュラーステーションの台数は任意であり、適当な台数とすればよい。更に、２台のモジュラーステーション１を相互に接続する搬送装置の台数も任意であり、２台以上としてもよい。更に、図示した試料処理システム１００は、複数台のモジュラーステーションを直列に配列して構成したシステムであるが、複数台のモジュラーステーションを並列に配列した構成としてもよく、更にその他の適当な配列としてもよい。例えば、図示した実施例では、１台のモジュラーステーション１Ｂが、モジュラーステーション１Ａ及び１Ｃと接続している。これに対して、モジュラーステーション１Ｂの配設位置に、複数台のモジュラーステーションを配設し、それら複数台のモジュラーステーションが、モジュラーステーション１Ａ及び１Ｃに接続した配列としてもよい。これは並列処理に適した配列であり、このような配列とすることで試料処理システム１００のスループットを向上させ得る場合があり、それは例えば、モジュラーステーション１Ａで実行するプロセスや、モジュラーステーション１Ｃで実行するプロセスと比べて、モジュラーステーション１Ｂで実行するプロセスが格段に長い時間を要する場合などである。
【００１６】
図示した実施例において、試料処理システム１００は、液体状試料取扱操作プロセス、遺伝子試料増幅プロセス、及び、遺伝子試料分離プロセスを実行するシステムである。そこで、本発明に係る試料処理システム１００はこれら以外の任意の適当なプロセスないしプロセスの組合せを実行するように構成することも可能であるが、図示した実施例に関しては、試料処理システム１００と、このシステム１００に含まれるモジュラーステーション１と、このシステム１００のその他の構成部分とが、遺伝子試料取扱操作プロセス、遺伝子試料増幅プロセス、及び遺伝子試料分離プロセスを実行する場合に即して、具体的に説明して行くことにする。図示した実施例において、試料処理システム１００は、液体取扱操作モジュラーステーション１Ａと、増幅モジュラーステーション１Ｂと、分離モジュラーステーション１Ｃとを含んでいる。それらの名称からも理解されるように、液体取扱操作モジュラーステーション１Ａは、この試料処理システム１００へ搬入される、例えばＤＮＡ断片を含有する溶液などの遺伝子試料を受取り、そして、全体プロセスのうちの少なくとも増幅処理の部分を実行する上で必要とされる様々な液体取扱操作を実行するものである。そのため、液体取扱操作モジュラーステーション１Ａは、この試料処理システム１００へ搬入される液体状試料サンプルを、後続のプロセスに付すための複数のサンプルに小分けすることのできる機能などを備えている。モジュラーステーション１Ａにおいて実行される様々な液体取扱操作プロセスについては、後に更に詳細に説明する。
【００１７】
増幅モジュラーステーション１Ｂは、液体取扱操作モジュラーステーション１Ａから、搬送装置２Ａを介して、例えばマイクロタイタープレートなどのサンプルホルダに入れられた液体状試料サンプルを受取り、そして、マイクロタイタープレートなどに入れられた液体状試料に対して増幅処理を施すものである。その増幅プロセスは、例えば、一般的にポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）プロセスとして実行されているプロセスなどである。増幅プロセスを実行するために、この増幅モジュラーステーション１Ｂの内部に備えられたロボットが、マイクロタイタープレートなどを、ＰＣＲサーモサイクル装置に装填するようにしてある。このＰＣＲサーモサイクル装置は、遺伝子試料のＰＣＲ増幅処理を実行するために必要とされる温度サイクル発生ステップの、全てまたは少なくとも一部分を実行するものである。
【００１８】
増幅モジュラーステーション１Ｂにおいて増幅処理が施された液体状試料は、もしそれに対して更なる液体取扱操作プロセスを施す必要があるならば、搬送装置２Ａを介して液体取扱操作モジュラーステーション１Ａへ戻され、その必要がなければ、搬送装置２Ｂを介して分離モジュラーステーション１Ｃへ搬送される。液体状試料は、分離モジュラーステーション１Ｃへ搬送される際にも、マイクロタイタープレートなどに入れられた状態で搬送される。分離モジュラーステーション１Ｃでは、マイクロタイタープレートの複数のウェルの各々に入れられた液体状試料サンプルに含まれている様々な成分の分離処理が行われる。この分離モジュラーステーション１Ｃが実行する分離プロセスは、任意の適当な分離プロセスとすることができ、例えば、毛管電気泳動法、ゲル電気泳動法、或いは更にその他の分離プロセスとしてもよい。図示した実施例では、ゲル電気泳動プロセスによって液体状試料の分離処理を行っている。そして、それを行うために、この分離モジュラーステーション１Ｃに備えたロボットが、液体取扱操作装置を使用して、マイクロタイタープレートの個々のウェルの中に入れられている液体状試料を、ゲル材料に形成されている個々のウェルの中へ移す作業を行うようにしてある。このゲル材料は、ゲル押出形成プロセスによって自動的に形成することができ、それについては後に詳述する。更に、ロボットに、ウェル形成ツールを使用してゲルにウェルを形成させるようにすることで、ゲルにウェルを形成する作業も自動化することができる。ゲルにウェルを形成したならば、それに続いてロボットに、電圧印加ステーションにおいてそのゲルに電界を作用させるようにし、また更に、その電気泳動プロセスの完了後に、分離処理が施された試料の所定部分の採取を行わせることができる。
【００１９】
この試料処理システム１００は完全に自動化されているため、作業員は、液体取扱操作モジュラーステーション１Ａへ液体状試料を搬入する作業を行った後には、その液体状試料の取扱操作を行う必要もなければ、その液体状試料にプロセスを施すために用いられる様々なツールや材料の取扱操作を行う必要もない。作業員は、例えば、分離モジュラーステーション１Ｃにおいて、ゲルから採取された分離された遺伝子試料を受取るだけでよい場合もある。
【００２０】
図２は、液体取扱操作モジュラーステーション１Ａの一実施例を示した図である。図示した実施例において、モジュラーステーション１Ａは、箱形の構造としたフレーム１１を備えており、このフレーム１１は、その四隅に支柱が立設され、その頂部が上面板１２で覆われている。このフレーム１１の下部においては、このモジュラーステーション１Ａの４つの側面がスカートパネル１３で覆われている。それらスカートパネル１３の上縁に沿って、また、このフレーム１１の４本の支柱の間に、作業盤１４が延在しており、この作業盤１４の下方に機器類が配設されている。それら機器類にアクセスできるように、スカートパネル１３は、ドアやアクセスパネルなどのような、アクセスを可能にする適当な構造を備えたものとするのがよい。スカートパネル１３と作業盤１４とで覆われた空間に配設することのできる機器類には様々なものがあり、例えば、エアフィルタ、熱交換器、空調装置、液体貯留タンク、配電盤、それに、コンピュータのハードウェアなどを配設することができる。尚、図２では、作業盤１４より上方の部分であるモジュラーステーション１Ａの上部は、開放空間であるかのように描かれているが、作業盤１４と上面板１２との間に存在する作業空間は、閉塞空間としておくことが好ましく、それには、フレーム１１の支柱の間を延在するカバーパネルを装備して、それらカバーパネルで作業空間を囲繞するとよい。また、それらカバーパネルは、例えばガラス材料やアクリル系材料などのような、透明または半透明の材料で形成するのがよく、更に、それらカバーパネルには、作業空間にアクセスできるように、ドアを装備しておくとよい。このようなカバーパネルを装備することによって、モジュラーステーション１Ａがプロセスを実行する環境を制御することが可能になる。例えば、閉塞空間であるこの作業空間内の、湿度や温度などの環境要因を制御することができ、また、例えばＨＥＰＡフィルタなどの濾過装置を使用して、この作業空間内の空気やその他の気体の濾過を行うことも可能であり、更にその他の環境要因の制御も行うことができる。
【００２１】
モジュラーステーション１Ａは、様々な種類の機能を実行するように構成し得るものであるが、ただし図示した実施例においては、モジュラーステーション１Ａは、遺伝子増幅処理及び遺伝子スクリーニング処理に付随する液体取扱操作プロセスを実行するように構成されている。液体状サンプルは、例えば一般的に使用されているマイクロタイタープレートなどのサンプルホルダ１６に入れられた状態で搬入され、搬入されたサンプルホルダ１６は、複数装備されているホテル１５の中に収められる。個々のホテル１５の構造は、例えば、サンプルホルダ１６を載置するための複数の棚１５２を垂直方向に並べたものとすることができる（図３参照）。それらホテル１５は、収納箱１７の中に収められ、それには、例えば、モジュラーステーション１Ａのカバーパネルのドアを開けて、収容箱１７の中にホテル１５を入れればよい。収容箱１７の中にホテル１５を入れる作業は、手作業で行うこともでき、機械に行わせることもできる。
