JP2018112552A - 生体サンプル処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】自動サンプル処理装置において、基板上に戴置された生体サンプルを処理するのに要する手作業を最小化する。【解決手段】基板上に戴置された生体サンプルを処理するための装置であって、複数の基板を支持するようにそれぞれ構成された１つ以上の基板ホルダを受け入れるための入力バッファと、基板のうちの１つを受け入れるようにそれぞれ構成された複数の処理ステーションを含む処理ゾーンと、処理ステーションにおいて、コントローラにより試薬を基板に注入するように構成された試薬ディスペンサと、コントローラにより個々の基板を入力バッファでの基板ホルダと処理ステーションとの間で搬送するように構成された基板搬送装置と、を含む。【選択図】なし

Description

本発明は、基板上に戴置された１つ以上の生体サンプルを処理する自動システムおよび方法に関する。本発明は、特に、これに限らないが、複数の試薬を用いてスライド上に戴置された組織サンプルを処理して、組織サンプルを染色する際の応用に関する。
サンプル上で化学反応を開始することが望ましい多くの用途が存在する。一般に、サンプルは顕微鏡スライドの上に設置される。典型的な反応は、細胞物質の免疫組織化学反応、あるいは、ＤＮＡまたはＲＮＡのインシチュ・ハイブリダイゼーションを含む。他の形態では、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質または小さい化学化合物を含む材料の数千個の少量サンプルのマイクロアレイが、顕微鏡スライドに付着ており、スライド上の材料と他の化学物質または流体との間の化学反応を促進することが望ましい。これらの反応は、制御された反応時間、温度および化学物質の濃度を含む、制御された条件を必要とする。
過去において、スライド上で生ずる化学反応は、試薬を追加したり混合して、熟練者によって制御されていた。これにより、時間および試薬量を各スライドについて制御することが可能であった。しかしながら、この手順は、時間がかかり、高い熟練したオペレータを必要とし、スライド間で一貫しない結果を作り出していた。
例えば、自動組織サンプル染色装置を用いて免疫学的応用のために、スライド上に戴置された組織を自動的に処理する試みが行われてきた。この例では、自動染色装置は、スライド上のサンプルを染色する前に、サンプルを処理する試薬を用いて組織サンプルを処理する。サンプルの処理は、典型的には、スライド上のサンプルに試薬を注入するように構成された１つ以上のロボットによって、染色手順に係る予め定めた順番で自動的に実施される。さらに、ロボットは、試薬、例えば、脱ろう、アルコールなどを注入して、染色の前後でスライド上のサンプルを処理するように構成できる。しかしながら、現在、ロボットの１つによって注入される試薬は、他の試薬が注入できる前に、ロボットから除去(purge)する必要があり、遅延、試薬消耗、自動染色装置の非効率的な使用を生じさせる。
これらの進展にも関わらず、既存の組織サンプル処理方法が、手動で実施される多数のステップを含む。例えば、免疫学的応用、例えば、インシチュ・ハイブリダイゼーション（ＩＳＨ）および免疫組織化学的（ＩＨＣ）応用において、脱ろう、ターゲット賦活化(retrieval)を含む幾つかのステップがオペレータによって手動で実施され、予め定めた染色手順に従って組織サンプルを染色するための染色装置で使用できる前に、組織サンプルを処理している。
サンプルを処理するのに要する手作業を最小化する、基板上に戴置された生体サンプルを処理するための装置を提供することが望まれている。さらに、簡単かつ時間効率の良い手法で生体サンプルを処理するこうした装置を提供するニーズが存在する。また、既知の自動サンプル処理装置の不具合または不便を改善及び／又は克服する、基板上に戴置された生体サンプルを処理するための装置を提供するニーズが存在する。
文書、活動、材料、デバイス、記事などの議論は、本発明の内容を提供することを目的としてのみ本明細書に含まれる。これらの事項の何れかまたは全てが、本願の各請求項の優先日の前に存在したものとして、先行技術の基礎の一部を形成し、あるいは本発明に関連した分野で共通の一般的知識であったことは、示唆も表現もしていない。
本発明の一態様は、基板上に戴置された生体サンプルを処理するための装置を提供する。該装置は、複数の基板を支持するようにそれぞれ構成された１つ以上の基板ホルダを受け入れるための入力バッファと、基板のうちの１つを受け入れるようにそれぞれ構成された複数の処理ステーションを含む処理ゾーンと、処理ステーションにおいて、コントローラにより試薬を基板に注入するように構成された試薬ディスペンサと、コントローラにより個々の基板を入力バッファでの基板ホルダと処理ステーションとの間で搬送するように構成された基板搬送装置と、を含む。
１つ以上の実施形態において、装置は、基板が入力バッファにある場合、各基板に付与された基板識別子を読み取るための基板識別読取機と、複数の手順を保存するためのデータベースとをさらに含み、各手順は、１つ以上の基板に適用される処理操作の順番を定義している。この場合、基板上に戴置された生体サンプルを効率的に処理するために、コントローラはさらに、基板搬送装置が処理ゾーン内での個別の基板をグループ化するように構成される。
