JP2009528532A - インキュベーター装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ポータブルインキュベーター装置を使用したプロセッシング分析の方法に関する。インキュベーター装置１０は、インキュベートする分析物を入れるよう構成された複数のキャビティー２０を備えている。この方法は：個々の複数のキャビティーに分析物を入れること；複数のキャビティー内の分析物をインキュベートすることを含むものであって、このインキュベーター装置は、互いに別々に複数のキャビティーに入った分析物の温度を制御するよう操作でき；また分析物がインキュベートされる間、第１の位置から第２の位置までインキュベーター装置を移動させ、インキュベーター装置が移動している場合、電源およびインキュベーター装置の外部装置とは独立に、望ましい条件を維持するよう構成されている。

Description

（発明の分野）
本発明はポータブルインキュベーター装置を使用した分析物の処理方法およびこのようなポータブルインキュベーター装置に関する。

（発明の背景）
タンパク質結晶化のような生物学的および化学的検定法において、緩衝液の組成、濃度、pHおよび化学添加物の種類のような変数は、多くの場合選別され、制御される必要がある。近年検定法は、平行法で行なわれている。例えば、検定法は自動化され、そのアレイの分析物サンプルからデータが同時に得られるよう分析物サンプルの二次元アレイ上で実施される。このことによって、このことによって、このような検定法に関与する時間と費用が削減される。

タンパク質結晶化において、所定のタンパク質のための結晶化条件は、温度、pH、イオン強度および添加薬剤によって決まるパラメーター空間を検討することによって最適化できる。通常検討には、結晶化溶液を容器内に分注すること、容器を密封すること、および代表的には１週間から３ヶ月間容器に入れた溶液をインキュベートすることが含まれる。この期間に容器に入れた溶液を、例えば顕微鏡下で、結晶の形成について調べる。明らかにこのような研究は徹底的に行なわれ、それ故この手順には繰り返しが多くなり、多くの時間が必要になることもある。したがって平行法で検討を行なうことによって関与する時間と費用を削減できる。

温度制御能力を備えた多くのインキュベーターが報告されている。このようなインキュベーターはタンパク質結晶化研究のために用いることができる。１つの実施例では、このインキュベーターは、溶液中のタンパク質を入れるよう構成されるウェルの１配列を定義するマイクロタイタープレートのような、アルミニウムプレートを有している。使用においては、プレート内に保持されたタンパク溶液の温度を制御するために、熱い水および／もしくは冷たい水がプレートの周囲を循環している。

WO ０３/０８０９００にはタンパク質結晶のような結晶成長システムについて記載されている。このシステムは、結晶化溶液を入れるよう構成される、基板を定義する、１配列のウェルまたはチャネルを有している。１配列のウェルあるいはチャネルに随伴するものは、その配列全体に異なる温度を作り上げるための温度コントローラーである。

タンパク質結晶化検定法実施時の適切な温度管理によって、貴重な分析物質の分解を防ぐことができ、実験結果の再現性を増大させることができ、今まで検討することができなかった新しいパラメーターの発見の助けとなりうると評価されてきた。しかしながら、平行法で実施された検定法の適切な温度管理は、これまで困難であることが立証されている。

例えばタンパク質結晶化のために、分析物をインキュベートする方法、またインキュベートするための装置を提供することが本発明の目的である。

（発明の明細書）
本発明者は、既知の方法と装置は、欠点を有すると評価している。本発明は、この評価を考慮に入れて考案されている。したがって、第１の実施形態によって、ポータブルインキュベーター装置を用いて分析物を処理する方法、インキュベートされる分析物を入れるよう構成された複数のキャビティーを有するインキュベーター装置を備えており、その方法は、個々の複数のキャビティーに分析物を入れること；複数のキャビティーに入っている分析物の温度を互いに独立して制御するよう操作できるインキュベーター装置であり、複数のキャビティーの中で分析物をインキュベートすること；およびインキュベーター装置が移動される場合、電力の供給やインキュベーター装置の外部装置とは独立に、望ましいインキュベーション条件を維持するよう構成されるインキュベーター装置であって、分析物がインキュベートされている間、第１の位置から、第２の位置まで移動すること、からなる。

電力の供給やインキュベーター装置の外部装置とは独立に、望ましいインキュベーション条件を維持するというインキュベーター装置の機能により、分析物がインキュベートされるため、インキュベーションしている間、インキュベーション装置は第１の位置から第２の位置へ移動させることができる。すなわち、例えばこの分析物が、自動分注ステーションで複数のキャビティーに分注され（即ち第１の位置）、その後インキュベーションが進行している間、保存位置（即ち、第２の位置）に移動することができ、そこでインキュベーションプロセスは、時間と共に完了する。

本発明は、周囲の温度が変化しやすく、インキュベートされる分析物の安定性を危うくさせるような特定の状況において、インキュベーション装置の位置を移動するという識別に基づいている。例えば、分析物は、移動の間に温度変動の影響をうけやすく、それは、分析物の不可逆変化を引き起こし、正確な分析を妨げる可能性がある。本発明によれば、この問題は移動中に望ましいインキュベーション条件を維持する、このインキュベーション装置によって解決される。

さらにインキュベーション装置は、インキュベーションしている間、複数のキャビティーに入った分析物の温度を互いに独立に制御するように機能する。例えば、第１のキャビティー中の分析物は、４℃のような第１の温度で維持され、第２のキャビティー中の分析物は３５℃のような第２の温度で維持できる。このことによって、２つの検討を同時に異なる温度で実施することが可能になり、それによって調査中の分析物に関して検討が行なわれる時間が短縮される。

