JP2005507079A - 細胞層を入手するためのろ過システムおよび方法 - Google Patents

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ウイリアム ジェイ． メイヤー
リチャード ダブリュー． ジュニア コーリガン
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モノジェン インコーポレイテッド
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Abstract

粒子状物質(例えば、生物学的流体試料)を含有する液体から、粒子状物質(例えば、細胞)の層を分離回収するための、フィルタ・アセンブリ。本フィルタ・アセンブリは、ホルダならびに、連続する内側流体透過媒体および外側流体透過媒体を備える。外側流体透過媒体は、ホルダの側壁に付着している。内側流体透過媒体の流体抵抗は、外側流体透過媒体と比べて低い。本フィルタ・アセンブリは、一方はフィルタを直接通過し、もう一方はフィルタの周辺部を通過する、流入口と流出口との間の2つの流路を規定する、分離ハウジングにおける使用のために設計されている。ハウジングの流入口部分は、フィルタ回収部位に面した放射状傾斜面上に中央流入口を備える。可動式の吸引ヘッドが、ハウジングおよびフィルタ・アセンブリと協調するように適合化された。

Description

【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、共通して所有する、2001年10月19日付けで出願した米国特許仮出願第60/330,092号、2002年4月15日付けで出願した米国特許仮出願第60/372,080号、および2002年4月19日付けで出願した米国特許仮出願第60/373,658号の恩典を主張するものであり、これらの全てが参照として本明細書に組み入れられる。本出願はまた、共通して所有する、2002年4月15日付けで出願した米国特許出願第10/122,151号にも関連し、これも同様にして参照として本明細書に組み入れられる。
【０００２】
技術分野
本開示は、例えば生体試料等の粒子状物質を含む液体から検体を収集して処理するための装置および方法を目的としており、検査(例えば細胞学プロトコルの用途)に適するようにそこから検体を収集し、顕微鏡スライドまたはその他の表面上へ粒子状物質(例えば細胞)の均一な層を付着させる段階を含むものである。
【背景技術】
【０００３】
背景技術
細胞診、特に臨床病理学の分野では、細胞およびその他の微視的物体の検査に細胞分析および診断の基礎を置く。スクリーニングプロセスおよび診断の正確さ、また検体からの最適に解釈可能な試料の調製は、概して適当な検体および試料の調製に依存する。この点に関して、理想的な試料とは、異常がより容易に、より正確に、そしてより再現性良く確認できるように、細胞検査技師、細胞病理学者、その他の医学専門家、および自動化されたスクリーニングや診断の機器が細胞をより明瞭に観察または映像化できるよう十分均一に間隔を置いて配置された細胞の単層からなるものであろう。免疫細胞化学や細胞数測定の画像解析等の最近の方法においては、安全で、効果的で、正確で、精密で、再現性があり、安価で、効率的で、高速で、簡便な調製装置および方法を必要とする。
【０００４】
試料の細胞学的検査は患者から細胞の試料を含む検体を得ることから始まる。そしてそれらは通常、頸部検体の場合のように、擦過するか、取り除くか、拭い取るかによって、または胸腔、膀胱若しくは脊柱から得られるような体液を収集することによって、または細針吸引若しくは細針生検によってなされる。従来の手動の細胞学的な調製においては、液中の細胞はその後、直接、または遠心分離法に基づく処理段階により、観察用の顕微鏡スライドガラス上に移される。通常の自動化された細胞学的調製においては、フィルタ・アセンブリは懸濁液中に配置され、このフィルタ・アセンブリがフィルタ上に細胞を分散させて細胞を捕獲する。フィルタは、その後取り出され、顕微鏡スライドと接触するように置かれる。これらの試みの全てにおいて、試料調製プロトコルにおける制限因子は、固体物質をその液体担体から適切に分離すること、また顕微鏡下での検査に容易に供することができる形に固体物質を容易且つ効率的に収集し、濃縮させることにある。
【０００５】
現在、生物学的検体は、細胞学的検査のために特別な容器を使用して収集されている。これらの容器には、通常、収集場所から細胞診の研究所までの輸送の間、細胞学的検体を保存するための輸送保存液が入っている。さらに、体腔から綿棒、へらまたはブラシを用いて収集された細胞学的検体はまた、細胞を染色または検査用にスライドや膜上に移す前に、固定液(例えばアルコールまたはアセトン固定液)とともに特別な容器内において保存される。容器自体と結合された収集場所(粒子状物質の分離チャンバを規定しているフィルタハウジング内)の上で細胞の十分に均一な層を得るために、液体ベースの生物学的検体を容器内において直接処理できる検体容器が知られている。例えば、Raouf A. Guirguisの米国特許第5,301,685号、米国特許第5,471,994号、米国特許第6,296,764号、および米国特許第6,309,362号を参照されたく、これらの全てが参照として本明細書に組み入れられる。
【０００６】
実際には、これらの特許において教示される濾過技術は、スライド上で細胞の単層に近いものを得られるという点で、かなり良い結果を与えたが、改良の余地がある。さらに、これらの特許において開示されるタイプの検体容器は、特別な構成を有する孔あきカバーおよび、そのアダプターを必要とし、これらは、フィルタハウジングと、容器から液体を吸引しフィルタを介してそれを汲み出すために使用される吸引機器(例えば注射器または機械化真空源)とにかみ合うように設計されたものである。加えて、顕微鏡スライドに押し付けて収集された細胞をスライドに移すためにフィルタを取り出すには、関連するカバーおよび/またはアダプターの協働する部品を分解する必要がある。処理が自動機器によってなされる場合、そのような分解を実行するための特別のハンドリング装置が必要となる。この煩雑さにより、実際の細胞学検査の前に必要な処理に、時間と、材料費および人件費とが上乗せされる。
【０００７】
一般に、このように液体ベースの検体を処理するのにこれまで開発されてきた自動機器は、癌スクリーニングにおける、ならびにその他の細胞学に基づく医学的手法、分析的手法、スクリーニング手法および診断手法における、現在のおよび予測される需要を満たすために充分な整合性、信頼性、速さおよび自動化を伴って働くものではなかった。本明細書において開示されるバイアルベースの自動化された処理システムは、これらの課題に対する安全で、洗練された、効果的な解決方法を提供する。
【発明の開示】
【０００８】
発明の概略的開示
本明細書において開示される検体バイアルは、典型的には、液体ベースの検体をその中で撹拌するための、また、その上に細胞の均一な層を検体から収集し得るフィルタを保持するための、完全な処理用アセンブリを収容するものである。検体バイアルは、よくある通り液体防腐薬を入れて事前包装されて、検体収集のための医療現場に送られることが望ましい。
【０００９】
処理用アセンブリは、単純で安価な着脱可能な連結器によって、バイアルのための単純なカバーに結合する。カバーが医療現場(医局、医院、病院等)で取り外される際、処理用アセンブリはカバーにとどまり、医療関係者が生物学的検体をバイアル内に入れるために容器内部にアクセス（access）しやすくする。取り付けられた処理用アセンブリと共に、カバーはその後バイアルを封止するために元に戻される。バイアルをその後、処理のために研究所に送ることができる。
【００１０】
閉じたままのバイアルを簡単な方法で操作すると、処理用アセンブリはカバーから分離されて、カバーがその後取り外される時に自動化されたまたは手動の実験装置がアクセスできるようバイアル内にとどまる。好ましい一態様においては、カバーから処理用アセンブリを分離するために必要なのは、カバーの中心に下向きの力を加えることだけである。上述の従来技術の検体バイアルと対照的に、本発明のバイアルは、カバーとのさらなる相互作用は必要とせず、カバーは単純なキャップ取り外し装置により取り外すことができ、汚染を防ぐために廃棄される。バイアル内のリブは、処理中のアクセスに適した位置に、処理用アセンブリを支持する。自蔵式のバイアルおよび処理用アセンブリの構成により、喀痰内やその他のタイプの検体(尿、脊椎穿刺液、胃洗浄液、細針吸引、および婦人科学的試料等)内の結核やその他の病原体等の生物学的有害物質へのオペレータの曝露が最小限に抑えられる。
【００１１】
本明細書において開示される自動検体処理装置は、（液体ベースの調製(liquid-based preparation)用）「LBP」装置と呼ばれ、高い品質および整合性を持つスライドを作製するように設計されている。LBP装置はまた、細胞レベルでの複数の形態学的、細胞化学的、および/または分子的な変化を検出および/または定量化するための装置と接続できる。
【００１２】
過去2年程の間に、文献のレビューおよび既存データの再分析から、肺ガン(最も一般的なガン)の高い感度と特定性を伴った検出および特性決定ができる分子診断薬のパネルの認識につながった。例えば、共通して所有される、2002年3月12日付けで出願された米国特許出願第10/095,297号および米国特許出願第10/095,298号、ならびに2002年9月12日付けで出願された米国特許出願第10/241,753号を参照されたい。ここで、細胞は、抗体およびガンの診断と矛盾しない変化のパターンを識別する核酸「プローブ」と反応させることができる。分子システムは、その腫瘍異質性のために微調整されたアルゴリズムを利用できる。
【００１３】
細胞レベルで分子の変化を識別することは、ガンを早期に且つ治療可能な段階で発見することができる方法の一つである。そのような分子診断用装置は、ガン発生のリスクを有する個体に対する個体群ベースのスクリーニングとしてそれらを使用することを正当化するのに感度および特定性が必要な、早期発見および診断のために使用できる。またそのような分子診断用装置は、腫瘍を特徴付けるのに使用でき、これによりガン専門医は自分の患者を階層化し、治療をカスタマイズし、治療有効性および病気の退縮、進行、再発を評価するために患者をモニタリングできる。そのような試験が使用できることで、初期段階の病気の治療のための、新しくより効果的な治療の取り組みの発展の助成もなされるであろう。
【００１４】
このような分子診断は、コストと試験のパフォーマンスとのバランスを保つように設計される。スクリーニング試験では高い感度と特定性が示されなければならないが、一方でこの試験とは概して、リスクはあるものの典型的には病気の症状の徴候を持たない多数の個体に実施されるものであるので、コストが常に重要な要素となる。この点に関し、本発明のLBP装置は、人間の介入が最小限であるか全く必要なく、分子診断装置に接続して、ガンの自動診断を行うためのシステムを発展させる。あるいは、本発明のLBP装置は、LBP装置によって調製された個々のスライドを医療専門家が観察することが出来る病理学ワークステーションと接続することができる。得られる診断システムは、接続されているのが自動装置であるか手動の観察装置であるかに関わらず、データ入力および情報交換を管理するための専門特化したソフトウェアおよびコンピュータオペレーティング・システムに基づく統合化データ管理システムと接続することができ、また、研究所および病院の情報システムとネットワーク接続することができる。
【００１５】
本発明のLBP装置は、各種の処理ステーションを順に通して上記新規なタイプの複数の検体バイアルを移送し、スライド上に固定された検体を形成する。それぞれのスライドは、バーコードを付され、データ管理システムを介してバイアルおよびその元の患者にリンクされる。新しいスライドは、一度に1枚ずつカセットから自動的に取り出され、それぞれは、検体がその上に固定された後に同じカセットに戻される。LBP装置には複数のスライドカセットを装填することができ、この装置は、先立つカセットの全てのスライドが使用された後、次のカセットから新しいスライドを自動的に抜き出すことができる。スライドカセットは、好ましくは液浸用に構成され、カセットからスライドを取り出す必要なく検体を染色できる自動染色装置と接続して機能する。この点について、カセットは好ましくは液体を排出できるスロットと、通常、染色装置において他のタイプのスライドホルダを吊るすために用いられるフックと協働するスロットまたはその他の手段とを有する。同じスライドカセットは、また、自動診断装置および統合化システムの一部であるその他の装置と整合するように構成される。
【００１６】
検体バイアルが手動で移送機に装填されたとしても、処理のために自動的に検体バイアルを入れ、その処理が完了した後に各々を取り出す随意的なハンドリングシステムを用いることで、自動化の十分な利益を実現できる。そのようなハンドリングシステムの一例において、バイアルはまず手動で各々最高41個までのバイアルを保持する場所を取らない特別なトレイに入れられる。最高8つまでのトレイをLBP装置に装填することができ、装置はそれら全てを連続して処理でき、一度に1個をトレイから取り出し、処理された(そして再封止された)バイアルをトレイに戻す。トレイはまた、処理されたバイアルの収納および取り出しのために使用できる。
【００１７】
各バイアルは、コンピュータ制御のコンベア上で、それぞれの貯蔵所（receptacle）に入れられ、LBP装置を通して移送される。(開示された例では、コンベアは30個の貯蔵所を有する。) バイアルおよび貯蔵所は、バイアルが適当な方向を向いて処理経路にそって進むように、そしてそれぞれの貯蔵所と独立して回転できないように係止される。それらは、最初にバーコードリーダ(データ収集ステーション)(バイアルのバーコードが読み取られる場所)を通過して、その後LBP装置の続く処理ステーション、すなわちキャップ廃棄動作を含むキャップ取り外しステーション、一次撹拌または分散ステーション、フィルタ装填ステーション、検体収集およびフィルタ廃棄ステーション、細胞付着ステーション、および再キャップステーションを通して段階的に進行する。さらに、スライドに検体を移すために検体収集ステーションに新しい顕微鏡スライドを提供するスライド提供ステーションもある。それぞれのステーションは、コンベアによりそこに提供されるバイアルを独立して操作するが、コンベアは全ての動作中ステーションがそれぞれの作業を完了するまで進まない。
【００１８】
バイアルキャップ取り外しステーションは、バイアルからカバーをゆるめ、それを廃棄する回転把持部を有する。しかし、そうする前に、キャップ取り外しヘッドはカバーの中央を押してカバーから内部の処理アセンブリを取り外す。一次撹拌ステーションは、処理用アセンブリをとらえ、わずかに持ち上げて、検体特異的撹拌プロトコル(速さおよび期間)に従って動かす(例えば回す)、拡張コレットを有する。フィルタ装填ステーションでは、検体特異的タイプのフィルタを処理用アセンブリの頂部の粒子状物質分離チャンバ(マニホルド)に供給する。検体収集ステーションは、処理用アセンブリの頂部のフィルタを封止し、まず液体ベースの検体中に粒子状物質を再懸濁させるように処理用アセンブリをゆっくり動かす吸引ヘッドを有する。その後吸引ヘッドはバイアルからフィルタを通過させて液体ベースの検体を吸引するためにフィルタを真空で引き、フィルタの底面に細胞の単層を残す。その後で、単層の検体は新しいスライドへ移され、バイアルは再キャップステーションへと移動する。そこでは箔シールがバイアルに張り付けられる。
【００１９】
改良されたフィルタシステムにより、最高品質の単層の検体形成が確実となる。検体液は、フィルタを通過する他に、実質的にフィルタの前面を横切っても流れる。具体的には、検体液は、フィルタ表面全体にわたり二次流れ成分を有するようにされる。二次流れは、半径方向に外側に流れるようにまたは実質的な半径成分を有するように設計され、より均一な分布の且つより薄い層をフィルタの前面上に形成できるように、比較的弱く付着している微粒子の塊を押し流すまたは洗い流すせん断作用を生む。この点で、本発明のシステムは、そこを通してフィルタの前面に隣接する領域から検体液が流れ出る、周囲の排出口を備える。
【００２０】
フィルタ・アセンブリは、好ましくはホルダと、ホルダ内に着座するフリットと、フリットの外面を覆い且つ接触する薄膜フィルタとを有する。フリットは、ホルダの端を超えて延びてもよい。薄膜フィルタはホルダに付着させてもよい。ホルダを超えて延びる側壁部は、検体液がそこを通して流れられる領域を形成し、二次流れを生む。ホルダは、検体を移す段階の間にスライドに圧力が加えられた際、より効果的に移すためにより一様に薄膜フィルタをスライドに接触させるようにフリットの中央部が平坦になるようにして、フリットがわずかに湾曲するように構成できる。
【００２１】
処理用アセンブリの上端のマニホルドは、薄膜フィルタ側の面を下に向けてフィルタ・アセンブリを着座させる。マニホルドは、好ましくは中央吸込み口(処理用アセンブリの垂れ下がった吸引管部と連通する)から隆起する実質的に円錐構成の底壁を有する。フィルタ・アセンブリおよび円錐構成の底壁は、スペーサとして機能する隆起部材または支えによって、その周囲にわずかな隙間(周囲の排出口を形成)を有するマニホルドチャンバを形成する。支えは、それらの間に、検体液がそれを通してマニホルドチャンバから流れ出られる流路を有することができる。
【００２２】
様々な好ましい材料および可能な変形例は、本システムのいくつかの構成要素について本明細書において特定される。材料の選択範囲は、言及される特定の材料に限定されるものではなく、代わりの材料の選択範囲は、多くの要因、中でも、機能性、成形正確性、耐久性、化学的耐性、貯蔵寿命、コスト、入手しやすさ、および/または光学的透明性(例えば、ユーザの要求または市場の問題に応えること)により決定されることが理解されるべきである。
【００２３】
本明細書において権利を主張する本発明の一局面は、粒子状物質含有液から粒子状物質の層を分離回収するためのフィルタ・アセンブリ(ホルダ、内側流体透過媒体および外側流体透過媒体)である。ホルダは底面と、底面から突出する周辺側壁とを有し、底面と側壁は、底面から側壁の縁まで延びる開口腔を規定する。内側流体透過媒体は腔内に保持されており、対向する内面と外面を有し、内面は底面に面している。ホルダ内の流動開口部は内側流体透過媒体の内面と流体的に連絡している。外側流体透過媒体は内側流体透過媒体の外面に積層し、側壁に付着している。外側流体透過媒体の露出面は、粒子状物質層を回収するように適合化された。液体が流動するときの内側流体透過媒体にかかる圧力の低下が外側流体透過媒体にかかる圧力の低下より小さくなるように、内側流体透過媒体の流体的抵抗は外側流体透過媒体と比べて低い。
【００２４】
