JP2019507331A - 常磁性粒子を捕集および解放するための磁気ベース - Google Patents

常磁性粒子を捕集および解放するための磁気ベース Download PDF

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Abstract

試料処理システムにおける試料プレート用の磁気ベースが提供される。磁気ベースは、第一プレート、および前記第一プレートと平行に延びる第二プレートを備えている。前記第一プレートは、第一トップ面、ボトム面、および前記第一トップ面に搭載された試料プレート搭載キャビティ壁を備えている。前記第一プレートと前記試料プレート搭載キャビティ壁は、試料システムの試料プレートを収容するように構成された試料プレート搭載キャビティを区画する。前記第二プレートは、第二トップ面、および前記ボトム面と前記第二トップ面の間を延びている磁石搭載キャビティ壁を備えている。前記第一プレート、前記第二プレート、および前記磁石搭載キャビティ壁は、自由浮遊磁石を収容するように構成された磁石搭載キャビティを区画する。【選択図】図2D

Description

本願は、2016年1月8日に提出された米国特許出願第14/990,972号に対する優先権を主張し、当該先行出願の内容は、本明細書の一部を構成するものとして援用される。
液体試料中に存在する他の成分から所望の成分を分離するために当該液体試料を処理することは、様々な分野で広く行なわれている。例えば、DNAシークエンシングでは、目標DNAを含む細胞を溶解することがまず行なわれ、ライセート、および所望の核酸と他の成分(細胞破片と溶解試薬など)の複合混合物が形成される。所望の核酸は、増幅、検出、および計量される前に他の成分から分離されることを要する。
一態様においては、試料処理システムにおける試料プレート用の磁気ベースが提供される。前記磁気ベースは、第一プレート、および前記第一プレートと平行に延びる第二プレートを備えている。前記第一プレートは、第一トップ面、ボトム面、および前記第一トップ面に搭載された試料プレート搭載キャビティ壁を備えている。前記第一プレートと前記試料プレート搭載キャビティ壁は、試料システムの試料プレートを収容するように構成された試料プレート搭載キャビティを区画する。前記第二プレートは、第二トップ面、および前記ボトム面と前記第二トップ面の間を延びている磁石搭載キャビティ壁を備えている。前記第一プレート、前記第二プレート、および前記磁石搭載キャビティ壁は、自由浮遊磁石を収容するように構成された磁石搭載キャビティを区画する。
別態様においては、試料処理システムが提供される。前記試料システムは、上面を有するベース、前記上面に搭載された磁気ベース、および前記ベースに搭載された磁気ヘッドを備えている。前記磁気ベースは、第一プレート、および前記第一プレートと平行に延びる第二プレートを備えている。前記第一プレートは、第一トップ面、ボトム面、および前記第一トップ面に搭載された試料プレート搭載キャビティ壁を備えている。前記第一プレートと前記試料プレート搭載キャビティ壁は、試料システムの試料プレートを収容するように構成された試料プレート搭載キャビティを区画する。前記第二プレートは、第二トップ面、および前記ボトム面と前記第二トップ面の間を延びている磁石搭載キャビティ壁を備えている。前記第一プレート、前記第二プレート、および前記磁石搭載キャビティ壁は、自由浮遊磁石を収容するように構成された磁石搭載キャビティを区画する。前記磁気ヘッドは、前記試料プレートの上方を平行移動方向に沿って平行移動するように前記ベースに搭載されている。前記磁気ヘッドは、チャネルを備えたハウジング、および前記チャネル内に搭載されたトップ磁石を備えている。前記トップ磁石は、前記第一トップ面に対して前記チャネル内で上位置と下位置の間を移動可能である。
その他の基本的な特徴や本開示に係る利点は、当業者が以降の図面、詳細な説明、および添付の特許請求の範囲を読むことで明らかになる。
一実施形態例に係る試料処理システムを示す斜視図である。 図1の試料処理システムにより行なわれる分離法を示している。 図1の試料処理システムにより行なわれる分離法を示している。 図1の試料処理システムにより行なわれる分離法を示している。 図1の試料処理システムにより行なわれる分離法を示している。 図1の試料処理システムにより行なわれる分離法を示している。 図1の試料処理システムにおける磁気ヘッドを示す斜視図である。 図3Aの磁気ヘッドの断面を示す正面図である。 図3Aの磁気ヘッドにおけるハウジングの断面を示す正面図である。 図4Aのハウジングの底面斜視図である。 図3Aの磁気ヘッドにおけるアダプタを示す上面斜視図である。 図5Aのアダプタの底面斜視図である。 図5Aのアダプタの一部を示す拡大図である。 図1の試料処理システムにおける磁気ベースを示す斜視図である。 図6Aの磁気ベースの断面を示す斜視図である。 図6Aの磁気ベースのカバー部を示す上面図である。 図7Aのカバー部の断面を示す斜視図である。 図6Aの磁気ベースにおけるベース部を示す斜視図である。 図8Aのベース部の上面図である。 図8Aのベース部の底面図である。 図8Aのベース部の断面を示す斜視図である。 第二実施形態例に係るベース部の断面を示す斜視図である。 図6Aの磁気ベースにおけるボトム磁石を示す斜視図である。 図1の試料処理システムにおける試料プレートを示す上面図である。 図11Aの試料プレートの断面を示す左側面図である。 図6Aの磁気ベースに搭載された図11Aの試料プレートを示す斜視図である。 図12Aの磁気ベースと試料プレートの断面を示す斜視図である。 図12Aの磁気ベースと試料プレートの断面を示す左側面図である。 第一動作状態(捕集)における図12Cの断面を模式的に示している。 第二動作状態(解放)における図12Cの断面を模式的に示している。 第三動作状態(分散)における図12Cの断面を模式的に示している。 一実施形態例に係る磁気ベースを示す斜視図である。
本開示の実施形態例が、添付の図面を参照しつつ説明される。図面において、同様の参照数字は、同様の要素を示している。
図1は、実施形態例に係る液体試料を処理する試料処理システムの斜視図である。試料処理システム100は、磁気ヘッド104、駆動システム108、磁気ベース112、および試料プレート116を含みうる。試料処理システム100は、支持アセンブリもまた含みうる。支持アセンブリは、試料処理システム100の様々な要素を支持および収容するように構成される。例えば、支持アセンブリは、ベース124、カバー128、およびワークベッド132を含みうる。試料処理システム100は、別の要素を含んでもよいし、より少ない要素しか含まなくてもよいし、異なる要素を含んでもよい。図示された実施形態に示されるように、試料処理システム100は、少なくとも幾つかの要素が電子制御で自動的に動かされる自動化されたシステムでありうる。
試料処理システム100は、試料プレート116におけるウェル中の液体試料内で固体基質(常磁性粒子など)に束縛される標的分析物を当該液体試料から分離するために使用されうる。試料処理システム100は、標的分析物が束縛された固体基質を、液体試料から試料プレート116における液体で満たされた少なくとも一つの他のウェルへ移動させることにより、標的分析物を分離しうる。移動は、磁気ベース112に搭載されたボトム磁石608(図8A参照)と連携する磁気ヘッド104に搭載された複数のトップ磁石304a〜304d(図3B参照)を介してなされる。試料処理システム100は、標的分析物が束縛された固体基質を試料プレート116におけるウェル中の液体試料から捕集し、標的分析物が束縛された固体基質を液体で満たされた他のウェルに移動し、標的分析物が束縛された固体基質を当該他のウェルに解放する動作を伴う。
本明細書において使用される「搭載」という語は、接合、合体、接続、結合、提携、挿入、取付、保持、貼付、装着、締結、束縛、接着、固定、ボルト留め、ネジ留め、リベット留め、はんだ付け、溶接、密着、表面に形成、内部に形成、積層、成形、載置、立掛け、当接などの語義を含む。「〜に搭載された」などの表現は、参照される要素における任意の内部または外部を対象とする。この表現は、直接的な搭載(参照される要素が直接的に接している)と間接的な搭載(参照される要素が直接的に接していないが、中間要素を介して接続されている)を包括する。搭載に関与する要素同士は、当業者に理解される金型成形や熱成形処理を通じて一体に形成されうる。すなわち、搭載に関与する要素同士は、構造的に独立した要素であることを要しない。特に断りのない限り、要素の搭載は、永続的であってもよいし、離脱可能であってもよい。
加えて、トップ、ボトム、右、左、前、後、上、下などの方向的表現の使用は、説明される装置の要素を形成する様々な表面の参照を容易にするためになされるに過ぎず、何らの限定を意図するものではない。