すなわち、インキュベーター装置が移動されている場合、周囲の温度変化にもかかわらず、望ましい分析物温度を維持するよう構成することができる。

あるいは又はさらに、この複数のキャビティーに入れた分析物は少なくとも１つの生物学的および非生物学的化合物を含んでもよい。

あるいは又はさらに、この複数のキャビティーに入れた分析物は、タンパク質、DNA、RNA、および幹細胞のうち少なくとも１つを含むことができる。

あるいは又はさらに、分析物は有害なインキュベーション条件にさらされている場合、分析物は不可逆的変化を受けやすく、このことは分析物のその後の解析に不利となる。

あるいは又はさらに、分析物は有害なインキュベート温度にさらされている場合、結晶化しやすい化合物を含んでもよい。したがって、この方法は、生物学的結晶化；非生物学的結晶化；酵素動力学プロセス；発酵プロセス；高分子科学プロセス；幹細胞保存；ポリメラーゼ鎖反応（PCR）；高分子科学プロセスおよび同様のこのようなDNA関連プロセスのうち少なくとも１つの部分を形成してもよい。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は選択的に：複数のキャビティーに入れた分析物を加熱するよう；また複数のキャビティーに入れた分析物を冷却するよう構成することができる。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は：互いに独立して複数のキャビティーに入った分析物を加熱するか；また互いに独立して複数のキャビティーに入った分析物を冷却するか少なくともその１つであるよう構成することができる。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は選択的に：少なくとも１つのキャビティーに入れた分析物から熱を伝達するか；また少なくとも１つのキャビティーに入れた分析物に熱を伝達するよう構成することができる。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は複数のキャビティーに入った分析物の温度を制御するために操作できる温度コントローラーが含まれることもある。

本発明の範囲は、２つのキャビティー内のみの分析物の独立した温度制御に限定されないと解釈すべきである。実際に、２つ以上のキャビティーもしくは複数の群のキャビティー内の分析物の温度は、独立に制御できる。したがって、例えば、５つのキャビティーあるいは複数の群のキャビティーが存在する場合、検討期間と使用者の労力を相応に節減して５つの検討を同時に行なうことができる。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は複数のキャビティー全体にわたり異なる少なくとも１つの温度を作り上げるよう構成することができる。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は互いに独立に少なくとも２つの群のキャビティーに入った分析物の温度を制御するよう構成することができる。すなわち、インキュベーター装置は、第１の群のキャビティーを第１の温度で、また第２の群のキャビティーを第２の温度で維持するよう構成することができ、第１の温度および第２の温度はお互いに異なっている。

あるいは又はさらに、温度コントローラーは複数のキャビティー全体にわたり、少なくとも１つの温度勾配をつくるよう操作することができる。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は、温度コントローラーが複数のキャビティー全体にわたり、少なくとも２つの温度勾配をつくるよう操作できるように構成でき、第１の温度勾配は第１の群のキャビティー全体に、また第２の温度勾配は第２の群のキャビティー全体にわたり、また第１および第２の温度勾配は独立して制御される。

あるいは又はさらに、温度コントローラーは、周囲の温度に対して複数のキャビティーに入った分析物の温度を変化させるよう操作できる。それ故、分析物の温度は、周囲の温度に比較してより高いこともあり低いこともある。すなわち、分析物の温度は、約４℃と約３５℃の間であってもよい。したがって、この明細書の中で用いられるようなインキュベーターという用語は、分析物を加熱する装置だけでなく分析物を冷却する装置も含めるものである。

あるいは又はさらに、複数のキャビティーは、少なくとも１つのウェルおよびチャネルを含むこともある。このキャビティー（即ちウェルあるいはチャネル）は実質的に同じ形態、例えば形および/もしくはサイズであってもよい。あるいは、このキャビティーは実質的に異なる形態であってもよい。このキャビティーは既知のあるいは標準の形態であってもよい。

あるいは又はさらに、複数のキャビティーは、二次元配列、例えば５×６配列のウェルをインキュベーター装置内に配置できる。

あるいは又はさらに、複数のキャビティーは１配列、例えば１配列のチャネルとしてインキュベーター装置内に配置できる。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は、ソリッドステートの加熱/冷却装置を含むこともある。

あるいは又はさらに、温度コントローラーは少、なくとも１つのペルチェヒートポンプを含むこともある。ペルチェヒートポンプは少なくとも２つのキャビティーのうちの１つに入った分析物の温度を制御するよう構成し、操作可能にできる。

あるいは又はさらに、温度コントローラーは、少なくとも２つのペルチェヒートポンプを含むこともある。個々のペルチェヒートポンプは少なくとも２つのキャビティーのうちの１つに入った分析物の温度を制御するよう構成し、操作可能にできる。すなわち、個々のペルチェヒートポンプは、複数のキャビティーのうち１つに入った分析物の温度を制御するよう構成し、操作可能にできる。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は、複数のキャビティーに入った分析物の個々の温度を感知するよう個々に操作できる複数の温度センサーを含むこともある。すなわち、複数の温度センサーのうち少なくとも１つが、R-Tを適合させたサーミスタのようなサーミスタであってもよい。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置の温度コントローラーは、複数の温度センサーにより感知した温度に基づいて操作できる。

あるいは又はさらに、温度コントローラーは、個々の所定の温度に対して、複数のキャビティーに入った分析物の温度を制御するよう操作することができる。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は、複数のキャビティーに入った分析物の温度を制御するよう操作できる比例・積分・微分（PID）モジュールを含むこともある。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は、インキュベーター装置の独立した操作に対して電力を供給するよう操作できる電源が含まれることもある。すなわち、電源にはバッテリーが含まれることがある。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は、複数のキャビティーから熱を逃がすよう構成された冷却装置が含まれることもある。すなわち、冷却装置は、複数のキャビティーのうち少なくとも１つに熱に関して連結した少なくとも１つのヒートシンクが含まれることもある。すなわち、このヒートシンクは、複数のキャビティーに熱に関して連結することができる。すなわち、このヒートシンクは、複数の直線的に配置したキャビティーに熱に関して連結できる。

