JP2021529312A - 1つまたは複数の標本の灌流および/または定温放置のためのモジュール式保管ユニット、および保管庫組立体 - Google Patents
1つまたは複数の標本の灌流および/または定温放置のためのモジュール式保管ユニット、および保管庫組立体 Download PDFInfo
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Abstract
複数の標本を保管するための保管庫組立体が、フレームと、フレームに取外し可能に結合された、1つまたは複数の標本の灌流および/または定温放置のための複数のモジュール式保管ユニットと、複数のモジュール式保管ユニットのうちの選択されたモジュール式保管ユニットから標本保持器を回収するように構成された試料移送装置と、試料移送装置に通信可能に結合された制御ユニットと、を含む。制御ユニットは、試料移送装置に複数のモジュール式保管ユニットのうちのモジュール式保管ユニットから標本を回収させ、標本を送達位置へ送達させるように構成される。【選択図】図1A
Description
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、2018年7月3日に出願され「System for Automated Environmentally Controlled Storage for Biological Specimen Containers」と題された米国特許仮出願第62/693,571号の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に援用される。
[0001]本出願は、2018年7月3日に出願され「System for Automated Environmentally Controlled Storage for Biological Specimen Containers」と題された米国特許仮出願第62/693,571号の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に援用される。
[0002]本明細書は一般に、1つまたは複数の標本のための保管ユニットおよび保管庫組立体に関し、より詳細には、1つまたは複数の標本の灌流および/または定温放置のためのモジュール式保管ユニット、およびそのような保管ユニットのアレイを保持するための保管庫組立体に関する。
[0003]生物科学では、定温器が、微生物培養物または細胞培養物を一度に数日または数週にわたって成長させかつ維持するために使用されるデバイスを含み得る。定温器は一般に、制御された定温放置環境内の最適な温度、相対湿度、ならびに二酸化炭素および酸素などの生物学的生存可能ガス(biological viable gas)の大気ガス濃度を維持するように設計される。定温器は、細胞生物学、微生物学、および分子生物学における実験研究で使用されてきた。
[0004]典型的な定温器は、60℃までの温度制御を用いる断熱されたエンクロージャである。細菌および哺乳類細胞のどちらに対しても最も一般的に使用される温度は、おおよそ37℃であり、そのような条件下では、そのような生命体はよく生育する傾向がある。いくつかの定温器はまた、湿度および二酸化炭素濃度を制御し得る。そのような制御は、哺乳類細胞の培養に有益であり得、哺乳類細胞の培養では、相対湿度は、蒸発を防ぐために典型的には>80%であり、また、おおよそ5%の二酸化炭素レベルを維持することにより、弱酸性のpHが達成される。
[0005]ロボット利用の研究室自動化機器の実装は、調剤学、微生物学、細胞培養、および組織工学の分野においてより普及してきた。ペトリ皿や多ウェルプレートなどの、しかしこれらに限定されない市販の標本容器内の組織構成物および組織培養物を効率的に定温放置する能力は、研究室の科学者が定温放置プラットフォームへの扉を開いて試料を環境的に制御されたシステム内の棚に手作業で載せることが可能なベンチトップで一般に用いられる。
[0006]しかし、従来の定温器は、異なる定温放置環境および/または灌流環境を同時に提供しない。さらに、従来の定温器は、様々なタイプの標本、容器、などに適合するように調整され得ないという点で、モジュール式ではない。加えて、従来の定温器は、ユーザが特定の定温放置位置および/または定温放置回数を選択することを可能にする自動ロボットワークフローを提供するように構成されていない。したがって、1つまたは複数の標本の灌流および/または定温放置のための代替的な保管ユニット、ならびにそれらを保持するための保管庫組立体が、必要とされている。
[0007]第1の態様では、1つまたは複数の標本の灌流のための保管ユニットが、エンクロージャ、自動引出し組立体、制御ユニット、および1つまたは複数の灌流作動プラットフォームを含む。自動引出し組立体は、エンクロージャに取り付けられるフェースプレート、および1つまたは複数の引出しを含む。制御ユニットは、1つまたは複数の引出しの開閉を制御するために、自動引出し組立体に通信可能に結合される。1つまたは複数の灌流作動プラットフォームは、1つまたは複数の引出し内に位置決めされた1つまたは複数の標本保持器を媒体溜めに流体的に結合するように構成される。
[0008]第1の態様に従う第2の態様では、エンクロージャを加熱および/または断熱するように構成された定温放置ライナがさらに含まれ、定温放置ライナは、制御ユニットに通信可能に結合される。
[0009]第1または第2の態様に従う第3の態様では、制御ユニットに通信可能に結合され、湿度、温度、生物学的ガス濃度、灌流パラメータ、またはそれらの組合せを制御するように構成された環境制御組立体が、さらに含まれる。
[0010]第3の態様に従う第4の態様では、環境制御組立体は、乾性二酸化炭素を湿らせるためのバブラーシステムを備える。
[0011]先の態様のいずれかに従う第5の態様では、フェースプレートは、エンクロージャに磁気的に結合される。
[0011]先の態様のいずれかに従う第5の態様では、フェースプレートは、エンクロージャに磁気的に結合される。
[0012]先の態様のいずれかに従う第6の態様では、1つまたは複数の引出しは、第1の引出しおよび第2の引出しを含み、1つまたは複数の灌流作動プラットフォームは、第1の引出し内に位置決めされた第1の標本保持器を媒体溜めに流体的に結合するように構成された第1の灌流作動プラットフォームと、第2の引出し内に位置決めされた第2の標本保持器を媒体溜めに流体的に結合するように構成された第2の灌流作動プラットフォームと、を含む。
[0013]先の態様のいずれかに従う第7の態様では、1つまたは複数の灌流作動プラットフォームの灌流作動プラットフォームが、標本保持器の流体マニホルド組立体へ流体を送達するための流体入口部分と、標本保持器の流体マニホルド組立体からの廃棄流体の回収のための流体出口部分と、流体入口部分および流体出口部分に結合され、流体入口部分および流体出口部分を閉位置と開位置との間で移動させるように構成された、アクチュエータと、を含む。
[0014]第8の態様では、1つまたは複数の標本の定温放置および/または灌流のためのモジュール式保管ユニットが、エンクロージャ、自動引出し組立体、および環境制御組立体を含む。自動引出し組立体は、エンクロージャに取り付けられる交換式フェースプレートであって、複数の引出しポートを画定する、交換式フェースプレートと、交換式フェースプレート内の引出しポートの数に対応する1つまたは複数の引出しと、を含む。制御ユニットは、1つまたは複数の引出しの開閉を制御するために、自動引出し組立体に通信可能に結合される。環境制御組立体は、制御ユニットに通信可能に結合され、湿度、温度、生物学的ガス濃度、灌流パラメータ、またはそれらの組合せを制御するように構成される。
[0015]第8の態様に従う第9の態様では、環境制御組立体は、エンクロージャを加熱および/または断熱するように構成された定温放置ライナを備える。
[0016]第9の態様に従う第10の態様では、定温放置ライナは、流体溜めを画定し、また、定温放置ライナは、制御ユニットに通信可能に結合された1つまたは複数の流体センサを含み、1つまたは複数の流体センサは、流体溜め内の流体レベルを表わす流体レベル信号を出力する。
[0016]第9の態様に従う第10の態様では、定温放置ライナは、流体溜めを画定し、また、定温放置ライナは、制御ユニットに通信可能に結合された1つまたは複数の流体センサを含み、1つまたは複数の流体センサは、流体溜め内の流体レベルを表わす流体レベル信号を出力する。
[0017]第10の態様に従う第11の態様では、環境制御組立体は、乾性二酸化炭素を湿らせるためのバブラーシステムを含む。
[0018]第8の態様から第11の態様のいずれかに従う第12の態様では、交換式フェースプレートは、エンクロージャに磁気的に結合される。
[0018]第8の態様から第11の態様のいずれかに従う第12の態様では、交換式フェースプレートは、エンクロージャに磁気的に結合される。
[0019]第8の態様から第12の態様のいずれかに従う第13の態様では、1つまたは複数の引出しは、少なくとも2つの引出しを含む。
[0020]第8の態様から第13の態様のいずれかに従う第14の態様では、制御ユニットに通信可能に結合され、モジュール式保管ユニットの動作を制御するためにユーザ入力を受け取るように構成されたユーザインターフェースデバイスが、さらに含まれる。
[0020]第8の態様から第13の態様のいずれかに従う第14の態様では、制御ユニットに通信可能に結合され、モジュール式保管ユニットの動作を制御するためにユーザ入力を受け取るように構成されたユーザインターフェースデバイスが、さらに含まれる。
