JP2018025558A - 化学的または生物学的な反応のためのウェルを含むプレートおよび撮像システムを用いたそうしたプレートのマルチプルイメージング（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｍａｇｉｎｇ）方法 - Google Patents

Abstract

【課題】追加の物理的構造として実装される基準マーカを使わずに、各ウェルを識別できるマルチウェルプレート、及び、該マルチウェルプレートのマルチプルイメージングを行う方法を提供する。【解決手段】化学的または生物学的な反応のためのウェル１１のアレイを含むプレート１であって、ウェル１１のそれぞれが、プレート１の表面１２に少なくとも１つの開口１１１を含む反応チャンバを含む。ウェル１１のアレイは、ウェル１１の複数の近接するブロック１３から構成され、ウェル１１の各ブロック１３は、ウェル１１の複数の近接する列から構成され、少なくとも１つのボイド１４は、ウェル１１の列の間においてウェル１１の各ブロック１３に設けられる。ここで、ボイド１４は、具体的には、プレート１の表面１２の一部であり、ウェル開口１１１を含まない。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、概してウェルプレートと称されることがある、マイクロウェルプレート、マイクロプレート、ピコウェルプレートなどの形態のマルチウェルプレートのような、化学的または生物学的な反応のためのウェルを含むプレートに関し、さらに、ウェル内で起こる化学的または生物学的な反応の研究のためのそうしたウェルプレートのマルチプルイメージング方法に関する。詳細には、本発明は、使い捨て品として使用することができる改善されたウェルプレート、およびウェルプレートのウェル内における反応の結果を測定する改善された方法を対象とする。

多くの生物学、生化学、診断または治療の用途において、例えばリアルタイムＰＣＲ、デジタルポリメラーゼ連鎖反応（ｄＰＣＲ）など、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）の過程において、サンプル中の特定の物質または化合物の量またな濃度を正確に決定することが必要である。これらの用途の大部分は、通常、化学、生化学および／または生物学的アッセイの形態であり、反応チャンバ内のポリペプチドおよび核酸、細胞または組織などの生物学的材料の固定化、および、固定化された材料を用いた１つまたは複数の反応の実施、その後の例えば発光試験測定などの定量および／または定性分析プロセスを対象とする。ここで、最近の技術開発がこれらの分析プロセスの効率化に貢献しており、これは、例えば、それぞれの反応チャンバに対するオートフォーカスおよび顕微鏡ステージのポジショニングのためのコンピュータ制御によるものであり、それらは、これらのチャンバ内における生体サンプルの繰り返しの撮像を容易にするように開発されている。

マルチプルの生体サンプルを分析する目的で、ウェルプレート、またはより具体的には、マルチウェルプレートが、分析調査および臨床診断テストの実験において標準的なツールとして幅広く使用されてきており、今もなお使用されている。このマルチウェルプレートは、単回使用のための使い捨て形態でよく使用されている。より詳細には、マルチウェルプレートは、単純に、生体サンプルのための試験管として使用されるウェルまたはキャビティの形態のマルチの反応チャンバを含む、好ましくは平坦なプレートを構成する。マルチウェルプレートは、ガラス、プラスチック、石英およびケイ素など、あらゆる適当な種類の入手可能な材料から作られ得、典型的には、通常２：３の矩形マトリックスに配置される、６個、２４個、９６個、３８４個、１５３６個またはそれを上回るサンプルウェルを備える。マルチウェルプレートのフォーマットの標準化は、特にそのウェルの配置を考慮すると、標準化することでロボット操作装置、自動サンプル取扱装置、サンプルディスペンサ、ならびにマルチウェルプレートリーダまたは反応観察装置などの標準化された実験装置の使用が可能になるので大きな利点をもたらす。特にリーダまたは観察装置に関して、光検知は、特にマルチの異なる反応を示すウェルのアレイに関して、反応を測定するのに最も良く使用される方法である。

しかし、事実上制限のない数のサンプルウェルを備えるマルチウェルプレートを使用できることにより、マルチの観察対象ウェルを各ウェル内で行われる反応に関連付けることがますます難しくなる。ここで、そうした個別の関連付けを実施する１つの方法は、ウェルを予め決められた順序、例えば１つの長い単一列に配置し、サンプルを数えることによって特定の所望のウェルを見つけ出すことである。マルチのウェルのうちの所望のウェルを識別する他の方法は、基準マーカ、基準マークまたは単に基準とも呼ばれる基準点のような、特定のマーカを使用することによるものであり、それによって一つ一つのウェルをウェルの列に割り当てられた１つの基準とウェルのアレイ内のウェルの行に割り当てられた１つの基準との組み合わせに関連付けることができる。そうした基準マーカを使用する一例として、米国特許出願公開第２０１６０３２２３０Ａ１号には、ウェルのアレイを含むマルチウェルプレートが開示されており、そこでは、ピコウェルがウェルの底部に設けられている。それについては、既知の従来技術ならびに一つ一つのウェルを識別するのに基準マーカが使用される添付の図３に示されるような好ましい一実施形態を参照して述べられる。ここで、図示のマルチウェルプレート９は、９６個のウェルを含み、ウェル９１の８本の列および１２本の行から構成される。各ウェル９１を明確に識別するために、参照番号９２に付けられるＡ、Ｂ、Ｃなどのアルファベット記号が、各列に割り当てられ、参照番号９３に付けられる１、２、３などの数字が、マルチのウェル９１の各行に割り当てられる。例えば、マルチウェルプレート９の左上の角にあるウェルは、割り当てられた基準マーカ「Ａ」と「１」、すなわち合わせて「Ａ１」を含む。