【００２２】
図３は、一実施例に係る収容箱１７の模式図である。図示した収容箱１７は、その六面の全てが閉塞されており、これによって、ホテル１５を収容している環境を制御できるようにしている。即ち、これによって、収容箱１７内の環境を、閉塞空間であるモジュラーステーション１Ａの作業空間の環境や、モジュラーステーション１Ａの内部のその他の作業領域における環境とは異なった環境に維持できるようにしており、このことも本発明の特徴の１つとなっている。収容箱１７の側面や上下面に、アクセスドアなどの構造を設けて、収容箱１７の中にホテルを入れたり、ホテル１５からサンプルホルダ１６を取出したりすることができるようにしておく。図示した実施例においては、個々のホテル１５に複数のフック１５１を装備しており、それらフック１５１によって、ホテル１５を１本ないし複数本のベルト１７２に懸架できるようにしている。図３にはベルト１７２が１本しか描かれていないが、収容箱１７内に配設されている一対の垂直シャフト１７１は、２本以上のベルト１７２を巻装し得るものとなっている。図３から明らかなように、垂直シャフト１７１を回転させることによって、ベルト１７２を循環駆動することができる。そしてベルト１７２が循環駆動されることで、カルーセル形の循環移動機構が構成されており、この機構によって収容箱１７内でホテル１５を循環移動させることができるようにしている。垂直シャフト１７１は、作業盤１４の下方に配設したモータ駆動システム（不図示）で駆動し、垂直シャフト１７１の回転を制御することで、特定のホテル１５ないし特定のサンプルホルダ１６を、収容箱１７内の所望の位置へ移動させることができるようにしている。個々のホテル１５には、例えばバーコードなどの機械読取可能なＩＤコードを付けておき、それによって個々のホテル１５を一意的に識別できるようにしておくとよい。例えば、ホテル１５が収用箱１７に入れられるときに、そのホテル１５に貼着されているバーコードラベルをバーコードリーダで読取るなどすればよい。同様に、個々のサンプルホルダ１６にも、機械読取可能なコードを付けておき、それによって個々のサンプルホルダ１６を一意的に識別できるようにしておくとよい。サンプルホルダ１６に付けられている機械読取可能なコードを読取るのは、そのサンプルホルダ１６を収容しているホテル１５が収容箱１７に入れられるときでもよく、また、そのサンプルホルダ１６を収容しているホテル１５が収容箱１７内で移動させられるときでもよい。制御システムは、どのサンプルホルダ１６が、どのホテル１５の、どの棚１５２に保持されているかについての情報を把握していれば、例えば、ベルト１７２を駆動して任意のホテル１５を収容箱１７内の目標位置へ移動させることによって、特定のサンプルホルダ１６にアクセスすることができる。
【００２３】
本明細書において説明する数々の実施例はいずれも、あり得る様々な実施の形態のうちの１つを例示するだけのものであり、図３に示した実施例もその点については同様であって、サンプルホルダ１６などの液体状試料の搬送容器の取扱操作を行うための、あり得る実施の形態のうちの１つを例示しているにすぎない。従って、例えばホテル１５を収容箱１７に出し入れ可能にしておくことは必ずしも必要ではなく、収容箱１７内に収容されているホテル１５の棚１５２に、個々のサンプルホルダ１６を直接出し入れするようにしてもよい。或いは、ホテル１５それ自体を使用せずに、サンプルホルダ１６を別の方法で収容するようにしてもよい。例えば、収容箱１７の構造を、垂直方向に並んだ複数の棚を備えたものとし、更に、それら棚の構造を、モジュラーステーション１Ａの外部からアクセスすることもでき（従って、外部からそれら棚にサンプルホルダ１６を載置することができ）、モジュラーステーション１Ａの内部からもアクセスすることができる（従って、ロボットなどの装置によってそれら棚からサンプルホルダ１６を取出すことができる）ようなものとしてもよい。
【００２４】
図示した実施例においては、モジュラーステーション１Ａが、ロボットを備えており、このロボットは、モジュラーステーション１Ａにおいて実行されるプロセスステップのうちの多くを実行するものである。図示した実施例におけるロボット１８は、リニアガントリ１９に取付けられた倒立三軸円筒形ロボットである。リニアガントリ１９は、一対の直線レール１９１を備えており、それら直線レール１９１は、それら直線レール１９１の間を延在するクロスバー１９２を支持している。図２では、見やすさを考慮して、一対の直線レール１９１のうちの一方しか描いていないが、不図示の方のレール１９１は、図２に示した方のレール１９１よりも、更に上面板１２に近付けて配設するとよく、そうすることによって、作業空間へのアクセス性を向上させることができる。また、そうする場合には、クロスバー１９２に、上面板１２に近付けてある方のレール１９１に係合させるための、上方へ延出するブラケット（不図示）などの部材を備えるとよい。クロスバー１９２は、直線レール１９２に沿って駆動され、この直線レール１９２に沿った方向のクロスバー１９２の位置を精密制御できるようにしてある。また、クロスバー１９２に取付けられているロボット１８は、クロスバー１９２の長手方向におけるこのロボット１８の位置を精密制御できるようにしてある。ロボット１８は、交換可能な装着機器であるツール２０を駆動操作することにより、様々な機能を実行し得るものである。例えば図２に示したツール２０Ａは、ロボットによる制御を受けて動作する液体取扱操作装置などである。ロボット１８は、複数のツール２０を交換して使用することができる。そこで、例えば、図示したツール２０Ｂのように、ツールホルダ２１上に１つないし複数の交換ツール２０を載置しておき、ロボット１８が、不要となったツール２０をツールホルダ２１上に落下させて、別のツール２０を取上げることができるようにしておくとよい。ツールホルダ２１の形態は、様々なものとすることができ、例えば、その上に単にツール２０を載置するだけの、平坦なテーブル状の載置盤としてもよく、或いは、ロボット１８が使用する個々のツール２０の形状に合わせて形成した複数のツール支持部を備えたものとしてもよい。
【００２５】
図示した実施例において、交換ツール２０Ｂは、ロボット式の把持ツールなどであり、ロボット１８は、この把持ツールを使用することで、モジュラーステーション１Ａ内において、サンプルホルダ１６やその他の物を、取上げ、移動させ、或いは、その取扱操作を行うことができる。それらを行う場合には、例えば、ロボット１８は、把持ツール２０Ｂを選択して、この把持ツール２０Ｂを使用することで、収容箱１７内のホテル１５に収容されているサンプルホルダ１６を把持して、そのサンプルホルダ１６をそこから取出すことができる。また、その場合に、収容箱１７からサンプルホルダ１６を取出す際には、この収容箱１７に設けたアクセス部１７３を介して取出すようにする。アクセス部１７３はドアで閉塞されており、このドアが自動開閉されることで、ロボット１８がアクセスできるようにしている。更に、ロボット１８は、サンプルホルダ１６を、プロセスを実行するための位置へ移動させる。その際には、例えば、サンプルホルダ１６をワークトレイ２２に載置する。ワークトレイ２２は、例えばこのワークトレイ２２に形成した凹部などから成る複数のサンプルホルダ載置部２２Ａを備えており、それらは、このワークトレイ２２に載置したサンプルホルダ１６が、載置位置からずれないようにするためのものである。更に、ワークトレイ２２には、サンプルホルダ１６に入れられた液体状サンプルを所望の温度に維持するための加熱コイルないし冷却コイルを備えるようにしてもよい。その場合の温度制御は、各々の載置部２２Ａごとに個別に行うようにしてもよく、或いは、それら載置部２２Ａを１つのグループとして一括して行うようにしてもよい。即ち、図示例では１枚のワークトレイ２２上に６個の載置部２２Ａが形成されているため、それら６個の載置部２２Ａを一括して温度制御を行うようにしてもよい。尚、図２にはワークトレイ２２を１枚しか描いていないが、モジュラーステーション１Ａに装備するワークトレイ２２の枚数は任意であり、１枚のワークトレイ２２に形成するサンプルホルダ載置部２２Ａの個数も任意である。また、このようなワークトレイ２２を装備するか否かも任意であり、更に、たとえワークトレイ２２を装備している場合でも、そのワークトレイ２２上に載置されていないサンプルホルダ１６に対してロボット１８が操作を加えることも可能である。
