JP6066498B2 - 自動化された分析器のための低飛沫同伴液体取扱プローブ - Google Patents
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Description
（関連出願の引用）
本願は、米国仮出願第６１／５０４，０７０号（２０１１年７月１日出願）を基礎とする優先権を主張する。該出願の開示は、その全体が参照により引用される。
本願は、米国仮出願第６１／５０４，０７０号（２０１１年７月１日出願）を基礎とする優先権を主張する。該出願の開示は、その全体が参照により引用される。
単純ｐＨ判定から遺伝子マーカーの存在を判定する高度な試験にまで及ぶ分析を行う種々の自動化された分析器が、利用可能である。しかしながら、このような機能および能力範囲にもかかわらず、ほぼ全ての自動化された分析器が、共通の基本的機能性および性能問題を有する。自動化された分析器は、概して、血液、血漿、血清、尿、脳脊髄液、または唾液等の液体である患者試料を操作しなければならない。組織試料および糞便物質等の固体または半固体試料は、浸軟および液体中への懸濁後、液体として処理することができる。そのような試料は、静脈血採取管等の容器内に提供され、概して、１つ以上の液体取扱プローブを使用して、これらの容器から吸引によって操作される。これらの流体および液体試薬を自動化された分析器上の異なる場所に移動させるために、液体取扱プローブが、可動搬台に取り付けられ得る。
自動化された分析器は、概して、共通ワークフローを共有し、その各ステップは、システム性能を劣化させ得る、潜在的誤差源である。典型的な自動化された分析器では、液体試料を保持する容器が、最初に、オペレータによって、システム内に装填される。ロボット式液体取扱プローブが、次いで、試験のために使用される試料の一部を除去する。同様に、概して、液体形態である１つ以上の試薬が、ロボット式液体取扱プローブを使用して、貯蔵部から取り出され、続いて、検出可能結果を発生させるアッセイ反応を行うために、試料と混合される。
前述のように、液体移送は、自動化された分析器上で頻繁に行われるプロセスであり、アッセイ結果の品質を劣化させ得る潜在的誤差源である。そのような誤差によって深刻な影響を受け得るアッセイ特性の１つは、感度であり、感度は、本質的に、分析器が確実に検出または定量化することができる、特定の検体の最低濃度の評価基準である。多くの事例では、特定のアッセイの感度は、背景信号としても知られる、検体を含有しない試料において行われるアッセイからの結果と関連付けられた信号中における変動の関数である。背景信号結果中の大量の変動は、分析器の感度を、大幅に変動する背景信号から統計的に区別可能なものである比較的に強い信号を返す検体の濃度に限定するであろう。逆に言えば、背景信号中における少量の変動は、比較的に低濃度または比較的に弱い信号を発生する検体の検出を可能にし得る。
背景信号中における１つの変動源は、飛沫同伴または汚染である。飛沫同伴は、材料が、第１の流体から分析器構成要素に、次いで、その分析器構成要素から第２の流体に移送されるときに生じる。典型的シナリオは、非常に高濃度の検体を含有する患者試料からの少量の流体が、液体取扱プローブによって、第２の患者試料に移送され、第２の試料から偽陽性試験結果につながるときである。液体アッセイ試薬の同様の移送もまた、可能性として考えられる。
飛沫同伴は、ある量の流体の物理的移送によって生じ得る。これは、液体取扱プローブの設計に固有の隙間内に生じ得る、あるいは使用中の粗雑な取扱または偶発的衝突によって生じ得る液体取扱プローブの表面中の不規則性において生じ得る。別の飛沫同伴源は、試料中の特定分子と液体取扱プローブの湿潤表面の相互作用である。そのような表面に結合されると、これらの分子は、続いて、液体取扱プローブが異なる流体に進入すると、放出され得る。飛沫同伴はまた、これらの機構の組み合わせによっても生じ得る。
いくつかのアプローチが、飛沫同伴を最小化するために開発されている。これらのうちの１つは、流体を取り扱うための使い捨て先端の使用である。これらの先端は、流体の取扱に先立って、液体取扱プローブ機構に取り付けられ、その後、廃棄される。これらの使い捨て先端の供給および操作は、自動化された分析器に有意なコストおよび複雑性を追加し得、先端の取り付けおよび廃棄のために要求される時間は、システム処理量に影響を及ぼし得る。液体取扱プローブへの先端の不適切な取り付けもまた、アッセイ結果に影響を及ぼす不正確な体積の送達につながり、それによって、さらなる別の変動源になり得る。
別のアプローチは、液体取扱プローブ機構の内部および外部の徹底した洗浄手順を実装するものである。このための多数のデバイスおよび方法が、開示されているが、しかしながら、これらは、追加のワークステーションおよび洗浄試薬の必要性の形態において、分析器のコストおよび複雑性を有意に増やす。システム処理量に影響を及ぼすことに加え、これらの洗浄ステップはまた、分析器内の追加の変動源となる。
流体体積の飛沫同伴は、これらの手段に頼ることなく、液体取扱プローブ機構の試料への暴露を低減させるように分析器機能を最適化することによって（例えば、液体レベル感知を使用して、試料液体の表面を検出し、続いて、液体取扱プローブの少量のみ浸漬させることによって）、最小化することができる。液体取扱プローブ機構自体も、液体を捕捉し得る特徴を伴わない表面を呈するように設計することができる。これは、露出金属表面を電解研磨し、擦過を抑えるステンレス鋼等の材料を利用することによって、達成することができる。液体取扱プローブの位置付けもまた、表面擦過および削取を発生させ得る衝突を回避するために監視することができる。