コントローラは、基板搬送装置が、共通の手順が適用される個別の基板をグループ化するように構成してもよい。
コントローラは、基板搬送装置が、共通の試薬、例えば、抗体が付与される個別の基板をグループ化させるように構成してもよい。
コントローラは、基板搬送装置が、共通の処理時間、例えば、エピトープ賦活化(epitope retrieval)時間を共有する個別の基板をグループ化するように構成してもよい。
コントローラは、基板搬送装置が、装置内の手順及び／又は処理操作の際、基板のスループットを最適化するように個別の基板を搬送するように構成してもよい。
コントローラは、１つ以上の基板上で連続的に実施できる手順及び／又は処理操作の数を最大化することによって、スループットを最適化するように構成してもよい。
代替または追加として、コントローラは、試薬を変えることなく、異なる基板に対して試薬ディスペンサによって実施される試薬注入操作の数を最大化することによって、スループットを最適化するように構成してもよい。
１つ以上の実施形態において、基板識別読取機は、基板搬送装置によって支持される。
１つ以上の実施形態において、試薬ディスペンサは、基板搬送装置によって支持される。
１つ以上の実施形態において、装置は、カバーを基板上の生体サンプルに付与するための基板被覆ユニットをさらに含む。この場合、基板搬送装置はさらに、個別のスライドを基板被覆ユニットの中にまたはそこから搬送するように構成される。
１つ以上の実施形態において、処理ステーションは作業面に設けられ、装置は、作業面の下方に収納された複数の試薬容器と、試薬容器から試薬ディスペンサへ試薬を移送するための試薬移送システムとをさらに含む。
１つ以上の実施形態において、試薬移送システムは、作業面を通過する試薬移送ポートと、試薬移送ポートを経由して試薬を試薬容器から吸引するための吸引プローブとを含む。
１つ以上の実施形態において、試薬移送システムは、試薬容器を支持する回転式コンベヤ(carousel)をさらに含み、回転式コンベヤは、各試薬容器を選択的に試薬移送ポートと流体連通させるように構成される。
１つ以上の実施形態において、装置は、試薬容器を回転式コンベヤに投入し、そこから取り出すための試薬容器アクセスポートをさらに含む。
１つ以上の実施形態において、入力バッファは、基板ホルダのうち１つ以上を整列して受け入れるようにそれぞれ構成された複数の入力区画(compartment)を含み、基板ホルダ内の基板が、基板搬送装置にとってアクセス可能である。
入力区画の１つ以上が、基板ホルダ内の基板をベーキング（焼成）するための１つ以上のベーキングステーションを含んでもよい。
１つ以上の実施形態において、装置は、基板ホルダの１つ以上を受け入れるための出力バッファをさらに含み、基板搬送装置はさらに、コントローラにより個別の基板を、処理ステーションと出力バッファ内の基板ホルダとの間で搬送するように構成される。
１つ以上の実施形態において、出力バッファは、基板ホルダのうち１つ以上を整列して受け入れるようにそれぞれ構成された複数の出力区画を含み、基板ホルダ内の基板が、基板搬送装置にとってアクセス可能である。
出力区画の１つ以上が、基板ホルダ内の基板をキュアリング（養生）するための１つ以上のキュアリングステーションを含んでもよい。
１つ以上の実施形態において、入力及び／又は出力バッファは、複数の区画を含み、これらの区画は、基板ホルダを実質的に水平配向に支持するように構成される。
入力バッファに受け入れられた基板ホルダの少なくとも１つは、共通の患者症例(case)からの基板を支持してもよく、コントローラはさらに、その共通の患者症例に従って、基板を、出力バッファに受け入れられた基板ホルダの少なくとも１つにグループ化するように構成してもよい。基板のグループ化は、任意の所望の構成に従ってもよく、これに限定されないが、共通の患者症例、マーカーバッチ、染色バッチ、特殊化した手順、医師照会、病理学者行き、または他の好ましい管理構成を含む。１つ以上の実施形態において、基板のグループ化は、所望のグループ化及び／又は好みに従ってユーザによって構成可能であってもよい。
本発明の他の態様が、基板上に戴置された生体サンプルを処理するための自動化した方法を提供しており、基板が、処理ゾーンにおける処理ステーションで処理される。該方法は、複数の基板を支持するようにそれぞれ構成された１つ以上の基板ホルダを入力バッファに受け入れるステップと、コントローラによって設定され、基板搬送装置を用いて、個々の基板を、入力バッファでの基板ホルダと処理ステーションとの間で搬送するステップと、コントローラによって設定され、１つ以上の試薬ディスペンサを用いて、処理ステーションにおいて、試薬を基板に注入するステップと、を含む。
該方法は、コントローラによって設定され、基板搬送装置を用いて、基板ホルダのうち１つ以上を受け入れるために、個々の基板を処理ステーションと出力バッファでの基板ホルダとの間で搬送するステップをさらに含む。
