JP4125735B2

JP4125735B2 - モジュラー装置

Info

Publication number: JP4125735B2
Application number: JP2005098682A
Authority: JP
Inventors: ショルノレト; ブッヒャービルリ; ビシャーペーター
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: EP1582874B1; ATE400817T1; CA2503003A1; EP1582874A1; DE602004014898D1; CA2503003C; US20060083660A1; JP2005292138A; ES2309413T3

Description

本発明は、移送モジュールと支持モジュールとキャリヤ要素とを具備する多段階分析工程を実施するための装置を製造する方法、及びモジュラー分析装置、及びそのような分析装置を製造するためのモジュール集合体に導かれる。本発明は、例えば保健医療における分析の分野で特に有利に利用可能である。

多段階分析工程を実施するための装置は公知である。特許文献１では、結合した作業領域で異なる処理段階にハンドリングユニットを提供する機器が開示されている。しかしながら、これからの試験所は、大処理量の機器、すなわち多数の試料の分析を並行して処理できる機器を採用する必要性を有するであろう。別の機器が特許文献２に開示されている。特許文献２は、核酸を試料から単離するための第一の装置と、これら核酸を増幅して決定するための第二の装置とを具備する、多段階分析工程を実施するための装置を開示している。これらの装置は、移送モジュールによって連結されており、前記移送モジュールは、精製された核酸を第一の装置の出力位置から第二の装置の入力位置に運ぶ。これら二つの装置の機能は実質的に異なるので、連結モジュールが試料を第一レベルから第二レベルへもって来ることに使用される。

近年非常に大きな試験所には、例えば臨床化学検出のための同じ目的を有する多数の装置があり、それら装置は共通分配ユニットに連結されている。そのような構成では、分配ユニットから各々の単一の検出ユニットへ進む移送ユニットがある。これらのモジュールは自律的に作動し、また機器を直列に機能的に連結するための接合移送ユニットはない。

医療試験所では、床面は一般的にさほど平坦ではない。床面は凹凸を有しており、多くの場合、一つの装置から他の装置へ試料を安全に運べるように異なるモジュールが共に組み立てられるほどの共通平面を見出すことは困難である。

欧州特許出願公開第１０３２８３９号明細書欧州特許出願公開第９９０９０６号明細書欧州特許出願公開第２００３６２号明細書欧州特許出願公開第２０１１８４号明細書欧州特許出願公開第２３６０６９号明細書欧州特許出願公開第９５３３７９号明細書

従って、多段階工程で大処理量を可能にし、また将来の使用場所で容易にかつ確実に組み立てられることが可能な機器に対する格別な必要性があった。

この課題は本発明によって解決される。

本発明の第一の主題は、多段階分析工程を実施するためのモジュラー装置であって：
移送モジュールと；
前記移送モジュールに堅固に結合された少なくとも二つの支持モジュールと；
前記移送モジュールと堅固に結合されて、前記移送モジュールを支持する少なくとも二つのキャリヤ要素と；を具備するモジュラー装置において、
前記支持モジュール及び前記移送モジュールが、前記支持モジュールを前記移送モジュールに対して正確に位置決めするための対応する一体係合要素を具備する、モジュラー装置である。

本発明の他の主題は、多段階分析工程を実施するためのモジュラー装置であって：
移送モジュールと；
前記移送モジュールに堅固に結合される少なくとも二つの支持モジュールと；
前記移送モジュールと堅固に結合されて、前記移送モジュールを支持する少なくとも二つのキャリヤ要素と；を具備するモジュラー装置において、
前記支持モジュールが移送モジュールに下から結合される、モジュラー装置である。

本発明のさらに別の主題は、多段階分析工程を実施するためのモジュラー装置であって：
移送モジュールと；
前記移送モジュールに堅固に固定される少なくとも二つの支持モジュールと；
前記移送モジュールと堅固に結合されて、前記移送モジュールを支持する少なくとも二つのキャリヤ要素と；を具備するモジュラー装置において、
前記移送モジュールが、三又は四の支持スポットで前記キャリヤ要素によって支持される、モジュラー装置である。

本発明の他の主題は、分析工程用分析装置の組立て方法であって、前記分析装置が：
移送モジュールと；
前記移送モジュールに堅固に結合される少なくとも二つの支持モジュールと；
少なくとも二つのキャリヤ要素と；を具備し、該組立て方法が：
前記キャリヤ要素に取り外し可能に固定された少なくとも二つの支持モジュールを準備する段階と；
前記移送モジュールを準備してそれを前記キャリヤ要素に設置する段階と；
前記支持モジュールを前記移送モジュールに堅固に結合する段階と；を含んで成る組立て方法である。

本発明のさらに別の主題は、分析装置を組み立てるためのモジュール集合体であって、該モジュール集合体が：
移送モジュールと；
少なくとも二つのキャリヤ要素であって、該少なくとも二つのキャリヤ要素を前記移送モジュールに結合するための結合手段を有する少なくとも二つのキャリヤ要素と；
前記キャリヤ要素に取り外し可能に固定される少なくとも二つの支持モジュールと；を具備し、
前記支持モジュールと前記移送モジュールとが、前記支持モジュールを前記移送モジュールに対して正確に位置決めするための一体係合要素をそれぞれ有する、モジュール集合体。

本発明の他の主題は、分析工程用の分析装置を製造するためのモジュール集合体であって：
移送モジュールと；
少なくとも二つのキャリヤ要素であって、該少なくとも二つのキャリヤ要素を前記移送モジュールに結合するための結合手段を有する少なくとも二つのキャリヤ要素と；を具備し、
少なくとも二つの支持モジュールが前記キャリヤ要素に取り外し可能に固定され、前記支持モジュールが前記キャリヤ要素上の圧縮可能支持体上に配置される、モジュール集合体である。