液体取扱プローブの材料への分子の結合による飛沫同伴は、溶液中の分子と相互作用する傾向が低い材料を選択することによって、回避することができる。これらは、典型的には、ポリプロピレンまたはフルオロポリマー等のポリマーである。液体取扱プローブは、全体的に、これらの材料から構築され得るが、しかしながら、強度および剛性の相対的不足は、特に、高速移動を行い得る高処理量分析器において、そのようなデバイスのモーションシステムへの搭載およびその後の正確な位置付けを複雑にし得る。加えて、そのような材料は、概して、非伝導性であるため、多くの液体レベル感知機構との適合性がない。非特異的結合性が低い材料は、ステンレス鋼等のより従来の硬質材料に優るコーティングとして使用され得る。しかしながら、そのようなコーティングは、不注意な取扱および偶発的衝突を通して容易に損傷され、有意な流体体積の飛沫同伴につながり得るポリマーコーティングにおける表面擦過および削取を発生させる。
本発明の実施形態は、これらおよび他の問題を個々にかつ集合的に解決する。
本明細書に提供されるのは、剛体シースと、シースから延び、流体接触表面として作用するポリマーコアとを組み込む、分析システムのための飛沫同伴低減液体取扱プローブである。ポリマーコアは、延長された部分が、液体レベルセンサの一部として作用し得るように、伝導性であることができる。デバイスはまた、液体取扱プローブのユーザによる交換を簡略化し、使用中の損傷を最小化するのに役立つ、衝撃吸収マウントを含み得る。衝撃吸収マウントは、衝突を検出するセンサを組み込み、分析システムに信号伝達し、液体取扱プローブへの損傷を低減させるさらなるステップを行うことができる。
本明細書に提供されるのは、遠位（または、下側）末端を伴う細長い剛体シースと、少なくとも部分的に、該細長い剛体シース内に封入されている伝導性ポリマーコアであって、内部流体導管および伝導性ポリマー先端を含む、伝導性ポリマーコアと、伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている液体レベル感知機構とを備えている、液体取扱プローブ（または、流体取扱プローブ）である。いくつかの実施形態では、該伝導性ポリマー先端は、細長い剛体シースの遠位末端から突出している伝導性ポリマーコアの一部を備えている。いくつかの実施形態では、伝導性ポリマーコアは、細長い剛体シースの遠位端を少なくとも０．０５インチ、例えば、０．１インチ、０．２５インチ、０．５インチ、０．７５インチ、１インチ、０．０５−２インチ、０．１−１インチ、０．１−０．５インチ等を越えて延びている。いくつかの実施形態では、細長い剛体シースは、近位（または、上側）末端を有する。いくつかの実施形態では、伝導性ポリマーコアは、近位末端から突出し、フレア状継手を形成する。
いくつかの実施形態では、細長い剛体シースは、ステンレス鋼、例えば、電解研摩されたステンレス鋼を備えている。いくつかの実施形態では、細長い剛体シースは、伝導性であり、伝導性ポリマーコアは、該細長い剛体シースと電気接触する。いくつかの実施形態では、流体感知機構は、静電容量ベースの液体感知回路である。いくつかの実施形態では、伝導性ポリマーコアは、０．５Ω・ｍ、例えば、０．４、０．３、０．２５、０．１、０．０５、０．１−０．５、または０．２−０．４Ω・ｍ未満のバルク抵抗率を有する伝導性ポリマーを備えている。いくつかの実施形態では、伝導性ポリマーコアは、伝導性フルオロポリマーを備えている。いくつかの実施形態では、伝導性ポリマーコアは、非特異的結合性が低いポリマーを備えている。
さらに提供されるのは、自動化された化学的性質分析器における液体を取り扱うためのデバイスであって、該自動化された化学分析器は、１つ以上のクレーンアセンブリを有し、（１）液体取扱プローブ、例えば、前述の液体取扱プローブ実施形態のいずれかと、（２）該液体取扱プローブを自動化された化学的性質分析器のクレーンアセンブリに固定するためのプローブマウントと、（３）該プローブマウントに取り付けられているプローブガイド（例えば、プローブ搭載ブラケットを介して）とを備えている。いくつかの実施形態では、柔軟な部材が、プローブマウントと該プローブガイドとの間に介在する。いくつかの実施形態では、液体取扱プローブは、プローブガイドに付けられている。いくつかの実施形態では、デバイスはさらに、柔軟な部材に動作可能に接続されている衝突検出センサを備えている。いくつかの実施形態では、液体レベル感知機構は、プローブガイドを介して、伝導性ポリマーコアに動作可能に接続される。いくつかの実施形態では、液体取扱プローブは、伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている液体レベル感知機構を備えている。いくつかの実施形態では、液体レベル感知機構は、プローブガイドを介して、伝導性ポリマーコアに動作可能に接続される。
さらに提供されるのは、液体取扱プローブへの衝突損傷を最小化するためのシステムまたは方法であって、プローブガイドに付けられている液体取扱プローブを含み、該プローブガイドは、プローブマウントに取り付けられ、柔軟な部材が、プローブガイドと該プローブマウントとの間に介在し、物体と液体取扱プローブとの間の衝突は、プローブガイドの変位および該柔軟な部材の歪曲をもたらし、該柔軟な部材の歪曲は、衝突の間、該物体と該液体取扱プローブとの間に発生する力を低減させる。いくつかの実施形態では、該柔軟な部材の歪曲は、衝突検出センサを起動し、次いで、コントローラによって受信される信号を発生させる。いくつかの実施形態では、コントローラは、衝突検出センサからの信号の受信後、液体取扱プローブの軌道を変更する。いくつかの実施形態では、衝突検出センサは、光学経路を有する。いくつかの実施形態では、柔軟な部材の歪曲は、不透明フラグに衝突検出センサの光学経路を通って移動させる。
実施形態において、本発明は、例えば、下記の項目を提供する。
（項目１）
液体取扱プローブであって、
ａ）遠位末端を有する細長い剛体シースと、
ｂ）前記細長い剛体シース内に部分的に封入されている伝導性ポリマーコアであって、
前記伝導性ポリマーコアは、