内側流体透過媒体は、好ましくは、ホルダの縁から盛り上がっている（is proud）。ホルダの縁は、好ましくは面取りされており、外側流体透過媒体は好ましくは、面取りした面に融合した膜を含む。
【００２５】
本発明の別の局面は、粒子状物質含有液から粒子状物質の層を分離回収するための装置である。ハウジングは、流入口部分と流出口部分を有する分離チャンバを規定する。ハウジング内のフィルタは、流入口部分に面した回収部位を有し、流入口部分と流出口部分の間の2つの流路を規定する。一方の流路はフィルタを直接通過し、もう一方の流路はフィルタの周辺部を通過する。流入口部分は、回収部位に面した面に中央流入口を有し、かつ、傾斜面と回収部位との間の距離が流入口からフィルタの周辺部に向けて減少するように放射状に傾斜している。従って、流入口を介して分離チャンバに導入された液体は、フィルタを直接通って流動して、回収部位に粒子状物質の層を堆積させ、かつまた回収部位から過剰な粒子状物質を洗い流すために、回収部位を外向きに横切ってフィルタの端に向けても粒子状物質と共に流動する。
【００２６】
本発明のさらなる別の局面は、以下の段階を含む、細胞学用の細胞を回収する方法である：中央に配置された流入口を介して分離チャンバに流入する流体流路に対して横方向に配置された細胞回収部位をもつフィルタを内部に有する分離チャンバに、細胞含有生物学的流体を通過させる段階；および、傾斜面と回収部位間の距離が流入口からフィルタの周辺部に向けて減少するように放射状に傾斜した回収部位に隣接して流入口面を並置することによって流体の流動の一部をフィルタの周辺に向けて外向きにそらす段階。従って、流入口を介して分離チャンバに導入された流体はフィルタを直接通って流動し回収部位に細胞を堆積させ、かつまた回収部位から過剰な細胞を洗い流して回収部位上に実質的に単層の細胞を残すため、回収部位を外向きに流動してフィルタの端へと流動する。
【００２７】
本発明のさらに別の局面は、試料容器内の個々の生物学的流体試料から細胞を回収する方法である。各容器は、下方向を向いている回収部位を有するフィルタ・アセンブリを収容するように適合化された、上部開口分離チャンバを含む処理アセンブリと、試料内へと延びかつ底壁を介して分離チャンバと連絡している、垂れ下がった吸引管をその内部に有する。本方法は、各容器について、以下の段階を含む：分離チャンバ内にフィルタ・アセンブリを配置する段階；処理アセンブリおよびフィルタ・アセンブリに可動式吸引ヘッドを接続する段階；吸引ヘッドを上昇させて、処理アセンブリと容器との接触が十分無くなるくらい処理アセンブリを上昇させる段階；フィルタ・アセンブリに真空を印加して、容器から管を介して分離チャンバへと流入およびフィルタを通過して細胞層がフィルタ回収部位に回収されるまで試料流体を吸引する段階；処理アセンブリから吸引ヘッドをはずす段階；ならびに、吸引ヘッドを上昇させて、接続されたままのフィルタ・アセンブリを分離チャンバからはずす段階。
【００２８】
本発明のさらに別の局面は、上記の細胞回収方法を実施するための装置である。上記の吸引ヘッドは、容器の上方に配置されて、容器に対して垂直移動用にとりつけられるように適合化された。吸引ヘッドは同軸の内側部分および外側部分を備え、外側部分は、分離チャンバの環状壁を囲んで密封的に係合するように適合化された環状スカートを有し、内側部分は、吸引用吸引ポートおよび保持用吸引ポートを備えた底面を有する。内側部分は、外側部分に対して軸方向移動用に固定され、吸引用吸引ポートが流動開口部と流体的に連絡し、かつ保持用吸引ポートがホルダの上面の密封環状領域と流体的に連絡するように、ホルダの上面を密封的に係合するように適合化された。ヘッドアクチュエータは吸引ヘッドを垂直方向に移動させ、内側部分のアクチュエータは内側部分を別々に垂直方向に移動させる。吸引ヘッドは、容器内の試料を混合するように回転可能であってもよい。また吸引ヘッドは、容器から遠ざかっておよび容器方向に向かって横方向移動するように取りつけられてもよい。
【００２９】
最良の形態の詳細な説明
バイアルベースの検体取扱いおよび処理システムの完全な説明を、バイアル自体から始めるが、これは、容器、カバーおよびバイアルの処理用アセンブリ(撹拌器)からなる。
【００３０】
検体バイアル
図1、図2aおよび図2bを参照すると、バイアル10は、容器20と、カバー30と、処理用アセンブリ40とを備えている。処理用アセンブリ40は、いくつかの機能、中でも撹拌機能を果たすように設計されており、この回転部を有する好適な態様とを説明の便宜の目的で撹拌器と呼ぶ。容器20は好ましくは半透明のプラスチック(好ましくはポリプロピレン)で成形され、錘状の底壁22につながり縦軸を囲む、実質的に円筒状の壁21を有する。他に使用可能なプラスチックには、ABS、ポリシクロヘキシレンジメチレン・テレフタラート、およびグリコール(EASTAR(登録商標) DN004の名称でEastman Kodak社から市販されている)が含まれる。壁21の小部分24は、好ましくは平坦であり、平坦部の外面は、バイアル内に入れられる検体に関する情報を含む表示(例えばバーコードラベル)が与えられるよう適合化される。1つの平坦部だけが示されているが、容器は平坦部なしで構成してもよく、それぞれ表示が与えられるようにして2つ以上の平坦部を備える構成としてもよい。また代わりに、表示を壁21の湾曲部に配置してもよい。平坦部24の下端は、LBP装置によって取り扱われるときに容器を適当な向きに保つように作用する円弧状のノッチ25を有している。このLBP装置は、既述のように容器を載せて様々な処理ステーションを通して移動させるように設計されている。ノッチがLBP装置と適切にかみ合う限り、他の異なる形のノッチ(例えばV字形)を使用することができる。また代わりにその他の適当なかみ合い構造を用いることもできる。
【００３１】
4本の縦リブ26は、壁21から内側に突出する。リブ26の上端27は、カバー30(図10を参照されたい)から分離されたときの撹拌器40用の架台を形成する。容器20の頂部は、開口部28および標準規格の右ねじれねじ山29を有し、ねじ山は好ましくは1.5回転分にわたって延び、カバー30の同様のねじ山とかみ合うものである。差し込みピン継手、スナップ嵌め機構等、その他の種類のカバー・容器の結合手段が使用できる。
【００３２】
カバー30は、市販の単純成形プラスチックねじキャップ31と、キャップ内に保持される新規なライナー32とを備える。キャップ30は好ましくはポリプロピレンで成形されるが、中でも特にABSやEASTAR(登録商標) DN004が、代替的プラスチック材料として選択される。キャップ31は平坦な硬い頂部と、容器20のねじ山29とかみ合うらせん状雌ねじ33を有し外面がギザギザした垂れ下がったフランジとを有する。図4を参照すると、ライナー32はプラスチック材料(好ましくはポリエチレン)で成形され、かつ、ライナーがキャップから容易には外れないようにキャップ31内の雌ねじ33の後ろにぴったりと嵌るような大きさに作られた実質的に平坦な基部34を有する。図1に示すように、ライナー基部34は、キャップ31と容器の壁21の縁との間のガスケットタイプ・シールとして機能する。
【００３３】
ライナー基部34は、好ましくは僅かに円錐状形状である環状突出35の形の連結部を有する。連結部は、好ましくはその中心軸に対して約5°の角度をなすものである。換言すれば、環状連結部35の内径は、その基部側(ライナー基部34と接続するところ)の方が、その末端側よりも大きい。ライナー基部34も、下記のように、撹拌器40と相互に作用するように基部34から環状連結部35よりも遠く突出する中央突起（boss）36を有する。標準規格のキャップに嵌められる別体のライナーを使用することが好ましいが、カバーが環状連結部35および中央突起36を含むように一体成形されていてもよい。このような一体成形カバーは(または上記した二部分からなるカバーも)、代わりに、容器の壁21の縁の内側まで突出してこれを封止することによりプラグタイプ・シールとして作用するよう構成されうる。
【００３４】
図1、図3および図5を参照すると、撹拌器40は、プラスチック(好ましくはポリプロピレン)で成形されており、また中央で傾斜し中央吸込み口42を備える円形の基部または底壁41と、直径に沿って対置された2つの吸引口44を管の下端近くに有する中央の垂れ下がった吸引管43と、側方に広がる羽根45の形の分散用(撹拌用)要素とを有している。撹拌器40の上部は、基部41および直立環状壁47により規定されたコップ形状の粒子状物質分離チャンバまたはマニホルド46を有する。壁47の上縁は斜角をつけられ、内側縁部48は好ましくは、下記のようにマニホルド46内へフィルタ・アセンブリFを置くのを容易にするために、より大きな角度で斜角をつけられている。撹拌器として使用可能な他のプラスチック材料には、ABSおよびEASTAR(登録商標) DN004が含まれる。
【００３５】
環状壁47は、撹拌器40をキャップ・ライナー32に解放可能に連結するための連結部として機能し、そのため、環状連結部35(図1を参照されたい)内にぴったりと嵌る寸法に作られている。具体的には、閉じられたバイアルの通常の取扱いや(例えば生物学的検体を容器に入れるために)容器20から取り外されたカバー30の通常の取扱いによってカバーから撹拌器がはずれないように、連結部35と47間が摩擦式またはプレス式に嵌合している。連結部47は連結部35に対して、最初に直径方向の干渉(好ましくは約0.31mm)がごくわずかあるような寸法とされる。連結部47は連結部35より固いので、撹拌器をカバーに取り付ける際に主に連結部35のわずかな変形が生じ、これにより撹拌器とカバーとの係合を保つ摩擦力が生じる。この摩擦保持力を圧倒するバイアルへの外力印加により、撹拌器40はカバー30から分離され、さらに容器20内へと重力により落下する(図10を参照されたい)。
【００３６】
外的な分離力は、好ましくはカバー30の中央部に印加され(図10の矢印を参照されたい)、これによりキャップ31とライナー32とが内側に撓む。図1にて図示したように、ライナー32上の中央突起36は、その末端が撹拌器の基部41にちょうど接触するかまたは近接して位置するような寸法とされる。したがって、カバーの中央部が下に押されると、中央突起36はライナー32上の環状連結部35よりもさらに撓み、連結部35との係合部から撹拌器40を押し出す。ライナー32の内側への撓みはまた、連結部35を外側に広がらせ、それによって保持力を少なくして撹拌器の分離を容易にする。撹拌器を分離するために必要な、カバー30に加えられる分離力は、5ポンド〜30ポンドの範囲であり、好ましくは約12ポンドである。
【００３７】
カバー30から分離されると、撹拌器40はリブ26の上端27で停止する。図10を参照されたい。粒子状物質分離チャンバ(マニホルド)46はしたがって容器開口部の近くで安定して支持されて、LBP処理ヘッドに容易にアクセスされ、これにより、直接容器内で検体を処理できるように撹拌器が操作される。撹拌器を安定して支持するためには少なくとも3つのリブ26が必要であるが、4つであれば、撹拌中に液体内で粒子状物質のより十分な分散が促進されると考えられるため、好ましくは4つである。これは、リブがその数(。もし医療現場で撹拌器が意図せずカバーから分離されたときは、医師または助手は単に検体中に降りていくように大雑把に撹拌器をバイアル内に入れ、その後通常通りカバーをねじ込んで締めるだけでよい。バイアル中のリブにより撹拌器の挿入が一定方向のみとされているため、これは難しくない。バイアルが試料でいっぱいになったら、撹拌器は処理の間中ずっとバイアル内にとどまり、バイアルが再びキャップをされるとその中に封止される。
【００３８】
婦人科のパパニコロー試験において見られるものやその他タイプの検体など、ほんの一握りの患者検体は、大きな塊の細胞、人工物、および/または細胞性若しくは非細胞性の細片を含む。これらの大きな物体のいくつかは、もし収集されてスライド上に付着した場合、診断に用いる細胞の視覚化を不明瞭にし、結果としてスライド・試料の解釈または診断の正確さを落とすことになり得る。実際には、これらの特徴の大部分が診断に有用でないので、試料からそれらを除去することが、一般に望ましい。この効果を達成するために、好ましくは撹拌器の吸引管43の側面吸引口44を無くして(図10aを参照されたい)、吸引管43の底部と容器20の底壁22の中央にある小突出23との境界を正確に調節する方がよい。この境界により、実質上、絞り（metering）弁が形成されるが、その幾何学的形状(オリフィス)23aは撹拌器40が容器20のリブ26上に載ったときに作り出される。環状流れオリフィス23aの適当な寸法設定により、大きな物体が吸引管43に入るのが防止され、その一方で、診断に有用であり得る小さな物体の通過は許容される。オリフィス23aは細い通路断面と小さな計量面積とを有しているが、直径が大きいために目詰まりは問題とならない。環状オリフィス23aは好ましくは、0.105インチ程度の外径、および0.071インチ程度の内径を有し、これにより0.017インチ程度の通路幅が与えられる。このオリフィス・サイズは、婦人科医学の検体に対して最も効果的である。
【００３９】
フィルタシステム
図6および図8は、本発明のフィルタ・アセンブリFの一態様を示している。図3および図6は、本発明の(撹拌器40中)マニホルド46の一態様を示している。このフィルタシステムは、フィルタ・アセンブリFおよびマニホルド46を含む。
【００４０】
図6および図8を参照すると、フィルタ・アセンブリFは、フィルタハウジングまたはホルダ200と、多孔性フリット202と、多孔性薄膜フィルタ205とを備える。図8は、分解図でより明瞭にこれらの構成要素を示している。ホルダ200はコップ形状または容器形状とすることができ、フリット202を着座させるくぼみまたは穴206と、フリット202とホルダ200との間のチャンバ207とを有する。フリット202および薄膜フィルタ205は、上記特定されたGuirguis特許、すなわち、米国特許第5,301,685号および米国特許第5,471,994号(その開示により、参照として本明細書に組み入れられる)で開示された材料で作ることができる。
【００４１】
本フィルタ・アセンブリFにおいては、薄膜フィルタ205、フリット202およびホルダ200は一つのユニットとして一緒に組み立てられる。フリット202は、ここでは円筒状形状を有しているが、ホルダ200内に最初に嵌められる。その後、薄膜フィルタ205はホルダ200に恒久的に貼り付けられるか、接着されるか、結合されるかまたは融合される。図で示した態様においては、薄膜フィルタ205の外側周辺または端は、ホルダ200に融合されている。これに関連して、ホルダ200は外周の隅209の周囲に形成された斜角または面取り208を有する。面取り208は、薄膜フィルタ205を従来の結合技術(例えば超音波溶接)を使用して取り付けることができる、角度の付けられた面を提供する。ホルダ200および薄膜フィルタ205は、共に融合する材料でできていることが望ましい。ABSホルダをポリカーボネートの薄膜フィルタとともに使うことができるが、両方ともポリカーボネート製であることが好ましい。薄膜フィルタが同じ材料でできている場合、熱可塑性ポリエステルがホルダに使用できる。フリット202は、好ましくはポリエチレン製である。
【００４２】
図8を参照すると、好ましくは、ホルダ200は円筒状であり、底壁または基部210および、そこから伸びて縁211aを終端とする実質的に直立した円筒状の側壁211とを有する実質的にコップ形状の本体を備えている。側壁211は、中心に向かって放射的に内向きに伸びる環状段部（shoulder）212を有する。段部212は、正確にフリット202を配置する台座として作用する。フリット202は、フリットの背面の周辺部が段部212に当接したときにフリットの外面または前面213が縁211aよりも高い(上に延びる)ような寸法とされることが好ましい。
【００４３】
側壁211の内径は、フリット202を摩擦で係合して適所に保つような寸法とされることができる。この点で、フリット202を機械的に、言い換えれば摩擦で適所に保持できるように、フリットの外径を側壁211の内径に実質的に合致させることができる。しかしながら、薄膜フィルタ205がフリット202を覆っているので、フリットは摩擦でホルダに保持される必要はない。すなわち、フリット202はホルダにゆるく嵌めることができる。しかし、摩擦でフリット202をホルダ200に嵌めておくことにより、薄膜フィルタ205の取り付けが離れた場所でできるようにフリット202が適所に保持される。またこれにより、ホルダ200およびフリット202を連結して安定したサブアセンブリを構成でき、かつ、後で薄膜フィルタ205を取り付けるために保管できるので、フィルタ・アセンブリの量産が簡単になりコストが低減される。
【００４４】
図6によりよく示されているように、フリット202がホルダ200に嵌められたあと、薄膜フィルタ205は、フリットの外面213と、ホルダ200の上に延びるフリットの側壁215の露出部214とを覆い、面取り208に付着する。フリットの露出した外側側壁部214は、図7aに概略的に示されるように、検体液が流れることができる環状表面領域を供し、二重の流路を提供する。
【００４５】
フィルタ・アセンブリFには、特定の処理プロトコルのために必要となりうるような、様々な孔サイズや孔の密度(単位断面積あたりの孔の数)を示す符号を付けることができる。接触に基づく感知器に対する小さなニップルのような独特の突出を含む、任意の形状の機械検知可能な符号を使用することもできるが、フィルタ・アセンブリの色分けが好ましい。LBP装置は、これらの色またはその他の符号を識別することができるセンサを備え、確実に正しいフィルタを選び出す。フィルタ・アセンブリはまた、LBP装置への挿入を容易にするための紙担体で提供してもよい。
【００４６】
図8を参照すると、ホルダの底壁210は中央開口部204を有し、それを介して吸引してそこから検体液を汲み出すことができる。ホルダ200は、底壁210からホルダ内に向けて延びる中央突出または突起216をさらに含む。中央突起216は開口部204に位置合わせされ、チャンバ207中に置かれるが、これはフリットの内面218、底壁210の内面219および側壁211の内側220によって規定される。突出216は実質的に中空かつ、側面開口部221を複数有しており、側面開口部221は減圧をチャンバ207に分散させ、チャンバを通して実質的に対称な流れを与える。薄膜フィルタ205およびフリット202を介して汲み出された検体液はチャンバ207を満たし、側面開口部221および中央開口部204を通ってチャンバ207から出ていく。
【００４７】