既知の従来技術の上述した例では、各ウェル９１の断面は、円形である。しかし、近年、添付の図４に見られるように、少なくともマルチウェルプレートの表面の高さにおける形状を六角形にすると、マルチウェルプレート上のウェルの分布密度が向上することが明らかになってきた。さらに、すでに記載したように、一般的に知られるマルチウェルプレートのウェルの数は、マルチのサンプルを用いてさらに多くの分析プロセスを互いに並行して行うことができるようにするために、すでに９６個を上回って増加されている。そして、そうした多数のウェルを含むウェルのアレイを自動的に把握することができるようにするために、カメラなどの撮像装置が使用され得る。カメラは、図４に見られるような、いわゆる視野９４を含む。視野は、ＦＯＶまたは撮像領域とも呼ばれ、通常、カメラのビューコーン（ｖｉｅｗ ｃｏｎｅ）の角度サイズを構成し、図４では破線で印付けられる矩形の四角として示されている。

大きさがカメラのＦＯＶを越えるウェルアレイの部分または領域を撮像する、すなわち、図４における矩形の四角内部にすべてが配置されているわけではないウェルを撮像するには、アレイ領域全体を区分的に撮像することができるようにするために、空間的に移動された複数の画像を取得することがある。しかしながら、ここで、マルチウェルプレートのいかなるウェルも見逃さない、またはウェルを重複して数えない、したがって測定結果を不正変更しないために、カメラで撮った複数の画像がどれだけ互いに関連付けられているか、すなわちまとめられているかを識別することができるようにすることは難しい。基本的に、ウェルのアレイにおける各ウェルは、直接的に識別可能でなければならず、したがって、ここでも、カメラの特定のＦＯＶを表す各画像の識別が必要である。この目的のため、基準マーカ９５は、図４に見られるように、それぞれのＦＯＶ９４によってカバーされるウェルを識別することができるようにするために、通常、方向付けのために使用される。使用される基準マーカは、図４では、表現「Ｆ１」、「Ｆ２」および「Ｆ３」によって符号で表されており、それらは、ウェルアレイの外部に位置する任意の機械可読構造であってよい。少なくとも１つの基準マーカは、その画像にあるすべてのウェルについての基準としての機能を果たすために、任意の画像、すなわち、任意のＦＯＶ内になくてはならない。一例として、米国特許第８，３６７，０１６Ｂ２号には、奥行および高さが異なる複雑な構造のいわゆるマイクロ流体デバイスが開示されており、そこにおいて、それぞれの基準マーカの配置および区別のために、ウェル間またはウェルの周りにはブランクスペースが必要となる。

したがって、追加の物理的構造として実装される基準マーカの欠点は、それぞれの使い捨てウェルプレートの製造のときに追加の処理ステップが必要となり、ウェルプレートがより高価になり、複雑になることである。それに加えて、基準マーカは、貴重な物理的スペースを使いつくしてしまい、したがって実際のウェルプレートにおける追加のウェルの設置のためのスペースがなくなってしまう。さらに、暗黙のうちにやはりまたカメラのＦＯＶにおける貴重なスペースの確保を必要とする、プレート上のスペースの確保は、ウェルプレートの利便性および利用を著しく減少させる。さらに、基準マーカは、実際には、ウェルプレートの機能性、例えばマイクロ流体プレートの場合ではマイクロ流体特性に干渉することがある。さらに、対象の領域すなわち撮られるべき実際のウェルをカバーする領域の外に位置する基準マーカを撮像装置のＦＯＶに含めるには、ＦＯＶを対象の領域よりも著しく大きくする必要がある、または対象の領域をＦＯＶよりも著しく小さくする必要があり、どちらのやり方も、ウェルプレートの撮像方法の効率が落ちることになる。

米国特許出願公開第２０１６０３２２３０Ａ１号 米国特許第８，３６７，０１６Ｂ２号

したがって、上述した欠点を回避する、改善されたウェルプレートならびにそうしたプレートのマルチプルイメージングを行う改善された方法がますます必要とされている。

したがって、本発明は、リアルタイムＰＣＲまたはｄＰＣＲなどの化学的または生物学的な反応のためのウェルのアレイを含む、プレート、好ましくはマルチウェルプレートを提供する。ここで、用語「ウェルのアレイ」は、プレートに設けられたすべてのウェル全体に対して使用される。各ウェルは、サンプルを保持するための反応チャンバを含む。各ウェルは、反応チャンバへのアクセスを可能にするためにプレートの表面に設けられた少なくとも１つの開口を含む。あるいは、各ウェルは、プレートの両面における開口など、いくつかの開口を含むこともできる。さらに、本発明によれば、ウェルのアレイは、ウェルの近接する複数のブロックであって、サブアレイとも呼ばれるブロックから構成され、ウェルの各ブロックは、ウェルの近接する複数の列から構成される。換言すると、ウェルは、列状に配置され、ウェルの列は、いわゆるブロックにグループ分けされ得る。ここで、列もブロックも、近接する列またはブロックから距離を置いた明確な分離または境界を有する実際の列またはブロックとして理解されるべきではなく、ウェルのアレイの特定の一部分、すなわちウェルの仮想ブロックだけをモニターすることができるようにするために、一緒にグループ分けされるウェルの仮想セグメントまたは区画に区切られる、マルチのウェルにおける単に仮想的に存在する列またはブロックとして理解すべきである。さらに、本発明のプレートによれば、少なくとも１つのボイドは、１つのボイドまたは１つを上回るボイドを意味し、ウェルの列の間において、ウェルの各ブロックに設けられる。ボイドは、プレートの表面の一部分であり、ボイドを構成するプレートの表面の部分にはウェルの開口がない。換言すると、ウェルの各ブロックは、ウェルのアレイの特定のセグメントと相互関係があるプレートの表面にそれぞれのウェル開口を示し、ウェルの各ブロックでは、ウェルの列の間において、プレート表面の特定の領域は、ウェル開口を示さず、そこは、「省かれたウェル開口」または「省かれたウェル」と称されることもあり、その特定の領域の表面が、好ましくはキャビティのない、すなわち未処理または未加工であることを意味する。ボイドまたは「省かれたウェル」は、プレートの表面にわたる別のやり方でのウェル開口の不均一な分配における乱れた状態または欠陥と呼ばれることもあり、その場合、１つのボイドがウェルの各ブロックについて設けられる、あるいは、１つよりも多いボイドが設けられ、そこでは適当なスペースの「無駄」が考慮されなければならない。さらに、さらなる好ましい構造によれば、プレートにおいて、ウェルのアレイを含むウェルのすべてのブロックは、同一の数のウェルおよび／またはボイドを含むことができる。さらに、プレートは、マルチウェルプレート構造に組み込まれるバイオリアクタのアレイなどを含むかん流マルチウェルプレートなど、液体を各ウェルに移送するための流動性ウェルプレートを実装する、一体化された流体分注システムをさらに含むことができる。