内部流体導管と、
伝導性ポリマー先端であって、前記伝導性ポリマー先端は、前記細長い剛体シースの遠位末端から突出している前記伝導性ポリマーコアの一部を備えている、伝導性ポリマー先端と
を含む、伝導性ポリマーコアと、
ｃ）前記伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている流体感知機構と
を備えている、液体取扱プローブ。
（項目２）
自動化された化学的性質分析器における液体を取り扱うためのデバイスであって、前記自動化された化学分析器は、１つ以上のクレーンアセンブリを有し、
（１）液体取扱プローブであって、前記液体取扱プローブは、
ａ）遠位末端を有する細長い剛体シースと、
ｂ）前記細長い剛体シース内に部分的に封入されている伝導性ポリマーコアであって、
内部流体導管と、
伝導性ポリマー先端であって、前記伝導性ポリマー先端は、前記細長い剛体シース１０６の下側末端から突出している前記伝導性ポリマーコアの一部を備えている、伝導性ポリマー先端と
を備えている、伝導性ポリマーコアと、
ｃ）前記伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている液体レベル感知機構と
を備えている、液体取扱プローブと、
（２）前記液体取扱プローブを前記自動化された化学的性質分析器のクレーンアセンブリに固定するためのプローブマウントと、
（３）前記プローブマウントに取り付けられているプローブガイドであって、柔軟な部材が、前記プローブマウントと前記プローブガイドとの間に介在し、前記液体取扱プローブは、前記プローブガイドに付けられている、プローブガイドと
を備えている、デバイス。
（項目３）
前記細長い剛体シースは、伝導性であり、前記伝導性ポリマーコアは、前記細長い剛体シースと電気接触している、項目１または２に記載の液体取扱プローブ。
（項目４）
前記伝導性ポリマーコアは、前記細長い剛体シースの前記遠位端を少なくとも０．２５インチ越えて延びている、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目５）
前記細長い剛体シースは、近位末端を有し、前記伝導性ポリマーコアは、前記近位末端から突出し、フレア状継手を形成している、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目６）
前記流体感知機構は、静電容量ベースの液体感知回路である、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目７）
前記伝導性ポリマーコアは、０．２５Ω・ｍ未満のバルク抵抗率を有する伝導性ポリマーを備えている、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目８）
前記伝導性ポリマーコアは、伝導性フルオロポリマーを備えている、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目９）
前記伝導性ポリマーコアは、非特異的結合性が低いポリマーを備えている、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目１０）
前記細長い剛体シースは、ステンレス鋼を備えている、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目１１）
前記細長い剛体シースは、電解研摩されたステンレス鋼を備えている、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目１２）
自動化された化学的性質分析器における液体を取り扱うためのデバイスであって、前記自動化された化学分析器は、１つ以上のクレーンアセンブリを有し、
ａ）液体取扱プローブと、
ｂ）前記液体取扱プローブを前記自動化された化学的性質分析器のクレーンアセンブリに固定するためのプローブマウントと、
ｃ）前記プローブマウントに取り付けられているプローブガイドであって、柔軟な部材が、前記プローブマウントと前記プローブガイドとの間に介在し、前記液体取扱プローブは、前記プローブガイドに付けられている、プローブガイドと
を備えている、デバイス。
（項目１３）
前記柔軟な部材に動作可能に接続されている衝突検出センサをさらに備えている、項目１２に記載のデバイス。
（項目１４）
前記液体取扱プローブは、前記伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている液体レベル感知機構を備えている、項目１２に記載のデバイス。
（項目１５）
前記液体レベル感知機構は、前記プローブガイドを介して、前記伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている、項目２または１４に記載のデバイス。
（項目１６）
液体取扱プローブへの衝突損傷を最小化するためのシステムであって、
プローブガイドに付けられている前記液体取扱プローブを備え、前記プローブガイドは、プローブマウントに取り付けられており、柔軟な部材が、前記プローブガイドと前記プローブマウントとの間に介在している、
物体と前記液体取扱プローブとの間の衝突は、前記プローブガイドの変位および前記柔軟な部材の歪曲をもたらし、
前記柔軟な部材の歪曲は、前記衝突の間、前記物体と前記液体取扱プローブとの間に発生する力を低減させる、
システム。
（項目１７）
液体取扱プローブへの衝突損傷を最小化するためのシステムであって、
プローブガイドに付けられている前記液体取扱プローブを備え、前記プローブガイドは、プローブマウントに取り付けられ、柔軟な部材が、前記プローブガイドと前記プローブマウントとの間に介在し、
物体と前記液体取扱プローブとの間の衝突は、前記プローブガイドの変位および前記柔軟な部材の歪曲をもたらし、