本発明の一つの可能な利点は、それが多段階分析を容易にすることである。他の可能な利点は、本発明による装置が、技量の低い人によってさえも、最終目的の場所でより確実に組み立て可能なことである。どんな凹凸の床面においても簡単に平衡をとることができる。本発明は、当該装置の構成要素がドアさえも通って最終目的地へ移送されることが可能な装置をさらに提供する。モジュール構造は、完全自動化機器を可能にし、多段階分析における試料内の検体の決定過程中の人手の介入を必要としない。

以下の説明において、装置は、該装置を組み立てる際に使用される二以上の構造要素を装置が含むならモジュール的であるとみなされる。これら構造要素は以下の説明においてモジュールと呼ばれる。該モジュールは、装置の使用の際に特定の機能を有する要素であるか又はそうではない。好適には、モジュールは、例えば多段階処理手順において特定の作業を実施するための機能的道具を具備する。モジュールは自律的であるか又は自律的ではない。モジュールの機能は同じであるか又は異なる。モジュールは直接に互いに連結され得るか又は独立して構築され得る。各々のモジュールは、機械的又は光学的作用を含んだ様々な作業を実行する道具を含むことが可能である。さらに、モジュールは、それらの作動中に互いに相容れないことを要求することが可能である。好適には、一つ以上の試料を一つの分析工程で処理するために、モジュールは工程に順次適用される機能を有する。例示的モジュールは、移送モジュール及び支持モジュール及びキャリヤ要素からなるグループから選択される。

多段階工程は、二以上の段階を有する工程である。それら二以上の段階は並行に又は順次実施可能である。第一の場合には、同一の又は異なる複数の段階が同時に開始される。これは並行モードと呼ばれる。第二の場合には段階は、各々が異なる開始時で順次実行される。これは順次モードと呼ばれる。実施段階の順次モード及び並行モードが混在するとき、本発明の非常に有利な利用が見出される。これは、いくつかの工程を並行に実行するとき、前記いくつかの工程の各々が、一連の順次実行される段階からなることである。これら一連の段階は同時に又は順次開始されることが可能である。最も好適な多段階工程は、例えば四つの一連の工程が並行に同時に開始される並行バッチにおいて多段階処理手順を実施することを含む。この最初のバッチが第一段階を経験して第二段階に進行した後、並行工程の第二のバッチが開始される。

分析工程は、試料の分析の間に複数の段階をしばしば必要とする。従って分析工程は本発明の装置の使用の特別な焦点である。そのような方法の例は、成分即ち試料に含まれる化学物質に関して試料を分析することである。注目の多数の異なる成分を含む試料は、自然由来の試料である。試料は固体又は液体である。特定の分析対象の例は、人体からの体液である。特に好適な体液は、血液、又は血清若しくは血漿のような血液の派生物である。さらに好適な体液は、尿及び唾液である。固体試料は綿棒で集めた標本及び組織である。

分析工程は試料の分析から結果を導き出す。従って、分析の開始点は所定量の試料である。結果は、ほとんどの場合、例えばコンピュータの画面のようなディスプレイに示される電気信号である。一部の分析が試料の化学的又は機械的処理を必要としない一方で、大部分の分析は試料を処理するいくつかの段階を含んでおり、前記段階は、検出されるべき成分を試料におけるそれらの微環境から解放すること、例えば分析目的の成分をそれらが結び付けられている細胞から解放することを含んでいる。一部の分析は、分析目的物である検出されるべき成分の濃縮も必要とする。他の利点の多いモードでは、試料の他の成分が分析を妨げるとき、分析の目的成分は、オリジナル試料から単離されて浄化され、その後検出を受ける。不純物を除去するための洗浄のような、処理手順の一部の段階は良好な結果を得るために一回以上繰り返されることがある。分析結果は典型的に、分析を実施している人に与えられる情報であり、つまりディスプレイ上で試料の一つ以上の成分の存在の事実又は存在量を示すものである。

典型的な分析工程は、医療診断分析及び免疫学的診断分析及び分子診断分析である。それらの各々は複数の作動段階を必要とする。それら段階は、試料又は後で生成された固体及び液体に液体又は固体を添加する段階又は除去する段階からなるグループから好適に選択される。有利には、それら異なる段階はいくつかの理由から機器の異なる場所で実施される。それら段階はそれ故、試料又は試料の派生物を機器の一つの場所から他の場所へ移送することを必要とする。同じ段階を一つのサイトで実施し、また新しい道具が必要とされたらすぐに試料を移送することが有利であるということを考慮して、段階は共にグループ化される。免疫学では、処理手順は、試料の準備及び分離及び検出を含む。核酸分析では、段階は、試料の準備及び増幅及び検出からなるグループから好適に選択される。これら段階の各々は複雑な処理手順で構成されている。

分析で典型的に使用される段階は、試料及び／又は試薬の吸引、試料及び／又は試薬の分配、試料及び／又は試薬の混合、試料及び／又は試薬の加熱、使い捨て容器及び／又は試料容器の拾い上げ及び／又は解放、液体及び／又は固体の排出、物品に対する照射、電磁気的放射の検出、並びに物品の移動からなるグループから選択される。

本発明のモジュラー装置は、好適には１から５ｍの間の、及びより好適には２から４ｍの間の、及び最も好適には２．５から３．５ｍの間の全長と、８０から２０００ｋｇの間の、及び好適には１５０から１２００ｋｇの間の重量とを有する。装置は、少なくとも０．５ｍで好適には０．８から１．５ｍの間の幅と、少なくとも０．８ｍで好適には１〜２．５ｍの間の高さとを有することが好適である。典型的には、本発明の装置は電源を有する。さらに本発明の装置は、多段階分析で実行される分析に必要な全ての消耗品の貯蔵部と、一つ以上のごみ用廃棄物容器とを含むことが好ましい。

