JP2022119988A - 生体試料の染色システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[0001] 本開示は、2016年10月19日に出願された米国仮特許出願第62/410,317号の利益を主張する。この特許出願をここで引用したことにより、その内容は本願にも含まれるものとする。
[0002] 本発明は、生体試料の自動染色システムおよび方法に関し、更に特定すれば、貴重な試料および試薬の双方を節約するのに役立つように、細胞および組織試料を正確に処理するシステムおよび方法に関する。
よっては、第2の潜在的に相溶性のない試薬を試料に注出する前に第1試薬を完全に除去したことに確証を得るために、特定の染色プロトコルの間、スライドを複数回洗浄しなけ
ればならないこともある。パドル技術は、広範囲に及ぶ先進のIHCおよびISH染色プロトコルを自動化することを可能にした。しかしながら、典型的な組織試料をパドルで覆うのに十分な試薬の量は、大量であり、試薬の量の一部は、試料と反応しないまま残るので、無駄になる。更に、すすぎ剤の量も考慮に入れると、所与の染色プロトコルの間にパドル・ステイナによって生み出される可能性がある廃棄物の量は非常に多くなる可能性があり、その処理(disposal)が実験室要員の負担となって残る。
例えば、Pepper et.al(Journal of Histology、34:
3、pp123~131、2011)は、組織学的染色のためのサーマル・インクジェット印刷の使用を開示する。微小流体アプリケータの他の例が、Lovchik et al.(15th Int.Conf.on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences(化学および生活科学のための微細加工システムに関する第15回国際会議)、Oct.2~6、201、pp368~370。ここで引用したことによりその内容は本願にも含まれるものとする)、deparaffinization(脱パラフィン化)によって開示されている。
薬組成物が設けられる。また、液滴オンデマンド・プリント・ヘッド(例えば、インクジェット・プリント・ヘッドまたは他の液滴分与手段)を組織試料の一部に近接して位置付け、所定量の染色試薬をプリント・ヘッドから組織試料のその一部に所定の速度で分与することによって、組織試料を染色する方法も開示されており、この方法は、プロセスを監視しながら、多数回行うことができる。例えば、試料上における染色強度を測定することにより、測定された染色強度が所定の閾値に達しない場合、試薬の分与を繰り返すことができる。分与は、上に位置する流体層(overlying fluid layer)を用いて、または用いずに行うことができる。
バルク流体アプリケータと、流体アスピレータと、試料基板ホルダと、少なくとも1つの相対運動システムと、制御システムとを含む。他の実施形態では、このシステムは、更に、試料撮像システムを含む。特定の実施形態では、バルク流体アプリケータおよび流体アスピレータがこのシステムの1つのユニットに組み合わせられる。更に特定的な実施形態では、微小流体試薬アプリケータ、バルク流体アプリケータ、および流体アスピレータが、このシステムの1つのユニットに組み合わせられる。他の更に一層特定的な実施形態では、第1バルク流体アプリケータを微小流体試薬アプリケータとすることができ、ある実施形態では、第2バルク流体アプリケータがこのシステムに含まれる。このような第2バルク流体アプリケータは、更に、流体アプリケータと共にこのシステムの1つのユニットに組み込むことができる。更に一層特定的な実施形態では、バルク流体アプリケータおよびバルク流体アスピレータが1つのユニットに組み込まれる場合、バルク流体アプリケータのアパーチャ、およびバルク流体アスピレータのアパーチャが、少なくとも0.1mmの距離だけ、例えば、少なくとも1.0mmの距離というような、少なくとも0.5mmの距離だけ分離される。
料が位置する部位の2つ以上の別個の部分から選択された1つに脱パラフィン化流体を注出し、流体アスピレータを使用して、試料から脱パラフィン化流体を同時に除去するステップとを含む。有利なこととして、バルク流体アプリケータおよび流体アスピレータが1つのユニットに組み合わせられ、一緒に移動して脱パラフィン化流体を同時に分与および除去し、これによって、試料の選択された部分からパラフィンを素早く除去する。
のための非一時的コンピュータ読み取り可能媒体であり、メモリが、(a)基板上の試料の画像を得るための命令、(b)基板上の試料の位置を自動的に突き止めるための命令、および(c)基板上の試料の位置に流体を注出するための命令を含む。
貫通し、試料と連通する染色試薬を補充することを可能にするように構成される。いずれの特定の理論によっても拘束されることは望まないが、現在の染色技術は、組織試料内に濃度勾配を受動的に拡散する染色試薬のパドルに頼っていると考えられる。パドル-組織界面において試薬の能動的な混合を欠くと考えられるこれらの染色システムでは、組織内への染色の拡散(diffusion)は、界面における染色濃度枯渇層の積み上げによって影響を
受け、染色動力学が制限される。本開示は、(i)枯渇層の厚さに近い厚さの染色膜を作り、(ii)枯渇層において染色分子を補充することによって、受動的染色拡散の限界を克服することにより先行技術の染色技法に対して改善をもたらすことを確信する。
「備える」(comprises)、「含む」(includes)、「有する」(has)等という用語も、相互交換可能に使用され、同じ意味を有するものとする。具体的には、これらの用語の各々は、「備えている」(comprising)の一般的な米国特許法の定義と一致して定義され、したがって、「少なくとも以下のもの」を意味する開放用語であると解釈され、更に、追加の特徴、限定、態様等を除外しないように解釈されるものとする。したがって、 例えば、「構成要素a、b、およびcを有するデバイス」は、デバイスが、少なくとも構成要素a、bおよびcを含むことを意味する。同様に、「ステップa、b、およびcを含む方法」(a method involving steps a, b, and c)という語句は、この方法が少なくともステップa、b、およびcを含むことを意味する。更に、本明細書では、ステップおよびプロセスが特定の順序で概説されることもあるが、特定の順序が文脈によって明確に示されなければ、ステップおよびプロセスの順序は変化してもよいことは、当業者には認められよう。
値の±1~10%、例えば、引用される数値の±1~2%というような、引用される数値の±1~5%を指す。
、少なくとも90%を指し、例えば、この用語によって引用される目的の少なくとも99%というような、少なくとも95%を指す。
またはT細胞受容体等の、特異的体液性または細胞性免疫の産物によって特異的に結合可能である化合物、組成物、または物質を指す。抗原は、例えば、ハプテン、単純中間代謝産物、糖(例えば、オリゴ糖)、脂質、およびホルモン、ならびに複合炭水化物(例えば、多糖)、リン脂質、核酸、およびタンパク質のような、巨大分子を含む任意のタイプの分子が可能である。
試料」(sample)という用語は、とりわけ、細菌、酵母、原生動物、およびアメーバのような単細胞生物、多細胞生物(健康なまたは見かけ上健康なヒト被験体、あるいは、癌のような、診断または研究しようとする状態または疾患に罹患しているヒト患者からの試料を含む、植物または動物等)を含むがこれらに限定されない、任意の生存生物から得られるか、これらによって排出されるか、またはこれらによって分泌される、任意の固体または流体試料を指す。具体的には、試料は、分析しようとする細胞および/または組織の形態学的特性を保持する試料のように、組織化学的または細胞化学的分析に適したものであることができる。例えば、生体試料は、例えば、血液、血漿、血清、尿、胆汁、腹水、唾液、脳脊髄液、眼房水または硝子体液、あるいは任意の体性分泌物、漏出液、滲出液(例えば、膿瘍あるいは感染または炎症の任意の他の部位から得られる流体)から得られる体液、あるいは関節(例えば正常関節または疾患に罹患した関節)から得られる流体であってもよい。生体試料はまた、任意の臓器または組織(生検、または腫瘍生検のような検屍標本を含む)から得られる試料であってもよく、あるいは細胞(初代細胞または培養細胞いずれであってもよい)、または任意の細胞、組織もしくは臓器によって馴化された培地を含んでもよい。ある例では、生体試料は核抽出物である。特定の例では、試料は品質管理試料である。特定の例では、試料は試験試料である。例えば、試験試料は、被験体から得られた生体試料から調製された、細胞、組織または細胞ペレット切片である。一例では、被験体は、疾病の危険性があるかまたは罹患している被験者である。試料は、一般の当業者によって知られる任意の方法を使用して調製することができる。試料は、ルーチンのスクリーニングのため、被験体から得ることができ、あるいは遺伝子異常、感染、または新生物のような障害を有すると推測される被験体から得ることもできる。また、開示する方法を説明する実施形態は、「正常」試料と称される、遺伝子異常、疾患、障害等を持たない試料に適用することもできる。試料は、1つ以上の検出プローブによって特異的に結合することができる複数のターゲットを含むことができる。特定例では、試料は、顕微鏡スライド上に載せられ(そしておそらくはその上で焼き固められた)パラフィン埋め込み組織のブロックから切除された組織切片である。他の特定例では、試料は、細胞を顕微鏡スライド上に堆積することによって(細胞が収集されたフィルタと接触してスミア(smear)を形成することによって、または顕微鏡スライドの表面にわたるパターンに細胞をプリントすることによってというようにして)調製された、細胞学または血液学試料である。
