JP2009162773A - 試料液の定量システム - Google Patents

Abstract

【課題】汚染とキャリーオーバーの恐れをさらに少なくする、任意の基板上へ試料液を定量するシステムを提供する。
【解決手段】外部に通じる定量出口を持った置換室が設けられたモジュールケーシングを備え、試料液が前もって充填された少なくとも１個の定量モジュール１と定量モジュール１格納のための少なくとも１つの装置２、少なくとも１つの定量装置３、定量モジュール１を取り付け、取り外す装置と、定量装置３に取り付けられた定量モジュール１の置換室を作動させる装置を備え、試料液が定量される基板５を格納する少なくとも１つの装置４、定量装置３と装置２との間での定量モジュール１の交換と基板５を格納する装置４上の基板５上への試料液の定量のために、装置２と装置４とに対して定量装置３をシフトさせる装置６、そして取り付け・取り外しおよび定量装置３を作動させる装置とシフト装置６に接続した制御装置７。
【選択図】図１

Description

本発明は試料液の定量システムに関する。

試料液を定量するための公知のシステムはプラスチックあるいは鋼製のピペットチップを用いて作動し、そのチップを少なくとも液体受入れ時に試料液を入れた容器に浸す。これらのシステムは手動でまたは自動的に作動する。汚染またはキャリーオーバーを回避するために、プラスチックチップは使用後に交換する必要があり、鋼製チップはリンス液を大量に用いて完全に洗浄する必要がある。しかしながら、汚染とキャリーオーバーを排除することはできない。

ＷＯ ９９／１００９９は、２、３ナノリットルから数マイクロリットルまでの範囲の定量を行うために考案され、開放噴流式定量器および／またはマイクロ膜ポンプで作動する種々のマイクロ定量システムを開示している。これらのシステムは、開放噴流式定量器またはマイクロ膜ポンプの隔膜によって、定量される試料液が直接置換される直接置換式である。開放噴流式定量器またはマイクロ膜ポンプと、定量される試料液のタンクとが、定量装置に交換可能に連結可能な定量モジュールに組み込まれる。この目的のために、定量装置は定量モジュールが挿入される受入れ管をその下端に備える。定量モジュールを受入れ管に挿入する軸心方向移動によって作動する保持機構によって、定量モジュールが保持される。定量装置は受入れ管と関連づけられたアクチュエータを備え、それが置換装置が作動する隙間を作らずに定量モジュールの隔膜に接当する。アクチュエータを作動させると、定量モジュールは定量出口から液体を排出することができる。開示された定量モジュールは、定量装置に挿入される前に試料液であらかじめ満たされる。それらは使用の後に捨てることができる単向のコンポーネント、あるいは数回使用可能なコンポーネントである。

ＤＥ １０１ ３３ ０６２ Ａ１は、定量モジュールを保護された形で定量装置の内外に維持することを可能にし、定量装置に定量モジュールを装填したり定量装置から定量モジュールを取り外すことをより簡単にするシステムを開示している。そのシステムは、定量モジュールと、定量モジュール用シートを持つ定量装置と、定量モジュール用の別のシートを持つ容器を備える。定量装置を手で動かすことは不正確で、試料液を手で定量する定量モジュールないしウエルを汚染することになる。

従って、本発明の目的は、汚染とキャリーオーバーの恐れをさらに少なくする、任意の基板上へ試料液を定量するシステムを提供することにある。

この目的はクレーム１の特徴によって達成される。システムの有利な形態が従属クレームで示されている。

本発明の、試料液の定量システムは以下の構成を備える、
外部に通じる定量出口を持った置換室が設けられたモジュールケーシングを備える、試料液が前もって充填された少なくとも１個の定量モジュール、
定量モジュールを格納するための少なくとも１つの装置、
少なくとも１つの定量装置、これは、定量装置に少なくとも１個の定量モジュールを取り付け、定量装置から定量モジュールを取り外す装置と、定量装置に取り付けられた定量モジュールの置換室を作動させる装置を備える、
試料液が定量される基板を格納する少なくとも１つの装置、
定量装置と定量モジュールを格納する装置との間での定量モジュールの交換のために、そして基板を格納する装置上の基板上への試料液の定量のために、定量モジュールを格納する装置と基板を格納する装置とに対して定量装置をシフトさせる装置、そして
取り付け・取り外しおよび定量装置を作動させる装置とシフト装置に接続した制御装置。