突起216は、ホルダの開放面に向かって伸びる当接面217を有する。当接面217は、フリットの背面218に対して当接するように構成される。特に、当接面217は環状段部212より僅かに高い。すなわち、フリットがホルダに嵌められるときに、フリットの外面213が外側に僅かに湾曲するように、当接面217が僅かに上にまたは環状段部212のレベルを超えて位置する。例えば、当接面217は約0.002インチだけ環状段部212の高さを越えて伸びていてもよい。フリット202の中央部を押し出している突起によるわずかな湾曲により、薄膜フィルタ205の中央部を確実にスライドに接触させることができる。転写中にスライドに加えられる圧力によりフリットの前面213は平坦化され、薄膜フィルタ205をスライドとの完全な接触を確実にして収集された粒子状物質をより効果的にスライドに転写でき、かついかなる人工物付着も最小限に抑えられる。この僅かに湾曲する構成が望ましい場合には、フリット202は好ましくは、例えば上述したように摩擦によって、しっかりとホルダ200に嵌められている。
【００４８】
湾曲したフリット構成のために、薄膜フィルタ205をぴんと張る必要がない。これにより、製造プロセスが単純化され、コストが削減され、不良品の割合が減少される。大きなしわさえなければどれでも、効果を発揮できる。前述のように、フリット202は好ましくは僅かに変形可能であり、そのコンプライアンスによって、吸引後に、細胞やその他の重要な物体をフィルタからスライドに移すようにフリットをガラススライドに押しつけて収縮および平坦化させることができる。これを達成するためには、フリットが0.0016インチの変位で8ポンドの力の印加により平らにつぶれるような弾性を有することが望ましい。好ましいフリット材料には、焼結したポリエチレンや焼結したポリエステルが含まれる。フリット202は空間的にランダムな孔を有するような多孔性材料であってよく、典型的にはおよそ50μm〜70μmの範囲の孔径を有する。この材料の重要な性質の一つとは、薄い薄膜フィルタ205(典型的には、およそ5μm〜8μmの孔径を有する)の材料と比べて低い流体インピーダンスを有するということである。換言すれば、フリット202の両端での圧力損失は、薄膜フィルタ205の両端での圧力損失よりも非常に小さい。したがって、フィルタを通過する液体は、抵抗なくフリットの中を流れる。あるいは、ランダムに位置する孔を有する代わりに、フリット202は、吸引された液体や粒子状物質が流れられる程度に小さな(例えば50μm〜70μm)内径の多数の平行な流路を持つ材料または構造体からなってもよい。このような平行流路構成は、明らかに低い流体インピーダンスを有する内部流体透過媒体として機能すると考えられる。事実、適当な低い流体インピーダンスと変形性/弾性との特性を有するいかなる材料または装置も、それが孔を有するかどうかに関わらず検体収集ステーションにおいて使用できる。
【００４９】
検体液を、実質的にまたはほとんど軸方向すなわち薄膜フィルタに対して垂直に流すと、特に必要以上に長い期間にわたって薄膜フィルタを介して真空吸引した場合に、図7に概略的に描かれているように粒子状物質の層またはクラスターを堆積できることが見いだされている。これは、Guirguisのデュアル・フローの設計においても起こり得る。尚、これはある種の半径方向の二次流れ成分を提供するものである。例えばGuirguisの米国特許第5,471,994号および米国特許第5,301,685号の図4および図12を参照されたい。その構成によって発生する二次流れは、薄膜フィルタ全体にわたって効果的な押し流し、或いは削り取る作用を引き起こすには不十分なようである。これに先立つGuirguis特許、すなわち米国特許第5,137,031号では、漏斗または円錐形状のマニホルドが開示されている。しかし、その構成においては、その外周において二次的な半径流出がない。直接フィルタ自体を介するより他の流れがないので、実質的な半径流成分が存在しない。したがって、検体液は、実質的に薄膜フィルタに垂直に流れるのみである。
【００５０】
図6を参照すると、撹拌器40の頂部のマニホルド46の直立壁47の内径は、マニホルド46が、図示するように、下向きの薄膜フィルタ205を有しているフィルタ・アセンブリFを受け入れて着座させることができるように、フィルタ・アセンブリFの(すなわち、ホルダの側壁211の)外径より僅かに大きいような寸法とされる。フィルタ・アセンブリFは、マニホルド46にゆるく嵌めることができる。フィルタ・アセンブリFをマニホルド46に嵌めると、薄膜フィルタ205の外側の周縁は底壁41に載る。底壁41は、フィルタ・アセンブリFがマニホルド46に嵌められたときに、マニホルドチャンバMを形成する穴またはくぼみを有するように構成される。チャンバMは、このように薄膜フィルタ205の外面および底壁41の上面41Sによって規定された。
【００５１】
本発明のデュアル・フロー構成によって、薄膜フィルタの面上への粒子状物質の蓄積または堆積の問題が解決される。この構成により、粒子状物質をわきへ押し流しかつそれらが蓄積または堆積することを防ぐのに十分な、薄膜フィルタの前面全体にわたるせん断力または作用が生じる。蓄積または堆積された粒子状物質と、その下の層との結合は弱い。なぜなら、吸引力は薄膜フィルタ205の孔が粒子状物質で覆われるにつれて減少するからである。せん断力は、薄膜フィルタ205の前面全体に渡って接線方向のまたは実質的に半径流の成分を検体液に与えることにより生じる。この流れ成分は、薄膜フィルタの前面に実質的に平行であり、すなわちそれは層の蓄積方向に直交しており、粒子状物質を薄膜フィルタの前面から離して半径方向に外側に押し流す。
【００５２】
2次的または半径流の流路を提供するために、マニホルド46は、薄膜フィルタ205の前面と底壁41の上面41Sとの間かつマニホルドチャンバMの周囲で、わずかな間隔または隙間G(図6を参照されたい)を与えるように構成され、押し流された粒子状物質を薄膜フィルタの前面から離してマニホルドチャンバMから出すことができる。隙間Gは、粒子状物質がそれを詰まらせるのを防止するのに十分に大きくなければならない。すなわち、もし隙間Gが濾過されている粒子状物質に対して小さすぎる作りだと、隙間Gは詰まってしまうことがあり、二次流れを妨げることになる。すきまの最小限の大きさは、最終的には粒子状物質の大きさ、検体液の粘性および検体液の温度に依存する。隙間Gは細胞の粒子状物質によって詰まるのを防ぐためには少なくとも0.004インチでなければならないと判断された。
【００５３】
図3および図6を参照すると、隙間G(それは流出ノズルを形成する)を形成するために、マニホルド46の底壁41は、マニホルド46の周縁にわたり複数の間隔をあけた支えまたは隆起するリブ48aを備える。リブ48aの間隔49は、検体液がチャンバMから出るための通路を提供する。図示した好ましい態様においては、マニホルド46は、23.4mmの内径、および10°の均一間隔で並んでいる36本のリブ48aを有する。リブは高さ0.150mmであって、図示するように円弧状に段部に一体化し、0.63mmの半径Rを有している。言うまでもなく本発明は、間隔をあけたリブまたは支えのその他の構成も考慮している。そして、それらは的確な流出の面積が作られるように、的確にフィルタ・アセンブリを底壁41から間隔を置いて配置するように意図されている。リブまたは支えの数および厚みによって、流出の面積全体は、吸込みの面積に比して50%まで減少できる。
【００５４】
上記Guirguisタイプのフィルタ構成においては、半径方向外側に進む検体液が減速することが観察された。本発明のデュアル・フローフィルタシステムは、検体液が透過して流れるような、実質的に円錐状の浅い表面を設けることにより、その減速を補償する。この表面は、薄膜フィルタ205に対向する実質的に円錐状の分配（distribution）マニホルドチャンバMを形成する。本発明のチャンバMは、間隔49全体にわたって中央吸込み口Iの最大面積よりも小さい環状半径方向排出口Oを有する。図9を参照すると、半径方向を向く環状流路の「対向」面積は円筒形で、任意の半径R1、Rｘ、Rｙ、...、R2において薄膜フィルタ205の前面およびマニホルドの円錐状表面41Sにより規定される(境界づけられる)。検体液が外側に進むにつれて、半径が増加するとともにマニホルドの高さは減少する。マニホルドチャンバMは、その高さH1、Hｘ、Hｙ、...、H2が、吸込み口Iからマニホルドの外周の排出口Oまで環状通路の対向面積を実質的に均一に保つ割合で減少するように構成されうり、これによって薄膜フィルタ205の表面全体にわたって実質的に線形の半径流速を与える。
【００５５】
この点について、さらに図9を参照すると、円形マニホルド吸込み口Iの半径流の面積の理論上最大値は、円周(2πR1)×マニホルドチャンバの高さH1で定義できる。この場合、2πR1H1は、マニホルド吸込み口Iの全円周面積を定義する。円形マニホルド排出口Oの最大の円周流れ面積は、2πR2H2で定義できる。排出流れ面積が、吸込み流れ面積と等しければ、吸込みと排出の面積は次のように書き表せる。
2πR1H1＝2πR2H2
R1H1＝R2H2
この式を用いて、高さ、例えばHx、Hｙは、吸込み口Iから排出口Oまでの所与の半径、例えばRｘ、Rｙにおいて定義できる。吸込み口から排出口まで高さH1、... 、Hｘ、... 、Hｙ、...H2がプロットされれば、得られる表面41Sは直線状ではなく湾曲すると考えられる。しかし、マニホルド下面が著しく湾曲していると、直線状の表面41Sほど効果的には機能しないことが観測された。したがって、本発明の好ましい態様では、吸込み口から排出口まで延びた、直線状または実質的に若しくはほとんど直線状の表面41S(わずかに湾曲していてもよい)が意図されている。また、検体液を効率的に流すための高さH2の最低値は、約0.006インチ間隔である。この要件に基づいて、R1最小値は、0.006R2/H1インチとして定義できる。この構成では、検体液はフィルタを通して汲み出されるので、検体液は薄膜フィルタ205の前面を薄膜フィルタの前面に対して実質的に平行なまたはほとんど平行な方向に横切り、所望のせん断作用を生じる。
【００５６】
実証的研究により、線形円錐状表面41Sにおいて、排出口Oの面積は、好ましくは吸込み口Iの最大面積以下であることが分かった。すなわち、R1H1 R2H2である。例えば、例示的なマニホルドは、次の寸法(ここで全ての単位はmm)を有することができる。すなわち、R1=1.24、H1=1.32、R2=10.00、H2=G=0.15である。吸込み口面積最大値は、従って3.27πcm2となり、排出口面積は3.00πmm2となると考えられ、これは、吸込み口面積最大値よりもわずかに小さいが、平均の吸込み口面積(吸込み口面積最大値の50%(1.64πmm2)と定義される)よりは大きい。したがって、排出口面積は吸込み口面積最大値と平均の吸込み口面積との間に収まる。他の例は、次の寸法(ここで全ての単位はインチ)を有することができる：R1=0.040、H1=0.060、R2=0.400、H2=0.006。吸込み口面積最大値はこのように0.0048πin2であり、これは排出口面積に等しい。
【００５７】
要約すると、実質的に平坦な薄膜フィルタに対向するマニホルドチャンバMは、浅い漏斗形状の構成と、十分な半径流を薄膜フィルタの外面にわたって生み出すように周囲の排出口とを有しているべきである。半径流は、極めて薄い粒子状物質の層(単層等)を薄膜フィルタの表面上に残すようにして、比較的弱く付着しているどんな粒子状物質も押し流すせん断作用を生み出す。
【００５８】
LBP装置および方法
図11から図57は、本発明のLBP装置の好ましい態様を図示する。LBP装置は、観察、映像化または光学的分析のためのスライドを調製するための自動装置である。LBP装置は、細胞の単層または薄い層を収集してそれらをスライド上に移すために上記デュアル・フロー濾過システム(図6、図7a、図9)を利用することができる。
【００５９】
図11を参照すると、図示した態様のLBP装置を、少なくとも6つの別個の処理ステーション、すなわちデータ収集ステーション(バーコードリーダ)230、キャップ取り外しステーション400、一次撹拌ステーション500、フィルタ装填ステーション600、検体収集ステーション700、および再キャップ・ステーション800に区分することができる。これらの6つのステーションは並列処理のために構築されたが、これはこれらのステーション全てが同時にかつ互いに独立して動作できることを意味している。LBP装置はまた、分類データ読み取りステーション、スライド提供ステーション、スライド・ハンドリング・ステーション、カセット・ハンドリング・ステーションを備え、これら全てを、統合化システム900として組み込むことができる。LBP装置はさらに、検体容器を様々な動作ステーションに移動するための移送装置240を備える。さらに、自動的に検体バイアルを移送装置に積み込んだり、そこから降ろしたりする自動ローディング機構300を組み込むことができる。全てのステーションは、コンピュータ制御される。図11aは、LBP装置の動作シーケンスを示す。これは、そこから動作ソフトウェアが構築されるような、トップレベルテーブルである。
【００６０】
図12は、LBP装置の基本的な構造要素を示す。すなわち、好ましくは押出加工されたアルミニウムでできているフレーム260(好ましくは移動のためのキャスター(図示せず)の上にある)、およびフレームにより支えられかつ、その上に主要な動作装置が据え付けられるようなフライス加工されたアルミニウム・ベースプレート262である。ベースプレートの下方には、さまざまな構成要素に対して負圧源を提供する真空ポンプ(図示せず)、自動ローディング機構300で使用されるバイアルトレイを保持するためのステンレス鋼棚、ならびに電源およびコントローラを含む電気部品や雑多な器材などいくつかの構成要素に動力供給するために、圧縮空気を供給する圧縮器264がある。空気圧アクチュエータの代わりに電動アクチュエータが使われる場合には、圧縮器は必要ないと考えられる。例えば接触式液晶表示装置(図示せず)などのユーザ・インタフェースは、移送装置240の左に取り付けられ、通常の自動化処理プロトコルでは不可能な装置動作を技術者が制御できるようにする。図25を参照すると、ユーザ・インタフェース上に現れうるものとしてログイン画面(上)とナビゲーション画面(下)が示されている。言うまでもなく、ユーザがユーザ・インタフェースとやり取りするに従い、他の画面がユーザに対して示されるであろう。
【００６１】
LBP装置の「廉価」版は、より限られた数の検体を一度に処理する卓上モデルの形を取ることができる。このようなモデルにおいては、フレーム260および自動ローディング機構300のような一部の構成要素を省くことができるが、一方でフィルタ装填ステーション600の容量等、他の構成要素を縮小することもできる。外部の真空源や圧縮空気源をそのような装置に動力供給でき、一方で同時に他の構成要素(電源、制御装置等)を、変形された機械ベースプレートに隣接するまたはその上の1つまたは複数のモジュールへと再配置することもできるであろう。これらの変形例を実施する様々な方法は、直ちに当業者にとって明らかであろう。
【００６２】
移送装置
図11を参照すると、移送装置240は、精密スプロケット242、244の周囲でステッパモータ(図示せず)により駆動されるエンドレスリンク・ベルトコンベア242を備える。コンベアは、対応する数の検体バイアルを受け入れるための複数の貯蔵所または運搬容器246を備えており、これらはピン248で連結されている。図11に図示する態様は30個の貯蔵所を有しており、1から30の番号が振られている。試料バイアルのサイズおよびコンベアの長さに従って、LBP装置は、単一のラインで全ての処理が完了できるように十分長い、30個よりも少ないまたは多い貯蔵所を、所望によりまたは実施可能なようにして使用できる。
【００６３】
リンク・ベルトコンベアの貯蔵所246は、軌道を形成する誘導レール250の対によって、スプロケット間で誘導され、かつ貯蔵所を正確に位置させるための従来の位置修正システム(図示せず)を有する。LBP装置は、各貯蔵所の位置および段階的駆動を追跡できる、または従来の方法でそれらを割り出すことができる。例えばLBP装置は、光学センサまたは各リンク上の光遮断器（photointerrupter）等の直線位置センサを備えることができる。この直線位置センサは、運搬容器の位置を登録し、処理経路沿いのそれぞれの処理ステーションにおいて正確に各運搬容器を割り出すために、その位置を制御装置に送ることができる。正確な位置合わせおよび位置決めのためのコンベアを駆動する方法は従来通りであるので、さらなる記載はおこなわない。
【００６４】
Z軸およびY軸の軌道を形成する誘導レール250は、貯蔵所の側面にフライス加工されたスロットとかみ合う。例えば、図29、図33、図37および図43を参照されたい。外部から潤滑油を加える必要なく動作させるために、機械的な軌道および駆動スプロケットを自己潤滑プラスチックで作ることができる。貯蔵所246はそれぞれ、検体容器上のバーコードのレーザまたは光学走査のためのアクセスを可能にするための窓247(図12を参照されたい)を有してよい。コンベアはクリーニングしやすいようPTFE7(登録商標)に含浸されたハードコート・アルミニウムであってよい。連結ピン248は、精密に研磨し硬化されたものでよい。リンクピンは、非回転連結穴の位置で軸方向に固定できる。回転連結穴は、付加的な潤滑剤抜きで動作可能な適当な軸受材を取り付けることができる。オペレータの安全のために、コンベア動作は、機械装置のカバー(図示せず)と連動させることができる。
【００６５】
また貯蔵所246は、検体バイアルを特定の方向に受け入れるまたは着座させるように構成される。すなわち、バイアルが特定の方向のみを向いて貯蔵所の中に着座するように、検体バイアルと貯蔵所とが相補的に構成または打ち込まれている。例えば、バイアルは「D字」形、すなわち平坦な側(図2a、図2bを参照されたい)を有することができ、貯蔵所は平坦な側がお互いに整列するように「D字」形とすることができる。このような方法により、バイアルは貯蔵所に対して回転せず、その一方で、貯蔵所に対して垂直方向の移動は制限しないようにできる。D字形状に加えて、各バイアルは底のノッチ25(図2aを参照されたい)を有することができ、かつ、貯蔵所はそれがノッチ25に適合する嵌合釘または鋲(図示せず)を有することができる。図示の切り欠きおよび釘は円弧状であるが、それらはその他のつがい形状(例えばV字形)をとることもできる。
【００６６】
バイアルローディング/アンローディング機構
図12、図13および図14は、自動化されたバイアルローディング/アンローディング機構300を示す。回転ピックアンドプレイス（pick-and-place）アーム304は、垂直架310の頂部の垂直(Y軸)送りねじモータ308によって駆動されるエレベータ・キャリッジ306に取り付けられている。アーム304は、3自由度で検体バイアル10をつかんで移動するよう適合化された従来の電気駆動式または空気圧駆動式の片持把持部（jaw-type gripper）312を有している。水平面内のアーム動作は横送りねじモータ314によってもたらされるが、これはクレビス形ブラケット316によりエレベータ・キャリッジ306に回転可能に取り付けられている。示されたような片持把持部の代わりに、ピックアンドプレイスアームは図15に示されるような従来の空気圧作動型吸込みヘッド型把持部を備えていてもよい。この種の把持部は、カバーに押しつけられて吸込みライン320を介した吸込みを受けるときにバイアルのカバー30を封止するシリコンゴム蛇腹318を有している。機械式か空気圧式かに関わらず、把持部の作動は、当業者によってよく理解されているようにプログラムされた装置動作により達成される。