前記柔軟な部材の歪曲は、衝突検出センサを起動し、次いで、コントローラによって受信される信号を発生させ、
前記コントローラは、前記衝突検出センサからの前記信号の受信後、前記液体取扱プローブの軌道を変更する、
システム。
（項目１８）
前記衝突検出センサは、光学経路を有する、項目１７に記載のシステム。
（項目１９）
前記柔軟な部材の歪曲は、不透明フラグに前記衝突検出センサの前記光学経路を通って移動させる、項目１８に記載のシステム。
実施形態において、本発明は、例えば、下記の項目を提供する。
（項目１）
液体取扱プローブであって、
ａ）遠位末端を有する細長い剛体シースと、
ｂ）前記細長い剛体シース内に部分的に封入されている伝導性ポリマーコアであって、
前記伝導性ポリマーコアは、
内部流体導管と、
伝導性ポリマー先端であって、前記伝導性ポリマー先端は、前記細長い剛体シースの遠位末端から突出している前記伝導性ポリマーコアの一部を備えている、伝導性ポリマー先端と
を含む、伝導性ポリマーコアと、
ｃ）前記伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている流体感知機構と
を備えている、液体取扱プローブ。
（項目２）
自動化された化学的性質分析器における液体を取り扱うためのデバイスであって、前記自動化された化学分析器は、１つ以上のクレーンアセンブリを有し、
（１）液体取扱プローブであって、前記液体取扱プローブは、
ａ）遠位末端を有する細長い剛体シースと、
ｂ）前記細長い剛体シース内に部分的に封入されている伝導性ポリマーコアであって、
内部流体導管と、
伝導性ポリマー先端であって、前記伝導性ポリマー先端は、前記細長い剛体シース１０６の下側末端から突出している前記伝導性ポリマーコアの一部を備えている、伝導性ポリマー先端と
を備えている、伝導性ポリマーコアと、
ｃ）前記伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている液体レベル感知機構と
を備えている、液体取扱プローブと、
（２）前記液体取扱プローブを前記自動化された化学的性質分析器のクレーンアセンブリに固定するためのプローブマウントと、
（３）前記プローブマウントに取り付けられているプローブガイドであって、柔軟な部材が、前記プローブマウントと前記プローブガイドとの間に介在し、前記液体取扱プローブは、前記プローブガイドに付けられている、プローブガイドと
を備えている、デバイス。
（項目３）
前記細長い剛体シースは、伝導性であり、前記伝導性ポリマーコアは、前記細長い剛体シースと電気接触している、項目１または２に記載の液体取扱プローブ。
（項目４）
前記伝導性ポリマーコアは、前記細長い剛体シースの前記遠位端を少なくとも０．２５インチ越えて延びている、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目５）
前記細長い剛体シースは、近位末端を有し、前記伝導性ポリマーコアは、前記近位末端から突出し、フレア状継手を形成している、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目６）
前記流体感知機構は、静電容量ベースの液体感知回路である、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目７）
前記伝導性ポリマーコアは、０．２５Ω・ｍ未満のバルク抵抗率を有する伝導性ポリマーを備えている、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目８）
前記伝導性ポリマーコアは、伝導性フルオロポリマーを備えている、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目９）
前記伝導性ポリマーコアは、非特異的結合性が低いポリマーを備えている、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目１０）
前記細長い剛体シースは、ステンレス鋼を備えている、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目１１）
前記細長い剛体シースは、電解研摩されたステンレス鋼を備えている、項目１に記載の液体取扱プローブまたは項目２に記載のデバイス。
（項目１２）
自動化された化学的性質分析器における液体を取り扱うためのデバイスであって、前記自動化された化学分析器は、１つ以上のクレーンアセンブリを有し、
ａ）液体取扱プローブと、
ｂ）前記液体取扱プローブを前記自動化された化学的性質分析器のクレーンアセンブリに固定するためのプローブマウントと、
ｃ）前記プローブマウントに取り付けられているプローブガイドであって、柔軟な部材が、前記プローブマウントと前記プローブガイドとの間に介在し、前記液体取扱プローブは、前記プローブガイドに付けられている、プローブガイドと
を備えている、デバイス。
（項目１３）
前記柔軟な部材に動作可能に接続されている衝突検出センサをさらに備えている、項目１２に記載のデバイス。
（項目１４）
前記液体取扱プローブは、前記伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている液体レベル感知機構を備えている、項目１２に記載のデバイス。
（項目１５）
前記液体レベル感知機構は、前記プローブガイドを介して、前記伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている、項目２または１４に記載のデバイス。
（項目１６）
液体取扱プローブへの衝突損傷を最小化するためのシステムであって、
プローブガイドに付けられている前記液体取扱プローブを備え、前記プローブガイドは、プローブマウントに取り付けられており、柔軟な部材が、前記プローブガイドと前記プローブマウントとの間に介在している、