発明のシステムでは、定量モジュールを格納する装置から定量モジュールが定量装置に自動的に装填され、使用の後、定量モジュールは、定量モジュールを格納する装置に自動的に配達される。このとき、定量装置と定量モジュールを格納する装置との相対移動がシフト装置によって生じ、シフト装置は制御装置によって制御される。定量装置はシフト装置によって移動される位置で、取り付け装置または取り外し装置の制御を介して、格納装置からの定量モジュールに連結されるか、格納装置に定量モジュールを配達する。さらに、試料液が基板上へ自動的に定量される。定量装置は、定量出口を備えた定量モジュールが基板の所望の送出点に向くように、基板を格納する装置に対してシフトされる。このとき、定量装置と基板を格納する装置との相対移動がシフト装置によって生じ、それは制御装置によって制御される。定量手順は制御装置による置換室を作動させる装置の駆動によって自動的に制御される。予め充填された定量モジュールが使用されるので、定量装置を試料液に浸す必要はない。さらに、試料液を非接触で開放噴流式に基板上へ定量することができる。最小寸法の基板上へ、特に高密度の微量滴定プレートのウエルに、あるいは多数の点状の液体試料を付着させる（点在させる）ことが必要な最小寸法のベース板に、液体を定量することができる。手順が自動的であって、浸漬と接触が回避されるので、汚染とキャリーオーバーが防止され、時間のかかるピペットチップのすすぎを行う必要がない。ナノリットルといった少量用の定量モジュールを手で扱うという不都合はもはやない。

定量モジュールは種々の形態をとりえる。具体的には、定量モジュールは、ＷＯ ９９／１００９９によるタンク、マクロ膜ポンプおよび／または開放噴流式定量器を備える設計であったり、ＥＰ １ ２５６ ５４３ Ａ２によるマイクロ流体貯留および／または定量コンポーネントのように構成される。これらの特徴は、上記文献に言及することにより、個々にあるいは任意の組合せで本件出願に取り込む。

定量モジュールを格納する装置に関して種々の形態が考えられる。１つの観点によれば、定量モジュールを格納する装置は、定量モジュールを維持する容器、および／または容器および／または定量モジュールを取り扱う少なくとも１つのハンドリング枠、および／または定量モジュールおよび／またはハンドリング枠および／または容器を受けるための少なくとも１つのトレーからなる。具体的に、容器および／またはハンドリング枠および／またはトレーは、ＤＥ １０１ ３３ ０６２ Ａ１による容器および／またはストリップ形の上部（ハンドリング枠に相当）および／またはトレーのように構成され、その特徴は、この文献に言及することにより、個々にあるいは任意の組合せで本件出願に取り込む。これは、特に定量モジュール、定量装置、容器、ハンドリング枠およびトレー間の連結技術と、容器内の定量モジュールのシールに該当する。

１つの観点によれば、定量モジュールを格納する装置は少なくとも１つの温度制御可能なトレーからなる。予め充填された定量モジュールを温度制御可能なトレーに格納することにより、保管期間を延ばしたり、定量前に試料液を所定の反応温度に設定することができる。１つの観点によれば、温度制御可能なトレーは冷却ブロックである。１つの観点は、ＤＥ １０１ ３３ ０６２ Ａ１による温度制御装置として構成されたトレーの特徴を示す温度制御可能なトレーに関する。

１つの観点によれば、定量モジュールを格納する装置は、種々の試料液が入った定量モジュールを備える。定量モジュールは各種用途に予定される試料液を持っている。定量モジュールを格納するそのように構成された装置は、用途特異的な試料液の「ライブラリ」を構成し、用途に従ってシステムがそこから選択する。これは制御装置によって制御される。

定量装置は種々に構成することができる。１つの観点によれば、それはＷＯ ９９／１００９９ Ａ１の作動モジュールの特徴を持つ。その特徴は、この文献に言及することにより、個々にあるいは任意の組合せで本件出願に取り込む。１つの観点によれば、定量装置は、ＤＥ １０１ ３３ ０６２ Ａ１による定量装置の特徴を持つ。その特徴は、この文献に言及することにより、個々にあるいは任意の組合せで本件出願に取り込む。