【００６７】
図17から図20を参照すると、検体バイアル10は、装置の棚320(図12を参照されたい)上に滑り入れられる特別な射出成形プラスチックバイアルトレイ330に収容される。混乱を避けるために、図13から図15では別の形状のトレイ(打抜鋼板製である)を示していることに留意されたいが、それらの構造に関係なく、トレイを回転させる機構の動作は同じである。プラスチックバイアルトレイ330は好ましい形態であって、好ましくはポリプロピレン製である。本明細書中において使用される「トレイ」という用語は、示される態様に制限されず、一般に本明細書において記載されるような概ね平面的に整列された別個の物品を支持して移動させることができるあらゆる種類の(縁ありまたは縁なしの)キャリアを含む。
【００６８】
各トレイ330は、一方向のみで検体バイアル10を受け入れるような大きさおよび構成である41個の円形の凹部332を有する。各凹部332の上縁は好ましくははす縁（develed edge）333を有するが、これはバイアルの滑らかな挿入を容易にする。凹部は、好ましくは次のように4本の同心列の緊密な配列に配置される。最も外側の列には16の凹部があり、次の列には8つの凹部があり、3番目の列には9つの凹部があり、最も内側の列には8つの凹部がある。隣接した列の貯蔵所は、間隔をより近くするためにために中心軸をずらして置かれる。2番目の列の貯蔵所は、4番目の(最も内側の)列の貯蔵所に放射的に位置合わせされる。最も外側の列の貯蔵所は、中心基準で18°の間隔に置かれている。その他の列の各貯蔵所は、中心基準で36°の間隔を置かれている。言うまでもなく、ピックアンドプレイスアーム304が全てのバイアルにアクセスできるよう適合化する限り、他の貯蔵所配列を用いることができる。各貯蔵所は一意的かつアドレス指定可能な場所にあり、その結果、どのバイアルにも思いのままに且つ任意のシーケンスによってアクセスできる。
【００６９】
上記したように、処理の間の検体バイアルの方向付けは重要であるので、これらのトレイに収容されたバイアルの適当な方向づけによって、ピックアンドプレイスアーム304が適切に各バイアルをコンベアの貯蔵所246に置くことを確実にする。したがって、各凹部332は、バイアル内のノッチ25に嵌るような大きさである、固定された位置合わせ釘334を、底部(図19を参照されたい)に有する。釘334は、例えば接着によって、凹部332の底部に隣接するトレイに成形された溝335に取り付けられる。いくつかの釘は、説明の便宜上、図19から省略されている。
【００７０】
釘334は、トレイから取り除かれた各バイアルが、そのノッチが該当する貯蔵所内のかみ合う釘に位置合わせされた状態で移送用貯蔵所に引き渡されるように、またその逆も同様であるように、正中面に対して特定の角度を付けて配置されている。これらの角度それぞれは、特定の凹部332内のバイアルがピックアンドプレイスアーム304によってアクセスされる時のトレイ330の回転位置と、バイアルを持ち上げる地点からコンベアの貯蔵所246にバイアルを置く地点までのピックアンドプレイスアームの回転角度とによって決定される。これらの角度の決定は、当業者の技能の一つの範囲内にあると考えられる。
【００７１】
トレイ330はまた、3つの直立誘導ポスト336を有しており、それぞれはその先端にバネ押し球338を備え、これらは各棚302の上のガイド(図示せず)と協働して、かつ挿入されるにしたがってトレイを装置内にむけて誘導しその適切な方向付けを確実にするのに役立つ。誘導ポスト336はまた、トレイが格納(図20を参照されたい)のために積み重ねられるときに積み重ね用ポストとしても働き、球338は上方のトレイの底にある窪み339(図19を参照されたい)に係合する。
【００７２】
トレイ330はまた、トレイが棚302上に挿入されるときに装置に方向付けられる大きなフレア状ノッチ340を有する。ノッチ340の最も内側の部分は、下記のように、浮動キーに係合するよう適合化された対向するキー溝342を有している。キー溝は好ましくは、トレイの上面と面一に奥まって置かれてネジでそこに固定されるフライス加工された真鍮のハブ・インサート343に形成される。
【００７３】
図14、図15、図15aを参照すると、回転する外側スピンドル350は、その頂部および底部で、ベアリング352、354でそれぞれ軸支される。外側スピンドル350は、ピックアンドプレイスアーム304が、ベースプレート262の開口部266を通過し、かつ使用されていない任意のトレイのホームポジションノッチ340を経てこれらトレイを通過して下方に移動することにより、そこからバイアルにアクセスできるように、一度に1つのトレイのみに係合して回転させる。図14は、破線でトレイのホームポジションを示しており、それらのノッチ340は位置合わせされ、外側スピンドル350を取り囲んでいる。スピンドル350は、コンピュータ制御回転ステッパモータ356と、タイミングギア360、362と連動するタイミングベルト358とによって底部から精密に回転される。位置合わせされたトレイのノッチの上に位置し、下方に向いた光学回転位置センサ363は、トレイがいつどれだけ遠くまでそのホームポジションから回転したかを検出し、ステッパモータ356の回転のために制御フィードバックを与える。
【００７４】
外側スピンドル350内には、それぞれのトレイに対して1対の、8対の対向するキー365を有する内側スピンドル364がある。キー365は、外側スピンドル350の対向するスロット366を通して、外側スピンドルから突出する(スピンドルと底部の2つのトレイの中心部とを通しての断面図である、図15aを参照されたい)。内側スピンドル364は、内部送りねじ372によって外側スピンドル350内で垂直に移動する。送りねじ372は、タイミングベルト376およびタイミングギア378、380を介して送りねじステッパモータ374によって回される。キー「ホーム」センサ382(図15を参照されたい)は、内側スピンドル364の頂部に配置されて、基準点を提供する。すなわち、装置が起動されるときに、内側スピンドルをキーホームセンサ382に「復帰」させ、そこからその移動量を参照する。
【００７５】
キーの対が垂直方向に等間隔であるのが、図15から分かる。この間隔、またはピッチは、取り付けられたトレイ330の全数におけるキー溝342のピッチと異なっている。したがって、どのキー溝にキーが係合するかは、内側スピンドルの垂直位置に依存し、常にキー溝(トレイ)の一対のみが係合され得る。図15aの拡大図は、下側のトレイ330-1のキー溝342にキー365が係合しており、その一方で、その上のトレイ330-2のキー溝にはどのキーも係合していないことを示す。8分の1、ピッチの差だけ内側スピンドル364を移動させると、1つのトレイからはずれ、すぐ隣のトレイに係合する。ローディング/アンローディング機構の動作はトレイ・スロット(棚302により規定されている)から1つ以上のトレイが欠如していても影響を受けない。
【００７６】
選択されたトレイがピックアンドプレイスアーム304(コンピュータ・コントローラによって定まる)によってアクセスされる場合、選択されたトレイのキー溝に適切なキーが係合するように、送りねじモータ374が内側スピンドルを適切な距離だけ移動させる。回転モータ356はその後、アーム304が特定の凹部332にアクセスすることができるように、キーが嵌合したトレイを適当な角度位置まで回転させる。選択されたトレイが上方のトレイのフレア状ノッチ340を通して把持部312によりアクセスされるようなトレイの積み重ね配置と、各トレイの凹部332のちゅう密間隔とは、LBP装置の小さな基部内に容易に組み込まれる極めてコンパクトで、高い収容能力があり、且つ効率的なバイアルハンドリングシステムに役立つ。
【００７７】
図示した態様において、LBP装置は各々41個の検体バイアルを保持するトレイを8つまで収容できる。41個の凹部のうちの1つは洗浄バイアルのために確保しておいてもよく、これには洗浄液が入っており、通常、検体液に接触する様々な装置部品を洗浄するようにLBP装置において実行される。あるいは、41番目のバイアルには、較正目的のために標準的な対照検体を入れてもよい。したがって、LBP装置は、処理される検体の入った、最大で少なくとも320のバイアルを収容することができる。本装置は、従って、長い持続期間(少なくとも8時間)にわたって連続して無人運転ができ、その結果、研究所職員が通常不在の時(例えば夜)にでも、検体処理を行うことができる。
【００７８】
トレイ330は、バーコードが付されるか、機械読み取り可能な分類データのラベルが付されていれば、コマンドによって特定のトレイにアクセスできる自動化された格納装置において使用できる。トレイ分類データを、トレイ格納時に任意の検体バイアルの位置が容易に突き止められるように、統合型データ管理システムに入力することができる。
【００７９】
検体バイアルのトレイベースの格納におけるコスト削減は、トレイ330とともにライナータイプのシステムを併用することで達成できる。例えばバイアルを、トレイ330に適合し、かつ凹部332の中に容易に滑り込む、薄いシート状のライナー(図示せず)内で支持して収納することができる。ライナーは、満載された時に十分自立できる程度に堅く、積み重ね可能で、移動を容易にするための車輪付き荷車に収容することができる。
【００８０】
データ受入および検体管理
各検体バイアルおよび各バイアルから生み出された検体スライドを追跡することは、言うまでもなく重要である。したがって、LBP装置は、通常、受入ステーション102または他のコンピュータを介して統合型データ管理システム(DMS)104と通信する。図21は、検体バイアルの取扱いおよび、LBP装置の操作に組み込まれたデータの流れを略図で例示する。LBP装置とDMSとの間の通信リンクは、イーサネットもしくは、直接的なピアツーピア接続を用いたその他のプロトコルを介して、またはサーバ・ベースのネットワークを介して、形成することができる。
【００８１】
検体処理工程は、例えばデータ入力装置または受入ステーションのバーコードリーダによってラベル付けされた検体からデータを収集すること、または、直結でまたはネットワーク上でのいずれかによりDMSへ転送することから開始される。検体追跡データは、例えば、患者の名前、試験識別(ID)番号、患者データおよびいかなる特別な処理命令も含むことができる。例えば、バーコードの付された検体バイアルは、まず請求用紙によって、続けてデータベースの割り当てられた一意的な数値IDによって、患者の情報にリンクされる。好ましい一態様においては、バイアルのバーコードを含む患者と試験の情報は、医療現場(例えば医師の職場)においてネットワーク接続されたDMSデータベースに入力でき、それにより紙の請求用紙の必要性を完全に除去することができる。AccuMed International社(現在はMolecular Diagnostics社またはMDI)に譲渡された、米国特許第5,963,368号(参照として本明細書に組み入れられる)は、生物学的検体を分析するおよび各分析によるデータを記憶するためのコンピュータ制御の機器(顕微鏡)に適用されるものと同様の概念を開示する。米国特許第5,963,368号は、非蛍光ベースの画像解析装置、処理、システムおよび/または機器と組み合わせるまたは共に使用する液体ベースの細胞学の分野で、MonoGen社(この出願の所有者)に独占的に実施許諾がされている。MonoGen社の市販の病理学ワークステーションおよびデータ管理システムは、前記米国特許第5,963,368号において開示される概念を実施している。
【００８２】
各検体バイアルは、識別(ID)記号またはラベル(例えばバーコード)、および/またはホログラムのような記憶された情報のラベルまたは記号、またはメモリーチップや素子を備える。本態様は、光学式読み取り装置(例えばバーコードリーダ)を用いてIDラベルを読むことを意図しており、これにより、同じまたは異なる場所(例えば研究所、医師の職場、病院またはその他の患者治療を提供する場)においていろいろなワークステーションや機器の間で情報を共有するために、情報がDMSに提供される。図21aは、全体的な研究所システムを示している。そこではDMSが、サーバを介して検体/患者データにリンクするように、様々な検体処理装置および/または完全に統合化された検体管理のための電子化されたワークステーションまで広がっている。
【００８３】
分離バーコードリーダ230(図11を参照されたい)が、LBP装置自体に載置され、処理の前に、各移送用貯蔵所246のスリットを通して全ての検体バイアルをスキャンする。移送用貯蔵所246はそれぞれ、従来の光学式読み取り装置を用いて読み取ることが出来るバーコード等の記号またはコードを用いて追跡される。LBP装置で使用されるバーコードリーダは、Interleaved 2 of 5、Code 128cまたはEAN-128を対象コードとすることのできる最小限のＢＣRを備えた、例えばKeyence BL-600のような、任意の市販のものでよい。バーコードリーダは、好ましくはオペレータ保護のための液密エンクロージャに封入される。読み取り後に、検体バイアル/移送用貯蔵所のIDデータは、ホスト・データベースまたはワークステーションのDMSに送信される。ホスト・データベースまたはローカル・ワークステーションはその後、LBP装置へその個々の検体に行われる特定の処理プロトコルを送信し返すことができる。
【００８４】
データ管理システム(DMS)の最も重要な機能のいくつかには、以下が含まれる:
受入の間に患者と検体とについてのデータを得て、このデータを処理パラメータを設定し且つスライドレビュアに医学データを提供することが要求される各機器により利用可能にすること；
検体およびスライドの一連の保管を維持してデータの完全性を確保すること；
データをまとめて、法的、コンプライアンス、および研究所の管理報告のために要求される書類を印刷すること；
医学報告書を作成して、保護されたデジタル電子署名を用いて保全性を確保すること；
機器の「従量」課金の支払い請求を処理すること；
各処理のための最適な処理プロトコルを格納し、検体のタイプおよび/またはユーザの要求に従って機器に供給すること；
遠隔診断および修理を容易にし、マニュアルおよびトラブルシューティングガイドとをユーザに提供すること。
図21bには、これらのタスクを成し遂げるために用いることができるリレーショナルデータベーステーブルの一例を示す。
【００８５】
DMSは、細胞学プロセスの様々な段階の間で紙を用いないデータフローを提供することができる。そして、オペレータの時間およびコストを大幅節約し、転記エラーを削減し、精度を改善し、紙記録を保存するのに必要なスペースを省く。データ収集、記憶および検索を自動化して管理することによって、各動作はより効率的になり、検体のための所要時間を大幅に減らす。検体の品質は、自動化された較正と潜在的な問題を早期に認識するクロスチェック・ルーチンとによって高められる。世界的な販売のための柔軟な外国語サポートによって、多文化的な環境にある研究所を援助する。
【００８６】
DMSは、接続された研究所の各装置およびワークステーションの動作に関する詳細な情報を提供し、オンライン・ユーザ・マニュアルおよび教材を併用することで、使用を容易にし且つトレーニングを最小にする。DMSは、提供されたソフトウェア・インタフェースを介し、ユーザ自身のLIS(または他のデータ管理システム)を用いて全ての該当する患者および検体データのやり取りを取り扱う。さらに、遠隔機器診断能力は、最大限中断のない動作を確保する。文書業務の削減、他の機器および既存のコンピュータ・ネットワークとの相互互換性の用意、および中央病院または研究所情報システムとの統合は、著しく使用者に利益をもたらす。
【００８７】
典型的な動作において、研究所は、(1)予めバーコードが付された検体バイアルと共に医療サービス提供者から申込用紙（requisition）を受け取り、(2)検体に一意的なID番号(受入番号)を割り当て、(3)申込用紙の情報に基づいて、用いられるべき処理を特定するために特定のLBP試験IDを入力する。図23は、技術者に対して表示される受入(データ入力)画面の一例を示している。この中に、バイアルのバーコード、受入番号およびLBP処理コードが入力される。検体バイアルが処理のためにLBP装置に入れられると、LBP装置は、自動的に検体バイアル上のバーコードを読み込んで、バーコード番号をDMSに送信する(106)。そして、DMSは選択された試験の処理パラメータおよび作製されるスライドの数を送り返す。LBP装置は受け取り通知(108)を送り返し、検体を処理する。そして、DMSによる指示に従って一つ以上のスライドを作る。LBP装置が検体バイアルから濾過して得られた材料を検体スライドにインプリントする直前に、LBP装置は検体試料を受け入れることになっている予めバーコードが付されたスライドからバーコードを読み込む。LBP装置は各スライドバーコード(110)およびその関連するバイアルバーコードをDMSに送り、DMSはスライドバーコード番号を有する患者のデータベースを更新し、それを正しいバイアル番号と相互参照して、先に進めるためにLBP装置に信号を送る(112)。LBP装置はその後、一つ以上のスライドの上に検体からの細胞学的試料をインプリントし、内蔵データ・ログを次の処理対象の検体のために用意する。図24には、現在DMSデータベースにリンクされているデータ項目を示しているDMSメニュー・画面の一例を示す。データ項目には、バイアル番号、スライド番号および患者データが含まれる。DMSは、スライドID番号と、関連するバイアルID番号、患者データおよび処理プロトコルとの一覧を示している印刷可能な報告を作成することができる。
【００８８】
最低でも、プロトコル変数は、検体撹拌パラメータ(撹拌速度および時間)とフィルタ選択とを含む。通常、主な撹拌速度は、500rpm〜3,000rpmまでの範囲で、50rpmごとに選択可能に変化させることができる。撹拌間隔は、選択可能に5秒〜120秒までの範囲で5秒刻みで変化させることができる。フィルタ・タイプの選択は平均孔径に基づく。すなわち、選択された試験プロトコルに依存して、例えば喀痰検体など非婦人科検体用の5ミクロン(赤いハウジング)か、または例えば婦人科検体用の8ミクロン(白いハウジング)のいずれかである。
【００８９】
LBP装置は、混合試料試験(すなわち、様々なタイプの検体の入ったバイアルを含みうる試験)を互換的に、同じタイプの検体のバッチ処理を必要とせずに処理することができる。検体処理は、DMS内に常駐してユーザが利用しやすい少なくとも100の様々な処理プロトコルを含むことができる。以下のような所定の(試験IDの)手続きコードは、オペレータの入力を単純化するために用いられうり、且つどの処理プロトコルが使われるかを特定することができる。