物体と前記液体取扱プローブとの間の衝突は、前記プローブガイドの変位および前記柔軟な部材の歪曲をもたらし、
前記柔軟な部材の歪曲は、前記衝突の間、前記物体と前記液体取扱プローブとの間に発生する力を低減させる、
システム。
（項目１７）
液体取扱プローブへの衝突損傷を最小化するためのシステムであって、
プローブガイドに付けられている前記液体取扱プローブを備え、前記プローブガイドは、プローブマウントに取り付けられ、柔軟な部材が、前記プローブガイドと前記プローブマウントとの間に介在し、
物体と前記液体取扱プローブとの間の衝突は、前記プローブガイドの変位および前記柔軟な部材の歪曲をもたらし、
前記柔軟な部材の歪曲は、衝突検出センサを起動し、次いで、コントローラによって受信される信号を発生させ、
前記コントローラは、前記衝突検出センサからの前記信号の受信後、前記液体取扱プローブの軌道を変更する、
システム。
（項目１８）
前記衝突検出センサは、光学経路を有する、項目１７に記載のシステム。
（項目１９）
前記柔軟な部材の歪曲は、不透明フラグに前記衝突検出センサの前記光学経路を通って移動させる、項目１８に記載のシステム。
本明細書に提供されるのは、図１を参照すると、剛体外部シース１０６およびポリマーコア１０８を伴う液体取扱プローブ１００である。ポリマーコア１０８は、流体の吸引および送達を促進する、内部流体導管を有することができる。外部剛体シース１０６の使用は、液体取扱プローブ１００を流体リザーバと整列させるために使用される、分析器のモーションシステムへの確実な取付け点を提供する。そのようなモーションシステムは、線形ガントリ、回転式ガントリ、および関節アームを含む。外部シースの剛性は、モーションシステムへの取付け点と流体試料に接触するプローブの末端との間の相対的位置が固定されることを保証することによって、液体取扱プローブ１００の整列を簡略化する。これは、加えて、延長された長さの液体取扱プローブを組み込むシステム設計の使用を可能にする。外部剛体シース１０６は、硬質プラスチックまたは金属を含む、任意の好適な硬質材料から作製され得る。いくつかの実施形態では、外部剛体シースは、伝導性材料から作製される。好適な材料として、ステンレス鋼、鋼鉄合金、アルミニウム、銅、および銅合金が挙げられるが、それらに限定されない。外部剛体シースは、流体レベル感知回路のための接続として、および／または流体レベル感知回路とポリマーコア１０８との間の接続点としての役割を果たすことができる。外部剛体シースの表面は、液体中への偶発的浸漬の影響を低減し、良好な電気接触を確実にするために研磨されることができる。いくつかの実施形態では、外部剛体シースは、電解研摩された表面を有する。
ポリマーコア１０８は、外部剛体シース１０６の末端から延び、唯一の流体接触表面としての役割を果たす。いくつかの実施形態では、ポリマーコア１０８は、溶液中の分子との最小限の相互作用を有する材料、すなわち、非特異的結合性が低い材料から作製される。これは、第１の溶液中の分子の非特異的結合による飛沫同伴および第２の溶液中への結合された分子のその後の望ましくない放出を低減させる。好適な非特異的結合性が低い材料として、ポリプロピレン、ポリエチレン、フルオロポリマー、シリコーン材料、およびコポリマーが挙げられるが、それらに限定されない。
いくつかの実施形態では、ポリマーコアは、伝導性または半伝導性ポリマーから作製される。好適な伝導性ポリマーとして、電流の流動を支援するために好適な密度において、黒鉛または他の伝導性材料を含有するポリプロピレン、ポリエチレン、フルオロポリマー、シリコーン、およびコポリマーが挙げられるが、それらに限定されない。いくつかの実施形態では、伝導性または半伝導性ポリマーは、０．２５Ω・ｍ未満のバルク抵抗を有する。いくつかの実施形態では、ポリマーコアは、伝導性または半伝導性コーティングを提供するように処理された非伝導性材料から作製される。
伝導性または半伝導性ポリマーコア１０８の使用は、液体取扱プローブ１００のこの部分が、液体レベル感知回路の感知部分としての役割を果たすことを可能にする。少なくとも部分的に、伝導性材料の液体との接触に依拠する、そのような流体感知回路は、公知である。いくつかの実施形態では、液体レベル感知回路は、液体取扱プローブ１００をキャパシタの一部として組み込み、液体および／または伝導性表面との直接接触ならびに液体または伝導性表面への近接性に対して敏感であることができる。
液体レベル感知回路の使用は、システムが、液体試料との接触を検証することを可能にする。故に、システムは、液体取扱プローブの位置に基づいて試料の体積を推定し、異なる試料体積に適合することができる。ポリマーコアを通した液体レベル感知の使用はまた、システムが、液体取扱プローブが、液体試料中に降下される範囲を制御し、それによって、液体試料に暴露される表面積を限定し、潜在的飛沫同伴を最小化することを可能にすることもできる。
伝導性および半伝導性ポリマーは、電流を伝導させることが可能である。従来の金属導体は、典型的には、非常に効率的導体である。剛体外部シース１０６が伝導性である実施形態では、剛体外部シース１０６とポリマーコア１０８との間の密接な接触は、剛体外部シース１０６が、液体レベル感知回路と液体取扱プローブ１００のポリマーコア１０８との間の接続表面としての役割を果たすことを可能にすることができる。剛体外部シース１０６とポリマーコア１０８との間の密接な接触は、剛体外部シース１０６の内側表面に対してポリマーコア１０８の外部表面によって付与される圧力によること、ポリマーコア１０８と剛体外部シース１０６との間に配置される接着剤層の使用によること、またはそれら２つの組み合わせによることができる。そのような用途では、接着剤層は、伝導性または半伝導性であり得る。