１つの観点によれば、定量装置は、ＤＥ １００ ３９ ７３５ Ｃ２による定量装置の特徴を持つ。その特徴は、この文献に言及することにより本件出願に取り込む。これは、引用した装置の個々の特徴およびこれらの特徴の任意の組合せに当てはまる。また、この文献は取り付け・取り外しおよび作動させるための装置についても記載している。

１つの観点によれば、互いに一定間隔をあけた複数の平行な定量装置、および／または互いに一定間隔をあけて平行に整列した複数の定量モジュールに連結される構成の少なくとも１つの定量装置が設けられる。このシステムは、平行に整列し互いに一定間隔をあけた複数の定量モジュールで自動定量を行なうことを可能にする。例えば、その間隔はある種の微量滴定プレート（例えば、９６３８４個または１５３６個のウエルを含む）のウエルの間隔、あるいはベース板上の点（それらは必ずしも隣接する必要はない）の間隔に相当する。これは汚染やキャリーオーバーのない並行の定量手順をも可能にする。

試料液が定量される基板は、具体的には容器、容器鎖、微量滴定プレート（例えば９６３８４個または１５３６個のウエルを持つ）および隔膜微量滴定プレートである。さらなる基板として、ベース板、特にガラス（「スライド」）中のベース板、および半導体材料（「チップ」）がある。１つの観点によれば、種々の基板を収容する少なくとも１つの基板格納装置が設けられる。システムは、同時にまたは、時間差をおいて、またはオーバーラップ式に異なる基板を処理することを可能にする。

１つの観点によれば、基板を格納する装置が、基板を支持する機構を含む、あるいは含まない固定または移動可能テーブルを備える。１つの観点によれば、基板を格納する装置が、基板の温度制御用の装置（例えば冷却装置）を備える。これにより、液体サンプルの所望温度に相当する温度に基板を設定できる。

１つの観点によれば、シフト装置が、定量装置をシフト装置に取り付け、定量装置をシフト装置から取り外すために制御装置に接続した装置を備える。他の観点によれば、定量装置を格納するための少なくとも１つの装置が設けられ、定量装置を取り付け、取り外す装置と定量装置を格納する装置との間で定量装置を交換するために、定量装置を取り付け、取り外す装置が、シフト装置によって、定量装置を格納する装置に対して移動可能である。これにより、例えば、異なる構成の定量モジュール用の定量装置を採用するための定量装置の自動交換や、作動不能の定量装置を交換することが可能になる。

１つの観点によれば、シフト装置が置換室を駆動する装置を備え、定量装置を取り付け、取り外す装置が、置換室を作動させる装置に駆動装置の駆動運動の伝達する解放可能な連結装置を備える。したがって、異なる定量装置が同じ駆動装置で作動することができる。具体的には、定量装置を取り付け、取り外す装置がドイツ特許出願１０２ ４７ ７３１による工具保持具のように構成される。特に、定量装置を取り付け、取り外す装置に連結される構成の定量装置の部分は、ドイツ特許出願１０２ ４７ ７３１による工具保持具に連結される構成の定量装置の部分のように構成される。それらの特徴は、上記文献に言及することにより本件出願に取り込む。これは、文献に記載された個々の特徴およびこれらの特徴の任意の組合せに当てはまる。

シフト装置は任意に構成されたハンドリングロボットでよい。

１つの観点によれば、シフト装置が定量装置を、１本、２本または３本の空間軸心に沿っておよび／または１本、２本または３本の回転軸心まわりで移動させる装置からなる。

１つの観点によれば、シフト装置が、定量モジュールを格納する装置および／または基板を格納する装置および／または定量装置を格納する装置を、１本、２本または３本の空間軸心に沿っておよび／または１本、２本または３本の回転軸心まわりでシフトさせる装置からなる。

１つの観点によれば、制御装置が、シフト装置を介する、基板を格納する装置に対する定量装置のシフトと、置換室を作動させる装置を介する基板上への試料液の定量とを同時に制御する。これにより、定量装置に対する基板のシフト中に試料液を基板上へ定量する、つまり「飛行中の」定量を行える。

定量装置とシフト装置は、定量モジュールを取り付け、取り外し、置換室を作動させ、シフトを行うための適当なアクチュエータおよび／または電動駆動部を備えることが理解される。

１つの観点によれば、システムは、自動定量器または研究所型の自動機械（「ワーキングステーション」または「ワークステーション」）に統合される。

本発明によれば、手順が自動的であって、浸漬と接触が回避されるので、汚染とキャリーオーバーが防止され、時間のかかるピペットチップのすすぎを行う必要がない。ナノリットルといった少量用の定量モジュールを手で扱うという不都合はもはやない。