1 胸部嚢胞、L
2 胸部嚢胞、R
3 気管支の拭い取り（brushing）
4 気管支の洗浄
5 気管支肺胞洗浄
6 脳脊髄液
7 結腸拭い取り/洗浄
8 食道拭い取り/洗浄
9 胃拭い取り/洗浄
10 歯肉(頬)の切屑
11 婦人科のパパニコロー試験
12 腸の拭い取り/洗浄
13 乳頭分泌物、L
14 乳頭分泌物、R
15 卵巣の嚢胞、L
16 卵巣の嚢胞、R
17 心膜液
18 腹水
19 胸水
20 直腸拭い取り/洗浄
21 喀痰(誘導された)
22 喀痰(自発的な)
23 尿(カテーテル採取)
24 尿(排尿)
【００９０】
各検体は交差汚染が起こらないように新しいフィルタで処理される。本態様において、2つ以上の異なるフィルタ・タイプが試験選択の汎用性のために指定できる。検体調製の各タイプの処理パラメータを、遠隔で、かつ前もって決定することができ、且つ検体バイアルのバーコードをキー識別子として利用した双方向通信リンクを用いて処理装置に伝えられる。LBP装置は、ユーザがDMSに加えることができる研究所製の方法プロトコルと同様に、デフォルト(DMSに予めロードされた)方法プロトコルを利用することができる。
【００９１】
入れすぎバイアルセンサ(図示せず)を、バーコードリーダ230に、またはそのすぐ下流に配置することができ、各半透明のバイアル内に過剰な量の液体が入っているかどうかを検出することができる。入れすぎたバイアルを開けて処理すると、生物学的液体の危険な流出または放出をもたらすことがある。従って、もし入れすぎたバイアルが検出された場合、DMSにはその旨が通知され、そのバイアルのための全てのLBP処理プロトコルは取り消され、入れすぎたバイアルを開かないまま処理経路を通して前進させることができる。あるいは、入れすぎの状態は、バイアルがバイアルローディング機構300により載せられるコンベアホルダ246で検出することができる。入れすぎたバイアルがそこで検出された場合、DMSにはその旨が通知され、ローディング機構は直ちに入れすぎたバイアルをそのトレイ330に戻すように命令される。
【００９２】
同様の方法を用いて、各バイアルがコンベアに載せられる際に検出されたその他の異常を取り扱うことができる。例えば、センサ(図示せず)は、バイアル上の読み取れないバーコードを検知する、またはバイアルがホルダ246内に不適切に配置されている場合を検出するのに用いることができる。そのような任意の状態が検出されると、DMSにその旨が通知され、ローディング機構は直ちに入れすぎたバイアルをそのトレイ330に戻すように命令される。
【００９３】
図22は、DMSを動作させるために用いることができる、汎用コンピュータシステムまたはワークステーション270の構成要素を示しているブロック図である。コンピュータシステム270は、概して中央演算処理装置(CPU)272およびシステム・メモリ274を備える。システム・メモリ274は、概してオペレーティング・システム276、BIOSドライバ278およびアプリケーションプログラム271(例えばDMS)を収めている。加えて、コンピュータシステム270は入力装置273(例えばマウス、キーボード、マイク、ジョイスティック、光学式またはバーコード式読み取り装置など)と、出力装置(例えばプリンタ275P)と、ディスプレイモニタ275Mとを備えることができる。
【００９４】
コンピュータシステムまたはワークステーションは、電子ネットワーク280(例えばコンピュータ・ネットワーク)に接続させることができる。コンピュータ・ネットワーク280は、インターネットもしくはメトロポリタン・エリア・ネットワーク（MAN）のような公衆ネットワーク、企業のローカル・エリア・ネットワーク(LAN)もしくはワイド・エリア・ネットワーク(WAN)のような私設ネットワーク、または仮想私設ネットワークでよい。この点で、コンピュータシステム270はイーサネット、USBまたはFirewireのような通信インタフェース277を含むことができ、電子ネットワーク280と通信するために使用されうる。リモート・ホスト・データベース、自動化分析器を備えるその他の種類のワークステーション、および、病院、研究所またはその他の医療施設のコンピュータまたはデータベース（例えばLIS）といった、その他のコンピュータシステム279もまた、電子ネットワーク280にリンクさせることができる。他のタイプの検体処理機器(例えば自動化されたスライド染色装置やカバースリッパ)279aと同様に、他のLBP装置はお互いに、およびネットワークを介してDMSに、接続することができる。
【００９５】
当業者であれば、上記のシステムが電子ネットワークに接続している汎用コンピュータシステムの典型的構成要素を備えるということを、認識すると考えられる。多くの他の類似した構成を、LBP装置およびその処理を制御するために用いることができる。さらに、本明細書において開示されるコンピュータシステムおよびネットワークは、本発明を実施するために必要なコンピュータデータおよび電子信号を提供できる上に、本明細書中で論じられた方法、システム、およびソフトウェアを実施するために当業者によってプログラムまたは構成され得ることが、認識されるべきである。
【００９６】
加えて、当業者であれば、本明細書中でさらに説明される発明を実施した「コンピュータ」が、本明細書中で論じられた一つ以上の機能を提供するために使用できるインターネット機器やプログラム可能論理制御装置(PLC)等の装置を含まないようなコンピュータそれ自体ではない構成要素を含み得ることを認識すると考えられる。さらに、「電子」ネットワークは、一般的に本発明の処理現場に接続する通信ネットワークに言及するために用いられるが、当業者であれば、そのようなネットワークが光学的またはその他の等価な技術を用いて実現され得ることを認識すると考えられる。当業者であれば、本発明の機能を実現するためにその他の構成およびデータ構造を提供できることを認識すると考えられる。全てのこの種の構成およびデータ構造は、本発明の範囲内にあると見なされる。このような文脈において、本発明がネットワークを介して電子データを送信するための周知のセキュリティまたは情報処理手段を利用できることも理解されるようになる。したがって、必要に応じ、暗号化、認証、確認、圧縮およびその他公衆および私設のネットワーク両方を横切って電子データを送信するためのセキュリティおよび情報処理手段が、当業者によく知られている技術を用いて提供される。
【００９７】
キャップ取り外しステーション
本発明のバイアルベースのLBP装置およびシステムの利点のうちの1つとは、潜在的バイオハザードを含みうる検体に、オペレータが曝露されるのを最小限にできるということである。図26から図31を参照すると、LBP装置はキャップ取り外し装置400を有し、これらは、まず自動的にバイアル内の撹拌器40をカバー30から分離し、その後カバーを取り外して廃棄するが、これらは全てオペレータの介入なしで行われる。図26を参照すると、カバー30が取り外された後の、バイアルリブ26の上に載った撹拌器が示されている。
【００９８】
移送用貯蔵所246に入ってキャップ取り外しステーションに到着した、閉じた検体バイアル10は、検体バイアルのカバー30上に下りてきたキャップ取り外しヘッド402と接触する。図27および図28を参照されたい。キャップ取り外しヘッド402は、ヘッド402が下がるにつれてカバー30上で次第に堅く締まるように間隔を置かれかつ大きさを設定された、のみ状の内側縁部406を有するテーパー付きの把持腔を形成する4本のテーパー付き脚404を有する。カバーが脚によってきつく係合されるとすぐに、中央スピンドルまたはプランジャ408は降ろされてカバー30の中央と接触し、撹拌器40が上記のようにカバー30から分離してバイアルの中でリブ26の上に落下するように、下向きの力をカバーに加える。その後、プランジャは引っ込められ、キャップ取り外しヘッド402は反時計回りに回され(図28)、カバー30をゆるめて容器20から取り除く。その後で、取り外されたカバーを掴み具内に有するキャップ取り外しヘッドは、図29と図11の破線410に示される位置まで横方向に移動し、プランジャ408は今度はカバー30を押し出すために再び降ろされ、カバー30は、キャップ取り外しヘッドの下の廃棄物シュートまたはごみ箱(図示せず)内に落ちる。あるいは、可動廃棄物シュートをキャップ取り外しヘッドの下におき、キャップ取り外しヘッドの横方向の移動が必要なくなるように、押し出されたカバーを捕えることもできる。カバーは、交差汚染の可能性を排除するために、再利用されてはならない。
【００９９】
プランジャ408は、キャップ取り外しヘッドの頂部のL形ブラケット415に搭載されている空気圧シリンダ412によって駆動され、最大約30ポンドまでの力をカバーに加えることができる。シリンダ412が停止するとき、コイルスプリング413はその引っ込み位置までプランジャを戻す。ヘッド402は、把持脚を介して、最大約10ポンド・フィートまでのキャップ取り外しトルクを加えることができるが、これはカバーをゆるめるのに十分である。把持脚は、カバーとの正確な位置合わせやカバー形状に小さな違いによって把持に失敗しないために、自動的に力が加わるタイプとすることができる。
【０１００】
キャップ取り外し機構は、処理経路から側方にレール418上を摺動するブロック416で支えられる取り付けフレーム414を有している。Y軸ステッパモータ420および送りねじ422は、横方向の運動をもたらす。キャップ取り外しヘッド402は、回転可能にベアリングブロック424に取り付けられる。ベアリングブロック424は、取り付けフレーム414上でに垂直に摺動可能であるC形フレーム426に固定される。C形フレーム426の、および従ってキャップ取り外しヘッド402の垂直な運動は、Z軸ステッパモータ428と送りねじ430とによりもたらされる。カバー30がゆるめられるのに従う上方移動を受け入れるため、送りねじ430は垂直方向に応動的であってよい。しかし、ステッパモータ428が、キャップ取り外し手順の間、ゆるめられたカバーとほぼ同じ速度(かそれより速くはない)でヘッド402が上昇するように動かされることが好ましい。キャップ取り外しヘッド402は、歯車減速ユニット433、タイミングベルト434、およびタイミングプーリ436、438を介してキャップ取り外し用モータ432によって回転可能に駆動される。
【０１０１】
上記キャップ取り外しヘッドは、容器とカバーとの間に従来の「押し回し」差込ピン型の継手を有するバイアルとも連動しうる。プランジャ408の下向きの力は継手の内部のアンチ・ターンロックを解放するのに十分であり、これにより把持部がカバーを回転させ取り外せる。例えばスナップオン・カバー等の、取り外しのために回転を必要としないカバーを有するバイアルには、関係するカバーの結合のタイプに合わせて、異なって設計されたキャップ取り外しヘッドが必要でありうる。
【０１０２】
上記プランジャ408の代替物は、カバーされたバイアルに、カバーから撹拌器を分離するのに必要な外力を加えるためのキャップ取り外しステーションで、またはその上流で使用することができる。例えば、カム、レバーアームまたは他の可動機械要素は、カバーの上に接触して押し下げることができる。あるいは、急激な上向きの外力をバイアルに加えて、連結部35と47の間の摩擦保持力を上回る加速力を与えてもよく、これにより効果的にカバーとの係合から撹拌器が引き抜かれる。これは、例えば、閉じたバイアルを、続く処理段階の間バイアルを保持する移送用貯蔵所246内に機械的におよび/または空気圧的に突き入れることによって、または撹拌器を外すのに十分な距離だけバイアルをシュートから運搬容器内へ落下させることによって、例えば閉じたバイアルを急速に下方に移動させてある程度硬い面に容器20の底を打ちつけることにより達成される。急激な上向きの外力をバイアルに与える別の方法は、打撃部材を用いて容器20の底を打つことである。これは、例えば容器20を受け台に載せておき、瞬間的に打撃物を容器の底に突きつけることにより達成され、例えばバイアル運搬容器246にある底の開口部を通した空気圧的なおよび/または機械的な手段による。これらおよびこれらの動作を成し遂げるための適当な自動化された機構のその他の変形の設計は、機械技術分野における当業者の理解の範囲内にある。
【０１０３】
前処理(一次撹拌)ステーション
キャップ取り外しが完了した後、移送装置は前処理が行われるステーションへ検体容器を割り送る。前処理ステーションとは、容器内での検体分散等の前処理動作が、容器およびその検体が検体収集ステーションに移動する前に行われる場所である。前処理ステーションは、概して分散動作を行う。好ましい態様においては、分散動作は機械的な撹拌器によって行われ、それは検体容器の中で固定された速さで、固定された期間回転する。この例では、撹拌器は、検体を均質化することにより液体ベースの検体の中で、大きな粒子状物質および微視的な粒子状物質(例えば人間の細胞)を分散させるように機能する。あるいは、検体は、結晶性のまたは立体配置的形状の分子等の、細胞以下の大きさの物体を含んでもよい。その場合、前処理ステーションにおいて、例えば化学的拡散プロセスを通して機械的な撹拌の必要性なしにある種の結晶構造を溶解し、分子を液体ベースの検体全体にわたって分散させられるように、化学薬品を添加してもよい。この例では、化学的前処理ステーションは、前処理ヘッドを通してその分散剤を添加する。
【０１０４】
図示する好ましい態様において、前処理は一次撹拌ステーション500で行われ、それには特定のまたは命令された撹拌プロトコルが用いられ、必要であれば容器内の撹拌器40を用いて、特定の速さ(rpm)で特定の期間だけ検体を撹拌する。撹拌プロトコルはとりわけ上記の通り検体に依存し、どんな粘性材料も分離し、且つ検体液内にそれおよび/または他の粒子状物質を分散させることが、通常は意図される。
【０１０５】
図32から図35を参照すると、一次撹拌ステーション500は、拡大する鋼のコレットの形状の撹拌ヘッド502を有している。コレットは、6つの等間隔配置されたスリット506によって規定された6つの柔軟なフィンガ504に分割された軸503の下端に形成される。軸503は、取り付けフレーム512上で垂直に摺動可能であるC形フレーム510に固定されたベアリングブロック508内で回転可能である。C形フレーム510の、および従って撹拌ヘッド502の垂直な運動は、Z軸ステッパモータ514と送りねじ516とによりもたらされる。撹拌ヘッド502は、タイミングベルト520と、タイミングプーリ522、524とを介して撹拌用モータ518によって回転可能に駆動される。
【０１０６】
コレットフィンガ504の内面は、コレットの下端の方へ一様に内向きにテーパー付けされている。ブラケット530の頂部の空気圧シリンダ528によって垂直に移動可能である中央プランジャ526は、降下し、テーパー付けされているフィンガによって規定された狭くなっている通路にぶつかると、フィンガ504を外側に拡張させる。したがって撹拌ヘッド(コレット)502の下端の直径は、プランジャが降下すると増加する。この端は、コレットが拡張していない場合には、ゆるくかつ近接して撹拌器40の頂部の環状壁47内に嵌るような大きさである。プランジャ526が下降すると、フィンガ504はマニホルドM内で壁47の内側に向かって押しつけられるように外側に拡張し、しっかりと撹拌器に係合する。
【０１０７】
動作において、撹拌ヘッド502は、コレットがマニホルドMに入るようにまず降ろされる。図33と図34において破線で表されたモータとブラケットは、この降ろされた位置を示している。次に、プランジャ526は撹拌器に撹拌ヘッドを係止するために降下する。その後、ステッパモータ514が作動されて撹拌ヘッドおよび取付けられた撹拌器40をわずかに持ち上げる。この垂直移動は、単に撹拌器をリブ26から離し、撹拌の際、容器とぶつかり合うことを防ぐために、非常に小さいものでよい(例えば0.050インチ)。その後、DC撹拌モータ518は、検体特異的な撹拌プロトコルに従って作動される。撹拌速度は変化してもよく、通常、約500rpm〜約3,000rpmの範囲である。撹拌時間は、約5秒〜約90秒まで変化することができる。撹拌器の基部または底壁41は、撹拌器に沿って上昇しうる全ての液体を容器の壁に押しつけるためのスリンガとして作用し、容器から液体が流出するのを防止する。コレットからプランジャ526を引き抜くと、撹拌器40はコレット502から解放され、検体容器は次のステーションへ移動することができる。
【０１０８】
収縮するコレットを、拡張するコレット502の代わりに用いることもできる。その場合には、コレットフィンガは、環状壁47の外側の周りに嵌り、フィンガを取り囲む下降するスリーブによってその壁の周りを締め付けるように一緒に絞られる。
【０１０９】
フィルタ装填ステーション
フィルタ装填ステーション600において、適当なフィルタ・アセンブリF(図5を参照されたい)は、撹拌器40の頂部で開いたマニホルドMにロードされる。フィルタ・アセンブリは、自動化した機械認識のための異なるフィルタ構成であってもよい。例えば、1セットのフィルタ・アセンブリを赤色(5μm)にでき、他のセットを白(8μm)にできるが、それぞれ異なる濾過特性を有しており、カラーセンサはどのタイプのフィルタがその前にあるかを検出し、適切なフィルタをロードすることができる。フィルタ・アセンブリは、多数のフィルタ・管を有するマガジンから、プッシャによって小出しされる。
【０１１０】
図36から図40は、フィルタ装填ステーションの構造および動作を示す。図37および図40を参照すると、フィルタ分配ヘッド610は、ステッパモータ616によってスピンドル614を軸にして回転可能なタレット612の形状のフィルタマガジンを備えている。垂直ポスト611はタレットの主たる支持を提供する。タレット612は、8つの等間隔配置された穴620をその周囲近くに有する頂部支持板618を有し、各穴はスロット622にて板618の縁を貫通して空いている。スピンドル614を軸とする底部案内板624は、頂部支持板の穴およびスロットと位置合わせされた同様の配置の穴を有している。
【０１１１】
8つの鋼のフィルタ・管626は、それぞれ上部支持段部628を有しており、穴620とこれらの下方の位置合わせされた穴とで垂直に支持され、段部628が頂部板618に載っている。各フィルタ・管626は全長スロット630を有し、その底部はスロット634によって4つの弾性フィンガ632に分けられる。下端のフィンガ632の真上は内側に湾曲しており、フィルタ・アセンブリFが載る丸形の内側段部636を形成する。フィルタ・管は、段部636が、一杯に積み重ねられたフィルタ・アセンブリまで管から落ち出ないように保つような、かつスタックが下に向けて押された時にフィルタ・アセンブリへのダメージなしでフィルタ・アセンブリが通過できるように撓むような寸法である。フィンガ632は、このように弾性のある絞りを形成する。