低効率的伝導性ポリマーコア１０８は、それが効果的センサを形成する長さを限定する。そのような場合、剛体外部シース１０６は、液体取扱プローブ１００の表面の大部分にわたって延び、プローブの末端に接近することができる。これは、液体取扱プローブ１００が可動搬台に固定される場所に近い近位末端１０２と、液体取扱プローブ１００が液体に接触する場所に近い遠位末端１０４との間の相対的位置を固定する剛体外部シース１０６の機能と調和する。ポリマーコア１０８が剛体外部シース１０６から出る点は、液体移送の間、流体を隔離し得る表面として作用することができ、したがって、いくつかの実施形態では、プローブのこの領域は、液体表面から離されている。この設計を前提として、当業者は、これらの対抗するニーズを平衡化する方法を理解するであろう。いくつかの実施形態では、ポリマーコア１０８は、約０．２５〜約３インチ、液体取扱プローブ１００の遠位末端１０４から延びている。いくつかの実施形態では、ポリマーコア１０８は、約０．２５〜約０．７５インチ、液体取扱プローブ１００の遠位末端１０４から延びている。いくつかの実施形態では、ポリマーコア１０８は、約０．３５インチ、液体取扱プローブ１００の遠位末端１０４から延びている。
前述のように、ポリマーコア１０８を組み込む、液体レベル感知回路の使用はまた、システムが、液体取扱プローブ１００の不整列を検出および補正することを可能にもする。前述のように、液体レベル感知回路は、伝導性表面の近接性を検出することができる。そのような液体レベル感知回路からの入力は、システムによって使用され、衝突に先立って、液体取扱プローブ１００の移動を停止させることができる。これは、有利には、流体リザーバとしての役割を果たし、飛沫同伴をもたらし得る、液体取扱プローブ１００の表面への損傷（例えば、擦過または削取）を防止する。いくつかの実施形態では、システムは、既知の伝導性表面を基準点として利用し得る（例えば、液体取扱プローブ１００を搬送する、可動搬台の位置を較正または調節するため）。これらの基準点は、追加の目的のために配置されるシステムの一部であり得、または整列の目的のためだけに、システム内に含まれ得る。
そのような予防措置にもかかわらず、液体取扱プローブへの損傷の場合、流体接触表面としてのポリマーコア１０８の使用は、有利には、擦過、削取、および他の欠陥の存在にもかかわらず、非特異的結合性が低いポリマー表面を液体に呈し続ける。これは、流体体積の非意図的移送に対する潜在的飛沫同伴を限定し、いかなる場合も、単純洗浄方法を使用して処理され、任意の飛沫同伴流体体積を物理的に退去させることができる。
いくつかの実施形態では、ポリマーコア１０８は、外部剛体シース１０６の近位端１０２から出て、典型的には、流体ポンプを含む、ピペットアセンブリの他の部分との接続を形成し得る。そのような用途では、ピペットアセンブリに接続するポリマーコア１０８の末端は、フレア状継手１１０であり得る。いくつかの実施形態では、フレア状継手１１０は、単に、ポリマーコア１０８の延長された部分である。これは、液体取扱プローブ１００の設置および交換を簡略化し、有利には、ピペットアセンブリのポンプ部分と流体試料との間の直接接続を提供する。
さらに本明細書に提供されるのは、例えば、図２に例示されるような液体取扱プローブへの損傷を最小化するためのプローブマウント２００である。プローブマウント２００は、システムによって制御される移送搬台に付けられ、システム内の異なる場所に移動されることができる。移送搬台として、１、２、および３次元ガントリシステム、回転式クレーン、関節アーム、および特定のシステムの幾何学形状に好適な他の移送手段が挙げられるが、それらに限定されない。いくつかの実施形態では、液体取扱プローブ１００は、プローブマウント２００とインターフェース接続するプローブガイド２０２内に垂直に置かれることができる。プローブガイド２０２は、液体取扱プローブをしっかりと保持することができる、任意の構成であり得る。好適な構成として、複数の取付け点を伴う中空シリンダ、チャネル、およびシャフトが挙げられる。いくつかの実施形態では、プローブガイド２０２は、中空シリンダである。プローブガイド２０２はまた、ユーザが、液体取扱プローブ１００を除去するために緩めること、または液体取扱プローブ１００を固定するために緊締することができる特徴を含み得る。いくつかの実施形態では、この特徴は、プローブマウント２００の一端に位置する、ナット２０６である。
搭載された液体取扱プローブ１００への損傷を最小化するために、プローブガイド２０２は、プローブマウント２００に組み込まれたプローブガイドチャネル内を自由に移動することができる。この自由な移動は、衝突の間、搭載された液体取扱プローブ１００を移動させ、衝突の衝撃圧力を最小限にし、故に、プローブへの損傷を最小化することを可能にする。そのような損傷は、擦過または圧痕の形態における、液体取扱プローブ１００の表面に対するものであり得るか、あるいは液体取扱プローブ１００の曲りまたは折れ曲がりを伴い得る。プローブガイド２０２は、柔軟または弾力的な接続２０４を使用して、プローブガイド２０２チャネルの一端に固定され得る。そのような実施形態では、液体取扱プローブ１００は、衝突が解消されると、その適切な位置に戻ることができる。
いくつかの実施形態では、柔軟または弾力的な接続２０４は、バネである。
いくつかの実施形態では、プローブマウント２００は、プローブガイド２０２の移動を検出することによって、液体取扱プローブ１００への衝撃を検出する衝突センサを含む。システムは、したがって、衝突センサからの信号が、液体取扱プローブ１００が意図されない接触を行ったことを示すと、液体取扱プローブ１００のさらなる移動を停止させることができる。いくつかの実施形態では、システムは、衝突センサからの信号が、液体取扱プローブ１００が意図されない（偶発的）接触を行ったことを示すと、移動中の液体取扱プローブ１００の軌道を変更することができる。そのような変更された軌道は、移動方向を反転させることを含むことができる。例えば、衝突センサを装備したプローブマウント２００によって保持される液体取扱プローブ１００が、下向きに移動している間、固体物体に遭遇する場合、衝突センサは、信号をシステムに提供するであろう。続いて、システムは、プローブマウント２００が付けられた移送搬台に、さらなる移動を停止するように命令し、それによって、液体取扱プローブ１００への損傷を最小限にし得る。いくつかの実施形態では、システムは、プローブマウント２００が付けられた移送搬台に、上向きに移動するように命令することができる。システムによる介入は、衝撃の力および持続時間を低減させることによって、液体取扱プローブ１００への損傷を最小化することができる。液体取扱プローブ１００への損傷を最小化するためのステップを行うことに加え、システムは、衝突が生じたことを示す信号を受信後、ユーザに通知することができる。