試料処理システム100は、任意の種別の液体試料(生体試料など)を処理し、様々な種別の標的分析物(タンパク質、核酸、細胞など)を液体試料(溶液、血液、尿、唾液、プラント、細胞など)中に存在しうる他の成分から分離するために使用されうる。例えば、試料処理システム100は、DNAやタンパク質の精製、細胞分離などのプラットフォームとして使用されうる。そのような技術は、基礎研究、創薬、病気の診断やモニタリングなどにおいて広く使用されている。
試料処理システム100によって行なわれる動作の例は、図2Aから図2Eに模式的に示されている。図2Aに示されるように、第一ウェル200と第二ウェル204は、試料プレート208の表面に搭載されている。図1における試料プレート116は、試料プレート208の一実施形態例である。液体試料212は、第一ウェル200内に投入されている。液体試料212は、複数の粒子216に束縛される標的分析物(細胞など)を含む様々な成分を含有しうる。粒子216は、磁性体、常磁性体、あるいは強磁性体でありうる。
試料プレート208は、磁気ベース220の表面に搭載されている。図1における磁気ベース112は、磁気ベース220の一実施形態例である。磁気ベース220は、キャビティを区画している。当該キャビティ内には、ボトム磁石224が搭載されている。ボトム磁石224は、磁気ベース220内で自由に浮遊している。「自由に浮遊」することにより、ボトム磁石224は、磁気ベース220の内面に対してほぼ自由に動けるように、磁気ベース220内に搭載される。図2Aにおいては、ボトム磁石224は、磁気ベース220のボトム内面に載っている。「ほぼ自由に」といった表現は、説明対象の要素(ボトム磁石224など)の動きが完全に自由ではないものの、当該動きが顕著に制限されてはいない状態を意味する。
第一ウェル200の上方には、磁気ヘッド240のチャネル236内に搭載されたトップ磁石232が配置されている。図1における磁気ヘッド104は、磁気ヘッド240の一実施形態例である。ボトム面246を有するアダプタ244もまた、磁気ヘッド240に搭載されている。アダプタ244は、第一ウェル200および第二ウェル204内の液体とトップ磁石232との間のインターフェースを形成し、粒子216の捕集と解放がなされるボトム面246を提供する。トップ磁石232は、アダプタ244に対し、チャネル236の内部において上位置と下位置の間で移動されうる。図2Aにおいては、下位置にあるトップ磁石232が示されている。
図2Bに示される第一ステップにおいては、チャネル236内で下位置にあるトップ磁石232により、磁気ヘッド240が第一ウェル200に向けて下降する。これにより、トップ磁石232からの磁力は、標的分析物が束縛された粒子216をアダプタ244のボトム面246に引き付け、保持する。トップ磁石232からの磁力は、ボトム磁石224も磁気ベース220のトップ内面248へ引き付け、保持する。トップ磁石232は、ボトム磁石224よりも粒子216に隣接しているので、粒子216は、アダプタ244のボトム面246に捕集される。
図2Cに示される第二ステップにおいては、磁気ヘッド240は、軸252で示される方向に沿って平行移動される。平行移動は、磁気ヘッド240がトップ磁石232とともに第二ウェル204の上方に位置するまでなされる。トップ磁石232からの磁力により、ボトム磁石224は、トップ磁石232に追随し、軸252で示される方向へ磁気ベース220のトップ内面248に沿って同時に平行移動する。平行移動は、第二ウェル204の下位置までなされる。液体256は、標的分析物をモディファイするための処理試薬(染色剤など)を含有しうる。トップ磁石232が第二ウェル204の上方に配置されると、標的分析物が束縛された粒子216は、第二ウェル204の液体256に浸漬される。粒子216に束縛されていない液体試料212内の他の成分は、第一ウェル200内に残りうる。
図2Dに示される第三ステップにおいては、トップ磁石232は、チャネル236内を上位置へ移動される。トップ磁石232からの磁力は、依然としてボトム磁石224を磁気ベース220のトップ内面248へ引き付け、保持する。しかしながら、今やボトム磁石224は、トップ磁石232よりも粒子に隣接している。よって、粒子216は、第二ウェル204のボトム面260へ引き付けられ、アダプタ244のボトム面246から粒子216が解放される。
図2Eに示される第四ステップにおいては、磁気ヘッド240は、試料プレート208から離れるように移動、あるいは平行移動される。これにより、ボトム磁石244は、トップ内面248から解放され、落下して磁気ベース220のボトム内面228へ戻る。トップ磁石232とボトム磁石224の双方は、微弱な磁力を粒子216に印加する。実質的な磁力の不在により、粒子216は第二ウェル204の液体256内で分散してゆく。粒子216を含む液体256は、処理および分離された標的分析物(染色された細胞など)とともにあり、ピペット264などを通じて自由に混合や再懸濁がなされうる。その後、標的分析物が束縛された粒子216は、さらなる分析のために除去されてもよいし、図2Aから図2Dを参照して説明したように再捕集されて試料プレート208に搭載された別のウェルへ移動されてもよい。「実質的な磁力の不在」といった表現は、磁力が完全にゼロではないものの、十分に小さくて標的成分(粒子216など)の動きを顕著に変更しない程度であることを意味する。
図2Bと図2Cは、試料処理システム100の「捕集」動作状態を示している。図2Dは、試料処理システム100の「解放」動作状態を示している。図2Eは、試料処理システム100の「分散」動作状態を示している。
図1に示されるように、ベース124、カバー128、およびワークベッド132は、試料処理システム100の様々な要素を支持および包囲する支持アセンブリの一部を形成しうる。ベース124は、ベースプレート136、および当該ベースプレート136から下方へ延びる複数の壁を備えうる。カバー128は、第一カバー部140と第二カバー部144を備えうる。第一カバー部140と第二カバー部144の各々は、試料処理システム100の様々な要素を包囲する複数の壁を備えうる。
ワークベッド132は、上面152を有する支持プレート148を備えうる。支持プレート148は、平行移動プレート(不図示)上に搭載されうる。平行移動プレートは、支持プレート148の下方に配置される。支持プレート148は、上面152から上方に延びる複数の稜部(図1では三つに符号156が付されている)を備えうる。複数の稜部は、複数のキャビティを区画する。図1においては、それらの一つに符号160が付されている。複数のキャビティは、サンプルプレート148が搭載された磁気ベース112を受容するように構成されうる。図示の例においては、キャビティ160のすぐ右隣に位置するキャビティに磁気ベース112が搭載されている。他の要素もまた、キャビティを介して支持プレート148に搭載されうる。他の要素の例としては、試料プレート116との間でやり取りされる試料や液体を保持するように構成された少なくとも一つの容器(バイアル、試験管など)を保持するラックが挙げられる。
試料処理システム100の駆動システム108は、磁気ヘッド104の動きを制御するように構成される。駆動システム108は、複数の側壁164、デバイス支持構造168、リードスクリュー172、リードスクリューインターフェース176、トップ保持レール180a、ボトム保持レール180b、トップ保持レールインターフェース184a、およびボトム保持レールインターフェース184bを備えうる。複数の側壁164は、ベース124に搭載されうる。複数の側壁164は、ベースプレート136から上方へ延びうる。リードスクリュー172は、側壁164に搭載されうる。リードスクリューインターフェース176は、デバイス支持構造168に搭載されうる。これにより、デバイス支持構造168は、リードスクリュー172に沿って平行移動しうる。保持レール180a、180bは、側壁164に搭載されうる。保持レール180a、180bは、それぞれ保持レールインターフェース184a、184bにも搭載されうる。保持レールインターフェース184a、184bは、さらにデバイス支持構造168に搭載されうる。これにより、デバイス支持構造168は、保持レール180a、180bに沿って平行移動しうる。磁気ヘッド104は、磁気ヘッド104に搭載された複数のトップ磁石304a〜304dが試料プレート116に対してほぼ直交する向きに並ぶように、デバイス支持構造168に搭載されうる。
駆動システム108は、少なくとも一つのアクチュエータ(不図示)を備えうる。少なくとも一つのアクチュエータは、リードスクリュー172に沿うデバイス支持構造168の動きを制御して磁気ヘッド104を試料プレート116上に位置決めする。様々な種別のアクチュエータ(電気モータ、サーボモータ、ステッピングモータ、ピエゾモータ、空気圧式アクチュエータ、ガスモータなど)が使用されうる。駆動システム108は、デバイス支持構造168(ひいては磁気ヘッド104)の支持プレート148およびその上に搭載された試料プレート116に対する一次元的、二次元的、あるいは三次元的な動きを提供しうる。図示された例においては、駆動システム108は、磁気ヘッド104の二次元的(y−z)な動きを提供しうる。試料処理システム100の稼働中は、試料プレート116に対する磁気ヘッド104の平行移動軸は、z軸に沿う。