あるいは又はさらに、少なくとも１つのヒートシンクは、複数のキャビティーのうち少なくとも１つに隣接していることもある。

あるいは又はさらに、少なくとも１つのヒートシンクは、分析物がキャビティーに入るキャビティーの開口部に対してキャビティーの側面に配置することもある。

あるいは又はさらに、少なくとも１つのヒートシンクは、分析物がキャビティーに入るキャビティーの開口部と反対側のキャビティーの側面に配置されることもある。この構成にはキャビティーの側面に空間を設けるという利点がある。例えば、このような空間はさらなるキャビティーのために用いることができる。

あるいは又はさらに、少なくとも１つのヒートシンクは、インキュベーター装置のケースの少なくとも一部に含まれることもある。したがって、例えば冷却装置には、キャビティーに隣接したヒートシンクが含まれ、ヒートシンクはケースと熱に関して連結し、そのケースは代わりにヒートシンクとして働く。

あるいは又はさらに、冷却装置は、インキュベーター装置の加熱/冷却装置に熱に関して連結することができる。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置にはさらに、インキュベーター装置とパーソナルコンピューター（PC）のような、コンピューターとの間の通信に備えるよう構成されたインターフェイスが含まれることもある。すなわち、インキュベーター装置はコンピューターによるインターフェイスを経由して、コンピューターによってプログラムされるよう構成されることもある。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置にはさらに、少なくとも１つのキャビティーに入れた分析物を密封するための少なくとも１つのシーリングエレメントが含まれることもある。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置にはさらに、複数のキャビティーに入った分析物を照らすために構成される少なくとも１つの光源が含まれることもある。すなわち、インキュベーター装置には、複数のキャビティーの個々の１つを照らすよう個々に構成された複数の光源が含まれることもある。

あるいは又はさらに、少なくとも１つの光源が、分析物が入るキャビティーの開口部と反対側のキャビティーの側面から、複数のキャビティーに入った分析物を照らすよう構成されることもある。それ故、キャビティーが上方へ開口している場合、少なくとも１つの光源をキャビティーに対してバックライティングを当てることができる。バックライティングによって、インキュベーター装置に入った分析物の光学的検査、例えば顕微鏡による検査が可能になる。

あるいは又はさらに、少なくとも１つの光源には、発光ダイオード（LED）が含まれることもある。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は、少なくとも１つの光源の明るさを変化させるよう構成されることもある。

あるいは又はさらに、複数のキャビティーは、光の通過を可能にする材料の少なくとも一部が含まれるレセプタクルを特徴としてもよい。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は、使用の際、地面から離れて上に置く実質的に長方形のフットプリントを特徴としてもよい。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は、ロボットハンドラー適合型であってもよい。例えば、インキュベーター装置は８５.４８ mm±０.２５ mm×１２７.７６ mm±０.２５ mmのフットプリントを有するＳＢＳフォーマットあるいは１５０mm×１０８mm×２２mmのフットプリントを有するLinbroプレートフォーマットのものであってもよい。

インキュベーター装置は、実験装置であってもよい。すなわち、実験装置は、少なくとも１つの化学的および生物学的アプリケーションに対して構成されることもある。このようなアプリケーションは、実験型手法の特徴である。例えば、インキュベーター装置は、生物学的結晶化、酵素動力学プロセス、発酵プロセス、高分子科学プロセス、幹細胞保存、ポリメラーゼ鎖反応（PCR）および同様のこのようなDNA関連プロセスのうちの少なくとも１つに対して構成されることもある。

あるいは又はさらに、複数のキャビティーは、分析物収容部材を形成できる。すなわち、分析物収容部材は、インキュベーター装置から取り外してもよい。

あるいは又はさらに、分析物収容部材は、複数のウェルを含んだ個々のキャビティーを有した複数のキャビティーを含むこともある。

あるいは又はさらに、この分析物収容部材は、わかっている形態のものであってもよい。例えば、分析物収容部材は、マイクロタイタープレートであってもよい。

あるいは又はさらに、分析物収容部材はプラスチック材料で形成されてもよい。

あるいは又はさらに、分析物収容部材は複数のキャビティー間の断熱材を含むこともある。

あるいは又はさらに、分析物収容部材は単一の部材であってもよい。

あるいは又はさらに、分析物収容部材は、少なくとも２つの容器部材、即ち個々の少なくとも２つのキャビティーのうちの個々の１つからなる個々の容器部材を含むこともある。すなわち、インキュベーター装置を使用する場合、インキュベーター装置は、少なくとも２つの容器部材が互いに離れるように構成できる。従って容器部材におけるキャビティーは、互いに断熱することができる。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は携帯用に構成されてもよい。

あるいは又はさらに、複数のキャビティーのうちの少なくとも１つにおける温度が、記録されてもよい。すなわち、インキュベーター装置が第１の位置から第２の位置へ移動している時に、その温度は記録されてもよい。

あるいは又はさらに、記録された温度は：インキュベーター装置の使用者に対して表示された温度；第２の位置の装置に対して通信が行なわれた温度のうちの少なくとも１つであってもよい。