、例えば、組織試料を湿らせておくために使用される吸湿性物質を指し、乾燥剤とは反対である。これは、多くの場合、様々な親水性基、殆どの場合、ヒドロキシル基を含む分子であるが、アミンおよびカルボキシル基、時にはエステル化されたものも、遭遇する可能性がある(水分子と水素結合を形成する親和性が必須の特質である)。保水剤は、吸収によって近くの空気中の水分を誘引し、そして保持し、水蒸気を生物/対象の表面内におよび/またはその下に引き入れると考えられる。対照的に、乾燥剤も周囲の水分を誘引するが、水蒸気を塗膜層としての表面上に凝集させることによって、吸収するのではなく吸着させる。インクジェット沈着または類似の技術の関連において、保水剤は、存続可能なノズルを維持するために重要であるのはもっともである。ある実施形態では、組織試料または生体試料を、薄膜処理中に水和させておくことが重要である。
試料における抗原の存在または分布を判定する方法を指す。抗体-抗原結合を可能にする条件下で、試料を抗体と接触させる。抗体-抗原結合は、抗体にコンジュゲートされた検出可能な標識によって(直接検出)、または一次抗体に特異的に結合する二次抗体にコンジュゲートされた検出可能な標識によって(間接的検出)、検出可能である。
は、 組織試料において、コントラストを増進する色素または類似の分子である。ある実
施形態では、一次染色剤は、細胞内または細胞上の生物学的構造を、抗体のような特定の結合剤の使用を伴わずに直接「標識する」ものである。一次染色剤のいくつかの例には、ヘマトキシリンおよびエオジンが含まれる。一次染色剤の他の例には、アクリジンオレンジ、ビスマルクブラウン、カーミン、クーマシーブルー、クレシルバイオレット、クリスタルバイオレット、DAPI(「2-(4-アミジノフェニル)-1H-インドール-6-カルボキサミジン」)、エチジウムブロミド、酸性フクシン、ヘキスト染色剤(ビス-ベンズイミダゾール誘導体であるヘキスト33342およびヘキスト33258)、ヨウ素、マラカイトグリーン、メチルグリーン、メチレンブルー、ニュートラルレッド、ナイルブルー、ナイルレッド、四酸化オスミウム、ローダミン、およびサフラニンが含まれる。一次染色剤の他の例には、細菌を染色するために使用される染色剤(グラム陽性またはグラム陰性染色剤)、内性胞子を同定するために使用される染色剤(内性胞子染色剤)、結核菌(Mycobacterium tuberculosis)の種の同定を補助するために使用される染色剤(チール・ネールゼン染色剤)、パパニコロー染色キット(ヘマトキシリン、オレンジG、エオジンY、ライトグリーンSFイエローイッシュ、および時によってビスマルクブラウンYの組み合わせを使用する)、過ヨウ素酸シッフ染色剤(「PAS染色剤」)、銀染色剤等が含まれる。さらに他の限定されない一次染色剤には、(i)マイコバクテリウム属(Mycobacterium)および他の抗酸生物または構成要素を選択的に示すための組織学的染色剤(例えば、Ventana Medical Systems Inc.(以後、Ventana、アメリカ合衆国アリゾナ州ツーソン)A)より入手可能な、AFB III染色キット)、(ii)酸性ムチンを中性多糖と区別するための組織学的染色(例えば、同様にVentanaより入手可能なPAS用のアルシアンブルー)、(iii)弱酸性ムコ多糖を示すための組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能なアルシアンブルー染色キット)、(iv)ヘリコバクター・ピロリ(Helicobacter pylori)に関する組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能なアルシアンイエロー染色キット)、(v)アミロイドを選択的に示すための組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能な、コンゴ・レッド染色キット)、(vi)中性多糖から酸性ムチンを区別するための組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能な、ジアスターゼキット)、(vii)組織切片における弾性線維を示すための組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能な、弾性染色キット)、(viii)骨髄および他の造血組織(リンパ節)中の白血球を区別するための組織学的染色(例えば、同様にVentanaより入手可能なギムザ染色キット)、(ix)限定されるわけではないが、アスペルギルス属(Aspergillus)およびブラストミセス属(Blastomyces1)等の病原性真菌、ならびにニューモシスチス・カリニ(Pneumosystis carinii)等の他の日和見感染生物を区別可能な染色剤を含む、真菌および他の日和見感染生物の細胞壁中の多糖を示すための組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能なGMS II染色キット)、(x)グラム陰性およびグラム陽性細菌を示すための組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能なグラム染色キット)、(xi)結合組織、筋肉およびコラーゲン線維を研究するために使用する組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能なトリクローム用グリーン)、(xii)骨髄、ヘモクロマトーシス組織、およびヘモジデリン沈着症における鉄色素を検出するための組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能な鉄染色キット)、(xiii)毛細血管基底膜を示すための組織学的染色剤(例えば、どちらも同様にVentanaより入手可能なJones H&E染色キットまたはJonesライトグリーン染色キット)、(xiv)真菌検出用の組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能なPAS用ライトグリーン)、(xv)酸性ムコ多糖(ムチン)を検出するための組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能なムチアルミン(Muciarmine)染色キット)、(xvi)陽性細網線維、基底膜、真菌、および中性ムコ多糖の同定を補助可能な染色剤、または未分化PAS陰性扁平上皮癌から、PAS陽性分泌性腺癌を区別する際に補助可能な染色剤を含む、グリコーゲンの存在を示すために使用される組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能なPAS染色キット)、(xvii)細網線維を示すための組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能な細網II染色キット)、(xviii)特定の好銀性微生物を研究するために使用される組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能なSteiner II染色キット)、(xix)ある種の胃潰瘍(H.ピロリ(H. pylori))、ライム病、レジオネラ病、ネコひっかき熱等の疾患の原因生物の同定を補助するための組織学的銀染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能なSteiner染色キット)、(xx)結合組織、筋肉およびコラーゲン線維を研究するための組織学的染色剤(例えば、同様にVentanaより入手可能なトリクロームIIブルー染色キット)、(xxi)結合組織、筋肉およびコラーゲン線維を研究するための組織学的染色剤(例えば、各々、同様にVentanaより入手可能なトリクローム染色キット、トリクロームIIIブルー染色キット、またはトリクロームIIIグリーン染色キット)が含まれる。また、当業者には、本開示のキット、方法、および組成物(例えば一次染色組成物、試薬組成物)と組み合わせて使用可能な他の一次染色剤、またはそれに関しては色素が存在することが認められよう。