該方法は、コントローラによって設定され、基板搬送装置を用いて、カバー部材を基板上の生体サンプルに付与するために、個々の基板を基板被覆ユニットに搬入および搬出するステップをさらに含む。
本発明のさらに他の態様が、実行時に、上述した方法を実施するコンピュータプログラムコードを提供する。
本発明のさらに他の態様が、上述したプログラムコードを含む、有形のコンピュータ読み取り可能な媒体を提供する。
本発明のさらに他の態様が、上述したプログラムコードを含むデータファイルを提供する。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照し、一例として説明する。
基板上に戴置された生体サンプルを処理するための装置の一実施形態の斜視図である。 図１の装置の断面斜視図である。 図１の装置の平面図である。 図１の装置の使用時に基板を支持する基板ホルダの平面図である。 図１の装置の使用時に基板を支持する基板ホルダの側面図である。 図１の装置を通る垂直断面の側面図である。 図１の装置の一部を形成する、処理ステーション、基板搬送装置、およびカバータイル配置装置の斜視図である。 図１の装置の一部を形成する、入力および出力バッファ、基板搬送装置、および基板識別子読取機の斜視図である。 図１の装置の一部を形成する基板被覆ユニットの切欠き斜視図である。 図１の装置の一部を形成するコントローラの概略図である。 図１の装置と関連して実施される一連の動作のフローチャートである。
図１〜図３を参照して、基板、例えば、スライドの上に戴置された生体サンプルを処理するための装置１０の例示の実施形態を全体的に示している。装置１０は、基板のうちの１つを受け入れるようにそれぞれ構成された複数の処理ステーション、例えば、処理ステーション（符号１２）、を含む処理ゾーン１１を含む。
装置１０はまた、コントローラ６０（図６参照）によって構成され、装置１０の内部に配置されたＢＦＲ（Bulk Fluid Robot: バルク流体ロボット）１４を含み、試薬容器（符号１６，１８）に保管された複数の試薬を処理ステーション１２において基板に注入する。試薬は、ＢＦＲ１４から出力ノズル２０を介して注入され、基板上の生体サンプルを処理する。例えば、ＢＦＲ１４は、コントローラ６０によって設定され、試薬、例えば、シュウ酸、硫酸、過マンガン酸カリウム、アルコール、脱ろう剤、ヘマトキシリン、過酸化物、ＥＤＴＡ、クエン酸、ＤＩ水、ボンドウォッシュ(Bond wash)などを基板に注入し、基板上に戴置された生体サンプルを処理する。試薬容器１６，１８に保管された試薬（例えば、バルク流体試薬）は、装置１０の前方にあるパネル２２を経由してアクセス可能である。
装置１０はまた、試薬を試薬容器１６，１８からＢＦＲ１４の出力ノズル２０へ運ぶための１つ以上のポンプ（不図示）と、チューブ（符号２４，２６）とを含む。
装置１０はさらに、コントローラ６０によって設定されたＦＴＰ（Fluid Transfer Probe: 流体移送プローブ）ロボット２８を含み、高価値(high value)試薬容器、例えば、容器（符号２７）に保管された複数の高価値試薬を、ＦＴＰロボット２８に搭載されたＦＴＰ出力ノズル３０を経由して、処理ステーション１２で受け入れられた基板に注入する。使用時、ＢＦＲ１４およびＦＴＰロボット２８は、バルク流体試薬および高価値試薬を予め定めた順番で注入して、生体サンプルを処理するように、コントローラ６０によって設定される。一例として、バルク流体試薬および高価値試薬は、インシチュ・ハイブリダイゼーション（ＩＳＨ）および免疫組織化学的（ＩＨＣ）応用のために、予め定めた染色手順に従って生体サンプルを染色するように注入される。
１つ以上の実施形態において、ＦＴＰロボットによって注入される試薬について液体レベル検知が望ましいであろう。液体レベル検知は、プローブ接触技術を用いて、及び／又は、注入する出力ノズルでの静電容量または圧力の変化を監視することによって実施してもよい。代替として、光学液体レベル検知システム及び／又は超音波システムを採用してもよい。入口で、チャンバ内、及び／又は出口を通じて取られた試薬体積の測定値が、コントローラ６０によって比較でき、実施した手順の数に従って計算される全体注入量を照合する。この照合は、装置１０に搭載され保管された試薬の在庫管理のために使用できる。
適切な液体レベル検知装置およびコンポーネントは、装置１０内に組み込んでもよく、試薬容器およびコントローラ６０と通信して、充分なレベルの試薬の設置により、連続した動作を確保する。コントローラ６０は、切迫した試薬変更をユーザに通知したり、または、試薬の使用および寿命の管理を容易にするように構成してもよい。
さらに、試薬容器は、容器交換を必要とせずに、単一反応または多重反応のための充分な試薬供給を促進するのに必要な種々のサイズ、形状及び／又は構成を備えてもよく、装置１０の構造内に適切に存在してもよい。
１つ以上の実施形態において、複数の試薬容器および、これら試薬容器のための支持部材、例えば、回転式コンベヤ(carousel)またはトレイなどを含む事前投入試薬システムを装置１０に搭載してもよい。