【００２６】
ロボット１８は、液体取扱操作の実行中には、通常、液体取扱操作ツール２０Ａを選択しており、この液体取扱操作ツール２０Ａを使用して、サンプルホルダ１６などの試料収容容器へ液体状サンプルを注入したり、そこから液体状サンプルを取出したりしている。図４は、一実施例に係る液体取扱操作ツール２０Ａの模式図である。図示した液体取扱操作ツール２０Ａは、アダプタ２０１を備えており、このアダプタ２０１は、ロボット１８と液体取扱操作ツール２０Ａとの間の接続及び取外しを迅速に行えるようにするものであり、また、ロボット１８と液体取扱操作ツール２０Ａとの間の機械的接続及び電気的接続を行うものである。この種のアダプタ２０１は公知であり、交換可能なツールを使用するロボットには、広く採用されているものである。アダプタ２０１はボディ２０２に連結されており、このボディ２０２のフレームに、液体取扱操作ツール２０Ａ、電気配線、電気部品、センサ、及びその他の適当な装置などが支持されている。ボディ２０２には更に、ピペット操作ブロック２０３が連結されており、このピペット操作ブロック２０３は、複数のピペット操作チャネル２０４を備えている。複数のピペット操作チャネル２０４は、その各々が１つずつのピペットチップホルダ２０４Ａを備えており、それらピペットチップホルダ２０４Ａはピペット操作ブロック２０３の下面から下方へ延出している。また、それらピペットチップホルダ２０４Ａは、その各々が、ピペット操作ブロック２０３に形成されている複数の円筒孔（不図示）の１つずつと連通している。それら円筒孔は、その各々に、個別のプランジャ２０４Ｂが嵌装されており、それらプランジャ２０４Ｂはピペット操作ブロック２０３の上面から上方へ延出している。個々の円筒孔に、１つないし複数のシール（不図示）が装備されており、それらシールは、プランジャ２０４Ｂと円筒孔との間の隙間を密封状態にしている。そのため、プランジャ２０４Ｂがピペット操作ブロック２０３に対して相対的に上下動させることで、複数のピペットチップホルダ２０４Ａの夫々に装着した複数のピペットチップ２０４Ｃ（図４には１本だけを示した）の中に、液体を吸い上げ、或いは、そこから液体を排出できるようになっている。複数のプランジャ２０４Ｂは、それらの上端が、１本のバー２０５に連結されている。リニアサーボモータ２０６がこのバー２０５を図４に矢印で示したように上下動させると、それに応じて、複数のプランジャ２０４Ｂが夫々の円筒孔の中で上下動し、これによって、チップホルダ２０４Ａに装着したピペットチップ２０４Ｃの中へ液体状試料を吸い込む動作と、そこから液体状試料を排出する動作とを制御できるようにしている。
【００２７】
このようにリニアサーボモータ２０６を使用してプランジャ２０４Ｂの移動量を制御する方式であるため、回転形ステッピングモータを用いてプランジャの移動量を制御する方式の従来の液体取扱操作装置と比べて、非常に進歩した装置となっている。更に、図示の実施例にはリニアエンコーダ２０７が装備されており、そのことによっても、従来の液体取扱操作システムと比べて、非常に進歩したものとなっている。リニアエンコーダ２０７から得られるプランジャ２０４Ｂの位置及び速度の測定値は非常に高精度であるため、リニアエンコーダ２０７を使用することによって、リニアモータ２０６は、個々のピペットチップ２０４Ｃに吸い込む液体状試料の体積量、並びに個々のピペットチップ２０４Ｃから排出する液体状試料の体積量を、非常に高精度で制御できるようになる。用途によっては、体積量を高精度で制御できるということが極めて重要なことがあり、それは、液体状試料が非常に高価であったり、ピペットチップ２０４Ｃから排出する液体状試料の体積量が後続の処理の結果に影響したりすることがあるからである。例えば、液体取扱操作ツール２０Ａがマイクロタイタープレートのウェルへ注入する液体状試料の体積量が不足した場合には、増幅処理や分離処理などの、その液体状試料に対する後続の処理が適切に実行できなかったり、目的とする処理結果が得られないことがある。
【００２８】
図４に液体取扱操作ツール２０Ａとして示したものは、液体取扱操作ツール２０Ａを模式的に描いた図にすぎない。従って、実際の液体取扱操作ツール２０Ａの構造及び動作は図４に示したものの構造及び動作と必ずしも同じではない。例えば、添付図面に示されている、ピペット操作チャネルのチャネル数を１２本としたピペット操作ブロックは、液体取扱操作ツール２０ａを具体的にどのように構成することが可能であるかを例示するために、その一例を詳細に図示したものである。
【００２９】
ロボット１８は、液体取扱操作を実行しようとするとき、ないしはその実行中に、液体取扱操作ツール２０Ａを制御して、この液体取扱操作ツール２０Ａのピペットチップホルダ２０４Ａに装着されているピペットチップ２０４Ｃを交換することがある。このピペットチップの交換は、様々な目的で行われ、例えば、試料の相互汚染を防止するために行われることなどがある。交換用のピペットチップ２０４Ｃは、図２に示したトレイ供給装置２３などにより供給することができる。トレイ供給装置２３の一実施例の詳細図を図５に示した。図５に示した実施例において、トレイ供給装置２３はトレイ架台２３１を備えており、このトレイ架台２３１は、複数のピペットチップトレイ２３３を垂直に積み重ねた状態で支持している。そして、各々のピペットチップトレイ２３３に、複数のピペットチップ２０４Ｃが収容されている。この種のピペットチップトレイ２３３は公知のものであり、当業界において広く用いられている。ピペットチップトレイ取出装置２３２が、最下段のピペットチップトレイ２３３を、図５で見て右方へ移動させるようにしてあり、それによってロボット１８がそのピペットチップトレイ２３３にアクセスできるようになる。ピペットチップトレイ取出装置２３２の構成は、様々なものとすることができる。図示した実施例では、ピペットチップトレイ取出装置２３２は、最下段のピペットチップトレイ２３３を作業盤１４上へ押し出すためのプッシュロッド２３２Ａを備えている。このプッシュロッド２３２Ａは、ピペットチップトレイ２３３の任意の適当な部分に当接するようにしておけばよい。別実施例として、ピペットチップトレイ取出装置２３２を作業盤１４上に配設して、ピペットチップトレイ２３３を作業盤１４上へ押し出すのではなく、引き出すようにしてもよい。作業盤１４上に、ピペットチップトレイ２３３を所定位置へ案内して定位するための、例えば案内壁面などの案内部（不図示）を設けておくようにしてもよく、そのような案内部などによって、ピペットチップトレイ２３３が作業盤１４上の適切な位置に定位されたならば、続いて、ロボット１８に装着した把持ツール２０Ｂが、そのピペットチップトレイ２３３の蓋２３３Ａを除去し、そのピペットチップトレイ２３３に収容されているピペットチップ２０４Ｃを露出させる。尚、蓋２３３Ａを除去するために、必ずしもロボット１８を使用する必要はなく、また、蓋２３３Ａを除去した状態でピペットチップトレイ２３３が供給されるようにしてもよい。ピペットチップ２０４Ｃを露出させたならば、ロボット１８に液体取扱操作ツール２０Ａを装着し、この液体取扱操作ツール２０Ａの複数のチップホルダ２０４Ａを、ピペットチップトレイ２３３に収容されている複数のピペットチップ２０４Ｃに位置合せして、それらチップホルダ２０４Ａをそれらピペットチップ２０４Ｃに嵌挿して嵌合させればよい。また、各々のピペット操作チャネル２０４の複数のチップホルダ２０４Ａに、複数のピペットチップ２０４Ｃが適切に装着されたか否かを判定する機能を備えておくのもよく、この機能は、例えばトレイ供給装置２３に備えるようにしてもよく、また、液体取扱操作ツール２０Ａに備えるようにしてもよく、更には、その他の適当な装置に備えるようにしてもよい。例えば、装着した複数のピペットチップ２０４Ｃを、光センサの前を通過させるように移動させ、その光センサに、それらピペットチップ２０４Ｃの欠落の有無を検出させるようにすればよい。もしそれらピペットチップ２０４Ｃのうちに、欠落しているものがあるか、或いは、適正な姿勢でチップホルダ２０４Ａに装着されていないものがあったならば、チップホルダ２０４Ａに新たなピペットチップ２０４Ｃを装着するようにする。その際には、適当な方法を用いてピペットチップ２０４Ｃをチップホルダ２０４Ａから取外すようにし、それには例えば、液体取扱操作ツール２０Ａに装備した取外しバー（不図示）を、ピペットチップ２０４Ｃに当接させ、ピペットチップ２０４Ｃを押してチップホルダ２０４Ａから取外すようにすればよい。ピペットチップ２０４Ｃがチップホルダ２０４Ａに適正な姿勢で装着されていることの確認は、上で説明した以外のその他の装置を用いて行うことも可能であり、例えば、ピペットチップ２０４Ｃがチップホルダ２０４Ａに適正な姿勢で装着されているときにだけ切替状態が変化する機械的なスイッチなどを用いたり、ビデオカメラで確認するようにしてもよく、その他の手段を用いてもよい。ピペットチップ２０４Ｃをチップホルダ２０４Ａから取外したならば、取外されたピペットチップ２０４Ｃが、ピペットチップトレイ２３３に収容されるようにするとよい。取外されたピペットチップ２０４Ｃを収容したピペットチップトレイ２３３は、作業盤１４上から除去することになるが、その際には例えば、トレイ供給装置２３で行っているのと同様の方式で、除去するピペットチップトレイ２３３を積み重ねるようにしてもよい。