あるいは又はさらに、インキュベーター装置は、第１および第２の位置のうち少なくとも１つの位置で保存ユニットに保存することができるものであって、保存ユニットは、複数のインキュベーター装置を支えるよう構成されることもある。すなわち保存ユニットは、使用する場合、地面から離れて上にある実質的に同一のフットプリントを分割するように、複数のインキュベーター装置を支えるよう構成されることがある。

本発明の第２の実施形態によれば、複数のキャビティーからなるポータブルインキュベーター装置を提供するものであって、インキュベートされる分析物を入れるよう個々に構成され、インキュベーター装置が：互いに独立に複数のキャビティーに入った分析物の温度を制御するよう：また分析物がインキュベートされている間に第１の位置から第２の位置に移動するよう構成され、インキュベーター装置を移動している時に、電力供給およびインキュベーター装置の外部装置とは独立に、望ましいインキュベーション条件を維持するよう構成されている。

本発明の第２の実施形態には、本発明の第１の実施形態の１つあるいは複数の特徴が含まれることもある。

本発明の第三の実施形態によれば、本発明の第２の実施形態による保存ユニットおよび複数のポータブルインキュベーター装置から成るインキュベーター保存装置を提供し、保存ユニットは使用する場合複数のインキュベーター装置のそれぞれを支えるよう構成される。

すなわち、インキュベーター保存装置が使用される場合、保存ユニットは地面から離れて上にある実質的に同一のフットプリントを分割するように、複数のインキュベーター装置を支えるよう構成されることもある。

本発明の第三の実施形態のさらなる態様には、本発明の第１あるいは第２の実施形態の１つあるいは複数の特徴が含まれることもある。

本発明の第四の実施形態によれば、インキュベートされる分析物を入れるよう個々に構成される複数のキャビティーからなるポータブルインキュベーター装置を提供するものであって、インキュベーター装置は：複数のキャビティーに入った分析物の温度を互いに独立に制御するよう；また分析物がインキュベートされている間、第１の位置から第２の位置へ移動するよう構成され、インキュベーター装置にはさらに、分析物を入れるキャビティーの開口部と反対になるキャビティーのうちの少なくとも１つの側面に配置された少なくとも１つのヒートシンクが含まれる。

本発明の第四の実施形態の態様には、本発明の第１から第三の実施形態の１つあるいは複数の特徴が含まれることもある。

本発明の第五の実施形態によれば、保存ユニットおよび複数のポータブルインキュベーター装置から成るインキュベーター保存装置を提供するものであって、保存ユニットは使用する場合、複数のインキュベーター装置のそれぞれを支えるよう構成され、ポータブルインキュベーター装置は、複数のキャビティーを含み、個々のキャビティーはインキュベートする分析物を入れるよう構成され、インキュベーター装置は：互いに独立に複数のキャビティーに入った分析物の温度を制御するよう；また分析物がインキュベートされている間に、第１の位置から第２の位置まで移動するよう以下のよう構成される。

本発明の第五の実施形態の態様には、本発明の第１から第四の実施形態の１つあるいは複数の特徴が含まれることもある。

本発明のさらなる実施形態によれば、複数のキャビティーから成るインキュベーター装置を供給するものであって、個々のキャビティーはインキュベートされるべき分析物を入れるよう構成され、インキュベーター装置は、互いに独立に複数のキャビティーに入った分析物の温度を制御するよう構成される。

本発明のさらなる実施形態の態様には、本発明の第１から第五の実施形態の１つあるいは複数の特徴が含まれることもある。

（個々の説明）
本発明によるインキュベーター装置１０は図１に示している。インキュベーター装置には、本体１２から取り外し可能なインレー１４（分析物収容部材を構成する）を保持する本体１２が含まれる。インキュベーター装置は、ロボットによるハイスループットシステムによって操作するのに適合させる８５.４８ mm±０.２５ mm×１２７.７６mm±０.２５ mmのフットプリントを有したSBSフォーマットのものである。従って、このフットプリントは米国規格協会(ANSI)スタンダードANSI/SBS １−２００４と一致する。このインキュベーター装置１２は電気コネクター１６が備え付けられている。

インキュベーター装置１０の構成成分の部品は、図２で示された分解組立図に関してこの明細書にさらに詳細に記載されている。

インレー１４は、ウェル２０の５×６二次元配列（複数のキャビィを構成する）を特徴とする。ウェルの位置は、マイクロプレートに対するウェルの位置についてANSI／SBS ４−２００４スタンダードに一致する。インレー１４はポリカーボネートのようなプラスチック性材料で作られる。それ故、プラスチック材料により、インレーの列の間は断熱されている。インレー１４は、同じ装置のケースの上部２２に形成された開口部を介してインキュベーター装置１０に入る。インキュベーター装置１０には装置のケースの下部２４も含まれる。上部および下部２２と２４は共に、インキュベーター装置１０に囲いを提供する。この装置のケースの上部および下部２２と２４は、ナイロンのような化学的に丈夫な材料で作られている。あるいは、上部および下部２２と２４はヒートシンクのような機能を果たすこともある。このような形態において、上部および下部はヒートシンクを作るためによく用いられる１つあるいは複数の物質の少なくとも一部で作ることができる。