(例えばヘマトキシリンおよびエオジン)、免疫組織化学的、または特殊染色の関連で使用される、組織切片または細胞学試料上に沈着される任意の流体を指すこともある。これには、ワックスを除去する(すなわち脱パラフィン化)ための油、有機物、および架橋試薬、洗浄剤(washes)、すすぎ剤(rinses)、希釈剤、または反応条件を設定するために使用される緩衝剤、適切な濃度にする、反応を停止する、または過剰な反応物質を洗い流すための希釈試薬、形態学的染色および特殊染色に使用される小分子色素、IHCまたはICC染色に使用される抗体、抗体コンジュゲート、酵素、マルチマー、増幅剤、発色原基質、蛍光検出化学物質、化学発光基質、および酵素反応補因子が含まれるが、これらに限定されるのではない。
微小流体試薬アプリケータと、少なくとも1つのバルク流体アプリケータと、少なくとも1つの流体アスピレータと、少なくとも1つの試料基板ホルダとを含む。ある実施形態では、自動化生体試料染色システムは、更に、試料基板ホルダ(1つまたは複数)、微小流体試薬アプリケータ(1つまたは複数)、バルク流体アプリケータ(1つまたは複数)、および流体アスピレータ(1つまたは複数)の内1つ以上を一緒にまたは別個に、任意の組み合わせで移動させるための少なくとも1つの相対運動システムを含む。ある実施形態では、自動化生体試料染色システムは、更に、試料基板ホルダ内に保持された基板上に載せられた試料に対して少なくとも1つの染色プロトコルを実行するようにプログラミングされた制御システムを含む。ある実施形態では、このシステムは2つ以上の微小流体試薬アプリケータを含む。
into)ことができる。
1つ以上の試薬管理ユニット、例えば、1つ以上の試薬管理ユニット、2つ以上の試薬管理ユニット、3つ以上の試薬管理ユニット、または4つ以上の試薬管理ユニットを備えてもよい。
iaturized Systems for Chemistry and Life Science、Oct.2~6、201、pp368~370)に開示されているような、少なくとも1つの微細加工チップ・アプリケータ(micro-fabricated chip applicator)を備える。この文献をここで引用したことにより、その内容は本願にも含まれるものとする。他の特定の実施形態では、少なくとも1つの微小流体試薬アプリケータは、液滴オンデマンド・アクチュエータを備え、この液滴オンデマンド・アクチュエータは、例えば、圧電アクチュエータまたは熱アクチュエータとすることができる。更に特定的な実施形態では、開示するシステムは、微細加工チップ・アプリケータ、圧電アプリケータ、および熱アプリケータの内2つ以上の任意の組み合わせを含むことができる。例えば、圧電アクチュエータは、純粋な力(sheer force)による劣化を受け易い試薬または熱的に不安定な試薬を含有する流体を分与するために選択されるとよく、一方、微細加工チップ・アプリケータまたは熱アクチュエータは、純粋な力(sheer force)による劣化を受け易くない試薬または熱的に不安定でない試薬を含有する流体を分与するために、それぞれ、選択されるとよい。特定の試薬の劣化は、パドル上におけるその特定の試薬の染色性能との比較によって、または先の背景において説明したような薄膜染色システムによって判定することができる。
、このような貴重な試薬は、交換可能なリザーバ内に保持することができ、この交換可能なリザーバを、冷却試薬貯蔵システムに出入りするように移動させ、液滴オンデマンド・アクチュエータのような微小流体試薬アプリケータに結合する。一方、洗浄溶液を含むバルク流体、脱パラフィン化流体等のような、さほど貴重でない試薬は、容易に再充填することができる遠隔試薬リザーバに保持し、微小流体試薬アプリケータまたはバルク流体アプリケータと流体接続することができる(配管を通じて、そして恐らくは中間リザーバを介してというようにして)。同様に、複数の染色プロトコルにおいて使用される試薬(例えば、二次抗体、三次抗体、酵素に結合された抗体、酵素基質等のような検出試薬)は、1つ以上の試料基板ホルダに近接するリザーバ内に保持することができる。これらのリザーバは、検出化学反応(detection chemistries)を実行するために使用され、直接または配管(そしておそらくは中間リザーバ)を通じて1つ以上の微小流体試薬アプリケータに流体接続される。特定の実施形態では、特定の検出化学反応(一次抗体結合のジアミノベンジジン検出(di-aminobenzidine detection)等)のために使用される全ての異なる試薬は、1つの微小流体試薬アプリケータに流体接続されたリザーバ内に保持され(直接、または配管を通じて、あるいは配管および中間リザーバを介して)、順次または同時に、任意の組み合わせで1つの微小流体試薬アプリケータを通って試料上に導かれる。更に特定的な実施形態では、1つの微小流体試薬ディスペンサの少なくとも2つの隣接する微小流体ディスペンサ・ポートが、微小流体試薬ディスペンサの少なくとも2つの別個の試薬リザーバに流体接続される。既に説明したように、例えば、圧電インク・ジェット・プリンタ・ヘッドまたは熱インク・ジェット・プリンタ・ヘッドの微小流体ディスペンサ・ポートのマトリクスでは、このマトリクスの交互の行または交互の列が、微小流体試薬ディスペンサの少なくとも2つの別個の試薬リザーバに流体接続する。他の代替実施形態では、圧電インク・ジェット・プリンタ・ヘッドまたは熱インク・ジェット・プリンタ・ヘッドの微小流体ディスペンサ・ポートのマトリクスの1つ以上の行または列内にある交互の微小流体ディスペンサ・ポートが、微小流体ディスペンサの少なくとも2つの別個の試薬リザーバに流体接続する。ある実施形態では、圧電インク・ジェット・プリンタ・ヘッドまたは熱インク・ジェット・プリンタ・ヘッドの微小流体ディスペンサ・ポートのマトリクスの少なくとも2つ以上の異なるサブセクションが、少なくとも2つ以上の別個の試薬リザーバに流体接続する。更に他の実施形態では、特に、試薬が互いに適合性がある場合(一次、二次、および検出システム抗体ならびに試薬のような場合)、所与の染色プロトコルにしたがってどの試薬を微小流体ディスペンサ・ポートのマトリクスに連続的に送達するか、バルブによって制御することができる。
ェルに閉じ込めるという利点を得ることができると確信する。例えば、第2流体は、パラフィン内のウェルに入る、水、緩衝液、抗体溶液、染料溶液、核酸溶液、溶剤、界面活性剤、および保水剤の内1つ以上とすることができる。
のために、機器またはホスト・コンピュータ上に格納してもよい。分与量メタデータは、スライド染色プロセス履歴全体について追跡することができる。加えて、ディスペンサの識別子毎に連続性能追跡を、その寿命の間照合することもできる。所与の「劣る分与」(poor dispense)に対して、「故障した」ディスペンサおよび影響を受けた検体に、例えば、ソフトウェアによってフラグを立て、様々な電子的方法(即ち、LEDインディケータ、作動報告(run report)等)によって組織学者に報告し、患者の安全性を高めることができる。分与量メタデータは、研究および開発の目的のために、外部データ・バンクに収集してもよい。このデータは、新たな染色キット、または個々の染色製品を認可(qualify)するためおよびふるい分けるために使用することができる。加えて、新たに開発される試薬は、経時的に成果が異なるおそれがあり、更に試薬の検体スライドへの分与送達に影響を及ぼすおそれがあるので(即ち、試薬およびディスペンサとの材料適合性)、この新たに開発される試薬において、分与検証追跡を使用することもできる。
定されるのではない。一般に、好ましい属性には、室温(例えば、摂氏20~30度)において液体状態であること、表面張力が低いこと、および蒸気圧が低いことが含まれる。ある実施形態では、非混和性バリア層が、試料表面へのこのバリアを通じた水性液体の再供給を可能にすると考えられる。 低い表面張力によって、バリアを比較的薄い膜(約1