【００３０】
液体取扱操作ツール２０Ａに、ピペットチップ２０４Ｃが正しく装着されていることが確認されたならば、ロボット１８は、その液体取扱操作ツール２０Ａを使用して、必要とされている液体取扱操作プロセスを実行する。実行するプロセスには、例えば、液体状試料を、１つのサンプルホルダ１６から別のサンプルホルダ１６へ、或いは、別のマイクロタイタートレイへ移すプロセスなどがある。そして、サンプルホルダ１６が、例えば増幅モジュラーステーション１Ｂなどの後続のモジュラーステーションで更なるプロセスを施す用意ができたならば、ロボット１８は、そのサンプルホルダ１６を（例えば把持ツール２０Ｂなどを用いて）所定の位置に置くことによって、搬送装置２Ａがそのサンプルホルダ１６を後続のモジュラーステーション１Ｂへ搬送できるようにする。搬送装置２Ａは、サンプルホルダ１６を搬送するのに適した少なくとも１つの装置から成り、例えばコンベアベルトなどから成るものである。また、コンベアベルトを用いる場合には、それを双方向搬送ベルトとして、搬送物をモジュラーステーション１Ａから１Ｂへ搬送することも、逆に１Ｂから１Ａへ搬送することもできるようにしておくとよい。搬送装置２Ａは、コンベアベルト以外の装置を用いるものとすることも可能であるが、ただし、搬送装置２Ａとして用いる装置は、単に物をある位置から別の位置へ搬送するだけの、非ロボット的な装置とすることが好ましく、そうすれば、ロボットを用いる場合と比べてコストを低減し、構造を簡明にすることができる。従って、搬送装置２としては、コンベアベルトや滑り台式の搬送路などの、比較的単純な構成の装置を用いることが好ましい。
【００３１】
更に、コンベアベルトなどの搬送装置２Ａを用いることによって、モジュラーステーション１Ａと１Ｂとの間の隔離度を高めることができ、なぜならば、モジュラーステーション１Ａと１Ｂとの間で搬送する物を通過させるための自動開閉式のドアを、それらモジュラーステーション１Ａ及び１Ｂに、或いは搬送装置２Ａに、装備することができるからである。また、非ロボット的な搬送装置２Ａを用いることによって、ロボット１８に余分な移動をさせずに済むようになり、なぜならば、モジュラーステーション１Ａに装備したロボット１８が、サンプルホルダ１６などの搬送物を、モジュラーステーション１Ｂに装備したロボットが取上げることのできる位置まで移動させるということが、不要になるからである。従って、ロボット１８は、モジュラーステーション間の搬送作業から解放され、それ以外のプロセスに専従できるようになるため、ロボット１８が所定時間内に実行することのできる取扱操作の操作数を増大させることが可能となる。
【００３２】
更に、搬送装置２を採用することによって、モジュラーステーション１の間の相互接続も容易になり、その接続関係の変更も容易になる。例えば、ある試料処理システム１００が、当初は図１に示した配列に従って構成されていたものとする。即ち、１台の液体取扱操作モジュラーステーション１Ａが、１台の増幅モジュラーステーション１Ｂに接続し、更にその増幅モジュラーステーション１Ｂが、１台の分離モジュラーステーション１Ｃに接続した構成であったものとする。ところが、液体取扱操作モジュラーステーション１Ａが、高速でプロセスを実行する能力を有しており、増幅モジュラーステーション１Ｂの２台分に対応するだけの作業量をこなせることが分かったため、２台目のモジュラーステーション１Ｂを追加することになったものとする。その場合に、１台の液体取扱操作モジュラーステーション１Ａと、２台の増幅モジュラーステーション１Ｂとの間で搬送物を搬送できるようにしなければならないが、そのための搬送装置２Ａの配設形態の変更は、比較的低コストで行うことができる。また、液体取扱操作モジュラーステーション１Ａと、当初から用いられていた増幅モジュラーステーション１Ｂとの間での搬送物の搬送に関しては、それらモジュラーステーションに対して何ら変更を施す必要はない。従って、搬送装置２を採用することによって、試料処理システム１００の構成要素を、完璧なモジュール性を備えたものにすることができる。
【００３３】
サンプルホルダ１６が、モジュラーステーション１Ｂへ搬送されてきたならば、図２に示したロボット１８と同様に構成されているこのモジュラーステーション１Ｂのロボット１８が、把持ツール２０Ｂを使用してそのサンプルホルダ１６を取上げ、そして、そのサンプルホルダ１６に入れられている液体状試料に対して、更なるプロセスを施す。例えば、ロボット１８は、搬送されてきたサンプルホルダ１６をＰＣＲサーモサイクル装置の中に入れ、そしてサーモサイクルプロセスが完了したならば、そのサンプルホルダ１６を取出すなどの操作を実行する。モジュラーステーション１Ｂには、ＰＣＲサーモサイクル装置を複数台装備するようにしてもよく、そうすれば、同時に幾つものサンプルホルダ１６をプロセスに付すことができ、装備するＰＣＲサーモサイクル装置の台数は、例えば最多で３２台までとすることができる。また、例えば、モジュラーステーション１Ｂに装備するＰＣＲサーモサイクル装置の台数を１６台にするならば、１台だけのロボット１８で、それら装置の全てに対応することができる。
【００３４】
モジュラーステーション１Ａでも行っているが、モジュラーステーション１Ｂにおいても、個々のサンプルホルダ１６に付けられている機械読取可能なコードを読取り、それによって個々のサンプルホルダ１６のＩＤを確認するようにするとよい。そうすることで、個々のサンプルホルダ１６に入れられている液体状試料に対して確実に適正なプロセスが施されるようにすることができ、また、並列処理すべき複数のサンプルホルダ１６をグループ化するのにも役立つ。例えば、あるサンプルホルダ１６のＩＤを確認した上で、当該サンプルホルダ１６をあるＰＣＲ装置の中に入れると、そのＰＣＲ装置が、当該サンプルホルダ１６に入れられている液体状試料に対して適正なプロセスを施すように（システムコントローラによって自動的に）プログラムされるようにすることも可能である。この場合、個々のモジュラーステーション１は、セントラルコントローラによるシステムレベルでの全体制御下において半自動式に動作するようになり、それによって、当該モジュラーステーション１において実行すべきプロセスを実行することになる。また、そのセントラルコントローラは、例えば、適宜プログラムした汎用コンピュータなどのデータ処理装置から成るものとすることができる。例えば、データベースを備えたセントラルコントローラを用いるようにしてもよく、そのデータベースには、個々のサンプルホルダ１６についての情報と、個々のサンプルホルダ１６が収容されているホテル１５についての情報と、個々のサンプルホルダ１６に入れられている液体状試料サンプルのＩＤについての情報と（個々のサンプルホルダ１６は、例えば、そのウェル数が９６、３８４、或いはそれ以上の多くのウェルを備えたプレートなどであり、従って、９６、３８４、或いはそれ以上の多くの液体状試料サンプルを個別に入れることのできるものである）、個々のサンプルホルダ１６に入れられている個々の液体状試料サンプルに対して施すべきプロセスについての情報とを保持しておくようにする。この場合、個々のモジュラーステーションは、サンプルホルダ１６が搬送されてきたときに、そのサンプルホルダ１６のＩＤを確認して、そのサンプルホルダ１６に入れられている液体状試料サンプルに対して施すべきプロセスについての指示をセントラルコントローラから受取ることができる。また、そのセントラルコントローラに備えるデータベースは、個々のサンプルホルダ１６を、或いは、サンプルホルダ１６に入れられている個々のサンプルを、１つまたは複数のプロセステーブルに関連付けているリレーショナルデータベース形式のものとするとよい。また、その場合のプロセステーブルには、予め定義したプロセスステップを記述したものとし、更に、サンプルに処理を施す際に使用する材料なども定義しておくとよい。