インレーの図に示されていない形態において、インレーには、５つの別々のインレー部材が含まれ、個々のインレー部材は、１列の１配列のウェルである。

インキュベーター装置１０に対する内部の部材について記載する。プリント基板３０には、以下に示す電気制御回路が含まれる。プリント基板３０は、１ mmの厚さの従来の４層のボードである。銅あるいはアルミニウムから形成されたヒートシンク３２は、それらが好ましい温度による接触および電気的接触をするよう、プリント基板に従来の方法で物理的に付着する。ヒートシンク３２の目的は、ヒートポンプ（以下に記載した）および電子構成要素によって発生した熱の消散である。さらなる任意の熱管理法は、従来の方法に従って電気送風機（記載なし）を用いた強制冷却を含む。断熱材３４はプリント基板３０の上に置かれる。断熱材は、お互いからおよびプリント基板３０から、インレー１４のウェル２０の列を断熱するよう形作られている。断熱材３４はUL９４−V０級までの６０％グラスファイバーを用いたポリウレタンから形成される。発光ダイオード（LED）３６は、インレー１４のウェル２０に対応する位置でプリント基板上に置かれる。LED３６は、十分確立されたデザインに従ってプリント基板３０上に備え付けられた電気回路によって作動する。LED３６の輝度および分光組成は、従来の自動電子結合素子(CCD)検査器具の需要に適合できる。断熱材３４に取り付けられたトレイ３８は、インレーのウェルを入れるよう構成された、個々のウェル２０の５×６二次元配列を特徴とする。トレイ３８のウェルの５×６二次元配列は、５つのブロックによって形成され、個々のブロックは１列で構成され、かつ１配列６ウェルを有する。トレイ３８はアルミニウムもしくは銅のような望ましい熱伝導性を有する金属から形成される。トレイ３８の個々のウェルは、例えばLEDの光の通路の余裕を考慮したトレイの個々のウェルの壁の隙間によって、インレー１４のウェル２０内に入れた分析物を照らすために、個々のLED ３６によって発光できるよう構成させる。トレイ３８の個々のブロックは、プリント基板３０に置かれた２つのペルチェヒートポンプに付随している。ペルチェヒートポンプ４０は図３に関連して以下に示している。バッテリー４２は携帯用の操作を可能にするために備えられている。見かけ上の電圧は３.７Vで、キャパシティは１０００ mAhである。Varta Easypack １０００のような充電可能なバッテリーが用いられる。インキュベーター装置１０に対する電力は、従来の方法に従って外部電源（記載なし）からも供給できる。ステータス LED４４は、使用時にインキュベーター装置１０の状態を表示するよう作動する。コネクター４６は、シリアル通信（例えばRS４８５あるいはRS２３２）およびパラレル通信を可能にする。シリアル通信は、インレー１４の個々のウェル２０内の温度をプログラミングするため、また記録された温度データの出力のために用いられる。JTAGスタンダードに対するパラレル通信は、プリント基板３０上でマイクロコントローラーをプログラミングするため、およびインキュベーター装置のファームウェアの試験のために用いられる。

（第１の実施形態）
図３aは図２のトレイ３８のブロック６０をさらに詳細に、また第１の実施形態に従って示している。ブロック６０は、金属部材６２を含み、この金属部材６２は使用の際、インレー１４のウェル２０を受け入れるための、個々の６つの間隔のあいたウェル６４を特徴とする。２つのペルチェヒートポンプ６６は、メタル部材６２の末端のあたりに配置される。適切なヒートポンプは、６.６mm×６.６mmの本体サイズ、１Aの最大電流および２Vの最大電圧を有するMarlow Industries MI１０１１Tである。ペルチェヒートポンプ６６は、直列に接続され、電圧源６８によって電力を供給される。インレーの個々の末端におけるペルチェヒートポンプ６６の配置は、インレー全体の温度を均一にする。図３の矢印は電流の流れの方向を示している。すなわち、ペルチェヒートポンプはテキサス・インスツルメンツDRV５９１を用いたテキサス・インスツルメンツ MOSFET H-bridgeによって作動する。テキサス・インスツルメンツ DRV５９１の出力電圧レベルは、テキサス・インスツルメンツ DAC７５５８デジタル・アナログコンバーターによって制御され、これはマイクロコントローラー装置によって順に制御される。ペルチェヒートポンプドライバーからの個々の出力は、１０％未満のリップルを有するDCドライビング電圧を供給するために受動LCフィルターによってフィルター処理される。ペルチェヒートポンプに対するドライバー回路のデザインは、例えば主成分、即ちペルチェヒートポンプ自体、テキサス・インスツルメンツ
DRV５９１およびテキサス・インスツルメンツ DAC７５５８デジタル・アナログコンバーターについてのデータシートに記載されているような標準テキストの参照を含む、概念的な当業者には確実な方法である。R-Tが適合したサーミスタ７０は、十分確立された方法に従ってテーブル索引によって温度を決定するために、マイクロコントローラー装置によって測定される電気抵抗を備えるために、メタル部材６２の下側に置かれている。温度測定の精度は、個々のサーミスタ７０に関連した電気回路の較正を行なわなくても０.５℃より精密である。

（第２の実施形態）
図３bは第２の実施形態に従って、図２のトレイ３８のブロック７２を示している。図３bに示されたこの実施形態の構成成分および機能は、以下のように記載したものを除いて図３aについて記載した第１の実施形態についてのものと同一である。ペルチェヒートポンプ６６は、メタル部材６２の反対側面に位置しているにも関わらず、メタル部材６２の真下に位置している（即ちウェル６４の開口部の反対側のメタル部材６２の側に）。ヒートシンク７４は、ペルチェヒートポンプ６６の真下に位置しており、これに接触している。図２に記載されているように、第１の実施形態のヒートシンク３２は、ウェル２０の側面に位置している。従って第２の実施形態の配置によって、例えば、さらにウェルを供給するために用いられることがあるウェルの周囲に空間ができる。