ウェルの各ブロックに少なくとも１つのボイドを設けることは、ウェルの位置情報がウェルのそれぞれのブロックに直接符号化され得るという利点を有する。その場合、各ボイドは、好ましくは、少なくとも、プレートにおける各ブロックの位置の空間的な符号化のための基準としての機能を果たし、したがって、プレート表面の縁にそれぞれの基準マーカまたは同様のものを配置する必要がなくなる。それによって、ウェルの配置またはウェルの分配をプレートの縁までひろげることが可能になり、それによって、実質的に、ウェルが設けられるプレート表面の使用可能なスペースが最大になり、したがって、プレートのウェルのアレイにおけるウェルの数が最大になる。ここで、当然のことながら、製造要件により、プレートと最外ウェルとの間にいくらかの余白縁が残されることがあると理解されたい。

基本的に、カメラ、または各ブロックの画像を撮るための他の類の撮像装置、または実際にヒトの目は、その視野すなわちＦＯＶをウェルのセグメントに向けることができ、それぞれのブロックにおいて特別に位置決めされたボイドを用いて、特定の位置にあるボイドを識別することによって、すなわちボイドのポジショニングによって提供されるような空間情報を解読することによって、ウェルの特定のブロックを識別することができる。そして、この解読された情報は、ＦＯＶによってカバーされるウェルのブロックの局所方向、すなわち、ｘｙ平面におけるｘ方向および／またはｙ方向のウェルのブロックの移動、その回転、スケーリングなどを決定するために、直接的にウェルの各ブロックにおける各ウェルを識別するのに十分である。さらに好ましくは、本発明のプレートにおけるウェルのブロックは、同一寸法、具体的には、その長さおよび幅に関して同一寸法を含み、したがって、各ブロックは、ウェルのそれぞれのブロックのモニタリング、計測、および／または単なる写真撮影に使用される撮像装置のＦＯＶに適するような寸法にされる。

発明のプレートの好ましい一構造によれば、ウェル開口は、実施的に、ボイドを除く、ウェルの各ブロックにおいてプレートの表面全体に適用される。これは、プレートによって与えられる全スペースが、生産的かつ有利なやり方で活用され得るという利点を有し、そこにおいて、ウェルのアレイにおける方向付けの可能性は、スペースを取る基準マーカの必要なくして維持され得る。

さらに好ましくは、ウェルの各ブロックのボイドは、それぞれのブロックにおいて偏心配置される。それによって、ボイドのポジショニングを用いて符号化される情報は、それぞれのブロックを明確に識別しそれを他のブロックと区別するのに使用されるだけでなく、例えばプレートがその通常の方向に比べて回転している場合、それぞれのブロックの回転方向を識別するのにも使用することができる。ここで、より良く理解するために、同じ場所における各ブロックの各ボイドのポジショニングは、それぞれのブロックを識別するのにも使用することができ、そこにおいて、「大まかな」識別が、プレートに関する撮像装置自体のＦＯＶのポジショニングの検出によって実行され、ウェルのそれぞれのブロックと整列されるべきＦＯＶの「細かい」識別は、ボイドおよびそれぞれのブロックの中心であってよいそのターゲット位置を用いて実行され得ることに留意されたい。しかし、ボイドの偏心ポジショニングにより、ウェルのモニターされるブロックを識別するより簡素化されたやり方が達成可能になる。さらに好ましくは、各ブロックにおける少なくとも１つのボイドの偏心配置は、ボイドが、プレートの長手方向および／または横方向においてブロックの中心からオフセット配置されることを伴うことができる。