[0021]第15の態様では、複数の標本を保管するための保管庫組立体が、フレームと、フレームに取外し可能に結合された、1つまたは複数の標本の灌流および/または定温放置のための複数のモジュール式保管ユニットと、複数のモジュール式保管ユニットのうちの選択されたモジュール式保管ユニットから標本保持器を回収するように構成された試料移送装置と、試料移送装置に通信可能に結合された制御装置と、を含む。制御ユニットは、試料移送装置に複数のモジュール式保管ユニットのうちのモジュール保管ユニットから標本を回収させ、標本を送達位置へ送達させるように構成される。
[0022]第15の態様に従う第16の態様では、フレームは、その中に複数のモジュール式保管ユニットおよび試料移送機が位置決めされるエンクロージャを画定する。
[0023]第15の態様または第16の態様に従う第17の態様では、複数のモジュール式保管ユニットは、複数の行および複数の列を含むアレイに配置される。
[0023]第15の態様または第16の態様に従う第17の態様では、複数のモジュール式保管ユニットは、複数の行および複数の列を含むアレイに配置される。
[0024]第15の態様から第17の態様のいずれかに従う第18の態様では、複数のモジュール式保管ユニットのうちのモジュール式保管ユニットは、エンクロージャと、制御ユニットに通信可能に結合された自動引出し組立体であって、エンクロージャに取り付けられるフェースプレート、および1つまたは複数の引出しを含む、自動引出し組立体と、を含む。
[0025]第15の態様から第18の態様のいずれかに従う第19の態様では、複数のモジュール式保管ユニットのそれぞれは、制御ユニットに通信可能に結合され、湿度、温度、生物学的ガス濃度、灌流、またはそれらの組合せを制御するように構成された環境制御組立体を備える。
[0026]第15の態様から第19の態様のいずれかに従う第20の態様では、試料移送装置は、標本保持器を把持および解放するように構成された把持デバイスと、標本保持器を回収するための閉位置と標本保持器を解放するための解放位置との間で把持デバイスを移動させるように配置された2次元ガントリと、把持デバイスにより標本保持器が載せられたときに標本保持器をフレームの外側の位置へ移動させるように構成された運搬機と、を含む。
[0027]本明細書において説明される実施形態によって提供されるこれらの特徴および追加的な特徴は、以下の詳細な説明を図面と併せて考慮すればより詳細に理解されるであろう。
[0028]図面に記載された実施形態は、事実上例証的かつ例示的なものであり、特許請求の範囲によって定義される主題を限定することを意図するものではない。例証的実施形態に関する以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号で示されている以下の図面と併せて読まれたときに、理解され得る。
[0062]図は一般に、モジュール式保管ユニットのアレイを保管するための保管庫組立体の様々な実施形態を示す。モジュール式保管ユニットのアレイは、内部に保管された1つまたは複数の標本の定温放置および/または灌流のために構成され得る。ユーザは、灌流環境および/または定温放置環境のいずれにおける用途に対しても、モジュール式保管ユニットの基礎組立体を調整することができる。保管庫組立体は、モジュール式保管ユニットのアレイを支持することができるフレームを含み得る。モジュール式保管ユニットのそれぞれは、ユーザにより所望に応じてフレーム上に配置および再配置され得る。モジュール式保管ユニットのそれぞれは、各モジュール式保管ユニットが異なる定温放置環境および/または灌流環境を有し得るように、モジュール式保管ユニットのそれぞれに対して定温放置環境または灌流環境の集中制御および調整を可能にする保管庫組立体の制御システムにドッキングされ得る。さらに、保管庫組立体は、ユーザがプリセットワークフロープロトコルを入力することができる自動ロボットワークフローを提供することができ、また、保管庫組立体は、プリセットワークフロープロトコルに従って複数のモジュール式保管ユニットの間で標本を配置および再配置することができる。なおもさらなる実施形態では、保管庫組立体は、印刷された生物学的標本が生物学的印刷プラットフォームと保管庫組立体との間で自動的に移送され得るように、生物学的印刷プラットフォームに組み込まれ得る。例えば、生物学的印刷プラットフォームは、生物学的標本(例えば、3次元印刷された細胞構造)を標本保持器(例えば、ウェルプレート、ペトリ皿、または同種のもの)内に印刷することができ、次いで、標本保持器は、保管庫組立体へ自動的に(例えば、生物学的印刷プラットフォームのロボットアームによって)移送されてよく、次いで、保管庫組立体は、ユーザがプログラムした命令またはプリセット命令により、標本保持器を保管することができる。保管庫組立体およびモジュール式保管ユニットの様々な実施形態が、本明細書においてより詳細に説明される。
[0063]次に図1A〜1Cを参照すると、複数の標本を保管するための保管庫組立体100が示されている。本明細書において、標本という用語は、3次元印刷された生物学的構築物、細菌、ウイルス、それらの組合せ、などを含むがこれらに限定されない、任意の生物学的標本を意味し得る。示された実施形態では、保管庫組立体100は、制御システム101、フレーム110、アレイに配置された複数のモジュール式保管ユニット200、および試料移送装置120を含む。
[0064]図2は、本明細書においてより詳細に説明されるように保管庫組立体100の種々の構成要素と通信しかつ/または種々の構成要素を制御するための制御システム101を概略的に示す。制御システム101は、通信経路103、制御ユニット102、ユーザインターフェースデバイス104、および複数のモジュール式保管ユニット200を含み得る。本明細書においてより詳細に説明されるように、モジュール式保管ユニット200のそれぞれは、通信経路103に接続され得る電気通信ハーネス201を含み得る。任意の数のモジュール式保管ユニット200が、それらのそれぞれの電気通信ハーネス(例えば、201a、201b、…201n)を通じて制御システム101に組み付けられ得る。
[0065]制御システム101の種々のモジュールは、通信経路103にわたって互いに通信可能に結合され得る。通信経路103は、例えばCANバス、フィールドバス、などのようなバスであってよい。通信経路103は、例えば導電性ワイヤ、導電性トレース、光導波路、または同種のものなどの、信号を伝達することができる任意の媒体から形成され得る。さらに、通信経路103は、信号を伝達することができる媒体の組合せから形成され得る。いくつかの実施形態では、通信経路103は、処理装置、記憶装置、センサ、ユーザインターフェースデバイス、などのような構成要素のうちの種々の構成要素間での電気的なデータ信号の伝達を可能にするために協働する、導電性トレース、導電性ワイヤ、コネクタ、およびバスの組合せを含む。さらに、「信号(signal)」という用語は、媒体を伝って移動することができるDC、AC、正弦波、三角波、方形波、振動、または同種のものなどの(例えば、電気的、光学的、磁気的、機械的、または電磁的な)波形を意味することに、留意されたい。
[0066]制御ユニット102は、任意のタイプのコンピューティングデバイスであってよく、かつ、1つまたは複数の処理装置、および1つまたは複数の記憶装置モジュールを含み得る。1つまたは複数の処理装置は、1つまたは複数の記憶装置モジュールに保存されたものなどの一時的でないコンピュータ可読媒体に保存された機械可読命令を実行することが可能な任意のデバイスを含み得る。したがって、1つまたは複数の処理装置のそれぞれは、制御装置、集積回路、マイクロチップ、コンピュータ、および/または任意の他のコンピューティングデバイスを含み得る。
[0067]制御ユニット102の1つまたは複数の記憶装置モジュールは、1つまたは複数の処理装置に通信可能に結合される。1つまたは複数の記憶装置モジュールは、揮発性および/または不揮発性の記憶装置として構成されてよく、したがって、ランダムアクセス記憶装置(SRAM、DRAM、および/または他のタイプのRAMを含む)、フラッシュ記憶装置、セキュアデジタル(SD)記憶装置、レジスタ、コンパクトディスク(CD)、デジタル多用途ディスク(DVD)、および/または他のタイプの一時的でないコンピュータ可読媒体を含み得る。個々の実施形態に応じて、これらの一時的でないコンピュータ可読媒体は、制御ユニット102内および/または制御ユニット102の外部に存在し得る。1つまたは複数の記憶装置モジュールは、論理(すなわち、機械可読命令)を保存するように構成されてよく、この論理は、1つまたは複数の処理装置によって実行されたときに、制御ユニット102が複数のモジュール式保管ユニット200の環境状態および/または灌流状態を個々に制御するか、特定のモジュール式保管ユニット202内の所定の場所に標本を保管するか、特定のモジュール式保管ユニット202から標本を回収するか、保管された標本をモジュール式保管ユニット間で移送するか、またはそれらの組合せを行うことを可能にする。
[0068]ユーザインターフェースデバイス104は、ユーザが制御ユニット102とやりとりして保管庫組立体100の動作を制御することを可能にする、任意のデバイスであり得る。例えば、ユーザインターフェースデバイス104は、例えば、表示装置、および/または1つもしくは複数のユーザインターフェースコントロールを含み得る。表示装置は、例えば、また、限定することなしに、ユーザに情報を表示することができる任意の液晶表示装置(LCD)、発光ダイオード(LED)表示装置、電子インク(e−インク)表示装置、または同種のものであってよい。いくつかの実施形態では、表示装置は、ユーザ入力を受け取ることができる対話式表示装置(例えば、タッチスクリーン表示装置または同種のもの)として構成され得る。1つまたは複数のユーザインターフェースコントロールは、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、リモコン、ポインティングデバイス、ビデオ入力デバイス、音声入力デバイス、および/または同種のものなどの、ユーザからの入力を受け取ってその入力に対応する信号を伝達するハードウェア構成要素であり得る。いくつかの実施形態では、表示装置、およびユーザインターフェースコントロールのうちの1つまたは複数は、図1Aに示されたようなタッチスクリーン表示装置106または同種のものなどの単一のデバイスに組み合わせられ得る。表示装置、および/または1つもしくは複数のユーザインターフェースコントロールは、例えば、ユーザが保管庫組立体100を対話操作して、複数のモジュール式保管ユニット200のうちの1つまたは複数のための環境設定または灌流設定を入力すること、保管庫組立体100内に保管されている特定の試料のための自動ロボットワークフロープロトコルを入力すること、などを行うことを可能にするために、使用され得る。