00μm以下の高さ)として試料上にコーティングすることが可能になる。更に、低い蒸気圧によって、バリア層が試料から緩慢に蒸発することを確保すると考えられる。 これ
によって、非混和性流体の下で試料に連通する層内に試薬が送り込まれると考えられる。この実施形態では、液滴の動力学エネルギー(液滴の質量および液滴が膜に衝突する際の衝撃速度の積)は、保護層の表面張力/エネルギーより大きくなければならず(それに加えて、置換された流体に相当する十分な追加エネルギーを供給しなけれならない)、例えば、約9.52x10-10Jより大きくなければならない。ある実施形態では、動力学エネルギーは、約6.23x10-10Jである。更に、衝撃に際して液滴破壊が起こらないことを確保するため、液滴のウェーバー数は、約18未満でなければならない。ある実施形態では、一旦表面が破壊されたら、液滴が保護層を通じて試料に直接接触し続けることを確保するために、液滴は保護膜より高い密度を有さなければならない。
00に到達するまで、制御システムのメモリ(図示せず)に格納することができる。例えば、顕微鏡スライド上に配置された特定の試料を、基板移送/基板移動システム106(例えば、コンベア・ベルトまたは磁気移送システムのような、1-Dまたは2-D移送システムとすることができる)によって、システム100に向けて誘導することができる。試料がシステム100に到達すると(手動または自動のどちらかで)、基板識別システム108が、顕微鏡スライドに付随する識別子(一意の試料識別子等)(例えば、バーコード・ラベル、数値識別子、またはRFIDタグ)に基づいて、試料を識別し、制御システム102が、この特定の試料を、処理ステップ(制御システム102のメモリに格納するか、または指令と共にネットワーク104を通じて制御システムに送ることができる)を指定する指令と関連付ける。画像取得システム110は、基板識別システム108の一部として機能することもでき、試料(パラフィン埋め込み組織試料等)を撮像し、試料のマップを生成する。このマップは、特定のプロトコルにしたがって試料を処理するために使用することができる。画像は、例えば、GUI114上に表示することができ、ユーザは制御システム102と対話処理して(タッチ・スクリーンを介してというようにして)移動および/または処理ステップを制御することができる。また、GUI114は、例えば、システム100によって処理される試料の進展を監視し、警告を表示し、品質管理チェックを実行するために使用することもできる。
mプロセッサ、Sun Microsystemsが製造するSPARCプロセッサ、A
MD Corporationが製造するAthlon、Sempron、Phenom
、またはOpteronプロセッサのような、市販のプロセッサを含むことができ、あるいは現在入手可能なまたは今後入手可能になる他のプロセッサの内の1つであってもよい。プロセッサの実施形態の中には、マルチコア・プロセッサと呼ばれるものを含んでもよく、および/または単一もしくはマルチコア構成の並列処理技術を採用することを可能にするものが含まれてもよい。例えば、マルチコア・アーキテクチャは、通例、2つ以上のプロセッサ「実行コア」を備える。本例では、各実行コアは、複数のスレッドの並行実行を可能にする独立したプロセッサとして実行することができる。加えて、プロセッサは、32または64ビット・アーキテクチャと一般に呼ばれるもの、あるいは現在知られているまたは今後開発されるかもしれない他のアーキテクチャ構成で構成されてもよいことは、関連技術の当業者には認められよう。
dows型オペレーティング・システム、Apple Computer Corp.からのMac OSXオペレーティング・システム、多くの販売業者から入手可能なUnix
またはLinux(登録商標)型オペレーティング・システム、あるいはオープン・ソースと呼ばれるもの、他のまたは今後のオペレーティング・システム、もしくはこれらの何らかの組み合わせであってもよい。オペレーティング・システムは、周知の方法でファームウェアおよびハードウェアとインターフェースし、種々のプログラミング言語で書くことができる種々のコンピュータ・プログラムの機能を調整および実行するときに、プロセッサを補助する。オペレーティング・システムは、通例、プロセッサと協働して、コンピュータの他のコンポーネントの機能を調整および実行する。また、オペレーティング・システムは、スケジューリング、入力/出力制御、ファイルおよびデータ管理、メモリ管理、および通信制御、ならびに関連サービスにも、全て既知の技術にしたがって、対応する(provide)。
ム106によってベーキング/乾燥炉112に向けて導く。他の実施形態では、システム100の外部で試料のベーキング/乾燥を行い、システム100のユーザによって直接試料基板ホルダ上に装填される。あるいは、後続の図に関して更に詳しく説明するが、試料を試料基板ホルダ上に載せることができ、特定の染色プロトコルを実行するために必要とされる全てのシステムが、例えば、バルク流体アプリケータ・システム116または微小流体アプリケータ・システム118と関連付けられたアクチュエータを使用して、試料に向けて移動させられる。流体アプリケータ・システム116または微小流体アプリケータ・システム118において使用される試薬は、ある実施形態では、試薬移送システム122を使用して試薬貯蔵ユニット120から移動させることができ、流体アプリケータ・システム116または微小流体アプリケータ・システム118に流体接続することができる。
気体噴射または振動のようなかきまぜ(agitation)を使用する攪拌(stirring)/混合を行
ってまたは行わずに、試料基板ホルダの一部であるヒータ・ベース(heater base)によっ
て試料を加熱する。低揮発性有機溶剤の上位層の代用として、抗原賦活化溶液上に対向可能な表面(opposable surface)を配置することができ、この対向可能な表面は、蒸発を減
少させるのに役立つことができ、ある実施形態では、試料を覆う流体を混合するために移動させることができる。
でき、または微小流体アプリケータ・システム118の微小流体試薬アプリケータ(図1には示されていない)が使用していない間に乾燥して目詰まりを起こさないことを確保するために、微小流体アプリケータ・システム118を使用しないときに単にこれを移動させることができる場所とすることができる。
プリケータ・モジュール500の他の実施形態を示す。この実施形態では、このモジュールは、本体510、バルク分与ニードル502、流体吸引ニードル504、バルク流体入口508、および試料から廃棄物流体を遠ざける(図1の廃棄物管理システム130へというように)吸引のための真空ポート506を含む。図5Aの実施形態は、例えば、パラフィン埋め込み組織試料のパラフィン内に正方形ウェルまたは矩形ウェルを形成するためというように、スライド全体または試料の一部を処置する(ニードル間の分離に左右される)ように構成される。
を示す。バルク流体アプリケータ・モジュール520は、本体522、バルク分与ニードル524、流体吸引ニードル526、バルク流体入口528、および試料から廃棄物流体
を遠ざける(図1の廃棄物管理システム130へというように)吸引のための真空ポート530を含む。図5Bの実施形態は、図示するように、アクチュエータによって移動されることに加えて、x、y、およびz座標方向の内任意の1つまたは任意の組み合わせの方向に回転させることができる。また、この実施形態のバルク流体アプリケータ・モジュールは、例えば、図5Aのバルク流体アプリケータ・モジュール500のように、 パラフ
ィン埋め込み組織試料のパラフィン内に正方形ウェルまたは矩形ウェルを形成するためというように、スライド全体または試料の一部を処置する(ニードル間の分離に左右される)ように構成される。しかしながら、モジュール全体を回転させることもできるので、例えば、試料の一部を円パターンで処置することが可能である。例えば、バルク流体アプリケータ・モジュール520は、パラフィン埋め込み組織試料のパラフィン内に円形ウェルまたは同様の形状をしたウェルを形成するために使用することがでかきる。