さらに、発明のプレートのさらなる好ましい一構造によれば、１つのブロックの少なくとも１つのボイドの位置は、近接するブロックの少なくとも１つのボイドの位置とは異なる。さらに、各ブロックは、いくつかのボイド、例えば２つのボイドを含むことができ、ボイドの位置および／またはボイド間の距離は、ブロックごとに変わることができる。これらの特徴によって、ブロックが互いに非常に区別しやすくなる。さらに、発明のプレートにこれらの特徴を実装すると、より多くの情報が符号化可能になる。これは、１つの単一ボイドの場合におけるボイドの位置の他に、ボイドの数、１つのブロックにおける２つ以上のボイド間の距離、相互に関連したいくつかのボイドの配置などのそれぞれのさらなる情報が、さらなる符号化された情報との関連付けに使用され得るからである。例えば、ウェルの１つのブロックのウェルにおける予め決められたモニタリング結果の場合、それぞれのブロックにおいて直接的にこれらの追加の特徴によってモニターされるべき結果の情報を符号化することが可能になる。ここで、例えばウェルの各ブロックに２つのボイドが設けられる場合である、１つを上回るボイドの場合における特定の配置に関して、１つのボイドは、中心に位置決めされ、その一方で、他のボイドは、プレートの長手方向および／または横方向においてブロックの中心からオフセットして位置決めされ得る。あるいは、両方のボイドが、プレートの長手方向および／または横方向においてブロックの中心からオフセットして位置決めされてもよく、その場合、２つのボイドは、プレートの長手方向および／または横方向において１つまたは複数のウェル開口によって互いに分離され得る。上述したようなそうしたボイドの特定の数および／または配置は、撮像装置、または、やはりまたヒトの目によって、ウェルのあるブロックをウェルの他のブロックに比べて識別しやすくすることができ、またＦＯＶによってカバーされるウェルのそれぞれのブロックの局所方向、すなわち、ｘｙ平面におけるｘ方向および／またはｙ方向におけるウェルのブロックの移動、その回転、スケーリングなどの決定を実行できる可能性を向上させることができる。

本発明のプレートのさらなる好ましい一構造によれば、ウェルの各ブロックにおけるボイドは、ウェル開口が占めるプレート表面における領域と類似、さらに好ましくは同一の領域である、表面における予め決められた領域を占めることができる。これは、プレートの生産の間、各ボイドについて、ウェルの各ブロックにおいて、１つの可能な位置にウェルを設けることを単に省くことによって、ウェルの各ブロックにボイドを簡単にもたらすという利点を有する。したがって、ボイドは、「省かれたウェル」として識別され得る。ここで、たとえ、プレートの生産中に、各ボイドに、例えば印刷による記号、文字もしくは数字であるある種のマーキング、または、特定の色もしくは色調によるコーティングを実際に付与しうることが考えられたとしても、普通の使い捨てプレートの迅速かつ単純な製造の目的で、ボイドは、例えば基準マーカまたは刻み目などの形態のマーカなど、任意のマーカ、タグまたはラベルを含まないことが好ましい。

さらに好ましくは、ウェルの各ブロックの少なくとも１つのボイドは、具体的には、ウェルのそれぞれのブロックの縁から距離を置いて、すなわちある距離のところに配置される。例えば、各ボイドと、ウェルのそれぞれのブロックの最も近い縁であって、ウェルのアレイのそれぞれの縁、したがって、本発明のプレートのそれぞれの縁と同一である縁との間には、少なくとも１つのウェル開口が設けられ、それが縁とボイドとの間の距離を構成する。本発明のプレートにおける少なくとも１つのボイドのそうした特定のポジショニングによって、ウェルのブロックすなわちＦＯＶ内におけるプレートの表面にあるボイドの可視性が向上し、その結果、ボイドの識別のやり方がより迅速になり信頼性がより高くなる。さらに、例えばウェルのブロックにウェルの列を設けるときに、例えばウェル開口の寸法／直径を半分だけ互いに移動またはオフセットすると、プレートの縁と動かされた列の端との間のそれぞれの自由領域は、本発明によるボイドと混同されなくなる。

本発明のプレートのさらなる好ましい一構造によれば、各ウェルの開口の断面領域は、六角形の形状など、円形形状、楕円形形状または多角形形状を有することができる。多角形形状のウェル開口、具体的には、六角形形状のウェル開口の場合、互いの間により短い距離しかないかたちでウェル開口を互いに配置することが可能になり、したがって、本発明のプレートにおけるウェル開口の分布密度の増加が達成される。したがって、プレートのウェルのアレイにおけるウェルの数が、さらに最大になり得る。

本発明のさらなる一態様によれば、撮像システムを用いて上述したようなプレートのマルチプルイメージングを行う方法が提供される。ここで、撮像システムは、本発明によるプレートのためのホルダと、プレートのウェルの各ブロックの画像をそのＦＯＶに従って撮るための撮像装置と、撮像装置と通信する処理装置と、処理装置に動作可能に接続される記憶装置とを含む。例として、プレートは、９６個のウェルを含む、マルチウェルプレートであってよい。処理装置は、中央処理装置ＣＰＵによって実施され得る。記憶装置は、処理装置および撮像装置に接続されるＲＡＭメモリ装置またはフラッシュメモリ装置によって実施され得る。さらに、ホルダおよび／または撮像装置は、互いに対して、好ましくは自動化されたやり方で、相対的に動くことができ、記憶装置は、ウェルの各ブロックの画像を捕らえるための命令を含み、その命令は、予め記憶装置に記憶されている。ここで、ホルダおよび／または撮像装置の互いに対する相対的な動きであって、好ましくは特定の増分単位でのまたは連続的なやり方による一方向に沿ったこれらの構成要素の平行運動である、相対的な動きは、固定ホルダと可動撮像装置の組み合わせ、可動ホルダと固定撮像装置の組み合わせ、または可動ホルダと可動イメージングの組み合わせを伴い、その場合、最後にある組み合わせは、さらにより迅速な撮像プロセスを達成するのに有利である。