[0069]図1A〜1Cを再度参照すると、また、上述のように、保管庫組立体100は、図1Bに示されるように、フレーム110を含み、このフレーム110は、移送通路112、保管通路114、および保守通路116を含む、平行な通路またはゾーンを画定し得る。移送通路112は、特定のモジュール式保管ユニット202へまた特定のモジュール式保管ユニット202からおよび/または保管庫組立体100のフレーム110内へまたフレーム110の外へ標本キャリヤが移送される領域を画定し得る。移送通路112は、例えばモジュール式保管ユニット202を交換するためにフレーム110の中および外への手でのアクセスを可能にするために、図示されていないアクセス扉を含み得る。保守通路116は、保管通路114が移送通路112と保守通路116との間に位置決めされるように、保管庫組立体100の背面に位置決めされ得る。いくつかの実施形態では、保管通路116は、移送通路112および保管通路114の下に延在し得る。保守通路116は、オペレータが適切な保守および接続を確実とするのを可能にするために、アクセス電気接続部(access electrical connection)、流体接続部(fluidic connection)、または同種のものを含み得る。したがって、保守通路116にアクセスするためのアクセス扉も設けられ得る。例えば、保守通路は、試料移送装置120のための全てのモータ制御ハードウェアおよび/または器具類、種々のアクチュエータの通信および/または制御のための制御システムハードウェア、ならびに定温放置および/または灌流のための環境コントロール、複数のモジュール式保管ユニット200および/または試料移送装置120を支持するための任意の補助ハードウェア、ならびに加圧ガス、水、培養基、培養基添加剤、などのような流体源、ならびに流体源を複数のモジュール式保管ユニット200に流体的に結合するための気送管/配管系統を収容し得る。オペレータまたは技術者は、保守通路116から複数のモジュール式保管ユニット200の電気通信ハーネス201にアクセスすることができる。
[0070]保管通路114は、複数の開口部119を画定する保管区画アレイ118を含むことができ、開口部119内には、複数のモジュール式保管ユニット200のそれぞれが置かれ得る。例えば、保管区画アレイ118は、支持するための棚構造を提供し、複数のモジュール式保管ユニット200間の分離を実現することができる。図1Dは、保管区画アレイ118の開口部119内に部分的に挿入されたモジュール式保管ユニット202を示す。複数のモジュール式保管ユニット200は、定温放置、灌流、またはこれらの任意の組合せのために構成され得る。例えば、モジュール式保管ユニット200の一部分が、定温放置のために構成されてもよく、また、モジュール式保管ユニット200の別の部分が、灌流のために構成されてもよい。しかし、複数のモジュール式保管ユニット200のそれぞれは、どのようなタイプのモジュール式保管ユニット202(例えば、灌流タイプ、定温放置タイプ、または組合せ定温放置/灌流保管ユニット)でも保管区画アレイ118の区画のいずれかに挿入され得るように、同様のサイズおよび形状を有し得る。モジュール式保管ユニット200のそれぞれは、ユーザまたは特定の標本のいかなる灌流および/もしくは定温放置の要求にも対応するために、入替えまたは移動され得る。モジュール式保管ユニット200の様々な実施形態が、以下でより詳細に論じられる。保管区画アレイ118はモジュール式保管ユニット200の複数の行(例えば、3行)および複数の列(例えば、3列)のための間隔を提供し得ることに留意されたい。しかし、より多くの行および列ならびに/またはより少ない行および列を含む異なるアレイが企図されかつ本開示の範囲から逸脱することなしに使用可能であることが、意図されている。
[0071]いくつかの実施形態では、移送通路112、保管通路114、および/または保守通路116は、HEPA濾過システムまたはULPA濾過システムなどの空気濾過システム(図示せず)を含み得る。空気濾過システムは、フレーム110内の空気を再循環させて、保管庫組立体のフレーム110内の清潔で塵のない環境を維持するのに役立ち得る。
[0072]フレーム110は、フレーム110の側壁111内に形成された1つまたは複数の入口/出口ポート115をさらに画定し得る。1つまたは複数の入口/出口ポート115は、試料移送装置120が標本保持器10をフレーム110の内外へ移動させることを可能にし得る。1つまたは複数の入口/出口ポート115以外に、フレーム110は、保管庫組立体100内の閉鎖環境を提供し得る。そのような閉鎖環境は、複数のモジュール式保管ユニット200のそれぞれにおける環境設定を保つのに役立ち得る。いくつかの実施形態では、1つまたは複数の入口/出口ポート115は、1つまたは複数の入口/出口ポート115の密閉を可能にするために、キャップ、プラグ、扉、または同種のものを有し得る。
[0073]試料移送装置120は、制御ユニット102が例えば複数の保管ユニットのうちの1つから標本保持器10を回収するため、複数の保管ユニットのうちの1つへ標本保持器10を送達するため、フレーム110の外側の位置へ標本保持器10を送達するため、およびフレーム110の外側から標本保持器10を回収するために試料移送装置120を作動させることを可能にするように、制御ユニット102に通信可能に結合され得る。図3は、保管庫組立体100から分離された試料移送装置120を示す。試料移送装置120は、2次元ガントリ122、把持デバイス124、および運搬機140を含み得る。これらの構成要素のそれぞれの動作は、制御ユニット102によって制御される1つまたは複数のアクチュエータの作動を通じて達成され得る。
[0074]図1A〜1Cに示されるように、2次元ガントリ122は、フレーム110の移送通路112内に配置され、かつ、把持デバイス124を示された座標軸のX−Z平面内で移動させるように構成され得る。図3も参照すると、示された座標軸のX方向における把持デバイス124の動きを促進するために、2次元ガントリ122は、把持デバイス124が摺動可能に結合される横方向レール130を含み得る。アクチュエータ(例えば、直線アクチュエータ)が、横方向レール130を所望の横方向位置に位置決めするために、把持デバイス124を横方向レール130に沿って+/−X方向に移動させ得る。
[0075]示された座標軸の+/−Z方向における把持デバイス124の動きを促進するために、2次元ガントリ122は、第1の垂直レール132aと、第1の垂直レール132aに平行に位置決めされかつ第1の垂直レール132aから離間された第2の垂直レール132bとを含み得る。横方向レール130の第1の端部131aが、第1の垂直レール132aに摺動可能に結合されてよく、また、横方向レール130の第2の端部131bが、第2の垂直レール132bに摺動可能に結合されてよい。1つまたは複数のアクチュエータ(図示せず)が、横方向レール130を第1の垂直レール132aおよび第2の垂直レール132bに沿って所望の位置へ摺動させるように、したがって把持デバイス124を所望の垂直位置に位置決めするように、動作可能であってよい。
[0076]いくつかの実施形態では、2次元ガントリ122の代わりに、試料移送装置120は、把持デバイス124を所望の場所へ移動させるための任意の数のアクチュエータを含み得る。そのようなアクチュエータは、機械式スクリュードライブ(mechanical screw drive)、電気機械式リニアモータ、機械式ラックアンドピニオン駆動システム、または同種のものを含み得る。いくつかの実施形態では、2次元ガントリ122は、ベルト駆動され得る。
[0077]把持デバイス124は、ブラケット141を介して横方向レール130に摺動可能に結合され得る。把持デバイス124は、標本保持器10(ペトリ皿、ウェルプレート、組織培養瓶、または同種のもの)にしっかりと係合してそれを移動させるように構成された任意のデバイスであり得る。例えば、図3は、その標本保持器10をウェルプレートとして示す。把持デバイス124は、標本保持器10の両側に係合することができる、作動可能クランプまたは類似のデバイスであり得る。把持デバイス124は、把持デバイス124が標本保持器10を把持することができる閉位置と把持デバイス124が標本保持器10を所望の位置で解放することができる解放位置との間で、空気圧式に、機械式に(例えば、駆動ねじ、ベルト、歯車、などを介して)、液圧式に、または電気式に(例えば、ソレノイドを介して)作動され得る。制御ユニット102は、標本保持器10を把持および/または解放するための把持デバイス124の動作を制御するように構成される。
[0078]運搬機140は、制御ユニット102が運搬機140の動きを制御することができるように、制御ユニット102に通信可能に結合され得る。運搬機140は、その上に位置決めされた標本保持器10を1つまたは複数の入口/出口ポート115を通じて保管庫組立体100のフレーム110の内外へ移動させるように構成された任意のデバイスであり得る。2つの入口/出口ポート115が示されているが、保管庫組立体100の内外へ標本保持器を運搬するための任意の数の入口/出口ポートおよび運搬機が存在し得ることに留意されたい。