本発明の移送モジュールは、装置の一部分であって、物品を装置の一つの位置から装置の他の位置に移送するように作られている。好適には、前記移送モジュールは、前記支持モジュールの第一のものから前記支持モジュールの第二のものへ移動する機械式移送ユニットを具備する。移送されるべき単位品は、固体、液体、及び消耗品を含む。従って、移送モジュールは、第一の支持モジュールから第二の支持モジュールへ単位品を移送するための機械式移送ユニットを好適に含む。移送モジュールと、移送モジュール内に含まれる道具との機能は、単位品を受け取ること、保持すること、移動させること、及び解放することから選択される。

好適な液体は、被分析試料、前記試料から派生した液体、工程の間に測定されるべき検体を含む液体、又は前記検体が結合する固体を含む固体の懸濁液である。それら液体は、例えば使い捨て容器又はピペットチップのような消耗品内に好ましく収容される。消耗品は、使い捨て容器、ピペットチップ、キャップ、又は試薬瓶を含む。使い捨て容器及びピペットチップは、例えばピペット装置において液体を取り扱うのに有用な道具であることが知られている。使い捨て容器及びピペットチップの両方は、液体の移送及び維持及び混合に使用することが可能である。使い捨て容器は液体又は固体を保持するためのコンテナであって、通常はプラスチックで作られている。ピペットチップは、少なくとも二つの開口を有するデバイスであり、真空を適用することによって液体がデバイス内に引き入れられるように、前記開口の一方は液体に入り、他方はデバイスから流体を引き出すためのものである。デバイス内の真空度を低下させることによって液体はデバイスから放出される。特に吸引及び分配されるべき液体が、同一の装置を使って後で処理される試料を汚染しないなら、ピペットチップは、使い捨てプラスチックの形で使用される。好適には、使用後、ピペットチップは、それらをソケットから切り離すことによって捨てられ、前記ソケットはそれを介してピペットチップが真空ポンプ装置に取り付けられるものである。試薬コンテナからの試薬を取り扱うために再使用可能ピペット又は針を使用することが可能である。それらピペットは優先的に金属から作られて、他の試薬との後の使用の前に洗浄液を使って洗浄される。ピペット装置は本技術分野で一般的に知られている。通常は、それらは真空を制御された様態で提供するポンプを含んでいる。

移送は、どんな方法でも行われることが可能であり、通常は移送されるべき単位品を受け取って移動させて解放することによって行われる。好適には、移送モジュール４０は一つ以上のレール４１を含み、一つ以上の支持モジュールへのアクセスを提供するアームの水平運動（Ｘ）のために、前記レール４１に一つ以上の移送アーム４２が取り付けられる。移送アーム４２は、移送されるべき単位品の、モジュール内での移送及び／又は第一モジュールから第二モジュールへの移送のために少なくとも一つの移送ヘッド４４を保持している。従って移送ヘッドは、例えばＺ方向に独立して好適に移動可能な一つ以上のグリッパー又はソケットのような種々のハンドリングユニットを含むことが可能である。それら移送ヘッドは、流体を吸引／分配する針、使い捨てピペットチップを取り付けるためのソケット、及び／又は容器若しくは他の消耗品若しくはデバイスを持ち上げるためのグリッパーを含むことが可能である。移送ヘッドは、任意の適切な様態、例えば電気原動機に接続されたベルト伝動によって駆動されることが可能である。移送は、図３に示されるようにＸ（水平、長さ）及びＹ（水平、幅）及びＺ（鉛直、高さ）の全三方向を含むことが可能である。

好適な実施例では、移送モジュールは少なくとも二つの移送アームを具備しており、前記少なくとも二つの移送アームの各々は容器と、ピペットチップを取り付けるためのソケットとを持ち上げて移送するためのグリッパーを有している。これら移送アームは、共通レール４１に沿って移動可能であるように構築されており、移送アームの運動経路は重複部分を許容する。この重複部分は、一連のハンドリング段階が分析工程中に続けて実行され得るように機器を運転するために有利である。例えば、本発明による装置は、第一の移送ヘッドを使って液体の部分標本を第一の移送ヘッドだけがアクセスする領域に配置された第一の容器から吸引して、第二の移送ヘッドがアクセスする場所にその部分標本を移送して、その液体をその場所の容器内に分配することが可能である。その場所で、任意の所望の試薬を加えることが可能である。その後、結果として生じた液体は、第二の移送ヘッドのソケットに取り付けられたピペットチップを使って吸引されること、又は液体を収容している容器は第二の移送ヘッドのグリッパーを使って掴み取られることが可能で、そして容器は第二の移送ヘッドがアクセスする任意の所望の場所に移送される。この様に、移送ヘッドは、異なる支持モジュールにおける作業を含んで、分析工程の異なる段階で働くことができ、従って装置の処理量を高める。

本発明には、共通の移送レールに搭載された三つの移送アームが好適にあり、移送アームの各々は、他の移送アームの少なくとも一つとその運動経路における重複部分を有する。各移送アームは少なくとも一つの移送ヘッドを含む。本発明は、単位品を装置の一つの機能ユニット（モジュール）から他の機能ユニットへ移送するための全てのハンドリングユニットが移送モジュールに含まれ、それ故装置が最終的に組み立てられたときそれらの相対運動経路の調整をする必要がないという利点を提供する。

移送モジュールは、前記移送モジュールを少なくとも二つの支持モジュールに及び少なくとも二つのキャリヤ要素に堅固に結合する手段を具備する。それら手段は、支持モジュール及びキャリヤ要素を説明するときに詳細に開示される。

本発明による支持モジュールは、装置の一部であり、分析を受けるべき単位品を保持するように構成された道具と、例えば好適には分析工程にコンテナを提供するような、分析に必要な任意の手段とを具備する。好適には、支持モジュールは、液体及び消耗品のような単位品の入力及び出力のための部位を有する。支持モジュールには、移送ヘッドのような、移送モジュールの道具がアクセスすることが可能である。支持モジュールそれ自身が、他の支持モジュールと積極的に相互作用するようには設計されないことが好ましい。支持モジュールは作業領域をさらに具備しており、被分析試料又は前記試料から派生した液体は前記作業領域で処理される。この作業領域は、試料及び／又は試料から派生した液体を収容するための容器を収容する手段を好適に含む。適切な手段は、移送ヘッドにアクセス可能な事前設定された位置で容器または他の消耗品を安全に受容するための形体を有するコンテナであり、該コンテナはラックとも呼ばれる。さらに、それは、分析工程で使用される試薬を含むことができ、前記試薬はコンテナに収容されてもよい。ラックは、同一の又は異なる支持モジュールにおける異なるステーションの間を移動可能であり、移送モジュールの道具によって移送されるかまたは独力で移動する。