ペルチェヒートポンプ４０、６６のデジタル制御、およびインレー１４のウェル２０内の測定温度のデジタル表示の条項によって、マイクロコントローラー装置による閉回路デジタル制御が可能になる。この目的のために、マイクロコントローラー内では比例・積分・微分制御プログラムが提供される。比例・積分・微分制御プログラムは、従来の方法に従って設計され機能する。図には示していないがプリント基板の上に置かれているマイクロコントローラーは、Freescale ５６F８１２３ ハイブリッド・デジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)/マイクロコントローラーである。マイクロプロセッサーに対する支持電気回路は、標準的な設計法、例えばマイクロプロセッサー製造業者によって提供されたデータシートに基づいた方法に従って設計されている。

マイクロプロセッサーによって実行されたファームウェアは、図４のフローチャート８０に示されている。ファームウェアデザインは、従来の十分確立された方法に従っている。図４に示されたファームウェア機能は、前述のことを考慮に入れて実際的に熟練した読者には自明のことであろう。要約すると、マイクロプロセッサーファームウェアによって、以下の機能が可能になる：
‐ インキュベーター装置セットアップ、制御および診断。
‐ パーソナルコンピュータ（PC）に連結したコネクター１６を経由した通信（記載なし）。
‐ PCによる遠隔制御。
‐ PID制御。

ファームウェア制御下で、サーミスタ７０によって測定された温度が、例えばソリッドステートのメモリー内に記憶される。装置が１つの位置から他の位置に移動している場合、温度の記録が継続される。図には示されていないが温度は、十分知られた設計法に従ってLEDまたはLCD表示で示すことができる。このような表示は、１つの位置から他の位置に装置を運ぶ可能性がある使用者の便宜のためである、それゆえ、使用者は分析物の安定性に影響を与える恐れがある、あらゆる危険な温度変化あるいはレベルに関して分析温度を監視できる。あるいは又はさらに、記録された温度は、目標を監視するため、どこか他の場所で、例えばこの装置を移動した位置で使用するために、コネクター１６を経由して通信することができる。

タンパク質結晶化のためのインキュベーター装置の使用は、この明細書では図１から３に示している。新たなインレー１４は、インレーのウェル２０がトレイ３８のウェルに入るように装置ケース２２の上部に備え付けられた開口部を通してインキュベーター装置１０に挿入される。タンパク質、食塩、洗剤および他の安定化剤を含む分析物は、インレー１４の２０のウェル内に分注される。例えば１週間から３ヶ月間のインキュベーション期間を開始するために、インキュベーターの操作が、マイクロプロセッサー内に存在するファームウェアープログラムに従って開始される前に、ウェル２０は、例えばテープあるいはオイルで密封される。インキュベーターは、分析物がウェル２０に入る前に開始されてもよい。トレイ３８の５つのブロックの個々に備えられたペルチェヒートポンプの設備によって、プロック内に入ったウェル２０に含まれる分析物の温度を独立に制御することが可能になる。このことは、インキュベーター装置１０が、インキュベーション期間内に５つまでの異なる温度領域に対して、装置に含まれる分析物に影響を与えることもあることを意味する。図示していないが、２つのペルチェヒートポンプ６６は、約４℃から約３５℃までの範囲で、互いに異なる温度で操作するよう、互いに独立に作動する。したがって、温度勾配は、２つのペルチェヒートポンプ６６間のブロックに沿って設置できる。直列に接続され、独立に制御されたペルチェヒートポンプの実施形態において、トレイ３８の個々のプロックに関連したサーミスタ７０による閉回路制御によって、０.５℃より精密な絶対精度が得られる。インキュベーション期間の温度制御は、マイクロプロセッサーによって実行されたPID制御機能による。例えば、インキュベーション期間にトレイ３８の個々のプロック内の温度を維持することができ、あるいはインキュベーション期間に温度の変化が影響されることもある。インキュベーション期間に、研究者のような使用者は、LED３６が発したバックライティングを利用した顕微鏡下で個々のウェル２０に入った分析物を定期的に検査することができる。

SBSフォーマットにおけるインキュベーター装置の設備は、ロボットハンドリング装置を移動、充填、密封および装置１０の光学的検査のために用いることができるということを意味することに気づくべきである。

図５はインキュベーター保存装置１００を示している。インキュベーター保存装置１００には、５つのインキュベーター装置１０を支持するために構成される保存ユニット１０２が含まれる。保存ユニット１０２には、インキュベーター保存装置１００が使用される場合、垂直に拡がったバックプレイン１０４が含まれる。棚１０６はバックプレイン１０４から水平に拡がる。インキュベーター装置１０は個々の棚１０６上で支持できる。インキュベーター保存装置１００によって、インキュベーター装置１０の空間効率のよい保存が可能になる。

本発明のさらなる特徴と利点は、実施例のみによって、また付随する図を参考にして、以下の個々の説明から明らかになるであろう。

図１は本発明によるインキュベーター装置の透視図である。 図２は図１のインキュベーター装置の分解組立図である。 図３ａは第１の実施形態による図１および２のインキュベーター装置に用いられる２つのペルチェヒートポンプの図である。 図３ｂは第２の実施形態による図１および２のインキュベーター装置に用いられる２つのペルチェヒートポンプの図である。 図４はインキュベーター装置使用中のファームウェア操作を示すフローチャートである。 図５は本発明によるインキュベーター保存装置の透視図である。

符号の説明

１０ インキュベーター装置
１２ 本体
１４ インレー
１６ 電気コネクター
２０ ウェル
２２ 装置ケースの上部
２４ 装置ケースの下部
３０ プリント基板
３２ ヒートシンク
３４ 断熱材
３６ LED
３８ トレイ
４０ ペルチェヒートポンプ
４２ バッテリー
４４ ステータス LED
４６ コネクター
６０ ブロック
６２ 金属部材
６４ ウェル
６６ ペルチェヒートポンプ
６８ 電圧源
７０ サーミスタ
７２ ブロック
７４ ヒートシンク
１００ インキュベーター保存装置
１０２ 保存ユニット
１０４ バックプレイン
１０６ 棚