ここで、本発明の方法の命令は、処理装置によって実行されると、撮像装置によるウェルの第１のブロックの画像の撮影の方法ステップ、撮像装置および／またはホルダに付与されるプレートを互いに対して動かす方法ステップ、撮像装置を使用してプレートの表面にある少なくとも１つのボイドを用いてウェルの近接するブロックを識別する方法ステップ、近接するブロックが撮像装置のＦＯＶに入るまでホルダおよび／または撮像装置を動かす方法ステップ、ならびに、撮像装置を使用してウェルの近接するブロックの画像を撮る方法ステップを、好ましくはこの順序で、処理装置に実行させる。上述したような方法の場合、カメラなど、各ブロックの画像を撮るための撮像装置のＦＯＶをウェルのセグメントへと向けることができるようになり、プレートに設けられたボイドを識別することによって、それぞれのブロックにおける特別にポジショニングされたボイドを用いて、すなわちボイドのポジショニングによって与えられるような空間情報を解読することによって、ウェルの特定のブロックを識別することが可能になる。したがって、解読された情報を用いて、処理装置は、撮像装置が所望の画像を撮るために、ＦＯＶがウェルの所望のブロックと整列しているか、または、撮像装置および／もしくはプレートが互いに対してさらに動かされる必要があるか、を明確に識別することができる。記載の方法において、用語「画像を撮る」は、単に撮像装置のＦＯＶの写真を撮り、それを写真の解読なしに記憶装置に記憶するとして理解する、あるいは、撮像装置のＦＯＶをモニタリング／観察し、観察の詳細、すなわち例えば発光測定結果などの形態の、ウェルのそれぞれのブロックにおける観察されたウェルの反応結果を直接分析／解読するとして理解することができる。

ここで、ボイドは、ＦＯＶによってカバーされるようなウェルのそれぞれのブロックにおける一つ一つのウェルを明確に識別することを可能にするために使用される。したがって、発明の方法の好ましい一構造によれば、画像を撮るステップは、撮像装置のＦＯＶ内の各ウェルの位置を識別することと、それぞれのウェルの位置を明確に識別するのに使用されるインデックスおよび／または座標などのいわゆるグローバル識別子を、少なくとも１つのボイドと組み合わせて、プレートの予め決められた幾何学的モデルに基づいて、各ウェルに割り当てることと、画像における各ウェルを測定することとを含むことができる。ウェルからウェルへと次々に得られる各ウェルの測定結果／値は、ウェル別に埋められる、プレートの割り当てられたウェルと一致する、測定値表という意味での割り当てられたグローバル識別子に従って記憶装置に記憶される。この好ましい構造の場合、画像のウェルごとに１つの測定結果が得られ、測定値表に記憶されてから、画像は消去される。あるいは、先述したように、画像を撮る各ステップは、単に、画像を撮り、記憶装置に記憶することを含むことができ、方法は、さらに、ボイドを用いてマルチプルの画像を互いに整合することによってウェルの各ブロックの記憶されている画像を結合してウェルのアレイの結合された画像を得るステップであって、当技術分野では「ステッチング（ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ）」とも呼ばれるステップと、結合された画像において各ウェルを測定するステップと、各測定結果を記憶するステップとを含むことができる。ここで、ステッチングプロセスは、撮像の分野で、セグメント化された画像を生成するために、オーバーラップするＦＯＶを用いてマルチプルの写真画像を結合するプロセスとして既知である。ステッチングプロセスは、通常、特別なコンピュータソフトウェアを使用することで実行される。したがって、各ウェルの測定ステップは、プレートの割り当てられたウェルと一致する測定値表を完全に埋めることを伴う。さらに、この代替構造の場合、オーバーラップしたウェル、したがってオーバーラップした測定結果が生じることになる。やはりまた各ウェルについて１つだけの単一測定結果を得るために、オーバーラップしたウェルのいくつかの測定結果を、１つの単一の平均測定結果に平均化してもよい。本発明の方法の先に記載した両方の代替形態によって、各ウェルは、プレート全体の撮像の間、すぐに、またはその後に続いて個別に測定され、プレートの少なくとも１つのボイドは、各ウェルの識別、ならびに、撮像装置のＦＯＶによるウェルの各ブロックの整列を著しく向上させる。

つまり、本発明は、プレートにおけるウェルを設けるためのスペースの最大限の利用とともに、一つ一つのウェルを識別しやすくするため、すなわちそれぞれのウェルに特定の測定結果を割り当てやすくするため、ならびに、測定されるべきウェルのブロックと撮像システムの撮像装置のＦＯＶとの間の方向付けの簡素化により撮像システムの取り扱いを向上させるために、ウェルプレートに省かれたウェルという意味での１つまたはマルチプルのボイドを使用するという特定の発明のアイデアを対象とする。

本発明は、本明細書に記載の特定の方法および反応物に限定されず、それらは変更可能であってよい。本明細書に記載のものと類似または均等なあらゆる方法および材料を本発明の実施において使用することができる、好ましい方法および好ましい材料は本明細書に記載されている。さらに、本明細書で使用される技術用語は、特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、したがって本発明の範囲に対する限定を意図するものではない。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈により別段明確に示されない限り、複数形をも含むものとする。同様に、用語「備える」、「含む」および「包含する」は、排他的というよりはむしろ包括的に解釈すべきである。同様に、用語「または」は、文脈により別段明確に示されない限り、「および」を含むものとする。用語「複数の（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」、「マルチプルの（ｍｕｌｔｉｐｌｅ）」または「マルチの（ｍｕｌｔｉｔｕｄｅ）」は、２つ以上を示す。
発明の利点
本発明で提案されるようなプレートおよび方法によって、プレートにおけるウェルの量を大幅に最大にすることが可能になる。これは、アレイに、ウェルを含まないいくつかの領域、すなわち「省かれたウェル」とも呼ばれる上述したボイドを配置することによって、ウェルのアレイにおけるウェルの位置情報を直接的に符号化することが可能になることによる。明／暗視野照明におけるウェルのアレイの撮像によって、これらの空いた領域を認識することができ、画像解析によって、それらのサイズの測定、したがって「符号化された情報」の解読が可能になる。この解読情報は、各ウェルを直接的に識別し、画像におけるアレイの局所方向、すなわちｘｙ移動、回転、スケーリングなどを決定するのに十分である。