各支持モジュールは移送モジュールに結合されるように作られている。このことは、全ての空間的方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）において移送モジュールに対して正確に規定された位置で支持モジュールを位置決めするための構造的手段を必要とする。そのような構造的手段は、ガイド、ナット、及びピンを含んでいる。それらの幾何学的配置又は形状は、移送モジュールにおけるその対応部分に相補的であるように選択される。好適には、支持モジュール及び移送モジュールは、対応する一体係合要素を具備する。この点で、一体とは、係合要素が支持モジュール又は移送モジュールの一部分であることを意味する。係合は、要素が他のモジュールの対応する要素にそれぞれ嵌合することを意味する。そのような一体係合要素の例は、ピン、穴、凹部、及び突起若しくは突出部である。好適には一体係合要素はピンである。移送モジュール上の、ピンの対応部分は穴及び長穴である。移送モジュールのベアリングは、四面体Ｖ型フラットカップリング（tetrahedron-vee-flat coupling）（プレシジョンエンジニアリング（Precision Engineering）の２００１年の第２５巻の１１４〜１２７ページを参照）に従って設計されている。移送モジュール及び支持モジュールの対応部品が逆に使用され得ることが理解されるはずである。それらは、支持モジュールを移送モジュールに対する最終位置に案内することを可能にする形状を有する。これは、一体係合要素上の傾斜した平面によって達成できる。

本発明の好適な実施例では、第一支持モジュール１０が、被分析試料を収容し、前記試料を分析されるように準備した形態に持ちこむ。そのようなモジュールは以下の説明で“試料受容モジュール”と呼ばれる。それは、“試薬入力領域”と呼ばれる試薬を収容するための領域、“試料入力領域”と呼ばれる被分析試料の入力のための領域、及び“消耗品入力領域”と呼ばれる消耗品を収容している領域を含むことが好適である。更に、モジュールは、移送ヘッドがアクセス可能な領域を具備する。この領域は“作業領域”と呼ばれる。試薬、試料、及び消耗品は試料受容モジュールマニホールドに提供される。特に、対照を含む、被分析試料の所定数の部分標本を受容するのに充分な消耗品の供給源がある。一般的に、試料及び対照は、所望の回数の分析を可能にするのに十分な量で主コンテナに提供される。このモジュールでは、試薬を投入するための、及び必要なら試薬を規定の状態、つまり所望の温度に維持するか、または液体中の任意の固体粒子を浮遊物として維持するための、及びコンテナを例えばラックに挿入するための、及び被分析試料を収容するための、及び所要数の使い捨て容器及びピペットチップを保管するための、及び作業領域で取り扱われるべき単位品を表示するための機械的及び化学的手段が備えられている。試料受容モジュールで実施される例示的工程では、試薬、試料、及び消耗品は、試料受容モジュールの規定の部分に導入される。第一段階では、使い捨ての反応容器が、消耗品保管領域から作業領域の作業位置に移送される。これは、任意の手段、例えば使い捨て容器を保管領域から作業領域へ移送するための機械式エレベーターによって行われることが可能である。第一処理段階では、試料の部分標本が前記作業位置で容器に加えられる。必要なら、任意の試薬が、その前に、またはそれに付随して、またはその後に加えられることが可能である。処理段階、即ち流体の吸引及び分配は、本発明により、前述されたように移送モジュールに取り付けられた移送ヘッドによって行われる。

第二の好適な支持モジュールは、好適にはコンテナ即ち容器に収容された試料から検体を分離するために、残っている液体及び試薬から試料の成分を単離するように作られている。そのようなモジュールは以下の説明では“試料準備モジュール”と呼ばれる。このモジュールも作業領域を広げており、移送モジュールの移送ヘッドが前記作業領域にアクセス可能であり、また前記作業領域で前記処理段階が実行される。更に、このモジュールは試薬入力領域を有する。典型的で好適な実施例では、液体は、前記液体を収容する容器を試料受容モジュールの出力位置から試料準備モジュールの試料入力位置の中に移送することによって、又は前記流体を前記試料入力位置に配置された容器の中に分配することによって、試料準備モジュールの中に入れられる。試料準備モジュールにおける可能な処理段階は、例えば被分析成分を試料の細胞性成分から解放するために流体を特定の温度に維持する段階と、試薬を流体に加える段階と、成分を固体に結合するための状態の下で流体を試薬と混合する段階と、流体の固体成分を残っている液体から分離する段階と、試料の成分が結合していた固体を洗浄する段階と、成分が結び付けられていた固体から成分を分離する段階と、容器に収容されている流体の一部または全てを取り除く段階とを含んでいる。そのような段階は、成分を液体から分離するために必要なら任意の順序でかつ繰り返して実施可能である。好適な場合には、試料準備モジュールで実施された工程の結果は、検体を含んだ液体又は前記検体から派生した化合物又は試料内の前記検体の存在を示す化合物である。この流体は、前記試料準備モジュールの試料出力位置に配置された容器に好ましく収容される。