Claims (62)

1. 複数のキャビティーの各々に分析物を入れること；
   互いに独立して前記複数のキャビティーに含まれる分析物の温度を制御するように操作できるインキュベーター装置であって、前記複数のキャビティーで前記分析物をインキュベートすること；および
   前記インキュベーター装置が、移動されている場合、電力の供給や前記インキュベーター装置の外部装置とは独立に、望ましいインキュベーション条件を維持するよう構成される前記インキュベーター装置であって、前記分析物がインキュベートされている間、第１の位置から、第２の位置の位置まで前記インキュベーター装置を移動すること、
   を含む方法であって、
   インキュベートされる前記分析物を入れるよう構成された前記複数のキャビティーを個々に有する前記インキュベーター装置である、ポータブルインキュベーター装置を用いて前記分析物を処理する方法。
2. 前記インキュベーター装置が移動されている場合、前記インキュベーター装置が、周囲の温度変化にもかかわらず、望ましい分析物温度を維持するよう構成される請求項１に記載の方法。
3. 前記複数のキャビティーに入れた前記分析物が、少なくとも１つの生物学的および非生物学的化合物を含む請求項１または２に記載の方法。
4. 前記複数のキャビティーに入れた前記分析物が、タンパク質、DNA、RNA、および幹細胞のうち少なくとも１つを含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
5. 分析物が有害なインキュベーション条件にさらされている場合、分析物は不可逆的変化を受けやすく、このことは、分析物のその後の分析に不利となる請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 有害なインキュベート温度にさらされている場合、前記分析物が、結晶化しやすい化合物を含む請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
7. 前記インキュベーター装置は選択的に：前記複数のキャビティーに入れた分析物を加熱するよう；また前記複数のキャビティーに入れた分析物を冷却するよう構成される請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
8. 前記インキュベーター装置が：互いに独立して前記複数のキャビティーに入った分析物を加熱するか；また互いに独立して前記複数のキャビティーに入った分析物を冷却するか少なくともその１つであるよう構成される請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
9. 前記インキュベーター装置が選択的に：少なくとも１つのキャビティーに入れた分析物から熱を伝達するか；また少なくとも１つのキャビティーに入れた分析物に熱を伝達するよう構成される請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
10. 前記インキュベーター装置が、前記複数のキャビティーに入った分析物の温度を制御するために操作できる温度コントローラーを含む請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
11. 前記インキュベーター装置が、前記複数のキャビティー全体にわたり異なる少なくとも１つの温度差異を作り上げるよう構成される請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 前記インキュベーター装置が、互いに独立して少なくとも２つの群のキャビティーに入った分析物の温度を制御するよう構成される請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
13. 前記インキュベーター装置が、第１の温度で第１の群のキャビティー、また第２の温度で第２のキャビティーを維持するよう構成することができ、第１の温度と第２の温度は互いに異なる請求項１２に記載の方法。
14. 前記複数のキャビティーが、少なくとも１つのウェルおよびチャネルを含む請求項１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
15. 前記キャビティーが、実質的に同じ形態のものである請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
16. 前記キャビティーが、実質的に異なる形態であってもよい請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
17. 前記複数のキャビティーが、二次元配列の前記インキュベーター装置内に配置される請求項１〜１６のいずれか１つに記載の方法。
18. 前記インキュベーター装置が、ソリッドステートの加熱／冷却装置を含む請求項１〜１７のいずれか１つに記載の方法。
19. 前記インキュベーター装置が、少なくとも２つのペルチェヒートポンプを含む請求項１〜１８のいずれか１つに記載の方法。
20. 個々のペルチェヒートポンプが、前記複数のキャビティーのうちの少なくとも１つに入った前記分析物の温度を制御するよう構成され操作できる請求項１９に記載の方法。
21. 前記インキュベーター装置は、前記複数のキャビティー個々の１つに入った分析物の個々の温度を感知するよう個々に操作できる複数の温度センサーを含む請求項１〜２０のいずれか１つに記載の方法。
22. 前記複数の温度センサーのうち少なくとも１つが、サーミスタである請求項２１に記載の方法。
23. 前記インキュベーター装置の温度コントローラーが、前記複数の温度センサーによって感知される温度に依存して作動する請求項２１または２２に記載の方法。
24. 前記温度コントローラーが、個々の所定の温度に対して、前記複数のキャビティーに入った前記分析物の温度を制御するよう作動できる請求項２１〜２３のいずれか１つに記載の方法。
25. 前記インキュベーター装置がさらに、前記複数のキャビティーに入った分析物の温度を制御するよう操作できる比例・積分・微分（PID）モジュールを含むいずれかの請求項１〜２４に記載の方法。
26. 前記インキュベーター装置が、前記インキュベーター装置の独立した操作に対して電力を供給するよう操作できる電源を含む請求項１〜２５のいずれか１つに記載の方法。