[0079]図3の示された実施形態では、運搬機140は、その中に標本保持器10を支持するように構成された送達プラテン142を含む。例えば、送達プラテン142は、把持デバイス124による取上げ/荷下ろしのための適切な位置合わせを確実にするために、標本保持器10が送達プラテン142内に部分的に入れ子になるような形状とされ得る。送達プラテン142は、送達プラテン142を1つまたは複数の入口/出口ポート115を通じて保管庫組立体100のフレーム110の内外へ横方向に移動させるように構成されたレール144に結合され得る。例えば、レール144は、フレーム110の第1の側にある第1の入口/出口ポート115aおよびフレーム110の第2の側にある第2の入口/出口ポート115bを貫通して延在し得る。いくつかの実施形態では、フレーム110は、レール144がフレーム110の一方の側だけを貫通して延在するように、1つの入口/出口ポートだけを含み得る。送達プラテン142は、送達プラテン142を入口/出口ポート115(例えば、第1の入口/出口ポート115aまたは第2の入口/出口ポート115bのどちらかに出入りさせるアクチュエータ(図示せず)により、レール144に沿って駆動され得る。把持デバイス124は、標本保持器10に係合していないときまたは標本保持器10に係合する途中では、運搬機140の動作を妨げないように運搬機140および複数のモジュール式保管ユニット200の引出しの上方の安全位置にあることに、留意されたい。実施形態では、運搬機140は、ベルト、スクリュードライブ、電気機械式リニアモータ、ラックアンドピニオン駆動システム、および同種のものを含むがこれらに限定されない任意のアクチュエータを介して駆動され得る。
[0080]図4A〜4Dは、複数の標本を保管するための保管庫組立体100’の代替実施形態を示す。この実施形態は、特に注記のない限り、または図から明らかでない限り、保管庫組立体100に実質的に類似する。具体的には、保管庫組立体100’は、制御システム101’、フレーム110’、アレイに配置された複数のモジュール式保管ユニット200’、および試料移送装置120’を含む。
[0081]示された実施形態では、フレーム110’は、保管庫組立体100’の移送通路112’および保管通路114’内へのアクセスをユーザに提供し得るフレームアクセス扉111’をさらに示す。上記のように、そのようなアクセスは、ユーザがモジュール式保管ユニット202を保管区画アレイ118の開口部119’に挿入することを可能にし得る。さらに、フレームアクセス扉111’は、いくつかの実施形態では、それを通してユーザが保管庫組立体100’の内容物を観察することができる窓を含み得る。窓は、ユーザインターフェースデバイスがフレームアクセス扉111’の窓に組み込まれるように、OLEDタッチスクリーンまたは他のタッチスクリーンデバイスであってもよい。他の実施形態では、また、図4Aに示されるように、ユーザインターフェースデバイス104’は、上記のようなタッチスクリーンまたは他のユーザインターフェースデバイスとして扉に取り付けられ得る。
[0082]さらに、図4Bは、中身のないときの保管区画アレイ118’を示す。示された実施形態では、保管区画アレイ118’の各開口部119’は、1つまたは複数のレール(194’(例えば、2つのレール)により開口部の基礎表面192’に取り付けられた摺動デッキ190’を備える。摺動デッキ190’は、摺動デッキ190’を保管区画アレイ118’の開口部119’の外側へ差し出すように、1つまたは複数のレール194’に沿って摺動可能である。摺動デッキ190’は、摺動デッキ190’上でのモジュール式保管ユニット202の適切な配置を確実にするために、モジュール式保管ユニット202の底面上に形成された1つまたは複数の凹部と係合するように構成された1つまたは複数の案内ピン(図示せず)を備え得る。図4Cに示されるように、モジュール式保管ユニット202は、摺動デッキ190’と位置合わせされかつ摺動デッキ190’上に取り付けられ得る。すると、摺動デッキ190’およびモジュール式保管ユニット202は、保管区画アレイ118’内の所定の位置へ摺動され得る。摺動デッキ190’は、モジュール式保管ユニット202の挿入および取外しを単純化し得る。
[0083]試料移送装置120’は、試料移送装置120に実質的に類似し、かつ、2次元ガントリ122’および運搬機140’を含むことができるが、この実施形態では、試料移送装置120’は、第1の運搬機140a’および第2の運搬機140b’を含み得る。第1の運搬機140a’は、第1の送達プラテン142a’を第1の入口/出口ポート115a’の外へ運搬するように構成されてよく、第2の運搬機140b’は、第2の送達プラテン142b’を第2の入口/出口ポート115b’の外へ運搬するように構成されてよい。例えば、各運搬機140a’、140b’は、短い直線案内レール144a’、144b’を含み得る。送達プラテン142a’、142b’は、直線案内レール144a’、144b’に摺動可能に係合されるプレート143a’、143b’に取り付けられ得る。各運搬機140a’、140b’は、第1および第2の送達プラテン144a’、144b’のそれらのそれぞれの入口/出口ポート115a’、115b’の外への運動を促進するために、別々に制御可能なアクチュエータ(図示せず)をさらに含み得る。そのような実施形態では、2つの標本保持器が保管庫組立体100の中および/または外へ同時にかつ/または単独で移動され得るので、保管庫組立体100の内外への標本保持器の移送効率の改善が認められ得る。
[0084]図6A〜6Gは、標本保持器10を所望のモジュール式保管ユニット202内に保管する方法を示す。以下の説明は上記の保管庫組立体100を参照するが、方法は、特に注記のない限り、または上記の説明から明らかでない限り、保管庫組立体100’に関しても一致するかまたはほぼ一致することに、留意されたい。
[0085]モジュール式保管ユニット202内での標本の保管は、ユーザがユーザインターフェースデバイス104を使用して標本および/または標本保持器10の保管を要求することにより、引き起こされ得る。しかし、いくつかの実施形態では、標本の保管は、予めプログラムされた定温放置および/もしくは灌流の命令またはプログラムに基づいた自動的なものとされ得る。実施形態では、ユーザは、ユーザインターフェースデバイス104を使用して、標本保持器が入れられるべき複数のモジュール式保管ユニット200のうちのモジュール式保管ユニットの特定の引出し231を選択することができる。いくつかの実施形態では、ユーザは、標本保持器10を送達プラテン142上に手作業で設置することができる。しかし、他の実施形態では、標本保持器10は、ロボットにより送達プラテン142上に設置され得る。例えば、図7Aおよび7Bに示されるように、保管庫組立体100は、運搬機140の一部分が3D生物学的印刷プラットフォーム400内まで延在して3D生物学的印刷プラットフォーム400内への送達プラテン142の運動を可能にし得るように、3D生物学的印刷プラットフォーム400(例えば、参照によりその全体が本明細書に援用される2017年10月6日に出願され「System and Method for a Quick−Change Material Turret in a Robotic Fabrication and Assembly Platform」と題された米国特許出願第15/726,617号で説明されまたLouisville、KYのAdvanced Solutions Life Sciences,LLCから入手可能であるようなBioAssemblyBot(登録商標)3−D印刷およびロボティクスシステム)の傍らに取り付けられ得る。例えば、3D生物学的印刷プラットフォーム400のハウジング402の側壁410が、3D生物学的印刷プラットフォーム400の内外への標本保持器10の移送を可能にするために、ハウジング402内へのポートまたは他の開口部を画定し得る。3D生物学的印刷プラットフォーム400は、待機している送達プラテン142上へ標本保持器10を移動させるために、ピックアンドプレースツール(図示せず)が結合されたロボットアーム420を使用し得る。所定の位置につくと、制御ユニット102は、図6Bに示されるように、運搬機140に送達プラテン142をプラテン原点135まで保管庫組立体100のフレーム110内へ引き寄せさせることができる。図6Bおよび6Cに示されるように、標準的なまたは知られた原点が、上記の把持デバイス124が標本保持器10を予想通りにかつ反復可能に配置しかつ回収することを可能にし得る。次いで、図6Dを参照すると、把持デバイス124は、2次元ガントリ122により所望の位置まで移動され得る。示された実施形態では、各モジュール式保管ユニット202は、1つまたは複数の自動引出し組立体230を有することができ、この自動引出し組立体230は、標本保持器10を受け入れるために(または、そこからの標本保持器10の回収のために)自動的に開くように、制御ユニット102によって制御され得る。図6D〜6Fに示されるように、把持デバイス124は、モジュール式保管ユニット202の指定された引出し内に標本保持器10を位置決めし、かつ、その標本保持器10を指定された引出し231内へ解放することができる。標本保持器10を解放した後、把持デバイス124は、引出しが制御ユニット102によって引っ張られて閉じられ得るように、引出しの上方の位置へ持ち上げられ得る。