本発明において提示されるようなこの種のウェルの位置識別は、特に、部分走査およびその後のステッチングまたは少なくともデータの再結合を含むマルチプルイメージングを必要とするマイクロウェルアレイにとって重要である。これらのアレイは、順次に検出される領域を混同しないため、また、ウェルのオーバーラップしている列を二重に数えないおよび／または横の列を忘れないために、注意深く処理する必要がある。これは、かなり不規則なやり方で上述したボイドを設ける、すなわちウェルを「省く」ことによって回避され、それによって、部分的な画像のそれぞれがその非常に独自なそれ自体の識別マークまたは指紋を含むことになり、それによって使用者による画像の混同が防止され、また部分的な画像の相互に関連した誤った方向付けが防止される。さらに、発明のウェル位置識別システムは、可能性のある二重列または中断列、すなわち、単一の画像または単一のＦＯＶによって部分的にしかカバーされないウェルの列の識別を容易にする。

さらに、ウェルアレイ内に方向付けのための構造を有することによって、対象の領域よりも著しく大きな領域、すなわち実際のウェルアレイよりも大きな領域の取得の必要がなくなる。これは、撮像プロセスをより効果的にする。

以下の例は、本発明の様々な好ましい実施形態の例示を意図する。したがって、本明細書の以下において討論するような特定の修正形態は、本発明の範囲における限定とみなされるべきではない。本発明の範囲から逸脱することなく、様々な均等物、変更形態および修正形態が可能であることが当業者には明らかであろう。したがって、そうした均等な実施形態は、本明細書に含まれると理解すべきである。

本発明のさらなる態様および利点は、図面に示される具体的な実施形態の以下の説明から明らかになろう。

ボイドの整列およびステージ精度（ｓｔａｇｅ ａｃｃｕｒａｃｙ）を示す、本発明の第１の好ましい実施形態によるウェルプレートの断面図である。 独特なパターンのボイドの整列を示す、本発明の第２の好ましい実施形態によるウェルプレートの断面図である。 従来技術によるマルチウェルプレートの上面図である。 さらなる従来技術によるウェルプレートの断面図である。

図１は、本発明の第１の好ましい実施形態によるウェルプレート１の断面図であり、そこから、発明のボイドの整列およびステージ精度について知ることができる。具体的には、第１の好ましい実施形態のウェルプレート１の図示の領域は、プレート１全体の一部に過ぎず、プレート１上にウェルのアレイの形態に配置されている複数のウェル１１を示している。ここで、図示のように、ウェル１１のそれぞれの六角形の開口１１１は、余白縁１２１だけがウェル１１の各列の最外ウェル１１と、プレート１の実際の端１２２との間に残るように、プレート１の表面１２上に最高密度配置で配置される。ここで、「ウェルの列」は、ウェル１１の仮想列に過ぎず、したがって、垂直方向に配置される、すなわち図１の上から下に配置されるウェル１１の単一ラインを示す。ウェル１１の「長い」列は、１０個のウェル１１を含み、他のすべての列すなわち「短い」列は、９個のウェル１１を含み、その配置は、プレート１におけるウェル１１の望まれる最高密度配置とあわせて、各ウェル１１の開口１１１の六角形断面によるものである。したがって、ウェル１１の各「短い」列は、その列の最外ウェル１１とプレート１の実際の端１２２との間に、いくらかより大きな縁１２１をもたらすが、それでも、本発明により可能になるような基準マーカの省略が、プレート１の表面１２によって提供されるスペースの効率の高いやり方での使用を可能にすることには変わりない。さらに、上述したように、ウェル１１の複数の列は、すでに上記で説明したように、ウェルのブロック１３を構築する。当然のことながら、ブロックは、任意の可視縁のない仮想ブロック１３に過ぎない。ここで、第１の好ましい実施形態では、ウェルのブロック１３は、図１に示されるように、ウェル１１の６本の列を含む。撮像装置（図示せず）の視野３は、基本的に、ウェル１１のブロック１３と一致し、ウェル１１のブロック１３の６本のウェル１１の列を完全にカバーすることができるようにするために、ブロック１３の縁においてウェル１１の隣接する列のわずかな部分もカバーする。

そして、グルーバル識別子として（上記の説明参照）、１つのボイド１４が、視野３によってモニターされるウェル１１のブロック１３内に設けられる。隣接して図示されるウェル１１のブロックにおいて見られるように、さらなるボイド１４が設けられ、プレート１のウェル１１のすべてのブロック１３にあるすべてのボイド１４は、異なるブロック１３を互いに区別するのに使用される。たとえボイド１４が各ブロック１３において同じ偏心位置に常に設けられても、ウェルのおおよその方向、したがって識別を確立するために、プレート１に関する視野３のポジショニングの検出、すなわち、プレート１、またはそのホルダ（図示せず）および相互に関連した撮像装置のポジショニングの漠然とした決定によって、「大まかな」識別が実行され得る。次いで、ボイド１４を用いて、視野３およびその内容を「細かく」識別することができ、例えば、ボイド１４の垂直の方向の上に位置するウェルは、「ボイドの１つ上」として割り当てられ、ボイド１４の下のウェルは、「ボイドの１つ下」、「ボイドの２つ下」として割り当てられ得る。したがって、視野３内において、各ウェル１１は、ボイド１４に関連して識別され、隣接するウェル１１のブロック１３もやはり、ボイド１４を用いて相互に関連して識別される。というのも、撮像装置によって画像が撮られるときに、１つの単一ボイド１４だけが、視野３内の中心位置と整列されるからである。