装置１０はさらに、処理ステーション１２において基板上の生体サンプルの処理前に、複数の基板を支持するようにそれぞれ構成された１つ以上の基板ホルダを受け入れるための入力バッファ３２を含む。さらに、装置１０は、処理ステーション１２での処理後に、基板が戴置されている１つ以上の基板ホルダを受け入れるための出力バッファ３４を含む。明確化のために、幾つかの実施形態において、入力バッファは、出力バッファとしても機能し得る。例えば、処理のために入力バッファから除去された基板が、処理後に、同じ場所、よって同じバッファに戻ってもよい。
図４と図５は、複数の基板を支持するように構成された基板ホルダ３６の例示の実施形態を示す。本例では、基板ホルダ３６は、最大５個の基板を支持するように構成されているが、３つのスライド３８，４０，４２だけを図４に示している。１つ以上の実施形態において、基板ホルダは、１個から５個の基板を支持するように構成してもよい。他の実施形態において、基板ホルダは、５個から２０個の基板を支持するように構成してもよい。さらに他の実施形態において、基板ホルダは、２０個から５０個の基板を支持するように構成してもよい。基板ホルダ３６内の各基板が、基板の外縁の少なくとも一部を支持する突起(ledge)および肩部、例えば、肩部（符号４８，５０）によって、開口部、例えば、開口部（符号４４）の上方に適切な位置に維持される。
基板３８〜４２の各々が、機械読み取り可能な基板識別子、例えば、バーコード５２〜５６を運んでおり、基板識別子の自動検出、および基板ホルダ３６内の個々の基板の識別可能にする。本発明のこの例示の実施形態ではバーコードを使用したが、代替の実施形態では、ＲＦＩＤタグまたは任意の他の機械読み取り可能なデバイスを使用してもよい。機械読み取り可能な基板識別子は、任意の場所、例えば、試薬容器、基板、スライドマウント、カバースリップ・マガジン、カバー部材、または任意の他の場所に設置してもよく、識別、在庫管理を容易にし、または、装置のコンポーネントまたはプロセスを管理または制御する。
図６で最も判るように、入力バッファ３２および出力バッファ３４は、基板ホルダのうち１つ以上を整列して受け入れるようにそれぞれ構成された複数の入力区画を含み、基板ホルダ内の基板が、コントローラ６０によって設定された基板搬送装置５８にとってアクセス可能であり、個々の基板を、入力バッファ、処理ステーションおよび出力バッファでの基板ホルダ間で搬送する。明確化のため、区画のうち２つだけ、即ち、入力区画６２および出力区画６４を図６において参照している。入力バッファおよび出力バッファでの区画は、基板ホルダ３６を実質的に水平配向に受け入れるように構成される。
装置１０において、ベーキング（基板処理の開始）および覆われた基板のキュアリング(curing)（基板処理の終わり）が、それぞれ入力および出力バッファにおいて、または断続的なステーションで、あるいは専用ゾーンにおいて完了できる。これに関して、入力バッファ３２の入力区画の１つ以上が、基板ホルダ内の基板をベーキングするために、１つ以上のベーキングステーション（不図示）を含んでもよい。同様に、出力バッファ３４の出力区画の１つ以上が、基板ホルダ内の基板をキュアリングするために、１つ以上のキュアリングステーションを含んでもよい。ベーキング／キュアリングステーションの動作は、コントローラ６０によって制御される。
本実施形態において、基板搬送装置５８は、ＦＴＰロボット２８の一部を形成する。ＦＴＰロボット２８は、コントローラ６０によって設定され、基板上に戴置された生体サンプルの処理のために、装置１０内の個々の基板を種々の処理ステーション１２へ移動させる。従って、図７においてより詳細に判るように、基板搬送装置５８は、把持部(gripper)６６と、ロボットアーム６８と、把持部およびロボットアームを動作可能に相互連結する旋回機構７０とを含む。
ＦＴＰロボット２８は、コントローラ６０によって設定され、把持部６６をＸ，Ｙ，Ｚ軸に沿って変位させ、各基板が個別に把持されて、基板トレイ３６（入力バッファ３２の入力区画内）から第１処理ステーションへ移動し、そして、第１処理ステーションから第２処理ステーションへ移動し、生体サンプルが特定の手順に従って処理できるように構成される。そして、ＦＴＰロボット２８は、各基板を、取り外し可能に保持して、出力バッファ３４の区画内の選択された基板トレイへ移動させるように構成され、その結果、オペレータは、基板トレイを装置１０から除去できる。
ＢＦＲ１４は、コントローラ６０によって設定され、ＦＴＰロボット２８による基板の移動との干渉を回避するように、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に沿って移動する。
装置１０内に含まれる処理ステーション１２の各々が、処理動作の際、基板搬送装置５８が個々の基板を戴置する基板支持面７２を含む。基板支持面７２の下方には、コントローラ６０によって動作する熱交換器（加熱パッド）７４が設置され、ベーキング、脱ろうまたはキュアリング動作が、各基板処理ステーション１２において実施できる。さらに、カバー部材戴置装置７６が設けられ、基板に戴置された生体サンプルへの試薬の投入前に、カバー部材を基板の上に付与する。