非常に好適な実施例では、試料準備モジュールは、核酸を固体に結合及び固体から分離することを使って核酸を試料から単離するように設計されている。この場合には、試料受容モジュールから受け取られた流体は、溶解細胞つまりウイルスのための試薬、及び磁気ガラス粒子、及び核酸をガラス表面に結合することを助ける試薬、つまりカオトロピック塩を含んでいる。この混合物を収容する容器は、元の試料及び必要な試薬及び消耗品を取り扱うために位置決めされた第一移送ヘッドを使って試料受容ユニットから試料準備モジュールの試料入力位置に移送される。試料入力位置は、細胞成分の溶解を可能にするために、高温、好適には３７℃に保たれる。次に、混合物は第二移送ヘッドに取り付けられたピペットチップによって吸引されて、分離位置で、別の温度、つまり８０℃に保たれている容器内に分配される。この位置では、磁気ガラス粒子は磁気によって容器内に保持される一方で、試料の他の成分及び試薬を含む上澄みが第二移送ヘッドによって吸引されて捨てられることが可能である。この位置で、容器に保持されていた磁気粒子は洗浄されるが、核酸は磁気粒子に結合されたまま保持される。洗浄流体が、移送ヘッドを使った吸引及び分配によって捨てられる。最終段階では、核酸を磁気粒子から分離するために、核酸が結合した容器内の磁気粒子に試薬が加えられる。精製された核酸を含む溶液は、ピペットチップ内への吸引及び指定された出力場所に配置された新しい容器への分配によって磁気粒子から分離される。

試料準備モジュールに有利に且つ好適に保管される試薬は、洗浄液及び溶出試薬であり、最も好適には、成分即ち核酸の、後に続く増幅及び／又は検出のための試薬を既に含んでいることである。

この実施例の第三の好適な支持モジュールは検出モジュールである。そのようなモジュールは、液体からの電磁気信号を測定するための道具を含んでいる。核酸を検出するための装置の特定の実施例では、第三モジュールは、複合的増幅検出モジュールである。試料準備モジュールの出力位置から増幅検出モジュールの入力位置への液体の移送は、第三移送アームの移送ヘッドによって行われ、前記第三移送アームは第二移送アームと部分的に重複する運動経路を有する。

例えば増幅と検出とが連続する段階で実行される場合、このモジュールは、二つのモジュールに細分されてよい。増幅と検出が所謂同次様態で実施され、増幅と検出との間に試薬が加えられる必要のない好適な場合には、一つのモジュールで十分である。

好適な実施例では、増幅検出モジュールは、一つの試験において加熱されるべき液体毎の少なくとも一つの熱サイクル位置を含む。核酸又はその一部が増幅されるように、熱サイクルが、核酸と増幅反応物との混合物を周期的な様態にある温度に持ってくるために使用される。そのような増幅を行うための特に好適な方法は、特許文献３及び特許文献４に開示されているようなポリメラーゼ連鎖反応である。熱サイクリングは、コンピュータ制御の方法で好適に実施される。従って、増幅検出モジュールは、温度調節工程を制御するためのコンピュータ手段を更に具備する。そのような装置は特許文献５に開示されている。

増幅検出モジュールは、液体及び固体廃棄物を受容するためのコンテナを更に含むことがある。

どんな検出モジュール又は増幅検出モジュールも、元の試料に存在する検体の存在又は検体の量に応じた流体の任意の特性を測定又は監視するための手段を更に含む。好適には、検出モジュールは、光度計検出機器又は蛍光測定器検出機器を含む。液体の光度特性又は蛍光光度特性を決定するために、液体は、液体が増幅に使用される所定の位置にまだあるときでさえ増幅中に検出を受けさせられるか、又は検出モジュール内の、例えば光照射ユニット及び受光ユニットのような適切な検出手段が装備された位置に移送される。そのような増幅検出モジュールは特許文献６に開示されている。

本発明によるキャリヤ要素Ａ、Ｂ、及びＣは、支持モジュール１０、２０、及び３０を保持するように構築された格納容器である。そのような格納容器は、支持モジュールが取外し可能に固定される剛体架枠２６を好適に含む。剛体架枠の寸法は、モジュールが完全に含まれ得るような寸法を有するべく好適に構築されており、その結果、どんな部分も架枠の外側の領域に延びることはない。好適な実施例では、キャリヤ要素は、立方形の外形を有し、Ｉ形ビーム又は支柱２４によって構成されており、前記Ｉ形ビーム又は支柱２４はコーナーでしっかり結合され且つ筋交い２５によって補強されている。そのような容器は、支持モジュールを受け止めるための支持体を有する。好適には、キャリヤ要素は、キャリヤ要素を一つの場所から他の場所へ移動させるための手段を更に含む。好適には、容器はキャリヤ要素を運搬の際に床上で移動させるためのローラー２２を有する。好適には、容器はキャリヤ要素の最終的な配置のためにピラー２３を更に有する。最も好適な実施例では、キャリヤ要素を床にピラーで設置するためにローラーは床面から上昇させられることが可能で、その結果キャリヤ要素を床にしっかり位置決めする。このようにキャリヤ要素はその最終的配置位置に置かれる。

更に、各々のキャリヤ要素は隣のキャリヤ要素に堅固に連結するための手段を含む。この接続は、隣接するキャリヤ要素の穴とピンとによってなされることが可能である。そのとき、キャリヤ要素の一つが一つ以上の穴及び／又はピンを有し、前記一つ以上の穴及び／又はピンは、隣接するキャリヤ要素のピン及び／又は穴にそれぞれ嵌る。代わりに、隣接するキャリヤ要素の穴に接近して係合可能な位置にピンを保持する固定バー５２を使ってピンが架枠に取り付けられてもよい。このようにして、標準化された架枠が、組立体で使用される全てのキャリヤ要素を構成するために使用されることが可能である。必要なら、キャリヤ要素を、前述のように穴とピンを使った固定の後、ねじ、ナット及びボルトを使って一体にさらに連結することが可能である。

好適には、キャリヤ要素の少なくとも二つが支持スポットを具備し、前記支持スポットが前記移送モジュール上の対応する要素を使用して移送モジュールを支持するように構築されている。それらキャリヤ要素は、移送モジュールの重量を適切に支えて抵抗する材料から作られるべきである。より好適には、例えばねじにより移送モジュールがキャリヤ要素から外れることが出来ないように、支持スポットは、移送モジュールをキャリヤ要素に確実に結合又はロックするための手段を含む。