図２は、本発明の第２の好ましい実施形態によるウェルプレート２の断面図であり、独特なパターンのボイドが示されている。具体的には、第２の好ましい実施形態のウェルプレート２の図示の領域は、プレート２全体の一部に過ぎず、プレート２上にウェルのアレイの形態に配置された複数のウェル２１を示している。ここで、図１に示される第１の好ましい実施形態と同様に、ウェル２１の六角形の開口２１１は、同じような余白縁２２１が、ウェル２１の各列の最外ウェル２１と、プレート２の実際の端２２２との間に残るように、プレート２の表面２２上に最高密度配置で配置される。さらに、同様に、プレート２のウェル２１の複数の仮想列は、ここでも、ウェルの仮想ブロック２３を構築し、ここでは、図２に示されるようなウェル２３のブロックは、ウェル２１の６本の列を含む。撮像装置の視野３は、第１の好ましい実施形態と同一であり、基本的に、ウェル２１のブロック２３と一致し、やはり、ウェル２１のブロック２３のウェル２１の６本の列を完全にカバーすることができるようにするために、ブロック２３の縁において隣接するウェル２１の列のわずかな部分もカバーする。

そして、グローバル識別子として、視野３によってモニターされるように、２つの近接するボイド２４の組み合わせが、ブロック２３内に設けられる。近接して示されるウェル２１のブロックにおいて見られるように、２つのボイド２４のさらなる組み合わせがもたらされ、ここでは、ボイド２４の異なる組み合わせは、ボイド２４が２つのボイド２４間に異なる距離を含むという点で互いに異なっている。図２では、視野３によってモニターされるブロック２３における２つの直接隣り合ったボイド２４の組み合わせの他に、間に１つの開口２１１を含む２つのボイド２４の組み合わせ、および間に２つの開口２１１を含む２つのボイド２４の他の組み合わせを含む他のブロックが示されている。ここで、かりに、ボイド２４間の距離が、プレート２の横方向と一致する図の垂直方向だけに拡大されても、ボイド２４の間の距離は、プレート２の長手方向と一致する図の水平方向にもたらされ得る。ここでもやはり、プレート２の仮想ブロックにおけるボイド２４のすべての組み合わせは、異なるブロック２３を互いに対して区別するのに使用される。かりに、ボイド２４の組み合わせが、各ブロック２３における同じ偏心位置に常に設けられても、「大まかな」識別および「細かい」識別は、第１の好ましい実施形態を参照して説明したように実行可能である。したがって、視野３内で、各ウェル２１は、ボイド２４のそれぞれの組み合わせに関連して識別され、近接するウェル２１のブロック２３もやはり、ボイド２４の異なる組み合わせを用いて相互に関連して識別され得る。第２の好ましい実施形態では、ボイド２４の位置および／またはボイド２４の組み合わせの中のボイド２４間の距離は、ブロックごとに変わり、それによって、異なるブロック間の識別性が著しく向上する。さらに、ボイド２４の組み合わせを使用することで、視野３によってカバーされるウェルのそれぞれのブロックの局所方向、すなわち、プレート２のｘｙ平面におけるｘ方向および／またはｙ方向におけるウェル２１のブロック２３の移動、その回転、スケーリングなどのより多くの情報が符号化され得るようになる。

最新の発明を、その好ましい実施形態に関連して述べてきたが、この説明は、例示目的に過ぎないことを理解されたい。したがって、発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。

１ ウェルプレート
２ ウェルプレート
３ 視野
１１ ウェル
１２ 表面
１３ ブロック
１４ ボイド
２１ ウェル
２２ 表面
２３ ブロック
２４ ボイド
１１１ 開口
１２１ 余白縁
１２２ 実際の端
２１１ 開口
２２１ 余白縁
２２２ 実際の端

Claims (15)