[0086]同様に、標本保持器10を(ユーザ命令によって、または自動化によって)回収するために、把持デバイス124は同様に、所望の引出し231の上方に留まるように配置され、引出し231は、制御ユニット102によって自動的に開かれる。把持デバイス124は、引出しに入れられて、標本保持器10の周りで閉じられ得る。次いで、把持デバイス124は、引出し231が制御ユニット102によって自動的に閉じられ得るように、引出し231から離れるように標本保持器10とともに上昇され得る。次いで、把持デバイス124は、プラテン原点135へ移動されて、送達プラテン142上に標本保持器10を解放することができ、標本保持器10は、知られた送達位置136まで、運搬機140により保管庫組立体100の外側に送達され得る。例えば、運搬機140は、常に送達プラテン142を同じ送達位置136へ移動させることができる。そのようなことは、3D印刷プラットフォーム400のロボットアーム420が予測可能かつ反復可能な態様で標本保持器10を送達プラテン142から取り上げるかまたは標本保持器10を送達プラテン142上に正しく設置することを可能にし得る。
[0087]いくつかの実施形態では、標本保持器10を運搬機140へ送達する代わりに、標本保持器10は、例えば異なる定温放置環境および/または灌流環境を有する、異なるモジュール式保管ユニット202へ送達され得る。例えば、ユーザインターフェースデバイス104は、制御ユニット102が標本保持器10を様々なモジュール式保管ユニット200の中および/または外へ所定回数自動的に移動させる自動ロボットワークフロープロトコルをユーザが入力または選択することを可能にし得る。例えば、ユーザは、標本を正常酸素圧条件下で第1のモジュール式保管ユニット内に例えば7日間設置し、次いでプログラムにより試料移送装置120を介して保管庫組立体100内の第2のモジュール式保管ユニットへ標本を移送して、標本を低酸素条件下で例えば3日間保持する標本ワークフローを、ユーザインターフェースデバイス104を用いて生成することができる。そのような反復ワークフローは、独立に制御される多数のモジュール式保管ユニット200が直ちに利用可能でありかつ様々な定温放置条件および/または灌流条件に対してプログラム的に設定される場合に、可能であり得る。
[0088]上記のように、複数のモジュール式保管ユニット200が、定温放置用途および/または灌流用途のために構成され得る。モジュール式保管ユニット202の種々の構成要素は、モジュール式保管ユニット200のいずれもが定温放置保管ユニット、灌流保管ユニット、またはそれらの組合せになり得るように、交換可能とされ得る。
[0089]図8Aおよび8Bは、モジュール式保管ユニット202の外部の図を示し、図8Cは、モジュール式保管ユニット202が定温放置ユニットとして組み立てられるときにモジュール式保管ユニット202内に組み込まれ得る種々の内部構成要素を示すために、モジュール式保管ユニット202の分解組立図を示す。図8Dは、モジュール式保管ユニット202の部分的な内部の図を示す。図9A〜9Cは、灌流ユニットとして組み立てられたモジュール式保管ユニット202を示す。したがって、特に注記のない限り、定温放置ユニットおよび灌流ユニットは、同一のまたはほぼ同一の構成要素を有する。一般に、モジュール式保管ユニット202は、エンクロージャ210を通常含み、自動引出し組立体が、交換式フェースプレート220、および1つまたは複数の引出し231を含む。
[0090]エンクロージャ210は、一般に、モジュール式保管ユニット202の外側ケーシングを画定し得る。図8Cおよび9Cを参照すると、エンクロージャ210は、エンクロージャフレーム212、および、1つまたは複数の引出しを受け入れるためにエンクロージャ内に密閉空間を形成するようにエンクロージャフレーム212に結合可能なエンクロージャカバー214を含み得る。エンクロージャフレーム212は、交換式フェースプレート220が取り付けられ得るフェースプレートインターフェース213を画定し得る。例えば、交換式フェースプレート220は、磁石、締結具、または同種のものを介して、エンクロージャフレーム212のフェースプレートインターフェース213に取り付けられ得る。交換式フェースプレート220がエンクロージャフレーム212に磁気的に結合される実施形態では、磁気結合は、より迅速かつ/またはより容易な交換式フェースプレート220の移動および/もしくは交換ならびに/またはモジュール式保管ユニット202への点検アクセスを提供し得る。
[0091]自動引出し組立体230の交換式フェースプレート220は、複数の引出しポート222を画定し得る。引出しポート222は、それを通してモジュール式保管ユニット202の1つまたは複数の自動引出し組立体230の引出し231が挿入され得るフェースプレート内の空間を画定する。したがって、複数の引出しポート222は、単一のモジュール式保管ユニット202内の別々の引出し230の数を定め得る。示された実施形態は4つの引出しを示すが、例えば標本保持器10のサイズ(例えば、より大きな標本は、より大きな標本保持器を有し得る)、モジュール式保管ユニット202のサイズ、およびモジュール式保管ユニット202が灌流目的のために使用されるかどうかに応じて、より少ないまたはより多い数の引出しが存在してもよい。
[0092]いくつかの実施形態では、また、図8Cに示されるように、交換式フェースプレート220は、検知プラットフォーム226を受け入れるためのセンサポート224をさらに含み得る。図11を参照すると、検知プラットフォーム226は、センサポート224と相互作用するように構成されたプラットフォーム本体227を含み得る。検知プラットフォーム226は、通信経路103を介して制御ユニット102に通信可能に結合され得る複数のセンサ228を含み得る。例えば、図11は、二酸化炭素センサ、湿度センサ、および/または温度センサを含み得る検知プラットフォーム226を示す。検知プラットフォーム226からのフィードバックは、制御ユニット102がモジュール式保管ユニット202内の環境を制御するための適切な設定を確実としまた必要に応じて調整を行うことを可能にし得る。二酸化炭素センサが存在する実施形態では、Fyriteまたは類似の較正手段を介した較正を可能にするために、二酸化炭素サンプリングポート229がプラットフォーム本体上に設けられ得る。他の実施形態では、センサポート224が存在しない場合があり、代わりにエンクロージャ210内の他の場所にセンサが設置される場合がある。
[0093]モジュール式保管ユニット202の内部の滅菌が時々必要になる場合がある。乾熱滅菌法および/または湿熱滅菌法による滅菌が利用され得る。そのような滅菌処置は、上記のセンサの一部(例えば、二酸化炭素センサ、および/または湿度センサ)には適さない高温において行われ得る。いくつかの実施形態では、また、図12に示されるように、高温環境(例えば、≧90℃)を検知するための第2の検知プラットフォーム226’が使用され得る。例えば、典型的な定温放置用途および/または灌流用途中、第1の検知プラットフォーム226が、センサポート224に挿入され得る。しかし、滅菌処置中、第1の検知プラットフォーム226は、センサポート224から取り外されてよく、第2の検知プラットフォーム226’が、モジュール式保管ユニット202内で適切な滅菌温度が達せられることを確実にするために、挿入され得る。
[0094]上記のように、1つまたは複数の自動引出し組立体230は、交換式フェースプレート220内の引出しポート222の数に対応する複数の引出し231を含み得る。例えば、交換式フェースプレート220が4つの引出しポートを画定する場合、4つの引出しが存在し得る。示された実施形態では、引出し231は、垂直アレイに積み重ねられ得る。しかし、他の構成が意図されており、可能である。各引出し231は、引出しフェースプレート232、標本支持表面234、および1つまたは複数の引出しレール242を含み得る。
[0095]引出し231が閉位置にある場合、引出しフェースプレート232は、交換式フェースプレート220の外側表面221と係合し得る。標本支持表面234は、引出しフェースプレート232に結合されてもよく、かつ、標本保持器10を受け入れてその上に支持するように構成された任意の形状であってよい。1つまたは複数の引出しレール242は、標本支持表面234のどちらかの側または両側に結合されてよい。例えば、示された実施形態では、引出しが、支持プレートの1つの側に配置されたただ1つのレール144を含む。しかし、図13Bおよび13Cに示されるような他の実施形態では、標本支持表面234の両側に引出しレール242が位置決めされ得る。いずれの実施形態でも、引出しレール242は、標本支持表面234が引出しフェースプレート232から片持ち梁風に突き出されるように、標本保持器10から横方向に離間され得る。1つまたは複数の引出しレール242は、モジュール式保管ユニット202内に位置決めされた電動歯車装置と(例えば、ラックアンドピニオン構成を介して)係合することにより、モジュール式保管ユニット202の内外への自動化された運動を促進し得る。
[0096]電動歯車装置240は、モジュール式保管ユニット202内で、例えば図8Dに示されるようにフェースプレートインターフェース213に、またはエンクロージャフレーム212の底面253に、取り付けられ得る。電動歯車装置240は、引出し/歯車インターフェース246の垂直アレイを画定し得る。そのそれぞれは、引出しレール242を受け入れるように構成される。引出し/歯車インターフェースのそれぞれは、制御ユニット102が各引出しを互いに独立に開閉するために各引出しを独立に操作することができるように、制御ユニット102に通信可能に結合される別々に制御可能な引出し/歯車インターフェース246を含み得る。引出しが2つの引出しレールを有する実施形態では、モジュール式保管ユニット202は、第2の引出しレールに係合するために、反対側に第2の電動歯車装置を含み得る。
[0097]図8C、8D、および9Cを再度参照すると、モジュール式保管ユニット202の環境制御組立体208の一部を形成することができる定温放置ライナ250が、エンクロージャ210内に位置決めされ得る。環境制御組立体208は、モジュール式保管ユニット202とともに環境を調整または制御するのに使用される、本明細書において説明されるデバイスなどの任意のデバイスを含み得る。環境制御組立体はまた、モジュール式保管ユニット202の内部および/または外部に位置決めされた管類、ポンプ、弁、センサ(例えば、流量センサおよび/または圧力センサ)、などを含み得ることに、留意されたい。