【０１１２】
図39は、処理経路および隣接する処理ステーション、すなわち左への一次撹拌ステーション500、右への検体収集ステーション700に対するフィルタマガジン612の位置を示しており、全て誘導レール250により規定される処理経路の片側に位置している。処理経路の反対側でフィルタマガジン612の向かいには、プッシャ・アーム640を支持しかつ駆動するアセンブリがある。このアセンブリは、プッシャ・アーム640を運ぶシャトル646を動かすステッパモータ(図示せず)によって駆動されるZ軸送りねじ644を支持している、支柱642を備える。底部案内板624の向かいに配置されたフィルタ・センサ650は、フィルタ・管内の、検体容器に対して最下の(すなわち直上の)フィルタ・アセンブリFの通過(落下)をモニタリングする。センサ650はまた、フィルタ・管が空になった場合に検出する。第二センサ651は、フィルタ・タイプをモニタリングする。
【０１１３】
同じタイプのフィルタ・アセンブリが、各管内で、薄膜フィルタ側(はす縁)を下に向けて適切な方向で積み重ねられる。例えば、54個のフィルタ・アセンブリが各管に収容可能であり、従って、合計432個のフィルタ・アセンブリをマガジンに積むことができる。54個のフィルタ・アセンブリは、スロット630から突き出る包装のつまみを備えてフィルタ・管の中に挿入されるスタックの状態で事前包装しておくことができ、つまみを外側に引っ張ることで包装が解かれる。あるいは、同じタイプのフィルタ・アセンブリを振動フィーダ上に放り込むこともできる。振動フィーダは、幾何学的形状によってそれらの方向を認識することができ、適当に向きを合わせてそのフィルタ・アセンブリを管上に供給することができるものである。これらフィーダのいくつかを使うことができ、フィルタ・アセンブリの各タイプに対して1つを用いる。
【０１１４】
動作時、プッシャ・アーム640が、図38において破線で示したシャトルの外形線によって示されたホーム(トップ)ポジションにある状態で、フィルタマガジン612は、センサ650がその前にあるフィルタ・管内に特定のタイプのフィルタ・アセンブリの存在を検出するまでステッパモータ616によって回転される。シャトル646はその後、最下のフィルタ・アセンブリが管から撹拌器40内のマニホルドMの中に落ちるまで、スロット630を通して移動するプッシャ・アーム640とともに下方に移動してその管内のフィルタ・アセンブリのスタックを下方に押す。フィルタの落下が検出されたときに、そのプッシャ・アーム640と共にシャトル646はその進行を停止する。代わりの装置において、重量センサを用いてフィルタ・スタックの重量をモニタリングすることができ、かつフィルタ・アセンブリがいつスタックから落ちたか、およびフィルタ・管が空になる時を、重量変化によって検出することができる。
【０１１５】
マガジン612内の8つのフィルタ・管626を用いることにより、バイアル自動ローダのトレイに収容された全ての検体を無人で処理することが可能となる。しかし、上記のタイプの卓上モデルについて、同じタイプのフィルタを必要とする複数の検体を処理するには、処理経路上の固定位置に支持された単一のフィルタ・管で十分であろう。
【０１１６】
検体収集および細胞付着ステーション
図41を参照すると、検体収集ステーション700は、撹拌器40の上部と係合するために下降する吸引ヘッド702を有している。検体上でフィルタ・アセンブリFを通して吸引する前に、吸引ヘッドは撹拌器40をとらえてわずかに持ち上げ、今度は一次撹拌ステーションにおいてよりも遅く(典型的には5秒間隔で500rpm)、回転させ、検体液内の粒子状物質を再懸濁させる。再撹拌モータには、Maxon社製の24ボルトDC遊星歯車減速タイプのものが使用できる。その後吸引管43を通して検体液を、吸引ライン750を通して吸引を行い、容器20から粒子状物質分離チャンバ(マニホルド)46の中に吸引し、かつフィルタ・アセンブリFを通して、上記のようにフィルタの下面に一様に堆積した細胞の単層または薄い層を残す。検体液を吸引している間、撹拌器をゆっくり回転させることもまた可能である。
【０１１７】
図6は、吸入ヘッドがどのように撹拌器のマニホルドの環状壁47およびその中のフィルタ・アセンブリFと協働するかを示す。吸入ヘッドの外側部704は、壁47を包囲し、壁47の外側に対して封止するOリング760を有する。吸入ヘッドの内側部706は、フィルタ・ホルダ200の上面に対して封止する2つの同心円状Oリング762、764を有する。ポート750を通して適用される吸引により、中央開口部204周辺およびフィルタ・ホルダ200内に真空が生じ、マニホルド46の中に、かつフィルタ202を通して液体が吸引される。Oリング766は、吸引ヘッドの内側部と外側部との部分の間に配置される。
【０１１８】
図42を参照すると、検体の吸引が終了したら吸引ヘッド702が上げられる。吸引ヘッドの内側部706は、吸引ヘッドより上に取り付けられる空気圧シリンダ(図示せず)の動作によって、同時に伸ばされる。吸引ヘッド702が上がるにつれて、外側部704は撹拌器40から解放されるが、フィルタ・アセンブリFは、Oリング762と764との間の環状スペースに対する吸引ライン752を介した吸引により、内側部706に保持される。したがって吸引ヘッド702は撹拌器からフィルタ・アセンブリFを取り外し、またフィルタ上の細胞物質の所望の程度の水分制御を達成するために吸引ライン750によってフィルタを通して軽い吸引を続けることができる。
【０１１９】
吸引ヘッド702はその後、垂直軸に対して約90度回転することにより移送コンベアから横方向に離れて、図46に示される細胞移送位置「P」へと移動し、スライド提供ステーション900にあるスライドカセットから輸送された顕微鏡スライドSの上にフィルタ・アセンブリFを配置する。吸引ヘッド702の回転移動は、また、図11および図39においても見ることができる。吸引ヘッド702の内側部706は、その後下方へと動いて4〜8ポンドの範囲の押圧力でフィルタをスライドＳに押しつけ、そこに細胞の単層を移動させる。図42の想像線は、この吸引ヘッド702の位置変化と、フィルタのスライドSへの接触とを示す。吸引ヘッド702は、回転可能に取り付けられる代わりに、例えば処理経路の上といった、スライドが提供される異なる付着位置への、またそこからの直線移動を意図して取り付けられることもできよう。
【０１２０】
図43から図46を参照すると、吸引ヘッド702は再撹拌モータ718も有するブーム716に回転可能に取り付けられ、再撹拌モータはタイミングベルト720を介して吸引ヘッド702を回転させる。ブーム716はスライド722上の垂直軸721の周りで回転可能に支持されるが、これはZ軸ステッパモータ726および送りねじ728によってフレーム支持体724に沿って垂直に移動可能である。モータ726は、このように吸引ヘッド全体を垂直に動かす。ブーム716の回転運動は、歯車列(図示せず)を介して作用するステッパモータ717によってもたらされる。吸引ヘッドの内側部706の上下運動は、吸引ヘッドよりも上でL型ブラケット719に取り付けられた、空気圧シリンダとリターンスプリング(図示せず)によってもたらされ、これらはキャップ取り外しヘッド402のプランジャ408を動かすのに使われる装置412、413、415(図29を参照されたい)と実質的に同一である。
【０１２１】
フレーム支持体724は、移送経路から側方に移動可能であるようにスライド730上に取り付けられる。Y軸ステッパモータ732および送りねじ734により、この運動がもたらされる。スライドがプリントされたあと、吸引ヘッドはZ軸モーターによって上げられ、Y軸ステッパモータ732はアセンブリ全体を図43に示される破線位置「X」へと進める。次に、吸引ヘッドはその元の向き、すなわち移送経路を横切る(図46の位置「S」)向きへと回転して戻る。Y軸ステッパモータ732は、その後アセンブリ全体をその元の位置(図43の実線)に向けて引き戻す。吸引ヘッド702が移動するにつれて(図43に示すように右へ)、保持されたままのフィルタ・アセンブリFは、上部開口使用済みフィルタ(廃棄物)管738の縁736により吸引ヘッドからかき落とされる(図11および図39も参照されたい)。これにより吸引ヘッド702は新しいフィルタ・アセンブリを自由に係合できる状態とされる。
【０１２２】
吸引ヘッド702と連通する真空源は、検体液を吸引し、フィルタ・アセンブリFを通して汲み出すために、吸引ライン750を介してわずかに吸引する(例えば3インチHg〜10インチHg(調圧弁により調節可能))。フィルタ・アセンブリを吸引ヘッド702に保持するために吸引ライン752を介して引かれる、別に調節された真空はより高く、20インチHg程度である。
【０１２３】
顕微鏡スライド上での高品質の標本の形成は、スライドに接触するであろうフィルタの表面上に特定の濃度(すなわち、単位面積当たりの細胞の数)の細胞の単層を付着させることに決定的に依存する。それは、さらには、吸引率および/または吸引される流量に決定的に依存する。フィルタ表面上の細胞の濃度は検体液内に浮遊する固体によって塞がれるフィルタ孔の数の関数であるため、最大限開かれたフィルタの状態からの流れの減少の割合は、そのフィルタ上の閉塞または堆積量と相互に関連がある。生物学的検体の性質から、固体粒子の濃度は処理工程における重要な変数であり、考慮に入れなければならない。また、他の処理動作のためにリアルタイムで濾過された物質の全体積を特定することは重要である。
【０１２４】
検体収集ステーションは、従って流量および/または吸引された体積をモニタリングすることによって液体を汲み出す真空の継続時間を制御するための堆積制御システムをさらに備える。モニタリングされた流量または吸引された体積は、真空の遮断および/または吸引ヘッドの後退を指示するのに使用できる。そして、それは薄膜フィルタ表面に収集された細胞の指定の濃度と相互に関連がある。指定された濃度が、指定された体積の液体が吸引される前に達成されなければ、システムはやはり後退の信号を発することができる。
【０１２５】
異なるタイプの堆積制御システムまたはモジュールが、これらの目的のために使用できる。図47は概略的にそのようなシステムを示しており、流体カラムに沿って配置されたデジタル・レベル検出器の形状の計測器を有する。この、「気泡流」システムは、カラムの全長に沿って配置された複数のLED発光体および対応する数の光検出器(例えばオムロン・センサ、EE-SPX613 GaAs赤外LED)の形の検出器を使用できる。他のいかなるタイプのセンサも利用可能である。あるいは、上記オムロン・センサ等のLED検出器は、それらがガラス管のちょうど縁に配置されれば、対応する発光体なしで使用できる。管内の液体のメニスカス端は、管を通り抜ける光を回折させるので、検出器は上昇するメニスカス端が検出器に達したときの遷移した光のパターンを検出できる。
【０１２６】
流体カラムは、垂直に延びる透明な管またはシリンダ770、例えば直径9mm、厚さ1mmのパイレックスガラスからなる物の中で形成される。吸引された検体液は、薄膜フィルタを通して検体容器から汲み出され、シリンダの頂部に接続された真空源772によって、吸引ライン750および三方弁778を経由してガラスシリンダ770の中に引き込まれる。センサ774は、シリンダ770の全長に沿って等間隔で、好ましくは1.5mlの容量の間隔で配置され、制御装置またはマイクロプロセッサー776と接続される。
【０１２７】
動作時、通常の状態では、管770内に液体がなければセンサ・リレー線は「低(low)」である。真空がフィルタを通して管内に液体を汲み出し始め、制御装置は汲み出しシーケンスの開始を記録する。液体が第1センサに達すると、第1センサ・リレー線が「高(High)」になる。制御装置は、液体が第1センサに達するのに要した時間を記録し、フィルタのほぼ自由流れの状態、およびその試験における液体の相対粘度を示す。さらに1.5mlの液体が管内に引き込まれると、第2センサリレー線が「高」となる。最初の1.5mlの液体に対する時間間隔(第1と第2のセンサの間)が制御装置により記録され、これが参照用時間基準となる。更なる1.5mlの液体がこのシステム内に汲み出される(そして続くセンサにより検出される)毎に、その増加に対する時間基準が計算される。増えていく時間基準が、最初の(参照用)時間基準に対して実験的に得られた割合(例えば120%)に達したとき、制御装置は細胞の収集が完了したことを表示し、停止信号が送られ、好ましくは検体容器内のマニホルドから吸引ヘッド702を後退させる。上記の実験的に得られた数値は、プロトコルの変数であって、検体試料の細胞充実性を直接制御する。
【０１２８】
フィルタの自由流れ状態の最良近似は、液体が第1センサ774に達するのに要する時間が実際的な最小値に保たれている場合に得られる。これは、図47aに概略的に図示されているように、第1センサを吸引ヘッドそのものに組み込むことによって達成される。この態様においては、吸引ヘッドの内側部706は、発光体774aおよび反対側のセンサ774bを有する。そして、それはフィルタ・アセンブリFに非常に近い流体カラムの前端を検出する。タイミングベルト720(図示せず)とかみ合う歯775を有する外側部704は、撹拌器(図示せず)を回転させて、吸引の前に検体を撹拌するために、内側部706(挿入されたベアリング773に注意されたい)の周りに回転可能である。
【０１２９】
検体汲み出し動作の間、制御装置は累積のまたは全吸引体積を記録する。累積体積が、参照用の流れからの所定の流量減少に達する前に所定のレベルに達すると、制御装置はやはり停止信号と、目標流量減少の結果としてではなく最大液体汲み出し限界に達したことにより停止信号が発せられたことを示すフラグとを発すことができる。そのフラグ条件下で形成されたスライドは、低細胞状態を形成すると考えられる。制御装置は、スライドをインプリントし、低細胞状態が存在すると考えられることをDMSに知らせることができる。したがって、そのフラグ条件が存在する場合、制御装置はシリンダ770の液体を取り除いて、第2の汲み出しを始めるために信号を出す。各試料が適用されたあと、シリンダは全ての液体をパージする。
【０１３０】
図48を参照すると、堆積制御システムは、汲み出しサイクルが完了したときに、制御装置776により発せられた停止信号により大気中に真空供給ラインを解放するための空気抜き弁を空け、かつシリンダ770内に残る液体を廃棄物容器の中へと分流させるような空気抜き弁を有してもよい。シリンダ770は、負圧下でも維持できる。その後、システムは次のサイクルについての準備ができる。具体的には、システムは1つのポート780を大気に開放した二方電磁弁V-3を吸引ラインに有することができる。シリンダ770の底は、2つの電磁弁V-2、V-4を有する弁マニホルド782に接続している。電磁弁は、真空系における使用に合わせて設計されたLee LFシリーズ、すなわち二方弁LFVA 2450110H(ビトンシール、24ボルト)、および三方弁LFRX 0500300B(ビトンシール、24ボルト)でよい。二方弁V-4は、検体液を気泡流シリンダ770に、または真空バイパス784に運ぶことができる。二方弁V-2は、フィルタ脱水負圧源を制御することができる。図49は、弁の論理図を示す。
【０１３１】
堆積制御システムは、デジタル・センサ774の代わりにアナログ・レベル・インジケーターを使用することができる。アナログ・レベル・インジケーターは、吸引された液体のキャパシタンスを検出する。シリンダ770内の液体の体積および充填速度を検出する方法においてのみ違いがある。2つの間隔を置いて配置された電極が使用され、1つはシリンダ770の外側の周りに、もう一方は、誘電体により吸引された液体と隔てられてシリンダの中心に沿って配置される。高周波(例えば10kHz)低電圧電流を、電極間に印加する。このシステムのキャパシタンスはブリッジ回路で測定され、回路のキャパシタンスのアナログ表示を与える。液体がカラムを満たすにつれて、回路のキャパシタンスは増加する。直接キャパシタンスの差の10倍が、このシステムによって容易に得られる。キャパシタンスはリアルタイムで示され、サンプリング・システムの制御を提供するのに十分な頻度で試料することができる。この装置は、最初の2つの様に、リアルタイムで流量と全液体体積とを測定するために、コンピュータまたはマイクロプロセッサーと、気泡流技術とを用いる。これらの装置に対する所定の体積増分は約0.1ml〜5.0mlの範囲でよく、好ましくは1.0ml〜2.0mlの範囲である。
【０１３２】
別のシステムでは、管を通しての液体の移動を測るために超音波インジケーターを使用することができる。超音波システムは、移動液体を通しての超音波の伝搬を利用する。この点に関して、第3のシステムは、液体汲み出し管(吸引ライン750)の端から端にかけて固定され、フィルタ・アセンブリFの遠方の端に作用する超音波発生器と検出器とを使用する。このシステムは、管内の液体の流れのデジタル表示を提供し、管を通して吸引された全体積は流れの間隔計算により計算される。それは、流速を測定するために超音波発生源から検出器までの位相シフトを測定する。
【０１３３】
吸引された液体の体積測定および検体汲み出しの継続時間制御のための別の方法は、検体バイアルの重量の変化を検出することである。これは、吸引されつつある検体を入れたバイアルの重量または質量を高精度に測定する検出器を用いることで達成される。バイアルの重量または質量は、バイアルの重量または質量の変化率が正確に測定できる程度の高い頻度で繰り返し測定される。検体の吸引は、重量または質量の変化率が最初の率から所定の量または割合で減少したときに完了する。重量センサは、例えば、それぞれのコンベアの貯蔵所246の中のローディングセルでもよく、または検体収集ヘッドの所のコンベアの下にあり、上昇して上方の容器と係合する単一のローディングセルでもよい。いずれにせよ、ローディングセルが容器と残留する検体との合わせた重量だけを計量することができるために、検体収集ヘッドは容器から荷重を除くよう吸引の間わずかに持ち上げることができる。
【０１３４】
検体の収集は好ましくは吸引により(真空を用いて)達成されるが、それはまた、容器の頂部を封止し、正の空気圧によって管43およびフィルタ・アセンブリを通して検体液を上昇させる適当なヘッドを用いて、容器20を加圧することにより達成することもできる。上記の液体体積制御の仕組みおよび構造はまた、加圧検体収集システムと連動しても機能する。
【０１３５】
細胞の濃度は、流れ制御カットオフを決めることにより、低〜高の範囲内で選択することができる。標準的な低い細胞充実性のためには、カットオフは上述の120%基準の80%であることができ、高い細胞充実性のためには、基準の60%に設定でき、5%刻みで選択できる。検体毎のスライドの数は、1から3までの範囲内であってよい。いくつかの典型的なデフォルトのプロトコルは、次の通りである。
婦人科：1,000rpmの撹拌、30秒間隔、8マイクロメートル・フィルタ、60%-高細胞充実性、1つのスライド。