試料処理システム100は、駆動システム108と第二の駆動システム(不図示)を含む複数の駆動システムを備えうる。第二の駆動システムは、ベース124に対する一次元(x)的な支持プレート148の動きを、支持プレート148の下方に搭載された平行移動板(不図示)とともに制御するように構成されうる。
磁気ヘッド104と支持プレート148は、コントローラ(不図示)を介する電子制御により自動的に移動されうる。コントローラは、駆動システム108および第二の駆動システムと動作可能に結合される。コントローラの要素の少なくとも一つは、プリント回路基板(不図示)に搭載されうる。プリント回路基板は、試料処理システム100の要素(例えば、ベースプレート136のボトム面)に搭載される。
図3Aと図3Bは、一実施形態例に係る試料処理システム100の磁気ヘッド104を示している。図3Aは、磁気ヘッド104の斜視図である。図3Bは、磁気ヘッド104の断面視正面図である。
磁気ヘッド104は、複数のトップ磁石304a〜304dを収容するように構成される。各トップ磁石は、試料処理システム100における試料プレート116のウェルに収容された液体から複数の磁性粒子(常磁性ビードなど)を捕集する磁力を供給する。捕集中において当該磁力は、磁気ベース112のボトム磁石608も引き付けて保持する。磁気ヘッド104は、ハウジング300、複数のトップ磁石304a〜304d、およびアダプタ308を備えうる。磁気ヘッド104が備える要素は、これより少なくても多くてもよい。磁気ヘッド104は、図2A〜図2Eにおける磁気ヘッド240の一実施形態例である。アダプタ308は、図2A〜図2Eにおける磁気ヘッド244の一実施形態例である。
図4Aと図4Bは、磁気ヘッド104のハウジング300を示している。図4Aは、ハウジング300の断面視正面図である。図4Bは、ボトム側から見たハウジング300の斜視図である(ハウジング300は、図4Aにおける軸Aを中心として180°回転されている)。ハウジング300は、プレート400を備えうる。プレート400は、トップ面402、ボトム面404、右側面408、左側面412、前面416(図3Aに対する)、および背面420を有している。ハウジング300は、複数のチャネル424a〜424hを備えうる。複数のチャネル424a〜424hは、右側面408、左側面412、前面416、および背面420と平行に、トップ面402からボトム面404へ延びている。複数のチャネル424a〜424hは、リニアアレイを形成するように配列されうる。複数のチャネル424a〜424hのうち、チャネル424a、424c、424e、424gは、それぞれトップ磁石304a〜304dを受容する。これにより、トップ磁石304aはチャネル424a内に搭載される。トップ磁石304bは、チャネル424c内に搭載される。トップ磁石304cは、チャネル424e内に搭載される。トップ磁石304dは、チャネル424g内に搭載される。
チャネル424b、424d、424f、424hは、チャネル424a、424c、424e、424gと同様に構成されうるが、図示の例におけるチャネル424b、424d、424f、424hは、トップ磁石を受容しない空のチャネルである。様々な数のチャネルと様々な数のトップ磁石が使用されうる。
複数のチャネル424a〜424hのうち、チャネル424a、424c、424e、424gは、それぞれピストン(不図示)も受容しうる。複数のピストンの各々は、トップ磁石の上方に搭載されている。複数のピストンは、試料処理システム100が備える複数の駆動システムのうち、第三の駆動システム(不図示)の一部を形成しうる。
第三の駆動システムは、対応するチャネル(424a、424c、424e、424g)内における複数のトップ磁石304a〜304dの各々の動きを制御するように構成される。これにより、各トップ磁石は、ハウジング300のボトム面404に対して上位置と下位置をとる。図3Bと図4Aにおいては、複数のトップ磁石304a〜304dの各々が上位置をとっている状態が示されている。よって、第三の駆動システムは、支持プレート148およびその上に搭載された試料プレート116(図1参照)に対する複数のトップ磁石304a〜304dの各々の一次元(y)的な動きを提供しうる。第三の駆動システムは、駆動システム108による磁気ヘッド104の動きとは独立したそのような動きを提供しうる。この場合、駆動システム108は、試料プレート116上に磁気ヘッド104を位置決めするために使用されうる。これにより、複数のトップ磁石304a〜304dの各々は、一列に並んだ(例えば図11Aにおける試料プレート116の第5列)複数のウェルの各々の中央上に位置決めされ、アダプタ308は、各ウェル内の液体に接触する。第三の駆動システムは、複数のトップ磁石304a〜304dの各々を、対応するウェル内の液体に対し、対応するチャネル(424a、424c、424e、424g)内で上位置と下位置の間を移動させるために使用されうる。
第三の駆動システムにおける少なくとも一つの要素は、磁気ヘッド104に搭載された第一カバー188と第二カバー192(図1参照)によって包囲されうる。第三の駆動システムは、様々な周知のアクチュエータを介して複数のトップ磁石304a〜304dの動きを実現しうるが、その使用対象は複数のピストンに限られない。複数のトップ磁石304a〜304dは、第二のコントローラ(不図示)を介する電子制御により自動的に移動されうる。第二のコントローラのの要素の少なくとも一つは、第二のプリント回路基板(不図示)に搭載されうる。第二のプリント回路基板は、第二カバー192によって包囲される。
複数のトップ磁石304a〜304dの各々は、磁性材料(永久磁性材料など)からなる。各トップ磁石の磁性材料、大きさ、および形状は、複数のトップ磁石304a〜304dの各々が試料プレート116の対応するウェルの中央に位置決めされ、アダプタ308が各ウェル内の液体に接触し、かつ各トップ磁石が下位置にある場合において、試料プレート116のウェルの液体内における複数の磁性粒子を引き付けるのに十分な磁力を形成可能に選択されうる。このとき、当該磁力は、磁気ベース112のボトム磁石608を引き付けて保持するのに十分なものでもありうる。複数のトップ磁石304a〜304dの各々は、正方形状の断面を有するバーとして、あるいはロッドとして構成されうる。バーあるいはロッドの最大寸法は、その長さとして参照されうる。複数のトップ磁石304a〜304dの各々は、長さ方向に分極されうる。すなわち、磁化軸は、長さ方向に沿う。図2Aから図2Eは、チャネル236と平行かつ長さ方向に沿う磁化軸を有するトップ磁石232を有している。
ハウジング300のボトム面404には、複数の凹部428a〜428hが形成されうる。複数の凹部428a〜428hの各々は、ハウジング300のボトム面404からトップ面402へ向かって延びる側壁と内面を有している。凹部428gの側壁432gと内面436gが、図に例示されている。凹部428a、428c、428e、428gは、それぞれ内面に形成された開口440a、440c、440e、440gを有しうる。その形状と大きさは、例えば複数のトップ磁石304a〜304dの各々が上位置から下位置へ移動された際に、各トップ磁石の端部が通過し、対応する凹部内まで延びることを許容するように定められる。複数のトップ磁石304a〜304dの各々が下位置へ移動されると、トップ磁石304aの端部は、開口440aを通過して凹部428a内へ延び、トップ磁石304bの端部は、開口440cを通過して凹部428c内へ延び、トップ磁石304cの端部は、開口440eを通過して凹部428e内へ延び、トップ磁石304dの端部は、開口440gを通過して凹部428g内へ延びる。凹部428b、428d、428f、428hは、凹部428a、428c、428e、428gと同様に構成されうるが、図示の例における凹部428b、428d、428f、428hは、トップ磁石を受容しない。
アダプタ308は、ハウジング300のボトム面404に搭載されうる。よって、ボトム面404における複数の凹部428a〜428hの少なくとも一つは、側壁に形成された溝を備えうる。当該溝は、アダプタ308をボトム面404に搭載するために、アダプタ308における突起上のタブ(例えば図5Cにおける突起536上のタブ548)を受容するように構成される。凹部428hの側壁432hに形成された溝444hが図に例示されている。凹部428a、428c、428fもまた同様に構成されうる。
ハウジング300は、ワンピース材料から形成されてもよいし、複数ピースの材料が結合されて形成されてもよい。プラスチックなどの様々な材料が使用されうる。