[0098]定温放置ライナ250は、モジュール式保管ユニット202内の温度を制御するために、断熱されかつ/または加熱され得る。例えば、定温放置ライナ250は、ライナを加熱する抵抗加熱コイルを含み得るが、他の加熱手段が意図されており、使用可能である。制御ユニット102は、定温放置ライナ250を用いてモジュール式保管ユニット202の内部の温度を制御するために、定温放置ライナ250に通信可能に結合され得る。図8Dに示されるように、定温放置ライナ250は、電動歯車装置および1つまたは複数の引出しレールの内側に位置決めされ得るが、標本支持表面234は、定温放置ライナ250によって画定された内部空間252の内外へ移動され得る。定温放置ライナ250は、締結具、磁石、または他の結合手段を介して、フェースプレートインターフェース213に取り付けられ得る。
[0099]図10は、定温放置ライナ250を孤立して示す。いくつかの実施形態では、湿度制御を提供するために、環境制御組立体208は、定温放置ライナ250の内部空間252内へ流体(例えば、水)を圧送することができる流体ポンプ(図示せず)を含み得る。実施形態では、定温放置ライナ250の底面253は、モジュール式保管ユニット202内に流体溜め256を画定するために、定温放置ライナ250の後壁254に対してある程度の鋭角で傾斜され得る。1つまたは複数の流体センサ260(例えば、電極)が、モジュール式保管ユニット202内の流体レベルに関する流体レベル信号表示を提供するために、定温放置ライナ250の底面253内に取り付けられ、かつ、制御ユニット102に通信可能に結合され得る。例えば、1つまたは複数の流体センサ260は、第1の流体センサ261a、第2の流体センサ261b、および第3の流体センサ261cを含み得る。センサのそれぞれは、いっぱいであるとき(例えば、P1)、補給を必要としているとき(例えば、P2)、および空であるとき(例えば、P3)の流体溜め256内の流体レベルに対応する位置において、流体溜め256内に取り付けられ得る。したがって、第1の流体センサ261aの位置にまたはそれより上方にある流体は、流体溜め256が完全に満たされていることを示し得る。第2の流体センサ261bと第3の流体センサ261cとの間の流体レベルは、流体溜め256が補給されるべきであることを示し得る。第3の流体センサ261cよりも低い流体レベルは、流体溜め256が空であることを示し得る。
[00100]実施形態では、流体タンクが、保管庫組立体100のフレーム110の保守通路116内に設けられ、かつ、例えば管類、ポンプ、弁、またはそれらの組合せを含む環境制御組立体208を通じて個々のモジュール式保管ユニットに配管され得る。制御ユニット102は、必要に応じて流体溜め256に補給するために、環境制御組立体208の弁および/またはポンプを操作するように構成され得る。
[00101]所望の湿度を提供するために、定温放置ライナ250の加熱は、流体溜め256内の流体を蒸発させて湿度レベルを高め得る。検知プラットフォーム226によって設けられる湿度センサは、制御ユニット102がモジュール式保管ユニット202内の湿度レベルを正確に制御することを可能にするために、制御ユニット102にフィードバックを提供することができる。いくつかの実施形態では、定温放置ライナ250は、別々に加熱される複数のゾーン(例えば、側面、背面、底面、および/または頂面)を含み得る。つまり、制御ユニット102は、定温放置ライナ250の様々なゾーンを別々に制御して、定温放置ライナ250の環境内の温度および/または湿度の微調整制御を実現することができる。例えば、底面加熱器(例えば、流体溜め256の下方の)が、異なる比率で加熱され得るように、定温放置ライナ250の他のゾーンとは別に制御され得る。したがって、湿度レベルが高められるべき場合、底面加熱器の温度は、流体溜め256内での蒸発を促すために上昇され得るが、残りのゾーンは、環境の空気温度を維持するために、未調整のままとされ得る。
[00102]いくつかの実施形態では、定温放置ライナ250は流体溜め256を画定し得ないことに、留意されたい。例えば、環境制御組立体208は、ある相対湿度(例えば、約5%のCO2において約90%のRH)まで乾性二酸化炭素を加湿する、バブラーシステム270を含み得る。例えば、バブラーシステム270は、制御された量の滅菌(脱イオン化された、または蒸留された)水を保持する被加熱容器272を含み得る。被加熱容器272は、例えば約60℃まで加熱され得る。乾性二酸化炭素は、例えば微孔性吸引器を介して水の中へ注入されて加湿二酸化炭素を生成してもよく、この加湿二酸化炭素は、最上部へ浮上し、次いで定温放置ライナ250の加熱された内部空間252内へ送られる。次いで、湿性二酸化炭素は、一様な二酸化炭素濃度、相対湿度、および温度を維持するために、チャンバ内の小型送風機(図示せず)を介して再循環され得る。送風機は、粒子の捕獲および軽減のための空気濾過システム(例えば、HEPA濾過システムおよび/またはULPA濾過システム)の一部である。実施形態では、制御ユニット102は、所望の環境条件に適うように水温および二酸化炭素流量を調整するために、バブラーシステム270に通信可能に結合される。バブラーシステム270は、モジュール式保管ユニット202のエンクロージャ210内に、しかし定温放置ライナ250の外側に取り付けられ得る。他の実施形態では、バブラーシステム270は、代わりに、保管庫組立体100の保守通路116内に設置され、かつ、環境制御組立体を通じてエンクロージャ210に配管され得る。いくつかの実施形態では、湿性空気および乾性二酸化炭素は、別々に注入され得る。
[00103]実施形態のいずれかでは、濾過システム(例えば、HEPA濾過システムおよび/またはULPA濾過システム)が、モジュール式保管ユニットの内側に組み込まれ得る。空気濾過システムは、定温放置ライナ150内の空気を再循環させることができ、かつ、モジュール式保管ユニット202内の清潔で塵のない環境を維持するのに役立ち得る。そのような空気濾過システムは、上記の保管庫組立体100全体の空気濾過システムに加えて設けられ得る。
[00104]実施形態では、特定の空気品質を提供するために、モジュール式保管ユニット202内にガスが注入され得る。二酸化炭素がバブラーシステム270を通じてモジュール式保管ユニット202内に注入され得ることが述べられたが、(バブラーシステム270に加えてまたはその代わりに)ガスがモジュール式保管ユニット202に直接導入され得る。例えば、いくつかの実施形態では、様々な環境ガスが、保管庫組立体100の保守通路116内の貯蔵容器(例えば、加圧貯蔵容器)に貯蔵され得る。所望の環境に応じて、制御ユニット102は、酸素、二酸化炭素、窒素、およびそれらの任意の組合せなどの生物学的ガスを混合するために、ガス混合を(例えば、保守通路116内のガス混合器を用いて)実行することができる。次いで、混合気は、環境制御組立体208を介してモジュール式保管ユニット202内へ送達され得る。そのようなガス混合気は、好気性の、嫌気性の、正常酸素圧の、低酸素の、または他の環境条件を提供し得る。他の実施形態では、生物学的ガスは、所望の環境条件を満たすように予め混合され、加圧容器に貯蔵されて、モジュール式保管ユニット202内へ直接注入され得る。
[00105]上記のように、各モジュール式保管ユニット202は、保管庫組立体100の制御ユニット102が各モジュール式保管ユニット202の様々な動作を個々に制御し得るようにモジュール式保管ユニット202の構成要素が保管庫組立体100の制御システム101に接続されることを可能にする、電気通信ハーネス201を含み得る。例えば、通信ハーネス201は、ミニ制御装置(例えば、ミニPC)と、モジュール式保管ユニット202の制御可能な構成要素のそれぞれのための通信、中継、および入/出力ハードウェアとを含み得る。通信ハーネス201を通じた通信は、本明細書において説明されるように、制御ユニット102が定温放置ライナ250の全ての環境温度、ガス流量、ガス圧、引出しの作動、および生物学的印刷プラットフォームなどの外部ハードウェアとの任意の通信を正確に制御することを可能にし得る。種々の接続部は、保管庫組立体100への接続を可能にするために、エンクロージャフレーム212を貫通して(例えば、エンクロージャフレーム212の底面または後壁254を貫通して)延在し得る。
[00106]次に、図9A〜9Cを特に参照すると、モジュール式保管ユニット202は、灌流のために構成された場合、1つまたは複数の灌流作動プラットフォーム280、および、標本保持器10へ灌流媒体を送達するための灌流ポンプ/弁アレイ286をさらに含み得る。実施形態は、灌流媒体溜め288をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、ポンプ/弁アレイ286は、標本保持器10への灌流媒体の送達および/または標本保持器10からの灌流媒体の除去の微調整制御のために制御ユニット102にフィードバックを提供するセンサ(例えば、流量センサおよび/または圧力センサ)を含み得る。
[00107]本明細書において述べられるように、標本保持器10は、ウェルプレート、ペトリ皿、組織培養瓶、試験管、または同種のものを含むがこれらに限定されない、標本を収容するように構成された任意の構造体を含み得る。灌流の場合、標本保持器10は、標本保持器10内の各区画(またはウェル)に流体的に配管される流体マニホルド組立体20を備え得る。そのような標本保持器は、参照によりその全体が本明細書に援用される、2018年9月19日に出願され「Well−Plate and Fluid Manifold Assemblies and Methods」と題された米国特許出願第16/135,299号で、より詳細に説明されている。本明細書において説明されるように、流体マニホルド組立体20は、複数のウェル内へおよび/または複数のウェルから流体を送達するための複数の流路を提供し得る。流体マニホルド組立体20は、入口ポート22(例えば、流体の送達のためのゴム製ポート、および、出口ポート24(例えば、ウェルプレートのウェルからの流体の除去のためのゴム製ポートを提供し得る。図13Bおよび13Cを参照すると、流体入口ポート22は、流体マニホルド組立体20の片側に沿って設置されてよく、出口ポート24は、流体マニホルド組立体20の反対の側に設置されてよい。