好ましい実施形態において、カバー部材（不図示）は、自動サンプル処理機器での使用のために構成される。米国仮特許出願第６１／５６０５４３号（名称 "Cover Member, Method and Treatment Module for treating a Biological Sample on a Substrate"）および第６１／５６０５９９号（名称 "An Automated System and Method of Treating Tissue Samples on Slides"）は、共に同じ出願人によって出願され、こうした機器について説明しており、これらの出願の内容は参照によりここに組み込まれる。
図８に示すように、基板識別読取機６８が基板搬送装置５８によって支持され、一緒に変位する。本実施形態において、基板搬送装置５８は、負圧を特定の基板に印加するための吸引装置７７を備える。基板識別読取機６８は、吸引装置７７が当該基板を取り外し可能に保持した場合、各基板に付与されたバーコードまたは他の基板識別子を読み取るように配置される。基板を装置１０内で取り外し可能に保持したり変位させるために種々の他の装置が想定できることは、理解されるであろう。
種々の実施形態において、装置１０はさらに、カバーを基板上の生体サンプルに付与するために、基板被覆ユニット７８、例えば、カバースリッパなどを含む。基板被覆ユニット７８の選択した要素を図９に示しており、より詳細は、米国特許第６７９６３５３号(Leica Mikrosysteme GmbH)に記載されており、その全体内容は参照によりここに組み込まれる。
基板搬送装置５８はさらに、コントローラ６０によって設定され、個々の基板を基板被覆ユニット７８の中にまたはそこから搬送する。図９において判るように、ＦＴＰロボット２８および基板搬送装置５８は、各基板８０を、基板被覆ユニット７８での水平面８２に移動し、その上の予め定めた位置に基板８０を維持するように構成される。２つの吸引ピックアップ装置８６，８８を含むベースブロック８４が、搬送アーム９０、直線移動可能角度付アーム９２およびリフトエレメント９４によってマガジン９６の中に変位し、吸引ピックアップ装置８６，８８からの負圧を基板カバー９８に印加することによって、基板カバー（カバースリッパ）９８を取り出す。リフトエレメント９４がマガジン９６から上昇した後、それは角度付アーム９２とともに変位し、ベースブロック８４が基板８２の情報の位置まで移動する。このとき接着剤１００が基板８２の上に既に塗布されている。ベースブロック８４は、基板８２の上に降下する。基板カバー９８の第１端部１０２が、最初に基板８２と接触する。
ベースブロック８４のロール運動が、基板８２上への基板カバー９８の完全な設置を生じさせる。ベースブロック８４は、関節継手１０４を介してリフトエレメント９４に連結されている。ベースブロック８４は、関節継手１０４の周りに旋回して、その過程において基板３２の表面に沿って転がる。ロール運動の際、２つの吸引装置８６，８８での負圧はオフに切り替わる。そして、ベースブロック８４は上昇し、マガジン９６から追加の基板カバーを取り出す準備をする。
図２において最も判るように、処理ステーション１２は、装置１０内において共通の作業面８０の上に戴置される。装置１０内の作業面エリアを最適化するために、試薬容器２６は、作業面８０の下方に収納され、試薬容器２６から、ＦＴＰロボット２８の一部を形成する試薬ディスペンサへ試薬を移送するための試薬移送システム８２が設けられる。このため試薬移送システム８２は、作業面８０を通過する試薬移送ポート８４を含む。ＦＴＰロボット２８は、試薬容器２６から試薬移送ポート８４を経由して試薬を吸引するためのピペットまたは他の吸引プローブを含む。
回転式コンベヤ８６が、試薬容器を支持し、各試薬容器２６を試薬移送ポート８４と選択的に流体連通させるように設けられる。装置１０は、試薬容器を回転式コンベヤ８６に投入し、そこから取り出すための試薬容器アクセスポート８８（図１）を含んでもよい。試薬容器内の試薬は、容器フリップ蓋、穿孔チップなどの配置によりアクセスポート８８においてアクセスしてもよい。
装置１０は、試薬容器２６を冷却するための熱交換器（不図示）を含んでもよい。好都合には、熱交換器で発生した熱が再循環可能であり、装置１０内で実行される加熱工程、例えば、ベーキング、キュアリングを支援する。
コントローラ６０は、装置１０から離れたコンピュータによって実装可能であり、通信ネットワーク、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）または無線ネットワークを経由して接続できることは、当業者に理解されるであろう。何れの場合も、コントローラは、ＢＦＲ１４およびＦＴＰロボット２８に命令を出す多数のモジュールを備え、その動きおよび試薬の注入を制御し、そして、装置１０の一部を形成する種々の他の装置の動作を制御する。
コントローラ６０は、図１０に概略的に示しており、特にプロセッサ１９０を含み、これは、通信基盤１９６を経由して、コンピュータプログラムコードを保存するための第１メモリ素子１９２と、コンピュータプログラムコードを実行した場合、プロセッサ１９０によって発生したデータを保存するための第２メモリ素子１９４と通信する。さらに、コントローラ６０は、ディスプレイ・インタフェース１９８および対応するディスプレイ２００を含み、コントローラ６０とのユーザ相互作用を可能にする。