発明のシステムの概略ブロック図である。 システムの定量装置、定量モジュール、容器、ハンドリング枠および冷却ブロックを示す分解斜視図である。 システムの同じ構成要素の組合せ状態を示す斜視図である。

以下、実施例の添付図を参照して発明をより詳細に説明する。

図１によれば、発明のシステムは多数の定量モジュール１を備え、それらは定量モジュール格納装置２に入れられる。定量モジュール１の詳細は図示されていない。それは、外部に通じる定量出口を持った置換室が設けられたモジュールケーシングを備える。

さらに、各定量モジュール１に解放可能に連結する定量装置３が設けられている。定量装置３は、定量装置３に定量モジュール１を取り付け、定量装置３から定量モジュールを取り外すための装置（図示せず）を備える。さらに、定量装置３に取り付けられた定量モジュール１の置換室を作動させるための装置（図示せず）を備える。

基板格納装置４に複数の基板５が配置されている。

さらに、定量装置３をシフトさせる装置６が設けられている。シフト装置６によって、定量装置３は基板格納装置４上の基板５と平行な面内で移動することができる。

さらに、定量装置３とシフト装置６に電子制御装置７が接続している。制御装置７は、定量装置３に対する定量モジュール１の取付けと取外しと、定量装置３の移動を制御する。ユーザは図外の入出力装置を介してシステムを制御することができる。

定量装置３と、定量モジュール１を取り付けおよび取り外す装置の移動の制御が、定量モジュール１を格納装置２から取り出したり、そこに供給することを可能にする。定量装置３と、置換室作動装置の移動の制御が、あらかじめ充填された定量モジュール１から格納装置４上の基板５上へ試料液を定量することを可能にする。

システムの変形は仮想線とインデックス付きの参照番号で示す。

１つの変形例によれば、シフト装置６は基板格納装置４をシフトさせるための装置６’からなる。シフト装置６’も制御装置７によって制御される。格納装置４をシフトさせながら定量を行なうことができる。

別の変形例によれば、シフト装置６は定量モジュールを格納する装置２と関連づけられた別のシフト装置６”からなる。シフト装置６”は定量装置３によって容易に拾い上げることができる位置へ定量モジュール１をシフトさせることができる。これも制御装置７によって制御される。

定量装置を格納する装置８はさらに別の定量装置３’を格納する。シフト装置６は、定量装置の格納装置８に定量装置３を挿入し、定量装置３’をそこから取り出すことができる。また、定量装置の格納装置８は他の道具、必要に応じて定量装置３の代わりにシフト装置６に連結される例えば把持具を収容することができる。

さらなる基板５’がマガジン９に収納されている。基板５’は、必要な場合、基板格納装置４へ移すことができる。これは、例えば、定量装置の格納装置８に格納された把持具を用いて遂行することができる。

定量装置の格納装置８とマガジン９は、定量装置３’または基板５’を適当な取出し位置へ供給したり、適当な取出し位置からそれらを取り出すための別のシフト装置６”’、６^４と関連づけることができる。

図２および図３によれば、定量モジュールの格納装置２はトレー２’と、１つまたは複数のハンドリング枠２”と、１つまたは複数の容器を２”’とからなる。この設計はドイツ特許出願１０１ ３３ ０６２の図８〜図１５の実施例に相当する。

定量装置３は、定量モジュール１を収容する下端部３”が付いたケーシング３’を備える。定量モジュール１と下端部３”の構成は、前述の特許出願の図１と図２の定量モジュールと定量装置の下端部に相当する。

上端でケーシング３は、シフト装置６への連結用の連結領域３”’に連結されるよう構成されている。駆動運動の伝動をも行うこの取付け領域の構成は、ドイツ特許出願１０１ ３３ ０６２の図４〜図６の定量ツールの上端部のそれに相当する。

図１と図２に示すように、定量装置３を格納装置２に対してシフトさせることにより、定量モジュール１を格納装置２に挿入し、そこから取り出すことができる。

１ … 定量モジュール
２ … 定量モジュール格納装置
３ … 定量装置
４ … 基板格納装置
５ … 基板
６ … シフト装置
７ … 電子制御装置

Claims (15)