す。この実施形態では、試薬リザーバ602a、602b、602c、および602dが、対応する液滴オンデマンド微小流体アクチュエータ604a、604b、604c、および604dと一体化されている。微小流体試薬アプリケータ600は、使い捨てでも再充填可能でも可能であり、4つの個々のアプリケータの集合体として示すが、1つまたはより多く(many more)(染色プロトコルのステップの各々に対応するというように。この数は5以上、10以上、または20以上であっても可能である)を1つのユニットに組み合わせて、例えば、図2の基板移送/基板移動システム204と共に使用することができる。あるいは、個々のアプリケータの集合体を、複数の試料を同時に処置するために使用することができ、例えば、5つ以上、10個以上、または20個以上であっても、このような基板載置試料を保持するトレイ内に保持された基板載置試料の集合体の内一部または全部を同時に処置するために使用することができる。この実施形態による微小流体試薬アプリケータは、全体的に手動のプロセスにおいて自動化染色システムに追加すること、および自動化染色システムから除去することができ、あるいは染色システムを覆うエンクロージャにおいてアクセス・ポートを通じて装填および搬出するための試薬移送システムと組み合わせて使用することができる。
示す。この実施形態では、交換可能な試薬リザーバ612a、612b、612c、および612dが、対応する液滴オンデマンド微小流体アクチュエータ614a、614b、614c、および614dと流体結合されている。微小流体試薬アプリケータ・リザーバ612a、612b、612c、および612dは、 使い捨てでも再充填可能でも可能
であり、図6Bでは4つの個々のアプリケータの集合体として示すが、1つ以上(染色プロトコルのステップの各々に対応するというように。この数は5以上、10以上、または20以上であっても可能である)を1つのユニットに組み合わせて、例えば、図2に示すように、基板移送/基板移動システム204と共に使用することができる。あるいは、個々のアプリケータの集合体を、複数の試料を同時に処置するために使用することができ、例えば、5つ以上、10個以上、または20個以上であっても、このような基板載置試料を保持するトレイ内に保持された基板載置試料の集合体の内一部または全部を同時に処置するために使用することができる。交換可能な試薬リザーバ612a、612b、612c、および612dは、全体的に手動のプロセスにおいて自動化染色システムに追加すること、および自動化染色システムから除去することができ、あるいは染色システムを覆うエンクロージャにおいてアクセス・ポートを通じて装填および搬出するための試薬移送システムと組み合わせて使用することができる。
態を示す。この実施形態では、遠隔試薬リザーバ632a、632b、632c、および632dが、流体管線636a、636b、636c、および636dを通じて、対応する液滴オンデマンド微小流体アクチュエータ634a、634b、634c、および634dに流体結合されている。また、この実施形態には、中間リザーバ638a、638b、638c、および638dも含まれる。微小流体試薬アプリケータ・リザーバ632a、632b、632c、および632dは、 使い捨てでも再充填可能でも可能であり、図6Dでは4つの個々のアプリケータの集合体として示すが、1つ以上(染色プロトコルのステップの各々に対応するというように。この数は5以上、10以上、または20以上であっても可能である)を1つのユニットに組み合わせて、例えば、図2の基板移送/基板移動システム204と共に使用することができる。あるいは、個々のアプリケータの集合体を、複数の試料を同時に処置するために使用することができ、例えば、5つ以上、10個以上、または20個以上であっても、このような基板載置試料を保持するトレイ内に保持された基板載置試料の集合体の内一部または全部を同時に処置するために使用することができる。流体管線636a、636b、636c、および636dは、管線間および1本の管線内の双方で、剛性、可撓性、または剛性および可撓性双方の組み合わせであることも可能である。また、図6Cの実施形態は、管線が可撓性である場合、図3に示したように、試料のアレイの全部または一部を同時に処理するにも適している。また、このような構成は、機器の外部の場所からリザーバを再充填する機会も与えるので、したがって、バルク流体の分与にも特に適していると言うことができる。更に、中間リザーバ638a、638b、638c、および638dのために、自動化染色システム内における試料の処理を中断することなく、遠隔試薬リザーバ632a、632b、632c、および632dを容易に稼働中に交換することができる。
み合わせも、本開示による1つの自動化生体試料染色システムに採用することができる。
明したような)が一旦微小流体アクチュエータ702から切断されたときに、試薬貯蔵ユニット720におよびから移動させるために使用することができる試薬移送システム700を模式的に示す。試薬貯蔵ユニット720は、使用されていない間試薬の寿命を延ばすために冷却することができる。また、一体化リザーバ706を含む微小流体試薬アプリケータ(図6Aに示し図6Aを参照して説明したような)をどのようにして試薬移送システム700によって試薬貯蔵ユニット720におよび試薬貯蔵ユニット720から往復運動させることができるかについても例示する。更に、図7は、どのようにして、遠隔試薬リザーバ708を貯蔵状態に保持し、必要に応じて、管線712および随意の中間リザーバ(図6Cおよび図6Dに示し、図6Cおよび図6Dを参照して説明したような)を通って微小流体試薬アプリケータ710に供給するために使用できるかについても例示する。
dに流体接続された1つの液滴オンデマンド・アクチュエータ・ヘッド802を含む微小流体試薬アプリケータ・システム800を示す。また、図8には、試料基板ホルダ806の実施形態も示され、この試料基板ホルダ806において、試料810を支持する基板808がベース812上に載せられる。このベースは、ヒータ・ベースまたはペルチエ加熱/冷却ベースとすることができる。適合性がある場合、試料810に対して染色プロトコルを実行するために、複数の試薬リザーバ804a、804b、804c、および804dに収容されている試薬を、順次注出することができる。このような単純な構成は、手術室において凍結組織試料を染色するシステムのような、ポイント・オブ・ケア・システム(point-of-care system)に適している。このようなポイント・オブ・ケア・システムは、例えば、外科医によって、彼/彼女が患者から腫瘍を、その切除縁(margins)を超えて、除去するのに成功したか否か判定するために使用することができる。試薬リザーバ804a、804b、804c、および804dは、液滴オンデマンド・アクチュエータ・ヘッド802と一体化することができ、液滴オンデマンド・アクチュエータ・ヘッド802と交換可能にすることができ、または離れて位置し管線を通じて流体接続することもできる。
微小流体液滴オンデマンド・アクチュエータ、バルク流体アプリケータ・スリット、および流体アスピレータ・スリットを含む。 図9Bにも示すように、試薬リザーバ902が
、微小流体試薬アプリケータ・ヘッド906に流体結合されている。図9Aの正面図および図9Bの側面図に示すように、二重スリット複合(dual slit combination)バルク流体
アプリケータおよび流体アスピレータ904が、微小流体試薬アプリケータ・ヘッド906に機械的に結合されている。図9Aの正面図に示すように、この統合システムは、バルク流体入口908および流体吸引ポート910を含み、流体吸引ポート910は、図9Bの側面図にも示されている。図9Cは、この統合システムの底面図であり、バルク流体アプリケータ・スリット912および流体アスピレータ・スリット914を含む二重スリット複合バルク流体アプリケータおよび流体アスピレータ904を示す。また、図9Cには、微小流体試薬アプリケータ・ヘッド906の微小流体液滴オンデマンド・アレイ916も示されている。
小流体液滴オンデマンド・アクチュエータ、バルク流体アプリケータ・ニードル、および流体アスピレータ・ニードルを含む。図10Bにも示すように、試薬リザーバ1002が、微小流体試薬アプリケータ・ヘッド1006に流体結合されている。図10Aの正面図および図10Bの側面図に示すように、二重ニードル複合バルク流体アプリケータおよび流体アスピレータ1004が、微小流体試薬アプリケータ・ヘッド1006に機械的に結合されている。図10Aの正面図に示すように、この統合システムは、バルク流体入口1008および流体吸引ポート1010を含み、流体吸引ポート1010は図10Bの側面図にも示されている。図10Aの正面図に示すように、この統合システムは、バルク流体アプリケータ・ニードル1012および流体吸引ニードル1014を含み、流体吸引ニードル1010は図10Bの側面図にも示されている。図10Cは、この統合システムの底面図を示し、バルク流体アプリケータ・ニードル1012および流体アスピレータ・ニードル1014を含む、二重ニードル複合バルク流体アプリケータおよび流体アスピレータ1004を示す。また、図10Cには、微小流体試薬アプリケータ・ヘッド906の微小流体液滴オンデマンド・アレイ1016も示されている。