コントローラ６０はまた、モータ、ポンプ、スキャナ、ヒーターおよび、装置１０の動作に必要な他のデバイス２１４〜２２４を制御するためのドライバモジュール２０２〜２１２を含む。図１０においてドライバモジュールおよびデバイスの例だけを図示しているが、当業者が、ここで説明した機能性を提供するために装置１０を実装するのに必要なドライバモジュールおよびデバイスを容易に決定できることは理解されるであろう。
メモリ素子１９２，１９４は、装置１０内に存在してもよく、あるいは、プロセッサ１９０とのデータ通信により装置１０から離れて設置してもよいことは、当業者に理解されるであろう。とにかくプロセッサ１９０は、メモリ素子１９２からの命令を読み出して、基板上の生体サンプルを加熱するように装置１０を動作させるように構成される。メモリ素子１９２はまた、入力バッファ３２から処理ステーション１２および基板被覆ユニット７８そして出力バッファ３４へ移動する基板を、識別、戴置、処理する命令を含み、装置１０での手順及び／又は処理動作の際、染色および基板のスループットを繰り返し最適化するような決定論的な方法で行う。染色手順（例えば、ＢＦＲ１４およびＦＴＰロボット２８によって基板に注入される試薬の順番）を含む処理手順は、通信基盤１９６を経由してプロセッサ１９０によってアクセス可能な手順データベース２２６に保存され、そのため、プロセッサ１９０は、スライド処理ステーションにおいて、必要な順番および適切な周期で試薬を基板に注入するようにＢＦＲ１４およびＦＴＰロボット２８を設定できる。
コントローラ６０は、サンプルトラッキングシステム（例えば、Leica Cerebro platform）と動作可能に接続してもよく、スケジューリング、手順シーケンス、試薬要件、ＬＩＳおよび他の接続性の計画立案を可能にする。
説明したように、コントローラ６０は、メモリ１９３から命令を読み出して、手順データベース２２６に定義された手順および処理動作に従って、装置１０内で基板を処理するように構成される。例えば、図１１に示したフローチャートを参照して、ステップ２２８においてミクロトームを用いてサンプル組織を薄片化することによって、組織サンプルが得られる。組織サンプルは、オペレータによってスライドまたは他の基板の上に戴置してもよい。
そして、ステップ２３０において、これらの基板は、基板トレイ、例えば、図４と図５に示したトレイ３６などに投入され、装置１０の入力バッファ３２の区画に配置される。コントローラ６０は、ＦＴＰロボット２８に命令を与えて、基板識別読取機６８を、基板の各々に付与された基板識別子に接近するように位置決めする。いったん基板識別読取機が各基板識別子を読み取ると、プロセッサ１９０は、各基板に適用される手順を決定し、その結果、個々の基板が装置１０内の処理ステーション１２に移動可能になり、装置内の手順及び／又は処理動作の際、基板のスループットを最適化する。
好ましくは、プロセッサ１９０は、個々のスライドを選択し、これらのスライドを処理ステーションに配置し、個々の基板をグループ化して、基板上に戴置された生体サンプルの効率的な処理を可能にする。（表１）は、８個の基板トレイの例示のリストである。各トレイは最大で５つの基板を搭載し、これらは装置１０内で処理される。８個の基板トレイは、トレイＮｏ．１〜８とラベル付与している。
Figure 2018112552
トレイＮｏ．１〜７の各々が、単一症例（患者）からの基板を支持する。トレイＮｏ．１，２，３が、異なる症例からの基板をそれぞれ支持する。トレイＮｏ．４，５が、同じ症例（症例Ｎｏ．４）からの基板を支持し、トレイＮｏ．６，７もそうである（症例Ｎｏ．５からの基板を支持する）。トレイＮｏ．８は、複数の症例（症例Ｎｏ．６〜１０）からの基板を支持する。
（表１）に列挙した一次抗体を含む一連の試薬が、各トレイによって支持された基板に付与される。トレイＮｏ．１〜８に戴置された生体サンプルを効率的に処理するために、コントローラ６０は、基板搬送装置５８が個々の基板をトレイから処理ステーション連続的に投入して、共通の手順または共通の試薬が適用される個々の基板をグループ化するように設定できる。例えば、トレイＮｏ．１，２両方からの個々の基板が、一次抗体ｐ６３の付与を必要とする。これらの基板を処理ステーションでグループ化することは、ＦＴＰロボット２８が行うのに必要に洗浄工程を削減し、共通の処理動作が適用される基板の数を最大化し、これによりトレイＮｏ．１〜８にある全ての基板を処理するのに必要な試薬の変更回数を最小化できる。
トレイＮｏ．１〜８に戴置された生体サンプルを効率的に処理するために、基板の他のグループ化を作成してもよい。例えば、異なる処理動作が、試薬の付与、キュアリング、ベーキング、または異なる時間の長さで実行される他の処理工程を必要とする。ＦＩＳＨ抗体が付与されるトレイＮｏ．８の基板は、長い培養時間を必要とするため、他の全ての基板を処理した後、処理のために一緒にグループ化してもよい。
他の基板が、ピトープ賦活化時間に従ってグループ化してもよく、これにより同じ手順が異なる抗体を用いて適用される。