プローブガイド２０２の移動によって、衝突を感知するためのいくつかの好適な機構が存在する（プローブガイド２０２に動作可能に接続される光学センサ、ホール効果センサ、または他の位置依存センサの使用等）。いくつかの実施形態では、衝突センサは、位置フラグ２１０と組み合わせ使用される光学センサ２０８である。位置フラグ２１０は、プローブガイド２０２上に搭載され、光学センサは、プローブマウント２００内に組み込まれることができる。代替として、光学センサ２０８は、プローブガイド２０２内に組み込まれ、位置フラグ２１０は、プローブマウント２００に取り付けられることができる。
プローブマウント２００はまた、液体取扱プローブ１００が、液体レベル感知回路の一部を形成する事例では、液体レベル感知回路への接続のための点としての役割を果たすことができる。いくつかの実施形態では、プローブマウント２００は、液体取扱プローブ１００の伝導性部分の取り付けのための継手を提供する。いくつかの実施形態では、プローブガイド自体が、液体レベル感知回路への接続を提供する。これは、液体取扱プローブ１００をシステムに物理的に取り付け、液体レベル感知回路への接続を行う作用を統合することによって、液体レベル感知特徴を組み込む液体取扱プローブ１００の取り付けまたは交換を簡略化する。
いくつかの実施形態では、液体レベル感知回路は、伝導性表面への近接性を検出することができる。そのような実施形態では、液体レベル感知回路は、前述のように、液体取扱プローブとともに使用され、固体表面への接近に関して、コントローラに信号を提供することができる。そのような信号は、固体表面との衝突を回避するために使用され得る。液体レベル感知回路によって提供される信号はまた、システム上の整列特徴の存在を検出するためにも使用され、それによって、システム内の液体取扱プローブ１００の位置を判定することができる。システム上の整列特徴に対する液体取扱プローブ１００の位置の判定は、液体取扱プローブ１００の移動に関与する移送搬台の自動化された整列のために使用され得る。そのような整列特徴は、追加の機能を行うために配置されるか、または整列の目的専用のためにシステム上に配置されることができる。
いくつかの実施形態では、本発明は、損傷最小化プローブマウント２００を伴う前述の低飛沫同伴液体取扱プローブ１００を組み込む。これらのデバイスの飛沫同伴最小化特徴は、相補的であり、２つの組み合わせは、液体取扱プローブ１００の設置または交換のタスクを大幅に簡略化することに加え、最適システム性能を提供し得る。
１つ以上の実施形態の詳細な説明が、前述に与えられたが、種々の代替、修正、および均等物が、本発明の精神から逸脱することなく、当業者に明白となるであろう。さらに、明らかに不適切である、または別様に明示的に記載されない限り、異なる実施形態の特徴、デバイス、および／または構成要素が、代用および／または組み合わせられ得る。したがって、前述の説明は、本発明の範囲を限定するものと捉えられるべきではない。１つ以上の実施形態の１つ以上の要素は、本発明の範囲から逸脱することなく、１つ以上の他の実施形態の１つ以上の要素と組み合わせられ得る。
Claims (18)
- 液体取扱プローブであって、前記液体取扱プローブは、
ａ）遠位末端を有する細長い剛体シースと、
ｂ）前記細長い剛体シース内に部分的に封入されている伝導性ポリマーコアであって、前記伝導性ポリマーコアの一部は、前記細長い剛体シースから突出しており、前記細長い剛体シース内に部分的に封入されている前記伝導性ポリマーコアの前記一部は、伝導性であり、前記伝導性ポリマーコアは、
内部流体導管と、
伝導性ポリマー先端であって、前記伝導性ポリマー先端は、前記細長い剛体シースの前記遠位末端から突出している前記伝導性ポリマーコアの前記一部を備えている、伝導性ポリマー先端と
を含む、伝導性ポリマーコアと、
ｃ）前記伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている流体感知機構と
を備え、
前記細長い剛体シースは、伝導性であり、前記伝導性ポリマーコアは、前記細長い剛体シースと電気接触している、液体取扱プローブ。 - 自動化された化学的性質分析器における液体を取り扱うためのデバイスであって、前記自動化された化学的性質分析器は、１つ以上のクレーンアセンブリを有し、前記デバイスは、
（１）液体取扱プローブであって、前記液体取扱プローブは、
ａ）遠位末端を有する細長い剛体シースであって、前記細長い剛体シースは伝導性である、細長い剛体シースと、
ｂ）前記細長い剛体シース内に部分的に封入され、かつ前記細長い剛体シースと電気接触している伝導性ポリマーコアであって、前記伝導性ポリマーコアの一部は、前記細長い剛体シースから突出しており、前記細長い剛体シース内に部分的に封入されている前記伝導性ポリマーコアの前記一部は、伝導性であり、前記伝導性ポリマーコアは、
内部流体導管と、
伝導性ポリマー先端であって、前記伝導性ポリマー先端は、前記細長い剛体シース１０６の下側末端から突出している前記伝導性ポリマーコアの前記一部を備えている、伝導性ポリマー先端と
を備えている、伝導性ポリマーコアと、