開示による他のサブシステムとの組み合わせで使用するための1つの染色サブシステム1000を示す。この実施形態では、微小流体試薬アプリケータ1102がアクチュエータ1104に機械的に結合されている。ある実施形態では、試料支持基板1110を保持する基板ホルダ1108も含まれる。基板ホルダ1108もアクチュエータ1112に機械的に結合されている。ある実施形態では、複合バルク流体アプリケータおよびエア・ナイフ・モジュール1106も含まれる。1つ以上の廃棄物収集ユニット1114(廃棄物管理システムに流体接続することができる)も示されている。装填位置において、基板ホルダ1108aは試料支持基板1110aを水平位置に保持し、次いでアクチュエータ1104が、流体を試料に注出するために、微小流体試薬アプリケータ1102を定位置に導く(bring)。試料上にどの試薬を分与するかに応じて、アクチュエータ1112は基板ホルダおよび基板を、少なくとも2つの異なる位置1108b、1110b、または1110cの内1つに移動させて、複合バルク流体アプリケータおよびエア・ナイフ(位置1106a、1106b、または1106cにおけるというような、あるいは図示しない任意の中間位置における)が、例えば、すすぎ液を注ぎ、次いでこのすすぎ液およびあらゆる試薬残渣を移動させまたは「吹き飛ばし」、試料からそれぞれの廃棄物収集ユニット1114a、1114bに除去することができるようにする。尚、ある実施形態では、バルク流体アプリケータおよびエア・ナイフが基板ホルダと一緒に移動するが、他の実施形態では、バルク流体アプリケータおよびエア・ナイフは別個のユニットであり基板ホルダには接続されない(したがって、出入りすることができる)ことは当業者には認められよう。代替実施形態では、追加の試薬を試料に対して分与/装填位置に導くことができるように、微小流体試薬アプリケータの1行全体が、アクチュエータ1104の回転軸に沿って後ろに平行移動することができる。図11では、分与位置が水平に示されているが、試料支持基板が、水平から約1度および約90度の間というような、水平以外の位置に保持される代替構成、または微小流体試薬アプリケータからの流体の注出の間逆さまに保持される代替構成も可能である。
プリケータ/エア・ナイフ・モジュールが1206として示されている。基板ホルダ1208は、試料支持基板1210を保持し、モジュール1206は、モータ1228によって動力を得るねじ駆動機構(screw drive)1224によって、試料支持基板1210の全域にわたって移動する。また、モジュール1206は、レール1226によって案内され、支柱1230によって適所に保持される。空気がモジュール1206にポート1220を通って供給され、バルク流体がポート1222を通ってモジュール1206に供給される。
、バルク流体アプリケータ/流体アスピレータ/エア・ナイフ・モジュール1306の追加機能がある。微小流体試薬アプリケータ1302には、この実施形態では、少なくとも2つの異なる試薬1346および1348が供給される。複合バルク流体アプリケータ/流体アスピレータ/エア・ナイフ・モジュールには、真空1340、圧縮空気1342、および少なくとも1つのバルク試薬1344が供給される。アクチュエータ1312は、図11の実施形態において、図13の構成(arrangement)の使用を可能にする。
、微小流体試薬ディスペンサと組み合わせて使用することができる基板ホルダ・システム1400の特定の実施形態を示す。ここでは、微小流体試薬アクチュエータ1404は、
基板ホルダ1406と嵌合し、更に封印材(seal)1412a、1412bと嵌合する。内部に示すのは、基板ホルダ1408および試料支持基板1410である。ある実施形態では、微小流体試薬アクチュエータは熱液滴オンデマンド・システム(thermal droplet-on-demand system)である。特定の実施形態では、流体リザーバ1402が抗原賦活化溶液を収容し、抗原賦活化溶液はチェンバ内において試料上に分与される。ある実施形態では、そしてベントが含まれることを前提にして、試料上に分与される内容物(contents)を加熱し、次いで追加の流体によって補充してもよい。他の実施形態では、チェンバは予め加圧されるか、または熱が加えられるに連れて、チェンバ内部において圧力が上昇することが可能である。
べきことを発見した。線形アッセイと比較すると、本明細書において開示したシステムおよび方法を利用する同時分与は、アッセイ・ステップ数の著しい削減(例えば、10ステップから5ステップ)、および付随するアッセイの総量の削減(例えば、約2.44mL/スライドから約1.26mL/スライド)を可能にしつつ、同様の結果が得られる。
を示し、これらの双方共、培養時間および体積(volume)に関して標準的な方法と遜色がなかった。図は、プリント脱パラフィン化(printed deparaffinization)を示す。即ち、有
機物および転移流体のパラフィン切片上へのプリント、これに続く溶液による一括洗浄(bulk washing)を示す。同時プリント(co-printing)または順次モードが可能であることが発見された。アッセイは、少ない体積(約100uL/in^2)および僅かな培養時間(プリントするために約2分)だけで済み、または培養時間は必要でなかった。二重ニードルおよび二重スリット(本明細書において説明したような)を使用して、1回の微小流体脱パラフィン化過程を利用することもでき、この場合も少ない体積および僅かな培養時間(プリントするために約2分)だけで済み、または培養時間は必要でない。
特定の構成について開示したが、他の構成も可能である。例えば、US8883509に記載されているシステムを、例えば、本明細書において開示した他の特徴と組み合わせて使用することができる。同様に、WO2015/086534に開示されている特定のバルク流体処理および試薬分与メカニズムも、本明細書において開示した他の特徴と組み合わせて使用することができる。
御システムまたは制御方式は、「プリント命令およびマップ生成器」を含む。これは、液滴ターゲット上に所望の画像を得るための液滴の誘導送達(directed delivery)を念頭に
置いて、ノズルの作動と連動する組み合わせ2-(または3-)軸運動を生み出すように機能する。一般に、これは二進(または単色)ビットマップ・ファイル間のマッピングであり、ファイルにおける各画素の1つの状態(即ち、論理的な真)が特定の位置における1つのノズルから分与される1つの液滴に対応する。逆に、論理的な偽状態は、プリント・ルーチンの間その位置における不作動(not firing)に対応する。この関数の出力は、運動システムに対する命令となり、更にプリント・システムに対する命令となる。
ス生成器」(Digital Firing Pulse Generator)を含む。その機能は、相対運動システム、および対応するノズルへの個々の液滴分与動作の割り当て双方のコンテキストにおいてプ
リント・マップを分解することである。
を含む。これは、プリント命令およびマップ生成器から送られる1組のコマンド(即ち、プリント命令)によってプリント・ヘッドに関するターゲットの運動を容易にする。画像の物理プリントへのマッピングにおける進展を監視するため、そして対応してそのプリント中液滴ターゲット上に沈積させる液滴をいつ送り出すか監視するために、 基準位置に
対するシステムの運動についての情報が、ステップ・カウンタを介してディジタル発射パルス生成器に中継される。
」を含む。ステップ・カウンタは、相対運動システムによる液滴の沈積を訓練するために、ターゲットおよびプリント・ヘッドの運動および相対位置をディジタル発射パルス生成器に理解させる機能を提供する。
。特定のノズル・アドレスに対して論理真が発行されたとき、液滴分与のアクトが開始される。この機能は、その信号を、液滴の射出成功のために、ノズルを準備し、分与し、再び満たすために必要とされるアナログ信号に変換する。
成された波形は、液滴の射出を誘発するために、しかるべき範囲の励起電位(即ち、電圧またはエネルギ)に増幅される。
サ」を含む。増幅された信号は対応するノズルに渡され、そのノズルから、液滴ターゲット上に、相対運動システムと歩調を合わせて液滴が発射される(fire)。