プロセステーブルへの個々のサンプルないし個々のサンプルホルダ１６の関連付けは階層的なものとして、例えば、低レベルのプロセステーブルが標準プロセスを定義しており、より高レベルのプロセステーブルが、かかる低レベルのプロセステーブルを参照しているようにするとよい。このようなリレーショナルデータベース駆動式の制御システムを採用することによって、個々のサンプルや個々のサンプルホルダ１６ごとに長大で詳細なプロセス実行プランを作成せずに済むようになる。即ち、個々のサンプルや個々のサンプルホルダ１６を、実行すべきプロセスを定義している１つのプロセステーブルに関連付けるか、或いは、幾つかが組合わさって実行すべきプロセスを定義している複数のプロセステーブルの組合せに関連付けるだけでよくなる。更に、セントラルコントローラに、複数のプロセスを実行する際の様々な操作のスケジュールを作成させたり、モジュラーステーション１へ指示を出させて、特定のサンプルホルダ１６に対するプロセスや、サンプルホルダ１６に入れられている特定のサンプルに対するプロセスを、モジュラーステーション１に特定の順序で実行させるようにしてもよい。例えば、セントラルコントローラが、複数のサンプルホルダ１６に夫々に関連付けられている様々なプロセステーブルを解析して、並列処理するためにグループ化すべきサンプルホルダ１６がどれであるかを判定するようにしてもよい。この判定を行うには、例えば、同一のプロセステーブルに関連付けられているサンプルホルダ１６を拾い出すようにすればよい。セントラルコントローラは、並列処理するためにグループ化すべきサンプルホルダ１６を判定したならば、続いて、該当するサンプルホルダ１６を並列処理するよう、モジュラーステーションに指示すればよく、例えば、モジュラーステーション１Ａに対する指示の具体例としては、先ず、１枚のワークトレイ２２に６個のサンプルホルダ１６を載置し、それら６個のサンプルホルダ１６に対して同一ないし同様の一連の液体取扱操作プロセスを施し、その後に、それらサンプルホルダ１６を後続のプロセスステップへ進めるよう指示したりすることになる。更に、セントラルコントローラが、夫々のプロセスをどの時点で実行すべきかについてのスケジュールを作成するようにしてもよく、このスケジュールは、プロセス実行プラン全体の中の夫々のステップのプロセスタイムの予測値に基づいて作成すればよい。また別の方法として、並列処理グループの定義を記述したプロセス実行プランをセントラルコントローラへ供給するようにしてもよく、そうする場合には、例えばユーザが、セントラルコントローラのインターフェースへプロセス実行プランを入力するなどすればよい。
【００３５】
更に、複数の既定プロトコルをセントラルコントローラに記憶させておき、ユーザがそれら既定プロトコルのうちから、試料処理システム１００に処理させる一組のサンプルに適用するものを選択できるようにしておくのもよい。ここでいう既定プロトコルとは、予め定義されている１つまたは複数の既定プロセステーブルへの関連付けを定めたものであり、ユーザは、例えばグラフィカル・ユーザ・インターフェースなどを使用して、記憶されている既定プロトコルのうちからの選択を行う。例えば、ユーザは、これから試料処理システム１００へ搬入しようとしている一組のサンプルに適用すべき既定プロトコルとして「第１３５番プロトコル」を指定する、というような操作を行う。このようにしておくことで、ユーザは、一組のサンプルを試料処理システムへ搬入して処理させるたびにプロトコルの具体的なパラメータを定義せずに済むようになる。記憶させてある複数のプロトコルは、それらプロトコルに対応するプロセスステップを記述しており、ユーザは、記憶させてある既定プロトコルの集合のうちから、１つないし幾つかの既定プロトコルを選択するだけでよいのである。システムコントローラは、ユーザによって選択されたプロトコルに基づいて、実行すべきプロセスのスケジュールを作成してプロセス実行プランを設定し、これによって、システム１００が先に作成してその時点で設定されているプロセス実行プランに対して、変更が加えられることにんる。（プロセス実行プランには、試料サンプルないしサンプルホルダ１６のリスト、このリストに含まれている試料サンプルないしサンプルホルダ１６に対してモジュラーステーション１が施すべき一連のプロセス、それに、それらプロセスを実行する順序などが含まれている。一連のプロセスの実行が進行して行くにつれて、それらプロセスのステップの完了を反映するようにプロセス実行プランが更新され、その更新につれて後続のプロセスが次々と開始可能になって行く）。ただしこれに加えて、ユーザ自身が、セントラルコントローラに装備されたインターフェースを介して、プロセステーブルや、あるプロトコルに関連して実行すべきプロセス並びに用いるべき試料などを定義できるようにしておくのもよく、また、ユーザが、予め定義されているプロトコルないしプロセステーブルを選択した上で、その選択したプロトコルないしプロセステーブルに関連したプロセスや試料などに対して、変更を加えられるようにしておくのもよい。
【００３６】
増幅モジュラーステーション１Ｂにおいて増幅処理を完了した液体状試料サンプルは、それに対して更に液体取扱操作プロセスを施す必要がある場合には、搬送装置２Ａによって液体取扱操作モジュラーステーション１Ａへ戻すようにし、一方、その必要がないのであれば、搬送装置２Ｂによって分離モジュラーステーション１Ｃへ搬送する。分離モジュラーステーション１Ｃはロボット１８を備えており、このロボット１８は、図２に示したロボット１８と同様の形態のものとしてもよい。分離モジュラーステーション１Ｃのロボット１８は、サンプルホルダ１６を取上げて移動させることで、サンプルホルダ１６に入れられている液体状試料サンプルに対して、分離処理のためのプロセスステップを施せるようにするものである。
【００３７】
図示した実施例において、分離モジュラーステーション１Ｃは、液体状試料サンプルに含まれている遺伝子断片をゲル電気泳動法を用いて分離するものである。一実施例に係る分離モジュラーステーション１Ｃは、遺伝子試料を分離するために用いるゲルを自動的に調製する機能を備えている。図６は、分離モジュラーステーション１Ｃに使用することのできる自動式ゲル押出形成装置の模式図である。図示した設備の中央に配置されているのがゲル押出形成装置３１であり、このゲル押出形成装置３１は、基本的に、一対の互いに平行で互いに離隔した金属板で形成されており、それによって押出形成キャビティ３２が画成されている。一実施例においては、一対の金属板の間の間隔を約０．２５インチ（約６．４ｍｍ）とし、それら金属板によって幅が１０インチ（約２５４ｍｍ）の押出形成キャビティ３２を画成している。リザーバ３３から、アガロース混合物を含む高温の液体状材料が、ポンプ２４により約１６〜２０ｐｓｉ（約１．１〜１．４ｋｇ／ｃｍ）に加圧されて、押出形成装置３１の低い方の端部へ供給されるようにしてある。押出形成装置３１は傾斜して配設されており、高温の液体状材料は、押出形成キャビティ３２の低い方の端部である一端へ注入され、そして、この押出形成キャビティ３２の高い方の端部である他端からゲルが押し出される。このように押出形成装置３１を傾斜させてあるのは、傾斜させておかないと、少なくとも液体状材料の供給を開始したばかりのときには、その液体状材料が、冷えてゲルを形成する前に押出形成装置３１から流出してしまうおそれがあるため、それを防止するためである。押出形成装置３１の金属板は、例えば水などから成る冷却液で冷却されており、ポンプ３５がその冷却液を循環させている。図示した実施例には熱交換器３６が装備されており、この熱交換器３６は、循環している冷却液を冷却して、押出形成装置３１の金属板の温度を適切な温度に維持するためのものである。この熱交換器３６は、ヒートポンプなどの装置から成る冷却システムを備えたものとしてもよい。図示した実施例には更にタンク３４が装備されており、このタンク３７は冷却液を貯留するためのものであるが、ただし、必ずしも必要なものではない。
【００３８】