図5Aから図5Cは、磁気ヘッド104のアダプタ308を示している。図5Aは、アダプタ308を上方から見た斜視図である。図5Bは、アダプタ308を下方から見た斜視図である(図5Aにおける軸Bを中心としてアダプタ308が180°回転されている)。図5Cは、図5Aにおける領域Cの拡大図である。
アダプタ308は、磁気ヘッド104のハウジング300に搭載された複数のトップ磁石304a〜304dと試料プレート106における複数のウェル内の液体との間のインターフェースを提供するように構成される。アダプタ308は、アダプタプレート500を備えうる。アダプタプレート500は、トップ面504、ボトム面508、前壁512、左側壁516、右側壁(不図示)、および背壁520を備えている。前壁512、左側壁516、背壁520、および右側壁は、アダプタプレート500のトップ面504とボトム面508の間を延びている。アダプタプレート500のトップ面504は、アダプタ308の搭載面の一部を形成しうる。搭載面は、複数のトップ磁石304a〜304d、および磁気ヘッド104のハウジング300におけるボトム面404に搭載されるように構成される。アダプタプレート500のボトム面508は、アダプタ308の捕集・解放面の一部を形成しうる。捕集・解放面は、試料プレート116における特定のウェルに収容された液体から複数の磁性粒子を捕集し、アダプタ308が液体を通過して磁気ヘッド104が試料プレート116の上方を平行移動する際に当該磁性粒子を保持し、試料プレート116における別のウェルに収容された液体へ当該磁性粒子を解放するように構成される。
アダプタ308は、磁気ヘッド104における複数のトップ磁石304a〜304dに搭載されるように構成されうる。よって、アダプタプレート500は、複数の凹部524a〜524hを備えうる。複数の凹部524a〜524hは、アダプタプレート500のトップ面504からボトム面508へ向かって延びている。複数の凹部524a〜524hの各々は、磁気ヘッド104のハウジング300におけるボトム面404に形成された複数の凹部428a〜428hにそれぞれ対応しうる。アダプタ308における複数の凹部524a〜524hの各々は、開口を区画する複数の側壁とボトム面を有している。凹部524a、524c、524e、524gの側壁528a、528c、528e、528gが、図に例示されている。凹部524a、524c、524e、524gのボトム面532a、532c、532e、532gもまた、図3Bに例示されている。
複数の凹部524a〜524hの各開口は、複数のトップ磁石304a〜304dの各々が例えば上位置から下位置へ移動された際に、その端部を収容できる大きさおよび形状とされうる。アダプタ308が磁気ヘッド104のハウジング300に搭載され、複数のトップ磁石304a〜304dがその下位置へ移動されると、トップ磁石304aの端部は凹部524aのボトム面532a上に静止し、トップ磁石304bの端部は凹部524cのボトム面532c上に静止し、トップ磁石304cの端部は凹部524eのボトム面532e上に静止し、トップ磁石304dの端部は凹部524gのボトム面532g上に静止する。この場合、凹部524a、524c、524e、524gは、トップ磁石搭載凹部として構成される。凹部524b、524d、524f、524hは、凹部524a、524c、524e、524gと同様に構成されうるが、図示の実施形態例においては、凹部524b、524d、524f、524hはトップ磁石を受容しない。
アダプタ308は、磁気ヘッド104のハウジング300におけるボトム面404に搭載されるように構成されうる。図示の実施形態例においては、アダプタ308は、ハウジング300のボトム面404にスナップ留めされるように構成されうる。図5Cに示されるように、凹部524hの側壁528hは、アダプタ308のトップ面504の上方を延びる。側壁528hには複数の切欠きが形成されうる。これにより、複数の突起(その一つに符号536が付されている)が形成される。複数の突起は、ハウジング300のボトム面404における凹部428hへ嵌入されるように構成される。複数の突起の各々は、その上端付近の外面から外方へ延びるように設けられたタブ(符号548が付されている)を有しうる。各タブは、ハウジング300のボトム面404における対応する凹部428hの溝444hに嵌入するように構成されうる。図5Aに示されるように、アダプタプレート500の凹部524a、524c、524fは、凹部524hと同様に構成されうる。この場合、凹部524a、524c、524f、524hは、ハウジング300のボトム面404における凹部428a、428c、428f、428hにそれぞれスナップ留めされるように構成される。
アダプタ308は、試料プレート116の上方を平行移動する際に、その一部が試料プレート116におけるウェル内の液体のメニスカス内へ突入するように構成される。これにより、磁性粒子の捕集が容易とされるだけでなく、試料プレート116における他のウェル内の液体への当該磁性粒子の投入や解放が容易とされる。図示の実施形態例においては、アダプタプレート500のボトム面508は、左側壁516と右側壁(不図示)の間の全長にわたって連続的に延びる湾曲面とされうる。
アダプタ308は、アダプタプレート500の前壁512から延びる第一レール548と、アダプタプレート500の背壁520から延びる第二レール552とを備えうる。第一レール548と第二レール552は、試料プレート116におけるウェル内の液体のメニスカスにアダプタ308を通過させることを可能にし、液体がウェルからウェルへ運ばれることを防止する。
アダプタ308の構成は、上記のように限定されない。他の構成も採用されうる。例えば、米国特許出願第14/595926号(その内容は、本明細書の一部を構成するものとして援用される)に開示されたいずれのアダプタも使用されうる。
試料処理システム100の磁気ヘッド104には、他の装置も搭載されうる。他の装置は、液体の取扱いに関連する装置(複数のピペットヘッドを通じた試料プレート116のウェル内の液体の吸引と吐出の少なくとも一方を行なう液体取扱いヘッドなど)を含む。
図11Aと図11Bは、一実施形態例に係る試料処理システム100の試料プレート116を示している。図11Aは、試料プレート116の上面図である。図11Bは、図11Aの軸Dを含む断面に沿う試料プレート116の左側断面図である。試料プレート116は、図2Aから図2Eにおける試料プレート208の一実施形態例である。試料プレート116は、複数の液体試料(磁性粒子に束縛された標的分析物を含む液体混合物など)を保持するように構成される。試料プレート116は、他の液体試料(処理試薬、緩衝液、溶媒洗浄液など)も保持するように構成される。試料プレート116は、ベースプレート1100を備えうる。ベースプレート1100は、トップ面1104と複数の壁を有している。複数の壁は、トップ面1104から下方に延びている。前壁には符号1120が、背壁には符号1124が付されている。
ベースプレート1100は、複数のウェルを備えうる。複数のウェルは、トップ面1104に形成されたウェル1108a〜1108dを含んでいる。複数のウェルは、トップ面1104においてグリッド状に配列されうる。グリッドは、複数行のウェル(図示の例においては、行に符号A〜Dが付されている)と複数列のウェルを含んでいる(図示の例においては、列に符号1〜6が付されている)。複数のウェルの各々は、トップ面1104よりも上方に突出するメニスカスを有する液体を保持するように構成される。ウェル1108cに収容された液体のメニスカスに符号1112が付されている。ウェル1108cのボトム面には符号1128cが付されている。ベースプレート1100は、複数のリザーバを備えうる。複数のリザーバは、トップ面に形成されたリザーバ1116a〜1116dを含んでいる。各リザーバは、複数のウェルのうち対応する一つを包囲している。各リザーバは、対応するウェルからこぼれ出した液体を捕捉するように構成される。
試料プレート116、各ウェル、および各リザーバの構成は、上記のように限られるものではない。他の構成が採用されうる。例えば、米国特許出願第14/595985号(その内容は、本明細書の一部を構成するものとして援用される)に開示されたいずれの試料プレートも使用されうる。
図6Aと図6Bは、一実施形態例に係る試料処理システム1000の磁気ベース112を示している。図6Aは、磁気ベース112の斜視図である。図6Bは、図6Aにおける線E−Eに沿う磁気ベース112の断面を示す斜視図である。
磁気ベース112は、試料プレート116に搭載されるように構成される(図1および図12A〜図12C参照)。磁気ベース112は、ボトム磁石608を収容するように構成される。ボトム磁石608が供給する磁力は、磁気ヘッド104のアダプタ308から試料プレート116のウェルに収容された液体への磁性粒子の解放を容易にする。磁気ベース112は、図2A〜図2Eにおける磁気ベース220の一実施形態例である。磁気ベース112は、カバー部600、ベース部604、およびボトム磁石608を備えうる。磁気ベース112は、別の要素を含んでもよいし、より少ない要素しか含まなくてもよいし、異なる要素を含んでもよい。