支持モジュールを移送モジュールに結合するために、キャリヤ要素が最終位置にあるときに、好適には支持モジュールが架枠から解放され得るように、一つ以上の支持モジュール１０、２０、及び３０は前記キャリヤ要素の支持体２１上に配置される。好適には、運搬中は、支持モジュールはキャリヤ要素に優先的に堅固に固定される。モジュラー装置の組立ての前に、そのような堅固な固定は緩められて、支持モジュールを前記堅固な固定から解放する一方で、キャリヤ要素の架枠は、支持体を介して支持モジュールをなお支持している。好適な実施例では、支持体は圧縮可能である。圧縮可能性は、ばね又はゴムによって実現される。より好適には、移送モジュールが支持モジュールの上に設置されたとき圧縮可能支持体を圧迫して、さらに圧縮可能支持体を圧迫することができるような空間を残す位置まで支持モジュールがその自重によって支持体を圧迫する程度まで支持体は圧縮可能である。最終位置で、支持モジュールは、それらが移送モジュールに接触して移送モジュールに堅固に結合され得るように支持体によって好適に保持される。

本発明のモジュラー装置は、好適には四から九十六の間の、より好適には八から二十四の間の試料の多段階分析工程を基本的には並行な様態で遂行するように作られている。各試料が別個の容器で処理されるように分析が実施されることがより好ましい。これは、一つの機器での試料の準備及び増幅及び検出を含む完全自動化核酸検出工程で必要とされるように、多段階分析工程にとって特別な利点を有する。そのような多段階分析工程は、各々が異なる機能を有する異なるモジュールの使用を魅力的にする。更に、異なる機能は拡張されて重い構成要素を必要とする。そのような装置は、その重量と寸法のために運搬が難しい。本発明のモジュラー装置は、製造に特に有利な方法を使って最終目的地で組み立てられることが可能である。

本発明による装置は、二つ以上の支持モジュールを、好適には三つ以上の支持モジュールを、最も好適には三つの支持モジュールを含む。それら支持モジュールは、移送ヘッドに対して異なる距離で配置されることが可能である。図３は、支持モジュールが異なる高さを有する実施例を示している。更に、支持モジュールに配置される単位品、例えばラック及び容器及びピペットチップ及びその他は、移送ヘッドからの異なる距離で配置され得る。異なる単位品が異なる機構及び従って異なる取扱い位置高さを必要とすることが容易に理解されるにちがいない。そのような装置を作動させることは、本発明による利便性に富んだ様態で達成される。

従って、本発明の他の目的は、移送モジュールと、前記移送モジュールに堅固に固定された少なくとも二つの支持モジュールと、少なくとも二つのキャリヤ要素とを具備する多段階分析工程を実施するための装置の組立て方法であって、前記キャリヤ要素に柔軟に固定された少なくとも二つの支持モジュールを準備する段階と、前記移送モジュールを準備してそれを前記キャリヤ要素に配置する段階と、移送モジュールを前記キャリヤ要素に結合する段階と、前記支持モジュールを前記移送モジュールに堅固に固定する段階とを含む。

図２ａから２ｇでは、モジュラー装置の組立ての例示的方法が示されている。組立てが機器の最終目的地の場所で行われることが好適であるが、例えば移送経路に十分な空間的余裕がある場合、組立てが製造サイトで行われて、機器が全体としてその最終目的地へ移動されることも可能である。装置の簡単な調節の利点は、この実施例にも適用可能である。

（図２ａの左側に示される）第一の段階では、第一キャリヤ要素Ｂが準備される。それは、ローラー２２（複数のローラーのうちのただ一つのものが図を見易くするために符号を付けられている）で、モジュラー装置が運転されるべき試験所内の所望の場所へ移動されることが可能である。キャリヤ要素Ｂは、それがピラー２３（複数のピラーのうちのただ一つのものが図を見易くするために符号を付けられている）によって支えられるようにローラー２２を上昇させることによって所望の場所（図２ａの右側）に位置決めされる。支持モジュール２０は、図が複雑になることを避けるために、プレートとして示されるだけである。実際には、支持モジュール２０は、図示されたプレートから上方及び下方の両方に広がる。支持モジュールは、圧縮可能支持体２１（複数の支持体のうちのただ一つのものが図を見易くするために符号を付けられている）によって支えられる。キャリヤ要素は、筋交い２５によって補強された支柱２４を含む架枠２６を具備している。水準器５１が、最終の配置を水平にするために設けられることが可能である。

図２ｂは、異なる支持モジュール１０を保持する、そのローラーに支えられた第二キャリヤ要素Ａを示している。ピンをもつ固定バー５２が、第一段階でキャリヤ要素Ａに取り付けられる。

図２ｃは、ピンがキャリヤ要素の穴の中に嵌合するように、各々がピンを有する二つのキャリヤ要素Ａ及びＣがキャリヤ要素Ｂにどのように接近するかを示している。キャリヤ要素Ｃは第三支持モジュール３０を支えている。

図２ｄは、キャリヤ要素Ａ、Ｂ及びＣの最終の組立体を示しており、そこでは、組立体がキャリヤ要素Ａ、Ｂ及びＣの各々のピラーによって設置されるように、全てのローラーが持ち上げられて、キャリヤ要素Ａ及びＣのピンが、キャリヤ要素Ｂの穴の中にロックされる。組立体は、キャリヤ要素が互いにねじ曲がらないように、二つの水準器を使って特にＹ方向で水平になるように調整される。この様に、キャリヤ要素は粗調整される。さらに、前記移送モジュールを前記キャリヤ要素上に配置する前に前記移送モジュールの最終位置を調整するために、前記キャリヤ要素上の前記圧縮可能支持体の位置をＺ方向で調整することが可能である。キャリヤ要素の調整は、移送モジュールの配置の後に実施することも可能である。