尿：1,000rpmの撹拌、20秒間隔、5マイクロメートル・フィルタ、70%-中細胞充実性、1つのスライド。
肺喀痰：3,000rpmの撹拌、120秒間隔、5マイクロメートル・フィルタ、80%-高細胞充実性、2つのスライド。
【０１３６】
再キャップ・ステーション
検体処理サイクルの完了後、検体容器は容器内部にまだ撹拌器のある状態で再封止される。新しいキャップをするために、好ましくは薄い、ポリプロピレン・コートのアルミホイルを使用するのが好ましく、これはロール形式で市販されている。その箔は、検体容器の開口端に差し渡して引き出され、3ポンドの封止力で約3秒間、約365°Fの封止温度をかけて容器に熱的に接着される。もちろん、それがバイアル材料と適合性が有り、安全で信頼性が高い封止を形成する限りにおいて、どんなタイプの再キャップ材料も使用できる。例えば、熱硬化性樹脂接着剤で裏打ちされた箔が使用でき、封止を行うために熱を必要としない粘着剤裏打ち箔が使用でき、またはプラスチック封止材料を超音波を使って容器に接着してもよい。無人運転を一層充実させるために、封止材料の新しいロールを再キャップ機構内に通すための自動通し装置を備えてもよい。剥離タブを有するロール装着の予め形抜きされたキャップが再キャップ機構に供給される場合は、ロールからのキャップ切断は省くことができる。
【０１３７】
図50および図52を参照すると、再キャップ機構800は、装置ベースプレートに固着する側方支持板802を備えている。側方支持板は、スロット814、816および二つの側板818(820)を有する上板812を有するメインフレーム810を有する。ドライバ・キャプスタン822は、側板818、820において軸支される。箔前進モータ824は、ブラケット826に取り付けられ、キャプスタンを駆動する。加圧ローラ828は、メインフレーム810に回転可能に取り付けられ、ばね830の作用を受けてキャプスタンと弾性的に係合する。キャプスタン822および加圧ローラ828は、互いの間で、そこを通して箔が流れ、確実に供給するために箔をとらえる弾性の表面を有するスロートを規定する。ハンドル832によって、スロートを手動で開けることができ、これによりまずスロット814を通した後、箔の端をスロート内に供給することができる。スピンドル804は、側方支持板802に有され、箔の交換式ロールを支持する。
【０１３８】
図51は、スロートを通した箔の経路834を示す。Ｌ字型カッター836は、メインフレーム810の後ろにその肘部で回転する。単動式空気圧カッターアクチュエータ・シリンダ838の一端は、ブラケット840に取り付けられ、シリンダの他端はカッター836の上脚842に連結される。カッターの下脚は、スロートの下流の箔経路より上に通常載置される刃844を有し、上脚842と支持板802との間に連結されたばね845によりその位置に保持される。
【０１３９】
後部ポスト850は、メインフレーム810に向かって前向きに伸びるアーム852を回転可能に支持する。アーム852は、加熱されたプラテン854と、（スロートの方へ伸びかつプラテン854がその間を通過できるように間隔を置いて配置された2つの枝を有する）箔誘導フォーク856とを有する。アーム852は、ばね858によって、図51に示される静止位置に、持ち上げられる。再キャップ動作の間、単動式空気圧シリンダ860は、プラテン854および誘導フォーク856を降ろすために、アーム852を引き下げる。移送用貯蔵所(図示せず)内の容器20の位置は、プラテン854の下方であることに注意されたい。
【０１４０】
動作において、箔前進モータは、キャプスタン822を回転させ、切断刃844を通過して、フォーク856内に入り、そして図51の破線により示される位置へと一定長さの箔を供給する。フォトセル862は、箔の先端を検出して、モータに停止の信号を送る。その後、シリンダ838は箔を切るように作動し、シリンダ860はアーム852を封止位置の方へ引き下げるよう作動する。切断長さの箔は、プラテン854と容器20との間に挟まれ、容器が密閉される。約3秒後に、シリンダ860は動作を停止し、アーム852は上昇して、その静止位置に戻る。封止する前にプラテンの位置で箔の切断長さを保つのを助けるために、真空アシスト(図示せず)を任意で用いることができる。
【０１４１】
再キャップ機構により張り付けられる箔キャップは、ほぼ正方形である。箔キャップの角は、バイアルから突き出て、トレイ330に戻される他の再キャップされたバイアルと衝突することがある。したがって、好ましくは、容器の側面に沿って各箔キャップの縁と角とを折り曲げるように作用する箔折り曲げリング870(図51の想像線で示される)が備えられる。シリンダ860の作動が同時に、箔キャップを一つの容器に張りつけるように働き、かつ先行する(下流の)容器の箔キャップの縁および角とを折り曲げるよう働くように、箔折り曲げリング870は好ましくは、再キャップ機構のすぐ下流の移送位置、すなわち図51の位置「FF」にあるバイアルに作用するように取り付けられ、かつ、再キャップ機構そのもの(例えばメインフレーム810)に取り付けられうる。あるいは、箔折り曲げリングまたは等価な箔折り曲げ装置は、再キャップ機構とは独立に作用するように再キャップ機構のさらに下流に取り付けてもよい。
【０１４２】
箔折り曲げリング870は、容器20のねじ部の外側の直径より僅かに大きい内径を有する金属リングである。容器の上端の上のリング870を下ろすように駆動した場合に、下方に移動するアーム(図示せず)に、リング870を取り付ける。リングが容器を取り囲むにつれて、容器の側面に対して箔キャップの張り出し部分872が折り曲げられる。リングが箔を折り曲げた後に上昇するとき、板ばね(図示せず)に取り付けられかつリング870中央にあるピン(図示せず)によって、容器はその移送用貯蔵所内の所定位置に保たれる。リングを保持するアームによって、板ばねは有されるので、アームおよびリングが完全に引っ込むまで、ピンは箔キャップの中央を弾性的に下方に押しつける。
【０１４３】
処理済み容器に張り付けられた箔シールは、更なる液体検体試料を得るために注射器またはピペットによって容易に穴をあけられる。しかし、封止は非常に耐久性があり、荒い取扱いに耐えて、低圧環境条件、例えば40,000フィートの高さを飛行する航空機内においても漏出を防止する。さらに、箔シールの外観により、未処理のバイアルのカバーとの区別が容易となり、熟練度の低いオペレータによる取扱いも事実上絶対安全にすることができる。不注意に箔シールに穴をあける可能性を避けるために、再封止された容器を、識別可能な色の未使用のねじ留め式カバーでおおうことができる。
【０１４４】
スライド・ハンドリングおよび提供
LBP装置は30枚用および40枚用のスライドプラスチックマガジン(カセット)を使用することができるが、これは標準的な25mm×75mm×1mmすなわち1×3×0.040インチのスライドを受け入れられる。メートル法およびインチ・ベースのスライドを、互換的に使用できる。図52から図55は、LBP装置における使用に適した40枚用スライドカセットCを示す。スライドカセットはいくつかの点で米国特許第5,690,892号(参照として本明細書に組み入れられる)において開示されるものと類似しているが、他の装置、例えば自動化された染色装置、自動化された画像解析器、および病理学ワークステーションにおける使用にも特別に適合させられており、結果として、スライドを、アンロードする必要も、それらの装置において使用するために異なるマガジンにリロードする必要もない。カセット上の機械読み取り可能な表示(例えばバーコードまたは埋め込みマイクロチップ)は、任意のカセットおよびそのカセット内の任意のスライドの位置と状態が研究所システムにより追跡可能であるように、DMSによってそのカセット内のスライド上のバーコードにリンクできる、カセットの情報を提供する。カセットは、コンパクトな収納および簡単な取り出しのために積み重ね可能である。
【０１４５】
具体的には、スライドカセットはプラスチックで成形され、前方開口部902、後壁904、上壁906、底壁908および側壁910を備えた一般に矩形の形状を有する。上壁906には、バーコード化された情報909が記載されている。誘導フランジ912は、各側壁から側方外側に伸びる。後壁904には、スライド・シャトルが一度に一枚のスライドを抜き取り、戻るために通過できる(下記を参照されたい)矩形の中央開口部914がある。中央開口部のまわりで内側に突出している隆起部916は、スライドがカセットに挿入されるときに、そこにスライドが当接するつめとして作用する。カセットのための好適な材料は、ABSプラスチックであり、代わりの選択範囲には、ポリウレタン、熱可塑性ポリエステルおよびポリプロピレンが含まれる。前方開口面は、積み重ね可能であるように別の同種のカセットの後部と接続するような大きさに作られる。
【０１４６】
スライドは、カセットの各サイドにおいて棚918で支えられる。図示の態様においては、41対の左右の棚があり、各対(最上部の対を除く)は棚の間の空間に架けられる一枚のスライドを支持する。図53の詳細図を参照すると、各棚(最上部および底部の棚を除く)は、スライドが載る隆起した上棚920と、その直下の上棚にはさみつけ、それにより摩擦で押さえつける力を加えるための下側ビームスプリング922とを有する。この仕組みは、カセットが下向きに保持されたときでも、スライドがカセットから落ち出ないように保ち、さらには、妨害となったり、スライドに固定された検体を引っ掻いたり、それにぶつかったりしないで、各スライドをスライド提供装置によってカセットから出したり、そこに戻したりすることを可能とする。各棚918はまた、スライドをカセットに挿入する間誘導する引き込み傾斜924を有する。各棚918(スプリング922を含む)は、好ましくはカセットと一体成形され、後壁904および側壁910の両方に接続する。しかし、代わりに、分離して製造されたスプリング(プラスチックまたは金属)を棚の間に挿入してもよい。
【０１４７】
各側壁には、染色槽から移動された後、液体をカセットから排出させられる複数の排出ポート926が設けられている。両側の最後の(最上部および底部)排出ポート923はまた、カセットを一つの漕から別のものへと移動するための染色装置のハンガー装置と協働する。染色動作の間、カセットは一般にその側を向き、上側の最後の2つの排出ポートから吊される。全てプラスチックの構成であるため、カセットは酸性の漕および全てのタイプの染色漕成分に適合する。
【０１４８】
図54を参照すると、後壁904は、2つの一体成形されたギア・ラック928を形成する開口部927を2列有するが、これらは、すべてのスライドにスライド・シャトルがアクセスできるようにカセットを長手方向に移動するためのピニオン・ギア936(下記を参照されたい)とかみ合うよう適合化されている。単一のラックおよび一つのピニオンと比べて、2つの間隔を置かれて平行配置されたラックおよび2つのピニオン・ギアは、カセットの滑らかな動きおよび正確な位置決め性を高める。同様に後壁と一体化されているのは、後壁を貫いて延び、各スライドの光学的検出を可能とするためにスライドの位置に一致する、一列の40個のカセット位置検出スロット929である。さらに、後壁904はカセットがギア・ラック928によって駆動されるときにカセットの位置の正確な検知を可能とする一列の40個の盲凹部925(これらは後壁を完全に貫いて延びてはいない)を有する。
【０１４９】
成形されたカセットは好ましくは清浄度を得るために、スライドが差し込まれた状態で、封止されたプラスチックにより包装されて供給される。したがってこれは輸送に便利で、かなり低コストであり、使い捨て可能な上に、再利用可能である。それは高い収納容量を有し、他のものと積み重ね可能であり、したがって、検体試料の高密度な収納を提供する。
【０１５０】
スライドが収納されるスライドカセットは、フィルタ装填ステーション600および検体収集ステーション700の後ろに位置する高められたインフィード軌道930(図11を参照されたい)により、手動でLBP装置内に挿入される。装置内にカセットを入れるために掛け金をかけることは必要とされない。任意の時点で、しかし単一の方向付けにおいてのみ、最高10個までの未処理カセットをLBP装置に挿入することができる。カセットの頂部に印を付けることができ、それらが後向きまたは逆さまに入れられた場合には受け入れられない。カセットは、図11に示すようにそれらの前方開口部を右に向け、先頭のカセットが垂直レール932の間にある状態で挿入される。
【０１５１】
新しいスライドが検体をプリントするためにカセットから引き抜かれる度に、先頭のカセットは漸次下方移動して行く。これは、カセットC(図54を参照されたい)背面のラック928にかみ合うピニオン・ギア936を駆動するステッパモータ(図示せず)により達成される。そのカセットの全てのスライドが処理されると、カセットはアウトフィード軌道940までずっと下がり、ステッパモータ/送りねじプッシャ938はカセットを右方向へアウトフィード軌道940内へと移動させてから後退する。その後、インフィード軌道930にある次のカセットがモータ/送りねじプッシャ(図示せず)によって前方位置の垂直レール932の間に進められるが、ここでカセットは、ピニオン・ギア936によってかみ合わされ、第一の(最も下の)スライドが抜き出される位置になるまで下方に移動される。フィード軌道のそれぞれはホームセンサ(これはオムロンの内蔵式シャッタータイプでよい)およびカセット・フルセンサ(Keyence のファイバセンサでよい)を有してもよい。
【０１５２】
図11、図56および図57は、スライド・シャトル送り込み装置960(例えばAM Part No.5000-1)を利用する、一度に一枚のスライドをX軸に沿ってカセットから抜き出し、Y軸ハンドラ(押しつけ(プリント)位置にスライドを移動させる)の上に載置するためのスライド提供システムを示す。上述した米国特許第5,690,892号は、病理学ワークステーション(顕微鏡)において使用する、同様のスライドカセットおよびシャトル装置を開示する。Y軸ハンドラ962は、従動部966、967に固定されたスライド・プラテン964を有する。ハンドラはステッパモータ970および送りねじ972によって駆動され、レール968に沿って誘導される。図56に示すように、スライドは、固定段部974(ばね976に接して)および反時計回りにばねで偏向された回転式アーム978のもとでプラテンに保持される。
【０１５３】
ハンドラ962が左へ移動すると、アーム978は調節可能止め具980を離れてスライド上に回転する。全Y軸摺動移動(図57の「T」で示す)により、スライドの中心はプリント位置「P」(図56のスライドの破線位置およびハンドラに注意されたい)に運ばれる。プリント位置への途中で、スライド上のバーコード番号は、バーコードリーダ982により取得されて、ホスト・データベースに送信される。プリント位置に達したら、吸引ヘッド702(軸721の周りの弧「A」に沿って回転してきた)は上記のようにフィルタ・アセンブリFを下ろしてスライドに接触させ、スライド上に検体を付着(プリント)する。フィルタ上の真空は、試料の水分過剰および意図しない滴下を防ぐために、プリントサイクルの間中、維持される。
【０１５４】
プリント後に、スライドは右へ戻っていき、固定液供給ヘッド984の下で休止する。ここで、12マイクロリットル/パルスを(最大で2パルス/秒)与える、ソレノイド式駆動ポンプ(図示せず)(例えばLee LPL X050AA、24V、20マイクロリットル/パルス)により、固定液が検体に付与される。全容積は、ソレノイドのサイクル数で決まる。供給される全固定液容積は、20マイクロリットル刻みでプログラム可能である。それは、0.030インチのオリフィスを備えた供給用サファイア・ジェットノズルへの屈曲性接続を有してもよい。液体を、リザーバからポンプまで重力により供給してもよい。リザーバは、タンクでよく、オペレーティング・システムに接続された「液不足」センサを有してもよい。処理プロトコルにより決められる代わりの固定液を供給するために、複数の固定液供給装置を用いてもよい。
【０１５５】
検体が固定されたあと、完成したスライドは右の方へずっと移動し、スライド・シャトル装置によりカセットの元の位置に移される。カセットが完全に処理されると、上述のようにカセット全体がアウトフィード軌道940へと排出される。
【０１５６】
研究所システム全体
本発明のLBP装置においては、検体を装置にかける前に前処理することは必要でなく、スライド調製工程の全ての段階を自動化することができる。さらに、本装置においては、オペレータはどの検体容器を開ける必要もないが、これはオペレータの安全のために重要な特徴である。LBP装置においては、粘液分離を容易にする一体の高速、高せん断性の撹拌ステーションを用い、あらゆるタイプの検体(婦人科学的、非婦人科学的検体を含有する粘液を含む)から高品質の細胞学的なスライドを自動的に調製することができる。組み込まれたデュアル・フローフィルタシステムにより、最適な細胞間隔、細胞濃度、細胞分散性と、最適な抗原、DNAの保存性、そして続く試験の効率を高められる形態的な特徴を伴ってスライドを作製できる。スライドカセット(各々最高40枚のスライドを収容)は、スライド処理を続ける前に異なるラックにスライドを移すという労働集約的な要求を避けるように、継続的な研究所処理装置に活用できる。患者、検体、バイアル、カセット、そしてスライドのデータは、DMSソフトウェア・インタフェースを経て、ユーザのネットワークを越えてLISへ自動的に送ることができる。
【０１５７】
本発明のLBP装置により、8時間の無人動作が提供できる。したがって、オペレータがその日帰る前に装置をリロードすれば、単一シフトの研究所でも、人件費または設備費を追加することなく一日に2シフト分の作製量を作製することができる。全処理量は、一年当たりのスライド160,000枚を上回ることが可能である一方、試験当たりのコストは現在の主要なLBPシステムよりも著しく低い。
【０１５８】
またLBP装置によれば、現在および将来の、定量的DNA分析を含む分子診断試験のためのおよびマーカーとプローブを利用した試験のための検体を処理することができる。本装置に備えられた特徴には、特別な分子診断試験のために必要となり得る通常以外の固定液を供給するために、複数の固定液供給装置を利用する能力が含まれる。
【０１５９】
例えば図21aに示すような研究所システム全体は、病理学レビューステーション、すなわちコンピュータ支援顕微鏡検査ワークステーションを備えるが、これは、検体のスライドをレビューして、細胞学的症例を記録するために病理学者により使用される。研究所システムの全ての構成要素と同様に、病理学レビューステーションは、患者データおよび検体処理情報に素早くアクセスするために、DMSと、従ってシステムの全ての他の装置とネットワーク接続されている。病理学レビューステーションは、自動化されたローディングおよび検体スライドのレビューのためのスライドカセットを受け入れる。コンピュータ化され、完全に自動化された画像解析器は、定量的DNA分析および分子診断試験を実行する。そして、それらの動作命令を受け取り、統合化DMSを用い検体バーコードを通してそれらの結果を報告する。例えばAccuMed/MDI米国特許第5,963,368号、米国特許第6,091,842号、米国特許第6,148,096号(参照として本明細書に組み入れられる)を参照されたい。