図7Aと図7Bは、磁気ベース112のカバー部600を示している。図7Aは、カバー部600の平面図である。図7Bは、図6Aにおける線E−Eに沿うカバー部600の断面を示す斜視図である。
カバー部600は、カバープレート700を備えうる。カバープレート700は、トップ面704とボトム面708を有している。カバー部600は、カバープレート700から延びる前壁712、背壁714、右側壁718、および左側壁722をさらに備えうる。各壁は、トップ端部、ボトム端部、および内面を有する。図7Bの前壁712においては、トップ端部に符号726が、ボトム端部に符号730が、内面に符号734が付されている。図7Bの背壁716においては、トップ端部に符号738が、ボトム端部に符号742が、内面に符号746が付されている。カバープレート700は、各壁712、714、718、722の内面におけるトップ端部よりも上方かつボトム端部よりも下方の位置に搭載されうる。このようにして、カバープレート700のトップ面704と各壁712、714、718、722の内面の一部は、試料プレート116を受容するトップキャビティの表面を区画する。この場合、トップキャビティは、試料プレート搭載キャビティとして構成される。カバープレート700と壁712、714、718、722により区画されるトップキャビティの大きさと形状は、試料プレート116の大きさと形状に応じて変わりうる。
同様に、カバープレート700のボトム面708と各壁712、714、718、722の内面の一部は、磁気ベース112のベース部604を受容するボトムキャビティの表面を区画する。この場合、ボトムキャビティは、ベース部搭載キャビティとして構成される。カバープレート700と壁712、714、718、722により区画されるボトムキャビティの大きさと形状は、ベース部604の大きさと形状に応じて変わりうる。ボトムキャビティは、ベース部604の少なくとも一部を包囲し覆うように構成されうる。
図8A〜図8Dは、磁気ベース112のベース部604を示している。図8Aは、ベース部604の斜視図である(ボトム磁石608も示されている)。図8Bは、ベース部604の平面図である。図8Cは、ベース部604の底面図である。図8Dは、図6Aにおける線E−Eに沿うベース部604の断面を示す斜視図である。
ベース部604は、トップベースプレート800とボトムベースプレート804を備えうる。
トップベースプレート800は、トップ面808とボトム面812を有する。ボトムベースプレート804もまた、トップ面816とボトム面820を有する。ベース部604は、前壁822、背壁826、右側壁830、左側壁834、および内壁838をさらに備えうる。各壁は、トップ端部、ボトム端部、および内面を有する。内壁838は、左側壁830の内面842と右側壁834の内面846に搭載されうる。これにより、内壁838は、前壁822および背壁826と平行かつ右側壁830および左側壁834と垂直に延びる。ボトムベースプレート804は、前壁822の内面850、内壁838の第一内面854、右側壁830の内面842、および左側壁834の内面846に搭載されうる。ボトムベースプレート804は、壁822、838、830、834のボトム端部あるいはその近傍に位置決めされうる。このようにして、ボトムベースプレート804のトップ面816と壁822、838、830、834の各内面850、854、842、846は、ボトム磁石608(図6Bも参照)を受容するように構成されたベースキャビティの表面を区画する。この場合、ベースキャビティは、ボトム磁石搭載キャビティとして構成される。
ボトムベースプレート804と壁822、838、830、834により区画されるボトム磁石搭載キャビティの大きさと形状は、試料プレート116の大きさと形状(ウェルの数や配置も含む)に応じて変わりうる。右側壁830と左側壁834の間の寸法は、ボトム磁石搭載キャビティの幅として参照されうる。前壁822と内壁838の間の寸法は、ボトム磁石搭載キャビティの長さとして参照されうる。ボトムベースプレート804とカバープレート700(図6Bも参照)の間の寸法は、ボトム磁石搭載キャビティの高さとして参照されうる。
図12Aから図12Cは、磁気ベース112に搭載された試料プレート116を示している。図12Aは、斜視図である。図12Bは、図12Aにおける線F−Fに沿う断面を示す斜視図である。図12Cは、図12Aにおける線F−Fに沿う断面を示す左側面図である。これらの図においては、ボトムベースプレート804と壁822、838、830、834により区画されるベース部604におけるボトム磁石搭載キャビティの長さと幅は、試料プレート116における所定数のウェルの下方をボトム磁石搭載キャビティが延びるような寸法でありうる。これにより、ボトム磁石608は、所定のウェル内の液体への磁性粒子の解放を容易にするために使用されうる。例えば、ボトム磁石搭載キャビティの長さと幅は、3、4、5列目の各ウェルの下方をボトム磁石搭載キャビティが延びるように選定されうる。他方、ボトム磁石搭載キャビティの長さは、1、2列目のウェルの下方をボトム磁石搭載キャビティが延びないように選定されうる。すなわち、ボトム磁石搭載キャビティの長さは、試料プレート116におけるウェルの一部の下方のみをボトム磁石搭載キャビティが延びる寸法である。よって、本実施形態例においては、ボトム磁石608は、1、2列目のウェルへの磁性粒子の解放を容易にするようには使用できない。しかしながら、構成はこのように限られるものではない。ボトム磁石搭載キャビティの寸法は、試料プレート116における各ウェルの下方をボトム磁石搭載キャビティが延びるように選定されうる。その場合、必ずしも内壁838またはトップベースプレート800を備えることを要しない。その場合、ボトムベースプレート804が背壁826まで延びうる。
図9は、別例に係る磁気ベース112のベース部900を示す斜視断面図である。ベース部900は、トップベースプレート904、ボトムベースプレート908、前壁912、背壁916、右側壁920、左側壁(不図示)、および内壁924を備えうる。ボトムベースプレート908、壁912、924、920、および左側壁は、第二ボトム磁石搭載キャビティを区画する。本実施形態例においては、ベース部900の第二ボトム磁石搭載キャビティの長さ寸法は、ベース部604(図8D参照)のボトム磁石搭載キャビティの長さ寸法よりも大きい。例えば、ベース部900の第二ボトム磁石搭載キャビティの長さと幅は、別の列のウェル(図12Aに示される2列目)の下方を第二ボトム磁石搭載キャビティが延びるような寸法である。
図8Aから図8Dに示されるように、トップベースプレート800は、背壁826の内面860、右側壁830の内面842、および左側壁834の内面846に各々におけるトップ端部の近傍に搭載されうる。ブラケット870は、壁826、830、834の各内面860、842、846とトップベースプレート800のボトム面812に搭載されうる。これにより、トップベースプレート800を支える剛性が付加される。
図6Aから図6Dに示されるように、カバー部600がベース部604に搭載されると、ベース部604は、カバープレート700と壁712、714、718、722により区画されるボトムキャビティに嵌入する。本実施形態例においては、カバー部600は、ベース部604の一部を包囲し、ボトムベースプレート804と壁822、838、830、834により区画されるボトム磁石搭載キャビティの全体を覆う。例えば、カバープレート700は、ボトム磁石搭載キャビティのトップになるだけでなく、ボトム磁石搭載キャビティを区画する。図6Bに示されるように、壁712、714により区画される試料プレート搭載キャビティの長さ寸法は、前壁822と内壁838により区画されるボトム磁石搭載キャビティの長さ寸法よりも大きい。しかしながら、この構成に限られるものではない。
図10は、ボトム磁石608の斜視図である。ボトム磁石608は、図2Aから図2Eにおけるボトム磁石224の一実施形態例である。ボトム磁石608は、磁性材料(永久磁性材料など)からなる。ボトム磁石608の磁性材料、大きさ、および形状は、ボトムベース部604におけるボトム磁石搭載キャビティの上位置に磁石608があるときに試料プレート116における所定数のウェル内の液体に含まれる磁性粒子を引き付けるのに十分な磁力を生成するように選定されうる。ボトム磁石608は、バー1000として構成されうる。バー1000は、トップ面1004、その反対側であるボトム面(不図示)、前面1008、その反対側である背面(不図示)、右側面(不図示)、その反対側である左側面1112を有している。右側面と左側面1112の間の寸法は、長さlとして参照されうる。トップ面1004とボトム面の間の寸法は、幅wとして参照されうる。前面1008と背面の間の寸法は、厚さtとして参照されうる。ボトム磁石608は、幅wを横切るように分極されうる。すなわち、磁化軸は、幅wを横切る(幅を横切る磁化軸を有するボトム磁石224を示す図2Aから図2Eも参照)。ボトム磁石608は、ボトム磁石搭載キャビティ内で、長さlがベース部604の前壁822および内壁838と平行かつz軸に沿う磁気ヘッド104の平行移動軸(図6Bと図8A参照)と垂直に延びる姿勢とされうる。