図２Ｅで示される次の段階では、移送モジュール４０が、三つのキャリヤ要素上の支持体に設置される。それら支持体は以下の説明では支持スポット４１と呼ばれる。好適には、それら支持スポットは最も外側のキャリヤ要素の外側の隅に配置される。最も好適には、移送モジュールは三個または四個の支持スポットに配置されて、キャリヤ要素に対する移送モジュールの固定を可能にする。この段階でキャリヤ要素の他の調整が実施可能である。

図２ｆは支持スポットの好適な実施例を示している。支持スポットは好適には一つのフラットベアリングＡ１、Ｃ１及び二本のピンＡ２、Ｃ２である。移送モジュールにおける相手方の部品は、フラットベアリングＴＡ１、ＴＣ１、穴ＴＡ２、及び長穴ＴＣ２である。移送モジュールのベアリングは、四面体Ｖ型フラットカップリング（tetrahedron-vee-flat coupling）（プレシジョンエンジニアリング（Precision Engineering）の２００１年の第２５巻の１１４〜１２７ページを参照）に従って設計されている。移送モジュールとキャリヤ要素の相手方部品が逆の関係で使用可能であることが理解されるであろう。

最後に、移送モジュールは、支持モジュールの作業領域を含むキャリヤ要素の部分を基本的に覆う。従って、支持モジュールは前記移送モジュールの底に結合される。

支持モジュール１０、２０、及び３０を支持するための支持体２１、並びに一体係合要素５３、５４、並びに支持スポットＡ１、Ａ２、Ｃ１、Ｃ２の幾何学的配置は、図２ｆに示される。好適には、移送モジュールは、支持スポットＡ１、Ａ２、Ｃ１、Ｃ２を通るねじによってキャリヤ要素Ａ及びＣに追加的に固定される。この時点で、支持モジュール１０、２０、３０は各々が、移送モジュールまたはそれに取り付けられたアンカーの下に狭い間隔を空けて配置される。

次の段階では、支持モジュール１０、２０、及び３０は移送モジュールに堅固に結合される。これは支持モジュールを移送モジュールに、好適には移送モジュールの底における例えばボルトのようなアンカーを使って、取り付けることにより実施される。これを達成するために、支持モジュールと移送モジュールのアンカーとの間の距離が非常に短いことが好適である。移送モジュールがキャリヤ要素組立体上に配置されたとき、一体係合要素がその最終位置に既に配置されていることが最も好適である。これは、キャリヤ要素上の圧縮可能支持体を使うことによって達成可能であり、前記圧縮可能支持体は、移送モジュールを組立体に設置したとき、前記支持体上に設置される支持モジュールと共に更に圧縮される。支持体は、移送モジュールを設置する前に、例えばばね長さ又は形を変えることによって事前調整可能である。最も好適には、支持モジュールは浮揚性を有するように支持される。この場合、移送モジュールが前記キャリヤ要素に設置されたとき、前記支持モジュールが移送モジュールのアンカーに接触してそれに容易に結合され得るように、支持モジュールは前記キャリヤ要素に配置される。従って、本発明の好適な実施例は、支持モジュールの移送モジュールへの下からの取り付けである。これを更に解説すると、支持モジュールは、キャリヤ要素の圧縮可能支持体からの支持がなければ移送モジュールから吊り下がる。

移送モジュールが付加された後、追加のモジュール、例えばカバー５３又はさらに別の機器が付加されることが可能である。必要なら、組立体全体を更に固定することが可能である。最終の装置が図２ｇに示される。

図３には、移送ヘッド４４をもつ移送モジュール４０が概略的に示されており、前記移送ヘッド４４は、レール４１及び４３上を移動可能な移送アーム４２に取り付けられている。従って、ハンドリングユニットは三方向Ｘ、Ｙ、及びＺに移動可能である。ヘッドは、（支持モジュール１０、２０、及び３０で表される）三つの異なる作業領域にアクセスすることが可能であり、前記三つの異なる作業領域は各々が異なる寸法、即ち高さ及び長さを有する。

本発明の装置は、完成装置の組立て中の正確な位置決めに最も敏感な要素が、既に予備組立て状態にある一方で、移送モジュールの道具と相互作用しかつ重量物である支持モジュールが、平らでない床でも正確で便利な様態で移送ユニットに取り付けられることが可能であるということによって特徴付けられる。さらに、これら異なる支持モジュールの作業領域が共通の平面に配置される必要はない。これは移送モジュールを使用することによって達成され、前記移送モジュールの道具、例えば移送ヘッドは全ての三空間方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で自由に移動可能である。本発明は、それが最初からより高い正確さを提供するので、移送モジュールの道具が使用中にその形を変えるところの状況も改良する。

作業領域に配置された単位品への移送ヘッドの正確なアクセスをさらに改善するために、移送ヘッドは相対的様態で追加的に較正されることが可能である。これは、移送ヘッドによって認識され得る少なくとも一つの較正位置を各作業領域に定義することによって好適に実施される。これは、例えばレーザーセンサーのような適切な検出手段によって実現可能である。較正位置は、例えば容器が配置される位置又は試料入力若しくは出力位置のような、同一作業領域内の移送ヘッドによってアクセスされる他の位置を定義するための基準点として使用される。較正位置と作業位置との間のより短い距離の使用によって、工程がなお更に正確にされる。

本発明の他の主題は、本発明による装置を使用した試料内の成分の分析方法である。この方法は、試料を前記装置の第一支持モジュールの第一作業領域に配置する段階、試料又は試料から派生した液体を前記装置の移送モジュールの道具を使用して第二支持モジュール作業領域に移送する段階、及び試料又は試料から派生した液体を前記第二支持モジュール又は第三支持モジュールの作業領域で分析する段階を特に含んで成るものである。