ｃ）前記伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている液体レベル感知機構と
を備えている、液体取扱プローブと、
（２）前記液体取扱プローブを前記自動化された化学的性質分析器のクレーンアセンブリに固定するためのプローブマウントと、
（３）前記プローブマウントに取り付けられているプローブガイドであって、柔軟な部材が、前記プローブマウントと前記プローブガイドとの間に介在させられ、前記液体取扱プローブは、前記プローブガイドに付けられている、プローブガイドと
を備えている、デバイス。 - 前記伝導性ポリマーコアは、前記細長い剛体シースの前記遠位端を少なくとも０．２５インチ越えて延びている、請求項１に記載の液体取扱プローブまたは請求項２に記載のデバイス。
- 前記細長い剛体シースは、近位末端を有し、前記伝導性ポリマーコアは、前記近位末端から突出し、フレア状継手を形成している、請求項１に記載の液体取扱プローブまたは請求項２に記載のデバイス。
- 前記流体感知機構は、静電容量ベースの液体感知回路である、請求項１に記載の液体取扱プローブまたは請求項２に記載のデバイス。
- 前記伝導性ポリマーコアは、０．２５Ω・ｍ未満のバルク抵抗率を有する伝導性ポリマーを備えている、請求項１に記載の液体取扱プローブまたは請求項２に記載のデバイス。
- 前記伝導性ポリマーコアは、伝導性フルオロポリマーを備えている、請求項１に記載の液体取扱プローブまたは請求項２に記載のデバイス。
- 前記伝導性ポリマーコアは、非特異的結合性が低いポリマーを備えている、請求項１に記載の液体取扱プローブまたは請求項２に記載のデバイス。
- 前記細長い剛体シースは、ステンレス鋼を備えている、請求項１に記載の液体取扱プローブまたは請求項２に記載のデバイス。
- 前記細長い剛体シースは、電解研摩されたステンレス鋼を備えている、請求項１に記載の液体取扱プローブまたは請求項２に記載のデバイス。
- 自動化された化学的性質分析器における液体を取り扱うためのデバイスであって、前記自動化された化学的性質分析器は、１つ以上のクレーンアセンブリを有し、前記デバイスは、
ａ）伝導性ポリマーコアを有する液体取扱プローブであって、前記伝導性ポリマーコアは、細長い剛体シース内に部分的に封入されており、かつ前記細長い剛体シースと電気接触しており、前記伝導性ポリマーコアの一部は、前記細長い剛体シースから突出しており、前記細長い剛体シース内に部分的に封入されている前記伝導性ポリマーコアの前記一部は、伝導性である、液体取扱プローブと、
ｂ）前記液体取扱プローブを前記自動化された化学的性質分析器のクレーンアセンブリに固定するためのプローブマウントと、
ｃ）前記プローブマウントに取り付けられているプローブガイドであって、柔軟な部材が、前記プローブマウントと前記プローブガイドとの間に介在させられ、前記液体取扱プローブは、前記プローブガイドに付けられている、プローブガイドと
を備えている、デバイス。 - 前記柔軟な部材に動作可能に接続されている衝突検出センサをさらに備えている、請求項１１に記載のデバイス。
- 前記液体取扱プローブは、前記伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている液体レベル感知機構を備えている、請求項１１に記載のデバイス。
- 前記液体レベル感知機構は、前記プローブガイドを介して、前記伝導性ポリマーコアに動作可能に接続されている、請求項２または１３に記載のデバイス。
- 液体取扱プローブへの衝突損傷を最小化するためのシステムであって、前記システムは、
プローブガイドに付けられている前記液体取扱プローブであって、前記プローブガイドは、プローブマウントに取り付けられており、柔軟な部材が、前記プローブガイドと前記プローブマウントとの間に介在させられている、液体取扱プローブを備え、
前記プローブは、伝導性ポリマーコアを有し、前記伝導性ポリマーコアは、細長い剛体シース内に部分的に封入されており、かつ前記細長い剛体シースと電気接触しており、前記伝導性ポリマーコアの一部は、前記細長い剛体シースから突出しており、前記細長い剛体シース内に部分的に封入されている前記伝導性ポリマーコアの前記一部は、伝導性であり、
物体と前記液体取扱プローブとの間の衝突は、前記プローブガイドの変位と前記柔軟な部材の歪曲とをもたらし、
前記柔軟な部材の前記歪曲は、前記衝突中に前記物体と前記液体取扱プローブとの間に発生させられる力を低減する、
システム。 - 液体取扱プローブへの衝突損傷を最小化するためのシステムであって、前記システムは、
プローブガイドに付けられている前記液体取扱プローブであって、前記プローブガイドは、プローブマウントに取り付けられ、柔軟な部材が、前記プローブガイドと前記プローブマウントとの間に介在させられる、液体取扱プローブを備え、
前記プローブは、伝導性ポリマーコアを有し、前記伝導性ポリマーコアは、細長い剛体シース内に部分的に封入されており、かつ前記細長い剛体シースと電気接触しており、前記伝導性ポリマーコアの一部は、前記細長い剛体シースから突出しており、前記細長い剛体シース内に部分的に封入されている前記伝導性ポリマーコアの前記一部は、伝導性であり、
物体と前記液体取扱プローブとの間の衝突は、前記プローブガイドの変位と前記柔軟な部材の歪曲とをもたらし、
前記柔軟な部材の前記歪曲は、衝突検出センサを起動し、前記衝突検出センサは、次いで、コントローラによって受信される信号を発生させ、
前記コントローラは、前記衝突検出センサからの前記信号の受信後、前記液体取扱プローブの軌道を変更する、
システム。 - 前記衝突検出センサは、光学経路を有する、請求項１６に記載のシステム。
- 前記柔軟な部材の歪曲は、不透明フラグに、前記衝突検出センサの前記光学経路を通した移動をさせる、請求項１７に記載のシステム。
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