装置１０内で実施される処理は、染色前に組織サンプルを乾燥させるベーキング処理２３２（特定の処理ステーションにおける加熱素子７４の動作による）、ＩＨＣ／ＩＳＨ操作２３４、アルコールが生体サンプルに付与される脱水操作２３６、基板被覆ユニット７８で行われるカバースリッパ操作２３８を含む。いったんこれらの種々の操作が実施されると、個々の基板は、出力バッファ３４内の区画の１つにある基板トレイ内の空スロットに戻される。
ここから、基板トレイがステップ２４０において取り出され、続いて、ステップ２４２において基板の撮像、ステップ２４４において病理学者による染色組織サンプルの診断が行われる。
上述したように、多数の異なるプロセス操作が、装置１０によって、特に、処理ゾーン１１での処理ステーション、入力バッファ３２、出力バッファ３４および基板被覆ユニット７８において実施可能である。これらのプロセス操作は、ベーキング、染色、カバースリッパ操作、分子検査（例えば、ポリメラーゼ連鎖反応）、走査、及び／又はカバースリッパ接着剤のキュアリングを含む。装置１０は、こうしたプロセス操作のうちの１つまたは限られた数だけを実施するように、使用または設定してもよいことは理解されよう。
複数の基板を収容した基板トレイではなく、装置１０内の個々の基板の動きは、同じ手順または処理操作を有するスライドのグループ化を可能にすることは、前述から理解されるであろう。従って、装置１０は、基板に戴置された生体サンプルを効率的に処理するために、処理ゾーン内で個々の基板をグループ化できる。結果として、時間の節約およびプローブ洗浄工程の回数の削減が達成される。装置１０によって消費される洗浄液の量が最小化され、装置１０によって達成されるスループットのより多くの増加が達成される。
種々の他の利点が、装置１０によって達成される。例えば、装置１０のより小さな専有面積が、処理ステーションにとって利用可能な作業スペースを最大化するように、試薬の場所選定によって達成される。
基板ホルダを受け入れるための入力バッファおよび出力バッファの設置、およびこれらのホルダに対する個々の基板の動きおよび処理により、基板は、患者症例によって基板ホルダに装置１０に投入でき、装置１０内の効率的な処理のためのグループ化し、そして、患者症例によって再び基板ホルダにいったん戻されることが理解されよう。こうした構成は、既知の生体サンプル処理装置によって現在要求されている、処理操作の前後における基板の選別および照合を最小化または排除する。
さらに、こうした構成は、研究所のワークフローを大幅に改善し、既知の生体サンプル処理装置の使用から由来するハンドリングエラーを削減する。
該方法の更なる態様が、装置１０の上記説明から明らかになるであろう。当業者は、該方法がプログラムコード内に埋め込み可能であることは理解するであろう。プログラムコードは、多数の方法、例えば、有形コンピュータ読み取り可能な媒体、例えば、ディスクまたはメモリで、あるいは、データ信号またはデータファイルとして（例えば、サーバーから送信することによって）供給可能である。
本発明の範囲から逸脱することなく、上述した部分に対して種々の変形、追加及び／又は変更が可能であり、そして、上記の教示の観点から、本発明は、当業者によって理解されるように、種々の方法でソフトウエア、ファームウェア及び／又はハードウエアで実装できることは、理解すべきである。

Claims (30)

  1. 基板上に戴置された生体サンプルを処理するための装置であって、
    複数の基板を支持するようにそれぞれ構成された１つ以上の基板ホルダを受け入れるための入力バッファと、
    基板のうちの１つを受け入れるようにそれぞれ構成された複数の処理ステーションを含む処理ゾーンと、
    処理ステーションにおいて、コントローラにより試薬を基板に注入するように構成された試薬ディスペンサと、
    コントローラにより個々の基板を入力バッファでの基板ホルダと処理ステーションとの間で搬送するように構成された基板搬送装置と、を含む装置。
  2. 基板が入力バッファにある場合、各基板に付与された基板識別子を読み取るための基板識別読取機と、
    複数の手順を保存するためのデータベースと、をさらに含み、
    各手順は、１つ以上の基板に適用される処理操作の順番を定義しており、
    基板上に戴置された生体サンプルを効率的に処理するために、コントローラは、基板搬送装置が処理ゾーン内での個別の基板をグループ化するように構成されている請求項１記載の装置。
  3. コントローラは、基板搬送装置が、共通の手順が適用される個別の基板をグループ化するように構成されている請求項２記載の装置。
  4. コントローラは、基板搬送装置が、共通の試薬が付与される個別の基板をグループ化するように構成されている請求項２記載の装置。
  5. 試薬は、抗体である請求項４記載の装置。
  6. コントローラは、基板搬送装置が、共通の処理時間を共有する個別の基板をグループ化するように構成されている請求項２記載の装置。
  7. 共通の処理時間は、エピトープ賦活化時間である請求項６記載の装置。