【０１６０】
研究所システムはまた、例えば、本発明のLBP装置と同様のスライドカセットを利用するDMSを介して制御されるスライドの自動染色装置や自動カバースリッパ(および/または組み合わせ自動染色/カバースリップ装置)を含む。処理済みスライドを収めたカセットは、スライドをアンロードする必要も、別のラックにそれらをリロードする必要もなしに、直接これらの付加的な装置で利用できる。
【０１６１】
研究所システムを構成する処理用および分析用装置の相互接続性および高度な自動化により、比較的低コストで高品質、高スループットの検体処理および分析が可能となる。
【０１６２】
産業上の利用可能性
上記の開示は、液体ベースの細胞検体を収集し、取扱い、処理するための、安全で、効果的で、正確で、精密で、再現性があり、安価で、効率的で、高速で、簡便な、バイアルベースのシステムおよび方法を提示し、細胞診研究所システム全体における完全に統合された検体および情報管理を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】LBP装置に用いる検体バイアルの縦断面図であり、カバーと結合するバイアル中の処理用アセンブリ(撹拌器)を示している。
【図２】図2aは、バイアルの容器部分の正面立面図である。図2bは、容器の上面平面図であり、撹拌器が取り外された状態を示している。
【図３】撹拌器の上面平面図である。
【図４】カバー内に嵌るライナーの底部平面図である。
【図５】撹拌器と、撹拌器内で用いるのに適したフィルタ・アセンブリとの分解縦断面図である。
【図６】撹拌器の上部の縦断面図であり、粒子状物質分離チャンバの位置に収まったフィルタ・アセンブリを示している。
【図７】図7aは、図6に示す装置の部分概略図であり、液体とそこから分離される粒子状物質との流れを示している。図7bは、図7aと同様の図であり、従来技術のフィルタシステムの液体の流れを示している。
【図８】フィルタ・アセンブリの分解断面図である。
【図９】フローマニホルドの寸法構成の概略図である。
【図１０】図10は、図1と同様の検体バイアルの縦断面図であるが、カバーから分離された撹拌器を示している。図10aは、図10と同様の部分縦断面図であり、撹拌器の変法を示す。
【図１１】図11は、LBP装置の上方平面図である。図11aは、LBP装置の動作順序の概略図である。
【図１２】明確にする目的でいくつかのパーツが取り外された、LBP装置の正面透視図である。
【図１３】LBP装置の一部の背面透視図であり、自動ローダ/アンローダ機構を示す。
【図１４】自動ローダ/アンローダ機構の上方平面図である。
【図１５】図15は、自動ローダ/アンローダ機構の正面立面図である。図15aは、図14の15a-15a線に沿った詳細断面図である。
【図１６】自動ローダ/アンローダ機構に用いる別の態様の把持部の立面図である。
【図１７】自動ローダ/アンローダ機構で使用される検体バイアルトレイの透視図である。
【図１８】図17の囲み線18における拡大詳細図である。
【図１９】図17の検体バイアルトレイの下面透視図である。
【図２０】積み重ねられた3つの検体バイアルトレイの透視図である。
【図２１】図21は、検体バイアルの取扱いおよびデータのフローを示すブロック図である。図21aは、LBP装置を組み込んでいる研究所のシステム全体を示している絵図である。図21bは、リレーショナルデータベーステーブルである。
【図２２】コンピュータまたはワークステーションを示すブロック図である。
【図２３】コンピュータ画面の複写である。
【図２４】他のコンピュータ画面の複写である。
【図２５】2つのコンピュータ画面の複写である。
【図２６】キャップが外された検体バイアルの縦断面図である。
【図２７】一部断面図を含む、LBP装置のキャップ取り外しヘッドに係合する検体バイアルの正面立面図である。
【図２８】図27の28-28線に沿った、キャップ取り外しヘッドの上方平面図である。
【図２９】LBP装置のキャップ取り外しステーションの側面立面図である。
【図３０】図29の30-30線に沿った断面図である。
【図３１】図29のキャップ取り外しステーションの上方平面図である。
【図３２】一次撹拌ヘッドと係合している検体容器の縦断面図である。
【図３３】LBP装置の一次撹拌ステーションの側面立面図である。
【図３４】一次撹拌ステーションの正面立面図である。
【図３５】一次撹拌ステーションの上方平面図である。
【図３６】フィルタ装填の間の検体容器の縦断面図である。
【図３７】LBP装置のフィルタ装填ステーションのマガジン部の側面立面図である。
【図３８】フィルタ装填ステーションのプッシャ部の正面立面図である。
【図３９】フィルタ装填ステーションのプッシャ部の上方平面図である。
【図４０】フィルタ装填ステーションのマガジン部の上方平面図である。
【図４１】検体収集の間の検体容器の縦断面図である。
【図４２】スライドへ検体を移す際の検体容器の縦断面図である。
【図４３】LBP装置の検体収集ステーションの側面立面図である。
【図４４】検体収集ステーションの下部の正面立面図である。
【図４５】一部断面図を含む、図43の45-45線に沿った検体収集ステーションの上方平面図である。
【図４６】検体収集ステーションの上方平面図である。
【図４７】図47は、検体収集ステーションにおいて使用される気泡流量計の概略図である。図47aは、図47の流量計の変法の概略図である。
【図４８】検体収集ステーションにおいて使用される真空系の概略図である。
【図４９】図48の真空系の動作チャートである。
【図５０】LBP装置の再キャップ・ステーションの正面透視図である。
【図５１】再キャップ・ステーションの側面立面図である。
【図５２】LBP装置で使用されるスライドカセットの正面透視図である。
【図５３】図52からのスライドカセットの詳細透視図である。
【図５４】スライドカセットの後部透視図である。
【図５５】スライドカセットの側面立面図である。
【図５６】LBP装置のスライド提供システムの上方平面図である。
【図５７】スライド提供システムの側面立面図である。

Claims (44)

  1. 以下を含む、粒子状物質含有液から粒子状物質層を分離回収するためのフィルタ・アセンブリ：
    底面および側壁が、底面から側壁遠位末端の縁まで延びる開口腔を規定する、底面および底面から突出した周辺側壁を有するホルダ；
    内面が底面に面している、対向する内面および外面を有する腔内の内側流体透過媒体；
    内側流体透過媒体の内面と流体的に連絡しているホルダ内の流動開口部；ならびに
    外側流体透過媒体の露出面が、粒子状物質層を回収するように適合化されており、液体がそれぞれを通じて流動するときに内側流体透過媒体にかかる圧力の低下が外側流体透過媒体にかかる圧力の低下より小さくなるように、内側流体透過媒体の流体抵抗が外側流体透過媒体に比べて低い、内側流体透過媒体の外面に積層しかつ側壁に付着した外側流体透過媒体。
  2. 側壁の縁の外側端が面取りされており、外側流体透過媒体が面取りした面に付着している、請求項1記載のフィルタ・アセンブリ。
  3. 内側流体透過媒体の外面が側壁の縁から盛り上がっており、外側流体透過媒体が膜フィルタである、請求項2記載のフィルタ・アセンブリ。
  4. 膜フィルタが面取りした面と融合された、請求項3記載のフィルタ・アセンブリ。
  5. 底面、内側流体透過媒体の内面、および側壁に結合したチャンバを形成するように底面と間隔をおいて内側流体透過媒体を支持しかつ流動開口部と流体的に連絡しているシートを腔内にさらに含む、請求項1記載のフィルタ・アセンブリ。
  6. シートが環状のショルダー部を含む、請求項5記載のフィルタ・アセンブリ。
  7. 内側流体透過媒体の内側面と係合しかつ内側流体透過媒体の中心部分を支持する遠位末端を有する中央支持部を、チャンバ内の底部にさらに含む、請求項記載のフィルタ・アセンブリ。
  8. 内側流体透過媒体および外側流体透過媒体の中心部分が外側に撓むように、中央支持部の遠位末端が環状ショルダーから盛り上がっている、請求項7記載のフィルタ・アセンブリ。
  9. 側壁の縁の外側端が面取りされており、外側流体透過媒体が面取りした面に付着している、請求項8記載のフィルタ・アセンブリ。
  10. 内側流体透過媒体の外面が側壁の縁から盛り上がっており、外側流体透過媒体が膜フィルタである、請求項9記載のフィルタ・アセンブリ。
  11. 膜フィルタが面取りした面と融合された、請求項9記載のフィルタ・アセンブリ。
  12. 中央支持部が中空であり、流動開口部が中央支持部と位置合わせされた底面内に存在しかつその内部に連絡し、中央支持部が、中央支持部の内部を介した、チャンバと流動開口部との間の流動的連絡を提供する少なくとも1つの開口部を備える、請求項8記載のフィルタ・アセンブリ。
  13. 少なくとも1つの開口部が中央支持部に複数の側壁開口部を含む、請求項12記載のフィルタ・アセンブリ。
  14. 側壁の縁の外側端が面取りされており、外側流体透過媒体が面取りした面に付着している、請求項12記載のフィルタ・アセンブリ。
  15. 内側流体透過媒体の外面が側壁の縁から盛り上がっており、外側流体透過媒体が膜フィルタである、請求項14記載のフィルタ・アセンブリ。
  16. 膜フィルタが面取りした面と融合された、請求項15記載のフィルタ・アセンブリ。
  17. 内側流体透過媒体が円筒形であり、側壁が環状でありかつ内側流体透過媒体を密接して取り囲んでいる、請求項16記載のフィルタ・アセンブリ。
  18. ホルダおよび膜フィルタがポリカーボネート製である、請求項17記載のフィルタ・アセンブリ。
  19. フィルタが、粒子状物質層を回収するように適合化された回収部位を有し、分離チャンバが、中央流体流入口を有する底壁および底壁から外側に突出した環状壁によって規定され、かつ、底壁に面した回収部位を有する間隔をおいて配置された支持体上でフィルタの周辺部付近を支持し、底壁は、底壁と回収部位との間の距離が流入口からフィルタ周辺部に向けて減少するように、フィルタに面した放射状傾斜面を有し、それによって流入口を介して分離チャンバに導入された液体がフィルタを直接通って流動して回収部位に粒子状物質の層を堆積させることができ、かつまた粒子状物質と共にフィルタ面を外向きに横断してフィルタ支持体の間の空間を通って流動することもできる、粒子状物質含有液から粒子状物質層を分離回収するために、フィルタと共に使用される装置であって、フィルタ保持用の粒子状物質分離チャンバを含む装置。
  20. フィルタ支持体の間の空間が、粒子状物質が空間を目詰まりさせない程度に広い、請求項19記載の装置。
  21. フィルタ支持体の間の空間の最小長さが0.004インチである、細胞学的試料から採取された細胞層を回収するように適合化された、請求項20記載の装置。
  22. 底壁の傾斜面が実質的に円錐形である、請求項19記載の装置。
  23. 流入口の外周と、流入口と回収部位間の距離との積によって規定される流入口流動面積が、フィルタ支持体間の空間の放射状流出面積の総計と実質的に等しい、請求項19記載の装置。
  24. 粒子状物質含有液を保持および処理するための容器内で使用される、外部マニピュレータに係合するよう適合化された、請求項19〜23のいずれか1項記載の装置であり、以下をさらに含む装置：
    それによって管が容器内の粒子状物質含有液に接触できる、流入口を介して分離チャンバと連絡しかつ、底壁から下方向に延びる管。
  25. 容器内の粒子状物質含有液を混合するための、管によって搬送される分散用エレメントをさらに含む、請求項24記載の装置。
  26. 外部マニピュレータが、分離チャンバに吸引力を印加して粒子状物質含有液をフィルタを介して吸い込むための真空ヘッドであり、分離チャンバが、真空ヘッドとかみ合って密封するように適合化された、請求項24記載の装置。
  27. 流入口部分が、回収部位に面した面に中央流入口を有しかつ傾斜面と回収部位間の距離が流入口からフィルタの周辺部に向けて減少するよう放射状に傾斜しており、それによって、流入口を介して分離チャンバに導入される液体がフィルタを直接通って流動し、回収部位に粒子状物質の層を堆積させ、かつまた回収部位を横切ってフィルタの端に向けて粒子状物質と共に外向きに流動して回収部位から過剰な粒子状物質を洗い流す、以下を含む、粒子状物質含有液から粒子状物質層を分離回収する装置：
    流入口部分と流出口部分を有する分離チャンバを規定するハウジング；および
    流入口部分に面した回収部位を有し、かつ一方の流路はフィルタを直接通過し、もう一方の流路はフィルタの周辺部を取り囲む、流入口部分と流出口部分との間で2つの流路を規定する、ハウジング内のフィルタ。
  28. 傾斜面が実質的に放射状に対称である、請求項27記載の装置。
  29. 流入口の外周と、流入口と回収部位間の距離との積によって規定される流入口の流動面積が、フィルタの端の放射状流出面積の総計と実質的に等しい、請求項27記載の装置。
  30. 以下の段階を含む、細胞学用の細胞を回収する方法：
    中央に配置された流入口を介して分離チャンバに流入する流体流路に対して横方向に配置された細胞回収部位を備えたフィルタを内部に有する、分離チャンバを介して細胞含有生物学的流体を通過させる段階；および
    傾斜面と回収部位間の距離が流入口からフィルタの周辺部に向けて減少するように、放射状に傾斜した回収部位に隣接して流入口面を並置することによって、流体の流動の一部をフィルタの周辺部の方へ外向きにそらし、それによって流入口を介して分離チャンバに導入された流体がフィルタを直接通って流動し回収部位に細胞を堆積させ、かつ、回収部位を横切ってフィルタの端に向けて外向きに流動し回収部位から過剰な細胞を洗い流して回収部位に実質的に単層の細胞を残す段階。
  31. 流入口の外周と、流入口と回収部位間の距離との積によって規定される流入口の流動面積が、フィルタの周辺部における放射状流出面積の総計と等しいかまたはそれより大きい、請求項30記載の方法。
  32. 回収部位が中心部分で外向きに僅かにたわむ、請求項30記載の方法であって、以下の段階をさらに含む方法：
    分離チャンバからフィルタを取り外す段階；および、フィルタをスライドに押し付けてスライドに対して平らにし、実質的に全ての細胞をフィルタからスライドに移す段階。
  33. 各容器が、下方向を向いた回収部位を有するフィルタ・アセンブリを受け入れるように適合化された上部開口分離チャンバを含む処理アセンブリと、試料内へと延びて、底壁を介して分離チャンバと連絡している垂れ下がった吸引管をその内部に有する、試料容器内の個々の生物学的流体試料から細胞を回収する方法であって、各容器について、以下を含む方法：
    分離チャンバ内にフィルタ・アセンブリを配置する段階；
    処理アセンブリおよびフィルタ・アセンブリに可動式吸引ヘッドを接続する段階；
    吸引ヘッドを上昇させて、処理アセンブリと容器との接触が十分無くなるくらい処理アセンブリを上昇させる段階；
    フィルタ・アセンブリに真空を印加して、細胞層がフィルタ回収部位に回収されるまで、容器から管を介して試料流体を吸引し、フィルタを通じて分離チャンバに流入させる段階；
    処理アセンブリから吸引ヘッドをはずす段階；ならびに
    吸引ヘッドを上昇させて、まだ接続されているフィルタ・アセンブリを分離チャンバからはずす段階。
  34. 吸引ヘッドが真空によってフィルタ・アセンブリに接続される、請求項33記載の方法。
  35. 吸引ヘッドをフィルタ・アセンブリに接続するために印加される真空が、20"Hg程度である、請求項34記載の方法。
  36. 容器から試料流体を吸引するために印加される真空が、約3"Hg〜約7"Hgの範囲内である、請求項34または35記載の方法。
  37. 未だフィルタ・アセンブリが接続されている吸引ヘッドをスライドの上方に移動させる段階；および、吸引ヘッドを下方向に移動させてフィルタ・アセンブリをスライドに押し付け、細胞をフィルタ・アセンブリからスライドへと移す段階をさらに含む、請求項33記載の方法。
  38. 吸引ヘッドからフィルタ・アセンブリをはずす段階、および、フィルタ・アセンブリを処分する段階をさらに含む、請求項37記載の方法。
  39. 各容器が、底壁と直立環状壁によって規定され、かつフィルタ・アセンブリを受け入れるように適合化された、上部開口分離チャンバを含む処理アセンブリ、および試料流体内へと延びかつ、底壁を介して分離チャンバと連絡している垂れ下がった吸引管とをその内部に有し、フィルタ・アセンブリが、上面に流動開口部を有するホルダおよび下方向を向いた回収部位を有するホルダ内のフィルタ配列を有する、試料容器内の個々の生物学的流体試料から細胞学用の細胞を回収する装置であって、以下を含む装置：
    容器の上方に配置されかつ容器に対する垂直移動用に固定されるように適合化された、同軸の内側部分と外側部分を含む吸引ヘッド（外側部分は、分離チャンバの環状壁を囲んで密封係合するように適合化された環状スカートを有し、内側部分は、吸引用吸引ポートおよび保持用吸引ポートを有する底面を有し、外側部分に対して軸方向に移動するように取り付けられ、吸引用吸引ポートが流動開口部と流体的に連絡し、保持用吸引ポートがホルダの上面の密封環状領域と流体的に連絡するようにホルダの上面を密封係合するように適合化された）；
    吸引ヘッドを垂直方向に移動させるためのヘッドアクチュエータ；ならびに
    内側部分を別個に垂直方向に移動させるための内側部分のアクチュエータ。
  40. 吸引ヘッドが、同軸の軸の周りを回転させるための軸受けとなって容器内の試料を混合する、請求項39記載の装置であり、吸引ヘッドを回転させるための混合用アクチュエータをさらに含む装置。
  41. 吸引ヘッドが、容器から遠ざかっておよび容器に向かって横方向に移動するように取りつけられている、請求項39または請求項40記載の装置であって、吸引ヘッドを横方向に移動させるための少なくとも1つの横方向アクチュエータをさらに含む装置。
  42. 吸引ヘッドの横方向の移動が、同軸の軸と平行の軸の周りの回転移動を含む、請求項41記載の装置。
  43. 吸引ヘッドの横方向の移動が水平方向の並進移動を含む、請求項42記載の装置。
  44. 環状スカートが、分離チャンバの環状壁の外面に対して密封する内側O-リングを有し、内側部分が底面に2つの同心O-リングを有し、同心O-リングの内側が吸引用吸引ポートを囲み、保持用吸引ポートが同心O-リング間に存在し、同心O-リングが接触する場合はホルダの上面に密封された環状面が形成される、請求項39記載の装置。
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