ボトム磁石608の長さl、幅w、および厚さtは、変更されうる。長さlは、試料プレート116の大きさと形状(ウェルの数と配列を含む)に依存しうる。図12Aから図12Cに示されるように、長さlは、ボトム磁石608が試料プレート116における所定数のウェルの下方を延びるのに十分な寸法として選定されうる。これにより、ボトム磁石608は、所定のウェル内の液体への磁性粒子の解放を容易にするために使用されうる。例えば、ボトム磁石608の長さlは、所定の列(例えば5列目)のウェルの各々の下方を延びるのに十分な寸法でありうる。長さlは、磁気ベース112のベース部604における右側壁830から左側壁834(図8Aも参照)へ延びるのに十分な寸法でありうる。ボトム磁石608の厚さtは、所定のウェルの大きさに依存しうる。図12Cに示されるように、ボトム磁石608の厚さtは、ボトム磁石608がウェル1108cの下方にセンタリングされた際に、ウェル1108cのボトム面1128cを横切るように延びるのに十分な寸法でありうる。しかしながら、図示の実施形態例のように、厚さtは、より小さな寸法とされうる。
ボトム磁石608は、自由に浮遊する磁石である。「自由に浮遊する」ことにより、ボトム磁石608は、磁気ベース112のベース部604におけるベース磁石搭載キャビティの内面に対してほぼ自由に移動可能となるように、磁気ベース112内に搭載される。図12Aから図12Cに示されるように、ボトム磁石608は、ボトムベースプレート804と壁822、838、830、834により区画されるボトム磁石搭載キャビティ内に搭載される。図示の実施形態例においては、ボトム磁石搭載キャビティは、その内面に対するボトム磁石608のx軸、y軸、あるいはz軸に沿う動きを制限する搭載構造を何も備えていない。図示のボトム磁石608は、ボトム磁石搭載キャビティ内の下位置においてボトムベースプレート804のトップ面816上に静止している。しかしながら、搭載構造の不在により、ボトム磁石608は、例えば磁気ヘッド104の複数のトップ磁石304a〜304dからの磁力の影響下で、ボトム磁石搭載キャビティの内面に対してほぼ自由に動くことができる。
例えば、磁気ヘッド104が試料プレート116の上方における適当な位置に配置されると(トップ磁石304a〜304dの各々が、ある列の対応するウェルの上方にセンタリングされ、アダプタ308が各ウェル内の液体と接触し、各トップ磁石がその下位置にある場合など)、ボトム磁石608は、トップ磁石304a〜304dからの磁力によって、カバープレート700のボトム面708からy軸方向に沿う上位置への移動が可能になる。ボトム磁石608は、試料プレート116を横切る磁気ヘッド104の平行移動とともに、カバープレート700のボトム面708に沿ってz軸方向に沿う平行移動が可能になる。保持および平行移動される際のボトム磁石608の姿勢は、その磁極がトップ磁石304a〜304dの磁極に揃うようになる(逆にはならない)。磁力がほぼなくなると(磁気ヘッド104がもはや試料プレート116上にない場合など)、ボトム磁石608は、下降が可能になり、再びボトムベースプレート804のトップ面816上の下位置に静止する。図13Cに示されるように、磁力がほぼなくなると、ボトム磁石608は、前面1008(図10参照)または背面上に落下可能となる。その場合、ボトム磁石608の磁化軸は、ウェル1108cに対して直交する。ボトム磁石608の幅wを横切る向きの分極は、特にボトム磁石608の静止に係る前述の構成を容易にしうる。
図示の実施形態例においては、前述のように、ボトム磁石搭載キャビティ内にx軸に沿うボトム磁石608の動きを規制する搭載構造が存在しない。しかしながら、ボトム磁石608は、磁気ベース112(図8A参照)のベース部604における右側壁830から左側壁834まで延びるのに十分な長さでありうる。この構成の場合、ボトム磁石608の物理的な大きさが、x軸に沿うボトム磁石608の動きやy軸を中心とするボトム磁石608の回転を制限する。しかしながら、この構成においても、ボトム磁石608は、自由に浮遊可能とみなされうる。
図示の実施形態例においては、磁気ベース112のカバー部600とベース部604は別部品であり、カバー部600は、ベース部604に対して取り外し可能に搭載されうる。そのような構成は、ボトム磁石608へのアクセスを容易にする。しかしながら、この構成に限られるものではない。
磁気ベース112の構成要素(ボトム磁石608を除く)は、ワンピース材料から形成されうる。プラスチックなどの様々な材料が磁気ベース112の構成要素(ボトム磁石608を除く)として使用されうる。カバープレート700のボトム面708は、十分に滑らかとされうる。これにより、平行移動する磁気ヘッド104のトップ磁石304a〜304dからの磁力によってボトム磁石608が保持されている間、ボトム面708を横切るボトム磁石608の平行移動が容易になる。
磁気ベース112は、単一のボトム磁石608について説明したものと同様の効果と動作を提供するために、ベース部604のボトム磁石搭載キャビティ内に搭載された複数のボトム磁石を備えうる。あくまで一例として、複数のボトム磁石は、ホルダ内に搭載されうる。当該ホルダは、ボトム磁石搭載キャビティ内に搭載される。当該ホルダは、リニアアレイを形成する複数のボトム磁石が搭載されるように構成されうる。複数のボトム磁石の各々は、トップ磁石304a〜304dの対応する一つに関連付けられている。複数のボトム磁石の各々には、ボトム磁石608について説明したような様々な大きさと形状が採用されうる。ホルダは、ボトム磁石搭載キャビティ内でボトム磁石608について説明したような姿勢をとりうる。ホルダは、長さL、幅W、および厚さTによって特徴づけられうる。これらは、試料プレート116の構成に対するボトム磁石608の長さl、幅w、厚さtと同様に選定されうる。本実施形態においては、ホルダと複数のボトム磁石の双方が自由に浮遊しているとみなされうる。これにより、ホルダは(よって複数のボトム磁石も)、ボトム磁石608について説明したように、ボトム磁石搭載キャビティの内面に対してほぼ自由に移動可能である。本実施形態においては、ホルダの材料は、例えば複数のボトム磁石を包囲または収容することにより、ボトム磁石搭載キャビティの内面から複数のボトム磁石を物理的に分離しうる。このような構成によれば、複数のボトム磁石は、ホルダ材料によってボトム磁石搭載キャビティの内面と物理的に接触していなくても、ボトム磁石608について説明したように、当該内面に対して保持、静止、平行移動などをしているとみなされうる。
図13Aから図13Cは、図12Cにおける領域Gを模式的に示している。図13Aと図13Bには、磁気ヘッド104もまた模式的に示されている。図13Aから図13Cは、磁気ヘッド104の左側面図、試料プレート116の左側面図、および磁気ベース112の左側面図に対応している。磁気ヘッド104は、チャネル424eに搭載されたトップ磁石304cと、ボトム面508を有するアダプタ308を備えている。試料プレート116は、ボトム面1300を有するウェル1108cを備えている。メニスカス1112を有するウェル1108c内の液体は、複数の磁性粒子を含んでいる。磁気ベース112は、ボトム面708を有するカバープレート700、トップ面816を有するボトムベースプレート804、およびボトム磁石608を備えている。ボトム面708とトップ面816は、磁気ベース112のボトム磁石搭載キャビティの一部を区画している。
図13Aから図13Cは、試料処理システム100の三つの動作状態を示している。図13Aは、捕集動作を示している。図13Bは、解放動作を示している。図13Cは、分散動作を示している。図13A(捕集動作状態)において、磁気ヘッド104は、ウェル1108cの上方にセンタリングされ、アダプタ308は、ウェル1108c内の液体のメニスカス1112に近接(接触など)している。トップ磁石304cは、チャネル424e内で下位置にあり、アダプタ308の対応する凹部524eにおけるボトム面532e(図3B参照)上に静止している。この動作状態において、磁性粒子は、トップ磁石304cからの磁力によってアダプタ308のボトム面508に引き付けられ、アダプタ308のボトム面508への磁性粒子が捕集される。ボトム磁石608もまた、トップ磁石304cからの磁力によってカバープレート700のボトム面708へ引き付けられる。これにより、ボトム磁石608は、その極性がトップ磁石304の極性に揃った状態で、磁気ベース112におけるボトム磁石搭載キャビティ内の上位置に保持される。ボトム磁石608は、磁気ヘッド104のz軸に沿う平行移動の間も、トップ磁石304cに対するこの姿勢で上位置に保持される。