1. 以下の構成を備える試料液の定量システム、
   外部に通じる定量出口を持った置換室が設けられたモジュールケーシングを備える、試料液が前もって充填された少なくとも１個の定量モジュール（１）、
   定量モジュールを格納するための少なくとも１つの装置（２）、
   少なくとも１つの定量装置（３）、これは、定量装置（３）に少なくとも１個の定量モジュール（１）を取り付け、定量装置（３）から定量モジュール（１）を取り外す装置と、定量装置（３）に取り付けられた定量モジュール（１）の置換室を作動させる装置を備える、
   試料液が定量される基板を格納する少なくとも１つの装置（４）、
   定量装置（３）と定量モジュールを格納する装置（２）との間での定量モジュール（１）の交換のために、そして基板を格納する装置（４）上の基板（５）上への試料液の定量のために、定量モジュールを格納する装置（２）と基板を格納する装置（４）とに対して定量装置（３）をシフトさせる装置（６）、そして
   取り付け・取り外しおよび定量装置（３）を作動させる装置とシフト装置（６）に接続した制御装置。
2. 定量モジュールを格納する前記装置（２）が、定量モジュール（１）を維持する容器（２”’）、および／または容器（２”’）および／または定量モジュール（１）を取り扱う少なくとも１つのハンドリング枠（２”）、および／または定量モジュール（１）および／またはハンドリング枠（２”）および／または容器（２”’）を受けるための少なくとも１つのトレー（２’）からなる請求項１に記載のシステム。
3. 定量モジュールを格納する前記装置（２）が少なくとも１つの温度制御可能なトレー（２’）からなる請求項２に記載のシステム。
4. 温度制御可能なトレー（２’）が冷却ブロックである請求項３に記載のシステム。
5. 定量モジュールを格納する前記装置（２）が、種々の試料液が入った定量モジュール（１）を備える請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
6. 互いに一定間隔をあけた複数の平行な定量装置（３）、および／または互いに一定間隔をあけて平行に整列した複数の定量モジュール（１）に連結される構成の少なくとも１つの定量装置（３）を含む請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
7. 種々の基板（５）を収容する少なくとも１つの基板格納装置（４）が設けられた請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
8. 基板を格納する前記装置（４）が、基板（５）を支持する機構を含む、あるいは含まない固定または移動可能テーブルを備える請求項１から７のいずれかに記載のシステム。
9. 基板を格納する前記装置（４）が、基板（５）の温度制御用の装置を備える請求項１から８のいずれかに記載のシステム。
10. 前記シフト装置（６）が、前記定量装置（３）を前記シフト装置（６）に取り付け、前記定量装置を前記シフト装置（６）から取り外すために前記制御装置（７）に接続した装置を備える請求項１から９のいずれかに記載のシステム。
11. 定量装置を格納するための少なくとも１つの装置（８）を含んでおり、前記定量装置（３）を取り付け、取り外す前記装置と定量装置を格納する前記装置（８）との間で定量装置（３）を交換するために、前記定量装置（３）を取り付け、取り外す前記装置が、前記シフト装置（６）によって、定量装置を格納する前記装置（８）に対して移動可能である請求項１０に記載のシステム。
12. 前記シフト装置（６）が前記置換室を駆動する装置を備え、前記シフト装置（６）を取り付け、取り外す前記装置が、前記置換室を作動させる前記装置に前記駆動装置の駆動運動の伝達する解放可能な連結装置を備える請求項１０または１１に記載のシステム。
13. 前記シフト装置（６）が前記定量装置（３）を、１本、２本または３本の空間軸心に沿っておよび／または１本、２本または３本の回転軸心まわりで移動させる装置からなる請求項１から１２のいずれかに記載のシステム。
14. 前記シフト装置（６）が、定量モジュールを格納する前記装置（２）および／または基板を格納する前記装置（４）および／または定量装置を格納する前記装置（８）を、１本、２本または３本の空間軸心に沿っておよび／または１本、２本または３本の回転軸心まわりでシフトさせる装置からなる請求項１から１３のいずれかに記載のシステム。
15. 前記制御装置が、前記シフト装置（６）を介する、基板を格納する前記装置（４）に対する前記定量装置（３）のシフトと、置換室を作動させる前記装置を介する前記基板（５）上への試料液の定量とを同時に制御する請求項１から１０のいずれかに記載のシステム。

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