ポンプ３４によって供給される液体状材料は、冷却されている金属板で画成されている押出形成キャビティ３２を通過する間に凝固するため、少なくともこの材料が押出形成装置のキャビティ３２から押し出される時点では、凝固した材料によってゲルが形成されている。図示した実施例では、供給される液体状材料の圧力によって、ゲルが押出形成装置３１から押し出されるようになっているが、ただし、これとは異なったメカニズムによってゲルが押し出されるようにしてもよい。押し出されたゲルは、受け台３８上に載るようにしてあり、この受け台３８の上のゲルが所望の大きさになったならば、即ち、そのゲルが、例えば１０×１０インチ（約２５０×２５０ｍｍ）の正方形で、その厚さが１／４インチ（約６ｍｍ）になったならば、ナイフ３９がそのゲルを押出形成装置３１から切り離すようにしてある。図示した実施例では、このナイフ３９は、図から明らかなように回転運動することでゲルを切断する形式のものであるが、ただしゲルの切断の仕方はこれ以外の方式としてもよく、例えば、直線運動するギロチン形式のナイフを採用するようにしてもよい。また、ゲルを切断する動作を、光センサを用いて制御するようにしてもよく、その場合には、例えば受け台３８に光センサを取付けておき、ゲルが適当な大きさに達したことをその光センサで検出するようにすればよい。尚、ゲルの切断をどのようにして行うか、また、どの時点で行うかについての制御は、これ以外の様々な適当な方法によっても行えることはいうまでもない。
【００３９】
ゲルを切断したならば、図６に示した軸心４０を中心として受け台３８を回転させて、そのゲルをトレイ４１などの適当な容器の中へ、ないしは適当な載置盤の上へ移すようにすればよい。また、受け台３８を回転させる際に、ゲルが受け台３８から落下することがないように、受け台３８に多数の細孔４３を形成しておき、それら細孔４３を通して真空ポンプ４２により空気を吸引するようにするとよい。ポンプ４２で空気を吸引することによって、ゲルをトレイ４１に移すまで受け台３８上に保持しておけるだけの十分な吸着力を発生させることができる。受け台３８を十分に回転させたならば、ポンプ４２による細孔４３を通した空気の吸引を停止して、ゲルを受け台３８から解放し、トレイ４１の中へ落下させればよい。こうしてゲルをトレイ４１の中へ移したならば、受け台３８を逆方向に回転させて元の位置へ戻し、次のゲルを受取れるようにする。一方、ゲルが入れられたトレイ４１は、ロボット（不図示）がそれを取上げて移動させ、そのトレイ４１があった位置には、別の空のトレイ４１を配置する。尚、押し出して切断したゲルを、受け台３８などの機構を用いて裏返すということは、必ずしも必要なことではない。即ち、ゲルをトレイ４１などの容器の中や載置盤の上に直接押し出すようにしてもよい。また、ゲルの切断動作と、ゲルを裏返してトレイ４１へ移す動作とを一体のものとしてもよい。例えば、受け台３８をトレイ４１の方へ回転させる際に、その受け台３８の一辺の縁部で、或いはその受け台３８に取付けた切断ツールで、ゲルを切断するようにしてもよい。当業者であれば、押出形成したゲルを取扱うための機構として、その他の様々適当な機構にも想到するはずである。
【００４０】
分離モジュラーステーション１Ｃにおいては、増幅モジュラーステーション１Ｂから受取った増幅処理が施された遺伝子試料に対して、分離処理を施すために使用するゲルを、トレイ４１を用いて移動させている。図７は、この分離モジュラーステーション１Ｃの別の領域部分を示した模式図であり、同図に示した領域部分は、押出形成されて切断されたゲルに複数のウェルを形成すると共に、それらウェルの中に遺伝子試料を注入するための領域部分であって、それらを実行することで、そのゲルは、電圧を印加しさえすれば遺伝子試料の分離処理を行える状態になる。図示した実施例のロボット１８は、図２に示したロボット１８と同様の構成のものとすることができ、即ち、リニアガントリなどを備えたものとすればよい。このロボット１８が、ウェル形成ツール２０ｃを使用して、ゲルに複数のウェル４１１を形成する。ウェル形成ツール２０ｃは、櫛状部材２１０ｃを備えており、この櫛状部材２１０ｃを加熱してゲルに押し込むようにして使用する。図示した実施例の櫛状部材２１０ｃは、一列に並べた４本の櫛歯を備えており、一度に４個ずつのウェルをゲルに形成することができる。ただし、櫛状部材２１０ｃに備える櫛歯の本数は任意の適当な本数とすることができ、また、櫛歯の列数を２列以上とするのも任意である。図示した実施例の櫛状部材２１０ｃは、例えば、金属板に切削加工または打抜加工を施して製作するなどし、それを電気抵抗加熱法によって加熱することによって、その櫛歯がゲルを焼灼ないし溶融してウェルを形成するようにしたものである。櫛状部材２１０ｃを加熱するための電流は、アダプタ２０１ｃを介して供給されるようにしてある。ただし、櫛状部材２１０ｃの加熱法は、この電気抵抗加熱法に限られるものではなく、その他の適当な方法を用いるようにしてもよい。例えば、櫛状部材２１０ｃを、その使用中以外はツールホルダ２１に収容して予熱しておくようにし、その予熱した櫛状部材２１０ｃを、ロボット１８が、例えば把持ルール２０ｂで把持するなどして取上げて使用するようにすればよい。そして、櫛状部材２１０ｃを用いてゲルにウェル４１１を形成した後には、その櫛状部材２１０ｃをツールホルダ２１へ戻して再度予熱するか、或いはその櫛状部材２１０ｃを別のツール２０に交換するようにすればよい。
【００４１】
ゲルにウェル４１１を形成する作業が完了したならば、ロボット１８は続いて、液体取扱操作ツール２０ａを使用して、サンプルホルダ１６などの試料容器に入れられている液体状試料をウェル４１１の中へ移す作業を実行する。ゲルにウェル４１１を形成したのはロボット１８であるため、その液体取扱操作ツール２０Ａに装着されている複数のピペットチップ２０４Ｃを複数のウェル４１１に位置合せすることは、ロボット１８にとって極めて容易であり、なぜならば、ロボット１８に対する櫛状部材２１０ｃの複数の櫛歯の相対位置が既知であり、ロボット１８に対する複数のピペット操作チャネル２０４の相対位置が既知であり、更に、個々のウェル４１１を形成したときにロボット１８が占めていた位置も既知となっているからである。これらの情報に基づいて、ロボット１８は（より厳密には、このロボット１８の制御システムは）、複数のピペットチップ２０４ｃから個々のウェル４１１に液体状試料を充填する際の適正ロボット位置を求めることができる。
【００４２】
ウェル４１１に液体状試料を充填する作業が完了したならば、その充填済のゲルに電圧を印加して、ウェル４１１内の遺伝子試料の分離処理を実行する。このように、ゲルを使用し、それに電圧を印加して遺伝子試料の分離処理を実行すること自体は、公知技術であるが、ただし、図示した実施例の分離モジュラーステーション１Ｃにおいては、電圧を印加すればよいばかりの状態にしたトレイ４１を、ロボット１８などのツールを用いて、電圧印加ステーション（不図示）へ移動させるようにしている。電圧印加ステーションは、一度に複数枚のトレイ４１を収容して処理できるものとするのがよく、その枚数は例えば２０枚としてもよい。そうした場合には２０枚のトレイ４１に対して、また、更に多くの枚数のトレイ４１を収容できるようにした場合には、その更に多くの枚数のトレイ４１に対して、一度に電圧印加分離処理を施すことができる。電圧印加ステーションは、垂直に並んだ複数の棚を備え、各々の棚に１枚ないし複数枚のトレイ４１を収容できる構成などとすればよい。電圧印加ステーションの棚にトレイ４１を収容し終わったならば、トレイ４１内のゲルに電極を挿入して適当な電圧を印加するようにし、その際に、電極をゲルに挿入する作業は、例えばロボットなどの自動化装置によって行うとよい。
【００４３】
電圧を印加することによって、ウェル４１１内の遺伝子試料の分離処理を完了したならば、続いて、電圧印加ステーションからトレイ４１を搬出し、搬出したトレイ４１内のゲルから、分離処理された遺伝子試料の所望部分を採取するようにする。例えば、図８に、分離モジュラーステーション１Ｃに装備することのできる、自動化したゲル採取機構の模式図を示した。同図において、分離モジュラーステーション１Ｃに装備することのできる（ただし、その他のモジュラーステーションに装備することも可能である）ロボット制御式の採取ツール２０ｄは、分離処理が完了した試料の所望部分を含んでいるゲルの所望領域４１２を採取するものである。この採取ツール２０ｄは、カメラ５１２を備えたビジョンシステムによって案内できるようにしてある。このビジョンシステムは、ロボット制御システム５０（図７参照）の一部分を構成するソフトウェアモジュールなどから成り、カメラ５１が撮影したビデオ画像に基づいて、画像解析を実行することによって、そのゲルのうちの、分離処理された遺伝子試料の所望部分を含んでいる部分である、ゲルの所望領域４１２を識別する。このビジョンシステムは更に、識別したゲルの所望領域４１２の位置を、ロボット制御システム５０へ供給し、それによって、ロボット制御システム５０がロボット１８及び採取ツール２０ｄを制御してその所望領域４１２を採取できるようにしている。場合によっては、試料処理システム１００は、採取したゲルの所望領域４１２に対して更なる処理を施すこともあり、例えば、採取したゲルの所望領域４１２から（ただし、ゲル以外の材料を使用した場合には、その材料の所望領域から）遺伝子試料を抽出することもあれば、その所望領域４１２に対して再度増幅処理を施すこともあり、更には、その他の試験プロセスに付すこともある。一方、試料処理システム１００がそのような更なるプロセスを実行しない場合には、採取された所望領域４１２は、この試料処理システム１００から搬出され、場合によってはその所望領域４１２に対して、手作業プロセスによる更なる処理が施されることもあり、また、別の自動化した装置によって更なる処理が施されることもある。