[00108]実施形態では、流体入口ポートおよび出口ポートは、ウェルプレート内のウェルの行に対応する。したがって、ウェルの行内の各ウェルは、おおよそ同一の媒体供給量、流量、圧力、などを受け取ることができる。例えば、48ウェルのプレートは、6個のウェルの行を8つ含み得る。したがって、個別の流れ制御の場合、8つの個別的なポンプ、弁、入口、出口、および制御チャネルが、各行を通る流れの独立制御のために設けられ得る。しかし、さらなる実施形態では、標本保持器10内の各ウェルまたは区画は供給および廃棄のための個別の流れ制御を有し得ることに、留意されたい。例えば、48個のウェルを含むウェルプレートでは、48個のポンプ、弁、入口、出口、および制御チャネルが、各ウェルへのおよび各ウェルからの媒体流れの独立制御のために設けられる。なおもさらなる実施形態では、流体マニホルドは、ウェルプレート全体にわたっておおよそ同一の媒体の流れを提供するために、1つの入口ポートおよび1つの出口ポートのみを含み得る。
[00109]灌流の場合、標本保持器10は、その上に流体マニホルド組立体20が位置決めされた引出し231の標本支持表面234上に位置決めされる。引出しフェースプレート232には(例えば、ボルト、ピン、または他の締結手段を通じて)灌流作動プラットフォーム280が結合され得る。灌流作動プラットフォーム280は、標本保持器10を媒体溜めに流体的に結合するように構成された任意のデバイスであってよい。例えば、図13Bおよび13Cは、灌流作動プラットフォーム280を示す。灌流作動プラットフォーム280は、流体入口部分281および流体出口部分282を含み得る。流体入口部分281および流体出口部分は、1つまたは複数のアクチュエータ283(例えば、空気圧式、機械式(例えば、駆動ねじ、ベルト、歯車、など)、液圧式、または電気式(例えば、ソレノイドを介する))を通じて互いに結合されてよく、このアクチュエータ283は、制御ユニット102による1つまたは複数のアクチュエータ283の操作を可能にするために、制御ユニット102に動作的に結合され得る。
[00110]流体入口部分281は、流体マニホルド組立体20を媒体溜め288に流体的に結合するために流体マニホルド組立体20の入口ポート22内に受け入れられるように構成された1つまたは複数の入口針290(例えば、ハイポチューブ)を画定し得る。流体出口部分282は、流体マニホルド組立体の出口ポート24内に受け入れられるように構成された1つまたは複数の出口針292(例えば、ハイポチューブ)を画定し得る。流体出口ポートは、廃棄流体を受け入れるための入れ物に流体マニホルド組立体を流体的に結合することができる。流体マニホルド組立体20の入口ポート22および出口ポート24の数に応じて、灌流作動プラットフォーム280は、一致する数の流体入口針290および流体出口針292を含んで個々の流体マニホルドに対応するように、交換可能とされ得る。引出し231内への標本保持器10および流体マニホルド組立体20の移送中、流体入口部分281および流体出口部分282は、標本支持表面234上への標本保持器10および流体マニホルド組立体の配置を可能にするために、図13Bに示されるような開位置へ移動され得る。引出し231は、灌流作動プラットフォーム280が流体マニホルド組立体20の入口ポート22/出口ポート24と繰り返し相互作用していかなる結合(binding)または流体漏れの可能性をも防ぎ得るように、標本保持器10および流体マニホルド組立体20を閉状態において正確に位置決めすることができる。所定の位置につくと、制御ユニット102は、流体入口部分281の複数の針290が流体マニホルド組立体20の入口ポート22内に受け入れられ、また、流体出口部分282の複数の針292が流体マニホルド組立体20の出口ポート24内に受け入れられるように、1つまたは複数のアクチュエータ283を制御して、流体入口部分281および流体出口部分282を図13Cに示されるような閉位置へ移動させ得る。
[00111]流体マニホルド組立体20は、標本保持器10の上に位置しているが、他の実施形態では、流体マニホルド組立体20は、標本保持器10の底面側の一部として標本保持器と一体化され得ることに、留意されたい。
[00112]図13Aを再度参照すると、媒体溜め288が、各モジュール式保管ユニット200に結合され得る。実施形態では、媒体溜め288は、媒体溜めの交換および/または媒体(例えば、無菌培養基)による媒体溜めの補充を可能にするために、取外し可能とされ得る。いくつかの実施形態では、媒体溜め288は、瓶(例えば、GL45 250〜500mL瓶)、袋、ブラダ、ジャー、シリンジ、ピペット、または同種のものとされ得る。媒体溜め288が瓶を含む実施形態では、瓶は、灌流作動プラットフォーム280の流体入口部分281に流体的に配管され得る隔壁針と相互作用する、滅菌隔壁キャップを備え得る。いくつかの実施形態では、標本保持器10内の標本への導入前に媒体を暖めるために、媒体加温器285が設けられ得る。いくつかの実施形態では、媒体溜めを灌流作動プラットフォーム280の流体入口部分281に流体的に結合する管類(図示せず)が、定温放置ライナ250の加熱が媒体を標本への導入の前に予熱するように、定温放置ライナ250内でまたは定温放置ライナ250に近接して巡らされ得る。流体は、媒体ポンプ/弁アレイ286を介して媒体溜め288から標本保持器10へ進められてよく、媒体ポンプ/弁アレイ286は、制御ユニットが媒体ポンプ/弁アレイ286の種々のポンプおよび/または弁を独立操作し得るように、制御ユニット102に動作的に結合される。さらに、流量および/または圧力計ならびにセンサが、流体マニホルド組立体20および標本への進入に先立って流体パラメータを監視するために、流体ライン(例えば、図示されていない管類)に沿って実装され得る。ポンプ/弁アレイ286は、定温放置ライナ250の外側に設置されているものとして示されているが、いくつかの実施形態では、ポンプ/弁アレイは、定温放置ライナ250内に位置決めされ得ることに、留意されたい。
[00113]いくつかの実施形態では、媒体溜め288は、媒体が標本へ移送されるまで媒体を溜め内でより低い温度で保存するために、試薬冷却装置を備え得る。これは、媒体が室温または高温で貯蔵される場合よりも長い貯蔵寿命を有することを可能にし得る。
[00114]いくつかの実施形態では、様々な培養基、添加剤、血清、粒子、などを混合するための別体の混合ステーションが設けられてよく、この混合ステーションは、モジュール式保管ユニット202に(例えば、保管庫組立体100の一部として)流体的に結合される。ユーザは、例えば特定の標本の所望の成長要求に基づいて固有の培養基混合物を作るために、ユーザインターフェースデバイス104を使用して、利用可能な成分をプログラム的に混ぜ合わせることができる。
[00115]モジュール式保管ユニット202が灌流用途のために組み立てられる実施形態では、モジュール式保管ユニット202はより少ない数の引出しを有し得ることに、留意されたい。各引出しは、灌流作動プラットフォーム280を備え得る。例えば、第1の引出しおよび第2の引出しを有するユニットでは、第1の灌流作動プラットフォームが、第1の引出し内の第1の標本保持器を流体媒体溜めに流体的に結合するために設けられ、第2の灌流作動プラットフォームが、第2の引出し内の第2の標本保持器を流体媒体溜めに流体的に結合するために設けられる。より少ない数の引出しは、モジュール式保管ユニット202内に位置決めされるべき灌流作動プラットフォームのためのさらなる空間を提供することができる。より大型のモジュール式保管ユニット200が、より大きい数の引出しおよび灌流作動プラットフォーム組立体を含むように構成され得ることに、留意されたい。いくつかの実施形態では、本明細書において説明されるようなモジュール式保管ユニットが、制御ユニットにより開位置と閉位置との間で移動するように独立に制御される少なくとも2つの引出しを含む。
[00116]本明細書において説明されるようなモジュール式保管ユニット200は、アレイとして保管庫組立体100内に組み立てられ得ることに、留意されたい。いくつかの実施形態では、モジュール式保管ユニット200は、例えば卓上使用のために、保管庫組立体100とは独立に操作され得る。例えば、図14を参照すると、本明細書において説明された実施形態のいずれかによるモジュール式保管ユニット202が示されている。モジュール式制御ユニット500が、小さな形状要素においてモジュール式保管ユニット202の全ての機能の動作を可能にするために、電気通信ハーネス201に結合され得る。モジュール式制御ユニット500は、モジュール式保管ユニット200に電力を提供するための外部電源を含み得る。示された実施形態では、モジュール式制御ユニット500は、ユーザがモジュール式保管ユニット200の動作のための命令を入力することを可能にするために、ユーザインターフェースデバイス502(例えば、表示装置、タッチスクリーン、または同種のもの)を含む。したがって、モジュール式保管ユニット202の利用は、上記で説明された保管庫組立体100を用いる用途に限定されない。
[00117]いくつかの実施形態では、各モジュール式保管ユニット202は、固有の識別チップを有することができ、この固有の識別チップは、保管庫組立体100内にドッキングされたときに制御ユニット102に通信可能に結合されて、制御ユニットが特定の環境制御およびフィードバックのためにモジュール式保管ユニットを認識しかつ分類することを可能にする。