図13B(解放動作状態)において、磁気ヘッド104は、ウェル1108cの上方にセンタリングされたままであり(試料プレート116の別の列における別のウェルでもよい)、アダプタ308は、メニスカス1112に接触したままである。しかしながら、トップ磁石304cは、チャネル424e内で上位置にある。この動作状態において、ボトム磁石608は、トップ磁石304cからの磁力によってカバープレート700のボトム面708に向かって上位置に保持されたままである。しかしながら、磁性粒子は、相対的に近いボトム磁石608からの磁力によって、ウェル1108cのボトム面1300へ向かって引き付けられる。これにより、アダプタ308のボトム面508から磁性粒子が解放される。
図13C(分散動作状態)において、磁気ヘッド(不図示)は、試料プレート116の外方へ平行移動されている。この動作状態において、ボトム磁石608は、磁気ベース112のボトムベースプレート804におけるトップ面816上の下位置へ下降して戻ることが可能である。この場合、磁力は磁性粒子にほぼ働かないので、磁性粒子は、ウェル1108cの液体内における分散が許容される。
図13Aと図13Bには、寸法D1〜D5も示されている。これらは、各動作状態を達成するように選定されうる。D1は、トップ磁石304cがチャネル424e内で下位置にあるときの、トップ磁石304cのボトム面と磁気ベース112におけるボトムベースプレート804のトップ面816の間の寸法である。D1は、トップ磁石304cからの磁力がボトム磁石608をその下位置(ボトムベースプレート804のトップ面816上に静止している位置)から上位置(カバープレート700のボトム面708に対する位置)へ移動可能な程度に十分小さい寸法でありうる。
D2は、アダプタ308のボトム面508と磁気ベース112におけるカバープレート700のボトム面708の間の寸法である。D3は、トップ磁石304cがチャネル424e内で下位置にあるときの、トップ磁石304cのボトム面とウェル1108cのボトム面1300の間の寸法である。D2とD3は、トップ磁石304cからの磁力がアダプタ308のボトム面508に磁性粒子を捕集できる程度に十分小さい寸法でありうる。しかしながら、捕集動作状態において、D2は、ボトム磁石608が下位置にあるときの磁力によるウェル1108cのボトム面1300への引き付けに勝って磁性粒子がアダプタ308のボトム面508に捕集される程度に十分大きく、かつD3よりも大きい(D2>D3)寸法でありうる。
D4は、トップ磁石304cがチャネル424e内で上位置にあるときの、トップ磁石304cのボトム面とウェル1108cのボトム面1300の間の寸法である。D4は、ボトム磁石608からの磁力が磁性粒子をウェル1108cのボトム面1300に引き付けることができる程度に十分小さい寸法でありうる。しかしながら、解放動作状態において、D4は、D2よりも大きい(D4>D2)寸法でありうる。これにより、磁性粒子は、トップ磁石304cからの磁力によるアダプタ308のボトム面508への引き付けに勝ってウェル1108cのボトム面1300に引き付けられ、アダプタ308のボトム面508から解放される。
D5は、トップ磁石304cがチャネル424e内で上位置にあるときの、トップ磁石304cのボトム面と磁気ベース112におけるカバープレート700のボトム面708の間の寸法である。D5は、トップ磁石304cからの磁力がボトム磁石608を引き付け続け、カバープレート700のボトム面708に対する上位置に保持することが可能な程度に十分小さい寸法でありうる。
トップ磁石304cのストローク距離は、D4−D3によって規定されうる。解放動作状態は、ストローク距離がウェル1108cの深さを上回った際に実現される。ウェル1108cの深さは、D2−(D5−D4)により規定されうる。
寸法D1〜D5は、磁気ベース112におけるボトム磁石搭載キャビティの適切な高さh、カバープレート700の適切な厚さt2、および(特定のトップ磁石304c、ボトム磁石608、試料プレート116、およびアダプタ308についての)トップ磁石304cの適切な上位置の少なくとも一つの選定を含めて上述の条件を実現するように選定されうる。同様に、適切な高さhと適切な厚さtの少なくとも一方が、トップ磁石304cからの磁力が実質的に不在である場合におけるボトムベースプレート804のトップ面816に対する下位置へのボトム磁石608の戻りを許容するように選定されうる。これにより、ボトム磁石608から磁性粒子に作用する磁力がほぼなくなり、当該ボトム磁石608に対応するウェル1108c内の液体内で磁性粒子が分散する。
この場合、磁気ベース112におけるボトム磁石搭載キャビティの寸法(高さh、厚さt2など)は、トップ磁石304cがチャネル424e内で下位置にある場合におけるカバープレート700のボトム面708に対する上位置へのボトム磁石608の移動を許容し、ウェル1108cから磁気ヘッド104への磁性粒子を捕集するように選定されうる。また、当該寸法は、トップ磁石304cがチャネル424e内で上位置にある場合においてカバープレート700のボトム面708に対し上位置で自由に浮遊しているボトム磁石608へ磁性粒子が引き付けられることを可能にし、磁性粒子を磁気ヘッド104から解放するように選定されうる。さらに、当該寸法は、トップ磁石304cからの磁力が実質的に不在である場合においてボトムベースプレート804のトップ面816に対する下位置へ自由に浮遊しているボトム磁石608が戻ることを許容し、磁性粒子がウェル1108c内で分散するように選定されうる。すなわち、ボトム磁石搭載キャビティは、これらの動作機能を実現するように構成される。
自由に浮遊するボトム磁石608を備えた磁気ベース112を含む自動化された試料処理システム100の利点は、少なくとも複雑性を低減し、コストを抑制できる点にある。少なくとも一つの駆動システムが、磁気ヘッド104およびトップ磁石304a〜304dの試料プレート116に対する動きを自動的に制御するために使用される。トップ磁石304a〜304dの動きは、ボトム磁石608の動きを制御するために使用される。よって、試料プレート116またはボトム磁石608をトップ磁石304a〜304dに対して位置決めし直すための独立した駆動システムが必要ない。これにより、磁気ヘッド104からの磁性粒子の解放が容易になる。
図14は、別例に係る磁気ベース1400を示す斜視図である。磁気ベース1400は、カバー部1404とベース部1408を備えている。ベース部1408は、前壁1412、背壁(不図示)、右側壁(不図示)、および左側壁1416を備えており、各壁は、ボトムベースプレート(不図示)に搭載される。稜部1420は、ベース部1404の周囲全体にわたって延びていてもよいし、図14に示されるように全体にわたって延びていなくてもよい。複数の切欠きが形成されることにより、稜部1420が複数の稜部を含むように効率的に形成されうる。稜部1420は、試料処理システム100におけるワークベッド132の支持プレート148を支持するための磁気ベース1400の搭載を容易にするように構成されうる。これにより、磁気ベース1400は、試料処理システム100が動作している間、堅固に位置決め固定されうる。よって、試料処理システム100内で行なわれる相対移動(磁気ベース1400に搭載された試料プレート116に対する磁気ヘッド104とトップ磁石304a〜304dの動きなど)の正確性が増す。また、トップ磁石304a〜304dが支持プレート148を磁気ヘッド140に向かって引き抜いてしまうことを防止する。この場合、稜部1420は、支持プレート148に掲載された複数のキャビティの一つに嵌入し、少なくとも一つのホルダ(クリップや蝶ねじなど)を介して定位置に保持されうる形状と大きさを有しうる。当該ホルダは、支持プレート148に搭載されて稜部1420のトップ面1424に押圧されうる。
本明細書における「例示」という語は、一例を示すことを意味する。本明細書において「例示」されたあらゆる態様や構成は、必ずしも他の態様や構成に対して好適あるいは有利であると解釈されることを要しない。また、開示を目的として特に断りなく用いられる単数表現は、「少なくとも一つ」であることを意味する。
本開示における実施形態例に係る上記の記載は、例示と説明を目的として提示されている。記載された通りの形態に本開示内容を限定したり排他したりする意図はなく、上記の教示に鑑みて、あるいは開示内容の実施に際して、改変や変更が可能である。実施形態は、本開示の趣旨を説明するために選ばれて記載されたものであり、企図される特定の利用に適した様々な実施形態や改変形態への本開示の利用を当業者に可能とする。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定められる。