【００４４】
以上に説明したモジュラーステーション１は、様々な種類の自動化プロセスを実行するように構成することのできるものである。例えば、図９は、ロボット制御式の把持ツール２０ｂが、自動化平板培養プロセスを実行しているところを示した模式図である。図示した実施例において、把持ツール２０ｂは、接種棒９１を把持して操作することによって、液体状試料をサンプルホルダ１６内に塗布している。このような平板培養プロセスは、従来一般的に、例えば培養バクテリアを含有する液体などの試料を手作業で培地表面に塗布することによって実行されていた。しかるに、この平板培養プロセスを自動化することによって、汚染防止を図れると共に、異なったサンプルホルダ１６を用いて実行する平板培養プロセスの間での再現性を高めることができる。また、把持ツール２０ｂが、接種棒ホルダ９２から接種棒９１を取出して使用するようにしてある。図示した実施例では、接種棒ホルダ９２を、接種棒９１を収容保持することのできるカップ形状のホルダとしてあるが、ただし、接種棒９１を収容保持する方法、並びに、接種棒９１を把持ツール２０ｂへ供給する方法は、様々な方法とすることができる。
【００４５】
以上に本発明をその具体的な実施の形態に即して説明したが、当業者であれば多くの別形態、変更形態、及び異種形態にも想到し得るのは当然のことである。従って、本明細書に記載した実施の形態は、本発明の様々な特徴の具体例を示すものであり、本発明はそれら実施の形態に限定されるものではない。本発明の概念並びに範囲から逸脱することなく様々な変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】複数のモジュラーステーションを備えた一実施例に係る試料処理システムの模式的ブロック図である。
【図２】一実施例に係る液体取扱操作モジュラーステーションの模式図である。
【図３】一実施例に係るサンプルホルダ収容箱の模式図である。
【図４】一実施例に係る液体取扱操作装置の模式図である。
【図５】一実施例に係るトレイ供給装置の模式図である。
【図６】一実施例に係るゲル押出形成装置の模式図である。
【図７】ウェル形成装置及び液体取扱操作装置を備えた一実施例に係る自動化した試料分離装置の模式図である。
【図８】ビジョン機能を備えた一実施例に係る自動化した試料採取装置の模式図である。
【図９】一実施例に係る自動化した平板培養装置の模式図である。

Claims (48)

1. 試料サンプルを処理対象とするラボラトリプロセスにおける複数のステップを実行するための試料処理システムにおいて、
   複数のモジュラーステーションを備えており、それらモジュラーステーションの各々が全体プロセスシーケンスの中の少なくとも１つのプロセスを実行するようにしてあり、それらモジュラーステーションの各々が当該モジュラーステーションに固有の制御された環境の中で前記少なくとも１つのプロセスを自動化した方法で実行するようにしてあり、それらモジュラーステーションのうちの少なくとも１つのモジュラーステーションが別の１つのモジュラーステーションへ処理対象となる試料を供給するようにしてあり、その試料供給が手作業による前記試料の取扱操作なしに行われるようにしてあることを特徴とする試料処理システム。
2. 前記試料サンプルが液体であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 前記試料サンプルが遺伝子試料から成ることを特徴とする請求項１記載のシステム。
4. 第１モジュラーステーションが、前記試料サンプルを処理対象とする増幅プロセスを実行するようにしてあり、第２モジュラーステーションが、前記第１モジュラーステーションから供給される前記増幅プロセスの実行の結果得られた試料を処理対象とする分離プロセスを実行するようにしてあることを特徴とする請求項３記載のシステム。
5. 前記複数のモジュラーステーションのうちの少なくとも１つのモジュラーステーションが、前記試料サンプルを処理対象とする複数の液体取扱操作機能を実行するようにしてあることを特徴とする請求項１記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つのモジュラーステーションが、ロボット制御式のピペット操作ツールを備えていることを特徴とする請求項５記載のシステム。
7. 前記複数のモジュラーステーションのうちの少なくとも１つのモジュラーステーションが、ゲル押出形成プロセスを実行するようにしてあることを特徴とする請求項１記載のシステム。
8. 前記複数のモジュラーステーションのうちの少なくとも１つのモジュラーステーションが、少なくとも前記試料サンプルの一部を処理対象とする自動化した増幅プロセスと、少なくとも前記試料サンプルに処理を施したことにより生成された副生成を処理対象とする分離プロセスと、自動化した電気泳動プロセスと、電気泳動プロセスを実行した結果として生成された試料を採取する自動化した採取プロセスとのうちの１つを実行するようにしてあることを特徴とする請求項１記載のシステム。
9. 第１モジュラーステーションと第２モジュラーステーションとの間で試料を搬送する少なくとも１つの搬送システムを更に備えたことを特徴とする請求項１記載のシステム。
10. 前記少なくとも１つの搬送システムがコンベアから成ることを特徴とする請求項９記載のシステム。
11. 第１モジュラーステーションに装備された第１ロボットが搬送物を第１位置へ搬送するようにしてあり、それによって前記搬送システムが前記搬送物を第２モジュラーステーションの第２位置へ搬送することができるようにしてあり、前記第２位置は、前記第２モジュラーステーションに装備された第２ロボットが前記搬送物にアクセスできる位置であることを特徴とする請求項１０記載のシステム。
12. 前記複数のモジュラーステーションのうちの少なくとも１つのモジュラーステーションが、第１環境と、該第１環境と異なる第２環境とを有しており、前記試料サンプルが前記第１環境から前記第２環境へ移動されるようにしてあることを特徴とする請求項１記載のシステム。
13. 遺伝子試料を処理する方法において、
    遺伝子試料を試料処理システムへ搬入し、
    手作業による前記遺伝子試料の取扱操作なしに前記遺伝子試料を処理対象とする少なくとも増幅プロセス及び分離プロセスを実行する、
    ことを特徴とする方法。
14. 試料サンプルを処理対象とするラボラトリプロセスにおける複数のステップを実行するための試料処理システムにおいて、
    複数のモジュラーステーションを備えており、それらモジュラーステーションの各々が全体プロセスシーケンスの中の少なくとも１つのプロセスを実行するようにしてあり、それらモジュラーステーションの各々が前記少なくとも１つのプロセスを自動化した方法で実行するようにしてあり、
    第１モジュラーステーションから第２モジュラーステーションへ処理対象となる試料を搬送するための少なくとも１つの搬送装置を備えており、該少なくとも１つの搬送装置による試料搬送が、手作業による前記試料の取扱操作なしに行われるようにしてある、
    ことを特徴とする試料処理システム。
15. 前記少なくとも１つの搬送装置が、前記第１モジュラーステーションから前記第２モジュラーステーションへ前記試料を搬送する非ロボット的な搬送装置から成ることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
16. 複数ペアのモジュラーステーションの間で試料を搬送するように搬送装置が配置されていることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
17. 前記搬送装置がコンベアから成ることを特徴とする請求項１６記載のシステム。
18. 前記複数のモジュラーステーションの各々が、当該モジュラーステーションに固有の制御された環境の中で、前記少なくとも１つのプロセスを自動化した方法で実行するようにしてあることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
19. 前記試料サンプルが遺伝子試料から成ることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