含む。流体液滴ディスペンサから液滴を受ける最終的なターゲットは、プリント・マップをこのターゲットにマッピングするために、相対運動システムによって調和して移動させられる。
動システムおよびプリント・マネージャ・ボードを調整するためのプリント・ジョブについての情報を含む。
理的な真が液滴の分与に対応し、論理的な偽が液滴分与の不実行(lack)に対応する単色(即ち、二進)ビットマップ・ファイルを含む。プリント・マップは、画素マップから実際のプリントに変換されるときに、xおよびyプリント密度を使用して、倍率調整される(CPUの章で先に説明した通り)。
・ボードを含み、以前の章におけるディジタル発射パルス生成器機能の役割を実行する。ボードは、プリント・マップを分解し、マップにおける特定の画素に対して発射するためにノズルを割り当てる。エンコーダ・ステップ・サイズについての情報が与えられると、プリント・マップにおける各画素間でどの位エンコーダ・パルスを待つべきか決定する。一般に、このボードと駆動カードとの間には1対多数の関係があり、駆動カードは、事実上、プリント・マネージャ・ボード上で実行される上位機能に対してドーター・ボードとして作用する。
で説明したように、相対運動システムを含む。
含む。プリント・マネージャ・ボードは、液滴分与動作が行われなければならないことを確認したとき(プリント・マップを分解し、エンコーダ・ステップ・パルスをフィードバックとして使用してプリント・ヘッド位置を監視することによって)、発射信号を対応するデータ・パスの下流に向けてノズル駆動カードに発行することによって、ノズルに対して(または複数のノズルに対して同時に)コマンドを発行する。
前の章において説明した波形生成器および増幅器の機能を実行する。電力管理、ファイアリング・ノズルの電気パス間のクロストークを排除すること、再度発射するためにプリント・ノズルをレディ状態(ready state)に戻すことを役割とする。一般に、プリント・ヘ
ッドと1対1でマッピングし、駆動カードは、プリント・ヘッド上のノズル毎に専用信号線を設ける。しかしながら、実際のアーキテクチャは、プリント・ヘッドに対して1対多数の関連(association)をサポートすることもできる。何故なら、各信号線はノズルにマ
ッピングされており、これらのノズルが同じプリント・ヘッド上に一緒に配置される(co-located)か否かにはとらわれないからである。
スを含む。他の実施形態では、プロッタ手法(plotter approach)およびプリント動作を記述するためのベクトル・グラフィクス(例えば、PostScript)言語が、何らかの利点を提供することができる。ベクトル・グラフィクスは、画素の代わりに、プリントのための線および円弧を記述する。これによって、解像度を損なうことなく、プリント画像の無限の倍率調整および変換が可能になる。また、これによって、プリント・システムの複雑な座標に基づく移動(coordinated movement)も可能になる。プリント動作は、画像ファイルによって静的に定めるのではなく、プログラミングによって定めることもできる(関数、ループ、変数等)。この環境では、例えば、特定の長さ、速度、発射頻度、およびプリント幅(print swath)の広さ(width)について、プリント・ベクトルを定めることが
できる。
あらゆる動作(洗浄、乾燥等)に対する全ての運動成分を記述するための共通フレームワークに言及する。複雑な2-または3-軸プリント動作に対応する。x方向に順次プリント動作を実行し、それに続いてy方向のステップを実行する必要はない。組織の画像をプリント・エリアに拡張および変換することが容易であり、1つのスライドからの画像を、同じ組織のカットによって、他のスライド上に他の染色をプリントするために再利用することが容易である。
個々の単色ビットマップが試料に適用される代わりに、この情報を更に複雑な画像データ・ファイルにエンコードする。例えば、プリント動作は64ビット・ビットマップとしてエンコードされてもよく、これによって、8つの時間経過順のプリント・パターンを8つの一意のプリント・ヘッドにマッピングすることが可能になる。複雑なアッセイ全体を非常に緻密なフォーマットでエンコードするための非常に効率的な方法と言ってもよい。これは、多数のプリントされた試薬、同時プリント動作、供給電圧に比例したプリント動作(ratiometric printing operations)、勾配プリント動作(gradient printing operations)にも対応することができる。
を定めるため、またはプリントによる試薬の時間的再注出を記述するための緻密な方式に言及する。JPEG、TIFF、JPEG-2000等のような共通の画像記憶言語を使用することによって、ビットマップ・ファイル・フォーマットとは対照的に、圧縮することができる。
たものに加えて、当業者には以上の説明から明白であろう。また、このような変更は、添付した請求項の範囲に該当することを意図している。例えば、以上の開示は顕微鏡スライド上に載せられた細胞および組織試料の処置を中心に据えたが、開示するシステムおよび方法は、その種々の実施形態において、他のタイプの基板上における他のタイプの生体試料の調製にも、等しく適用することができ、例えば、質量分光分析のための核酸または抗体あるいはターゲット生体試料の微小アレイの調製、もしくは血液学的試料の調製にも適用することができる。本願において引用した各引用文献は、本明細書において引用したことにより、本開示と矛盾しない範囲において、その内容は本願に含まれるものとする。
Claims (46)
- 自動化生体試料染色システムであって、
a.少なくとも1つの微小流体試薬アプリケータと、
b.少なくとも1つのバルク流体アプリケータと、
c.少なくとも1つの流体アスピレータと、
d.少なくとも1つの試料基板ホルダと、
e.少なくとも1つの相対運動システムと、
f.前記少なくとも1つの試料基板ホルダに保持された基板上に載せられた試料に対して少なくとも1つの染色プロトコルを実行するようにプログラミングされた制御システムと、
を備え、前記制御システムが、前記少なくとも1つの染色プロトコルの個々のステップを実行するために、前記少なくとも1つの微小流体試薬アプリケータ、前記少なくとも1つのバルク流体アプリケータ、前記少なくと1つの流体アスピレータ、前記少なくとも1つの試料基板ホルダ、および前記少なくとも1つの相対運動システムを制御する、システム。 - 請求項1記載のシステムであって、更に、少なくとも1つの試料撮像システムを含む、システム。
- 請求項1記載のシステムであって、更に、少なくとも1つのエア・ナイフを含む、システム。
- 請求項1記載のシステムであって、更に、少なくとも1つの廃棄物管理システムを含む、システム。
- 請求項1記載のシステムであって、更に、前記制御システムに通信可能に結合された少なくとも1つの試料識別システムを含む、システム。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つのバルク流体アプリケータおよび前記少なくとも1つの流体アスピレータが、少なくとも1つの第1タイプの試薬管理ユニットに組み合わせられる、システム。
- 請求項6記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つのバルク流体アプリケータおよび前記少なくとも1つの流体アスピレータが、1対のニードルを備える、システム。
- 請求項7記載のシステムにおいて、前記1対のニードルが、少なくとも0.1mmだけ分離される、システム。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つの微小流体試薬アプリケータ、前記少なくとも1つのバルク流体アプリケータ、および前記少なくとも1つの流体アスピレータが、少なくとも1つの第2タイプの試薬管理ユニットに組み合わせられる、システム。
- 請求項2記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つの微小流体試薬アプリケータ、前記少なくとも1つのバルク流体アプリケータ、および前記少なくとも1つのエア・ナイフが、少なくとも1つの第3タイプの試薬管理ユニットに組み合わせられる、システム。
- 請求項2記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つの微小流体試薬アプリケータ、前記少なくとも1つのバルク流体アプリケータ、前記少なくとも1つの流体アスピレータ