  8. コントローラは、基板搬送装置が、装置内の手順及び／又は処理操作の際、基板のスループットを最適化するように個別の基板を搬送するように構成されている請求項２記載の装置。
  9. コントローラは、１つ以上の基板上で連続的に実施できる手順または処理操作の数を最大化するように構成されている請求項２記載の装置。
  10. コントローラは、試薬を変えることなく、異なる基板に対して試薬ディスペンサによって実施される試薬注入操作の数を最適化するように構成されている請求項８または９記載の装置。
  11. 基板識別読取機は、基板搬送装置によって支持される請求項２〜１０のいずれかに記載の装置。
  12. 試薬ディスペンサは、基板搬送装置によって支持される請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
  13. カバーを基板上の生体サンプルに付与するための基板被覆ユニットをさらに含み、
    基板搬送装置はさらに、個々の基板を基板被覆ユニットの中にまたはそこから搬送するように構成される請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
  14. 処理ステーションは作業面に設けられ、
    装置は、作業面の下方に収納された複数の試薬容器と、
    試薬容器から試薬ディスペンサへ試薬を移送するための試薬移送システムと、をさらに含む請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
  15. 試薬移送システムは、作業面を通過する試薬移送ポートと、試薬移送ポートを経由して試薬を試薬容器から吸引するための吸引プローブとを含む請求項１４記載の装置。
  16. 試薬移送システムは、試薬容器を支持する回転式コンベヤをさらに含み、
    回転式コンベヤは、各試薬容器を選択的に試薬移送ポートと流体連通させるように構成される請求項１５記載の装置。
  17. 試薬容器を回転式コンベヤに投入し、そこから取り出すための試薬容器アクセスポートをさらに含む請求項１６記載の装置。
  18. 入力バッファは、基板ホルダのうち１つ以上を整列して受け入れるようにそれぞれ構成された複数の入力区画を含み、基板ホルダ内の基板が基板搬送装置にとってアクセス可能である請求項１〜１７のいずれかに記載の装置。
  19. 入力区画の１つ以上が、基板ホルダ内の基板をベーキングするための１つ以上のベーキングステーションを含む請求項１８記載の装置。
  20. 基板ホルダの１つ以上を受け入れるための出力バッファをさらに含み、
    基板搬送装置はさらに、コントローラにより個別の基板を、処理ステーションと出力バッファ内の基板ホルダとの間で搬送するように構成される請求項１〜１９のいずれかに記載の装置。
  21. 出力バッファは、基板ホルダのうち１つ以上を整列して受け入れるようにそれぞれ構成された複数の出力区画を含み、基板ホルダ内の基板が、基板搬送装置にとってアクセス可能である請求項２０記載の装置。
  22. 出力区画の１つ以上が、基板ホルダ内の基板をキュアリングするための１つ以上のキュアリングステーションを含む請求項２１記載の装置。
  23. 区画は、基板ホルダを実質的に水平配向に支持するように構成される請求項１〜２２のいずれかに記載の装置。
  24. 入力バッファに受け入れられた基板ホルダの少なくとも１つは、共通の患者症例からの基板を支持し、
    コントローラはさらに、その共通の患者症例に従って、基板を、出力バッファに受け入れられた基板ホルダの少なくとも１つにグループ化するように構成されている請求項１〜２３のいずれかに記載の装置。
  25. 基板上に戴置された生体サンプルを処理するための自動化した方法であって、
    基板が、処理ゾーンにおける処理ステーションで処理されるものであり、
    複数の基板を支持するようにそれぞれ構成された１つ以上の基板ホルダを入力バッファに受け入れるステップと、
    コントローラによって設定され、基板搬送装置を用いて、個々の基板を、入力バッファでの基板ホルダと処理ステーションとの間で搬送するステップと、
    コントローラによって設定され、試薬ディスペンサを用いて、処理ステーションにおいて試薬を基板に注入するステップと、を含む方法。
  26. コントローラによって設定され、基板搬送装置を用いて、基板ホルダのうち１つ以上を受け入れるために、個々の基板を処理ステーションと出力バッファでの基板ホルダとの間で搬送するステップをさらに含む請求項２５記載の方法。
  27. コントローラによって設定され、基板搬送装置を用いて、カバー部材を基板上の生体サンプルに付与するために、個々の基板を基板被覆ユニットに搬入および搬出するステップをさらに含む請求項２５または２６記載の方法。
  28. 実行時に、請求項２５〜２７のいずれかに記載の方法を実施するコンピュータプログラムコード。
  29. 請求項２８のプログラムコードを含む、有形のコンピュータ読み取り可能な媒体。
  30. 請求項２８のプログラムコードを含むデータファイル。
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