27. 前記電源が、バッテリーを含む請求項２６に記載の方法。
28. 前記インキュベーター装置が、前記複数のキャビティーから熱を逃がすよう構成された冷却装置を含む請求項１〜２７のいずれか１つに記載の方法。
29. 前記冷却装置が、前記複数のキャビティーのうち少なくとも１つに熱に関して連結した少なくとも１つのヒートシンクを含む請求項２８に記載の方法。
30. 前記ヒートシンクが、前記複数のキャビティーに熱に関して連結される請求項２９に記載の方法。
31. 前記ヒートシンクが、複数の直線的に配列したキャビティーに熱に関して連結される請求項３０に記載の方法。
32. 少なくとも１つの前記ヒートシンクが、前記複数のキャビティーのうち少なくとも１つに隣接している請求項２９〜３１のいずれか１つに記載の方法。
33. 少なくとも１つの前記ヒートシンクが、前記分析物が前記キャビティーに入る前記キャビティーの開口部に対して前記キャビティーの側面に配置する請求項２９〜３２のいずれか１つに記載の方法。
34. 少なくとも１つの前記ヒートシンクが、前記分析物がキャビティーに入る前記キャビティーの開口部と反対側のキャビティーの側面に配置されることもある請求項２９または３２のいずれか１つに記載の方法。
35. 前記冷却装置が、前記インキュベーター装置の加熱／冷却装置に熱に関して連結する請求項２８〜３４のいずれか１つに記載の方法。
36. 前記インキュベーター装置がさらに、前記インキュベーター装置とコンピューターとの間の通信に備えるよう構成されたインターフェイスを含む請求項１〜３５のいずれか１つに記載の方法。
37. 前記インキュベーター装置が、コンピューターによってインターフェイスを経由してプログラムされるよう構成される請求項３６に記載の方法。
38. 前記インキュベーター装置が、少なくとも１つのキャビティーに入れた分析物を密封するためのシーリングエレメントを含む請求項１〜３７のいずれか１つに記載の方法。
39. 前記インキュベーター装置が、前記複数のキャビティーに入った分析物を照らすために構成される少なくとも１つの光源を含む請求項１〜３８のいずれか１つに記載の方法。
40. 前記インキュベーター装置が、前記複数のキャビティーの個々の１つを照らすよう個々に構成された複数の光源を含む請求項３９に記載の方法。
41. 前記分析物が、入った前記キャビティーの口の反対側のキャビティーの側面から複数のキャビティーに入った分析物を照らすよう構成された請求項３９または４０に記載の方法。
42. 前記少なくとも１つの光源が、発光ダイオード（LED）を含む請求項３９〜４１のいずれか１つに記載の方法。
43. 前記インキュベーター装置が、前記少なくとも１つの光源の明るさを変化させるよう構成される請求項３９〜４２のいずれか１つに記載の方法。
44. 前記複数のキャビティーが、光の通過を可能にする物質の少なくとも一部が含まれるレセプタクルが特徴である請求項１〜４３のいずれか１つに記載の方法。
45. 前記インキュベーター装置が、使用の際、地面から離れて上に置く実質的に長方形のフットプリントを特徴とする請求項１〜４４のいずれか１つに記載の方法。
46. 前記インキュベーター装置が、ロボットハンドラー適合型である請求項１〜４５のいずれか１つに記載の方法。
47. 前記インキュベーター装置が、ロボットハンドラーによって第１の位置から第２の位置へ移動する請求項４６に記載の方法。
48. 前記インキュベーター装置が、実験装置であるいずれかの請求項１〜４７のいずれか１つに記載の方法。
49. 前記複数のキャビティーが、分析物収容部材中で構成される請求項１〜４８のいずれか１つに記載の方法。
50. 前記分析物収容部材を、前記インキュベーター装置から取り除くことができる請求項４９に記載の方法。
51. 前記分析物収容部材が、複数のウェルを含んだ個々のキャビティーを有した複数のキャビティーを含む請求項４９または５０に記載の方法。
52. 前記分析物収容部材が、プラスチックで作られている請求項４９〜５１のいずれか１つに記載の方法。
53. 前記分析物収容部材が、前記複数のキャビティー間の断熱材を含む請求項４９〜５２のいずれか１つに記載の方法。
54. 前記分析物収容部材が、単一の部材である請求項４９〜５３のいずれか１つに記載の方法。
55. 前記インキュベーター装置が、携帯用に構成される請求項１〜５４のいずれか１つに記載の方法。
56. 前記複数のキャビティーのうちの少なくとも１つにおける温度が記録される請求項１〜５５のいずれか１つに記載の方法。
57. 前記インキュベーター装置が第１の位置から第２の位置へ移動している時にその温度が記録される請求項５６に記載の方法。
58. 記録された温度が：前記インキュベーター装置の使用者に対して表示された温度；第２の位置の装置に対して通信が行なわれた温度のうちの少なくとも１つである請求項５６または５７に記載の方法。
59. 前記インキュベーター装置が、第１の位置と第２の位置のうち少なくとも１つの位置で保存ユニットに保存されるものであって、前記保存ユニットは、複数のインキュベーター装置を支えるよう構成される請求項１〜５８のいずれか１つに記載の方法。
60. 前記保存ユニットが、使用の際、地面から離れて上にある同じフットプリントを実質的に分割するように、前記複数のインキュベーター装置を支えるよう構成される請求項５９に記載の方法。
61. インキュベートされる前記分析物を入れるよう個々に構成された複数のキャビティーを含むポータブルインキュベーター装置であって、
    互いに独立して前記複数のキャビティーに含まれる分析物の温度を制御するよう；また前記分析物がインキュベートされている間、第１の位置から第２の位置に移動されるよう構成され、
    前記インキュベーター装置が移動されている場合、電力の供給や前記インキュベーター装置の外部装置とは独立に、望ましいインキュベーション条件を維持するよう構成されるインキュベーター装置。
62. 保存ユニット、および請求項６１記載の複数のポータブルインキュベーター装置を含み、前記保存ユニットが使用する場合、前記複数のインキュベーター装置を個々に支持するよう構成される、インキュベーター保存装置。

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