[00118]同一の機械的および電気的な形状要素を有するように各モジュール式保管ユニットを設計することにより、モジュール式保管ユニットは他のバージョン/構成のために交換され得ることに、留意されたい。例えば、また、これらに限定されないが、多引出し標準高さウェルプレートコンパートメント、多引出し高背ウェルプレートコンパートメント、多引出しペトリ皿コンパートメント、多引出し組織培養瓶コンパートメント、微小流体灌流コンパートメント、およびそれらの組合せである。
[00119]ここで、本明細書において説明された実施形態は、モジュール式保管ユニットのアレイのための保管庫組立体を対象とすることが、理解されるべきである。さらに、モジュール式保管ユニットのアレイは、内部に保管された1つまたは複数の標本の定温放置および/または灌流のために構成され得る。ユーザは、灌流環境または定温放置環境のどちらにおける用途に対しても、モジュール式保管ユニットの基礎組立体を調整することができる。保管庫組立体は、モジュール式保管ユニットのアレイを支持することができるフレームを含み得る。モジュール式保管ユニットのそれぞれは、ユーザにより所望に応じて配置および再配置され得る。モジュール式保管ユニットのそれぞれは、各モジュール式保管ユニットが異なる定温放置環境または灌流環境を有し得るように、モジュール式保管ユニットのそれぞれに対して定温放置環境または灌流環境の集中制御および調整を可能にする保管庫組立体の制御システムにドッキングされ得る。さらに、保管庫組立体は、ユーザがプリセットワークフローパターンを入力することができる自動ロボットワークフローを提供することができ、また、保管庫組立体は、プリセットワークフローパターンに従って複数のモジュール式保管ユニットの間で標本を配置および再配置することができる。なおもさらなる実施形態では、保管庫組立体は、印刷された生物学的試料が生物学的印刷プラットフォームと保管庫組立体との間で自動的に移送され得るように、生物学的印刷プラットフォームに組み込まれ得る。例えば、生物学的印刷プラットフォームは、生物学的試料(例えば、3D印刷された細胞構造)を標本保持器(例えば、ウェルプレート、ペトリ皿、または同種のもの)内に印刷することができ、次いで、標本保持器は、保管庫組立体へ自動的に(例えば、生物学的印刷プラットフォームのロボットアームによって)移送されてよく、次いで、保管庫組立体は、ユーザがプログラムした命令またはプリセット命令により、標本保持器を保管することができる。
[00120]「実質的に(substantially)」および「約(about)」という用語は、任意の定量比較、値、測定、または他の表現に起因し得る固有の不確定度を表わすために本明細書において利用され得ることに、留意されたい。これらの用語はまた、定量的表現が、問題となっている主題の基本機能の変化をもたらすことなしに、述べられた基準とは異なり得る程度を表わすために、本明細書において利用される。
[00121]特定の実施形態が本明細書において例示されかつ説明されたが、特許請求する主題の精神および範囲から逸脱することなしに様々な他の変更および修正がなされ得ることが、理解されるべきである。さらに、特許請求する主題の様々な態様が本明細書において説明されたが、そのような態様は、組合せにおいて利用される必要はない。したがって、添付の特許請求の範囲は、特許請求する主題の範囲に含まれる全てのそのような変更および修正をカバーすることが、意図されている。
Claims (20)
- 1つまたは複数の標本の灌流のための保管ユニットであって、
エンクロージャと、
自動引出し組立体であって、
前記エンクロージャに取り付けられるフェースプレート、および
1つまたは複数の引出し
を含む、自動引出し組立体と、
前記1つまたは複数の引出しの開閉を制御するために前記自動引出し組立体に通信可能に結合された制御ユニットと、
前記1つまたは複数の引出し内に位置決めされた1つまたは複数の標本保持器を媒体溜めに流体的に結合するように構成された、1つまたは複数の灌流作動プラットフォームと、
を備える、保管ユニット。 - 前記エンクロージャを加熱および/または断熱するように構成された定温放置ライナをさらに備え、前記定温放置ライナが、前記制御ユニットに通信可能に結合される、請求項1に記載の保管ユニット。
- 前記制御ユニットに通信可能に結合され、湿度、温度、生物学的ガス濃度、灌流パラメータ、またはそれらの組合せを制御するように構成された環境制御組立体をさらに備える、請求項1に記載の保管ユニット。
- 前記環境制御組立体が、乾性二酸化炭素を湿らせるためのバブラーシステムを備える、請求項3に記載の保管ユニット。
- 前記フェースプレートが、前記エンクロージャに磁気的に結合される、請求項1に記載の保管ユニット。
- 前記1つまたは複数の引出しが、第1の引出しおよび第2の引出しを含み、
前記1つまたは複数の灌流作動プラットフォームが、
前記第1の引出し内に位置決めされた第1の標本保持器を前記媒体溜めに流体的に結合するように構成された第1の灌流作動プラットフォームと、
前記第2の引出し内に位置決めされた第2の標本保持器を前記媒体溜めに流体的に結合するように構成された第2の灌流作動プラットフォームと、
を含む、
請求項1に記載の保管ユニット。 - 前記1つまたは複数の灌流作動プラットフォームの灌流作動プラットフォームが、
標本保持器の流体マニホルド組立体へ流体を送達するための流体入口部分と、
前記標本保持器の前記流体マニホルド組立体からの廃棄流体の回収のための流体出口部分と、
前記流体入口部分および前記流体出口部分に結合され、前記流体入口部分および前記流体出口部分を閉位置と開位置との間で移動させるように構成された、アクチュエータと、
を備える、請求項1に記載の保管ユニット。 - 1つまたは複数の標本の定温放置および/または灌流のためのモジュール式保管ユニットであって、
エンクロージャと、
自動引出し組立体であって、
前記エンクロージャに取り付けられる交換式フェースプレートであり、複数の引出しポートを画定する、交換式フェースプレート、および、
前記交換式フェースプレート内の引出しポートの数に対応する1つまたは複数の引出し
を含む、自動引出し組立体と、
前記1つまたは複数の引出しの開閉を制御するために前記自動引出し組立体に通信可能に結合された制御ユニットと、
前記制御ユニットに通信可能に結合され、湿度、温度、生物学的ガス濃度、灌流パラメータ、またはそれらの組合せを制御するように構成された、環境制御組立体と、
を備える、モジュール式保管ユニット。 - 前記環境制御組立体が、前記エンクロージャを加熱および/または断熱するように構成された定温放置ライナを備える、請求項8に記載のモジュール式保管ユニット。
- 前記定温放置ライナが、流体溜めを画定し、また、前記定温放置ライナが、前記制御ユニットに通信可能に結合された1つまたは複数の流体センサを備え、前記1つまたは複数の流体センサが、前記流体溜め内の流体レベルを表わす流体レベル信号を出力する、請求項9に記載のモジュール式保管ユニット。
- 前記環境制御組立体が、乾性二酸化炭素を湿らせるためのバブラーシステムを備える、請求項10に記載のモジュール式保管ユニット。
- 前記交換式フェースプレートが、前記エンクロージャに磁気的に結合される、請求項8に記載のモジュール式保管ユニット。
- 前記1つまたは複数の引出しが、少なくとも2つの引出しを含む、請求項8に記載のモジュール式保管ユニット。
- 前記制御ユニットに通信可能に結合され、前記モジュール式保管ユニットの動作を制御するためにユーザ入力を受け取るように構成されたユーザインターフェースデバイスをさらに備える、請求項8に記載のモジュール式保管ユニット。
- 複数の標本を保管するための保管庫組立体であって、
フレームと、
前記フレームに取外し可能に結合された、1つまたは複数の標本の灌流および/または定温放置のための複数のモジュール式保管ユニットと、
前記複数のモジュール式保管ユニットのうちの選択されたモジュール式保管ユニットから標本保持器を回収するように構成された試料移送装置と、
前記試料移送装置に通信可能に結合された制御ユニットであって、前記試料移送装置に前記複数のモジュール式保管ユニットのうちのモジュール式保管ユニットから標本を回収させ、前記標本を送達位置へ送達させるように構成された、制御ユニットと、
を備える、保管庫組立体。 - 前記フレームが、その中に前記複数のモジュール式保管ユニットおよび前記試料移送機が位置決めされるエンクロージャを画定する、請求項15に記載の保管庫組立体。
- 前記複数のモジュール式保管ユニットが、複数の行および複数の列を含むアレイに配置される、請求項15に記載の保管庫組立体。
- 前記複数のモジュール式保管ユニットのうちの前記モジュール式保管ユニットが、
エンクロージャと、
前記制御ユニットに通信可能に結合された自動引出し組立体であって、
前記エンクロージャに取り付けられるフェースプレート、および
1つまたは複数の引出し
を含む、自動引出し組立体と、
を備える、請求項15に記載の保管庫組立体。 - 前記複数のモジュール式保管ユニットのそれぞれが、前記制御ユニットに通信可能に結合され、湿度、温度、生物学的ガス濃度、灌流、またはそれらの組合せを制御するように構成された環境制御組立体を備える、請求項15に記載の保管庫組立体。
- 前記試料移送装置が、
前記標本保持器を把持および解放するように構成された把持デバイスと、
前記標本保持器を回収するための閉位置と前記標本保持器を解放するための解放位置との間で前記把持デバイスを移動させるように配置された2次元ガントリと、
前記把持デバイスにより前記標本保持器が載せられたときに前記標本保持器を前記フレームの外側の位置へ移動させるように構成された運搬機と、
を備える、請求項15に記載の保管庫組立体。
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