1. 化学的または生物学的な反応のためのウェル（１１、２１）のアレイを含むプレート（１、２）であって、前記ウェル（１１、２１）のそれぞれが、前記プレート（１、２）の表面（１２、２２）に少なくとも１つの開口（１１１、２１１）を含む反応チャンバを含み、前記ウェル（１１、２１）のアレイが、ウェル（１１、２１）の複数の近接するブロック（１３、２３）から構成され、ウェル（１１、２１）の各ブロック（１３、２３）が、ウェル（１１、２１）の複数の近接する列から構成され、少なくとも１つのボイド（１４、２４）が、ウェル（１１、２１）の前記列の間においてウェル（１１、２１）の各ブロック（１３、２３）に設けられ、前記ボイド（１４、２４）が、前記プレート（１、２）の前記表面（１２、２２）の一部でありウェル開口（１１１、２１１）を含まない、プレート（１、２）。
2. 前記開口（１１１、２１１）が、実質的に、前記ボイド（１４、２４）を除く、ウェル（１１、２１）の各ブロック（１３、２３）において前記プレート（１、２）の表面（１２、２２）全体に適用される、請求項１に記載のプレート（１、２）。
3. 前記ボイド（１４、２４）が、ウェル（１１、２１）のそれぞれのブロック（１３、２３）ごとに偏心配置される、請求項１または２に記載のプレート（１、２）。
4. 前記少なくとも１つのボイド（１４、２４）の前記偏心配置が、各ブロック（１３、２３）内で前記ボイド（１４、２４）が前記プレート（１、２）の長手方向および／または横方向にオフセット配置されることを含む、請求項３に記載のプレート（１、２）。
5. ウェル（１１、２１）の各ブロック（１３、２３）における前記ボイド（１４、２４）は、各ウェル（１１、２１）の開口（１１１、２１１）が占めるのと類似、好ましくは同一の前記表面（１２、２２）における領域を占める、前記表面（１２、２２）における所定領域である、請求項１から４のいずれか１項に記載のプレート（１、２）。
6. 前記ボイド（１４、２４）が、基準マーカ、またはインデントの形態のマーカなど、任意のマーカ、タグまたはラベルを含まない、請求項１から５のいずれか１項に記載のプレート（１、２）。
7. １つのブロック（２３）の少なくとも１つのボイド（２４）の位置が、近接するブロックの少なくとも１つのボイド（２４）の位置とは異なる、請求項１から６のいずれか１項に記載のプレート（２）。
8. 各ブロック（２３）が、いくつかのボイド（２４）、好ましくは２つのボイド（２４）を含み、前記ボイド（２４）の位置および／または前記ボイド（２４）間の距離が、ブロック（２３）ごとに変わる、請求項１から７のいずれか１項に記載のプレート（２）。
9. 各ブロック（１３、２３）が、同一の数のウェル（１１、２１）および／またはボイド（１４、２４）を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載のプレート（１、２）。
10. 各ボイド（１４、２４）が、前記プレート（１、２）における各ブロック（１３、２３）の位置の空間的な符号化のための基準としての機能を果たす、請求項１から９のいずれか１項に記載のプレート（１、２）。
11. 前記少なくとも１つのボイド（１４、２４）が、ウェル（１１、２１）のそれぞれのブロック（１３、２３）の縁から距離を置いて配置され、および／または、前記プレート（１、２）におけるウェル（１１、２１）の前記ブロック（１３、２３）が、同一の寸法を含み、各ブロック（１３、２３）が、各ブロック（１３、２３）の画像を撮るための撮像装置の視野（３１、３２）に適した寸法にされる、請求項１から１０のいずれか１項に記載のプレート（１、２）。
12. 各ウェル（１１、２１）の前記開口（１１１、２１１）の断面領域が、円形、楕円形および多角形、好ましくは六角形からなる群から選択される形状である、請求項１から１１のいずれか１項に記載のプレート（１、２）。
13. 一体化された流体分注システムをさらに含む、請求項１から１２のいずれか１項に記載のプレート（１、２）。
14. 撮像システムを用いて請求項１から１３のいずれか１項に記載のプレート（１、２）のマルチプルイメージングを行う方法であって、前記撮像システムが、
    前記プレート（１、２）のためのホルダと、
    前記プレート（１、２）のウェル（１１、２１）の各ブロック（１３、２３）の画像を、その視野（３）に従って撮るための撮像装置と、
    前記撮像装置と通信する処理装置と、
    前記処理装置に動作可能に接続される記憶装置と
    を備え、
    前記ホルダおよび／または前記撮像装置が、互いに対して相対的に動くことができ、
    前記記憶装置が、その中に記憶される、ウェル（１１、２１）の各ブロック（１３、２３）の前記画像を撮るための命令を含み、
    前記命令が、前記処理装置によって実行されると、前記処理装置に以下のステップ、すなわち、
    前記撮像装置を使用してウェル（１１、２１）の第１のブロック（１３、２３）の画像を撮るステップ、
    互いに対して相対的に、前記撮像装置および／または前記プレート（１、２）を動かすステップ、
    前記撮像装置を使用して、前記プレート（１、２）の表面（１２、２２）における前記少なくとも１つのボイド（１４、２４）を用いてウェル（１１、２１）の近接するブロックを識別するステップ、
    前記近接するブロックが前記撮像装置の前記視野（３）に入るまで、前記ホルダおよび／または前記撮像装置を動かすステップ、ならびに、
    前記撮像装置を使用して、ウェル（１１、２１）の前記近接するブロックの画像を撮るステップ、であるステップを実行させる、
    方法。
15. 画像を撮る各ステップが、（ｉ）前記撮像装置の前記視野（３）内の各ウェル（１１、２１）の位置を識別し、前記少なくとも１つのボイド（１４、２４）と組み合わせて、前記プレート（１、２）の所定の幾何学的モデルに基づいて、各ウェル（１１、２１）に対して、グローバル識別子、好ましくはインデックスおよび／もしくは座標を割り当てるステップと、（ｉｉ）前記画像における各ウェル（１１、２１）を測定するステップと、（ｉｉｉ）割り当てられたグローバル識別子に従って各測定結果を記憶するステップとを含む、または、
    画像を撮る各ステップが、画像を撮るステップと、前記画像を記憶するステップとを含み、
    方法は、前記ボイド（１４、２４を用いて前記マルチプルの画像を互いに整合させることによって、ウェル（１１、２１）の各ブロック（１３、２３）の記憶されている画像を結合してウェル（１１、２１）の前記アレイの結合された画像を得るステップと、前記結合された画像において各ウェル（１１、２１）を測定し各測定結果を記憶するステップとをさらに含む、
    請求項１４に記載の方法。