三つのキャリヤ要素Ａ、Ｂ、Ｃ及び三つの支持モジュールを概略的に示す図である。キャリヤ要素Ａ、Ｂ、Ｃ上の三つの支持モジュール１０、２０、３０と、移送モジュール４０と、カバーモジュール５３との組立てに関する例示的工程を示す図である。キャリヤ要素Ａ、Ｂ、Ｃ上の三つの支持モジュール１０、２０、３０と、移送モジュール４０と、カバーモジュール５３との組立てに関する例示的工程を示す図である。キャリヤ要素Ａ、Ｂ、Ｃ上の三つの支持モジュール１０、２０、３０と、移送モジュール４０と、カバーモジュール５３との組立てに関する例示的工程を示す図である。キャリヤ要素Ａ、Ｂ、Ｃ上の三つの支持モジュール１０、２０、３０と、移送モジュール４０と、カバーモジュール５３との組立てに関する例示的工程を示す図である。キャリヤ要素Ａ、Ｂ、Ｃ上の三つの支持モジュール１０、２０、３０と、移送モジュール４０と、カバーモジュール５３との組立てに関する例示的工程を示す図である。キャリヤ要素Ａ、Ｂ、Ｃ上の三つの支持モジュール１０、２０、３０と、移送モジュール４０と、カバーモジュール５３との組立てに関する例示的工程を示す図である。キャリヤ要素Ａ、Ｂ、Ｃ上の三つの支持モジュール１０、２０、３０と、移送モジュール４０と、カバーモジュール５３との組立てに関する例示的工程を示す図である。例示的移送モジュールを作動領域に対して示す図である。

符号の説明

１０支持モジュール
２０支持モジュール
２６フレーム
４０移送モジュール
４４移送ヘッド
５３長穴（一体係合要素）
５４穴（一体係合要素）
Ａキャリヤ要素
Ｂキャリヤ要素
Ａ１フラットベアリング（支持スポット）
Ａ２ピン（支持スポット）

Claims

多段階分析工程を実施するための装置であって：
単位品を前記装置の一つの位置から前記装置の他の位置に移送するように構築された一つの移送モジュールと；
前記移送モジュールの底に堅固に結合された少なくとも二つの支持モジュールであって、分析を受けるべき単位品を保持するように適合された道具と、分析に必要な手段とを具備する少なくとも二つの支持モジュールと；
前記支持モジュールを取り外し可能に支持するように構築されて、前記移送モジュールと堅固に結合された少なくとも二つのキャリヤ要素であって、前記移送モジュールを支える少なくとも二つのキャリヤ要素と；を具備する多段階分析工程を実施するための装置において、
前記支持モジュールと前記移送モジュールとが、前記支持モジュールを前記移送モジュールに対して正確に位置決めするための対応する一体係合要素を具備することを特徴とする、多段階分析工程を実施するための装置。
前記移送モジュールが、三又は四の支持スポットで前記キャリヤ要素によって支持されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
多段階工程用分析装置の組立て方法であって、前記分析装置が：
前記分析装置の一つの位置から前記分析装置の他の位置へ単位品を移送するように構築された一つの移送モジュールと；
前記移送モジュールに堅固に結合される少なくとも二つの支持モジュールであって、分析を受けるべき単位品を保持するように適合された道具と、分析に必要な手段とを具備する少なくとも二つの支持モジュールと；
前記移送モジュールと堅固に結合されて前記移送モジュールを支える少なくとも二つのキャリヤ要素と；を具備する分析装置であり、該組合わせ方法が：
前記キャリヤ要素に取り外し可能に固定された少なくとも二つの支持モジュールを準備する段階と；
前記移送モジュールを準備して、それを前記キャリヤ要素上に設置する段階と；
前記支持モジュールを前記移送モジュールに堅固に結合する段階と；を含んで成る、多段階工程用分析装置の組立て方法。
前記支持モジュールが、前記キャリヤ要素上の圧縮可能支持体上に配置されることを特徴とする、請求項３に記載の組立て方法。
前記移送モジュールを前記キャリヤ要素上に設置する前に、前記移送モジュールの最終位置を調節するために、前記キャリヤ要素上の少なくとも一つの支持スポットの位置をＺ方向で調節する段階をさらに含む、請求項３又は４に記載の組立て方法。
前記移送モジュールを前記キャリヤ要素上に設置する前に、前記移送モジュールの最終位置を調節するために、前記キャリヤ要素上の前記圧縮可能支持体の位置をＺ方向で調節する段階を含む、請求項４又は５に記載の組立て方法。
請求項１又は２に記載の分析装置を組み立てるためのモジュール集合体であって、該モジュール集合体が：
一つの移送モジュールと；
少なくとも二つのキャリヤ要素であって、該少なくとも二つのキャリヤ要素を前記移送モジュールに結合するための結合手段を有する少なくとも二つのキャリヤ要素と；
前記キャリヤ要素に取り外し可能に固定される少なくとも二つの支持モジュールであって、分析を受けるべき単位品を保持するように適合された道具と、分析に必要な手段とを具備する少なくとも二つの支持モジュールと；を具備し、
前記支持モジュールと前記移送モジュールとが、前記支持モジュールを前記移送モジュールに対して正確に位置決めするための一体係合要素をそれぞれ具備する、請求項１又は２に記載の分析装置を組み立てるためのモジュール集合体。
請求項１又は２に記載の分析工程用分析装置を製造するためのモジュール集合体であって：
一つの移送モジュールと；
少なくとも二つのキャリヤ要素であって、該少なくとも二つのキャリヤ要素を前記移送モジュールに結合するための結合手段を有する少なくとも二つのキャリヤ要素と；
前記キャリヤ要素に取り外し可能に固定される少なくとも二つの支持モジュールであって、分析を受けるべき単位品を保持するように適合された道具と、分析に必要な手段とを具備する少なくとも二つの支持モジュールと；を具備する、モジュール集合体において、
前記支持モジュールが、前記キャリヤ要素上の圧縮可能支持体上に配置されることを特徴とする、モジュール集合体。
請求項１又は２のいずれか一項に記載の装置を使用する、試料の成分の多段階分析のための方法。