、および前記少なくとも1つのエア・ナイフが、少なくとも1つの第4タイプの試薬管理ユニットに組み合わせられる、システム。 - 請求項6、9、10および11のいずれか1項記載のシステムにおいて、前記第1、第2、第3、および第4タイプの試薬管理ユニットの内任意のものの少なくとも1つが、前記少なくとも1つの相対運動システムに結合される、システム。
- 請求項6、9、10および11のいずれか1項記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つの試料基板ホルダが、前記少なくとも1つの相対運動システムに結合される、システム。
- 請求項6、9、10および11のいずれか1項記載のシステムにおいて、前記第1、第2、第3、および第4タイプの試薬処理ユニットの内任意のものの少なくとも1つ、ならびに前記少なくとも1つの試料基板ホルダが双方共、前記少なくとも1つの相対運動システムに結合される、システム。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記システムが2つ以上の微小流体試薬アプリケータを含む、システム。
- 請求項1記載のシステムであって、更に、冷却された試薬貯蔵ユニットを備える、システム。
- 請求項1記載のシステムであって、更に、試薬移送システムを備える、システム。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記システムが、2つ以上のバルク流体アプリケータと、2つ以上の流体アスピレータとを含む、システム。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つの微小流体試薬アプリケータが、微細加工チップ・アプリケータを備える、システム。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つの微小流体試薬アプリケータが、液滴オンデマンド・アクチュエータを備える、システム。
- 請求項20記載のシステムにおいて、前記液滴オンデマンド・アクチュエータが、圧電アクチュエータを備える、システム。
- 請求項20記載のシステムにおいて、前記液滴オンデマンド・アクチュエータが、熱アクチュエータを備える、システム。
- 請求項20記載のシステムであって、更に、少なくとも1つの圧電アクチュエータと少なくとも1つの熱アクチュエータとを備える、システム。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記微小流体試薬アプリケータが、液滴オンデマンド・アクチュエータと流体接続された一体化試薬リザーバを備える、システム。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記微小流体試薬アプリケータが、液滴オンデマンド・アクチュエータと流体接続された遠隔試薬リザーバを備える、システム。
- 請求項1記載のシステムにおいて、前記微小流体試薬アプリケータが、液滴オンデマンド・アクチュエータと、交換可能な試薬リザーバとを備え、前記液滴オンデマンド・アク
チュエータおよび前記交換可能な試薬リザーバの結合時に、前記交換可能試薬リザーバが前記液滴オンデマンド・アクチュエータと流体接続される、システム。 - 請求項1記載のシステムにおいて、前記微小流体試薬アプリケータが、中間試薬リザーバと一体化された液滴オンデマンド・アクチュエータを備え、前記微小流体試薬アプリケータ・ユニットが、遠隔試薬リザーバと流体接続する、システム。
- 基板上に保持された試料の少なくとも一部の自動化処置のための方法であって、前記方法が、
a.前記基板上の前記試料の画像を得るステップと、
b.前記基板上の前記試料の位置を自動的に突き止めるステップと、
c.前記基板上の前記試料の前記位置に流体を注出するステップと、
を含む、方法。 - 請求項28記載の方法において、前記基板上の前記試料の前記位置に流体を注出する前記ステップが、前記基板上の前記試料の実質的に前記位置にのみ前記流体を注出するステップを含む、方法。
- 請求項28記載の方法であって、更に、前記基板上において前記試料が位置付けられている部位から前記流体を除去するステップを含む、方法。
- 請求項28記載の方法において、前記試料がパラフィン埋め込み試料を含み、前記基板上の前記試料の位置を自動的に突き止めるステップが、前記パラフィン切片の内前記試料を含有する一部を自動的に検出するステップを含む、方法。
- 請求項31記載の方法において、前記流体が脱パラフィン化流体を含み、前記流体を注出するステップが、前記パラフィン切片の内前記試料の小部分を含有する少なくとも1つの小部分に前記脱パラフィン化流体を注出するステップを含む、方法。
- 請求項32記載の方法であって、更に、前記パラフィン切片の内前記試料の小部分を含有する前記少なくとも1つの小部分から前記脱パラフィン化流体を除去し、前記試料の前記小部分の周囲にあるパラフィン内にウェルを形成するステップを含む、方法。
- 請求項31記載の方法において、前記流体が脱パラフィン化流体を含み、前記流体を注出するステップが、前記パラフィン切片の内前記試料を含有する前記部分に実質的に前記脱パラフィン化流体を注出するステップを含む、方法。
- 請求項34記載の方法であって、更に、前記パラフィン切片の内前記試料を含有する前記部分から実質的に前記脱パラフィン化流体を除去し、前記試料を実質的に包囲する前記パラフィン内にウェルを形成するために、前記試料周囲の前記基板上にパラフィンを残すステップを含む、方法。
- 請求項33または35のいずれか1項記載の方法において、前記脱パラフィン化流体を注出するステップおよび前記脱パラフィン化流体を除去するステップが、同時に実行される、方法。
- 請求項33または35のいずれか1項記載の方法であって、更に、前記試料の前記小部分の周囲にある前記パラフィン内の前記ウェルに、または前記試料を実質的に包囲する前記パラフィン内の前記ウェルに、それぞれ、少なくとも1つの第2流体を分与するステップを含む、方法。
- 請求項37記載の方法において、前記パラフィン内の前記ウェルに少なくとも1つの第2流体を分与するステップが、水、緩衝液、抗体溶液、染料液、核酸溶液、溶剤、界面活性剤、および保湿剤の内1つ以上の前記パラフィン内の前記ウェルに分与するステップを含む、方法。
- 請求項28記載の方法であって、更に、前記基板上の前記試料の位置から、前記試料の2つ以上の別個の小部分を選択するステップと、前記試料の前記2つ以上の別個の選択された小部分上にあるパラフィンを溶解するために、前記試料の前記2つ以上の別個の選択された小部分に前記脱パラフィン化流体を注出するステップとを含む、方法。
- 請求項39記載の方法であって、更に、前記試料の前記2つ以上の別個の小部分から前記脱パラフィン化流体を除去し、前記試料の前記2つ以上の別個の小部分周囲にあるパラフィン内に2つ以上の別個のウェルを形成するステップを含む、方法。
- 請求項39記載の方法において、前記試料の2つ以上の別個の小部分を選択するステップが、前記試料が得られた同じ試料ブロックのH&E染色連続切片の画像から、2つ以上の別個の小部分を選択して、前記連続切片の形態学的特徴を明らかにするステップと、前記連続切片からの前記形態学的特徴を前記基板上の前記試料にマッピングするステップとを含む、方法。
- 請求項41記載の方法において、前記連続切片からマッピングされた前記試料の前記2つ以上の別個の小部分が、前記試料の異なる形態学的特徴と一致するように選択される、方法。
- 請求項41記載の方法において、前記連続切片からマッピングされた前記試料の前記2つ以上の別個の小部分が、陽性対照および陰性対照の内少なくとも1つを供給するため、更に、前記陽性対照および前記陰性対照の内前記少なくとも1つとの比較のために、前記試料の少なくとも1つの小部分を供給するために選択される、方法。
- 請求項36記載の方法において、前記脱パラフィン化流体の注出および前記脱パラフィン化流体の除去を同時に行うステップが、第1ニードルから前記脱パラフィン化流体を注出するステップを含み、前記脱パラフィン化流体を除去するステップが、前記第1ニードルから少なくとも0.1mmに位置する第2ニードルに、前記脱パラフィン化流体を吸引するステップを含む、方法。
- 請求項44記載の方法において、前記第1および第2ニードルが、前記試料全域にわたって、一緒に直線的に平行移動する、方法。
- 請求項44記載の方法において、前記第1および第2ニードルが、共通軸を中心として回転する、方法。
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