Claims (20)

  1. 試料処理システムにおける試料プレート用の磁気ベースであって、
    第一プレートと、
    前記第一プレートと平行に延びる第二プレートと、
    を備えており、
    前記第一プレートは、
    第一トップ面と、
    ボトム面と、
    前記第一トップ面に搭載された試料プレート搭載キャビティ壁と、
    を備えており、
    前記第一プレートと前記試料プレート搭載キャビティ壁は、試料システムの試料プレートを収容するように構成された試料プレート搭載キャビティを区画し、
    前記第二プレートは、
    第二トップ面と、
    前記ボトム面と前記第二トップ面の間を延びている磁石搭載キャビティ壁と、
    を備えており、
    前記第一プレート、前記第二プレート、および前記磁石搭載キャビティ壁は、自由浮遊磁石を収容するように構成された磁石搭載キャビティを区画する、
    磁気ベース。
  2. 前記磁石搭載キャビティは、前記試料処理システムにおける磁気ヘッドのトップ磁石が前記第一トップ面に対して下位置にあるとき、当該トップ磁石によって前記自由浮遊磁石が前記ボトム面に対する第一位置へ移動し、前記試料プレートのウェルから前記磁気ヘッドへ磁性粒子を捕集することを許容するように構成されており、
    前記磁石搭載キャビティは、前記トップ磁石が前記第一トップ面に対して上位置にあるとき、前記磁性粒子が前記第一位置にある前記自由浮遊磁石に引き付けられて前記磁気ヘッドから解放されることを許容するように構成されており、
    前記磁石搭載キャビティは、前記トップ磁石からの磁力が実質的に不在である場合に、前記自由浮遊磁石が前記第二トップ面に対する第二位置へ下降して戻り、前記ウェル内に前記磁性粒子が分散することを許容するように構成されている、
    請求項1に記載の磁気ベース。
  3. 前記磁石搭載キャビティは、前記磁気ヘッドが前記試料プレートを横切るように平行移動すると、前記下位置にある前記トップ磁石によって前記自由浮遊磁石が前記ボトム面に沿って平行移動することを許容するように構成されている、
    請求項2に記載の磁気ベース。
  4. 前記磁石搭載キャビティは、その表面に前記自由浮遊磁石を搭載し、当該表面に対する当該自由浮遊磁石の動きを規制するための搭載構造を備えていない、
    請求項1に記載の磁気ベース。
  5. 前記磁石搭載キャビティは、前記試料プレート搭載キャビティに搭載されたときの前記試料プレートにおける複数のウェルの一部のみの下方を延びる寸法を有している、
    請求項1に記載の磁気ベース。
  6. 前記第一プレートは、前記第一トップ面に搭載されて前記試料プレート搭載キャビティを区画する複数の試料プレート搭載キャビティ壁をさらに備えており、
    前記試料プレート搭載キャビティ壁は、前記複数の試料プレート搭載キャビティ壁の一つであり、
    前記第二プレートは、前記ボトム面と前記第二トップ面の間を延びて前記磁石搭載キャビティを区画する複数の磁石搭載キャビティ壁をさらに備えており、
    前記磁石搭載キャビティ壁は、前記複数の磁石搭載キャビティ壁の一つである、
    請求項1に記載の磁気ベース。
  7. 前記試料プレート搭載キャビティは、試料プレート搭載キャビティ前壁とこれに対向する試料プレート搭載キャビティ背壁により定められる長さ寸法を有しており、
    前記試料プレート搭載キャビティ前壁と前記試料プレート搭載キャビティ背壁は、前記複数の試料プレート搭載キャビティ壁の一つであり、
    前記磁石搭載キャビティは、磁石搭載キャビティ前壁とこれに対向する磁石搭載キャビティ背壁により定められる長さ寸法を有しており、
    前前磁石搭載キャビティ前壁と前後磁石搭載キャビティ背壁は、前記複数の磁石搭載キャビティ壁の一つである、
    請求項6に記載の磁気ベース。
  8. 前記試料プレート搭載キャビティの長さ寸法は、前記磁石搭載キャビティの長さ寸法よりも大きい、
    請求項7に記載の磁気ベース。
  9. 前記磁石搭載キャビティ内に自由浮遊磁石をさらに備えている、
    請求項1に記載の磁気ベース。
  10. 前記自由浮遊磁石は、長さ、幅、および厚さを有するバーとして構成されている、
    請求項9に記載の磁気ベース。
  11. 前記自由浮遊磁石は、その幅方向を横切るように分極されている、
    請求項10に記載の磁気ベース。
  12. 前記第二プレートは、各々が前記ボトム面と前記第二トップ面の間を延びて前記磁石搭載キャビティを区画する磁石搭載キャビティ前壁、当該磁石搭載キャビティ前壁に対向する磁石搭載キャビティ後壁、第一磁石搭載キャビティ側壁、および当該第一磁石搭載キャビティ側壁に対向する第二磁石搭載キャビティ側壁をさらに備えており、
    前記磁石搭載キャビティ壁は、前記磁石搭載キャビティ前壁、前記磁石搭載キャビティ後壁、前記第一磁石搭載キャビティ側壁、および前記第二磁石搭載キャビティ側壁の一つである、
    請求項1に記載に磁気ベース。
  13. 前記磁石搭載キャビティ内に自由浮遊磁石をさらに備えており、
    前記自由浮遊磁石は、長さ、幅、および厚さを有するバーとして構成されている、
    請求項12に記載の磁気ベース。
  14. 前記自由浮遊磁石は、前記第一磁石搭載キャビティ側壁から前記第二磁石搭載キャビティ側壁までの長さとほぼ同じ長さを有するように延びている、
    請求項13に記載の磁気ベース。
  15. 前記磁石搭載キャビティ内に複数の自由浮遊磁石をさらに備えており、
    前記自由浮遊磁石は、前記複数の自由浮遊磁石の一つである、
    請求項9に記載の磁気ベース。
  16. 前記複数の自由浮遊磁石は、リニアアレイを形成するように配列されている、
    請求項15に記載の磁気ベース。
  17. 前記第一プレートおよび前記試料プレート搭載キャビティ壁を備えているカバー部と、
    前記第二プレートおよび前記磁石搭載キャビティ壁を備えておりベース部と、
    をさらに備えており、
    前記カバー部は、前記ベース部に対して取り外し可能に搭載されている、
    請求項1に記載の磁気ベース。
  18. 上面を有するベースと、
    前記上面に搭載された磁気ベースと、
    前記ベースに搭載された磁気ヘッドと、
    を備えており、
    前記磁気ベースは、
    第一プレートと、
    前記第一プレートと平行に延びる第二プレートと、
    を備えており、
    前記第一プレートは、
    第一トップ面と、
    ボトム面と、
    前記第一トップ面に搭載された試料プレート搭載キャビティ壁と、
    を備えており、
    前記第一プレートと前記試料プレート搭載キャビティ壁は、試料システムの試料プレートを収容するように構成された試料プレート搭載キャビティを区画し、
    前記第二プレートは、
    第二トップ面と、
    前記ボトム面と前記第二トップ面の間を延びている磁石搭載キャビティ壁と、
    を備えており、
    前記第一プレート、前記第二プレート、および前記磁石搭載キャビティ壁は、自由浮遊磁石を収容するように構成された磁石搭載キャビティを区画し、
    前記磁気ヘッドは、前記試料プレートの上方を平行移動方向に沿って平行移動するように前記ベースに搭載されており、
    前記磁気ヘッドは、
    チャネルを備えたハウジングと、
    前記チャネル内に搭載されたトップ磁石と、
    を備えており、
    前記トップ磁石は、前記第一トップ面に対して前記チャネル内で上位置と下位置の間を移動可能である、
    試料処理システム。
  19. 前記磁石搭載キャビティは、前記試料処理システムにおける磁気ヘッドのトップ磁石が前記第一トップ面に対して下位置にあるとき、当該トップ磁石によって前記自由浮遊磁石が前記ボトム面に対する第一位置へ移動し、前記試料プレートのウェルから前記磁気ヘッドへ磁性粒子を捕集することを許容するように構成されており、
    前記磁石搭載キャビティは、前記トップ磁石が前記第一トップ面に対して上位置にあるとき、前記磁性粒子が前記第一位置にある前記自由浮遊磁石に引き付けられて前記磁気ヘッドから解放されることを許容するように構成されており、
    前記磁石搭載キャビティは、前記トップ磁石からの磁力が実質的に不在である場合に、前記自由浮遊磁石が前記第二トップ面に対する第二位置へ下降して戻り、前記ウェル内に前記磁性粒子が分散することを許容するように構成されている、
    請求項18に記載の試料処理システム。
  20. 前記トップ磁石を電子制御によって自動的に前記上位置と前記下位置の間で移動させるように構成された駆動システムをさらに備えている、
    請求項19に記載の試料処理システム。
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