20. 液体取扱操作装置において、
    少なくとも１つの孔が形成されたボディと、
    前記孔に嵌装され前記ボディに対して摺動可能なプランジャと、
    前記孔と連通したピペットチップホルダと、
    前記プランジャを前記孔の中で摺動させるように駆動し、該プランジャの摺動によって前記ピペットチップホルダと前記孔との間で流体が流動するようにする、リニアサーボモータと、
    を備えたことを特徴とする液体取扱操作装置。
21. 前記プランジャの位置情報を提供するリニアエンコーダを更に備えたことを特徴とする請求項２０記載の装置。
22. ゲル電気泳動プロセスを実行するのに適したゲル材料を押出形成するゲル押出形成装置において、
    第１端と第２端とを有する押出形成キャビティを含んでいる押出形成装置ボディと、
    前記押出形成装置ボディの前記第１端へ液体状材料を供給する液体状材料供給装置とを備え、
    前記液体状材料が前記押出形成装置キャビティの中で冷却することによって形成されるゲルが前記押出形成キャビティの前記第２端から押し出されるようにしてある、
    ことを特徴とするゲル押出形成装置。
23. 前記押出形成キャビティが、前記第１端が前記第２端より低位にあるように配設されていることを特徴とする請求項２２記載の押出形成装置。
24. 前記押出形成装置ボディが、前記押出形成キャビティの２つの側面を画成している一対の互いに離隔した板を含んでいることを特徴とする請求項２２記載の押出形成装置。
25. 前記一対の板のうちの少なくとも一方が冷却液で冷却されるようにしてあることを特徴とする請求項２４記載の押出形成装置。
26. 前記液体状材料供給装置が、前記液体状材料を加圧して前記押出形成キャビティの前記第１端へ供給するポンプを含んでいることを特徴とする請求項２２記載の押出形成装置。
27. 前記押出形成キャビティの前記第１端へ供給される前記液体状材料の圧力によって前記ゲルが前記押出形成キャビティの前記第２端から押し出されるようにしてあることを特徴とする請求項２６記載の押出形成装置。
28. 前記押出形成キャビティの前記第２端から押し出されたゲルを切断する切断装置を更に備えたことを特徴とする請求項２２記載の押出形成装置。
29. 前記押出形成キャビティの前記第２端から押し出されるゲルを受取り、回転することでゲルを受取領域へ受渡すようにした受け台を更に備えたことを特徴とする請求項２２記載の押出形成装置。
30. 前記受け台から空気を吸引することでゲルを前記受け台に定着させる吸着力を発生させる真空ポンプを更に備えたことを特徴とする請求項２９記載の押出形成装置。
31. ゲル電気泳動プロセスに用いるのに適したゲルを形成する方法において、
    押出形成キャビティの第１端へ液体状材料を供給し、
    前記押出形成キャビティの中で前記液体状材料からゲルを形成し、
    前記押出形成キャビティの第２端から前記ゲルを押し出す、
    ことを特徴とする方法。
32. 前記ゲル形成ステップにおいて前記液体状材料を冷却してゲルを形成することを特徴とする請求項３１記載の方法。
33. 前記液体状材料供給ステップにおいて前記押出形成キャビティの前記第２端より低位にある前記押出形成キャビティの第１端へ前記液体状材料を供給することを特徴とする請求項３１記載の方法。
34. 更に、前記押し出されたゲルを電気泳動プロセスに用いることを特徴とする請求項３１記載の方法。
35. 液体状試料が注入されるウェルをゲルに形成するためのウェル形成ツールにおいて、
    櫛状部材を備えており、該櫛状部材は、ボディと、該ボディから延出した複数の櫛歯とを有し、前記複数の櫛歯を加熱して前記ゲルに押し込むことによって、前記複数の櫛歯の各々が、前記液体状試料を注入するのに適したウェルを１つずつ、前記ゲルに形成するようにしてある、
    ことを特徴とするウェル形成ツール。
36. ウェルをゲルに形成する方法において、
    複数の櫛歯を有する櫛状部材を用意し、
    前記複数の櫛歯を前記ゲルに押し込むことによって、前記複数の櫛歯の各々に対応して１つずつのウェルが形成されるようにする、
    ことを特徴とする方法。
37. 更に、前記ゲルを溶融させるのに十分な温度に前記複数の櫛歯を加熱することを特徴とする請求項３６記載の方法。
38. 更に、ロボット式の把持ツールで前記櫛状部材を把持することを特徴とする請求項３６記載の方法。
39. ホルダ内でサンプルの平板培養を行う方法において、
    サンプルホルダを用意し、
    前記サンプルホルダ内にサンプルを入れ、
    ロボット制御式の平板培養ツールを用いて前記サンプルホルダ内でサンプルの平板培養を行う、
    ことを特徴とする方法。
40. ロボット制御式の液体取扱操作プロセスを実行する方法において、
    ピペットチップトレイを用意し、該ピペットチップトレイは該ピペットチップトレイの上方を覆う蓋を有しており、
    ロボット制御式のツールを用いて前記ピペットチップトレイから前記蓋を取り除くことによって液体取扱操作ツールが用いるピペットチップを露出させる、
    ことを特徴とする方法。
41. ロボット制御式の液体取扱操作プロセスを実行する方法において、
    複数のピペットチップを用意し、
    ロボット制御式の液体取扱操作ツールに前記複数のピペットチップを装着し、
    前記複数のピペットチップが前記液体取扱操作ツールの適正な位置に装着されていることを自動的に確認する、
    ことを特徴とする方法。
42. 前記自動的確認ステップにおいて少なくとも１つのセンサを用いて前記複数のピペットチップの各々を検出することを特徴とする請求項４１記載の方法。
43. ゲル電気泳動プロセスにより分離処理が施された試料の所望部分を採取する方法において、
    複数の採取候補領域を有するゲルを用意し、
    前記複数の採取候補領域のうちの少なくとも１つの領域を採取対象領域として識別し、
    識別した前記少なくとも１つの領域をロボット制御式の採取ツールを用いて採取する、
    ことを特徴とする方法。
44. サンプルホルダに入れられている液体状試料を処理対象とするロボット制御式の自動化した液体取扱操作プロセスを実行するためのモジュラーステーションにおいて、
    ロボットと、
    前記ロボットに制御される液体取扱操作ツールと、
    少なくとも１つのワークトレイとを備え、
    前記ワークトレイは、前記液体取扱操作ツールがサンプルホルダに対して液体取扱操作を施すことを可能にする少なくとも１つのトレイ位置を有しており、
    前記ワークトレイは、前記少なくとも１つのトレイ位置にあるときに、少なくともサンプルホルダの近傍の温度を制御できるようにしてある、
    ことを特徴とするモジュラーステーション。
45. 複数のプロセス実行用モジュラーステーションから成るモジュラーステーション集合を制御するための制御システムであり、前記複数のモジュラーステーションは、複数のサンプルホルダに入れられている複数のサンプルを処理対象とする複数種類のプロセスを実行するようにしてある、制御システムにおいて、
    記憶装置を備えており、該記憶装置は複数のプロセステーブルを記憶しており、該複数のプロセステーブルはその各々が複数のプロセスステップを定義しており、
    セントラルコントローラを備えており、該セントラルコントローラは、前記複数のサンプルホルダの各々を前記複数のプロセステーブルのうちの少なくとも１つのプロセステーブルに関連付けた上で、前記複数のプロセス実行用モジュラーステーションの各々に、前記複数のサンプルホルダの各々を処理対象とするプロセスを実行させるための、制御信号を発生するものである、
    ことを特徴とする制御システム。
46. 前記記憶装置はリレーショナルデータベースを記憶しており、該リレーショナルデータベースにおいては、少なくとも１つのプロセステーブルが少なくとも２つの他のプロセステーブルを参照するようにしてあることを特徴とする請求項４５記載のシステム。
47. 前記記憶装置は複数のプロトコルの各々に対応させて少なくとも１つずつのプロトコル関連付けリストを記憶しており、ある１つのプロトコルに対応したプロトコル関連付けリストは当該プロトコルに関連付けられているプロセステーブルのリストから成ることを特徴とする請求項４５記載のシステム。
48. 前記セントラルコントローラが、１つのプロセス実行用モジュラーステーションに少なくとも２つのサンプルホルダを処理対象とした並列処理を行わせるための制御信号を発生することを特徴とする請求項４５記載のシステム。

Images